Очистка выхлопных газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания на железохромоксидном катализаторе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат технических наук Бусыгин, Андрей Николаевич

• Бусыгин, Андрей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бусыгин, Андрей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Анализ причин загрязнений окружающей среды выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания

1.1. Анализ состава выхлопных газов автомобильных двигателей

1.2. Анализ известных методов очистки выхлопных газов

1.3. Анализ процессов очистки газов от оксида углерода и углеводородов

1.3.1. Очистка газов от оксида углерода

1.3.2. Очистка газов от углеводородов и сажи

1.4. Промышленные каталитические нейтрализаторы, применяемые для очистки газов от оксида углерода и углеводородов

1.5. Постановка задачи

ГЛАВА II. Разработка относительно дешевого и устойчивого к отравлению катализатора для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от оксида углерода и углеводородов

2.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента

2.2. Разработка высокоэффективных катализаторов для окисления оксида углерода и углеводородов и исследование их сравнительной эффективности

2.3. Исследование надежности разработанных катализаторов в условиях очистки газовых выбросов двигателей внутреннего сгорания

ГЛАВА III. Исследование кинетики процесса окисления оксида углерода и углеводородов на смесевом железохромоксидном катализаторе

3.1. Исследование закономерностей механизма и кинетики окисления оксида углерода и пропилена на железохромоксидном гранулированном катализаторе

3.2. Исследование гидравлического сопротивления разработанного катализатора

ГЛАВА IV. Разработка методик расчета промышленного нейтрализатора для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и анализ результатов дорожных испытаний

4.1. Разработка методики расчета нейтрализатора газовых вы- 113 бросов для автомобиля

4.2. Анализ результатов испытаний эффективности разработан- 113 ного катализатора на автомобильном двигателе.

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Очистка выхлопных газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания на железохромоксидном катализаторе»

В настоящее время значительно усилилось внимание к исследованию загрязнения атмосферы. Если раньше эти исследования преимущественно были связаны с техникой очистки отходящих газов, установлением гигиенических критериев опасности, изучением особенностей рассеяния примесей в атмосфере, то сейчас они стали частью общей задачи сохранения внешней среды и рационального использования природных ресурсов. Область подобных исследований также значительно расширилась.

Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Автомобильный парк насчитывает в мире более 600 млн. машин /1/. Газовый выброс в атмосферу только оксида углерода, составляет более 500 млн. тонн в год. Опасность автомобильных газовых выбросов состоит в том, что выбрасываемые загрязнения распределяются вблизи поверхности Земли и условия рассеивания выхлопных газов являются наихудшими. Только в Республике Татарстан на сегодняшний день насчитывается порядка 564 тыс. единиц автотранспортных средств, в том числе государственных 118 тыс. единиц /1/. Из года в год эти цифры растут, а следовательно растет и общий валовой выброс загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств. Уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами, выделяемыми автотранспортом является одной из важнейших задач современности. В Республики Татарстан из всех источников загрязнения атмосферного воздуха на первое место вышел автомобильный транспорт.

Анализ суммарных выбросов токсичных веществ от автотранспорта только в Республике Татарстан показывает, что до 1994 года идет значительное увеличение выбросов в атмосферу. По причине увеличения автотранспорта выросли газовые выбросы в г. Набережные Челны. Аналогичная ситуация в г. Заинске. В других городах Республики ситуация по валовым выбросам более или менее стабильна /2/.

Таблица 1 - Динамика выбросов вредных веществ в атмосферу по городам Республики Татарстан

Города Выбросы, тыс. т / год

1992 г. 1994 г. 1996 г. 1998 г. 2000 г.

Республика Татарстан 388,8 539,1 283,5 252,2 214,4

Казань 65,8 55,3 50,1 37,6 53,0

Набережные Челны 54,3 99,3 108,1 119,4 72,4

Нижнекамск 17,7 16,3 14,9 15,4 24,4

Заинек 4,2 10,9 3,5 5,0 7,0

Альметьевск 31,4 40,6 24,1 23,6 24,7

Бугульма 15,5 12,9 8,8 7,7 4,5

Приведенные данные характеризующие роль автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха, требует самого серьёзного внимания государственных природоохранных органов и общественности как в плане разработки, так и внедрения эффективных воздухо-охранных мероприятий.

Таким образом, проблема загрязнения окружающей среды газовыми выбросами автомобильного транспорта на сегодняшний день является актуальной.

В настоящей работе предлагается эффективный, относительно дешевый и надежный по устойчивости к отравлением гранулированный смесевой железохромоксидный катализатор для окисления оксида углерода и углеводородов выхлопных газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания. В работе выполнено экспериментальное исследование важнейших закономерностей процесса нейтрализации газовых выбросов на эффективном катализаторе как в лабораторных, так и в промышленных условиях.

Заключение диссертации по теме «Экология», Бусыгин, Андрей Николаевич

выводы

Выполненные экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработан и научно обоснован высокоэффективный катализатор, обеспечивающий минимизацию техногенного воздействия на атмосферный воздух снижением количества оксид углерода и углеводородов, содержащихся в газовых выбросов бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

2. Определено, что железохромоксидный катализатор не отравляется диоксидом серы, солями свинца и не теряет своей эффективности при резком увеличении температуры. Выполнено исследование надежности работы катализатора в широком диапазоне изменения температуры и концентрации компонентов с учетом износа катализатора при его эксплуатации.

3. Выявлены кинетические закономерности процесса окисления оксида углерода и углеводородов, основных продуктов неполного сгорания топлива, на железохромоксидном катализаторе в процессе газоочистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Разработаны математические модели кинетики процесса газоочистки.

4. Разработано, спроектировано и испытано техническое средство в виде опытно-промышленного нейтрализатора очистки выхлопных газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания от оксида углерода и углеводородов. Результаты дорожных испытаний подтвердили высокую эффективность нейтрализации оксида углерода и углеводородов на железохромоксидном катализаторе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бусыгин, Андрей Николаевич, 2003 год

1. Самойлов Н.П., Игонин В.И., Кашеваров О.А., Самойлов Д.Н. Токсичность автотранспортных двигателей и способы ее снижения - Казань.: Изд.-во КГУ, 1997.-170 с.

2. Гимадеев М.М., Щеповских А.И. Современные проблемы охраны атмосферного воздуха-Казань.: Изд.-во «Табигать», 1997.-368 с.

3. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан в 1997-2000 гг. Казань.: Изд.-во КГУ, 1998 (1999, 2000, 2001) Г.-290 с.

4. Архангельский A.M. и др. Автомобильные двигатели - М., 1997г.-200с.

5. Звонов В.А. Токсичность двигателя внутреннего сгорания - М.: Машиностроение, 1981г.

6. Корнев М.С. Пути уменьшения вредности отработавших газов автомобильных двигателей. ЦИНИТИМАШ. Сер.ХП - М.,1969 г.

7. Кутенев В.Ф., Арапов В.Ф. Уменьшение выброса вредных веществ двигателями грузовых автомобилей. НИИНавтопром - М., 1979 г.-264с.

8. Малов Р.В., Ерохин В.И., Щетина В.А. и др. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды - М.: Транспорт, 1982 г.-с.200

9. Примак Д.В., Щербань А.Н.- Методы и средства контроля загрязнения атмосферы Киев, 1980 г.

10. Исаев С.И., Кожинов И.А., Кофанов В.И. Теория тепломассообмена -М.: Высшая школа, 1979 г.- 495с., ил.

11. Шорин С.Н. Теплопередача - М.: Высшая школа, 1963 г.-490 е., ил.

12. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость: Перевод с анг. 2-е изд. -М.: Мир, 1984 г.-ЗОб е., ил.

13. Аметистов Е.В., Григорьев В.А., Емцев Б.Т. и др. Тепло- и массооб-мен. Теплотехнический эксперимент - М.: Энергоиздат, 1982 Г.-512 е., ил.

14. Рамм В.М. Абсорбция газов - М.: Химия, 1976 г.-656 е., ил.

15. Сычёв А.Я., Травин С.О., Дука Г.Г., Скурлатов Ю.И. Каталитические реакции и охрана окружающей среды - Кишинёв: Штиинца, 1983.-272 е., ил.

16. Власенко В.М., Стрелко В.В. Охрана окружающей среды промышленного региона - К.: Наукова думка,1980,50 с.

17. Лисичкин Г.В., Эффа А.Я. Гетерогенные металлокомплексные катализаторы - М.: Химия, 1981, 159 с.

18. Газаров Р.А., Моисеев В.П. Кинетика и катализ - 1980, 7, с.114

19. Jonson R.S., Hemfeld M.F. Sea-Paper - 1962, №3, p. 486

20. Дорин В.A. В кн.: Токсичность двигателей внутреннего сгорания и пути её снижения. Материалы симпозиума с участием специалистов СЭВ.М., 1966

21. Wei J., Buwell R., Nightower J.W., Ollis D.E., Wise U. NAS -Report -1969, 28, p. 3

22. Ivanov V.P., Boreskov G.K., Savchenko V.G. et al J. Catal. 1977, 48, p.269

23. Панкратьев Ю.Д. Кинетика и катализ, 1974, 15, с. 635

24. Казанский В.Б. Кинетика и катализ, 1977 ,18, с. 43

25. Czandern A.W. J-Coll. Interface Science, 1967, 21, p. 500

26. Shelef M., Otto K., Gandhi N. J. Catal., 1968, 12, p. 361

27. Филатов C.C. В кн.: Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств. Харьков, 1977

28. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств - М.: Химия, 1991, 176с.

29. Боресков Г.К., Кинетика и катализ, 1970, т. 11, вып.1, с. 5-15.

30. Иоффе И.И., Письмен Л.М., Инженерная химия гетерогенного катализа. М.: Химия, 1972.- 453 с.

31. Дзисько В.А., Основы методов приготовления катализаторов. Новосибирск : Наука, 1983.- 259 е., ил.32.