[发明专利]具有消声功能的排气处理装置

说明书

本发明是排气净化领域，特别是关于内燃机排气净化的双催化床净化装置。

到目前为止，已公布的排气净化装置方面的专利，都是采用完全颗粒型催化剂的散式床，或者完全整块蜂窝型催化剂的整体式床。它们的缺点是：对于前一种型式，床层薄了，净化效率不高，这对非贵金属催化剂尤其如此;床层厚了，对汽车排气的阻力会增加，以致影响发动机的高速运转性能，并增加油耗。对于后一种型式，蜂窝体往往难以承受大排污量的尾气，在催化净化过程中所产生的巨大反应热的强烈冲击，其结果是造成整块蜂窝催化剂的破碎或烧结。有时，这种过分集中产生的化学反应热的强烈冲击，对于散式床催化剂也是致命的。

本发明的目的，即是提供一种具有消声功能的排气净化装置。特别适用于内燃机的排气净化，尤其适合于轻、重型客货车的排气净化。它可以使用便宜的非贵金属催化剂，可以使用含铅汽油，在自然排气状态下进行催化净化。

本发明的排气净化装置，采用双催化床。前段为散式床，使用颗粒型催化剂，由于床层较薄，阻力不大，并具较好的耐热冲击性能。后段为使用整块蜂窝催化剂的整体式床，或者采用颗粒蜂窝型的散式床，以对排气阻力小为特点。

本发明可以使用贵金属催化剂，但最适宜于使用非贵金属催化剂。对于只控制一氧化碳（CO）与碳氢化合物（HC）排放量的排气净化，本装置的两段反应床，均可使用氧化型催化剂。对于除了CO及HC而外，尚需控制氮氧化物（NO_x）的排气净化，本装置的前段反应床可以使用还元型为主的催化剂，后段床则可使用氧化型催化剂。在两段床中间，设有空气补充机构，以确保催化剂在贫富氧气氛的交替变化中发挥更好的氧化作用。

为了使气流均匀地通过蜂窝体的整个截面，使平行管集束体中的每一根细管均发挥催化作用，防止气流短路造成局部过热，使蜂窝整体破裂或缩短其使用寿命，在整体式床前设置有一导流板。

图1～图4是用于内燃机排气或汽车排气净化装置的结构示意图，其中

图1是下压式与整体式双催化床排气净化装置

图2是辐射式与整体式双催化床排气净化装置

图3是辐射式与辐射式双催化床排气净化装置

图4是下压式与下压式双催化床排气净化装置

图5是颗粒蜂窝催化剂的横截面

图6是散式一整体式双催化床排气净化装置在CA-15发动机台架上的总功率试验。

图1与图2是散式床与整体式床的双催化床排气净化装置。图3与图4是散式与散式双催化床排气净化装置。

图中，1为排气进管，2为颗粒型催化剂，3为多孔网板构成的散式床，4为补加空气机构，5为气体导流板，6为整块蜂窝催化剂与整体式床，7为排气出管，8为颗粒催化剂加料口，9为净化装置外壳。

在图6中，×标志的曲线为市售消声器的，○标志的曲线为本发明装置的。

在散式与散式双催化床排气装置中，散式床所用的颗粒催化剂，如果是高催化活性的催化剂，由于催化剂装量少，可以采用球状、粒状、环状或颗粒蜂窝状。否则，对于中等活性的催化剂，为了减少床层阻力，最好采用颗粒蜂窝状催化剂。

颗粒蜂窝状催化剂，是整块蜂窝型催化剂的微型化。它是外观尺寸为φ（5-7）×（5-7）mm的圆柱体。柱内有4～8条交错的间壁，其截面积如图V所示。

颗粒蜂窝型催化剂兼有球型与整块蜂窝型催化剂的优点：

（1）与球状等颗粒物相比，它的几何表面积大，催化活性组分利用率高;虽采用散式乱堆床，其对气流的阻力仍比实心颗粒的为小。

（2）与整块蜂窝催化剂相比，它的内外形成的曲曲弯弯的间隙，对气流的分散极好，低速下即可达湍流状态。这样，不但反应活性高，而且可有效地避免大排污量时，瞬间强烈的热冲击对整块蜂窝造成的损坏。

下面给出本发明的实施例，目的在更详细地说明本发明，而不是对本发明加以限制。

例1，是本发明的散式-散式双催化床排气处理装置在北京汽车制造二厂生产的BJ-130型轻型货车（75匹马力）上的使用结果（见文后表1）。

例2是散式-整体式双催化床排气净化装置在中国长春第一汽车制造厂生产的解放牌重型货车（105匹马力）上的使用结果（表1与图6）。

表Ⅰ与图5数据表明，本发明的装置由于发挥了两种结构的催化剂及两种型式的催化床的不同特点，对大排污量的汽车尾气，表现出了卓越的催化净化效果。与市售消声器相比，本发明装置在消声上大致相当，在动力性能上略占优势。说明本装置完全可以代替汽车消声器，用于汽车尾气的排气净化。

表1    本发明装置的消声与净化效果

车型    安装市售消声器    安装本发明的排气净化装置＊＊＊