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1、汽车尾气净化三元催化荆 谭克勒 ( 天津化工研究设计院) 众所周知，汽车尾气是造成大气污染的主要原因，随着环保法规的日 益严厉及人 们环保意识的加强， 汽车尾气的治理已 迫在眉睫。北京市已 于1 9 9 9 年1 月1 日 施行新 的汽车 尾气排放标准，国 家也将于明 年1 月1 日 施行G B 1 4 7 6 1 - 1 9 9 9 标准， 要达到这些 新的 标准， 新生产的汽车必须采用闭 环电喷发动机并采用汽车尾气净化催化系统，因 此，开发高性能的汽车尾气催化剂在中国有广阔的市场前景。 化工部天津化工研究院是原化工部的催化剂及载体基地，自7 0 年代初开始研究催 化剂及载体，已有二十多年的
2、历史。造就了一支近百名技术人员的、具有丰富经验的 催化剂及载体的研究、开发和生产的科研队伍，在催化剂及载体的基础研究和产品开 发方面积累了大量的经验、资料和标样;已有多种载体和催化剂工业化，产生了巨大 的社会效益和经济效益;院内载体中试车间拥有包括载体及催化剂制备多种工序的中 试装置;院物化测试中心拥有包括电子显微镜、 x 一光衍射仪、富立叶红外光谱仪、色 谱一质谱仪等大型测试仪器，及比表面测定仪、 机械强度测定仪、颗粒粒度分析仪等 催化剂及载体专门测定仪器。建立了三套催化剂评价装置和程序升温还原，程序升温 硫化等催化性能研究装置。 近年来在催化剂及载体方面获得多项成果及发表论文数十篇，获国家
3、级和部 ( 市) 级科技进步奖七项。主要成果有: T A C -0 1 氧化铝载体用于镍系、钻一 铝系及贵金 属等催化剂，获化工部科技进步三等奖。T A D 一0 1氧化铝干燥剂系列获化工部科技进 步二等奖。 T A C - 0 9氧化铝载体制钨催化剂用于合成甲醇中二甲醚氧化获山 西省科技 进步二等奖。T A C -1 6 氧化铝载体用于乙 烯氧化制环氧乙烷银催化剂，获中国石化总公 司科技进步一等奖、国家科技进步二等奖，并在国内外申 请专利7 项及获 1 9 9 3 年中国 专 利优秀奖. 三 聚氰 胺用催 化 剂获天 津市 科技 进步二等奖。 细 颗粒S i 处载体 系列 用于 苯酥催化剂、
4、异戍二烯等催化剂。其他还有各类氧化铝、硅胶、二氧化钦、硅一铝、 硅一钦、硅一铝一镁等复合载体。现我院正在进行的国家科委及部级催化剂及载体工 业化研究课题 8个，其中 有三个居世界领先水平。 在催化剂开发方面完成了甲 醉合成 催化剂的小试、中试和工业生产，并已得到了推广应用。近几年改进、提高的加氢脱 硫催化剂、甲烷化催化剂其性能均优于目 前使用的催化剂。 近几年我们通过联合国无偿援助项目 ，在催化剂及载体研究、开发方面己 派出 1 0 名技术人员赴国外著名的催化剂研究实验室培训，其中包括专门从事汽车尾气净化催 化剂的研究，学习和积累了一定的经验。同时，我们还定期邀请国外著名的专家教授 来我院讲学
5、，了解和掌握国外在此领域的最新发展动态。 贾卜 ! , ; 妇n 作为化工部无机盐中心，天津化工研究院四十年来无机盐研究开发经验，也为催 化剂及载体研究工作打下了坚实的基础。 天 津院自1 9 8 2 年开 拍 丛事 汽车 晃气 净 化 催 化剂 及 载 体 的 研 制， 采 用粒 状 催 化剂 ， 在实 验室筛选出贵金属和非贵金属净化催化剂， C O转化率达 8 5 % 以上。由 于法规不健 全，未能推广，只是发表了论文。到9 0年代初觉国际上环保立法要求提高的影响，国 内对汽车尾气的处理再次受到重视，我院又重新启动此项研究，并且进行了汽车行车 试脸。经过环保局测定效果良 好。有的单位希望转
6、让此项技术，但同样因环保法规不 健 全未 能 实 施。 1 9 9 4 年 我院 振 出数 名 年 轻科 技 人员 到 国 外 著 名的 催 化实 验室 进 修， 回 院 后重点开展了董青石蜂窝状载体及其涂层的研究，并于9 6年承担天津市科委的导向 性重大科技攻关项目“ 新型汽车尾气净化催化剂及徐层”项目，使我院汽车尾气净化 催化剂的研究开发 进入了 一个新的阶段。 目 前，我们已 开发出了 汽车尾气净化催化剂制备新工艺，该新工艺制备的催化剂 经中国汽车技术研究中心及天津汽车工业公司研究所检测，其性能达到国外同 类产品 水平。 新工艺同时具有操作方便，性能控制稳定，与国外产品相比较有较大的价格
7、优 势。 该催化剂在许多方面有创新之处: 1 ) 采用了商性能的氧化铝载体材料:根据我院 研究开发氧化铝载体的经验， 按照 汽车 尾气催化剂的 特殊需要，开发了具有高的耐高温性能及最适合孔结构的氧 化铝: . 2 ) 采用了 具有高 储氧/ 释氧性能的 稀土 氧化 物材料:为提高 催化剂的 应用性能， 开发出了目 前国外汽车尾气催化剂普遍采用的 稀土氧化物材料， 该材料具有适 当的比 表面及高的耐热性能，并具有良 好的储氧/ 释氧性能。 3 )加入了能显著提高催化剂耐高温性能的其它催化材料; 4 ) 贵金属活性组份配比 更有利于同时 催化氧化及还原反应。 经中国汽车技术研究中心及天津汽车工业集
8、团公司测试，天津化工研究设计院开 发的催化剂具有下列特点:1 ) 起燃温度 低， 催化剂活性高;2 ) 催化剂的空然比 窗口 宽，催化剂更能适应发动机空燃比的变化;3 ) 催化剂净化效率高。 其具体测试结果如 下: 一、中国汽车技术研究中心发动机台 架试验 ( 见 附图 ) 老化前 2 8 0 - 3 0 0 老化后 ( 1 0 0 小时) 起傲沮度 ( ) 空游比窗口 2 9 0 - 3 1 0 0 . 1 50 . 1 5 1 天津 汽 丰工 业集团 公司 整车 试 脸 按G B 1 4 7 6 1 - 1 9 9 9 规定的 方 法， 天 津汽车 工 业公司 研究 所将 催化剂安装 在引
9、 进日 本 大发公司的闭环电喷发动机的夏利轿车上，进行了测试，结果如下: 一一一一爪，-，-，尸r , 标准限值 ( 欧洲D C O ( g / k m ) H C + N O x ( g / k m ) 3 . 1 6 1 .1 3 欧洲 H 2 . 2 0 . 5 结果 0 . 4 0 4 0 . 0 8 8 5 可以 看出，我们开发的催化剂完全能满足新的标准。 附图 .0 . 6 0 拿。 水 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 温度 ( ) 1 -4 - C 0 - .m - H C N 图1 、 起燃及空燃比 特性试验 ( 老化前) 1
10、 0 0 即 碑 产、 兰 印 并 孕 4 0 非 2 0 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 渴度 ( ) J,C O - w - H C ” 图2 、起燃及空燃比 特性试验 ( 老化后) i P- 丁燕 1丁一 ” )心兰L - ，卜. 门.德尔福汽车系统公司 碑 钊 自田 口 节比 洲 卜 甘 . .卜门比. 臼 ， ， . 汽车排放控制与催化净化技术 仁 . 自 口 匕.0 .自 目.已 .自.o. 曰目口 旧.口 去 闷 户 .肠.月.侧目 月 阅 幽 . 阴 . 二 )心 三 二 【 - ，卜门.汽车排放综合控制系统 现代发动机电
11、子控制技术的应用和三元催化转换器的有机结合 .气 侣 毛 m 抽 . . 9 .自 创口山M 匕0 口 和 .勺 甘 三 侧 州 口仁 劝 护 w加 n 邢脚湘川3 目 叭 峨 . “ 魏 ;1. 翔 1 注 翻 统链 系值 车价 汽器 福化 尔转 德化 催 . 二 )三1 - ，. . 闷 气 u， . 别， ， 。. 卜 沪 . .，.， 月 . r . ， . 工艺过程 涂层工艺过程 . 合资合作伙伴 . 与其他二翻裸应有的关系 满 足 客 户 客 户 的 需 求 达 到 排 旅 架 求 毅体装配 亡 如 ， . 由. 正 门 州 曰.已 怕抽 山 .” 口 . 曰 翩 勿用. . 二
12、呢兰t _P刁. 德尔福汽车系统 催化转化器系统模式 目 标 : 在 整 车 开 发 过 程 的 早 期 平 衡 各 种 8 0 94 便 为 客 卢 提 洪 复 大 M g . , . 曰 . 血 团 . 0. 翻压口 川 目帅 加0 阁.比 . 门 州万4 E 叩俪 别 目 ”甲 . . 川日 片 哈 . 加 的 “ 1 石 淤数 艺 统次 系层 车的 汽务 福服 尔程 德工 . 二 )心 三 通- ，. - 门. 月 “. 一. 卜 的 . .、.七 .n， . 德尔福汽车系统 系统方式与产品方式的比 较 J .J . . 口 叭 目 爵 ， . . 怡 .内 ， . 厄 . 白 州 日 . 日引: 目目目 怡0目. 州口 扭 . 明 口主 月 口 .剐 如旧 口 阴 . 柑习 州日阴 I : ;V .: 医一 . 二 咬 三 二 【 -. 二 . HI 发动机管理系统 肠目 .白.心 口 . 口“ 曰曲口 口 翻川 曰仁 旧 闭 甘.里 勺目 山 抽. . . . 州 匆创 山阴 6 7
