適用于國4公交車低溫起燃SCR技術(shù)方案

1、 適用于國適用于國IV公交車低溫公交車低溫 起燃起燃SCR技術(shù)方案技術(shù)方案 四川大學(xué)四川大學(xué) 四川中自尾氣凈化有限公司四川中自尾氣凈化有限公司 陳耀強(qiáng)陳耀強(qiáng) 內(nèi)內(nèi) 容（容（Contents） 一、柴油機(jī)尾氣的特征及后處理的難度一、柴油機(jī)尾氣的特征及后處理的難度 二、適合于公交的低溫二、適合于公交的低溫SCR和和SCR 歐洲3 歐洲5 歐洲4 SCR DOC/POC EGR 在歐在歐階段的兩種選擇方案階段的兩種選擇方案 輕型車：輕型車：EGREGRDOCDOC（POCPOC） 重型車：重型車： SCRSCR Urea-SCR系統(tǒng)系統(tǒng) V2O5-TiO2-WO3(Mo2O3)催化劑存在的問題： （

2、1）催化劑的空速不夠，導(dǎo)致催化劑體積大 （2）工作溫度窗口較窄（300450）凈 化效率不高 （3）在600左右發(fā)生TiO2由銳鈦型向金 紅石型的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致催化活性的急劇降 低，耐高溫性能差 （4）在450以后，由于V2O5對(duì)NH3的氧化加 劇，導(dǎo)致催化活性的下降和N2O的生成 （5）V2O5的毒性大，表現(xiàn)在使用過程中少量 V2O5隨尾氣溢出對(duì)人體的危害和催化劑報(bào)廢 后的處理困難 釩基催化劑實(shí)際上是一個(gè)暫時(shí)的過渡技術(shù)，滿足不了更嚴(yán)釩基催化劑實(shí)際上是一個(gè)暫時(shí)的過渡技術(shù)，滿足不了更嚴(yán) 格的排放標(biāo)準(zhǔn)格的排放標(biāo)準(zhǔn) 高溫下高溫下N2O的形成的形成 ，N2O是較穩(wěn)定的破壞是較穩(wěn)定的破壞 臭氧層的溫室氣體臭

3、氧層的溫室氣體 SO2氧化為氧化為SO3的高活性的高活性 ，SO2氧化為氧化為SO3 后與后與NH3 和和 H2O反應(yīng)生成反應(yīng)生成NH4HSO4,， (NH4)2S2O7， 和和 H2SO4，腐蝕和阻塞催化，腐蝕和阻塞催化 劑劑 J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15738-15747 Characterization and FTIR Studies of MnOx-CeO2 Catalyst for Low-TemperatureSelective Catalytic Reduction of NO with NH3 Gongshin Qi and Ralph T.

4、Yang* Department of Chemical Engineering, UniVersity of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109-2136 (anatase) catalyst promoted by WO3 or MoO3.10-19 The addition of WO3 and/or MoO3 to V2O5/TiO2 can increase the activity for ammonia SCR, reduce ammonia oxidation, and greatly increase the poison resistan

5、ce of the catalysts to alkali and arsenious oxides. Although the SCR technology based on vanadia catalysts has been commercialized, problems still remain. These problems include high activity for oxidation of SO2 to SO3, formation of N2O at high temperatures, and toxicity of vanadia. The oxidation o

6、f SO2 to SO3 is a problem because SO3 combines with NH3 and H2O, resulting in the formation of NH4HSO4, (NH4)2S2O7, and H2SO4, which cause corrosion and plugging of equipment. Although N2O is known as the most stable greenhouse gas, its creation is a problem because it is involved in the destruction

7、 of the ozone layer. Because of these drawbacks for vanadia catalysts, many are working to develop new catalysts for the ammonia SCR reaction. 盡管釩催化劑應(yīng)用于SCR技術(shù)已商業(yè)化， 仍然存在以下問題：SO2氧化為SO3的高活 性，高溫下N2O的形成，以及釩的毒性問題。 SO2氧化為SO3后與NH3 和 H2O反應(yīng)生成 NH4HSO4, (NH4)2S2O7, 和 H2SO4，腐蝕和 阻塞催化劑。眾所周知，N2O是較穩(wěn)定的破 壞臭氧的溫室氣體。由于釩催化

8、劑的這些 缺點(diǎn)，許多研究者致力于發(fā)展新型SCR催 化劑。 67064h64h水熱老化，相當(dāng)于水熱老化，相當(dāng)于1212萬英里耐（萬英里耐（SAE2007-01-1575SAE2007-01-1575） 上述結(jié)果表明 1、釩基催化劑的抗老化性能比Fe-分子篩 和Cu-分子篩催化劑差得多 2、釩基催化劑不能與DPF配套使用以達(dá)到 更高的排放標(biāo)準(zhǔn) 由于釩基催化劑的溫度窗口窄，抗老化性 能差，效率低下，不能和DPF配套使用和 毒性，美國和日本一直禁止使用，使用釩 基催化劑的歐洲，目前已基本上完成對(duì)釩 基催化劑的淘汰 柴油公交車的問題 由于公交車長期處于低速行使?fàn)顟B(tài)，走走 停停，尾氣溫度在200左右，甚至

9、低于 200，釩基催化劑的起燃溫度為250， 凈化效果差，北京裝釩基SCR催化劑柴油公 交車的實(shí)際測定結(jié)果表明NOx超標(biāo)3倍多， 非釩基低溫催化劑是公交車的理想選擇 北京國四公交車排放現(xiàn)狀 有專家提出質(zhì)疑： SCR不是解決城市公交 排放的最佳途徑。 摘自北京理工大學(xué)研究論文 （NOX降低19%） 問題的根源與解決途徑 排放 不合格 礬基SCR起燃溫度過高 排放 合格 降低降低SCR的起燃溫度的起燃溫度 公交車實(shí)際運(yùn)行工況 國標(biāo)ESC/ETC測試運(yùn)行工況 ？ 制訂公交車專用法規(guī)制訂公交車專用法規(guī) 車輛長期在低溫區(qū)工作 200250300350400450500550 0 10 20 30 40

10、50 60 70 80 90 100 Conversion of NO(%) Temperature ( oC) Cu-based zeolite catalyst Cu-分子篩催化劑分子篩催化劑 2、Cu分子篩低溫分子篩低溫SCR催化劑（催化劑（Cu-ZEOLITES ） Cu-分子篩催化劑：低起燃溫度，寬溫度窗 口和優(yōu)異的耐高溫性能（780） 既可用于中，重型柴油車（公交），也可 用于柴油轎車 適合于與DPF配套使用 是目前性能優(yōu)異的低溫SCR催化劑 50100150200250300350400450500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 NOx C

11、onversion /% Temperature/C 3、復(fù)合氧化物基低溫、復(fù)合氧化物基低溫SCR 復(fù)合氧化物基復(fù)合氧化物基SCR催化劑的性能催化劑的性能 復(fù)合氧化物催化劑 優(yōu)異的低溫活性 溫度窗口150400 無毒性 適合于公交和遠(yuǎn)洋輪船 4、復(fù)合分子篩低溫SCR催化劑 150200250300350400450500550 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx Conversion (%) Temperature ( oC) Cu-based zeolite Cu-Fe-based zeolite 復(fù)合分子篩低溫復(fù)合分子篩低溫SCR催化劑催化劑 此類催化劑具有良好

12、的低溫起燃性能，寬 的溫度窗口和高溫穩(wěn)定性，其起燃溫度比 Cu-分子篩催化劑稍高，但其高溫穩(wěn)定性更 優(yōu)，同樣適合于中，重型柴油車（公交）， 也可用于柴油轎車，適合于與DPF配套使 用，是目前性能優(yōu)異的低溫SCR催化劑 150200250300350400450500550 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx conversion /% Temperature /C zeolite-based V2O5-based V2O5基催化劑基催化劑 老化分子篩催化劑和老化分子篩催化劑和釩基催化劑釩基催化劑的性能比較（按照的性能比較（按照18萬公里耐久）萬公里耐久） 20025

13、0300350400450500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx conversion /% Temperature /C zeolite-based (aged) V2O5-based (aged) Fe-分子篩SCR催化劑是一類高性能SCR催 化劑，具有非常寬的溫度窗口，極好的耐 高溫性能，對(duì)中重型柴油極為使用，若前 置DOC，低溫起燃性能也很好，同樣適合 于中，重型柴油車，也可用于柴油轎車， 適合于與DPF配套使用， 摩托車催化轉(zhuǎn)化器摩托車催化轉(zhuǎn)化器 汽油車汽油車(CNG/LPG/)(CNG/LPG/)催化轉(zhuǎn)化器催化轉(zhuǎn)化器 柴油車柴油車DOCDOC、POC POC 、SCRSCR催化轉(zhuǎn)化器催化轉(zhuǎn)化器 船舶、工程機(jī)械、通機(jī)等催化轉(zhuǎn)化器船舶、工程機(jī)械、通機(jī)等催化轉(zhuǎn)化器 主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品 科學(xué)技術(shù)支撐 四川大學(xué)國家科技園 教育部綠色化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 化學(xué)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)和博士后流動(dòng)站 化學(xué)工程一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)和博士后流動(dòng)站 物理化學(xué)（催化化學(xué)方向)博士點(diǎn) 工業(yè)催化博士點(diǎn) 環(huán)境科學(xué)與工程博士點(diǎn)(環(huán)境