汽车尾气催化剂项目可行性研究报告

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汽车尾气催化剂项目

可行性研究报告

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摘要

汽车机后尾气处理系统是由热端管件、催化器、共鸣器、消音器等组成，其中催化器是机后尾气处理系统的主要部分。汽车尾气净化催化器主要由催化剂和金属外壳构成，而催化剂是其中核心，其主要由四部分构成：贵金属活性组分、催化剂载体、助剂及涂层(第二载体)；其中贵金属活性成分为催化剂的核心部分，主要起催化作用，载体提供有效的表面积及孔结构，涂层用于增大表面积，助剂用于协助催化剂更好地发挥性能。

自20世纪70年代汽车尾气净化催化剂问世以来，其发展主要经历了四个阶段，分别为铂和钯氧化型催化剂、氧化-还原双段催化剂、三元催化剂（TWC）以及单金属钯的TWC。目前三元（TWC）的制备和应用已趋于成熟，由于其具有机械强度高、比表面积大、阻力小、活性高等优点被日、美等汽车工业广泛使用。

汽车尾气催化剂载体是影响催化剂效能的重要因素之一，它的主要的作用是提供有效的比表面积及适宜的孔隙结构，并使催化剂获得足够的机械强度及热稳定性，起着活性中心和节省活性组分用量的作用。国内外车用载体骨架的材料主要有陶瓷和金属两种。在结构形式

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上分为颗粒型载体、蜂窝状载体和SiC泡沫陶瓷载体，其中蜂窝状载体是目前的主流。

目前汽车用载体以蜂窝陶瓷为主，且中长期仍将是主流：早期的车用催化剂载体氧化铝颗粒，虽然具备比表面积大、机械强度高，价格低廉的优势，但其排气阻力和背压大，使油耗上升、功率下降；同时高温下易粉化，造成二次污染和载体寿命缩短；因此，在颗粒型载体问世不久便出现了整体型蜂窝陶瓷载体对其形成替代。目前蜂窝陶瓷载体已成为车用催化剂载体的主流。而其它类型的载体（金属载体、新兴的玻璃纤维载体），由于工艺、材料和成本等方面的原因，短期内难以大范围应用，因而未来长时间内蜂窝陶瓷载体仍将是主流。

蜂窝陶瓷行业属于寡头垄断行业，其中康宁和NGK市场份额高达90%。近年来国内以奥福环保、王子制陶等为代表的企业也开始崛起，竞争力不断增强。伴随着国六的实施以及材料国产化要求的提升，国内企业有望在蜂窝陶瓷市场抢占更多份额。

到了国六阶段，由于需要加装催化器，这样就意味着配套蜂窝陶瓷载体用量也将大幅增加。具体来说，国五标准下，汽油车单车使用载体量约为1.5L，柴油车约为15L，以2019年汽油车2121万台产量、柴油车295万台产量测算，在中性条件假设下，2019年汽车尾气催化

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器载体需求量约为8140万升；而到国六标准下，汽油车需加装GPF，体积增加约一倍，对催化剂载体需求提升至3升/台，柴油车加装DOC、DPF、ASC，对催化剂载体需求提升至25升/台，若以2312万台汽油车（2015-2019年平均产量）和289万台柴油车（2015-2019年平均产量）测算，在中性条件假设下，2022年我国汽车工业对尾气催化剂载体的需求量将达到14017万升。

催化剂组成之三是助剂，助剂是一些自身没有催化作用或活性较低的添加物，但加入助剂能大大提高催化剂的活性、选择性或寿命。特别是在汽车排气的恶劣条件下,为提高催化剂的稳定性常常需要加入助剂，一些助剂能直接促进催化剂的性质，而有些助剂起着稳定其它助剂的作用。催化助剂主要为稀土金属氧化物（Ce、La、Sn、Zr、Mo、Ti）和碱金属氧化物（BaO、CaO、SrO）等。

催化剂组成之四是活性成分，尾气催化剂的活性组分是催化剂中最重要的成分之一，可分为贵金属和非贵金属2种类型。贵金属类以Pt、Ｒh、Pd最为常用，其中铂和铑主要用于一氧化碳和碳氢化合物的氧化催化，铑主要提供NOx的还原活性，同时兼具对碳氢化合物的氧化活性。贵金属催化剂优点是起燃温度低、寿命长，对CO、HC、NOx