适用于国4公交车低温起燃SCR技术方案

1、 适用于国适用于国IV公交车低温公交车低温 起燃起燃SCR技术方案技术方案 四川大学四川大学 四川中自尾气净化有限公司四川中自尾气净化有限公司 陈耀强陈耀强 内内 容（容（Contents） 一、柴油机尾气的特征及后处理的难度一、柴油机尾气的特征及后处理的难度 二、适合于公交的低温二、适合于公交的低温SCR和和SCR 欧洲3 欧洲5 欧洲4 SCR DOC/POC EGR 在欧在欧阶段的两种选择方案阶段的两种选择方案 轻型车：轻型车：EGREGRDOCDOC（POCPOC） 重型车：重型车： SCRSCR Urea-SCR系统系统 V2O5-TiO2-WO3(Mo2O3)催化剂存在的问题： （

2、1）催化剂的空速不够，导致催化剂体积大 （2）工作温度窗口较窄（300450）净 化效率不高 （3）在600左右发生TiO2由锐钛型向金 红石型的转变，导致催化活性的急剧降 低，耐高温性能差 （4）在450以后，由于V2O5对NH3的氧化加 剧，导致催化活性的下降和N2O的生成 （5）V2O5的毒性大，表现在使用过程中少量 V2O5随尾气溢出对人体的危害和催化剂报废 后的处理困难 钒基催化剂实际上是一个暂时的过渡技术，满足不了更严钒基催化剂实际上是一个暂时的过渡技术，满足不了更严 格的排放标准格的排放标准 高温下高温下N2O的形成的形成 ，N2O是较稳定的破坏是较稳定的破坏 臭氧层的温室气体臭

3、氧层的温室气体 SO2氧化为氧化为SO3的高活性的高活性 ，SO2氧化为氧化为SO3 后与后与NH3 和和 H2O反应生成反应生成NH4HSO4,， (NH4)2S2O7， 和和 H2SO4，腐蚀和阻塞催化，腐蚀和阻塞催化 剂剂 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. 尽管钒催化剂应用于SCR技术已商业化， 仍然存在以下问题：SO2氧化为SO3的高活 性，高温下N2O的形成，以及钒的毒性问题。 SO2氧化为SO3后与NH3 和 H2O反应生成 NH4HSO4, (NH4)2S2O7, 和 H2SO4，腐蚀和 阻塞催化剂。众所周知，N2O是较稳定的破 坏臭氧的温室气体。由于钒催化

8、剂的这些 缺点，许多研究者致力于发展新型SCR催 化剂。 67064h64h水热老化，相当于水热老化，相当于1212万英里耐（万英里耐（SAE2007-01-1575SAE2007-01-1575） 上述结果表明 1、钒基催化剂的抗老化性能比Fe-分子筛 和Cu-分子筛催化剂差得多 2、钒基催化剂不能与DPF配套使用以达到 更高的排放标准 由于钒基催化剂的温度窗口窄，抗老化性 能差，效率低下，不能和DPF配套使用和 毒性，美国和日本一直禁止使用，使用钒 基催化剂的欧洲，目前已基本上完成对钒 基催化剂的淘汰 柴油公交车的问题 由于公交车长期处于低速行使状态，走走 停停，尾气温度在200左右，甚至

9、低于 200，钒基催化剂的起燃温度为250， 净化效果差，北京装钒基SCR催化剂柴油公 交车的实际测定结果表明NOx超标3倍多， 非钒基低温催化剂是公交车的理想选择 北京国四公交车排放现状 有专家提出质疑： SCR不是解决城市公交 排放的最佳途径。 摘自北京理工大学研究论文 （NOX降低19%） 问题的根源与解决途径 排放 不合格 矾基SCR起燃温度过高 排放 合格 降低降低SCR的起燃温度的起燃温度 公交车实际运行工况 国标ESC/ETC测试运行工况 ？ 制订公交车专用法规制订公交车专用法规 车辆长期在低温区工作 200250300350400450500550 0 10 20 30 40

10、50 60 70 80 90 100 Conversion of NO(%) Temperature ( oC) Cu-based zeolite catalyst Cu-分子筛催化剂分子筛催化剂 2、Cu分子筛低温分子筛低温SCR催化剂（催化剂（Cu-ZEOLITES ） Cu-分子筛催化剂：低起燃温度，宽温度窗 口和优异的耐高温性能（780） 既可用于中，重型柴油车（公交），也可 用于柴油轿车 适合于与DPF配套使用 是目前性能优异的低温SCR催化剂 50100150200250300350400450500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 NOx C

11、onversion /% Temperature/C 3、复合氧化物基低温、复合氧化物基低温SCR 复合氧化物基复合氧化物基SCR催化剂的性能催化剂的性能 复合氧化物催化剂 优异的低温活性 温度窗口150400 无毒性 适合于公交和远洋轮船 4、复合分子筛低温SCR催化剂 150200250300350400450500550 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx Conversion (%) Temperature ( oC) Cu-based zeolite Cu-Fe-based zeolite 复合分子筛低温复合分子筛低温SCR催化剂催化剂 此类催化剂具有良好

12、的低温起燃性能，宽 的温度窗口和高温稳定性，其起燃温度比 Cu-分子筛催化剂稍高，但其高温稳定性更 优，同样适合于中，重型柴油车（公交）， 也可用于柴油轿车，适合于与DPF配套使 用，是目前性能优异的低温SCR催化剂 150200250300350400450500550 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx conversion /% Temperature /C zeolite-based V2O5-based V2O5基催化剂基催化剂 老化分子筛催化剂和老化分子筛催化剂和钒基催化剂钒基催化剂的性能比较（按照的性能比较（按照18万公里耐久）万公里耐久） 20025

13、0300350400450500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NOx conversion /% Temperature /C zeolite-based (aged) V2O5-based (aged) Fe-分子筛SCR催化剂是一类高性能SCR催 化剂，具有非常宽的温度窗口，极好的耐 高温性能，对中重型柴油极为使用，若前 置DOC，低温起燃性能也很好，同样适合 于中，重型柴油车，也可用于柴油轿车， 适合于与DPF配套使用， 摩托车催化转化器摩托车催化转化器 汽油车汽油车(CNG/LPG/)(CNG/LPG/)催化转化器催化转化器 柴油车柴油车DOCDOC、POC POC 、SCRSCR催化转化器催化转化器 船舶、工程机械、通机等催化转化器船舶、工程机械、通机等催化转化器 主要产品主要产品 科学技术支撑 四川大学国家科技园 教育部绿色化学重点实验室 化学一级学科博士点和博士后流动站 化学工程一级学科博士点和博士后流动站 物理化学（催化化学方向)博士点 工业催化博士点 环境科学与工程博士点(环境