ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Каталитическая очистка газов - Справочник химика 21


    Каталитическая очистка газов основана на каталитических реакциях, в результате которых находящиеся в газе вредные примеси превращаются в другие соединения. Таким образом, в отличие от рассмотренных приемов каталитические методы заключаются не в извлечении токсичных примесей из газового потока, а в превращении их в соединения, присутствие которых допустимо в атмосфере, или в соединения, сравнительно легко удаляемые из газа. При этом требуются дополнительные стадии очистки— абсорбция жидкостями или твердыми адсорбентами. Для очистки газов применяется почти исключительно гетерогенный катализ на твердых катализаторах (см. ч. I, гл. VII). Наиболее распространен способ каталитического окисления токсичных органических примесей и оксида углерода при низких температурах, т. е. без подогрева очищаемого газа (кли воздуха). Каталитическая очистка от вредных оксидов и сернистых соединений производится также их гидрированием так, методом избирательного катализа гидрируют СО до СН4 и Н2О, оксиды азота — до N2 и Н2О и др.
[c.237]     Высокотемпературная каталитическая очистка газа предопределила по существу промышленные схемы производства на ближайшее десятилетие, поскольку этот метод был наиболее полно разработан к началу проектирования схем с укрупненными агрегатами. [c.217]

    Каталитическая очистка газов//Материалы III Всесоюзной конференции Каталитическая очистка отходящих газов промышленных предприятий и выхлопных газов автотранспорта .— Новосибирск Ин катализа СО АН СССР, 1981.—Ч. 1-2. [c.183]

    Каталитическая очистка газов от органических вешеств. Наиболее часто применяется следующая принципиальная схема очистки. Очищаемые газы проходят отбойники и циклоны для отделения конденсата и взвешенных частиц, захваченных газовым потоком. Затем газы нагревают в рекуперативных теплообменниках и в подогревателе до температуры реакции и направляют в реактор. Автотермическое проведение процесса возможно при содержании горючих примесей 5-10 г/м (адиабатический разогрев таких смесей 150-300 град ), при меньшем [c.

367]

    Каталитическая очистка газов от примеси кислорода гидрированием [c.470]

    Каталитическая очистка газов Материалы III Всесоюзной конференции. [c.25]

    Соловьев С. А., Вольфсон В. Я., Власенко В. М. Сорбционно-каталитическая очистка выбросного воздуха от примеси стирола на палладий-марганцевом катализаторе//Каталитическая очистка газов. Материалы III Всесоюзной конференции,— Новосибирск Ин-т катализа СО АН СССР, 1981.— Ч. 1,— С. 141—144. [c.182]

    Сазонов Б. А,, Павлова С. Н. Исследование действия каталитических ядов на катализаторы полного окисления//Каталитическая очистка газов Материалы III Всесоюзной конференции,—Новосибирск Ин-т катализа СО АН СССР,- 1981.— Ч. 1.- С. 101—109. [c.183]

    Каталитическая очистка газов от оксидов азота. В химической промышленности выбросы оксидов азота с отходящими газами имеют место в производстве азотной кислоты и при сжигании топлива в топках технологических печей.

Образование оксидов азота в топках происходит в результате окисления азота воздуха при высоких температурах  [c.371]

    Основное достоинство каталитических способов — возможность достижения высокой степени очистки [152, 153]. Предел чистоты газа, который может быть достигнут при каталитическом методе, определяется условием химического равновесия протекающей реакции при данных температуре и давлении. Б большинстве случаев константы равновесия реакций, на которых основаны методы каталитической очистки газов в производстве аммиака, очень велики (данные по равновесию приведены в главах, где рассматриваются процессы очистки газов от отдельных примесей). При температурах 100— 500 °С процессы можно рассматривать как практически необратимые, что дает возможность получать газ с низким остаточным содержанием примесей. [c.97]

    Типичная установка каталитической очистки газа состоит из контактора (часто называемого конвертором), в который одним или несколькими неподвижными слоями в трубах или в корзинах специальной конструкции загружен катализатор.

Размеры конвертора определяются объемной скоростью (т. е. объемом сухого поступающего на очистку газа в пересчете к нормальным условиям, подаваемого за 1 ч на 1 объем катализатора), тре- [c.316]


    Вопросы каталитической очистки газов и жидкостей от нежелательных примесей, находящихся в небольших концентрациях, достаточно полно изложены в [40, 46, 77]. Ниже приведены характеристики двух отечественных промышленных катализаторов. [c.419]

    Методы каталитической очистки газа от кислородсодержащих веществ основаны на следующих экзотермических реакциях  [c.366]

    Как указано выше, в схемах синтеза аммиака каталитическую очистку газа от оклей азота и ацетилена применяют в двух случаях перед стадией отмывки конвертированного газа жидким азотом и перед блоками разделения коксового газа, т. е. после всей предварительной системы его очистки. [c.438]

    Реверс-процесс термокаталитической очистки газовых выбросов уже нашел применение в производстве продуктов органического синтеза, резиновых технических изделий, полимеров и смол, красителей и растворителей, переработке пластмасс и нефти, получении заш итных покрытий и пленок и др.

В настояш,ее время АО РЕВЕРС-ПРОЦЕСС предлагает готовые установки каталитической очистки газов различной производительности (табл. 6.10). [c.372]

    При каталитической очистке газов основными статьями расхода являются затраты на катализатор и теплообменник, поэтому оптимизация теплообменника и снижение стоимости катализатора являются наибольшим резервом уменьшения стоимости всей установки [22,43]. [c.55]

    Помимо контактных аппаратов, предназначенных для проведения синтеза химических продуктов, применяются аппараты для каталитической очистки газов от вредных примесей (ядов), отравляющих катализатор. Колонны, служащие для этой цели, называются колоннами предкатализа (форконтактными аппаратами). [c.64]

    При окислении На АП-56 и-ксилола и стирола наблюдается выход реакции в объем (гетерогенно-гомогенный процесс). Поэтому для каталитической очистки газов от ароматических углеводородов был сконструирован реактор со свободным объемом за слоем катализатора это увеличивает степень превращения ароматических углеводородов.

[c.128]

    Принципиально оксиды азота можно удалить в результате их разложения. Реакции разложения оксидов азота до азота и кислорода в условиях работы автомобильных нейтрализаторов термодинамически возможны. Однако разложение этих соединений на известных в настоящее время катализаторах происходит со столь малыми скоростями [186], что эти реакции нельзя положить в основу очистки отработавших газов. Каталитическую очистку газов от N0 осуществляют их восстановлением при этом в качестве восстановителей могут выступать оксид углерода и органические вещества, содержащиеся в отработавших газах и подлежащие удалению [26, с. 103-119]. [c.159]

    Процесс сухой очнстки от сероводорода активным углем основан на окислении сероводорода до элементарной серы кислородом на поверхности активного угля. Образующаяся при очистке элементарная сера отлагается в порах угля по мере заполнения поверхности угля серой процесс очистки замедляется и прекращается. Для восстановления поглотительной способности угля его промывают раствором сернистого аммония.

После промывки и пропарки активный уголь вновь пригоден для очистки газа. Каталитическая очистка газа протекает в две ступени на первой ступени на катализаторе при подаче пара или водорода органические соединения серы превращаются в сероводород, а на второй ступени сероводород удаляют из газа. [c.47]

    Недавно была опубликована работа [19], в которой предлагается проводить каталитическую очистку газов следующим образом поток смеси нагревается не перед слоем катализатора, а в средней части слоя. Циклическое изменение направления потока газов через слой катализатора на обратное и размещение слоя катализатора между двумя слоями керамической насадки для аккумулирования тепла позволяют значительно сократить энергетические затраты на обезвреживание токсичных веществ. В случае высокой концентрации примесей в газах после инициирования реакция протекает автотермически. Идея расположения нагревателя в средней части слоя защищена патентами Польской Народной Республики [20] п Японии [21—23].

[c.178]

    Разработан адсорбционно-каталитический метод очистки газов и нефтяньк фракций от неуглеводородных компонентов (сероводорода, меркаптанов, азотистых, металлоорганических и др.), которы имеет преи)Испытание отечественных цеолитов типа Л/аХ в качестве адсорбентов дало положительные результаты. При каталитической очистке газов и н фтепродуктов большую адсорбционную емкость проявили металлмодифицированные цеолиты  [c.400]

    Поскольку для каталитической очистки газов в стационарном режиме с учетом 75% рекуперации тепла отходящих газов температура адиабатического разогрева газов должна б1ыть не менее 150°С, при обезвреживании отходов с низким содержанием органических веществ необходим подвод топлива, нанример природного газа. Расход природного газа для исходных смесей с температурой адиабатического разогрева О, 10, 50, 100, 150°С составляет соответственно 4,88 4,55 3,25 1,53 и 0,0 м на 1000 м газообразных отходов.

При исиользовании метода каталитического обезвреживания в нестационарном режиме расход топлива необходим только для переработки отходов с температурой адиабатического разогрева ниже 20°С. [c.179]

    В нефтехимической промышленности известны процессы, идущие в газовой фазе при высоких температурах и, иногда, со значительными тепловыделениями время пребывания реагентов в реакционной зоне исчисляется секундами и долями секунды. Это процессы гетерогенного катализа, к которым можно отнести и процессы каталитической очистки газов, окислительного синтеза, окислительного и термического пиролиза, галлоидирования углеводородов и др. [c.124]

    Аппараты с фильтруюш,им слоем без теплооб-менныхустройств наиболее просты по конструкции. Они работают на адиабатическом тепловом режиме, причем температурный режим регулируется только изменением состава и температуры исходного газа. Такие аппараты можно применять а) для практически необратимых экзотермических реакций, проводимых в тонком слое весьма активного катализатора (рис.

103), например для окисления метанола в формальдегид б) для реакций с низкой концентрацией реагентов, например при каталитической очистке газов окислением или гидрированием примесей в) для экзотермических реакций с небольшим тепловым эффектом (рис. 104). Количество загруженного катализатора при малой его активности может быть весьма велико, и высота слоя составляет иногда несколько метров. В такого рода аппаратах осуш,ествляет-ся адиабатический режим следовательно, при экзотермических [c.237]

    Схема установки адсорбционно-каталитической очистки газа в псевдоожиженном слое адсорбента по методу Вестфако  [c.281]

    Далее синтез-газ очищается в электрофильтре 7 от гудрона, проходит масляный поглотитель 8 для предварительной очистки от нафталина и направляется в газгольдер 9. Затем газ подвергается тонкой очистке от сероводорода на поглотительной люкс-массе в аппарате 10, окончательно освобождается от нафталина на активированном угле в адсорбере 11 и от бензола — в адсорбере 12. В аппарате 14 происходит каталитическая очистка газа от сероорганических соединений. Перед очисткой от сероорга-пических соединений газ подогревается в теплообменнике 13 за счет физического тепла газа, поступающего из конвертора окиси углерода 17. 

[c.188]

    Очистка газов с помощью твердых поглотителей или катализаторов — так называемые сухие способы очисткп. Сюда относятся способы, основанные на адсорбции, химическом взаимодействии газа с поглотителем (хемосорбентом) или каталитическом превращении примесей в безвредные или легко удаляемые соединения. Процесс адсорбции проводят прп обычной пли низкой температуре, химическое поглощение как при обычной, так и прп повышенной температуре, при каталитической очистке газ подогревают до 100—400 °С. [c.213]

    Рпс. 8.9. Варианты процесса катасульф каталитической очистки газа от серы. [c.190]

    Процесс Такахакс жидкостной каталитической очистки газа [c.222]

    Логично классифицировать каталитические процессы газоочистки по типу протекающих реакций окисление, гидрирование, гидролиз и т. д. Однако четко провести такую классификацию не всегда возмон1но, так как одновременно протекают различные реакции и весьма трудно установить, какая именно реакция преобладает. Поэтому обычно процессы различают но удаляемым примесям или но характеру химичесх ой реакции. Именно этот не всегда последовательный принцип и принят при дальнейшем изложении материала. Важнейшие применяемые в промышленности процессы каталитической очистки газа охватывают а) превращение органических сернистых [c.317]

    Каталитическую очистку газов от органических сернистых соединений проводят в реакционных аппаратах, загруженных неподвижным слоем катализатора. В качестве катализаторов применяют сульфид никеля, сульфат магния с окисью цинка, тио-молибдат никеля, меди, кобальта, железа и других металлов. Наиболее широко применяется в промышленных условиях окис-ный кобальтомолибденовый и медноалюмохромовый катализаторы. [c.211]

    Институт предложил блочную конструкцию термокаталитических реакторов совмещенного типа производительностью до 25 тыс. мЗ/ч. Для установок каталитической очистки газов производительностью 50 тыс.м /ч и более созданы агрегаты полусовмещенного типа, имеющие двухкольцевое размещение катализатора и оснащенные высокоэффективным рекуператором тепла. [c.52]

    Так, при глубоком окислении пропилена (концентрация СзН составляет (0,5-5,0) 10 моль/м , 120-230°С) на диоксиде марганца покрытие поверхности олефином не превышает 2-3% монослоя [207]. Такое низкое покрытие поверхности катализатора молекулами окисляющегося углеводорода приводит к. тому, что при глубоком окислении смесей микроколичеств углеводородов с близкой реакционной способностью не наблюдается конкуренции при их адсорбции на поверхности катализатора [208], вследствие этого можно обеспечить одновременное каталитическое превращение рада веществ, присут-ствующйх в реакционной смеси в низких концентрациях, что имеет большое практическое значение при разработке эффективных процессов каталитической очистки газов [206]. [c.174]


КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ В СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Полная библиографическая ссылка: Леонов В. Е. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ В СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ / Валерий Евгеньевич Леонов, Александр Дмитриевич Сердюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - №5(51). - C. 1015-1024. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-5-1015-1024


КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ В СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Аннотация

С 1 января 2020 г. весь мировой транспорт, согласно решению Международной морской организации, переходит на низкосернистое топливо (не более 0,5% масс. S-соединений в судовом топливе). От такого перехода, по решению Международной морской организации, освобождаются суда, укомплектованные системами очистки отработанных газов судовых энергетических установок от сернистых соединений, а также научно-исследовательские суда, занимающиеся разработкой систем очистки отработанных газов судовых энергетических установок от сернистых соединений. В настоящей статье предлагается каталитический способ очистки отработанных газов судовых энергетических установок. Отмечается, что переход на низкосернистое топливо позволяет снизить только эмиссию сернистого и / или серного ангидрида, при этом снижается ущерб воздушного бассейна, а стоимость низкосернистого топлива в 2-5 раз выше стоимости обычного судового топлива, в котором содержание серосоединений не превышает 3,5 % масс. Для нейтрализации отработанных газов двигателей транспортных средств используют катализаторы, содержащие драгоценные металлы и их соединения: платину, палладий, родий, рутений, а также редкоземельные элементы. Целью данной работы является создание катализаторов нейтрализации токсических веществ и соединений, не содержащих драгоценных металлов и их соединений, а по каталитической активности и длительности действия, не уступающих катализаторам на основе драгоценных металлов. Для снижения объема работ по подбору эффективных и стабильных катализаторов предложено вместо исследований широкой номенклатуры вредных токсических веществ, содержащихся в отработанных газах судовых энергетических установок, использовать только монооксид углерода. Разработана новая технология приготовления катализаторов нейтрализации отработанных газов энергосиловых установок. Технология основана на использовании исходного дешевого сырья с большой кратностью запаса, а также вторичных материальных ресурсов и отходов техногенных систем. Для реального судна OXL «Samurai» в машино-котельном отделении были выполнены технологические расчеты по оптимальному размещению каталитической установки нейтрализации отработанных газов судовой энергетической установки и теплообменного оборудования для утилизации теплоты отработанных газов. Технология полностью отвечает требованиям ресурсосбережения и защиты окружающей среды. Управление комплексной технологией основано на автоматизации процесса с использованием современного программного обеспечения.

Ключевые слова

недрагоценные металлы, очистка отработанных газов, судовая энергетическая установка, монооксид углерода, утилизация теплоты, новая система очистки, отработанные газы, каталитическая очистка, Международная морская организация, токсические вещества, International Maritime Organization

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

MARPOL: articles, protocols, annexes, unified interpretations of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modified by the Protocol of 1978 relating thereto. - Consolidated edition. - London: International Maritime Organization (IMO), 2017. - 480 p.
International Safety Management (ISM) Code with guidelines for its implementation. - London: International Maritime Organization (IMO), 2018. - 96 p.
Леонов В. Е. Пути повышения энергетической эффективности и экологической безопасности морских грузоперевозок / В. Е. Леонов, М. В. Чепок, Р. А. Дробитко // XI Международная конференция «Стратегия качества в промышленности и образовании». - Болгария, Варна: Technical University, 2015. - Vol. 2. - Pp. 87-93.
Леонов В. Е. Исследование и разработка технических решений по защите воздушного бассейна при эксплуатации судов / В. Е. Леонов // Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal). - 2017. - № 12 (28). - С. 30-38.
Winnes H. Reducing GHG emissions from ships in port areas / H. Winnes, L. Styhre, E. Fridell // Research in Transportation Business & Management. - 2015. - Vol. 17. - Pp. 73-82. DOI: 10.1016/j. rtbm.2015.10.008
A technical summary of Euro 6/VI vehicle emission standards [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT_Euro6-VI_briefing_jun2016.pdf (дата обращения: 10.06.2018).
Зорин А. В. Некоторые виды каталитических нейтрализаторов, получаемых экстракционнопиролитическим методом / А. В. Зорин, И. В. Лукиянчук, М. А. Медков, В. В. Пермяков, В. С. Руднев, Н. И. Стеблевская // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. - 2010. - № 4. - C. 191-196.
Вольнов А. С. Новые подходы к очистке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания / А.С. Вольнов, Л.Н. Третьяк, Е.М. Герасимов / Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. - № 10 (171). - C. 36-43.
Verbruggen S. W. Inside Back Cover: Harvesting Hydrogen Gas from Air Pollutants with an Unbiased Gas Phase Photoelectrochemical Cell / S.W. Verbruggen, M. Van Hal, T. Bosserez, J. Rongé, B. Hauchecorne, J.A. Martens, S. Lenaerts // ChemSusChem. - 2017. - Vol. 10. - Is. 7. - Pp. 1413-1418. DOI: 10.1002/cssc.201601806.
Бобович Б. Б. Отработанные автомобильные катализаторы - крупный источник вторичных драгоценных металлов / Б. Б. Бобович, А. П. Савко // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. - 2012. - Т. 2. - № 2 (14). - С. 21-25.
V. Ye. Leonov. Research and Development of Effective Technology for Air Basin Protection While Ship Operation. / V. Ye. Leonov A. D. Serdyuk // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 4. - С. 770-782. DOI:10.21821/2309-5180-2018-10-4-770-782.

Об авторах

Леонов Валерий Евгеньевич - доктор технических наук, профессор

[email protected]

Херсонская государственная морская академия

Сердюк Александр Дмитриевич - второй помощник капитана теплохода m/v “Maria-1”

[email protected] net

Херсонский морской торговый порт

Фильтр каталитической очистки выхлопных газов (отработавших газов) для дизельных двигателей

СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ РЕКОМЕНДУЕТ ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Система выпуска отработавших газов является основным элементом

Подробнее

Механика двигателя. Выхлопная система

Механика двигателя Выхлопная система Выхлопная система двигателя V6 TDI объемом 3,0 л состоит из электрически регулируемого турбонагнетателя, расположенного вблизи двигателя катализатора окисления, сажевого

Подробнее

СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ РЕКОМЕНДУЕТ ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Система выпуска отработавших газов является основным элементом

Подробнее

Химия атмосфер атм ы осфер Тема 16 1

Химия атмосферы Тема 16 1 Химический состав воздуха Компоненты чистого сухого воздуха Компоненты Содержание по объему, % Азот (N 2 ) 78,08 Кислород (O 2 ) 20,94 Аргон (Ar) 0,93 Диоксид углерода (CO 2 )

Подробнее

Научно-исследовательская работа.

Биология

Научно-исследовательская работа Биология «Глобальная экологическая проблема загрязнения воздуха» Выполнил: Зулпикаров Шамиль Алиевич Студент 1 курса Дагестанского государственного университета Руководитель:

Подробнее

Доказано и протестировано

История Компании Катализатор компании Greenfoot Global является оригинальной разработкой, появившейся в результате экспериментальной модификации систем, работающих на твердом ракетном топливе, используемом

Подробнее

СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

КОЛЛЕКЦИЯ ЭКСПЕРТ Всё, что необходимо знать о ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О... КОНДИЦИОНЕРАХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЯХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМАХ СИСТЕМАХ ВЫПУСКА ГАЗОВ ОРИГИНАЛЬНЫХ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЯХ PEUGEOT ФАРАХ АВТОМОБИЛЯ

Подробнее

СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

КОЛЛЕКЦИЯ ЭКСПЕРТ Всё, что необходимо знать о СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ С О В Е Т Ы О СИСТЕМЕ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Система выпуска отработавших газов играет главенствующую роль в следующих

Подробнее

Вредные вещества

1 2. 2. Вредные вещества Химические вредные вещества по характеру воздействия на человека и по вызываемым последствиям делят на группы: 1. Обще токсичные (ртуть, соединения фосфора). 2. Раздражающие (кислоты,

Подробнее

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

- Система управления двигателем 17-3 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ На автомобиле установлены подвесная педаль и трос привода дроссельной заслонки. На автомобиля, оборудованны двигателем модели 4D6 с электронным

Подробнее

Польза ходьбы и пеших прогулок

Польза ходьбы и пеших прогулок Пешие прогулки подходят людям всех возрастов и не имеют противопоказаний. Заниматься пешими прогулками можно начинать в любом возрасте. Для людей преклонного возраста ходьба

Подробнее

УДК :

УДК 57.042:629. 039.58 Н.С. Босов N.S. Bosov Научный руководитель к.т.н., доцент Юскевич О. Н. Scientific adviser PhD, Associate Professor Yuskevich O.N. Казанский Государственный Энергетический Университет,

Подробнее

Лямбда зонды DENSO. Quality. Driven by

Лямбда зонды DENSO 1 Что такое λ «лямбда»? λ параметр указывающий на пропорцию топливновоздушной смеси (ТВС) в камере сгорания λ=1 стехиометрическая (идеальная) смесь, когда ТВС=14,7:1 (14,7 кг воздуха

Подробнее

Supertech Kazakhstan

Made in Italy Supertech Kazakhstan Представляет Supertech Единственное в мире устройство, работающее непосредственно в топливном баке Что такое Supertech? Как он работает? Это - ОПТИМИЗАТОР СГОРАНИЯ. Увеличение

Подробнее

NOVOTHERM - РАЦИОНАЛ 1

Основы сжигания газа Состав газа и воздуха 2 Полное сгорание газа 3 Сгорание газа при недостатке воздуха 3 Сгорание газа при избытке воздуха 4 Избыток воздуха 5 Технический КПД сгорания газа 6 КПД и температура

Подробнее

NOVOTHERM - РАЦИОНАЛ 1

Основы сжигания жидкого топлива Воздушно-топливная смесь 2 Полное сгорание топлива 3 Сгорание топлива при недостатке воздуха 4 Сгорание топлива при избытке воздуха 5 Избыток воздуха и остаточное содержание

Подробнее

ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О

ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О ЗАМЕНЕ МАСЛА РЕКОМЕНДУЕТ РОЛЬ ЗАМЕНЫ МАСЛА 1. МАСЛО Уменьшает трение. Снижает износ подвижных элементов двигателя вашего автомобиля (шатуны, поршни и т.д.) Обеспечивает нормальное

Подробнее

Научно-исследовательская работа физика

Научно-исследовательская работа физика Тема работы ЭКОНОМИЧНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ Выполнил: Сафин Инсаф Искандарович учащийся 11А класса Муниципального бюджетного общеобразовательного

Подробнее

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1 2 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Экологическая безопасность автомобилей» базируется на знаниях, полученных в результате изучения специальных дисциплин (рабочие процессы двигателей, конструкция,

Подробнее

Теплоэнергетика, 7, 2009 г.

Теплоэнергетика, 7, 2009 г. Облачные вычисления для химических цехов электростанций Очков В. Ф. доктор техн. наук, Чудова Ю.В. инж, Минаева Е.А. Московский энергетический институт Определяется понятие «облачных

Подробнее

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДВС

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДВС А.А. Баубек ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, Астана Введение. В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями

Подробнее

Практическая работа 1, 2

Практическая работа 1, 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ АВТОТРАНСПОРТОМ Цель работы Выполнение работы позволяет получить практические навыки оценки воздействия автотранспорта на атмосферный

Подробнее

Оглавление. От автора 3. Введение 7

Оглавление От автора 3 Введение 7 1. Термодинамические циклы поршневых и комбинированных двигателей 11 1. 1. Рабочий процесс в поршневых двигателях 11 1.1.1. Виды поршневых двигателей 11 1.1.2. Основные

Подробнее

Установки термического оксидирования

Установки термического оксидирования Термическое оксидирование газообразных отходов Стандартные обрабатываемые потоки: Загрязненный углеводородами воздух Загрязненный растворителями воздух Загрязненный

Подробнее

RU (11) (51) МПК F01N 3/023 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F01N 3/023 (2006.01) 2 611 546 (13) C2 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (21)(22) Заявка:

Подробнее

Отчет по МК от г

Отчет по МК 0156300025715000002-0173755-01 от 31.03.2015 г «Проведение инструментальных замеров атмосферного воздуха на четырех магистралях г. Перми» Директор В. В. Макаров Начальник лаборатории М. А.

Подробнее

Кислородные датчики. Часть 3.

Кислородные датчики. Часть 3. 10.08.11 При сгорании топлива, наряду с безвредными продуктами, такими, как вода, углекислый газ или азот, также образуются опасные веще Снижение выброса вредных веществ является

Подробнее

Системы очистки отработавших газов в системе выпуска – Основные средства

Чтобы продемонстрировать компактные размеры SCRi®, на стенде Emitec был представлен оснащенный этой системой автомобиль Multicar Fumo

Разработка компании HJS – система SCRT®, очищающая ОГ от сажи на 100% и снижающая уровень содержания NOx на 90%

Система PM-KAT®, разработанная MAN

Глушитель со встроенной системой PM-KAT®, разработанной MAN

Глушитель со встроенным сажевым фильтром PM-METALIT® фирмы Emitec, в корпусе имеется место для окислительного конвертора и каталитического нейтрализатора

Система SCRi® с сажевым фильтром, разработанная компанией Emitec

Схема системы очистки ОГ, разработанной Eaton

Сажевый фильтр компании TWINTEC для большегрузного автомобиля

Глушитель со встроенным сажевым фильтром PM-Metalit® фирмы Emitec для пригородных и междугородных автобусов

Сажевый фильтр PM-Metalit® фирмы Emitec для автобусов и грузовых автомобилей, соответствующих нормам токсичности ОГ EEV

Глушитель сo встроенным сажевым фильтром PM-Metalit® фирмы Emitec после двухгодичных эксплуатационных испытаний (пробег 334 000 км, непрерывная регенерация)

Оригинальная инновационная система очистки ОГ в системе выпуска, разработанная компанией Eaton

Премьера от компании TWINTEC: система TWINblue®

Конструкция элемента фильтра PM-Metalit® и схема его работы

EMICAT® – каталитический нейтрализатор со встроенным электроподогревателем, разработанный компанией Emitec

В Европе менее 30% коммерческих автомобилей соответствует требованиям норм токсичности отработавших газов (ОГ) Euro 4 и Euro 5. Еще в меньшей степени «экологичны» дорожно-строительные машины. Для сохранения окружающей среды неизбежно придется модернизировать часть этих автомобилей и машин, чтобы уменьшить токсичность их ОГ. Самым эффективным методом снижения токсичности ОГ дизелей является очистка ОГ в системе выпуска автомобиля.

Системы, использующие реагент AdBlue

На IAA ряд компаний представили различные системы, состоящие из сажевого фильтра и каталитического нейтрализатора, работающего по технологии SCR, т. е. с использованием аммиака NH3 (который получается из раствора мочевины AdBlue), разлагающего окислы азота NOx на нейтральный азот и воду (NH3 +
+ NOx  → Н2О +  N).

Немецкая компания Emitec Gesellschaft fur Emissionstechnologie mbH занимает ведущие позиции в мире по разработкам и выпуску каталитических нейтрализаторов с металлическими носителями и другого оборудования по очистке отработавших газов дизельных двигателей.

Разместить системы SCR на машинах весьма сложно из-за недостатка места. Решение проблемы предлагает компания Emitec: ее инженеры разработали металлические носители для нейтрализаторов особой конструкции, благодаря которой в потоке ОГ возникают турбулентные завихрения, с помощью которых интенсивнее протекает химическая реакция, что в свою очередь позволяет уменьшить размеры нейтрализатора.

Раствор мочевины (аммиак NH3) впрыскивается в поток газа перед окислительным конвертором – первым компонентом системы. В конверторе часть аммиака NH3 окисляется с образованием NO2, а окись углерода СО окисляется до СО2.

Далее в системе располагается сажевый фильтр. Emitec представила на IAA усовершенствованную версию сажевого фильтра с постоянной регенерацией PM-Metalit®, который не нуждается в техобслуживании. Сажа в нем окисляется не в результате горения, а за счет химической реакции. Когда NO2 (поступающий из окислительного конвертора) контактирует с сажей, кислород вступает в реакцию с углеродом, в результате образуются углекислый газ, азот и водяной пар: NO2 + СН → СО2 + N + Н2О.

®
    есть ряд преимуществ по сравнению с более распространенными керамическими фильтрами:
  • массивные керамические носители медленно прогреваются после холодного пуска, требуется впрыскивать топливо для разогрева, чтобы началось горение сажи, а PM-Metalit® быстрее прогревается, начинает работать при более низкой температуре – около 200 °С, и для регенерации не требуется впрыскивать дополнительное топливо;
  • при накапливании сажи в керамическом фильтре (до того, как она будет сожжена) возрастает противодавление, вследствие чего увеличивается расход топлива двигателя, а PM-Metalit® создает очень незначительное противодавление и не увеличивает расход топлива за весь срок службы;
  • поры керамических фильтров засоряются продуктами сгорания сажи – золой, и фильтры следует периодически заменять или чистить, а замеры, выполненные на фильтрах PM-Metalit®, «прошедших» по 500 тыс. км, показали, что их эффективность не уменьшилась. В расположенном далее каталитическом нейтрализаторе окислы азота разлагаются на воду и азот.

PM-Metalit® разработан совместно с компанией TWINTEC, поэтому немецкая компания TWINTEC AG представила на IAA совмещенную в одном агрегате инновационную четырехступенчатую систему обработки ОГ в системе выпуска TWINblue®, составной частью которой также являются сажевый фильтр PM-Metalit®и каталитический нейтрализатор.

На первом этапе ОГ проходят через модуль PM-Metalit®, в котором задерживается сажа и окисляются газообразные СО и СН. На втором этапе после сажевого фильтра в поток ОГ впрыскивается реагент AdBlue. Поток поступает в следующий модуль PM-Metalit®, где оставшиеся частицы сажи задерживаются и сжигаются, а специальное покрытие фильтрующего элемента способствует разложению мочевины с образованием чистого аммиака. На третьем этапе в расположенном далее модуле каталитического нейтрализатора аммиак вступает в реакцию с окислами азота, в результате образуются азот и вода. Весь не вступивший в реакцию аммиак на четвертом этапе окисляется в следующем модуле каталитического нейтрализатора.

Основная часть всех систем очистки ОГ в системе выпуска, разработанных немецкой компанией HJS Fahrzeugtechnik GmbH & Co KG, это сажевый фильтр SMF® с непрерывной регенерацией (для поддержания этого процесса не нужно ни подачи топлива, ни других дополнительных средств), с фильтрующим элементом из спеченного металлического порошка, требующий минимального технического обслуживания. Двигатели, оснащенные такими фильтрами, могут соответствовать не только стандарту Euro 5, но и EEV. Такими фильтрами уже оснастили многие тысячи автобусов по всей Европе. Они способны накапливать гораздо большее количество продуктов сгорания сажи – золы, в три-четыре раза больше по сравнению с обычными керамическими фильтрами благодаря тому, что их «карманообразная» конструкция в принципе не может засоряться. Как следствие, существенно увеличивается пробег между техническими обслуживаниями – чисткой фильтра (до нескольких лет), даже если двигатель не новый и потребляет увеличенное количество масла. На поверхности фильтра SMF® может быть нанесен катализатор для интенсификации процесса регенерации и снижения температурного порога работоспособности.

В экспозиции HJS была представлена система SMF®-CRT® (Continuous Regeneration Technology – «технология непрерывной регенерации»), предназначенная для магистральных грузовиков, выполняющих дальние перевозки. У таких грузовиков постоянно высокая температура ОГ в системе выпуска. SMF®-CRT® состоит из окислительного конвертора и сажевого фильтра.

Также HJS разработала систему с активной регенерацией SMF®-AR для легких и среднетоннажных коммерческих автомобилей, которые работают с частыми остановками и малой скоростью в городе. В отличие от фильтров с непрерывной регенерацией, которые должны работать при определенном уровне температуры ОГ для сжигания сажи, в системе SMF®-AR благодаря подаче топлива сажа в фильтре может выжигаться практически на любом режиме работы двигателя – независимо от температуры ОГ. К тому же скорость горения сажи при этом значительно увеличивается. Время и объем подачи топлива регулирует электронная система управления.

Систему SCRT®, в которой сажевый фильтр SMF® совмещен с каталитическим нейтрализатором, можно устанавливать и на новые машины, оборудованные штатным сажевым фильтром, и на старые коммерческие автомобили, не имеющие никаких агрегатов очистки ОГ в системе выпуска. Автобусы, соответствующие нормам Euro 3, после установки SCRT® отвечают требованиям стандарта Euro 5 или даже EEV. Система имеет функцию защиты: даже если бак с AdBlue опустеет, это не приведет ни к снижению мощности двигателя, ни к выходу из строя SCRT®.

Как подсчитали специалисты компании, стоимость оборудования системой от компании HJS грузовика, соответствующего нормам Euro 3, с целью снижения токсичности ОГ составляет 6000 евро. После такого переоборудования грузовик получает налоговые льготы от правительства Германии. Если он проходит за год 150 тыс. км, экономия за счет налоговых льгот составит 6300 евро, т. е. новая система очистки окупится за год.

Robert Bosch GmbH предложила систему с электронным управлением Denoxtronic для очистки ОГ в системах выпуска любых коммерческих автомобилей. Система состоит из сажевого фильтра с активной регенерацией (процесс подачи дизельного топлива для регенерации регулирует система управления) и каталитического нейтрализатора. В результате сгорания топлива температура ОГ поднимается почти до 600 °С, и сажа в фильтре сгорает. Дозирующий модуль подает точное количество реагента в поток ОГ перед каталитическим нейтрализатором. В нейтрализаторе аммиак из реагента вступает в реакцию с окислами азота, образуя нейтральный азот и воду. Система практически не нуждается в техобслуживании.

Системы, не использующие AdBlue

Системы нейтрализации SCR имеют ряд недостатков: реагент AdBlue – токсичная и коррозионно-активная жидкость, при работе с ней требуется соблюдать жесткие меры предосторожности. Машины, оснащенные такими системами, должны иметь надежный источник заправки AdBlue. Реагент замерзает при 11 °С, и в холодный период работать с системой нейтрализации сложно. Наконец, агрегаты системы достаточно объемные и массивные, что создает сложности при размещении их на машинах. Некоторые компании, участвовавшие в выставке, предложили решения, позволяющие избежать этих трудностей.

Запатентованные агрегаты очистки ОГ собственной разработки, более дешевые, чем система SCR (и не нуждающиеся в AdBlue), представила компания MAN Nutzfahrzeuge Gruppe.

Система PM-KAT® предназначена для двигателей, оборудованных системой рециркуляции ОГ (англ. аббревиатура EGR), и состоит из окислительного конвертора и сажевого фильтра с непрерывной регенерацией. В конверторе на платиновом покрытии NO окисляется до двуокиси NO2. Далее в фильтре с элементом из металлокерамических волокон несгоревшие углеводороды вступают в реакцию с NO2, в результате образуется СО2 и NO. Химические процессы в этой системе протекают без потребления энергии от внешних источников. Как утверждают специалисты MAN, PM-KAT® практически не засоряется и не требует технического обслуживания. Система PM-KAT® легче агрегатов системы SCR примерно на 150 кг. Агрегатом PM-KAT® оснащают двигатели MAN Euro 4.

Чтобы уменьшить токсичность ОГ двигателей MAN с AGR до уровня Euro 5, предлагается окислительный нейтрализатор Oxi-KAT®. В отличие от упомянутого выше окислительного конвертора Oxi-KAT® разлагает NOx. Двигатели Euro 5 с Oxi-KAT® не нуждаются в установке PM-KAT®, поскольку низкий уровень содержания сажи в ОГ обеспечивается за счет применения системы впрыска высокого давления и двухступенчатого турбонаддува.

Также специалисты MAN разработали систему CRTec (сажевый фильтр с непрерывной регенерацией и электронным управлением). С помощью CRTec токсичность ОГ снижается до уровня требований стандарта EEV. Переоборудование двигателей MAN Euro 3 в Euro 5 путем установки CRTec стоит в Германии 15…20 тыс. евро.

Глобальная американская корпорация Eaton одна из немногих иностранных компаний, претендующих на место на немецком рынке систем очистки ОГ. Она разработала оригинальную систему удаления NOx и сажи из ОГ в системе выпуска, «работающую на одной жидкости – дизельном топливе», по словам специалистов Eaton, более эффективную и экономичную, чем системы очистки ОГ других фирм. Системе, разработанной Eaton, для работы не требуется мочевина – аммиак образуется непосредственно в системе. Система включает в себя риформер, преобразующий топливо, задерживающий фильтр NOx (LNT), сажевый фильтр и каталитический нейтрализатор.

Процесс протекает следующим образом. Задерживающий фильтр LNT захватывает NOx из ОГ. Когда LNT насыщается окислами азота (а также соединениями серы, содержащимися в топливе), система управления начинает процесс регенерации (и десульфатации) LNT. В поток ОГ перед риформером впрыскивается дизельное топливо. Риформер разлагает топливо на водород и окись углерода СО. Попутно выделяется тепло, необходимое для регенерации сажевого фильтра. В LNT в результате реакции с NOx продуктов риформинга топлива, поступающих из риформера, начинается процесс регенерации, в ходе которого NOx разлагаются на азот, аммиак NH3 и водяной пар: NOx + СНx → N + NH3 + H2O. Дальше поток ОГ попадает в сажевый фильтр, в котором задерживаются и непрерывно сжигаются частицы несгоревших углеводородов. Затем в каталитическом нейтрализаторе аммиак NH3, образовавшийся в задерживающем фильтре LNT, вступает в реакцию с оставшимися в ОГ окислами азота NOx, образуя азот и воду.

Компания Eaton в настоящее время ведет работу с различными производителями по внедрению своей системы на автомобилях и спецтехнике.

* * *

По-прежнему практически все системы очистки ОГ дизельных двигателей от окислов азота работают по одной из двух технологий: SCR (с мочевиной) или EGR (рециркуляция отработавших газов). Резко отличается от всех лишь оригинальная система компании Eaton, которая подтвердила свой статус ведущей мировой компании в данном секторе техники.

По-прежнему используются и сажевые фильтры с непрерывной регенерацией, и фильтры с активной регенерацией. Надежного фильтра, самоочищающегося при любых режимах работы двигателя, пока никому создать не удалось.

Одна из основных проблем – засорение сажевых фильтров продуктами сгорания (золой), поэтому многие фирмы отказываются от керамических фильтров и предлагают элементы из других материалов, а также оригинальные конструкции, в которых «не задерживаются сажа и зола».

Энергетика. ТЭС и АЭС | Всё о тепловой и атомной энергетике

Энергетика США

Форекс https://forex-review.ru/, как крупнейший рынок в мире, привлекает своим блеском и размером. Можно сказать,

Стеновые панели декоративного типа – материал, пользующийся огромной популярностью. Действительно, с их помощью можно

Энергетика США

Сейчас все более популярные стают солнечные батареи отзывы о которых довольно хорошие и позитивные.

Мало кто задумывается, что в современном обществе огромное значение имеет такой женский аксессуар, как

Энергетика США

Компаний, которые выступают в роли посредника, и открывают своим клиентам доступ к торговле на

Новости ТЭС

Как выбрать входную металлическую дверь? Советы профессионала Начинать ремонт в квартире, купленной на вторичном

Новости ТЭС

Почему не рекомендуется снимать жилье в Екатеренбурге https://etagiekb.ru/realty_rent/ в новостройках. Новостройки— это свежий ремонт,

Галогенные лампы — универсальный источник света с большой яркостью и качественной цветопередачей. Сферы применения

Зарубежные ТЭС

Многие предприятия продолжают усердно работать над усовершенствованием разработки осовремененных приборов для диагностики. Так, например,

Новости

Сегодня интернет открывает невероятно огромные возможности своим пользователям в плане заработка. К примеру, совершать

Как выбрать лучший онлайн-курс английского Решили начать изучать английский онлайн? Хотите, чтобы все ваши

Трансформаторы – это устройства, которые преобразуют электрическую энергию и обычно устанавливаются в общественных зданиях,

ООО “Сервомеханизмы” предлагает технику линейного перемещения, а кроме того все сопутствующие товары – двигатели

Что нужно знать о ленточной библиотеке Объемы информационных данных возрастают в геометрической прогрессии ежеминутно.

Уже давно человечество ведёт поиск альтернативных источников энергии. Одно из самых эффективных изобретений в

Большинство преимуществ Onecoin на фоне остальных криптовалют основаны на том, что их разработчики постарались

В последние годы наша страна активно развивается. Вместе с ней развиваются компании с мировым

Уже многие десятилетия электродуговая сварка остаётся оптимальным способом создания неразборных стальных конструкций. При этом

HangzhouHideaPowerMachineryCo., Ltd или сокращенно Hidea (Хайди) – это один из наибольших создателей моторов для

В сфере энергетики изменения не наступают мгновенно, однако замещение ископаемого топлива уже началось. В

Вроде на дворе уже давно как двадцать первый век, цивилизации развиваются, прогресс мчится паровозом

Благодаря появлению в жизни современного человека мобильного телефона теперь мы всегда можем оставаться на

  Что такое бонг и для чего создан этот занимательнейший агрегат, объяснять, вероятно, необходимости

Исследования и опыты электроустановок напряжением до 1000 Вольт В современном мире преимущественное количество техники

Общеизвестным является факт высокой значимости бухгалтерии для успешной работы любой из коммерческих структур в

Свои первые кроссовки компания Найк создала в 1964 году. Но стоит помнить, что задолго

Трубы из керамики представляются под видом глиняного изделия, которое обожжено как снаружи, так и

Что же такое психология? Срочная публикация (журнал ИТпортал) Психология призвана изучать и исследовать определенные

Строительство дома связано сегодня с необходимостью планирования экономичного метода его отопления, все чаще инвесторы

Для того, чтобы начать рисовать нужно купить синтетические кисти. Масляные краски состоят из олифы, которая

Очистка газов от оксидов азота - Переработка

Одними из наиболее опасных загрязнителей атмосферы являются оксиды азота (NOx). Наибольшая их концентрация в газовых выбросах наблюдается в отходящих газах производств слабой азотной кислоты и печей риформинга агрегатов аммиака. Применительно к агрегатам производства азотной кислоты типа УКЛ-7 и АК-72 реализована высокотемпературная очистка с использованием палладийсодержащего катализатора АПК-2 и природного газа в качестве восстановителя. Известно, что катализаторы на основе благородных металлов, таких как палладий и платина, обладают уникальными каталитическими свойствами и, прежде всего, высокой активностью и полифункциональностью, однако имеют чрезвычайно высокую стоимость, а при их эксплуатации происходит безвозвратная потеря благородных металлов.

По мнению специалистов весьма перспективны технические решения, базирующиеся на использовании Ni-Cu и Ni-Cu-Co систем для процесса восстановления NOx природным газом, отличающиеся фазовым составом, способом приготовления и геометрической формой.

Катализаторы готовят методом пропитки пористых носителей водными растворами нитратов Ni, Cu, Co, Mn и Al [1, 2].

Блочные носители ячеистой структуры получают методом дублирования структуры пенополиуретана (ППУ) со средним диаметром ячейки (dя) 3,9; 3,0; 2,1; 1,2; 0,7 мм. В соответствии с данным методом на поверхность ППУ наносят керамический шликер (суспензию) и полученную заготовку подвергают термообработке. В качестве дисперсионной среды шликера используют 5 %-ный водный раствор поливинилового спирта (ПВС). Для обеспечения устойчивости шликера и хорошего спекания носителей при обжиге предпочтительны порошки со средним диаметром частиц 2,53,0 мкм. Оптимальное соотношение твердое/жидкое (т/ж) в шликере составляет 2,4/1.

Данные, полученные методом комплексного термического анализа исходного ППУ, раствора ПВС, а также ППУ, пропитанного шликером, показали, что процесс разложения органических компонентов практически полностью завершается при 640 °С.

Для увеличения механической прочности (Рмех) носителя, получаемого обжигом глинозема при 1500°С, широко используют сложную спекающую добавку на основе системы оксидов Si, Mn и Cr в суммарном количестве 5,6 % от общей массы керамического порошка.

Пропитку блоков ППУ шликером в большинстве случаев осуществляют до плотности заготовки 0,400,42 г/см3. Данная величина подобрана экспериментально, поскольку она позволяет получать носители с четкой структурой, без закупоривания ячеек. После обжига при 1500 °С фазовый состав носителя представлен α-Al2O3, а также незначительными количествами α-SiO2, 3Al2O3·2SiO2, MnO×Al2O3. При изменении температуры прокаливания от 1200 до 1500 °С усадка заготовок на ППУ с dя= 3,0 мм увеличивается с 11,7 до 18,5 %. Плотность всех образцов после обжига при 1500 °С варьирует в интервале 0,43±0,06 г/см3. С увеличением dя ППУ от 0,7 до 3,9 мм Рмех носителя уменьшается с 2,12,3 МПа до 0,70,9 МПа, а водопоглощение (W) падает с 4044 до 2325 %.

Резкое возрастание значений Рмех (рис. 1) наблюдается в интервале температур 14001500 °С. При этом W ячеистых носителей находится на достаточно высоком уровне 2630 %.


Рис. 1. Зависимость водопоглощения и механической прочности блочных ячеистых носителей от температуры (dя ППУ 3,0 мм)

Удельная геометрическая поверхность (Sгеом) носителей (табл. 1), рассчитанная с учетом усадки образцов в соответствии с методикой, в которой используется кубическая модель ячеистых материалов, резко убывает с увеличением dя,а значения их порозности находятся в пределах 0,80–0,83 %, что хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Таблица 1. Расчетные значения Sгеом образцов блочных ячеистых носителей.

dя исходного ППУ, мм

dя готового блочного носителя, мм

Sгеом, м23

0,7

0,5

3970

1,2

1,0

1920

2,1

1,8

1290

3,0

2,6

920

3,9

3,5

640

Уменьшение dя готового носителя приводит к резкому возрастанию газодинамического сопротивления. Так, с изменением dя от 3,5 до 0,5 мм при скорости течения газа 0,5 м/с перепад давления увеличивается с 520 до 3360 Па/м.

В силу изложенного для изготовления носителей выбран ППУ со средним диаметром ячейки 3,0 мм.

Для приготовления катализаторов очистки отходящих газов были использованы носители катализаторов конверсии природного газа водяным паром марок НИАП-18* и НИАП-03-01**. Носители НИАП-18 и НИАП-03-01 изготавливают методом таблетирования и шликерного литья соответственно, с последующим обжигом при 1450–1500 °С. Фазовый состав носителя НИАП-18 представлен α-Al2O3 и алюминатами кальция (CaO·6Al2O3, CaO·2Al2O3), а носителя НИАП-03-01 – только α-Al2O3. Результаты исследований основных свойств всех использованных носителей представлены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики используемых носителей.

Носитель

НИАП-18

НИАП-03-01

Блочный ячеистый

Форма гранул

кольцо

цилиндр с 7 отверстиями и выпуклыми торцами

блок

Размеры (D´d´h), мм

15,0´6,5´12,5

16,5´(7)3,0´14,0

25,0´25,0´25,0*

Насыпная плотность, кг/л

0,93

0,83

0,40**

Водопоглощение, %

27,3

24,9

25,8

Удельная геометрическая

поверхность слоя, м23

295

405

920

Порозность слоя, м33

0,50

0,54

0,81***

Механическая прочность, Н/гран.

300

490

140

* средний диаметр ячейки 2,6 мм; ** кажущаяся плотность блока; ***  порозность блока

Более низкие значения прочности блочных ячеистых носителей обусловлены их макроструктурой, когда вся нагрузка на грань блока приходится на тонкие перемычки между ячейками. В то же время, по показателям порозности и насыпной плотности блочный носитель значительно превосходит остальные исследованные образцы.

Наибольший перепад давления на единицу высоты слоя (рис. 2) имеет носитель НИАП-18, наименьший – блочный ячеистый.

С целью получения катализаторов с массовым соотношением NiO/CuO = 2,3–3,0, при котором достигается максимум активности, были проведены исследования и определены содержания Ni и Cu, вводимых в носители при одинаковых условиях пропитки растворами нитратов Ni и Cu равной концентра ции.

Обнаружено, что при равном количестве пропиток содержание Ni в катализаторах выше концентрации Cu в 1,1–1,2 раза независимо от типа носителя. Повышение суммарной концентрации активных компонентов (СNiO+CuO) в пропиточном растворе способствует росту их содержания в готовых катализаторах. Наибольшее содержание активных компонентов достигается в образцах полученных пропиткой в растворе с СNiO+CuO = 250 г/л. Используемый пропиточный раствор дополнительно содержал нитрат алюминия в соотношении (NiO+CuO)/Al2O3 = 7. Дальнейшее увеличение концентрации активных компонентов  нежелательно в связи с возможностью кристаллизации солей и выпадения осадка при пониженных температурах.


Рис. 2. Зависимость перепада давления на единицу высоты слоя носителей от скорости газового потока: 1 – НИАП-18; 2 – НИАП-03-01; 3 – блочный ячеистый.

Увеличение температуры (tпр) и времени (tпр) пропитки приводит к некоторому росту концентрации NiO и CuO и снижению значений Рмех катализаторов. Так, например, с ростом tпр с 20 до 80 °С суммарное содержание NiO и CuO в носителе НИАП-18 увеличивается с 5,7 до 6,1 %, а увеличение tпр с одной до 120 минут приводит к повышению концентрации с 4,5 до 6,2 %. Несколько меньшее влияние tпр и tпр наблюдается для блочного ячеистого носителя и носителя НИАП-03-01, что обусловливается геометрической формой данных носителей.

При увеличении tпр с 20 до 80 °С прочность образцов на носителе НИАП-18 падает с 380 до 350 Н/гран., на носителе НИАП-03-01 с 580 до 540 Н/гран., а для образцов на ячеистом носителе с 185 до 155 Н/гран. Подобный характер наблюдается и для зависимости Рмех от tпр. Такое изменение Рмех происходит, по-видимому, вследствие воздействия агрессивной среды, которой является пропиточный раствор.

Полученные данные позволили установить оптимальные условия пропитки (tпр = 50 °С, tпр = 1 час), позволяющие получать катализаторы с достаточным содержанием активных компонентов и Рмех. Продолжительность процесса выбрана также из соображения необходимости обеспечения максимальной однородности распределения активных компонентов при пропитке больших объемов носителей в промышленных условиях.

Температура прокаливания пропитанных носителей (400 °С) была выбрана путем анализа дериватограмм исходных гидратов нитратов Ni, Cu и Al, а также одно- и двухкомпонентных композиций этих солей, нанесенных на носители. Характер разложения нитратов Ni и Cu в двухкомпонентных каталитических системах практически не отличается от разложения этих нитратов в однокомпонентных системах.

С увеличением числа пропиток (nпр) возрастает суммарная концентрация NiO и CuO и Рмех (рис.3).


Рис. 3. Зависимость суммарного содержания активных компонентов в катализаторе и его механической прочности от числа пропиток nпр (температура 50 °С, продолжительность 60 мин) носителей: 1, 2 – НИАП-18; 3, 4 – НИАП-03-01; 5, 6 – блочный ячеистый.

Суммарное содержание NiO и CuO после шести пропиток достигает 23,0 % в блочном ячеистом носителе, 21,5 % в НИАП-03-01 и 24,0 % в НИАП-18. Подобная разница обусловлена различием значений W носителей. Рост Рмех с увеличением nпр можно объяснить с точки зрения физико-химической теории дисперсных пористых тел П.А. Ребиндера, согласно которой каркас носителя выполняет роль кристаллической фазы, а оксиды Cu и Ni, находящиеся в порах носителя – дисперсной фазы, противостоящей упругим деформациям. В соответствии с этим, чем больше активного компонента будет введено в носитель, тем большей величины может достигнуть Рмех катализатора.

Для выявления сущности процессов, протекающих при формировании катализаторов, были исследованы образцы №№ 1–6 (табл. 3).

Образцы № 5 получали последовательной пропиткой носителей в растворах нитратов Al, Ni и Cu с промежуточным прокаливанием. В качестве объекта сравнения была исследована механическая смесь носителя НИАП-03-01 и оксидов Ni, Cu и Al (№ 6).

Проведенные исследования позволили установить, что изменение условий приготовления катализаторов (tпр, tпр, nпр, СNiO+CuO) не оказывает влияния на рентгенографические характеристики активной фазы катализаторов. Размер кристаллитов NiO и CuO в образцах № 1 и 2 находится на уровне 260––310 Å. Размер кристаллитов NiO в образцах № 3 и 5 несколько ниже, чем в образце №4, не содержащем Al. На дифрактограммах систем № 3 и № 4 дифракционные линии CuO отсутствуют. В образцах № 1 и № 5 значение параметра кристаллической решетки (а0) NiO близко к табличному значению (a0NiO = 4,177 Å). Такие же показатели наблюдались и для никелевых систем с добавкой алюминия. В то же время, для образцов № 3 и № 4 значение параметра а0 (4,188––4,194 Å) сильно отличается от табличного параметра кристаллической решетки NiO. Искажение а0 свидетельствует о внедрении CuO в кристаллическую решетку NiO, в результате чего образуется оксидный NiO-CuO твердый раствор.

Таблица 3. Основные характеристики разработанных катализаторов.

образца

Пропитка

Носитель

Концентрация, %

Sуд,

м2

Насыпная плотность, г/см3

NiO

CuO

1

Ni(NO3)2·6H2O

НИАП-18

15,0

––

20

1,07

НИАП-03-01

13,2

––

12

0,94

блочный

ячеистый

13,8

––

7

0,46

2

Cu(NO3)2·3H2O

НИАП-18

––

14,8

19

1,06

НИАП-03-01

––

13,0

13

0,94

блочный ячеистый

––

13,7

6

0,45

3

Ni(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O, Al(NO3)3·9H2O

НИАП-18

11,3

4,0

36

1,07

НИАП-03-01

9,8

3,3

20

0,95

блочный ячеистый

10,2

3,6

14

0,47

4

Ni(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O

НИАП-18

13,5

4,8

19

1,10

НИАП-03-01

11,7

3,9

12

0,98

блочный ячеистый

12,3

4,3

7

0,50

5

Последовательная:

Al(NO3)3·9H2O,

Ni(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O

НИАП-18

11,1

3,9

35

1,06

НИАП-03-01

9,6

3,3

19

0,96

блочный ячеистый

10,1

3,6

12

0,47

6

   Механическая смесь

12,0

4,1

––

––

Процесс восстановления никелевых систем начинается при температуре 280––300°С и достигает максимальной скорости при температуре 340––390 °С. В случае нанесенного оксида меди он протекает в более низкотемпературной области (180––300 °С). Температуры максимумов эффектов восстановления NiO и CuO уменьшаются в ряду систем на носителях НИАП-18 > НИАП-03-01 > блочный носитель.

Восстановление систем № 3 и № 4 характеризуется наличием одного ярко выраженного максимума на кривых ТПВ, для Ni-Cu-Al систем при 180–210 °С, а для Ni-Cu 210–240 °С. В то же время, кривые восстановления образцов № 5 и № 6 имеют два ярко выраженных максимума в интервале температур 170–210 °С и 300–340 °С. Первый температурный интервал характерен для восстановления CuO, второй – NiO. Такое различие в характере восстановления систем подтверждает наличие оксидного NiО-CuО твердого раствора в образцах № 3 и № 4, в которых после восстановления зафиксирована фаза Ni с сильно искаженным параметром кристаллической решетки (а0=3,541–3,546 Å), который занимает промежуточное положение между а0Ni= 3,524 Å и а0Cu= 3,615 Å. Эти данные свидетельствуют о переходе оксидного NiO-CuO твердого раствора в процессе восстановления в Ni-Cu твердый раствор. Размер кристаллитов для систем № 3, полученных с введением в пропиточный раствор нитрата Al, составляет 170–210 Å, а для систем № 4 – 230–330 Å.

Исследования каталитической активности систем № 1 показали, что даже при 800 °С степень превращения NOx не превышает 20–30 %. Температура достижения 50%-ной степени превращения NOx (t50) на образцах № 2 очень высока и находится на уровне 730–750 °С. В интервале температур 660–750 °С активность образцов № 3–6 практически одинакова (рис. 4).

Остаточное содержание NOx в очищенном газе составляет 0,002–0,003 %. Данные показатели находятся примерно на одном уровне с показателями, достигаемыми на катализаторе АПК-2. Введение никеля в медную систему привело к тому, что t50 для систем № 4 (рис. 4а, кривые 4–6) снизилась до 620–630 °С. Этот факт свидетельствует о синергетическом эффекте при совместном присутствии Ni и Cu в катализаторах. Для образцов № 3 (рис. 4а, кривые 1–3) и № 5 (рис. 4а, кривые 7–9), t50 находится примерно на одном уровне и составляет 595–610 °С, что несколько выше этой величины для АПК-2, определенной в аналогичных условиях (510°С).


Рис.4 Зависимость степени превращения NOx от температуры на исходных образцах катализаторов (а) и образцах, подвергнутых выдержке в реакционной смеси при 800 °С в течение 2 часов (б).

Образцы № 3 на носителях: 1 – ○ НИАП-18, 2 – □ НИАП-03-01, 3 – r блочный ячеистый;

образцы № 4 на носителях: 4 – ● НИАП-18, 5 – ■ НИАП-03-01, 6 – p блочный ячеистый;

образцы № 5 на носителях: 7 – ´ НИАП-18, 8 – + НИАП-03-01, 9 – Ж блочный ячеистый;

10 – ¯ механическая смесь.

Термообработка в токе реакционной смеси при 800 °С с выдержкой при данной температуре в течение 2 часов (рис. 4б) приводит к тому, что t50 для образцов № 4 повысилась на 75–85 °С, для № 5 – на 60–70 °С, а для механической смеси на 100 °С. Наименьшее повышение t50 (15–20 °С) наблюдается для систем № 3. Термостабильность данных катализаторов объясняется как стабилизирующим действием оксида Al, так и устойчивостью Ni-Cu твердого раствора к рекристаллизации, о чем свидетельствует величина дисперсности активных компонентов (LNiO-CuO= 270–290 Å). В образцах № 5 не происходит образование Ni-Cu твердого раствора, что приводит к большему снижению активности после перегрева. Повторение циклов нагрева катализаторов в реакционной смеси при 800  °С, а также увеличение времени их выдержки в данных условиях не приводит к дальнейшему падению активности. В дальнейших исследованиях использовали метод приготовления катализаторов, заключающийся в пропитке носителей по водопоглощению водным раствором смеси нитратных солей Ni, Cu и Al.

Влияние суммарной концентрации NiO и CuO в катализаторах на их каталитическую активность (рис. 5) позволяют рекомендовать для практического использования катализаторы с содержанием активных компонентов в пределах 12–16 %. В условиях лабораторных испытаний активность катализаторов практически не зависит от свойств носителей.


Рис. 5. Зависимость t50 от суммарного содержания активных компонентов в носителях: ● – НИАП-18; ○ – НИАП-03-01; □ – блочный ячеистый.

Увеличение объемной скорости газового потока и исходной концентрации NOx приводит к смещению температур осуществления процесса в более высокотемпературную область (рис. 6). Кажущаяся энергия активации восстановления NOx, рассчитанная по экспериментальным данным, для катализаторов на всех носителях находится примерно на одном уровне и составляет 155±5 кДж/моль.


Рис. 6. Зависимость степени превращения оксидов азота на никельмедь- алюминиевом катализаторе на носителе НИАП-03-01 от температуры процесса: а) при различных объемных скоростях (ч-1): 1 – 3000; 2 – 5000; 3 – 7000; 4 – 10000; 5 – 15000; 6 – 20000; 7 – 30000; 8 – 50000.

б) при различных начальных концентрациях NOx (% об.): 1-0,05; 2- 0,11; 3- 0,20; 4- 0,38; 5-0,82.

Экспериментальные данные, полученные в ходе исследований, были использованы для отработки промышленной технологии производства катализаторов, получивших наименования НИАП-15-12 (носитель НИАП-03-01), НИАП-15-13 (НИАП-18), и разработки технических условий (ТУ 113-03-00209510-98-2003).

На оборудовании катализаторного производства Новомосковского института азотной промышленности изготовлены опытно-промышленные, а также промышленные партии катализаторов НИАП-15-12 и НИАП-15-13 в количестве двух и четырех тонн соответственно, которые в январе 2004 г. были загружены в реакторы каталитической очистки двух агрегатов УКЛ-7-76 производства слабой азотной кислоты ООО “Менделеевсказот”. В качестве лобового слоя, снижающего температуру “зажигания” процесса, использовали отработанный катализатор АПК-2 в количестве 15–18 % от общей массы загрузки реактора каталитической очистки. При нагрузках агрегатов по аммиаку 4900 – 6000 нм3/ч, исходной концентрации NOx в отходящих газах 0,08–0,11 % об. и соотношении CH4/O2 0,5–0,6 обеспечивалась очистка от NOx до остаточной концентрации 0,002–0,003 % об. при регламентной норме не более 0,005 % об.. Содержание СO в очищенных газах не превышало 0,04 % об. при норме не более 0,15 % об.. После нескольких лет эксплуатации разработанных катализаторов изменений в показателях очистки не наблюдалось.

Добавки Co и Mn в Ni-Cu каталитическую систему осуществляются с целью снижения температуры процесса восстановления NOx.

При выборе концентраций компонентов, входящих в состав пропиточного раствора, установлено, что при идентичных условиях пропитки (tпр, tпр, nпр, С) однокомпонентными растворами нитратов никеля, меди, кобальта и марганца cодержание в носителях активных компонентов убывает в ряду Co > Mn > Ni > Cu.

Исследования фазового состава Mn- и Co-содержащих Ni-Cu катализаторов показали, что в отличие от Ni-Cu и Ni-Cu-Mn систем, в которых активные компоненты присутствуют только в виде фазы NiO с искаженным параметром решетки, на дифрактограммах Ni-Cu-Co катализаторов зафиксирована фаза NiO с искаженным параметром решетки, а также линии CuO небольшой интенсивности.

Максимумы на кривых ТПВ для Ni-Cu-Mn систем лежат в интервале температур 190–240 °С, который также характерен и для Ni-Cu систем. Несколько более сложный характер восстановления Ni-Cu-Co систем обусловлен, по-видимому, тем, что Co3O4 частично вытесняет CuO из твердого раствора NiO-CuO и восстановление свободного CuO до Cu и твердого раствора NiO-CuO-CoO до твердого раствора Ni-Cu-Co протекает раздельно. В Ni-Cu-Mn системах продуктом восстановления является твердый раствор Ni-Cu, а MnO2 восстанавливается до MnO. Дисперсность твердых растворов в многокомпонентных системах находится практически на одном уровне 150–190 Å.

При температурах более 640 °С активность Ni-Cu-Co и Ni-Cu-Mn катализаторов находится практически на одном уровне. Остаточное содержание NOx в очищенном газе при этом составляет 0,002–0,003 % об.. Максимальную активность при пониженных температурах имеют Ni-Cu-Co образцы. Для данных катализаторов t50 составляет 580–585 °С. Активность Ni-Cu и Ni-Cu-Mn систем практически одинакова (t50 = 595–605 °C). Таким образом, добавка Co позволяет увеличить активность исследуемых Ni-Cu катализаторов. В то же время Mn в данных условиях не оказывает влияния на каталитическую активность.

Оптимизацию химического состава Ni-Cu-Co катализаторов проводят по показателю t50 с использованием симплекс-решетчатого метода математического планирования эксперимента.

В качестве аппроксимирующей модели был выбран полином третьего порядка, адекватность которой проверялась по критерию Стьюдента t. Для всех контрольных точек и точек матрицы планирования значения t-критерия для уровня значимости р = 0,025 не превышает 2,26, что не превосходит соответствующего критического значения t0,025; 16 = 2,52.

По полученным данным была построена диаграмма “состав-t50” (рис. 7), которая свидетельствует о том, что зависимость t50 от состава каталитической системы носит экстремальный характер. 


Рис. 7. Диаграмма состав-t50 для каталитической системы NiO-CuO-Со3О4 на носителе НИАП-03-01.

Изолинии значений температур достижения 50 %-ной степени превращения оксидов азота: ○ t50 = 580 °С; ● t50 = 620 °С; □ t50 = 660 °С; ■ t50 = 700 °С; ¯ t50 = 740 °С; ® t50 = 780 °С.

Наименьшая активность характерна для однокомпонентных Ni и Co систем. Увеличение активности катализаторов наблюдается при перемещении в область уменьшения концентрации Co3O4 до 1,0–4,0 % и соотношении NiO/CuO от 0,6 до 1,5 %. Высокую активность (t50= 595–600 °С) имеют также двухкомпонентные Ni-Cu системы с соотношением компонентов NiO/CuO = 2,0–2,8. Область оптимальных составов каталитической системы, для которой t50 имеет минимальное значение (570–580°С), характеризуется следующими концентрациями компонентов (% мас.): NiO – 6,0–9,0; CuO – 3,5–6,5; Co3O4 – 1,5–4,0.

Таким образом, введение оксида Co в Ni-Cu систему в соответствии с оптимальным соотношением компонентов позволило снизить t50 на 25–30 °С по сравнению с Ni-Cu катализаторами.

Ni-Cu-Co катализаторы на носителях НИАП-03-01 и НИАП-18 получили наименования НИАП-15-12К и НИАП-15-13К соответственно (извещение №1 к ТУ 113-03-00209510-98-2003). Их высокая активность была подтверждена экспериментально в лабораторных и промышленных условиях.

С целью очистки дымовых газов аммиачного производства от оксидов азота авторами [3–6] разработан оригинальный способ, схема которого представлена на рис. 8.


Рис. 8. Принципиальная схема очистки дымовых газов от оксидов азота: 1 – реактор; 2 – теплообменник; 3 – воздуходувка; 4 – датчик расхода дымового газа; 5 – датчик расхода АСВК; 6 – газоанализатор содержания аммиака; 7 – газоанализатор содержания оксидов азота; 8 – блок управления.

Поток очищаемых газов смешивается с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом (АСВК), в качестве которого используют танковые газы производства аммиака, а селективное  каталитическое восстановление осуществляют в реакторе при температуре 250 – 450 °С на катализаторе блочного типа.

В отличие от известных методов очистки дымовых газов от оксидов азота предусмотрено их смешения с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом, в качестве которого взяты танковые газы производства аммиака состава, % об.:

аммиак                                           20 – 30

метан                                              18 – 24

водород                                          25 – 35

аргон                                             3,8 – 4,8

азот                                              остальное,

а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250–350 °С на вольфрамо-ванадиевом оксидном катализаторе.

Эффективность удаления NOх на данном катализаторе может достигать 90 % и более с проскоком аммиака ниже 50 ppm, в то время как некаталитические методы обеспечивают гораздо меньшую степень очистки, а проскок аммиака с трудом может быть отрегулирован на приемлемом уровне.

Важно отметить, что в случае предлагаемого способа очистки наряду с аммиаком оксиды азота взаимодействуют и с другими компонентами восстановительной системы, в частности с водородом и метаном.

При этом протекают каталитические химические реакции, конечными продуктами которых являются азот, вода и двуокись углерода.

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O

CH4 + 4NO → CO2 + 2H2O + 2N2

CH4 + 2NO2 → CO2 + 2H2O + N2

2H2 + 2NO → 2H2O + N2

4H2 + 2NO2 → 4H2O + N2

Также найдено, что при полном окислении аммиака, метана и водорода потенциальный рост температуры в зоне реакции составляет 5–10  °С.

В соответствии с приведенной схемой дымовые газы с трубчатых печей, содержащие

О2                                      6,2–8,2 % об.

H2O                                   10,0–13,0 % об.

NOх                                   200–700 мг/м3

СО2                                   4,9–6,9 % об.

СО                                    70–150 мг/м3

SO2                                   4,9–11,3 мг/м3

N2                                     остальное

и имеющие температуру 290–300 °С, смешиваются с воздухом и подогретым до этой же температуры АСВК вышеуказанного состава и направляются в реактор селективного каталитического восстановления. Выбранная температура является оптимальной, так как при ее снижении возможно образование смеси нитрита и нитрата аммония, а  в случае более высокой – снизится селективность работы катализатора.

Необходимое массовое соотношение между оксидами азота в дымовых газах и аммиаком в аммиаксодержащем восстановительном компоненте регулируется датчиками расхода, а также газоанализаторами содержания аммиака и оксидов азота, выведенными на блок управления установки. Объем реакторного блока и масса катализатора рассчитываются, исходя из количества очищаемых дымовых газов. Расход воздуха преимущественно зависит от содержания монооксида азота в дымовых газах и достигается с помощью воздуходувки.

К достоинствам предлагаемого способа следует отнести тот факт, что степень очистки нитрозных газов регулируется скоростью их подачи в зону реакции и объемным соотношением дымовые газы: аммиаксодержащий восстановительный компонент.

Библиография          

1. Дульнев А.В., Ефремов В.Н., Обысов М.А. и др. Исследование Ni-Cu катализаторов нанесенного типа, полученных с применением керамических носителей// Журнал прикладной химии. – 2004. – Т. 77, № 9. – С. 1501–1509.

2. Дульнев А.В., Ефремов В.Н., Обысов М.А. и др. Нанесенные никель-медные катализаторы очистки газовых выбросов производств азотной кислоты от оксидов азота // Катализ в промышленности. – 2005. № 3. – С. 26–32.

3. Пат. РФ № 2296000, МПК В 01 D 53/56, В 01 D 53/86, В 01 J 23/16. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота. /Афанасьев С.В., Махлай В.Н., Буданов Ю.Н. и др.

4. Афанасьев С.В., Трифонов К.И. Физико-химические процессы в техносфере. Учебник./ Самара. Изд-во Сам. научн. центра РАН. – 2014 – 195 с.

5. Афанасьев С.В., Шевченко Ю.Н. Аппараты для нейтрализации газовых выбросов, содержащих формальдегид и оксиды азота / Материалы межд. научно-практ. конф. «Нефтегазопереработка-2017». Уфа, 23 мая 2017 г. ГУП Институт нефтепереработки РБ – 2017. – С. 93–94.

6. Афанасьев С.В., Сергеев С.П. Катализаторы и аппараты для нейтрализации формальдегидсодержащих газовых выбросов. Тезисы докл. Всеросс. Научн. конф. «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения (Левинтерские чтения). 03–05 ноября 2016 г./ Самара. СамГТУ. – 2016. – С.19–20.

 


*  далее – носитель НИАП-18;

** далее – носитель НИАП-03-01

Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов - каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Материалы по теме

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Система выпуска отработавших газов Lada 4x4

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.

Каталитический нейтрализатор

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Второй возможный сценарий повреждения катколлектора — это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.

Каталитический нейтрализатор

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

И третий — это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».

Каталитический нейтрализатор

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.

Каталитический нейтрализатор

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Материалы по теме

Оплавление (спекание) сот диагностируется по падению мощности двигателя — разгон со временем становится все хуже, вплоть до того, что двигатель перестает набирать обороты «до отсечки» даже без нагрузки. Максимальная скорость — все ниже, а пуск двигателя, как холодного, так и прогретого, затрудняется. В дальнейшем он вообще перестает пускаться. При такой неисправности загорается сигнализатор Check-Engine, и вообще не заметить его трудно.

Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное топливо, которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.

При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.

Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.

Как дела с гарантией?

Материалы по теме

Характерен пример с мотором QR фирмы «Ниссан». Эти двигатели, например, устанавливались на X-Trail первого поколения (Т-30). При пробеге не более 40–60 тыс. км происходил именно тот процесс, о котором мы писали выше. Двигатели выходили из строя по увеличенному износу цилиндров из-за частиц разрушенного керамического блока. Но компания «Ниссан» заняла по данному вопросу правильную позицию. Заменяли по гарантии блок цилиндров с поршневой и коленвалом (шорт-блок) и, естественно, катколлектор, причем на модернизированный. Тогда даже владельцы легко отличали новый катколлектор от старого по углу наклона кислородного датчика. С таким же явлением столкнулись и владельцы автомобилей Toyota Camry прошлого поколения, только там износ проявлялся позже, к пробегу около 100 тыс.км. И в этом случае встречались владельцы, успевшие по гарантии восстановить автомобиль, но были и те, кто не успел.

На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года гарантия на каталитический нейтрализатор была продлена до 150 тыс. км.

По мнению автора, гарантия на каталитический нейтрализатор должна быть продолжительностью не меньше, чем на автомобиль.

Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.

Материалы по теме

Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:

  1. Плохое качество топлива — чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
  2. Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
  3. Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
  4. Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
  5. Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
  6. Добавление присадок в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
  7. Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
  8. В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях SX4.

Из личного опыта

Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Материалы по теме

Ну я и поехал. Команду шефа о качестве мойки передал. А мотор, хоть и впрысковый, но имел одну катушку зажигания и высоковольтный распределитель. На выезде начались перебои в работе двигателя. До офиса всего-то метров 300. Недотянул. Автомобиль глохнет, и под днищем как будто реактивный двигатель начинает работать. Гудит, машина трясется. Я выскочил, отбежал, а из выхлопной трубы струя черной гари летит вперемешку с искрами.

В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?

А если все-таки конец?

Вышедший из строя каталитический нейтрализатор на негарантийной машине заменять оригинальным сможет и захочет далеко не каждый. Дорого это. Какие варианты развития событий?

Материалы по теме

  1. Просто выбить начинку из нейтрализатора. Это требует перепрошивки блока управления, чтобы он «закрыл глаза» на сигнал со второго кислородного датчика, либо установки механической или электронной обманки. Механическая представляет собой втулку, в которой закреплен кусочек каталитического нейтрализатора, а электронная просто имитирует правильный сигнал датчика кислорода.
  2. Выбить начинку и установить вместо нее пламягаситель. Он представляет собой несколько камер с отверстиями, служащими для снижения температуры и давления газов. Это несколько уменьшает шум и облегчает режим работы других элементов системы выпуска отработавших газов. «Мозги» автомобиля предстоит обмануть, как описано выше.
  3. Установить вместо керамического блока универсальный ремонтный каталитический нейтрализатор. Чаще всего на металлической, а не керамической основе. Степень очистки будет немного ниже, но «вредителями» вы себя чувствовать не будете.

Расскажите, а как происходило ваше общение с «чудовищем под днищем» — каталитическим нейтрализатором: работает, вырезан, заменен?

С «историями болезней» автомобилей прошлых поколений можно познакомиться, пройдя по ссылке.

Транспорт | Архиепископия Бостона

Автомобили и грузовики - важные и ценные части нашей американской жизни, экономики и культуры. Однако в Массачусетсе транспорт является крупнейшим источником парниковых газов, особенно CO2. Это происходит из бензина и дизельного топлива, которые мы заправляем в наши двигатели. То, как много мы водим и тип транспортного средства, оказывает большое влияние на наш углеродный след. Папа Франциск мог описать Массачусетс, когда писал: «Многие автомобили, которыми пользуется один или несколько человек, движутся по городам, вызывая заторы на дорогах, повышая уровень загрязнения и потребляя огромное количество невозобновляемой энергии.«К сожалению, по Бостону и по всему штату большинство из нас ездят одни. Поскольку ожидается, что население Массачусетса вырастет примерно на 400 000 человек в следующие 20 лет, при даже высоком росте в Бостоне и других городских центрах, дорожное движение сделает наши поездки на работу и загрязнение воздуха еще хуже, чем сейчас. Как напоминает нам Папа: «Были достигнуты успехи в производстве экологически чистой энергии и в улучшении общественного транспорта. Эти достижения не решают глобальных проблем, но они показывают, что мужчины и женщины по-прежнему способны к позитивному вмешательству.”

Приход и школы

Приходы и школы, расположенные в крупных городах, будут иметь совершенно другой набор транспортных потребностей и возможностей для воздействия на выбросы углерода по сравнению с их сельскими аналогами. Создавая лучший план для вашей организации, взаимодействуйте с вашим сообществом, чтобы узнать их идеи и проблемы.

Поощрение совместного использования автомобилей

Один из способов, которым католики могут продолжать положительно реагировать на Лаудато Си, - это совместные поездки на воскресную мессу, школу и приходские мероприятия.Некоторые приходы привлекают прихожан из самых разных городов. В других, особенно в пригородных приходах, прихожане более плотные. В каждом приходе есть много возможностей для людей добраться до церкви или школы на машине, и таким образом сократить потребление ископаемых. Поездка в церковь на автомобиле также может стать для прихожан дополнительным способом узнать друг друга и облегчить проблемы с парковкой.

Для пассажиров MassDOT предлагает советы и рекомендации по совместному использованию автомобилей на сайте massRIDES.com, чтобы помочь пассажирам улучшить организацию парковок автомобилей, сэкономить деньги и улучшить качество нашего воздуха.Кроме того, приходы и приходские организации могут составлять списки и базы данных для прихожан, заинтересованных в совместном использовании автомобилей.

Автомобильные зарядные станции для электромобилей

Приходы и школы могут поощрять прихожан, учителей и студентов ездить на электромобилях на работу и в церковь, установив несколько зарядных станций. Поскольку они, как правило, находятся рядом со зданиями, в которых они могут разместиться, у них также могут быть лучшие парковочные места! Вы можете обратиться в свою электроэнергетическую компанию за помощью в покупке зарядных станций для электромобилей, включая скидки и специальные тарифы для пользователей электромобилей.

Парковка для гибридных автомобилей

Кто не хочет парковаться как можно ближе к церкви или школе, помимо парковочных мест, обязательно отведенных для инвалидов и пожилых людей? В зависимости от доступного места для парковки приходы могут выделить ряд мест, зарезервированных для прихожан, студентов и учителей, которые водят гибридные, электрические или работающие на альтернативном топливе автомобили. Поощрение прихожан, приверженных духу Лаудато Си, - это маленький жест, который может изменить сердца и умы.

Семейные акции для транспорта

Наша жизнь зависит от того, насколько эффективно и безопасно добираетесь на работу, в школу, в церковь, на каникулы и куда угодно. Решение семьи о способе передвижения и личном транспортном средстве является очень личным. Но мы должны понимать, что это решение также влияет на наше сообщество и всю планету. Углеродный след и другие выбросы могут варьироваться в 10-20 раз, что может нанести вред другим. Но стоимость, доступность и время до места назначения также могут сильно различаться, что влияет на время и бюджет нашей семьи.

Автобаз на работу, церковь, школа

Знаете ли вы, что средний американец тратит в пробках 42 часа в год? Знаете ли вы, что исследования показали, что использование дорожек HOV может сэкономить от 10 до 15 минут вашего утреннего пути на работу? Совместное использование автомобилей и совместное использование автомобилей дает так много преимуществ. Это экономит деньги, дает вам больше времени, чтобы читать, слушать музыку, болтать или молиться. Это также сокращает трафик, что делает наши поездки такими невыносимыми. NuRide может вознаградить вас за принятие решения об озеленении окружающей среды путем совместного использования автомобилей, езды на велосипеде или общественном транспорте.NuRide также помогает пассажирам найти попутчиков, у которых схожие маршруты и часы работы. Совместная поездка с друзьями и коллегами также укрепляет личные связи в нашем все более отстраненном мире.

MassCommute имеет список ассоциаций по управлению транспортом (TMA), которые помогают пассажирам пригородных поездов улучшить свои поездки, сэкономить деньги и улучшить качество нашего воздуха вокруг Массачусетса.

Альтернативы вождению

Есть много преимуществ меньше вождения и много альтернатив.Как активный, так и общественный транспорт может значительно снизить вредные выбросы CO2 в атмосферу и способствовать энергосбережению. Папа Франциск часто пользовался общественным транспортом, когда был архиепископом Буэнос-Айреса, и ехал на общественном трамвае, чтобы произнести свое обращение во Всемирный день молодежи

.
  • По возможности пользуйтесь общественным транспортом, например автобусами или метро. Это одно из самых эффективных действий, которое вы можете предпринять. Один человек, проезжающий 20 миль туда и обратно, который переходит на общественный транспорт, может сократить свои ежегодные выбросы CO2 на 4800 фунтов в год.По данным Американской ассоциации общественного транспорта, это равно 10% -ному сокращению выбросов парниковых газов, производимых домом с двумя автомобилями и двумя взрослыми!
  • Просто пешком или на велосипеде. Когда позволяет погода, вы можете дойти пешком или на велосипеде до пункта назначения, если он не слишком далеко от пункта отправления. Мало того, что это приносит значительную пользу для здоровья, вы также вносите свой вклад в более чистый воздух и улучшаете окружающую среду за счет сокращения выбросов выхлопных газов транспортных средств. Если у вас нет велосипеда, в Бостоне и Вустере существуют некоммерческие программы заработка на велосипеде, направленные на переработку деталей велосипеда и социальные изменения.
  • Присоединяйтесь к программе обмена велосипедами. В окрестностях Бостона есть более 160 станций проката велосипедов. Этой сетью станций управляет программа Hubway, запущенная в День Земли и принадлежащая городам Бостона. Велосипеды можно разблокировать на одной станции и оставить на любых других, что делает систему проката велосипедов важным и экологически чистым видом транспорта для бостонцев.
  • Попробуйте каршеринг или каршеринг. При путешествии группой есть райдшеринг
  • услуг, которые вы можете использовать, чтобы уменьшить рост миль транспортных средств на человека.Также существуют службы каршеринга, позволяющие сдавать в аренду по часам. Меньше машин на дороге - меньше загрязнения воздуха и больше зеленых насаждений.
  • И в Бостоне, и в Вустере также есть транспорт, приводимый в движение человеком. Несколько организаций в Бостоне доставят вас из одной точки в другую на рикше.
Углеродный след во время отпуска

Американцам нужно больше отпусков! Тем не менее, будьте осторожны с выбросами углерода во время путешествий. Путешествие по воздуху является наиболее энергоемким способом передвижения, поэтому, если вы не собираетесь за границу, подумайте о том, чтобы сесть на поезд.Попробуйте провести отпуск в одном из красивейших прибрежных районов Новой Англии. Если вам нужно путешествовать на самолете, постарайтесь компенсировать углеродный след вашего полета в пункте назначения. По прибытии в пункт назначения как можно чаще пользуйтесь общественным транспортом.

Привод экономичного автомобиля

При покупке легкового или грузового автомобиля всегда учитывайте расход топлива, углеродный след и воздействие на окружающую среду. Покупайте в соответствии с вашими истинными потребностями. EPA составило «Руководство по экологически чистым автомобилям», чтобы помочь узнать о менее загрязняющих окружающую среду и более эффективных транспортных средствах.Наряду с этим вы можете сравнивать различные модели транспортных средств и выбирать наиболее экологически чистые, которые соответствуют вашим потребностям, используя ярлык «Экономия топлива и экология». Вождение экономичного автомобиля, который сводит к минимуму наше воздействие на окружающую среду, идентифицирует нас как человека, заботящегося о будущем и идентифицирующего себя с духом Лаудато Си. Экономичные автомобили также экономят много денег на бензине. В Массачусетсе также растет количество зарядных станций. Кроме того, в Массачусетсе действует программа под названием MOR-EV, предлагающая скидки владельцам электромобилей в целях предотвращения загрязнения воздуха.Узнайте как можно больше о стандартах эффективности использования топлива и о том, какие автомобили и грузовики оцениваются выше всего, чтобы, когда вы покупаете новый автомобиль или грузовик, вы могли найти тот, который говорит, что вы шикарный водитель и тот, кто заботится о творчестве. .

Помните простые вещи

Не нужно греть машину по утрам, если только это не очень старая модель. Не сидите без дела, ожидая, чтобы кого-нибудь забрать, или ожидая возле магазина. Избегайте использования drive thru. Не объезжайте парковку в поисках свободного места; выберите первый и сделайте небольшое упражнение! При приближении к красному свету начинайте движение по инерции, чтобы, когда он стал зеленым, вы уже двигались.Объедините походы по магазинам в одну. Держите шины полностью накачанными, а двигатель - в настроенном состоянии (если он у вас есть).

Объяснение каталитических нейтрализаторов: как они работают и предотвращение краж

Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не теряйте из-за этого сон. Эта технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле на дороге, но нет реальной причины, по которой каталитические нейтрализаторы должны быть в центре внимания любого автомобилиста большую часть времени.Они работают в фоновом режиме, используя химические реакции для очистки выхлопных газов вашего автомобиля от вредных газов. Если ваша не сломается или, как это становится все более распространенным в последние годы, кто-то не попытается ее украсть, беспокоиться не о чем.

В этом руководстве мы объясняем все, что вам нужно знать о каталитических нейтрализаторах - от того, как они работают, до материалов и драгоценных металлов, используемых в них - и как защитить ваш автомобиль от кражи каталитического нейтрализатора…

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Каталитические нейтрализаторы превращают вредные вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота и углеводороды, в менее вредные вещества, такие как диоксид углерода и водяной пар, посредством химических реакций.

Внутренняя часть «кошки» обычно заполнена сотовой структурой, на которую нанесено покрытие, содержащее катализатор - вещество, которое вступает в реакцию с выхлопными газами, изменяя их химическую структуру.

Драгоценные металлы, такие как палладий, родий и платина, обычно используются в качестве катализаторов, и они имеют внутреннюю ценность, а это означает, что их стоит утилизировать и утилизировать, когда автомобиль утилизируется. К сожалению, эти драгоценные металлы также делают каталитические нейтрализаторы мишенью для воров.

Каталитические нейтрализаторы должны работать при высоких температурах до 400 градусов, чтобы максимально повысить их эффективность. Чтобы достичь этой оптимальной рабочей температуры, первые блоки были расположены близко к двигателю автомобиля, но это вызвало свои собственные проблемы, и кошка постепенно перемещалась дальше по выхлопной системе, в сторону от источника тепла двигателя.

В современных автомобилях каталитический нейтрализатор находится под автомобилем по направлению к выпускному отверстию, в таком положении, которое делает его доступным для воров, которые могут вырезать весь блок из-под автомобиля.

Типы каталитических нейтрализаторов

Существуют различные типы каталитических нейтрализаторов. Простая «двусторонняя» катализатор окисления превращает оксид углерода (CO) в диоксид углерода (CO2) и углеводороды, которые в основном представляют собой частицы несгоревшего топлива, в диоксид углерода и воду. На современных автомобилях устанавливаются более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые делают то же самое, а также снижают выбросы оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые вместе более известны как NOx, основная причина локального образования воздуха. загрязнение.

• Что такое AdBlue?

Дизельные автомобили обычно оснащены специальными каталитическими нейтрализаторами, которые справляются с определенными выбросами дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Эти установки с катализатором окисления дизельного топлива обычно сочетаются с дополнительными технологиями очистки выхлопных газов, такими как рециркуляция выхлопных газов, дизельные фильтры твердых частиц для улавливания сажи и селективное каталитическое восстановление, в котором для удаления NOx используются инъекции раствора мочевины AdBlue.

Кража каталитического нейтрализатора

Количество случаев кражи каталитического нейтрализатора из автомобилей резко увеличилось в 2019 году, при этом общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Отчеты предполагают, что рост может быть отнесен на счет проблем с цепочкой поставок, из-за которых дилерам стало труднее обеспечить замену каталитических преобразователей через официальные каналы, что привело к возникновению черного рынка. Однако исторически самой большой движущей силой краж были зарубежные рынки драгоценных металлов внутри единиц. Каталитические нейтрализаторы, украденные в Великобритании, часто незаконно вывозятся за границу, а металлы перерабатываются.

Затраты, связанные с заменой украденного каталитического нейтрализатора, могут достигать 2 000–3 000 фунтов стерлингов, и эта цифра завышена из-за того, что воры обычно наносят машине ущерб при снятии устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему случаются редко, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль ...

  • Припаркуйте автомобиль в запертом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у публики, чтобы задняя часть автомобиля была близко к стена или забор.
  • Нанесите номер VIN вашего автомобиля на корпус каталитического нейтрализатора.
  • Попросите местный гараж приварить болты к каталитическому нейтрализатору или используйте другие коммерческие противоугонные устройства, которые затруднят его удаление.

История каталитического нейтрализатора

Каталитические нейтрализаторы появились в 19 веке, когда на ранние французские легковые автомобили устанавливались металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, в попытке удалить дым, выходящий из них. выхлопы. Технология была впервые запатентована французом Юджином Гудри, который переехал в Лос-Анджелес в 1930-х годах и основал компанию под названием Oxy-Catalyst, которая установила каталитические нейтрализаторы в промышленных дымоходах для борьбы со смогом.

• Стандарты выбросов Евро 6 и их значение для вас

Уже установив свои фильтры на складские вилочные погрузчики, к 1950-м годам Гудри начал исследовать технологию каталитического нейтрализатора для использования на автомобилях и получил патент на свою конструкцию в 1956 году. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, который блокирует химические реакции, происходящие в каталитических нейтрализаторах, не был удален из бензина, и производители не были вынуждены ужесточить правила выбросов автомобилей.

Сегодня подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на дорогах имеют каталитический нейтрализатор, и на разные модели устанавливаются различные типы. Многие автомобили также имеют дополнительные системы, такие как рециркуляция выхлопных газов, дизельные сажевые фильтры и технология селективного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой» для дальнейшей очистки выхлопных газов автомобилей.

Вы стали жертвой кражи каталитического нейтрализатора? Дайте нам знать в комментариях ниже...

Католики поддерживают чистый воздух

На недавней воскресной мессе в моем приходе в Окленде, штат Калифорния, отмечался праздник Святого Франциска Ассизского. Он является высшим покровителем творения: бедняков, животных и защиты окружающей среды.

Во время мессы прихожане принесли своих домашних животных по благословению нашего пастора, и им напомнили о необходимости щедро жертвовать время и деньги католическому приюту для бездомных. Нам также напомнили подписаться на информационный бюллетень Калифорнийской католической конференции, чтобы быть в курсе законов, которые важны для нашей веры.

Главный сюжет на сайте? Это послание в честь праздника Святого Франциска, который был 4 октября:

Святой Франциск олицетворял уважение к взаимосвязанности и святости всей жизни в творении Бога. Он воспринимал творение как дар, заслуживающий уважения со стороны руководства, а не как владение имуществом. Его праздник 4 октября напоминает нам, что забота о творении - это не просто лозунг, а заповедь нашей веры с моральными и этическими аспектами, которые нельзя игнорировать.

Да, наша планета - это дар от Бога, а не владение, которым могут наслаждаться немногие могущественные.

Аминь.

Читая, как католики в моем родном штате проявляли уважение к творению Бога, я был поражен двумя вещами:

1. Важность подавать личный пример поощряется переработкой, поддержанием общественных садов и использованием энергоэффективных лампочек.

2. Церковь публично придерживается законодательства, пропагандирующего чистый воздух и воду.В этом письме Конференции католических епископов США католики поддерживают предложенные Агентством по охране окружающей среды США стандарты по сокращению выбросов ртути и токсинов в воздухе, производимых электростанциями. Мой замечательный приход в Окленде даже провел кампанию по написанию писем в Агентство по охране окружающей среды в поддержку этого правила!

В последнее время корпорации, загрязняющие окружающую среду, пытались запугать общественность, заставив поверить в то, что наша и без того хрупкая экономика потеряет еще больше рабочих мест из-за правил контроля за загрязнением. В свете праздника св.Франциск, католическая церковь, которая также поддерживает бедных и трудящихся, сказала следующее:

Во францисканском мировоззрении нет существенного противоречия между заботой о бедных и заботой о Земле; они оба являются выражением Бога и Его любви.

Ухудшение состояния окружающей среды не распределяется по планете случайным или справедливым образом. Бедные страдают от препятствий на пути к экономической справедливости, а нехватка ресурсов и чрезмерное загрязнение часто усугубляют их страдания.Экологическая справедливость ставит бедных и уязвимых в центр инициатив по защите окружающей среды и, таким образом, полностью соответствует францисканскому мировоззрению.

Еще раз аминь.

Для человека, который считает себя борцом за социальную справедливость во всем, от тюремной реформы до окружающей среды, было приятно прочитать это заявление. Я всегда искренне верил, что, как и люди из всех слоев общества, все эти проблемы каким-то образом связаны.Нет никаких доказательств того, что рецессия вызвана ограничениями по чистому воздуху.

Меня, как латинку, оскорбляет, когда эти компании изрыгают эту ложь. Это означает, что единственный способ добиться успеха у цветных трудящихся в этой стране - это взять на себя непропорционально тяжелое бремя грязного воздуха и воды. Как унизительно и расистски!

Это одна францисканка, которая никогда не перестанет бороться за чистый воздух не только за свою семью, но и за всех детей Бога. Чтобы сражаться вместе со мной и Moms Clean Air Force, пожалуйста, присоединяйтесь к MCAF здесь.Спасибо!

Папа получает электромобиль, поскольку в Ватикане ведутся исследования по возобновляемым источникам энергии | Earthbeat

У Эль Папы новенькая машина. И это электрическое.

В декабре Папа Франциск получил электромобиль Nissan Leaf в подарок на день рождения от Йохена Вермута из Wermuth Asset Management, немецкой инвестиционной компании, занимающейся вопросами устойчивого развития. О подарке стало известно в конце февраля.

Позже в этом году сама фирма планирует сделать еще 10 электромобилей доступными на трехмесячный период в рамках пилотного проекта Ватикана по мобильности электричества.

Кроме того, Wermuth Asset Management пообещала подготовить для Папы четыре исследования, цель которых - сделать Святой Престол одним из первых национальных государств в мире, полностью исключающих выбросы вредных веществ и полностью использующих возобновляемые источники энергии. В частности, исследования будут посвящены тому, как Ватикан может:

  • работают на 100% возобновляемых источниках энергии;
  • перейти на мобильность без выбросов парниковых газов;
  • используют аккумуляторы электромобилей для хранения энергии;
  • согласовывает свою столицу с целями энциклики Фрэнсиса об окружающей среде и экологии человека « Laudato Si ' о заботе о нашем общем доме.«

Взятые вместе, исследования надеются показать, что такие устойчивые меры не только полезны для окружающей среды, но и могут быть предприняты любой группой сегодня в конечном итоге прибыльным способом, - сказал Вермут, главный инвестиционный директор фирмы, в пресс-релизе.

Что касается новой поездки Фрэнсиса, он сказал, что папа, использующий полностью электрический автомобиль, «является отличной новостью для мира» и подает пример для подражания другим главам государства и всем людям.

«Сегодня это уже не только морально, но и дешевле иметь электромобиль по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания», - сказал Вермут.«Папа переходит от того, чтобы делиться своими взглядами на мир через энциклику Laudato Si '… к реализации Laudato Si' ».

В своей энциклике от июня 2015 года Фрэнсис сказал: «Существует острая необходимость в разработке политики, чтобы в следующие несколько лет выбросы углекислого газа и других сильно загрязняющих газов можно было резко сократить, например, за счет замены ископаемого топлива. и развитие источников возобновляемой энергии ».

Папа позже в документе подчеркнул, что «использование ископаемых видов топлива с высоким уровнем загрязнения… необходимо постепенно заменять без промедления», но также признал, что в настоящее время в мире минимальный доступ к чистой и возобновляемой энергии.В то время как некоторые страны добились прогресса, Фрэнсис сказал, что «все еще существует потребность в более широкой разработке адекватных технологий хранения» для возобновляемой энергии.

«Также были сделаны инвестиции, - отметил он, - в средства производства и транспорта, которые потребляют меньше энергии и требуют меньшего количества сырья, а также в методы строительства и ремонта зданий, которые повышают их энергоэффективность. Но эти передовые методы все еще далек от широкого распространения ».


Папа Франциск улыбается кардиналу Питеру Турксону (слева), когда он спускается после своей первой поездки по Ватикану на своем новом электромобиле Nissan Leaf.(Предоставлено фото / Wermuth Asset Management)

По словам Фрэнсиса, глобальные усилия необходимы для решения экологических и социальных проблем. «Взаимозависимость заставляет нас думать о одном мире с общим планом », - написал он в энциклике.

Папа повторил это послание перед двумя саммитами Организации Объединенных Наций по климату, которые последовали за выпуском энциклики.

До КС 21, в результате чего 195 стран подписали Парижское соглашение о поддержании среднего повышения глобальной температуры в пределах 1.5 градусов и 2 градуса Цельсия - Фрэнсис сказал в офисе ООН в Найроби, что на встрече необходимо разработать новую глобальную энергетическую систему, основанную на минимальном использовании ископаемого топлива, энергоэффективности и «использовании источников энергии с небольшим содержанием углерода или без него».

В преддверии COP22 он подчеркнул, что индивидуальных или национальных действий «недостаточно» для решения такой сложной проблемы, как изменение климата, но, цитируя Laudato Si ', «вместо этого необходимо принять ответственные коллективные меры, действительно направленные на то, чтобы' работать вместе в строительстве нашего общего дома.'"

На COP22, состоявшейся в ноябре в Марракеше, Марокко, Форум уязвимых к изменению климата, состоящий из 48 развивающихся стран, наиболее уязвимых к изменению климата, пообещал обеспечить 100-процентное внутреннее производство возобновляемых источников энергии «как можно быстрее» и не позднее 2050 года. . Наряду с Германией и Мексикой Соединенные Штаты также представили долгосрочную стратегию низких выбросов, направленную на сокращение выбросов парниковых газов на 80 процентов по сравнению с уровнями 2005 года к 2050 году. Этот план, представленный при бывшем президенте Бараке Обаме, рассматривался как В то время это было «несколько желаемое», а сейчас администрация Трампа пообещала увеличить производство ископаемого топлива и сократить экологические нормы.

Франциск не первый папа, который водит машину на электричестве. В 2012 году французский автопроизводитель Renault подарил два электромобиля Папе Бенедикту XVI, которого сам прозвал «зеленым папой» за свои труды по экологии и заботе о творении, а также за установку солнечной батареи наверху зала для приемов Павла VI и планы. за солнечную электростанцию ​​за 660 миллионов долларов. В 2011 году на автомобильном конкурсе был разыскан дизайн «экологичного» попемобиля.

Перед Nissan Leaf Фрэнсис ездил по Риму на компактном Ford Focus, который он заменил лимузином Mercedes.Во время его визита в США в сентябре 2015 года его водили на крошечном Fiat 500L. По данным немецкой газеты Der Spiegel, Фрэнсису сначала предложили Tesla Model S, но он отказался, выбрав более скромный Leaf.

«Автомобиль необходим для выполнения большого количества работы, но, пожалуйста, выберите более скромный. Если вам нравится навороченный, просто подумайте о том, сколько детей умирает от голода в мире», - сказал Фрэнсис группе молодых людей. священники в июле 2013 года, добавив: «Мне больно, когда я вижу священника или монахиню с машиной последней модели.«

Цель пилотного проекта Wermuth EV - показать, что электрическая мобильность может быть не только полезной для окружающей среды, но и выгодной для Ватикана или любого сообщества по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.

Во время январской конференции Laudato Si ', Католические инвестиции и чистая энергия, Вермут утверждал, что электромобили достигли уровня, когда они стали экономичной альтернативой автомобилям с двигателем внутреннего сгорания, которые он связал с множеством состояний здоровья. Помимо изменения климата, они усугубляются сжиганием ископаемого топлива: среди них рак, астма и аллергия.

«Это экономическая ерунда сегодня, когда Nissan Leaf стоит 20 000 евро и потребляет только треть энергии», - сказал он об автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Протестант Вермут позже добавил в интервью NCR на конференции, что «зеленая промышленная революция идет полным ходом, потому что возобновляемые источники энергии и электромобили теперь конкурентоспособны.

«Это означает, что цели Laudato Si ' теперь могут быть успешно реализованы, обслуживая бедных.Любой, кто продолжает вкладывать средства в ископаемое топливо, рискует потерять свой капитал, а не только вызвать рак и изменение климата », - сказал он.

[Брайан Роу - штатный писатель NCR . Его адрес электронной почты: [email protected] Следуйте за ним в Twitter: @BrianRoewe. Мари Веннер способствовала этому отчету.]

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Как работают каталитические нейтрализаторы? - Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 20 октября 2020 г.

Почерневшие здания и удушье улицы - если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом такой город, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали большим подарком миру, потому что они помогают нам перемещаться себя (и то, что нам нужно) быстро и качественно. Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены уменьшающие загрязнение единицы, называемые каталитическими конвертеры (иногда называемые "коты" или "кошки-минусы"), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как готовить на пару.Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Изображение: Основная концепция каталитического нейтрализатора: он сидит между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он забирает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобиля. Афины - один из самых загрязненных автомобильным транспортом городов мира.Фото Майкла М. Редди любезно предоставлено Геологическая служба США.

Автомобильные двигатели работают на бензине или дизельном топливе, которые сделаны из нефти. Большая часть нашей нефти образуется, когда останки крошечных морских существ гниют, нагреваются и сдавливаются слои горных пород морского дна. Нефть состоит из углеводородов (молекулы, построенные из атомов углерода и водорода) потому что живые организмы тоже в основном состоят из этих атомов.

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом из воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными.Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и он горит не так чисто, как хотелось бы. Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, производимые автомобильными двигателями, включают ядовитый газ, называемый монооксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, облачное загрязнение транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Рекламные ссылки

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы сделаны из относительно безвредных атомов.Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до они выбрасываются в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение - по крайней мере, некоторая его часть. Эту работу выполняет каталитический нейтрализатор.

Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. тестируется под автомобилем. Фотография любезно предоставлена ​​Юго-Западным исследовательским институтом и Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DoE / NREL).

Эти гаджеты намного проще, чем кажется.Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию идти быстрее без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит на обочине трассы и кричит бегунам, чтобы те ехали быстрее. В тренер никуда не бежит; он просто стоит, машет руками, и заставляет бегунов разгоняться. В каталитическом нейтрализаторе Задача катализатора - ускорить удаление загрязнений. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. такие как палладий или родий.

Каталитический нейтрализатор - это большой металлический ящик, прикрепленный болтами к днищу автомобиля, из которого выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и выводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где топливо сгорает и вырабатывает энергию). Вторая труба («выход» преобразователя) подсоединяется к выхлопной трубе (выхлопу). Когда газы из выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые достаточно безопасны, чтобы безвредно выбрасывать их в воздух.

Одна очень важная вещь, которую следует отметить в отношении каталитических нейтрализаторов, заключается в том, что они требуют используйте неэтилированный бензин, потому что свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и не позволяет ему поглощать вредные вещества в выхлопных газах. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно стараются улучшить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые более эффективно работают на более низкие температуры.Это пример низкотемпературного катализатора окисления из оксида олова и платины. Фото CPL Bryant V любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли (NASA-LaRC).

Внутри конвертера газы проходят через плотные соты. конструкция из керамики с покрытием с катализаторами. Сотовая структура означает, что газы соприкасаются с большая площадь катализатора сразу, поэтому они быстрее преобразуются и эффективно.

Обычно в одном катализатор:

  • Один из них решает проблему загрязнения оксида азота с помощью химический процесс, называемый восстановлением (удаление кислорода).Это расщепляет оксиды азота на азот и кислородные газы (которые безвредны, потому что они уже существуют в воздухе вокруг нас).
  • Другой катализатор работает за счет противоположного химического процесса, называемого окислением (добавление кислород) и превращает окись углерода в двуокись углерода. Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в диоксид углерода и воду.

Фактически, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах.(Некоторые, менее эффективные преобразователи проводят только вторые две (окислительные) реакции, поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.) После того, как катализатор выполнил свою работу, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде готовить на пару).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают значительное дополнительное преимущество по сравнению с двусторонними преобразователями.Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма, составленная Explain that Stuff.com с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.) для легковых автомобилей с бензиновым двигателем, приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) документа «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996.

Каталитические нейтрализаторы

в основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха - грязного воздуха, в котором вы едете, - и эта диаграмма, безусловно, свидетельствует об их эффективности.Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не полностью их устраняют.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300 ° C / 600 ° F или около того), когда двигатель успевает прогреться. Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для разогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого пути).Современные конвертеры прогреваются всего за 2–3 минуты; даже в этом случае в это время все еще могут происходить значительные выбросы.

Таблица

: Каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при высоких рабочих температурах. Эта диаграмма показывает эффективность типичного устройства при преобразовании окиси углерода в диапазоне различных температур. Оксиды азота преобразуются с несколько большей эффективностью, а углеводороды - с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах окись углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос - увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем о двуокиси углерода как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безобидно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические нейтрализаторы ухудшают изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода. Фактически, окись углерода, производимая вашим автомобилем, в конечном итоге сама по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет никакого значения в этом отношении: он просто уменьшает угарный газ, который автомобиль выбрасывает на улицу, когда он едет. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи давно отметили еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большую часть оксидов азота в азот и кислород, они также производят небольшие количества закиси азота (N2O), парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа. Проблема в том, что при таком большом количестве транспортных средств даже небольшое количество закиси азота становится серьезной проблемой. Еще в 2000 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры борьбы с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем." К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят значительно меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, хотя каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, есть опасения, что когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы автомобильного двигателя направлялись прямо в выхлопную трубу выхлопную трубу и в атмосферу.Каталитический нейтрализатор находится между двигателем и выхлопной трубой, но он не работает как простой фильтр: он меняет химический состав выхлопных газов, переставляя атомов, из которых они сделаны:

  1. Молекулы загрязняющих газов откачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, выполненного из платины, палладия или родия.
  2. Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
  3. Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Каталитические нейтрализаторы работают на дизельных двигателях?

График

: Грязные дизели? Только малая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) - это загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами моноксида углерода, углеводородов и диоксида серы. Построено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельным двигателем и систем нейтрализации выхлопных газов», «Чистые технологии и политика в области окружающей среды», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельного топлива и их контроль» М.Хаир и В. Маевски. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA: 2006.

.

В дизельных двигателях могут использоваться и используются каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

  • В дизелях вместо трехкомпонентных катализаторов используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые решают только угарный газ и углеводороды), и специально разработанные работать с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых.
  • Поскольку у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота в выхлопные трубы, чем бензиновые двигатели.(Существуют различные другие механизмы, которые дизели могут использовать для борьбы с выбросами NOx, но мы не будем здесь вдаваться в подробности.)
  • Каталитические нейтрализаторы в дизельных двигателях действительно помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они устраняют один тип твердых частиц, известный как растворимая органическая фракция, SOF, состоящий из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться для значительного воздействия на выбросы сажи из двигателя.
  • Помимо автомобилей, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение автомобили гораздо большего размера, чем бензиновые (например, огромные строительные машины), со значительно большей мощностью выхлопных газов.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупной выхлопной трубой. объем газа (как на схеме ниже).

Иллюстрации: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ входит слева (1), равномерно разделяется на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляется системой шумоглушителя (4 , зеленый) и выходы, несколько очищенные, через выхлопную трубу (5).Иллюстрация из патента США 5 578 277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т. Уайта и др., Caterpillar, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел каталитический нейтрализатор?

« Мне нравится делать вещи реальностью, и именно этим занимаются инженеры - они берут основы науки и заставляют вещи происходить». »

Джон Дж. Муни, пионер катализаторов

Кого мы благодарим за то, что сделали улицы и города безопаснее и чище? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитический нейтрализатор в США, зарегистрировав изобретение 5 мая 1950 г. и получив его (Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Гудри ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс , Многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделены на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с различными видами автомобильного топлива и делал их чище. Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опережали свое время: Каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х годах люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец наносит вред здоровью людей, что положило начало медленному процессу удаления свинца из бензина. Первые практические каталитические нейтрализаторы появились вскоре после этого, в середине 1970-х годов, и с тех пор используются в автомобилях.

Изображение: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Гудри из его патента 1950 года.По сути, это набор концентрических металлических трубок (синего цвета), через которые проходят выхлопные газы. Чистый воздух всасывается через вентиляционные отверстия (желтые) с помощью трубки Вентури (оранжевая). Как и в случае с современным котом, Хаудри объясняет, что «нанесенный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать другие подобные металлы; В отличие от современной кошки, катализатор (зеленый) не расположен в виде сот, а установлен в шестнадцати отдельных кольцах (красных) с интервалами вдоль трубки, причем каждое из них работает параллельно.Изображение из патента США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могут нейтрализовать оксиды азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики из Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем предыдущие преобразователи, поэтому они более эффективны при более коротких поездках.

Изображение: В улучшенной конструкции Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы выходят из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый катализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), расположенный на некотором расстоянии, прежде чем выйти через выхлопную трубу (серый , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и оборудование, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М.Хек, Роберт Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которое начинается с основ химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и ​​очистка атмосферного воздуха.
  • «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов» Асифа Файза, Кристофера С. Уивера и Майкла П. Уолша. Публикации Всемирного банка, 1996 г.Интересный технический отчет с акцентом на то, как на практике контролируются выбросы в наиболее развитых и загрязненных городах мира. Включает множество полезных цифр и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете скачать его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
  • Автомобильные каталитические преобразователи Кэтлин К. Тейлор. Springer, 1984/2012. Немного устарело, но все же полезно для справочной информации.

Новостные статьи

  • Воры по всей стране скользят под автомобилями, проникая в каталитические нейтрализаторы Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 года.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной мишенью для воров.
  • Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет, пишет Сэм Робертс, The New York Times, 25 июня 2020 г. Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
  • Заявление изобретателя о более чистом двигателе: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит выбросов твердых частиц (сажи).
  • «Когда платина взлетает, каталитический нейтрализатор нагревается» Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры считают, что из-за стремительно растущих цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть
  • Преобразователи автомобилей
  • сокращают смог, но усугубляют глобальное потепление, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. EPA выпускает отчет, в котором освещаются проблемы с оксидом азота.
  • Каталитические нейтрализаторы действительно «зеленые» ?: The Guardian, Notes and Queries. Читатели высказывают свое мнение о том, действительно ли кошки помогают планете.
  • Каталитический нейтрализатор: Большое «Если» 1975 года Роберта У. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архивов показывает, как автомобильная промышленность серьезно беспокоилась об эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

  • Патент США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Худри, 6 апреля 1954 г. В этом очень удобном для чтения патенте Хаудри объясняет, почему он разработал каталитические конвекторы и различные технические проблемы, которые он должен был решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
  • Патент США 3,896,616: процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Другой очень удобный для чтения патент, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных транспортных средств.
  • Патент США 4 672 809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, W. R. Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описывает некоторые проблемы, связанные с работой каталитического нейтрализатора с выбросами дизельного двигателя.
  • Патент США 5,578,277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т.Уайт и др., Caterpillar, 26 ноября 1996 г. В этом патенте объясняется, как несколько каталитических блоков работают вместе над выхлопными газами очень большого дизельного двигателя.

Практические статьи

  • Тестирование и ремонт каталитических нейтрализаторов. Морт Шульц, Popular Mechanics, декабрь 1985 г. Датированная, но все же очень интересная статья, в которой объясняются различные типы каталитических преобразователей и исследуются причины их неисправности.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2020) Каталитические нейтрализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

Глобальное изменение климата Призыв к разумному диалогу и общему благу

Заявление Конференции католических епископов США

15 июня 2001 г.

Текст для Глобальное изменение климата: призыв к диалогу, осмотрительности и общему благу исходил от комитетов по внутренней и международной политике и был подготовлен в консультации с епископским комитетом по доктрине и доктрине. Комитет по науке и человеческим ценностям.Документ был одобрен к публикации полным собранием католических епископов Соединенных Штатов на их Общем собрании в июне 2001 года и утвержден нижеподписавшимися.

Msgr. Уильям П. Фэй
Генеральный секретарь
USCCB


Как люди веры, мы убеждены, что «Господу принадлежит земля и все, что она держит» (Пс. 24: 1). Наш Создатель дал нам дар творения: воздух, которым мы дышим, воду, которая поддерживает жизнь, плоды земли, которые питают нас, и всю паутину жизни, без которой человеческая жизнь не может процветать.Все это Бог создал и нашел «очень хорошим». Мы считаем, что наша реакция на глобальное изменение климата должна быть признаком нашего уважения к Божьему творению.

Продолжающиеся дебаты о том, как Соединенные Штаты отвечают на вопросы и проблемы, связанные с глобальным изменением климата, являются испытанием и возможностью для нашей страны и всего католического сообщества. Как епископы, мы не ученые или политики. Мы участвуем в этих дебатах не для того, чтобы поддержать конкретный договор и не для того, чтобы призвать к конкретным техническим решениям, а для того, чтобы призвать к национальному обсуждению иного рода.Многие дебаты о глобальном изменении климата кажутся поляризованными и пристрастными. Наука слишком часто используется как оружие, а не как источник мудрости. Различные интересы используют радиоволны и политический процесс, чтобы преуменьшить или преувеличить стоящие перед нами проблемы. Поиски общего блага и голоса бедных людей и бедных стран иногда игнорируются.

По сути, глобальное изменение климата не связано с экономической теорией или политическими платформами, а также с преимуществами сторонников или давлением групп интересов.Это о будущем Божьего творения и единой человеческой семьи. Речь идет о защите как «окружающей человека среды», так и окружающей среды. 1 Речь идет о нашем человеческом управлении Божьим творением и нашей ответственности перед теми, кто придет после нас. Этим размышлением мы стремимся высказать предостережение и призвать к подлинному диалогу, поскольку Соединенные Штаты и другие страны принимают решения о том, как лучше всего реагировать на вызовы глобального изменения климата.

Диалог и наш ответ на вызов изменения климата должны основываться на благоразумии.Хотя некоторая неопределенность остается, большинство экспертов сходятся во мнении, что с атмосферой происходит что-то существенное. Согласно последним выводам международных научных организаций, занимающихся оценкой изменения климата, поведение и деятельность человека способствует потеплению климата Земли. Хотя споры о масштабах и влиянии этого потепления продолжаются, оно может быть довольно серьезным (см. Врезку «Наука о глобальном изменении климата»). Следовательно, представляется разумным не только продолжить исследования и мониторинг этого явления, но и предпринять шаги сейчас для смягчения возможных негативных последствий в будущем.

Как католические епископы, мы стремимся предложить отчетливо религиозную и моральную точку зрения на то, что обязательно является сложной научной, экономической и политической дискуссией. Этические вопросы лежат в основе стоящих перед нами проблем. Иоанн Павел II настаивает: «Перед нами стоит фундаментальный вопрос, который можно охарактеризовать как этический, так и экологический. Как можно предотвратить обращение ускоренного развития против человека? Как можно предотвратить катастрофы, разрушающие окружающую среду и угрожающие всем формам жизни, и как можно ли устранить негативные последствия, которые уже произошли? " 2

Благодаря благословениям, которые Бог даровал нашему народу, и силе, которой он обладает, Соединенные Штаты несут особую ответственность в своем управлении Божьим творением по формированию ответов, которые служат всей человеческой семье.Как пасторы, учителя и граждане, мы, епископы, стремимся внести свой вклад в наш национальный диалог, исследуя этические последствия изменения климата. Мы предлагаем некоторые темы из католического социального учения, которые могут помочь сформировать этот диалог, и мы предлагаем некоторые направления для дебатов и решений государственной политики, которые стоят перед нами. Мы делаем это с большим уважением к работе ученых, дипломатов, представителей бизнеса и профсоюзов, разработчиков новых технологий, экологических лидеров и политиков, которые много лет борются с трудными вопросами изменения климата.

Хотя наше собственное растущее осознание этой проблемы частично связано с научными исследованиями и общественными дебатами о человеческом вкладе в изменение климата, мы также откликаемся на призывы Церкви в других частях мира. Вместе с Папой Иоанном Павлом II церковные лидеры в развивающихся странах, которые опасаются, что богатые страны заглушат свой голос и проигнорируют их потребности, выразили обеспокоенность по поводу того, как этот глобальный вызов повлияет на их людей и их окружающую среду.Мы также слышим призыв католической молодежи и других молодых людей защищать окружающую среду.

Поэтому мы особенно хотим сосредоточить внимание на нуждах бедных, слабых и уязвимых в дебатах, в которых часто доминируют более влиятельные интересы. Бездействие и неадекватные или ошибочные ответные меры на изменение климата, вероятно, станут еще большим бременем для и без того отчаянно бедных людей. Действия по смягчению последствий глобального изменения климата должны строиться на основе социальной и экономической справедливости, которая не подвергает бедных большему риску и не возлагает непропорциональное и несправедливое бремя на развивающиеся страны.

Как католические епископы, мы не выносим независимых суждений о вероятности «глобального потепления». Скорее, мы принимаем консенсусные выводы стольких ученых и выводы Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) в качестве основы для продолжения исследований и разумных действий (см. Врезку: Наука о глобальном изменении климата). Ученые, занимающиеся этим исследованием, неизменно признают трудности точного измерения и прогнозирования. Модели измерения развиваются и различаются по надежности.Исследователи и защитники со всех сторон проблемы часто заинтересованы в результатах политики, равно как и сторонники различных направлений государственной политики. Новостные сообщения могут излишне упрощать выводы или сосредотачиваться на противоречиях, а не на областях консенсуса. Соответственно, интерпретация научных данных и выводов в ходе публичного обсуждения может быть трудным и спорным вопросом.

Ответственные научные исследования всегда стараются признать неопределенность и скромны в своих заявлениях. Тем не менее, за последние несколько десятилетий свидетельства глобального изменения климата и формирующийся научный консенсус в отношении воздействия человека на этот процесс привели многие правительства к выводу, что им необходимо инвестировать время, деньги и политическую волю для решения проблемы путем решения этой проблемы. коллективные международные действия.

Осторожность имеет первостепенное значение при решении проблемы изменения климата. Эта добродетель не только необходима для людей, ведущих морально хорошую жизнь, но также жизненно важна для морального здоровья общества в целом. Благоразумие - это разум, применяемый к нашим действиям. Это позволяет нам понять, что составляет общее благо в данной ситуации. Благоразумие требует осознанного и размышляющего процесса, который помогает формировать сознание сообщества. Осмотрительность не только помогает нам определить принципы, поставленные на карту в той или иной проблеме, но также побуждает нас принять курс действий для защиты общего блага.Осмотрительность - это не просто осторожный и безопасный подход к решениям, как это принято считать. Скорее, это продуманная, осознанная и аргументированная основа для принятия или уклонения от действий для достижения морального блага.

Перед лицом изменения климата то, что мы уже знаем, требует ответных мер; это не может быть легко отклонено. Значительный уровень научного консенсуса - даже в ситуации с менее чем полной уверенностью, когда последствия бездействия серьезны - оправдывает, действительно может обязывать, наши действия, направленные на предотвращение потенциальных опасностей.Другими словами, если достаточно доказательств указывает на то, что нынешний курс действий может поставить под угрозу благополучие человечества, благоразумие диктует принятие смягчающих или профилактических мер.

Эта ответственность больше ложится на тех, кто обладает властью действовать, поскольку наибольшие угрозы часто возникают для тех, кто не обладает такой же властью, а именно для уязвимых бедных слоев населения, а также для будущих поколений. Согласно отчетам МГЭИК, значительные задержки в решении проблемы изменения климата могут усугубить проблему и сделать будущие средства правовой защиты более трудными, болезненными и дорогостоящими.С другой стороны, влияние осмотрительных действий сегодня может потенциально улучшить ситуацию со временем, избегая более масштабных действий в будущем.

Бог наделил человечество разумом и изобретательностью, которые отличают нас от других созданий. Изобретательность и творческий подход позволили нам добиться значительных успехов и могут помочь нам решить проблему глобального изменения климата; однако мы не всегда использовали эти дары с умом. Прошлые действия привели как к добрым, так и к вредным делам, а также к непредвиденным или непредвиденным последствиям.Теперь перед нами два основных моральных вопроса:

  1. Как нам исполнить Божий призыв быть распорядителями творения в эпоху, когда мы можем иметь возможность изменить это творение значительно и, возможно, безвозвратно?

  2. Как мы, как «семья народов», можем осуществлять руководство таким образом, чтобы уважать и защищать целостность Божьего творения и обеспечивать общее благо, а также экономический и социальный прогресс, основанный на справедливости?

Католическое социальное учение предлагает несколько тем и ценностей, которые могут помочь ответить на эти вопросы.

Универсальное общее благо

Глобальный климат по самой своей природе является частью планетарного достояния. Атмосфера Земли охватывает всех людей, существ и среды обитания. Таяние ледяных щитов и ледников, уничтожение тропических лесов и загрязнение воды в одном месте могут иметь экологические последствия в другом месте. Как сказал Папа Иоанн Павел II: « Мы не можем вмешиваться в одну часть экосистемы, не уделяя должного внимания как последствиям такого вмешательства в других областях, так и благополучию будущих поколений. " 3 Реагирование на глобальное изменение климата должно отражать нашу взаимозависимость и общую ответственность за будущее нашей планеты. Отдельные страны должны соизмерять свои собственные интересы с общим благом и вносить справедливый вклад в глобальные решения. Божье творение и право на экономические инициативы и частную собственность
Свобода и способность принимать моральные решения являются центральными элементами того, что значит быть человеком. Управление - определяемое в данном случае как способность нести моральную ответственность за охрану окружающей среды - требует свободы действий.Важные аспекты этого управления включают право на частную инициативу, владение собственностью и осуществление ответственной свободы в экономическом секторе. Управление требует тщательной защиты окружающей среды и призывает нас использовать наш интеллект «для открытия производственного потенциала Земли и множества различных способов удовлетворения человеческих потребностей». 4

Мы считаем, что экономическая свобода, инициатива и творчество необходимы, чтобы помочь нашей стране найти эффективные способы решения проблемы изменения климата.История Соединенных Штатов Америки в области экономики, технологических инноваций и предпринимательства побуждает нас выйти за рамки существующих в настоящее время ответов на этот вызов. Кроме того, право на частную собственность сочетается с обязанностью использовать то, чем мы владеем, на общее благо. Наша католическая традиция говорит о «социальной закладной» на собственность и в этом контексте призывает нас быть хорошими хозяевами земли. 5 Он также призывает нас использовать данные нам дары для защиты человеческой жизни и достоинства и проявлять нашу заботу о Божьем творении.

Истинное руководство требует изменений в человеческих действиях - как в моральном поведении, так и в техническом прогрессе. Наша религиозная традиция всегда призывала к сдержанности и умеренности в использовании материальных благ, поэтому мы не должны позволять нашему желанию обладать большим количеством материальных вещей, чтобы превзойти нашу заботу об основных потребностях людей и окружающей среды. Папа Иоанн Павел II связал защиту окружающей среды с «подлинной экологией человека», которая может преодолеть «структуры греха» и которая способствует развитию человеческого достоинства и уважения к творению. 6 Технологические инновации и предпринимательство могут помочь сделать возможные варианты, которые могут привести нас к более экологически безопасному энергетическому пути. Изменения в образе жизни, основанные на традиционных моральных добродетелях, могут облегчить путь к устойчивой и справедливой мировой экономике, в которой жертвоприношение больше не будет непопулярным понятием. Для многих из нас жизнь, менее ориентированная на материальную выгоду, может напоминать нам о том, что мы больше, чем то, что у нас есть. Отказ от ложных обещаний чрезмерного или демонстративного потребления может даже дать больше времени семье, друзьям и гражданским обязанностям.Возрожденное чувство жертвы и сдержанности могло бы внести существенный вклад в решение проблемы глобального изменения климата.

Защита окружающей среды для будущих поколений
Общее благо призывает нас распространить нашу заботу на будущие поколения. Изменение климата ставит вопрос: «Чем наше поколение обязано еще не родившимся поколениям?» Как писал Папа Иоанн Павел II, «во вселенной существует порядок, который необходимо уважать, и ... человеческая личность, наделенная способностью свободного выбора, несет серьезную ответственность за сохранение этого порядка для благополучия. будущих поколений." 7

Передать проблему глобального изменения климата будущим поколениям в результате нашей задержки, нерешительности или личных интересов было бы легко. Но мы просто не можем оставить эту проблему детям завтрашнего дня. их наследие, мы обязаны уважать их достоинство и передавать их естественное наследие, чтобы их жизнь была защищена и, по возможности, сделана лучше, чем наша собственная.

Народонаселение и подлинное развитие
Проблемы народонаселения и изменения климата следует рассматривать в более широком контексте заботы о защите человеческой жизни, заботе об окружающей среде и уважении культурных норм, религиозной веры и моральных ценностей народов.Население - это не просто статистика. За каждым демографическим числом стоит драгоценная и незаменимая человеческая жизнь, человеческое достоинство которой необходимо уважать.

Дебаты по поводу глобального изменения климата не могут стать просто еще одной возможностью для некоторых групп - обычно состоятельных сторонников из развитых стран - обвинить в проблеме рост населения в бедных странах. Исторически сложилось так, что промышленно развитые страны выбрасывают больше парниковых газов, которые нагревают климат, чем развивающиеся страны.Богатые страны, такие как наша, должны признать влияние ненасытного потребительства вместо того, чтобы просто призывать людей из более бедных стран к контролю над населением и выбросами.

Более ответственный подход к вопросам народонаселения - это содействие «подлинному развитию», которое представляет собой сбалансированный взгляд на прогресс человечества и включает уважение к природе и социальному благополучию. 8 Политика развития, направленная на сокращение бедности с упором на улучшение образования и социальных условий для женщин, намного более эффективна, чем обычные программы сокращения численности населения, и гораздо более уважительна к достоинству женщин. 9

Мы должны поощрять уважение к природе, которое поощряет политику, способствующую естественному планированию семьи и образованию женщин и мужчин, а не принудительные меры контроля над населением или правительственные стимулы для контроля рождаемости, которые нарушают местные культурные и религиозные нормы.

Забота о бедных и вопросы справедливости
Работа для общего блага требует от нас содействия процветанию всей человеческой жизни и всего Божьего творения. В особом смысле общее благо требует солидарности с бедными, которые часто не имеют ресурсов для решения многих проблем, включая потенциальные последствия изменения климата.Наши обязательства перед единой человеческой семьей простираются во времени и пространстве. Они связывают нас с бедными среди нас и по всему миру, а также с будущими поколениями. Заповедь любить ближнего побуждает нас рассматривать бедных и маргинализированных представителей других народов как истинных братьев и сестер, которые разделяют с нами единую трапезу жизни, предназначенную Богом для всеобщего удовольствия.

Все страны несут ответственность за решение проблемы глобального изменения климата. Но исторически индустриальные страны были ответственны за самые высокие выбросы парниковых газов, которые, по мнению ученых, вызывают тенденцию к потеплению.Кроме того, значительное богатство, технологическая развитость и предпринимательская креативность дают этим странам больше возможностей для поиска полезных ответов на эту проблему. Чтобы избежать большего воздействия, необходимо внести изменения в политику в отношении энергоресурсов как в политике более богатых стран, так и в путях развития более бедных.

Большинство людей согласятся с тем, что, хотя нынешнее использование ископаемого топлива способствовало и продолжает способствовать значительному экономическому росту, развитию и выгодам для многих, существует законная обеспокоенность тем, что по мере того, как развивающиеся страны улучшают свою экономику и выбрасывают больше парниковых газов, они потребуется технологическая помощь для смягчения дальнейшего вреда окружающей среде.Многие из бедных в этих странах живут в унизительном и отчаянном положении, которое часто заставляет их применять экологически вредные методы ведения сельского хозяйства и промышленности. Во многих случаях тяжелое бремя задолженности, отсутствие торговых возможностей и экономическое неравенство на мировом рынке усугубляют экологическую нагрузку на более бедные страны. Развивающиеся страны имеют право на экономическое развитие, которое может помочь людям выбраться из крайней нищеты. Более богатые промышленно развитые страны обладают ресурсами, ноу-хау и предпринимательством для производства более эффективных автомобилей и более чистой промышленности.Этим странам необходимо поделиться этими новыми технологиями с менее развитыми странами и взять на себя большую финансовую ответственность, которая позволила бы более бедным странам их себе позволить. Это поможет развивающимся странам быстрее внедрять энергоэффективные технологии, сохраняя при этом здоровый экономический рост и развитие. 10 Отрасли промышленности развитых стран, работающие в развивающихся странах, должны играть ведущую роль в охране окружающей среды.

Ни одна стратегия противодействия глобальному изменению климата не будет успешной без лидерства и участия Соединенных Штатов и других промышленно развитых стран.Но любая успешная стратегия должна также отражать подлинное участие и озабоченность тех, кто больше всего пострадал и наименее способен нести бремя. Развивающиеся и более бедные страны должны иметь подлинное место за столом переговоров. Подлинное участие наиболее пострадавших является моральной и политической необходимостью для продвижения общего блага.

Католическое социальное учение призывает к смелым и щедрым действиям во имя общего блага. «Взаимозависимость», как писал Папа Иоанн Павел II, «должна быть преобразована в солидарность .. . . Преодолевая все типы империализма и решимость сохранить свою гегемонию , более сильные и богатые нации должны иметь чувство моральной ответственности за другие нации, чтобы могла быть создана настоящая международная система , которая будет отдыхать. на основе равенства всех народов и необходимого уважения их законных различий ». 11

Общее благо создается или уменьшается качеством публичных дебатов.С его научным, технологическим, экономическим, политическим, дипломатическим и религиозным измерениями проблема глобального изменения климата может стать основным испытанием наших демократических процессов и политических институтов. Мы уважаем исследования и диалог, проводимые самыми разными учеными, дипломатами, политиками и защитниками не только в Соединенных Штатах, но и во всем мире. Эти усилия не должны унижаться или искажаться дезинформацией или преувеличением. Серьезный диалог не должен подвергаться опасности из-за тактики связей с общественностью, которая разжигает страхи или настраивает страны друг против друга.Лидеры в каждом секторе должны стремиться к достижению научно обоснованного консенсуса для общего блага; избегать простого представления собственных интересов, отраслей или движений; и действовать ответственно, чтобы защитить будущие поколения и слабых.

В последнее десятилетие продолжающийся процесс международной дипломатии привел к соглашениям о принципах и, во все большей степени, о процедурах. В 1992 году более 160 стран, включая США, ратифицировали первый международный договор о глобальном изменении климата на Саммите Земли в Рио-де-Жанейро, Бразилия, который был известен как Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН).В 1997 году стороны РКИК ООН, включая США, подписали Киотский протокол, который установил обязательные цели по сокращению выбросов, рыночные процедуры для достижения этих целей и графики для промышленно развитых стран.

Не одобряя специфики этих соглашений и процессов, мы, католические епископы, признаем развитие этих международных переговоров и надеемся, что они и другие будущие усилия могут привести к справедливому и эффективному прогрессу. Однако серьезные обсуждения должны быть продолжены, чтобы привести к осмотрительным и эффективным действиям по обеспечению равенства между странами.

В качестве акта солидарности и в интересах общего блага Соединенные Штаты должны возглавить развитые страны в деле внесения вклада в устойчивое экономическое развитие более бедных стран и помощи в наращивании их потенциала по смягчению последствий изменения климата. Поскольку участие нашей страны является ключом к любому разрешению этих проблем, мы призываем наш народ и правительство признать серьезность угрозы глобального потепления и разработать эффективную политику, которая уменьшит возможные последствия глобального изменения климата.Мы призываем граждан стать информированными участниками этой важной общественной дискуссии. Меры, которые мы принимаем сегодня, могут не сильно повлиять на изменение климата в ближайшем будущем, но они могут иметь большое значение для наших потомков.

Мы также надеемся, что Соединенные Штаты продолжат предпринимать разумные и эффективные инициативы по энергосбережению и развитию альтернативных возобновляемых и экологически чистых источников энергии. Новые технологии и инновации могут помочь решить эту проблему.Несмотря на то, что для сокращения загрязнения воздуха необходимо сделать больше за счет использования усовершенствованных технологий и экологического предпринимательства, Соединенные Штаты добились значительных экологических успехов за последние несколько десятилетий. Мы надеемся, что этими технологиями, наряду с другими ресурсами, можно будет поделиться с развивающимися странами.

В Соединенных Штатах государственная политика должна помогать промышленным секторам и работникам, особенно пострадавшим от политики в области изменения климата, и должна предлагать корпорациям стимулы для сокращения выбросов парниковых газов и помощь работникам, затронутым этой политикой.

Мы призываем все стороны проявлять откровенность, примирение и осмотрительность в ответ на серьезные, сложные и неопределенные вызовы. Мы надеемся, что продолжающийся диалог внутри и между различными дисциплинами науки, экономики, политики и дипломатии будет основываться на фундаментальных моральных ценностях: всеобщее общее благо, уважение к творению Бога, возможность выбора для бедных и чувство долга перед поколениями. . Поскольку религиозные ценности могут обогатить общественное обсуждение, этот вызов открывает возможности для межконфессионального и экуменического разговора и сотрудничества.

Наконец, мы хотим подчеркнуть необходимость личного обращения и ответственности. В нашем пастырском размышлении Обновление Земли мы написали следующее:

Благодарны за дар творения. . . мы приглашаем католиков, мужчин и женщин доброй воли во всех сферах жизни вместе с нами обсудить моральные проблемы, возникшие в результате экологического кризиса. . . . Это вопросы крайне срочности и серьезных последствий. Они представляют собой исключительный призыв к конверсии. Как отдельные люди, как институты, как люди, мы нуждаемся в изменении взглядов, чтобы сохранить и защитить планету для наших детей и для будущих поколений. 12 Каждый из нас должен тщательно обдумывать свой выбор и образ жизни. Мы живем в культуре, которая ценит потребление материальных благ. Хотя у бедных часто бывает слишком мало, многие из нас могут легко впасть в безумие желания все большего и большего - большего дома, большей машины и т. Д. Хотя энергоресурсы буквально подпитывают нашу экономику и обеспечивают хорошее качество жизни. , нам нужно спросить, как мы можем экономить энергию, предотвращать загрязнение и вести более простой образ жизни.

Наша национальная дискуссия о решениях глобального изменения климата должна выйти за рамки использования и злоупотребления наукой, шестидесятисекундной рекламы и преувеличенных заявлений.Поскольку этот вопрос затрагивает очень многих людей, а также саму планету, все стороны должны стремиться к гражданскому и конструктивному обсуждению решений и лидерства США в этой области.

Как люди религиозной веры, мы, епископы, верим, что атмосфера, поддерживающая жизнь на Земле, - это дар, данный Богом, который мы должны уважать и защищать. Он объединяет нас как одну человеческую семью. Если мы причиняем вред атмосфере, мы бесчестим нашего Создателя и дар творения. Ценности нашей веры призывают нас к смирению, самопожертвованию и уважению к жизни и природным дарам, которые Бог дал нам.Папа Иоанн Павел II напоминает нам в своем заявлении Экологический кризис: общая ответственность , что «уважение к жизни и достоинству человеческой личности распространяется также на все остальное творение, которое призвано присоединиться к человеку в восхвалении Бога». 13 В этом духе хвалы и благодарности Богу за чудеса творения мы, католические епископы, призываем к гражданскому диалогу и осмотрительным и конструктивным действиям для защиты драгоценного Божьего дара атмосферы земли с чувством подлинной солидарности и справедливости для всех. Божьи дети.


Наука о глобальном изменении климата

На фотографиях, сделанных во время миссии «Аполлон», видно, что Земля светится в тишине космоса, как сине-белый опал на черном бархате. Прохладный и красивый, он несется в гравитационных объятиях Солнца. Земля - ​​это наш дом, весь наш огромный мир.

Наше покрывающее воздушное одеяло, наша атмосфера, является одновременно физическим состоянием человеческого сообщества и его самым неотразимым символом. Мы все дышим одним воздухом. Защита целостности атмосферы - без которой сложная жизнь не могла бы развиться на этой планете - кажется здравым смыслом.Тем не менее, в современной науке широко распространено мнение о том, что деятельность человека начинает серьезно и, возможно, очень сильно изменять характеристики атмосферы Земли. В течение прошлого столетия исследователи собирали и проверяли данные, свидетельствующие о повышении средней глобальной температуры. До недавнего времени ученые не могли с большой уверенностью сказать, было ли это явление каким-либо образом результатом деятельности человека или полностью результатом естественных изменений с течением времени.

Чтобы справиться с трудностями, связанными с точными измерениями и определенными выводами, Всемирная метеорологическая организация и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде учредили Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК) для поиска четкого объяснения причин и возможных последствий этого. глобальное изменение климата. 14 Из-за большого числа ученых, участвующих в МГЭИК и ее процессе консультаций, ее отчеты широко рассматриваются как предлагающие наиболее авторитетные научные взгляды на проблему. Выводы МГЭИК встретили общее - но не полное - согласие в более широком научном сообществе из-за остающейся неопределенности.

В 1996 году МГЭИК выпустила Второй доклад об оценке, в котором резюмировалось текущее состояние знаний. В первом из этих отчетов был сделан вывод о том, что « совокупность данных свидетельствует о заметном антропогенном влиянии на глобальный климат. " 15 Третий доклад об оценке, одобренный в начале 2001 года, нашел еще более убедительные доказательства и пришел к выводу, что большая часть наблюдаемого потепления за последние 50 лет, вероятно, была вызвана [антропогенным] увеличением тепличных условий. концентрации газа "(курсив добавлен). 16

МГЭИК предлагает убедительные доказательства того, что существует если не явная и настоящая опасность, то явная и будущая, и что грядущие изменения повлияют на все аспекты окружающей среды и общества. -существование.Основываясь на измерениях, проведенных как на суше, так и на море, средняя глобальная температура приземного воздуха с 1860 года повысилась примерно на один градус по Фаренгейту, нарастая, когда промышленная революция шла полным ходом. Хотя это вряд ли пугающее повышение для конкретного географического местоположения, изменение температуры носит глобальный характер, поэтому его следует рассматривать на фоне средней температуры Земли в исторические времена. По данным IPCC, темпы и продолжительность потепления в двадцатом веке оказались самыми высокими за последнюю тысячу лет.В двадцатом веке также наблюдалось увеличение количества осадков в средних и высоких северных широтах; более сухие условия в субтропиках; уменьшение снежного покрова, горных ледников и морского льда в Арктике; и повышение среднего уровня моря от четырех до восьми дюймов. 17

«Парниковый эффект», хотя и сложен в деталях, достаточно прост по очертаниям. Не считая внутреннего нагрева из-за радиоактивного распада и вулканизма, Земля получает тепловую энергию от Солнца. Атмосферные газы образуют защитную оболочку, которая делает нашу планету гостеприимной для жизни, пропускает видимый свет, блокирует вредное высокоэнергетическое излучение, такое как ультрафиолетовые лучи, и поддерживает комфортную температуру, сдерживая утечку тепла в космос.Однако точное смешивание этих газов довольно сложно, и изменение этого состава изменяет свойства атмосферы. Увеличение относительного содержания парниковых газов (углекислый газ, метан, хлорфторуглероды, тропосферный озон и закись азота) заставляет Землю улавливать больше солнечного тепла, что приводит к так называемому «глобальному потеплению». Согласно отчетам МГЭИК, с начала индустриального периода концентрация основного парникового газа, двуокиси углерода, увеличилась на 30 процентов и сейчас больше, чем когда-либо за последние 20 миллионов лет. 18 Также растет присутствие метана (рост на 150 процентов) и закиси азота (рост на 16 процентов). В результате наука обнаружила небольшое, но тревожное повышение температуры. 19

Что заставляет парниковые газы накапливаться в атмосфере? Выбросы от легковых и грузовых автомобилей, промышленных предприятий и электростанций, а также предприятий и домов являются основной частью ответа, хотя другие факторы, такие как вырубка лесов, также вносят свой вклад. Промышленная революция была основана на печах и двигателях, сжигающих ископаемое топливо (уголь, природный газ, нефть и такие производные продукты, как бензин и топочный мазут).Эти ископаемые виды топлива сейчас служат источником энергии для США и мировой экономики. Хотя некоторые частицы дыма и другие загрязнители (например, диоксид серы), которые сейчас вытекают из дымоходов и выхлопных труб, могут охладить землю, если они принимают форму аэрозоля, большая часть наших выбросов способствует потеплению. Размышляя об исследованиях, завершенных после ее последнего отчета в 1996 году, МГЭИК говорит: «Появляются новые и более убедительные доказательства того, что большая часть потепления, наблюдаемого за последние 50 лет, связана с деятельностью человека." 20

Независимо от степени, серьезности или географического распределения последствий глобального потепления ожидается, что эта проблема непропорционально затронет бедных, уязвимых и еще не родившиеся поколения. Прогнозируемое повышение уровня моря может повлиять на низменные прибрежные районы в густонаселенные страны развивающегося мира. Ураганы, скорее всего, создадут нагрузку на хрупкую жилищную инфраструктуру беднейших стран. Миграция болезней может еще больше бросить вызов нынешним неадекватным системам здравоохранения этих же стран.Есть опасения, что засухи или наводнения затронут регионы, которые уже слишком часто страдают от голода, голода и недоедания. Поскольку количество дней с высокой температурой и влажностью, вероятно, увеличится, воздействие теплового стресса также возрастет, особенно среди пожилых людей, больных, детей и бедных. 21

В научных отчетах МГЭИК описываются долгосрочные вызовы, которые ставит глобальное изменение климата. Его выводы, хотя и не полные, широко признаны в научном сообществе.В июне 2001 года Национальная академия наук выпустила отчет, подготовленный по просьбе президента Буша, в котором резюмируется понимание престижной группы экспертов глобального изменения климата и оценка работы Международной группы экспертов по изменению климата. Группа заявила, что «парниковые газы накапливаются в атмосфере Земли в результате деятельности человека…». Также было обнаружено, что «мы не можем исключить, что значительная часть этих изменений также является отражением естественной изменчивости.. . . Поскольку в нынешнем понимании того, как климатическая система изменяется естественным образом и как она реагирует на выбросы парниковых газов и аэрозолей, существует значительная неопределенность, текущие оценки величины будущего потепления следует рассматривать как предварительные и подлежат корректировке в будущем (в сторону увеличения или уменьшения). . . В отчете отмечается, что, хотя все последствия изменения климата остаются неизвестными, группа экспертов в целом соглашается с оценкой антропогенных изменений, представленной в научном отчете Рабочей группы I МГЭИК." 22

  1. Иоанн Павел II, К сотой годовщине Rerum Novarum (Centesimus Annus) (Вашингтон, округ Колумбия: Конференция католических епископов США, 1991), no. 38.

  2. Иоанн Павел II, "Международная солидарность, необходимая для защиты окружающей среды", Обращение Святого Отца к Европейскому бюро по окружающей среде, L'Osservatore Romano (26 июня 1996 г.).

  3. Иоанн Павел II, Экологический кризис: общая ответственность (Вашингтон, Д.С .: Конференция католических епископов США, 1990), вып. 6.

  4. Иоанн Павел II, К сотой годовщине Rerum Novarum (Centesimus Annus) (Вашингтон, округ Колумбия: Конференция католических епископов США, 1991), no. 32.

  5. Иоанн Павел II, О социальных проблемах (Sollicitudo Rei Socialis) (Вашингтон, округ Колумбия: Конференция католических епископов США, 1988 г.), no. 42.

  6. Иоанн Павел II, К сотой годовщине Rerum Novarum , no.38.

  7. Иоанн Павел II, «Эксплуатация окружающей среды угрожает всему человечеству», обращение к симпозиуму по окружающей среде в Ватикане (1990), в Экология и вера: сочинения Папы Иоанна Павла II , изд. Старший Ансилла Дент, OSB (Беркхамстед, Англия: Артур Джеймс, 1997), 12.

  8. Иоанн Павел II, О социальных проблемах , гл. четыре. В этой главе энциклики дается более полное определение концепции подлинного развития.

  9. Второй Ватиканский собор, Пастырская конституция о церкви в современном мире (Gaudium et Spes) , nos. 50-51, в Остине Флэннери, изд., Ватиканский собор II: Соборные и постсоборные документы , новая ред. изд., 1 т. (Нортпорт, Нью-Йорк: Costello Publishing, 1996).

  10. См. Также рассмотрение этой темы в публикации Stewardship: A Disciple's Response (Вашингтон, округ Колумбия: Конференция католических епископов США, 1993), 27.

  11. Там же, нет. 39.

  12. Конференция католических епископов США, Обновление Земли: приглашение к размышлениям и действиям в отношении окружающей среды в свете католического социального учения (Вашингтон, округ Колумбия: Конференция католических епископов США, 1992 г.), 3. См. Также трактовку этого тема в Управление: ответ ученика , 46.

  13. Иоанн Павел II, Экологический кризис , no. 16.

  14. На сегодняшний день работа МГЭИК представляет собой наиболее авторитетные оценки и прогнозы текущих и будущих данных об изменении климата.В этом заявлении используются следующие Второй и Третий доклады об оценке IPCC: 1996a: Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Вклад Рабочей группы I во Второй оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. Дж. Т. Хоутон, Л. Г. Мейра Филхо, Б. А. Калландер, Н. Харрис, А. Каттенберг и К. Маскелл (Кембридж и Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета). 1996b: Изменение климата 1995: Воздействие, адаптация и смягчение последствий изменения климата: научно-технический анализ.Вклад Рабочей группы II во Второй оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. Р. Т. Уотсон, М. К. Зинёвера и Р. Х. Мосс (Кембридж и Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета). 1996c: Изменение климата 1995: Экономические и социальные аспекты изменения климата. Вклад Рабочей группы III во Второй оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. Дж. П. Брюс, Хусунд Ки и Э. Ф. Хайтес (Кембридж и Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета).1996d: Второе оценочное обобщение научно-технической информации МГЭИК, имеющее отношение к интерпретации статьи 2 Рамочной конвенции ООН об изменении климата (Женева: Всемирная метеорологическая организация / Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде). 2001a: Climate Change 2001: The Scientific Basis , eds. J. T. Houghton, Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, and C. Johnson (Кембридж и Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета). 2001b: Изменение климата 2001: Воздействие, адаптация и уязвимость , ред.Дж. Маккарти, О. Канциани, Н. Лири, Д. Доккен и К. Уайт (Кембридж и Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета). 2001c: Climate Change 2001: Mitigation , eds. О. Дэвидсон, Б. Метц, Р. Сварт и Дж. Пэн (Кембридж и Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета).

  15. IPCC, 1996a, 5.

  16. МГЭИК, Изменение климата 2001: научная основа, 10.

  17. Там же, гл. два.

  18. Там же, 7.

  19. Там же.

  20. Там же, 10.

  21. МГЭИК, Изменение климата 2001: Воздействие, адаптация и уязвимость.

  22. Национальная академия наук, Наука об изменении климата: анализ некоторых ключевых вопросов (Вашингтон, округ Колумбия, 7 июня 2001 г.).

7.1: Каталитические преобразователи - Chemistry LibreTexts

Каталитический нейтрализатор - это устройство, используемое для уменьшения выбросов двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств).Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до двуокиси углерода и воды; таким образом образуются токсичные побочные продукты. Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (например, оксидов азота, монооксида углерода и углеводородов) топлива до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

Каталитические нейтрализаторы

были впервые широко внедрены в автомобили американского производства в 1975 году из-за правил EPA по сокращению токсичных выбросов.Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал сокращения выбросов всех новых моделей автомобилей после 1975 года на 75%, причем снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов. Без каталитических нейтрализаторов автомобили выделяют углеводороды, окись углерода и окись азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для растений. Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах - почти все, что имеет двигатель внутреннего сгорания, имеет форму каталитического нейтрализатора, прикрепленного к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор - это простое устройство, в котором используются базовые окислительно-восстановительные реакции для уменьшения количества загрязняющих веществ, производимых автомобилем. Он преобразует около 98% вредных паров, производимых автомобильным двигателем, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями. Этот сотовый интерьер имеет тонкостенные каналы, покрытые тонким слоем оксида алюминия. Это пористое покрытие увеличивает площадь поверхности, позволяя протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.В одном конвертере уходит не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Конвертер использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Вспомните, что окисление - это потеря электронов, а восстановление - это их получение. Драгоценные металлы, упомянутые ранее, способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию токсичных паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода находится в выхлопном потоке, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, что нужно отрегулировать соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора на стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три функции:

  1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
  2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \ [CO + O_2 \ rightarrow CO_2 \]
  3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды: \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Есть два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «обедненная» и «богатая».«Когда система работает« на обедненной смеси », кислорода больше, чем требуется, и поэтому реакции способствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Напротив, когда система работает «богатый», топлива больше, чем необходимо, и реакции способствуют восстановлению оксидов азота до элементарного азота и кислорода (за счет двух реакций окисления). При постоянном дисбалансе реакций система никогда не достигает 100% эффективность.

Примечание: конвертеры могут накапливать «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для дальнейшего использования. Это хранилище обычно происходит, когда система работает экономно; газ выделяется, когда в выхлопном потоке недостаточно кислорода. Выделяемый кислород компенсирует нехватку кислорода, полученного в результате восстановления NO x , или когда происходит резкое ускорение, и система соотношения воздух-топливо обогащается быстрее, чем каталитический нейтрализатор может адаптироваться к этому. Кроме того, высвобождение накопленного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C x H 4x .

Опасности загрязняющих веществ

Без окислительно-восстановительного процесса для фильтрации и преобразования оксидов азота, монооксидов углерода и углеводородов качество воздуха (особенно в больших городах) становится вредным для человека.

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и оксид азота. Когда NO x попадает в воздух, он вступает в реакцию, стимулируемую солнечным светом, с органическими соединениями в воздухе; результат - смог.Смог является загрязнителем и оказывает вредное воздействие на легкие детей. NO x , реагируя с диоксидом серы, производит кислотный дождь, который очень разрушителен для всего, на что он падает. Кислотный дождь разъедает автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняет озера и ручьи до непригодной для рыбы кислотности. NO x также может связываться с озоном, создавая биологические мутации (например, смог) и уменьшая пропускание света.

Окись углерода: Это опасный вариант природного газа, CO 2 .Не имеющий запаха и цвета, этот газ не выполняет многих полезных функций в повседневных процессах.

Углеводороды: Вдыхание углеводородов из бензина, бытовых чистящих средств, пропеллентов, керосина и других видов топлива может быть смертельным для детей. Дополнительные осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Каталитический нейтрализатор - это чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут происходить. Есть несколько веществ и химикатов, которые тормозят работу каталитического нейтрализатора.

  1. Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором весь свинец удален из топлива. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет осадок, покрывающий каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращающий контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
  2. Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца).MMT - это соединение, которое использовалось в 1990-х годах для увеличения октанового числа топлива (более высокое октановое число указывает на то, что газ с меньшей вероятностью воспламеняется, вызывая взрыв двигателя. Это важно, поскольку двигатели с более высокими характеристиками имеют высокую степень сжатия, что может требуется бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время запрещен к коммерческой продаже из-за правил EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в выхлопной поток из охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязнения препятствуют нормальной работе каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через преобразователь, расплавив или сжижая некоторые загрязнения и удалив их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, потому что свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно серьезное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Напомним, что термодинамика предсказывает, являются ли реакция или процесс самопроизвольными при определенных условиях, но не скорость этого процесса. Приведенные ниже окислительно-восстановительные реакции протекают медленно без катализатора; даже если процессы термодинамически благоприятны, они не могут происходить без надлежащей энергии. Эта энергия представляет собой энергию активации (\ (E_a \) на рисунке ниже), необходимую для преодоления начального энергетического барьера, препятствующего реакции.Катализатор способствует термодинамическому процессу за счет снижения энергии активации; сам по себе катализатор не производит продукт, но он влияет на количество и скорость образования продуктов.

  1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
  2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода. \ [CO + O_2 \ вправо CO_2 \]
  3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ стрелка вправо xCO_2 + 2xH_2O \]

Каталитический нейтрализатор угонный

Из-за наличия драгоценных металлов в покрытии внутренней керамической конструкции многие каталитические нейтрализаторы стали объектами краж.Преобразователь является наиболее легкодоступным компонентом, поскольку он находится снаружи и под автомобилем. Вор легко мог проскользнуть под машину, пропилить соединительные трубки на каждом конце и уйти вместе с каталитическим нейтрализатором. В зависимости от типа и количества драгоценных металлов внутри каталитический нейтрализатор можно легко продать по 200 долларов за штуку.

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помогает снизить токсичность выхлопных газов автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и окиси углерода образуется двуокись углерода. Двуокись углерода - один из наиболее распространенных парниковых газов, вносящий значительный вклад в глобальное потепление. Конвертеры иногда вместе с углекислым газом перестраивают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. Как парниковый газ, закись азота в 300 раз сильнее углекислого газа и пропорционально способствует глобальному потеплению.

Список литературы

  1. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Верхняя Седл Ривер: Высшее образование Прентис Холл, 2008.
  2. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения . 9 изд. Река Аппер Сэддл: Прентис Холл, 2006. d Biological Chemistry . 10-е изд. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общие, органические и биологические Chmi

Проблемы

  1. Каковы потенциальные опасности токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
  2. Какие 3 окислительно-восстановительные реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
  3. Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
  4. Как можно повредить или неправильно использовать каталитические нейтрализаторы?
  5. Почему кражи каталитических нейтрализаторов? What ar

Авторы

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *