[发明专利]用于还原NOx的选择性催化还原系统及方法

说明书

一种选择性催化还原系统(2)，应用柴油(40、40’)作为还原剂，通过催化剂在柴油发动机(4)中将氮氧化物(NO_x)转化为双原子氮(N₂)和水(H₂O)。选择性催化还原系统(2)包括注油系统(6)、反应器(10)和设置在第一段(14)中的多个选择性催化还原催化剂(S₁、S₂、S₃)。选择性催化还原系统(2)包括至少一个附加段(16、16’)，其包括多个选择性催化还原催化剂(S₁’、S₂’、S₃’)。该至少一个附加段(16)设置成与第一段(14)相距非零距离(D₁、D₂、D₃)。

技术领域

本发明涉及一种用于还原NO_x的选择性催化还原系统。本发明还涉及一种用于还原NO_x的方法。该系统和方法设置为通过使用多功能催化剂，并用油作为还原剂，在四冲程柴油发动机之后或在二冲程柴油发动机上的废气接收器和废气涡轮之间选择性催化还原废气中的NO_x。

背景技术

选择性催化还原系统用于通过催化剂将氮氧化物——通常被称为NO_x——转化成双原子氮N₂和水H₂O。现有技术教导气态还原剂可以选自：无水氨、氨水或尿素，并且可以被添加到烟道气流或废气流中并且被吸附到催化剂上。

商业的选择性催化还原系统应用于柴油发动机中，例如在船舶、柴油机车、燃气轮机、大型公用锅炉、工业锅炉和城市固体废物锅炉中存在的那些柴油发动机，并已被证明能有效还原NO_x。

关于NO_x排放的环保意识日益提高，对NO_x还原设备提出了更高的要求。

众所周知，国际海事组织(IMO)逐渐推行了更加严格的NO_x排放标准。同样，挪威和瑞典等国家的NO_x排放税也提高了对NO_x还原设备的需求。通常是使用以尿素作为反应物的选择性催化还原系统，然后进行废气再循环。

对于汽车工业而言，对NO_x还原设备的要求远远超过对船舶工业的要求，其包括在高达700℃的温度下进行NO_x还原，此时沸石比催化剂粉末的传统材料——通常为V₂O₅/WO₃-TiO₂——更稳定，所以使用沸石基催化剂受到关注。

为了找到一种可以使用柴油代替尿素作为还原剂的方法，已经进行了研究。1990年，M.Iwamoto博士发表了有关使用Cu-ZSM-5(一种Cu交换沸石催化剂)作为催化剂、柴油作为还原剂的信息。(M.Iwamoto博士(M.Iwamoto，NO在铜离子交换沸石催化剂上的分解，脱除一氧化氮的催化技术会议论文集，东京，1990年1月，第17页)发现如果存在氧气，并且测试中使用的烃类为C₂H₄、C₃H₆和C₃H₈，则Cu-ZSM-5(铜离子交换沸石)在还原NO_x方面相当活跃。