Отправить нам письмо
Mail

1) Зачем нужно уменьшать загрязнение?

Благодаря своему удобству и универсальности, автотранспорт стал наиболее популярным средством передвижения людей и перемещения грузов. Однако с увеличением количества автотранспорта на дорогах все более серьезным становится загрязнение окружающей среды, возникают проблемы с плотностью уличного движения, транспортными пробками и перегруженностью дорог.

При работе дизельные и бензиновые двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу загрязняющие вещества, негативно влияющие на здоровье человека и состояние окружающей среды.

Чем интенсивнее мы пользуемся автотранспортом, тем более тяжелыми становятся потенциальные последствия для окружающей среды и нашего здоровья.


2) Какие загрязняющие вещества выделяет транспорт?

Речь идет о четырех основных загрязнителях: монооксиде углерода (угарном газе, СО), углеводородах, оксидах азота (NOx) и твердых частицах (ТЧ). Во всем мире страны осуществляют контроль содержания в атмосфере всех четырех загрязнителей и устанавливают для транспорта предельно допустимые выбросы по каждому веществу.

  • Оксид углерода.
  • Оксиды азота.
  • Твердые частицы.
  • Углеводороды.

Диоксид углерода (CO2) также входит в число нежелательных выбросов транспорта, выделяется в результате сгорания топлива и напрямую зависит от его расхода. Считается, что СО2 отвечает за долгосрочные климатические изменения, однако несмотря на это, диоксид углерода не вызывает локального загрязнения атмосферы и его содержание в отработавших газах после очистки изменяется незначительно.

3) Как влияет загрязнение на окружающую среду и здоровье человека?

Монооксид углерода (СО) является ядовитым газом; некоторые виды углеводородов относятся к канцерогенным и фотохимически активным веществам и участвуют в образовании приземного озона и смога. Выбросы оксидов азота (NOx) приводят к смогу, кислотным дождям и представляют определенную опасность для здоровья, например, могут вызывать различные заболевания органов дыхания. Приземный озон особенно вреден для пожилых людей, детей и людей с заболеваниями сердца и легких. Количество случаев госпитализации и смертей в результате дыхательной недостаточности возрастает в периоды повышенной концентрации приземного озона.

В отличие от угарного газа, углеводородов и оксидов азота, которые являются газообразными загрязнителями, твердыми частицами, или сажей, называют частицы, которые выбрасывает двигатель во время работы. Сажа - это не просто черный дым: она содержит большое количество мельчайших частиц, невидимых невооруженным глазом. Твердые частицы в основном содержат углерод и адсорбированные углеводороды. При дыхании такие частицы попадают в легкие человека, вызывая различные респираторные и сердечные заболевания. Выбросы твердых частиц у дизельных двигателей выше, чем у бензиновых. Считается, что ежегодно большое число людей умирает от последствий попадания твердых частиц в организм. Так, в некоторых европейских странах этот показатель к 2011 г. составлял около тысячи случаев преждевременной смерти в год.


4) Что делается, чтобы уменьшить загрязнение?

Автопроизводителям и производителям двигателей удалось существенно снизить выбросы вредных веществ, которые образуются во время работы двигателя. Однако установленные законодательством нормы также требуют проведения дополнительной очистки выхлопных газов. Такая очистка осуществляется с помощью одного или нескольких катализаторов, которые преобразуют газообразные загрязнители в безопасные газы, или с помощью фильтра твердых частиц для дизельных двигателей. Также существуют системы, в которых очистка выхлопных газов осуществляется с применением и катализатора, и фильтра твердых частиц.

Установленные законодательством стандарты регламентируют содержание примесей в топливе, в частности, серы. Сера негативно влияет на многие типы катализаторов, однако за несколько десятилетий большинству стран удалось уменьшить содержание серы в топливе: с нескольких тысяч миллионных долей (ppm) в 1970-х и 1980-х годах до 15-10 ppm в наше время.

5) Какой транспорт оснащается системами очистки выхлопных газов?

Многие годы катализаторы устанавливались только на легковые автомобили, однако сегодня катализаторами и фильтрами оснащаются также грузовые автомобили, автобусы и строительная техника. В США и Японии катализаторы устанавливаются на автомобили начиная с 1974 г., в наши дни большинству новых автомобилей, продаваемых в мире, установка катализатора необходима для того, чтобы выполнить требования все более ужесточающегося законодательства.

Законы, предписывающие устанавливать системы очистки выхлопных газов на тяжелый транспорт, появились намного позднее. Большинство таких транспортных средств работает на дизельном топливе, поэтому им может потребоваться как катализатор окисления, так и фильтр твердых частиц и/или катализатор восстановления оксидов азота, в зависимости от того, каким стандартам и по каким загрязняющим веществам необходимо соответствовать.

Сегодня катализаторы также устанавливаются на грузовые автомобили, автобусы и строительную технику


6) Можно ли системы очистки выхлопных газов установить на старые автомобили?

С середины 90-х системы очистки выхлопных газов у спешно устанавливаются на уже находящиеся в эксплуатации дизельные транспортные средства с высокой разрешенной массой. Эта технология позволила снизить уровень атмосферного загрязнения в городах. В рамках программы создания зоны с низким уровнем выбросов многие города также ввели требование о модернизации транспортного средства - обязательной установке фильтра твердых частиц, в случае если содержание вредных веществ в выхлопных газах не соответствует нормам.

В целях модернизации фильтры твердых частиц также могут устанавливаться на легковые автомобили, однако ввиду ограниченности свободного пространства и конструкционных особенностей легковых автомобилей, их не всегда возможно оснастить фильтрами такой же эффективности.

1. Загрязнение окружающей среды автотранспортом. Как его предотвратить?

1) Что такое автокатализатор?

Автомобильный катализатор - это рабочий компонент каталитического нейтрализатора (конвертера). Автокатализатор представляет собой подложку (субстрат), на которую нанесено каталитическое покрытие, содержащее драгоценные металлы. Субстрат может быть металлическим или, более распространенный и надежный вариант, керамическим, состоящим из тысяч продольных сот-ячеек. На поверхность ячеек наносят материал-основу, которая называется суспензией, для того чтобы увеличить площадь поверхности и усилить действие веществ-катализаторов. Поверх этой основы наносится тончайший слой мелкодисперсных частиц драгоценного металла, например платины. Либо драгоценные металлы смешиваются и наносятся одновременно с суспензией-основой.

Площадь поверхности чистого субстрата составляет несколько квадратных метров, но после нанесения суспензии она увеличивается до размера трех футбольных полей! Это, в свою очередь, значительно увеличивает площадь взаимодействия металла-катализатора с отработавшими газами автомобиля и является одной из причин, по которой автокатализаторы начинают действовать так быстро после запуска двигателя.

Автокатализатор помещается в корпус из нержавеющей стали и уже в виде каталитического нейтрализатора устанавливается в выпускную систему транспортного средства, как правило, максимально близко к двигателю.


2) Для чего нужен автокатализатор?

Катализаторы снижают вредные выбросы автотранспорта более чем на 90%. Даже самый совершенный двигатель, доступный на рынке сегодня, не может переработать полностью все топливо, которое потребляет, что приводит к образованию отработавших газов, содержащих углеводороды и диоксид углерода, которые вырабатываются в результате неполного сгорания топливовоздушной смеси. Другие побочные реакции горения включают окисление азота (N2) с образованием оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые совместно называют оксидами азота — NOx.

Катализатор, установленный в выпускной системе автомобиля, уменьшает выбросы вредных веществ, преобразовывая их в процессе окислительной или восстановительной реакции в неопасные диоксид углерода (CO2), воду (Н2О) и азот.

2. Автомобильный катализатор

автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора

3) Как работает автокатализатор?

Металлы платиновой группы, в первую очередь платина, палладий и родий, значительно ускоряют протекание химических реакций по преобразованию вредных веществ в отработавших газах автотранспорта. Как и все катализаторы, они не расходуются в ходе химических реакций, на скорость которых они влияют.

Эффективность автокатализатора зависит от химического состава отработавших газов и особенно от пропорций топливовоздушной смеси. Если в процессе сгорания воздуха больше, чем топлива, отработавшие газы считаются обедненными. И наоборот, если топлива больше, отработавшие газы называют обогащенными. Если двигатель работает на обедненной смеси, автокатализатор действует как катализатор окисления, превращая СО и углеводороды в углекислый газ и воду.

В условиях обогащенной смеси автокатализатор преимущественно осуществляет восстановление оксидов азота (NOx) до азота.
Топливовоздушная смесь, на которой работает двигатель, существенно влияет на эффективность автокатализатора.


Трехкомпонентный катализатор - снижает выброс СО, углеводородов и NOx более чем на 99% при условии точного контроля соотношения топливо/воздух
автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора

4) Насколько эффективны автокатализаторы?

Автокатализаторы начинают работать очень быстро, как правило, через 15-20 секунд с момента холодного пуска двигателя, что позволяет проводить эффективную очистку отработавших газов автомобиля даже при непродолжительных поездках. При сгорании топлива образуется тепло, поэтому отработавшие газы, имея также очень высокую температуру, быстро нагревают катализатор до нужной рабочей температуры. Чем ближе к двигателю располагается катализатор, тем быстрее происходит его нагрев и тем меньше времени требуется для того, чтобы он начал свою работу.

Автокатализаторы приступают к работе очень быстро, как правило, в течение 15-20 секунд с момента запуска холодного двигателя.

Для бензиновых двигателей соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси можно контролировать с высокой степенью точности. Идеальное соотношение составляет 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива и обеспечивает полное сгорание обоих компонентов. При таком стехиометрическом соотношении, когда лямбда равна 1, автокатализатор одновременно ускоряет реакции окисления и восстановления.

Каталитические нейтрализаторы, устанавливаемые в выпускной коллектор современных автомобилей, зачастую снижают содержание всех трех вредных компонентов отработавших газов более чем на 99% при достижении катализатором нормальной рабочей температуры. Такие автокатализаторы называют трехкомпонентными.

3. Снижение токсичности выбросов бензиновых двигателей

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ В ТРЕХКОМПОНЕНТНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ:
Окисление
2CO + O2 –> 2CO2
HC + O2 –> CO2 + H2O
Восстановление
2CO + 2NO –> 2CO2 + N2
HC + NO –> CO2 + H2O + N2

1) Как можно уменьшить выбросы дизельных двигателей?

Дизельные двигатели, как правило, работают на обедненной смеси (воздуха больше, чем топлива), поэтому катализатор для дизельных автомобилей работает, как катализатор окисления (такой катализатор еще называется дизельным, катализатором окисления, ДКО), снижая выбросы СО и углеводородов более чем на 90%.

Однако преобразование NOx в таких катализаторах происходит менее эффективно, поэтому для удаления твердых частиц и NOx из отработавших газов дизельных двигателей необходимо применять дополнительные системы очистки.

2) Что такое сажевый фильтр?

По своей структуре сажевый фильтр (фильтр твердых частиц) напоминает автокатализатор, отличие же заключается в том, что, по меньшей мере, часть отработавших газов дизельного двигателя проходит через физический фильтр. Наиболее распространенными и известными являются фильтры, в которых улавливание частиц происходит на боковых стенках каналов субстрата. В качестве субстрата чаще всего используется блок с ячеистой структурой из карбида кремния или кордиерита. Часть каналов субстрата запечатывается в шахматном порядке с одной стороны, оставшиеся каналы блокируются с другой стороны блока.

Отработавшие газы не могут пройти напрямую через блок и вынуждены проникать сквозь стенки каналов. Таким образом происходит улавливание твердых частиц, которые оседают на стенках фильтра.

4. Снижение токсичности выбросов дизельных двигателей

автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора

Фильтры также могут изготавливаться из металлокерамики, металлической ткани или пористого металла.
Сажевый фильтр может быть без каталитического покрытия, что никак не влияет на его способность улавливать твердые частицы. Также на субстрат можно нанести катализатор, получив таким образом сажевый фильтр с каталитическим покрытием.

3) Что делает сажевый фильтр?

Фильтры могут снижать общие выбросы вредных веществ более чем на 90%, частиц сажи – более, чем на 99%. Для некоторых случаев применения частичные фильтры являются более подходящим вариантом: они снижают выброс сажи лучше, чем дизельные катализаторы окисления, но менее эффективно, чем полный фильтр.

Сажевый фильтр улавливает твердые частицы, или сажу, в отработавших газах дизельного двигателя и препятствуют ее попаданию в атмосферу. Периодически температуру в фильтре следует повышать, чтобы сжечь скопившиеся частицы сажи и предотвратить засорение фильтра. Этот процесс, называемый регенерацией фильтра, обеспечивает бесперебойную работу транспортного средства и предотвращает повреждение самого фильтра.

4) Как работает сажевый фильтр?
Улавливаемые фильтром компоненты отработавших газов преимущественно являются частицами углерода с присоединенными углеводородами. Существует два основных метода удаления скопившихся частиц.

Активная регенерация
Сгорание частиц в присутствии воздуха (О2) при температуре около 600°С.
[С] + О2 -> СО2
Пассивная регенерация
Сгорание частиц в присутствии оксида азота (NO2) при температуре около 250-300оС.
[C] + 2NO2 -> CO2 + 2NO

5) Что происходит с NOx в отработавших газах дизельных двигателей?

Наряду со стратегиями управления работой двигателя в системах очистки отработавших газов специально для уменьшения содержания NOx можно задействовать катализаторы. Существует два основных способа удаления NOx из отработавших газов дизельных двигателей. В системах селективного каталитического восстановления происходит преобразование оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2) в молекулярный азот (N2) с использованием восстановителя, например, раствора мочевины, добавленного в отработавшие газы. В процессе химической реакции происходит удаление катализаторами-адсорберами NOx оксидов азота из обедненного потока отработавших газов, с последующей очисткой при условиях стехиометрического или обогащенного состава отработавших газов.
Адсорбция — это захват поверхностью твердого вещества или жидкости тонкого слоя молекул какого-либо другого вещества.

6) Два основных класса систем селективного каталитического восстановления (СКВ) в зависимости - от используемого восстанавливающего агента.
СКВ аммиаком: наиболее типичный источник аммиака - мочевина.
СКВ углеводородами: источник углеводородов – дизельное топливо.
В системе СКВ аммиаком оксиды азота (NOx) вступают в реакцию с аммиаком (NНз), в результате чего образуется азот и вода.


автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора
Дизельные двигатели выбрасывают больше сажи, чем бензиновые.
автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора
Три основных пути химической реакции:

4NH3 + 4NO + O2 -> 4N2 + 6H2O
2NH3 + NO + NO2 -> 2N2 + ЗН2О
8NH3 + 6NO2 -> 7N2 + 12H2O
В качестве источника аммиака может использоваться любое вещество, но наиболее распространенным вариантом является водный раствор мочевины. В потоке отработавших газов раствор мочевины разлагается на аммиак и диоксид углерода (CO2).

В системах СКВ углеводородами в качестве восстанавливающего агента используются углеводороды, которые уже присутствуют в отработавших газах двигателя или могут быть туда добавлены. Такие системы не требуют применения дополнительных восстановителей (например, мочевины). Пути химической реакции определяются присутствующими углеводородами, общая реакция в данной системе выглядит следующим образом:
[HC] + [NOx] -> N2 + CO2 + H2O

7) Катализаторы-адсорберы NOx

Катализаторы-адсорберы NOx удаляют оксиды азота из обедненного газового потока в процессе химической реакции в присутствии катализатора. Во время реакции выделяется углекислый газ (СО2), поглощение которого происходит на последующих стадиях процесса. Способность катализатора-адсорбера поглощать оксиды азота конечна, однако она может быть восстановлена подачей в систему обогащенной газовой смеси. В этом случае происходят две реакции: катализатор выделяет оксиды азота и таким образом регенерируется и происходит восстановление оксидов азота до обычного азота.

автомобильные катализаторы, производство катализаторов, экологические технологии, системы очистки выхлопа, высококачественные катализаторы, автомобильные выхлопные системы, катализаторы для автопрома, катализаторы для автомобилей, катализаторы для сборочных линий, катализаторы выхлопных газов, катализаторы для машин, серийное производство катализаторов, авто катализаторы, катализаторы от производителя, выпуск катализаторов, замена катализатора, quatalytic, удаление катализатора

1) Какой срок службы у катализаторов и фильтров?

За исключением случаев механического повреждения срок службы катализаторов и фильтров должен быть таким же, как у автомобиля, в котором они установлены. Правильное техническое обслуживание автомобиля и качество топлива является условием эффективной работы его катализаторов и фильтров. Законы, нормирующие выбросы транспортных средств, устанавливают требования к сроку службы систем очистки, т.е. допустимые значения выбросов с учетом пробега автомобиля. Такие требования в разных странах отличаются.

Для тяжелых транспортных средств эти требования могу быть ещё выше. Так, эффективность систем очистки отработавших газов некоторых грузовых автомобилей должна сохраняться до 500 000 км пробега.

2) Как альтернативные виды топлива влияют на эффективность работы каталитических систем очистки отработавших газов?

Системы очистки отработавших газов могут быть разработаны под любые альтернативные виды топлива, представленные на рынке, например: СПГ, СУГ, биодизельное топливо, этанол. Как и в случае с другими составляющими двигателя, тип и свойства топлива могут влиять на эффективность и срок службы катализатора.

Одним из факторов, влияющих на эффективность катализатора, является содержание примесей в топливе. В некоторых видах биодизельного топлива содержится фосфор, который может замедлить действие катализатора, однако если контролировать его концентрацию и не допускать превышения установленных норм, то побочные эффекты должны отсутствовать. Как правило, в вопросе применения альтернативных или нестандартных видов топлива рекомендуется следовать инструкциям автопроизводителя.

3) Как разрабатываются катализаторы для контроля за выбросами вредных веществ?
Новые типы катализаторов и каталитических материалов сначала разрабатываются в лаборатории, после чего наиболее перспективные решения проходят испытания в двигателях и автомобилях. Реальные условия эксплуатации автомобиля можно воспроизвести на динамическом стенде с соблюдением ездовых циклов, которые имитируют наиболее характерные скорости и дорожные условия, в которых эксплуатируется ТС. Испытания в условиях повышенной нагрузки, для определения эффективности и продолжительности службы катализатора, проводятся на стендах с моделированием наиболее тяжелых условий эксплуатации двигателя.

5. Дополнительная информация о катализаторах и фильтрах