[发明专利]高性能SCR催化剂系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能SCR催化剂结构。具体讲，就是涉及一种在能够适用于处理排放大量溶解性有机物质(SOF，Soluble Organic Fraction)的船舶发动机尾气的SCR催化剂系统中，将清除SOF成份的催化剂模块附着在发动机后端并连续在下游安装SCR催化剂模块，从而能够有效清除氮氧化合物的高性能SCR催化剂系统。

背景技术

随着船舶环境规制的强化，对船舶柴油发动机排放的氮氧化合物进行控制的选择性催化还原(SCR；selective catalytic reduction)系统正得到广泛利用。SCR系统主要用于减少船舶发动机排出的氮氧化合物，在上述系统中，氨气喷射到通过设置有催化剂的路径的尾气流中。氨气使从尾气排出的大量氮氧化合物还原转化成水和氮气。用于SCR系统的脱氮氧化合物催化剂为高价产品，因此可以对尾气/氨/催化剂反应的化学当量进行控制是优选的。这种脱氮氧化合物等催化剂活性物质可以被无机耐火材料或金属材质的载体支撑。用于SCR系统的催化剂根据制造方法的不同大致可分为挤压型SCR催化剂和涂层型SCR催化剂，包括催化剂活性物质及载体。为了防止尾气压力下降通常将其制作成蜂窝型结构。这种SCR催化剂通常安装在船舶发动机后端。

发明内容

技术问题

最近，为了改善船舶发动机的油耗，在船舶上适用从油耗效率层面考虑最优良的附着有涡轮增压器的发动机的情况正在增加。在这种情况下，如果在带有涡轮增压器的发动机后端安装SCR催化剂，就会因催化剂入口温度达不到SCR催化剂发挥作用的最佳温度，即230℃左右，而无法确保SCR的活性。同时，从船舶柴油发动机排放的碳、硫酸盐、水等粘性液态混合物，即SOF成份累积在SCR催化剂表面的情况下，不仅会导致SCR催化剂活性降低，而且当过量的SOF流入到催化剂时还会出现蜂窝型载体通道被堵塞的现象。

技术方案

本发明就是为解决用于处理船舶柴油发动机特别是带有涡轮增压器的发动机尾气的SCR催化剂系统存在问题而研发的。本发明涉及一种将清除SOF成份的催化剂模块附着在发动机后端并连续在下游安装SCR催化剂模块，从而能够有效清除氮氧化合物的高性能SCR催化剂系统。

另外，为解决用于处理船舶柴油发动机特别是带有涡轮增压器的发动机尾气的SCR催化剂系统存在问题，本发明提供了一种由清除SOF的催化剂成份一体形成于SCR催化剂物质上层的SCR模块构成的高性能SCR催化剂系统。

在依据本发明的SCR催化剂系统中，用于清除SOF成份的催化剂活性物质是二氧化铈，或二氧化铈的复合氧化物，或者含有二氧化铈的混合物，为了提高催化剂活性物质的凝聚力及载体附着力可以含有硅石、氧化锆及/或氧化铝。清除SOF成份的催化剂活性物质可以沉积于载体内部或者涂覆于载体内壁。所述二氧化铈的复合氧化物是含有二氧化铈的氧化物复合体，可以具有10至20重量份的二氧化铈。

非限制性地，对于依据本发明清除SOF成份的模块来说，载体呈蜂窝型结构，可以由堇青石、碳化硅、堇青石-α-氧化铝、氮化硅、锆莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石、硅酸镁、锆石、透锂长石、α-氧化铝、铝硅酸盐等构成，优选由堇青石构成。

另外，在依据本发明的SCR催化剂系统中，可以在SOF清除模块下游连续安装SCR催化剂模块。对于SCR催化剂模块来说，沉积或涂覆于载体内部的催化剂活性物质可以是将氧化钛(TiO₂)、氧化钨(WO₃)或氧化钼(MoO₃)添加到钒中的钒系列、沸石系列或非金属(base metal)氧化物，但并非仅限定于此。

另外，在依据本发明的高性能SCR催化剂系统中，清除SOF的催化剂活性物质可以层叠于SCR催化剂上层，因此SCR催化剂模块同时具有SOF清除活性功能。

有益效果

依据本发明的SCR催化剂系统适用于船舶柴油发动机特别是带有涡轮增压器的发动机后端，在200℃以下的相对低温条件下分解SOF成份，可以解决粘性液态混合物，即SOF成份累积于SCR催化剂表面从而降低SCR催化剂的活性，并且因SOF成份的粘性导致蜂窝型载体通道被堵塞的问题。

附图说明

图1是适用于现有船舶柴油发动机上的SCR催化剂系统及依据本发明实现的SCR催化剂系统的概略构成图。

图2是依据本发明的清除SOF的催化剂及普通氧化催化剂的溶解性有机物质(SOF)清除性能评估测定结果坐标图。