Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится ко многим транспортным средствам (легковым и грузовым автомобилям, тракторам, дизельным установкам локомотивов и др.). Разработанный способ улавливает выходящие канцерогенные газы и практически полностью защищает окружающую среду (воздух) от загрязнения, спасая природу и защищая все живое, включая людей. Применимо к двигателям, работающим на бензине, дизельном или ином топливе, выхлопные газы которых выбрасываются в воздух при неподвижности транспортного средства, проходящего обкатку на стенде, в лаборатории, в гараже и т.д., при диагностике привода, при настройке режима работы мотора, в процессе профилактики его или ремонта.

Известно большое количество патентов, связанных с проблемой защиты среды обитания от газов, идущих из труб, в том числе и из промышленных предприятий, котельных и лабораторий. В основу положены установки различных фильтров (механических, электрических, электромагнитных и других), которые малоэффективны, не обеспечивая практически полную и длительную очистку газов от всех химических элементов или их композиций. Например, это отражено в следующих патентах.

Фильтрующий нетканый материал (патент RU 2166016), который служит для изготовления фильтрующих элементов газоулавливающих установок. Технический результат - повышение защитных свойств материала по кислым газам. Эффект - не универсальный, так как химический состав выбрасываемых элементов в атмосферу крайне различен. Аналогичные недостатки есть по патентам (RU 2161217) с таким же названием и классом D04H13; по патенту (RU 2205256) - Нетканый материал. Кроме того, такие материалы недолговечны и быстро загрязняются выбросами.

Установка очистки воздуха «ПЛАЗКАТ-аэро» выполняет газоочистку и дезодорацию воздуха помещений. В основе плазмокаталитической технологии лежат два способа разложения газообразных загрязняющих веществ до элементарных соединений: плазмохимический и каталитический. В результате их комплексного воздействия, органические вещества, состоящие из набора атомов кислорода, водорода и углерода, превращаются в полностью безвредные соединения - углекислый газ и воду, которые выделяются в газообразной форме.

Применяют также метод абсорбции, заключающийся в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (называемых абсорбентом) с образованием раствора. Поглощаемую жидкость (абсорбент) выбирают из условия растворимости в ней поглощаемого газа, температуры и парциального давления газа над жидкостью.

Методы абсорбции и хемосорбции, применяемые для очистки промышленных выбросов, называются мокрыми методами. Преимущество абсорбционных методов заключается в возможности очистки большого количества газов и осуществления непрерывных технологических процессов. Основной недостаток мокрых методов состоит в том, что перед очисткой и после ее осуществления сильно понижается температура газов, что приводит в конечном итоге к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической пористостью селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В качестве адсорбентов применяются также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако они не могут использоваться для очистки очень влажных газов.

Некоторые адсорбенты иногда пропитываются соответствующими реактивами, повышающими эффективность адсорбции. Каталитический способ превращает токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами.

Перечисленные методы очистки не являются комплексно универсальными, так как не могут одновременно при разных объемах выбросов газов, при различных температурах и химических и пылевидных составах полностью очищать газы, препятствуя появлению озонных дыр, парниковых эффектов и пр. Аналогично это подтверждается патентами США №4933159, 1990; №5096681, 1992; №5085844, 1992; №4971608, 1990 и России №2170134, 2000; №2170133, 2000.

Основные загрязняющие вещества: оксид углерода (создает парниковый эффект на планете); сернистый ангидрид (результат - образуется вредный аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде); сероводород, сероуглерод и оксиды азота - вредны для человека и природы; соединения фтора (как и хлора) - токсичны. Результаты воздействий этих веществ и газов: появляются озоновые дыры, усиливается парниковый эффект, кислотные дожди, ядовитый смог поражают нервную систему, легкие и иные органы человека, гибнет или идет мутация флоры и фауны и пр. Вредными газами являются: оксид углерода СО, углеводороды СН, различные оксиды азота NO_x и др. Многокомпонентные автомобильные смеси - это смесь, состоящая из оксида углерода [СО] + диоксида углерода [СО₂] + пропана [С₃Н₈] + кислорода [О₂] + азота [N₂]; многокомпонентные серосодержащие смеси - это различные сероводороды, сероуглероды, оксиды серы в гелии или азоте.

Патент RU №159648 от 25.06.2015 - Мультиблочное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя - Авторы: Туркин А.В. и др.

Устройство содержит газовые, озоновые и промывочные коллекторы, а перфорированные корзины заполнены гранулами пемзы.

Патент RU №2536749 от 15.04.2013 - Комплексное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя - Авторы: Туркин А.В. и др. Есть фильтрующие вставки, перфорированные стенки, секции с распределителями промывочной воды.

В качестве прототипа используем способ комплексной очистки воздушного бассейна от производственных выбросов из труб промышленных предприятий (патент №2604816 РФ от 22 ноября 2016 г.). Суть реализации состоит в том, что любые газы от любого источника их появления направляются в водный резервуар/бассейн, не попадая в окружающую среду. Однако те химические элементы или компоненты, которые не вступают в реакцию с водой или не образуют плавающие или тонущие соединения могут попадать в атмосферу, что является недостатком известного способа.

Техническая цель настоящей разработки - создание наиболее эффективного способа улавливания выхлопных газов автомобилей и иной на разном топливе работающей техники с двигателем/мотором.

Технический результат достигается путем направления газов через шланг/трубу в резервуар с водой с предварительным закрытием водной поверхности, например масляной пленкой или иным составом вещества, препятствующим без очистки газа выходить ему в атмосферу, а в самой воде присутствуют ингредиенты/катализаторы, обезвреживающие опасные химические компоненты или превращающие их в нелетучие вещества, то есть возможно совместное использование, например, масляной пленки и ингредиентов/катализаторов в резервуаре с водой.

Суть изобретения поясняется схемой на рис. 1, где в стилизованном виде представлена общая компоновка разработанного способа. В частности, обозначено: 1 - автомобиль; 2 - труба выхлопная; 3 - шланг (или труба) для отвода выхлопных газов в резервуар 5 с водой под общей крышей/ навесом 4; 6 - техническая вода с масляной пленкой или иным составом на ее поверхности (или любое покрытие, препятствующее выходу вредных газов в воздух без их очистки/нейтрализации).

В статике на станции технического обслуживания или в лаборатории выхлопную трубу транспортного средства (например, трактора, тягача и пр.) плотно соединяют со шлангом (или трубой), причем конец опускается в резервуар с водой (ближе ко дну). Поверхность воды должна быть покрыта слоем, например машинного масла или иным составом (например, древесными опилками, углем и пр.), которые препятствуют вылету в воздух канцерогенных веществ, находящихся в выхлопном газе и полностью обеззараживают и задерживают вредные компоненты за счет происходящих химических реакций, что усиливается ингредиентами/катализаторами, размещенными в воде с учетом химического состава выхлопных газов.

Работа способа очистки газов. На водную поверхность в резервуаре наливают/наносят слой масла или иного вещества, которые не позволят канцерогенным газам свободно попадать в воздух. Для усиления эффекта очистки газов в воду добавляют те составы, которые быстро вступают в химические реакции, приводящие к всплытию получающихся образований или к их оставлению в воде, вплоть до опускания на дно резервуара. Далее на выхлопную трубу надевают шланг/трубу 3, а конец опускают в воду почти до дна резервуара 5. Добавление в воду ингредиентов/катализаторов, которые будут сразу входить в химические реакции с газами, делают тогда, когда такие газы не могут быть полностью задержаны водой. Далее включается двигатель транспортного средства до момента окончания процедуры его регулирования или диагностирования. Прогретые газами испарения, попадая на внутреннюю поверхность холодной крыши/навеса, конденсируются и каплями падают обратно в воду резервуара. После обслуживания двигателя он выключается, а шланг/труба 3 отсоединяется от выхлопной трубы 2. Очистку резервуара 5 делают с учетом его загрязнения и потере свойств ингредиента/катализатора.

Проведенные в лаборатории опыты полностью подтвердили правомочность использования данного способа очистки газов для практического внедрения.