modul2_protmediu2015

7/24/2019 Modul2_ProtMediu2015

1/9

3.1 METODE APLICATE COMBUSTIBILILOR

Studii efectuate de diverse instituii de cercetare, productori de motoare , ct i despecialitii din industria petrochimic au relevat influena compoziiei combustibililor asupraemisiilor poluante. Cercetrile s-au desfurat de cele mai multe ori separat, iar condiiile

particulare pentru fiecare test au dus la obinerea unor rezultate comparabile numai din punct devedere calitativ. Problema gsirii compoziiei optime a combustibilului este dificil datorit :

variaiei mari a comportamentului motoarelor la schimbarea calitii combustibilului; interdependenei diferitelor variabile ale combustibilului; rezultatelor, adesea contradictorii, ale multor studii din acest domeniu.Exist cel puin trei avantaje n folosirea unor combustibili mai curai : mai nti,

combustibilii mai curai pot fi folosii la toate motoarele chiar i la cele mai vechi, apoi, reducereasemnificativ a particulelor i de asemenea reducerea emisiilor ca urmare a posttratrii din instalaiade evacuare.

3.1.1.Metode aplicate benzinelorBenzinele auto sunt reformulate adic sunt modificate n sensul reducerii efectelor poluante i de

unificare a caracteristicilor lor pe plan mondial.Principalele direcii de modificare sunt: Reducerea coninutului de sulf,de la 500 ppm n anul 2000, la 50 ppm n 2005 i ctre 10ppm n 2008.

Reducerea coninutului de benzen de la 5% la1% sau chiar 0,2% pentru a scdea nivelul detoxicitate ( benzenul este cancerigen) i tendina de formare a smogului fotochimic.

Reducerea coninutului de olefine fiindc acestea suntcomponente foarte volatile, de la18%la 10% n 2008.

Reducerea coninutului de plumb cerina pieei ca acesta s fie eliminat total i ct mairapid din benzine.

Creterea coninutului de oxigen prin adugare de etanol sau eteri de tipul ETBE,MTBE,dar nu mai mult de 2,7% oxigen.

Meninerea densitii ntr-o plaj ngust de valori pentru a nu modifica debitul injectat peciclu i o uoar tendin de scdere a densitii din cauza limitrii temperaturii finale dedistilare;

Reducerea temperaturii finale de distilare i a temperaturii de distilare a 90% din volum vaconduce la reducerea hidrocarburilor din gazele de evacuare cu circa 20%.

3.1.2. Metode aplicate motorinelor

Definirea larg a motorinei auto ca fiind amestecul de hidrocarburi care rezult din distilareapetrolului n procesul de rafinare la temperaturi cuprinse ntre 170 i 370 C a dus la variaiiimportante ale proprietilor de baz,care au o influen considerabilla formarea emisiilor.

Principalele proprieti ale combustibililor, care influeneaz semnificativ emisiile sunt :

densitatea, cifra cetanic, coninutul de aromate, coninutul de sulf, curba de distilare, viscozitatea,ca i aditivarea; multe dintre aceste proprieti sunt cuplate, fiind dificil studierea efectuluifiecreia.

Principalele concluzii care se contureaz din acest capitol sunt urmtoarele:1. n viitorul apropiat, combustibilii fosili rmn principala surs de energie care va pune n

micare motoarele pentru autovehicule; combustibilul motoarelor diesel va fi tot motorina, carepentru a satisface cerinele ecologice necesit a fi reformulat.

2.Dei potenialul reductor al emisiilor poluante dat de aplicarea metodelor active ipasive specifice motoarelor diesel este foarte mare, este nendoielnic faptul c factorul combustibilare resurse considerabile de scdere a emisiilor, resurse care, n condiiile aspririi legislaieiantipoluare, trebuie exploatate.

3.Cercetri efectuate de mai multe firme au condus la concluzia c parametriicombustibilului sunt n mare msur intercorelai i, de aceea, sunt foarte dificil de separat efectelemodificrii fiecrui parametru; acest lucru esteposibil numai prin realizarea unor combustibili cucaracteristici extreme, neobinuite, care implic dificulti tehnologice n procesul de rafinare.


2/9

4.Efectul de diminuare se manifest cel mai puternic asupra emisiilor de particule i ntr-omult mai mic msur asupra emisiilor poluante gazoase : CO, HC, NOx.

5.S-au fcut multe ncercri de gsire a variabilelor independente care caracterizeaz relaiaemisia de particuleparametrii combustibilului; cele mai multe dependene sunt liniare i au cavariabile unele din mrimile: S%,A%,CC, d, T90, T10.

6.Sensul variaiei parametrilor combustibililor i efectele lor sunt urmtoarele :Reducerea sulfului are cea mai mare contribuie asupra scderii particulelor; funcie de ciclul dencercare i de tipul motorului, sursele bibliografice apreciaz reducerea particulelor cu30% la o

scdere a sulfului de la 0,3 la 0,05%; reducerea sub acest prag nu este nici economic i nu maiduce la reduceri semnificative ale particulelor. Asupra emisiilor poluante gazoase nu s-aunregistrat modificri.

Reducerea aromatelor, dei contestat de cercetrile firmei Shell, a fost adoptat de legislaiacalifornian (A 10%), apreciindu-se c reducerea acestora de la 30% la 10% duce la scderea

particulelor cu 1520%.Creterea CC duce la micorarea ntrzierii la autoaprindere, producnd o ardere mai lin i zgomotredus. S-a nregistrat o scdere semnificativ a duratei de pornire. Creterea CCduce la scderea

particulelor cu 520%, funcie de poziia i mrimea intervalului de cretere pe scara CC; mrireaCCare efecte diferite asupra emisiilor gazoase, funcie de mrimea motorului i ciclul de ncercare

corespunztor: pentru autoturisme (ciclurile europene i ale S.U.A.) s -au constat scderi ale HC,CO, NOx, meninndu-se aproximativ constant; pentru autovehicule grele (ciclul din Regulamentul49 i din testul S.U.A. tranzitoriu ) s-a constatat scderea NOx cu 611 % la creterea CCcu 10uniti. Prin aditivare se obin aceleai efecte de micorare a emisiilor poluante, ca i n cazulcreterii naturale a CC, cuantificate prin scderea particulelor cu 7,5 %, a NOx cu 2,5% i a CO cu13,8% (ciclul din Regulamentul 49).

Micorarea densitiintr-un anumit interval ( 0,845 la 0,825 kg / l ) duce la scderea particulelor (515% n ciclul tranzitoriu i 0 5% n ciclul din Regulamentul 49 ), dar produce i o scdere aputerii produse pe ciclu; se dovedete important meninerea valorilor densitii ntr-un intervalngust care duce la dispersii foarte mici ale cantitii de combustibil injectate pe ciclu; n acest scopse recomand folosirea injeciei electronice.

Micorarea viscozitii duce la mbuntirea calitii amestecului, controlnd mrimea picturii dinjetul de combustibil i implicit a emisiilor poluante .Scderea T90 cu 50C duce la scderea particulelor cu 8 10 %, dar duce la pierderi considerabilen procesul de rafinare ( 315 % ).

Aditivarea pentru regenerarea filtrelor de particule servete ca metod pasiv de scdere aparticulelor ( asupra acestora se acioneaz dup ce s-au produs n procesul de combustie )obinndu-se eficiene de reducere de 70 90 %.

7.O tendin nou n construcia motoarelor diesel o reprezint adaptarea unor dispozitivecare s realizeze variaia unor parametri ai motorului, funcie de caracteristicile combustibilului. nacest sens se pot folosi sonde pentru msurarea coninutului de oxigen, senzori de densitate, senzoriai presiunii din camera de ardere, care s urmreasc corelarea fenomenului de ardere cu CC, prin

modificarea nceputului de injecie.8.Din punct de vedere economic, reformularea implic tehnologii sau pierderi care mresc

costul motorinei; s-a dovedit c, n prezent, numai reducerea sulfului prin hidrogenare esteacceptabil ca pre, restul modificrilor fiind nc nerentabile. Calculele economice fcute deindustria prelucrtoare din S.U.A. arat c reducerea sulfului din combustibil pn la 0,05%mrete costul tonei cu 6,6 $, reducerea aromatelor pn la 10% mrete costul cu 43,5 $, iarrealizarea unei compoziii fracionate uoare ridic costul tonei de combustibil cu 66 $.

9. Din punct de vedere ecologic, reformularea implic consumuri suplimentare de energie,care nseamn emisii mrite de CO2 .Exist pericolul ca efectul global de poluare a atmosferei prinemisia de CO2 s fie mai mare dect reducerea emisiilorpoluante obinute prin modificarea

combustibilului.

3.1.3 Metode de reducere a emisiilor poluante prin utilizarea combustibililor alternativi( discutate la curs- Alcooli si eterimas, biodieselmac,hidrogenul)


3/9

3.2.METODE PASIVE DE REDUCERE A POLUANILOR

3.2.1. Metode pasive de reducere a poluanilor mas

Soluia pasiv cea mai utilizat i cea mai eficient este cea care folosete cataliza icatalizatorii. Au fost concepute sisteme catalitice denumite reactoare catalitice sau convertoarecatalitice n care reaciile de oxidare i/sau de reducere pot avea loc cu ajutorul unor substane

chimice promotoare.Aciunea catalizatorilor se bazeaz pe proprietatea acestora de a reduce substanial pragulenergetic, pentru declanarea reaciilor de oxidare i de reducere i de a accelera viteza de reacie aacestor procese. Astfel, temperatura necesar pentru producerea acestor reacii se reducesemnificativ

Reaciile principale care au loc sunt:

CmHn + (m +n/4) O2m CO2+ n/2 H2O (1)CHn+ 2 H2O CO2 + (2+n/2 ) H2 (2)CO + 1/2 O2CO2 (3)CO + H2O CO2 +H2 (4)CO + NO 1/2 N2+ CO2 (5)CmHn +2 (m +n/4) NO(m+n/4) N2 +n/2 H2O (6)H2 + NO 1/2 N2+ H2O (7)

SO2+1/2 O2SO3 (8)SO2+3 H2H2S + 2 H2O (9)5/2 H2+ NO NH3+ H2O (10)2 NH3+5/2 O2 2NO + 3 H2O (11)

NH3+CH4 HCN + 3 H2 (12)H2 + 1/2O2 H2O (13)

Reaciile (1)(4) sunt de oxidare i determin transformarea hidrocarburilor nearse (HC) ia monoxidului de carbon (CO), n timp ce reaciile (5)(7) sunt de reducere a NOx . La uncatalizator trivalent (three way catalyst), reaciile (1)(7) au loc simultan. Reaciile (8)(13) suntreacii secundare, care apar n procesul catalizei.

Eficiena unui catalizator este apreciat prin gradul de conversie definit cu formula:E = ( ci ce) / ci

n care: ci este concentraia poluantului naintea catalizatorului;ce este concentraia poluantului dup catalizator.

Principalii parametri care influeneaz gradul de conversie sunt :

coeficientul de exces de aer i variaia acestuia; temperatura gazelor arse; viteza spaial (debitul gazelor arse raportat la volumul catalizatorului).n prezent, n Europa se folosete aproape n exclusivitate catalizatorul trivalent sau cu tripl

aciune (sau cu trei ci, din traducerea termenului din limba englez three way catalyst) cu suportceramic, catalizator integrat n sistemul descris anterior ca aparinnd generaiei a treia .

2

3

11

3


4/9

Fig.5.4. Structura catalizatorului:

1suportul ; 2stratul intermediar ; 3stratul catalitic activ.

Suportul formeaz n ansamblu cu carcasa corpul propriu-zis al convertorului. Suportulceramic este o construcie de tip fagure cu seciunea rotund sau oval, cu canale ptrate, dispuse

perpendicular pe direcia de curgere (200600 celule pe inch2). Materialul ceramic, denumitcordierit, este refractar. Materialul are conductibilitate termic mic, rezisten mecanic, rezisten

gazodinamic redus i seciune transversal mare. Suportul cu 400 cel/inch2reprezint cel mai buncompromis al acestor proprieti.

Stratul intermediar este compus din alumin i este depus printr-un procedeu special pesuport, n vederea intensificrii activitii catalitice a stratului nobil. Acest strat intermediar are osuprafa specific mare (1025m2/g) i conine aa-numiii promotori care mresc capacitatea deacumulare a oxigenului la catalizatorul trivalent i care ajut reaciile de reformare a vaporilor deap i a vaporilor de hidrocarburi.

Stratul catalitic activ const din metale nobile cum sunt platina, paladiul i rodiul. n timp ceplatina promoveaz reaciile de oxidare, rodiul contribuie la reducerea NOx . Un exemplu dedepunere a unui catalizator existent este caracterizat de urmtoarele date : raportul platin rodiu de5 la 1, concentraia total de metal nobil de 4050 g/ft3.

Catalizatorii ceramici monolii au depus oxid de aluminiu peste care se aplic pentru reactorioxidani platin i paladiu iar pentru cei cu trei componente, platin, pentru hidrocarburi, platin irodiu pentru NOx..

Coninutul de metale nobile poate fi redus la 23g pe un reactor, suprafaa activ ajungndla 20 000 m2.

Domeniul optim de funcionare este 400...950C, peste 800C existnd pericol decompromitere termic, pn la aceast valoare putndu-se folosi i 100 000 km fr probleme.

La defeciuni, mai ales n sistemul deaprindere, reactorul poate ajunge la 1400 C, cnd secompromite rapid mai ales exfolierea substanei active.

Este interzis folosirea benzinelor cu Pb. Dac se face totui o astfel de alimentare, este

permis eventual un singur rezervor, se va decupla sonda lambda, se va alimenta apoi cu 23rezervoare cu benzin verde, tot fr sond i apoi se va reintroduce sonda n funciune. Pentruaceast situaie, gradul de murdrire al reactorului este nc suportabil. Este indicat totui overificare la o staie service autorizat.

Sonda lambda funcionnd n condiiile utilizrii benzinei cu Pb, respectiv la reactor parialmurdar, d informaii eronate despre calitatea amestecului, ceea ce face ca motorul s funcionezecu amestec bogat, cu penalizri att la consum ct i la noxe. Dac sonda lambda este scoas dinfunciune, eficacitatea de reducere a noxelor scade la 30%. n figura 5.5 este ilustrat efectulreactorului catalitic asupra principalelor noxe n raport cu coeficientul excesului de aer .Seconstat c intervalul convenabil pentru reducerile simultane ale celor trei compui este foartengust, fereastra lambda, care desemneaz intervalul coeficientului de exces de aer pentru care se

produce reacia n bucl nchis a sondei, este ntre 0,99 i 1. Sonda lambda instalat n sistemul deevacuare msoar coninutul de oxigen al gazelor arse. n cazul amestecurilor srace tensiunea nsenzor este de 100mV, iar la amestecuri bogate tensiunea crete la 800mV. Pentru amesteculstoechiometric tensiunea senzorului scade brusc de la o valoare la cealalt. Se observ c ndomeniul amestecurilor srace catalizatorul nu mai are efecte benefice n ceea ce privetediminuarea oxizilor de azot i datorit disponibilitilor excesive de oxigen.

Fr convertor cataliticCu convertor catalitic


5/9

Fig. 5.5. Efectul reactorului catalitic asupra noxelor.

In urma cu 20 de ani, in scopul reducerii efectului de poluare al autovehiculelor, constructorii autoau dezvoltat un senzor denumit sonda lambda care poate masura cantitatea de oxigen evacuat inurma procesului de ardere al motorului. Aceasta este localizata pe sistemul de evacuare al gazelor,inaintea convertorului catalitic la motorizarile Euro1/2 si inainte si dupa catalizator la motorizarileEuro 3/4. Sonda Lambda are rolul de a regla amestecul aer/combustibil prin comanda asuprainjectiei de benzinaastfel incit acest amestec sa fie convenabil regimului de moment al motorului.Daca sonda detecteaza prea mult oxigen in gazul evacuat, inseamna ca motorul merge cu unamestec prea sarac (in combustibil); prin urmare, este marita cantitatea de benzina. Daca,dimpotriva, este prea putin oxigen in evacuare, inseamna ca amestecul este prea bogat si ECUreduce cantitatea de benzina din admisie.

3.2.2. Metode pasive de reducere a poluanilor mac

Catalizatori de oxidare

Sunt dispozitive antipoluante utilizate pentru reducerea HC, CO si a fraciunii solubile aparticulelor din gazele de evacuare ale motoarelor diesel.

Constructiv, catalizatorii de oxidare sunt fixai peun reactor catalitic (denumit i convertorcatalitic), avnd aceleai particulariti ca i convertorul catalitic trivalent (denumit catalizatortriplu sau mai impropriu, catalizator cu trei ci, conform traducerii cuvnt cu cuvnt din limbaenglez), folosit la motoarele cu aprindere prin scnteie.

Prile componente sunt: suportul, stratul intermediar, stratul catalitic activ i carcasa.

Suportul ceramic poros (sau metalic) este acoperit cu un strat intermediar, cu scopul de amri suprafaa de aezare a catalizatorului, care este din platin, paladiu, rhodiu sau oxizi metalici.

0,9 0,95 1,0 1,05 1,1

Coeficient de exces de aer

Emisiipoluante

HCFereastra

NOxNOx

CO

CO

HC (Curba de rspunsa senzorului de O2 )


6/9

Sectiune printr-un catalizator de oxidare din otel inoxidabil

Suportul ceramic este un cilindru monolit cu seciunea circular sau eliptic, avnd structurcelular, cu forma celulei, de regul, ptrat. Materialul este un aliaj ceramic, alctuit din oxizi demagneziu, aluminiu i siliciu.Densitatea celulelor este 100-200 /inch2.

Suportul metalic este alctuit din pachete de foi din tabl din oel inoxidabil, distanate prinintermediul unor foi din tabl ondulat, pachete care sunt rulate n form de spiral.

Stratul intermediar este din oxizi de aluminiu, de regul Al2 O3 (alumin), care au rolul de ambunti reactivitatea chimic a stratului activ i de a oferi osuprafa de depunere foarte mare.

Stratul activ se suprapune peste stratul intermediar i conine metale preioase platin,paladiu, rhodiudar i oxizi metalici (de titan vanadiu, molibden i niobiu).

Eficiena reducerii unui poluant se definete :

E = ( cice) / ci

n carecieste concentraia poluantului naintea catalizatorului; ceconcentraia poluantului dup catalizator.

Eficiena catalizatorilor de oxidare depinde de o multitudine de variabile : natura stratuluicatalitic activ, compoziia stratului intermediar i a materialului suportului, densitatea celulelor,rezistena gazodinamic, coninutul de aditivi din uleiul de ungere, coninutul de sulf dincombustibil, poziia catalizatorului, viteza spaial, ciclul de ncercri, dar, mai ales, de temperatura

gazelor arse la intrarea n catalizator. Acest ultim parametru este hotrtor pentru eficacitateareducerii particulelor solubile, o temperatur prea mare favoriznd producerea reaciilor de formarea sulfailor, n timp ce o temperatur prea mic nu reduce suficient particulele solubile organice.

Performanele catalizatorilor de oxidare, n principal eficiena i durabilitatea, suntinfluenate de parametrii care depind de catalizator, de motor, precum i de combustibilul folosit .

Natura stratului catalitic activ.n prezent exist dou linii distincte n dezvoltareacatalizatorilor destinai m.a.c.:

folosirea catalizatorilor trivaleni tradiionali (cu metale rare), care au eficiena conversieiCO i HC foarte mare i care sunt cercetai n scopul mbuntirii reducerii NOx;

folosirea catalizatorilor zeolitici, cu efecte promitoare de reducere a NOx, n condiiile

asigurrii unor bune proprieti de oxidare.Din prima grup de catalizatori cele mai bune rezultate au fost obinute n urma folosirii

platinei i a paladiului. Cifrele obinuite ale eficienei conversiei sunt de 70 90% pentru CO i de50 70 % pentru HC, pentru aceste depuneri. Grosimea depunerii n cazul metalelor preioase


7/9

influeneaz eficiena reducerii; o cretere a depunerii volumice de platin de la 30 g / ft 3la 70 g /ft 3a condus la o cretere a eficienei catalizatorului (CO, HC i SO2) n medie cu 10 %.

Compoziia stratului intermediar. Compoziia stratului intermediar este de obicei importantmai ales pentru limitarea oxidrii dioxidului de sulf n trioxid de sulf; acesta reacioneaz cu apa,genernd acid sulfuric. Dei aceast reacie are loc i n atmosfer, ea este periculoas n evacuare,cci mrete concentraia de acid sulfuric de pe strzi i sulfaii rezultai contribuie la mrireaemisiei de particule datorit msurrii gravimetrice a acestora. n plus, stratul intermediar trebuie sevite stocarea oxizilor de sulf la temperaturi joase (adsorbie) i eliberarea lor la temperaturi nalte

(desorbie). De aceea compoziia stratului intermediar este modificat n sensul nlocuirii pariale aoxizilor de sulf cu ali oxizi anorganici.Capacitatea de stocare a sulfailor se determin prin analiza termogravimetric, carbura de

siliciu demonstrnd proprieti mai bune dect alumina. Alumina la rndul ei a fost studiat nscopul nlocuirii unor oxizi metalici astfel ca reaciile de formare a sulfailor s fie reduse;rezultatele cele mai bune le-au dat oxizii de vanadiu, niobiu, molibden i titan.

Influena compoziiei stratului intermediar asupra eficienei catalizatorului ( CO, HC ) esten medie de 10 %, n condiiile meninerii constante a tuturor celorlalte variabile.

Materialul suportului.Suporii utilizai sunt de regul structuri de tip fagure, din materialeceramice sau metalice, fiecare din ele avnd avantajele i dezavantajele sale. Pentru m.a.c., suporiimetalici au urmtoarele avantaje:

cdere de presiune mai mic, datorit pereilor mai subiri dect cei ai suporilor ceramici; tendina de nfundare a celulelor poate fi redus, ca rezultat al suprafeei frontale a

celulelor mai mari, datorit grosimii mai mici a peretelui metalic fa de cel ceramic, la aceeaidensitate a celulelor;

se pot realiza construcii cu diametre mai mici, datorit posibilitii de a evita carcasaexterioar.

Catalizatorii de oxidare au eficienta reducerii crescatoare cu temperatura gazelor arse.Pentru a scurta durata de incalzire a acatalizatorului de de citeva minute la citeva secunde ,la

pornire, catalizatorii metalici au inclusi rezistoare electrice.

Reducerea oxizilor de azot

Dezvoltarea tehnicilor catalitice a dus la punerea la punct a unor metode de tratare catalitic pentrureducerea NOx din gazele de evacuare ale m.a.c. Metodele de reducere s-au mprit n reducerecatalitic neselectiv, NSCR ( Non-Selective Catalytic Reduction ) i reducere catalitic selectiv,SCR ( Selective Catalytic Reduction ).

Metoda reducerii catalitice selective

Rezultate bune de reducere a NOx din gazele de evacuare a motoarel rodiesel se obin prinfolosirea unui agent care reacioneazpreferenial cu NOx(selectiv). Reducerea catalitic selectiv(SCR) folosete injectarea unui agent reductor n gazele arse evacuate (amoniac sau uree, mai raralcooli) i apoi trecerea acestora printr-un catalizator de reducere. Agentul reductor poate fi fieamoniac gazos sau n soluie apoas, fie uree n soluie apoas. Cnd se folosete ureea se produce

piroliza hidroliza, pn se obine amoniac, dup pulverizarea n sistemul de evacuare. Lafolosirea SCR pot aprea produi secundari (NH4 )2SO4 i NH4HSO4, care acoperind suprafaacatalizatorului l pot inactiva.Dup pulverizarea NH 3n gazele arse pot avea loc reaciile [2]:

4 NO + 4 NH3 + O2= 4 N2 + 6 H2O


8/9

6 NO + 4 NH3 = 5 N2+ 6 H2O

2 NO2 + 4 NH3 + O2 = 3 N2 + 6 H2 O

6 NO2 + 8 NH3= 7 N2+ 12 H2O

La temperaturi nalte au loc reacii secundare nedorite, ca i la utilizarea de prea mult NH3:

7 O2+ 4 NH3= 4 NO2+ 6 H2O

5 O2 + 4 NH3= 4 NO + 6 H2O

2 O2 + 2 NH3= N2O+ 3 H2O

3 O2 + 4 NH3= 2 N2+ 6 H2O

SCR poate s lucreze neselectiv dac este atacat de sulf i trebuieluat n consideraierelaia :

2 SO2 + O2 = 2 SO3

La temperaturi nalte se produc sulfai, care inactiveaz catalizatorul i schimb icaracteristicile termice ale procesului chimic:

SO 3 + NH3 + H2 O = NH4 HSO4

SO 3 + 2 NH3 + H2 O =( NH4 )2HSO4

Eficiena reducerii de NOx depinde de tipul catalizatorului, de temperatura gazelor arse(naintea intrrii n catalizator) i de scprile de amoniac acceptate.

ncercrile se bazeaz pe mai multe tipuri de catalizatori ce folosesc oxizi de vanadiu ititan (V

2O

5 / TiO

2) i zeolii ( tabelul 10.1). Zeoliii sunt aluminosilicai hidratai, cu structur

cristalin, care pot pierde reversibil apa, fr distrugerea sau modificarea dimensional a carcasei;denumii i cristale poroase, zeoliii au ca principal proprietate porozitatea, care acioneaz prinselectivitate geometric i difuziv, permind introducerea n structura lor a ionilor unor metale,care au proprieti catalitice foarte bune. Catalizatorii zeolitici supers ilicici cu stabilitate maretermic, cunoscui sub tipul ZSM, au compoziia general wMe2 xR2Og SiO2zAl2O3H2O i audovedit posibilitatea reducerii NOx datorit reaciilor catalitice ale zeoliilor cu HC .Din tabelul10.1 se observ mrimile caracteristice acestor catalizatori :

Tabelul 10.1

Tipul de

catalizat

or

Compozi

ie

Densitat

ea

celulelor

Suport Vitez

spaial

1 / h

Vitez

superficial

m / h

AV2O5/TiO2/WO3

45Catalizatorcompact 5100 6,0

BV2O5/

TiO2

100 Oel 8200 5,8

CV2O5/TiO2

100 Cordierit 8200 6,8

DV2O5/TiO2/

100 Mulit 8200 6,8


9/9

WO3

E Fe / zeolit 21Catalizator

compact 4000 6,8

F Cu / zeolit 100 Mulit 8200 6,8

compoziia chimic, care influeneaz hotrtor eficiena reaciei de reducere; densitatea celulelor, exprimat n CPI ( CPI = numrul de celule pe inch ptrat ), care

caracterizeaz din punct de vedere tehnologic posibilitatea de concentrare a suprafeei pe care au locreaciile de cataliz; natura suportului catalizatorului; viteza spaial, definit ca raportul dintre debitul de gaze arse i volumul catalizatorului; viteza superficial, definit ca raportul dintre debitul de gaze arse i suprafaa

catalizatorului.

Datorit diferitelor densiti ale celulelor catalizatorilor, nu este meninut constant viteza spaial(debit de gaze arse / volumul catalizatorului), ci viteza superficial (debit de gaze arse / suprafaacatalizatorului ). n timpul funcionrii staionare a motorului, exist un echilibru ntre amoniacullivrat catalizatorului de instalaia de injecie i consumul de amoniac necesar procesului dereducere a NOx.

Ureea reprezint un mijloc eficient de stocare a amoniacului i folosirea ei se dovedeteconvenabil cci agentul reductor trebuie transportat ntr-un rezervor la bordul autovehiculului, iarureea sub form de soluie apoas nu permite formarea amoniacului dect trziu , dup injectarea ngazele de evacuare.

Sistemul se folosete pentru aplicaii staionare, n care relativa constan a parametrilormotorului nu ridic probleme n funcionarea SCR

Reducerea

NOx

[%

] 100

80

60

40

20

0

Legend:

A catalizator compact V2O5/TiO2/WO3

B suport metalic

V2O5/TiO2C suport ceramic

V2O5/TiO2D suport ceramic

V2O5/TiO2/WO3E catalizator compact

Fe/zeolitF suport ceramic Cu/zeolit

A B

C

D

E

F

200 300 400 500

Temperatura catalizatorului [ C ]

Fig. 10.2. Eficiena reducerii catalitice SCR.

modul2_protmediu2015

Documents