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| 标准编号 | GB/T 34248-2017 (GB/T34248-2017) | | 中文名称 | 汽车尾气三效催化剂性能试验方法 | | 英文名称 | Performance test method of three-way catalyst | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G74 | | 国际标准分类 | 71.100.99 | | 字数估计 | 10,147 | | 发布日期 | 2017-09-07 | | 实施日期 | 2018-04-01 | | 起草单位 | 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心、南化集团研究院、山东省产品质量检验研究院 | | 归口单位 | 全国化学标准化技术委员会化工催化剂分技术委员会(SAC/TC 63/SC 10) | | 提出机构 | 中国石油和化学工业联合会 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 34248-2017
Performance test method of three-way catalyst
ICS 71.100.99
G74
中华人民共和国国家标准
汽车尾气三效催化剂性能试验方法
2017-09-07发布
2018-04-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中国石油和化学工业联合会提出。
本标准由全国化学标准化技术委员会化工催化剂分技术委员会(SAC/TC63/SC10)归口。
本标准起草单位:福州大学化肥催化剂国家工程研究中心、南化集团研究院、山东省产品质量检验
研究院。
本标准主要起草人:肖益鸿、郑勇、蔡国辉、翟中华、邱爱玲、陈延浩、邹惠玲。
汽车尾气三效催化剂性能试验方法
1 范围
本标准规定了汽油车三效催化剂起燃温度、空燃比及储氧量的试验方法。
本标准适用于以堇青石蜂窝陶瓷或金属蜂窝作为基体,并负载催化剂涂层的汽油车尾气净化三效
催化剂。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
三效催化剂 three-waycatalyst
在理论空燃比14.63或氧过量系数1附近能同时氧化一氧化碳、碳氢化合物和还原氮氧化物的催
化剂。
3.2
起燃温度 light-offtemperature
对某一污染物的催化转化率达到50%时所对应的催化剂入口温度。用符号T50(i)表示。
注:“i”代表污染物一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)和氮氧化物(NOx)。
3.3
空燃比 air-to-fuelratio
可燃混合气中空气质量与燃油质量的比值。
3.4
反应气氛的计算空燃比与汽油的理论空燃比14.63的比值。
3.5
转化率 conversion
在一定的条件下,催化剂进出口一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)或氮氧化物(NOx)体积分数的变
化百分数。
3.6
催化剂对某一污染物的催化转化效率达到一定值时所对应的催化剂入口温度。
4 原理
气体中的一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)和氮氧化物(NOx)等有害气体,在催化剂的作用下,发生
氧化还原反应生成二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮气(N2)。通过测定反应前后气体中的一氧化碳
(CO)、碳氢化物(HC)和氮氧化物(NOx)的体积分数,计算出催化剂的起燃温度、储氧量和空燃比特
性,以此来表征催化剂的性能。
5 试验装置
5.1 流程
汽车尾气三效净化催化剂性能试验装置示意图见图1。
说明:
1-1~1-10 ---质量流量计;
2 ---注射泵;
3-1~3-4 ---电动三通阀;
4-1~4-2 ---背压调节阀;
5 ---电炉;
6 ---反应器;
7 ---混合器;
8 ---催化剂试样;
9-1~9-3 ---控温热电偶;
10-1~10-2 ---测温热电偶;
11-1~11-2 ---尾气分析仪;
12 ---温度控制仪;
13 ---系统控制及采样记录系统。
图1 汽车尾气三效净化催化剂性能试验装置示意图
5.2 仪器设备
5.2.1 质量流量计:准确度±2%F.S.,线性±1%F.S.,重复精度±0.2%F.S.,绝对测量误差不大于5%。
5.2.2 注射泵:误差不大于±0.5%。
5.2.3 尾气分析仪:按GB 18352.5-2013附录CD中CD.1.3、CD.2、CD.3的规定。
5.2.4 反应器:内径30mm;额定温度1000℃,功率应满足最高升温速率30℃/min,温度控制精度
±2℃;恒温区不小于10cm;反应温度取催化剂气体进口方向离催化剂床层轴心2cm处温度,温度测
量精度低于1.5℃。
5.2.5 系统控制及采样记录系统:数据采集系统对温度、污染物浓度的采样频率不小于1Hz。
5.3 校验及允许差
正常情况下,试验装置的平行性、复现性每个月用基准样至少测定1次。特殊情况下,可随时校验。
同一基准样品进行至少3次的重复测试,其起燃温度复现性(极差值)不大于10℃,储氧量复现值
(相对值)在±5%以内。
6 试验步骤
警示---本标准所涉及的试验用原料气和尾气对人体健康和安全具有中毒、易燃、易爆危害,必须
严防系统漏气,现场严禁有明火,并且应配有必要的灭火器材和排风设备等预防设施。
6.1 试样的制备
试样规格为ϕ25mm×50mm,试样应保持结构完整且无明显外观缺陷和裂纹。
6.2 试样的装填
在试样的两端缠绕耐高温陶瓷纤维棉后,装入反应器,将催化剂两端空隙处用陶瓷纤维棉密封严
实,并接入系统。
6.3 系统试漏
向系统内缓慢通入空气,在压力不低于0.1MPa条件下,保持10min后,用涂刷中性发泡剂等方法
检查所有密封点,如有泄漏应进行处理。试漏合格后,打开排气,使系统降至常压。将进口段测温热电
偶插入热电偶套管内,使其热端位于气体入口催化剂床层内2cm处。
6.4 活化
将反应器以10℃/min的速率升至催化剂入口温度稳定于150℃后,向系统通入混合气(其组分见
表1,λ=0.998),空速为60000h-1(空速校正见附录A),系统压力为常压。继续以10℃/min的速率
升温至催化剂入口温度稳定于450℃,保持1h。关闭混合气,反应器自然降温至室温。
表1 混合气组分
组成
体积分数
氧过量系数(λ=0.940) 氧过量系数(λ=0.998) 氧过量系数(λ=1.060)
C3H6 333×10-6
C3H8 167×10-6
表1(续)
组成
体积分数
氧过量系数(λ=0.940) 氧过量系数(λ=0.998) 氧过量系数(λ=1.060)
CO 2.50% 1.50% 0.50%
H2 0.50%
NOx 1000×10-6
O2 0.50% 1.15% 1.80%
CO2 14.0%
H2O 10.0%
N2 平衡气
6.5 起燃温度、空燃比特性及储氧量的测定
6.5.1 起燃温度
将反应器以10℃/min的速率升至催化剂入口温度稳定于150℃时,通入混合气(见表1,λ=
0.998),空速为60000h-1,系统压力为常压。继续以10℃/min的速率升温直至催化剂入口温度大于
或等于500℃,并实时记录反应器在150℃~500℃温度范围内反应器进、出口的一氧化碳(CO)、碳氢
化物(HC)或氮氧化物(NOx)值,并计算其转化率。
以入口温度为横坐标,转化率为纵坐标绘制起燃温度特性曲线。
按照直线插值法分别求出催化剂试样对一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)或氮氧化物(NOx)的转化
温度(T50,T90)。
6.5.2 空燃比特性
将反应器以10℃/min的速率升温至催化剂入口温度稳定于450℃时,通入氧过量系数(λ)从
0.940到1.060的混合气(见表1),空速为60000h-1,系统压力为常压。实时测量催化剂进、出口的一
氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)或氮氧化物(NOx)值,测试点不少于10个。
以氧过量系数为横坐标,转化率为纵坐标绘制空燃比曲线。
求出样品在氧过量系数(λ=0.998)时对一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)或氮氧化物(NOx)的转
化率。
6.5.3 储氧量
将反应器以10℃/min的速率升温至催化剂入口温度稳定于450℃时,通入氧过量系数为0.940
的混合气,保持一定时间(t1)(不少于5s)后,瞬间将反应气氛切换为氧过量系数为1.060的混合气 (见
图2)。通过空燃比仪或者废气分析仪测量催化剂的λ值,得到样品λ信号突变至λ=1的时间t2。重
复测定5次。当连续5次测定结果不存在同一种趋势且两次测定结果相对偏差不大于5%时,储氧量
测试完毕。取连续5次测定结果的算术平均值作为测定结果。
7 试验数据处理
7.1 转化率
转化率以E 计,按式(1)计算:
E=φi1
-φi2
φi1
×100% (1)
式中:
φi1---催化剂入口气体污染物i的体积比浓度,以%表示。
φi2---催化剂出口气体污染物i的体积比浓度,以%表示。
注:“i”分别代表污染物一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)或氮氧化物(NOx)。
7.2 储氧量
储氧量OSC,数值以毫克(mg)表示,按式(2)计算:
OSC=0.000032×(λ2-λ1)×(t2-t1)×Sv×V×ρ (2)
式中:
λ2 ---贫燃状态氧过量系数;
λ1 ---富燃状态氧过量系数;
t2 ---贫燃状态持续时间的数值,单位为秒(s);
t1 ---富燃状态持续时间的数值,单位为秒(s);
Sv---空速的数值,单位为每小时(h-1);
V ---催化剂试样体积的数值,单位为毫升(mL);
ρ ---混合气密度,单位为克每升(g/L),可取值为1.3g/L。
图2 λ控制时序示意图
附 录 A
(规范性附录)
反应混合气空速校正
A.1 校正装置
皂膜流量计比对法空速校正装置示意图见图A.1。
说明:
1 ---进气口;
2 ---皂液;
3 ---胶球;
4-1~4-2---皂膜感应器;
5 ---皂膜管;
6 ---出气口。
图A.1 皂膜流量计比对法空速校正装置示意图
皂膜流量计应满足流量准确度(±1.0%)、重复性(±0.5%)、分辨率(0.1mL/mi......
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