汽车催化剂的设计.doc

汽车排气催化净化 默认分类 ??2009-03-18 22:34 ??阅读154???评论2 ? 字号： 大大? 中中? 小小 ? ???? 摘要：本文针对目前我国汽车排气净化催化剂用金属载体的生产现状和发展趋势进行研究，简述了国内外汽车排气净化用金属载体的生产概况，将金属载体的工艺性能要求与陶瓷载体进行了比较；然后对金属载体的生产工艺与设备参数、以及金属蜂窝载体的产品技术条件进行了分析和介绍。 ???1.? 前言 为了控制汽车排气对大气环境的污染，多种类型的三元催化净化器已经被安装在我国的许多新出厂的汽车上，目前大部分净化器采用的是蜂窝陶瓷催化剂，也有在摩托车上使用金属蜂窝载体催化剂的；但是，伴随着国家对汽车排放标准的提高、以及对汽油发动机冷启动时排气污染的关注，将会有更多的金属载体催化剂被采用，从发达国家的实践来看，这是必然趋势。 关于金属蜂窝载体的生产与加工，国内目前主要有上海、山西、武汉、江苏、桂林、广东、温州、西安等地少数几家单位正在进行产品生产和工艺设备的开发。其生产工艺大多为手工与半机械化结合，对于满足小批量要求，勉强可以；无论从金属蜂窝载体的质量到与汽车和摩托车排气系的匹配技术等方面，还是生产制造工艺与专用设备，技术上与日本、德国的相比，差距很大。为此，对金属蜂窝载体的生产与加工方面的关键技术及设备进行研究非常重要；如何生产和制造出先进的金属蜂窝载体及生产设备；使所生产的载体与国外的载体水平相当，产品具有良好的同一性、尺寸误差小、设备自动化程度高、所用原材料国产化，就可以降低金属蜂窝载体的生产成本，提高产品质量、从而可以使整个金属蜂窝载体催化剂的生产成本降低，这对金属蜂窝载体催化剂的发展、应用和提高将起到非常积极的作用。 2． 国内外排气净化催化剂用金属载体概况 目前，在国外，汽车排气净化催化剂的金属载体已经在大批量制造，用量较大的是薄带型金属蜂窝载体，主要是将铁素体不锈钢薄带加工成各种波纹形，交替放置波纹带与平带，再将其卷绕成圆柱状、或加工成其它形状，经过特殊的焊接加工处理后，就可得到金属蜂窝载体的成品（1）。国际上目前从事汽车排气净化催化剂的金属载体的公司是：德国Emitec公司、芬兰Kemira公司、日本的新日铁公司等；这几家生产商每年的产量达到1000万件/年以上。他们的金属载体主要供应世界各地的汽车排气净化催化剂制造商，如英国：Johnson Matthey公司、美国的得尔富公司、Englhart公司、日本的丰田、铃木、本田、雅马哈公司，德国的德固萨公司等；Emitec和Kemira公司在北京和上海设有办事处；他们生产所用不锈钢薄带主要是由Sandvik等公司专门制造。 在中国，由于桂林利凯特公司和武汉新中公司将金属载体在汽车和摩托车排气净化器上的成功使用，鼓舞了许多从事催化剂和载体、以及生产设备的研究和制造单位。国内目前从事金属载体生产和工艺设备开放的单位有：上海金昌公司、山西利民机械厂、武汉新中公司、桂林利凯特公司、温州亿达公司、西安中机环保公司等；这几家生产商每年的产量达到60万件/年以上，金属载体主要供应国内的几家汽车和摩托车排气净化催化剂制造商，如桂林利凯特公司、力扬公司等；他们生产所用不锈钢薄带主要是购买Sandvik等公司产品，国内也已经能够提供这种不锈钢薄带。 3.金属载体的工艺性能要求以及与陶瓷蜂窝载体的比较 ??? 众所周知，为减少发动机污染物的排放量的排气催化剂主要包括：将有效的催化活性物质铂、钯、铑等牢固附载在特殊的载体表面上；载体具有特殊的表面积；载体的性质确定了催化剂基本设计和工艺制造路线，而金属载体的金属特性与其几何表面积对催化剂的催化效果起着重要的作用。 ??? 在过去的应用证明，陶瓷蜂窝（堇青石）栽体用于催化转换器仍然存在一定的问题，一是由陶瓷本身引起的。另外一些是由生产工艺引起的，其他不足是由陶瓷蜂窝载体的制造技术引起的。陶瓷是极易碎、不能抗剪切、弯曲和拉伸力的热惰性材料。用于催化剂，它们需要特殊嵌在金属外壳内，陶瓷蜂窝催化剂与金属外壳间的密封性及抗机械损坏性要求特别高。此外，陶瓷蜂窝催化剂与金属外壳间的不同热塑性，使蜂窝体被具有持久回弹性、热惰性内表面撕碎。因此在技术上要想彻底解决这个问题，需要采用高代价的衬垫，目前国内大多采用美国3M公司的衬垫。 ??? 最近几年，国内的有关单位，根据陶瓷蜂窝催化剂的不足，同时跟踪发达国家高档车排气催化净化技术，开发国产的蜂窝状金属载体、以及相关的生产工艺技术与非标设备。在开发金属蜂窝载体的过程中，主要从以下几个方面着手。 首先是材料的选择，选择耐高温抗氧化的合金钢，滚压成薄的带状料，国内能够提供0.05-0.1mm厚的铁铬铝耐热不锈钢箔材，价格比进口的要便宜的多，进口1t需人民币20多万元，国产同样的材料1t仅需人民币10