[发明专利]一种提高脱硝性能的组合催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于一种用于柴油机尾气净化中提高氨气选择性催化还原氮氧化物性能的催化剂分段组合方法，具体地说涉及一种分段组合方法用于提高负载型复合氧化物催化剂与负载型整体式催化剂的催化性能，可于中低温(120～430℃)通过NH₃选择性催化还原脱除氮氧化物的方法。

背景技术

自上世纪70年代，随着全球石油资源短缺的加剧、温室效应的加剧与CO₂减排压力的增加，以及柴油发动机自身技术的不断改进使现代柴油机不仅具有高效、经济(燃油消耗量比汽油机低30％左右)、环保(CO₂排放量比汽油机低30％左右)的特点，而且在高速性能、加速性能、操作性能、乘坐舒适性和噪音方面已经完全可以与现代汽油机相媲美。但是其存在排放温度低、氧含量高、氮氧化物含量高、含有大量的硫和颗粒物质等特点，因此以NO_x(NO_x为统称，包括NO与NO₂)为特征的柴油车尾气排放污染成为制约其推广应用的重要因素。

目前，柴油机NO_x控制主要采取燃烧后处理方法：选择性非催化还原(SNCR)、非选择性催化还原(NSCR)、选择性催化还原(SCR)等。其中选择性非催化还原(SNCR)反应主要发生在700～1000℃的温度范围内，该技术虽然在发电厂脱硝中获得了广泛的应用，但温度区间限制了该技术在柴油机上的应用；非选择性催化还原(NSCR)技术受限于柴油机尾气中很高的氧浓度，因为氧气很容易与添加的还原剂发生反应而消耗掉大量的还原剂。选择性催化还原(SCR)技术是以NH₃为还原剂，一般采取向尾气中喷入氨水或者尿素，可以在固定温度区间获得75％～90％的NO_x脱除率。NH₃-SCR技术主要是由以下2个方程来实现的：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O    (1)

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O    (2)

SCR技术研究的相关数据表明：①NO_x转化效率高；②降低排放和降低油耗之间无直接矛盾，可以先在发动机机内处理PM，然后通过SCR技术降低NO_x的排放。根据国内外的相关数据，采用SCR技术符合欧IV排放标准的柴油机，比不采用SCR技术符合欧III排放标准的柴油机，燃油消耗可以降低5％以上；③催化剂对燃油中的硫相对不敏感；④发动机改动较小；⑤可以使用欧III/欧IV/欧V共用发动机试验平台。因此，在诸多柴油机NO_x净化技术中，以NH₃为还原剂在催化剂的作用下选择性催化还原NO_x成为无毒害的N₂的技术(简称为NH₃-SCR)是目前最有效最有前景用于重型柴油机尾气净化的技术。