Каталитическая нейтрализация

Каталитическая нейтрализация позволяет дожигать продукты неполного сгорания СО и углеводородов и разлагать NОx Каталитическое действие нейтрализаторов основано на беспламенном поверхностном окислении токсичных веществ в присутствии катализатора, ускоряющего химическую реакцию. Процесс окисления происходит во время прохождения ОГ через слой носителя с нанесенным на него катализатором, причем скорость реакции зависит от температуры носителя.

В качестве активных компонентов каталитических нейтрализаторов для углеводородов и СО применяют благородные металлы платину, палладий (до 1–3 г), а также оксиды переходных металлов (медь, кобальт, никель, ванадий, хромата железа, марганца). Для нейтрализации оксидов азота применяют радий.

Каталитический нейтрализатор представляет собой собственно активный каталитический слой, нанесенный на инертное тело – носитель. Наибольшее распространение получили блочные (монолитные) носители. Блок-носитель каталитического нейтрализатора делают из специальной керамики сотовой структуры, гофрированной фольги из нержавеющей стали толщиной 0,1-0,5 мм. На ячейки нанесена специальная шероховатая подложка, что позволяет максмально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами – до величин ~20 тыс. м². Керамика огнеупорная – выдерживает температуры до 800-850°С. Для носителей из тончайших металлических сот – температурный диапазон 1000-1050°С.

Блок носитель помещают внутри корпуса нейтрализатора из жаропрочной нержавеющей стали толщиной около 1,5 мм. Между блоком-носителем и корпусом ставится специальная терморасширяющаяся прокладка.

Каталитические нейтрализаторы:

1) двухсекционные: 1-ая секция – уменьшение концентрации NОx, 2-ая секция – подается дополнительно воздух, снижается концентрация СО и углеводородов.

2) трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, оборудованные λ-зондом. Эффективен при определенном составе горючей смеси: воздух/топливо=14,5–14,7. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и углеводородов, если беднее – оксидов азота.

Рисунок 4.1 – Устройство каталитического нейтрализатора

Температура активации катализатора 250–350°С. Для уменьшения времени достижения температуры активации применяют:

1) приближение каталитического нейтрализатора к выпускному коллектору (катколлектор)

2) термоизоляция труб коллектора (для снижения тепловых потерь)

3) подача в ОГ дополнительной порции воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и каталитический нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим.

Основной недостаток каталитического нейтрализатора:

1) высокая стоимость

2) требовательность к бензину (категорически нельзя этилированный бензин).

Рисунок 4.2 – Механизм действия каталитического нейтрализатора