[發明專利]柴油機排氣后處理中SCR催化劑沉積微粒的清除方法及裝置

有效

• 申請號: 201410154308.1
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103953420A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 楊國華;向紅;胡付祥
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F01N3/20
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術領域

?本發明涉及一種SCR（選擇性催化還原）脫硝催化劑沉積微粒的清除技術，尤其是涉及一種柴油機排氣后處理中SCR催化劑沉積微粒的清除方法及裝置。

背景技術

選擇性催化還原（SCR）脫硝技術被認為是降低柴油機排氣NO_x排放最有效的后處理技術。但柴油機排氣SCR系統在使用過程中遇到了一個十分嚴重的問題，這就是催化劑孔道表面上的柴油機排氣微粒沉積問題。大量又細又粘的柴油機排氣微粒極易在催化劑孔道表面沉積，堵塞孔道，覆蓋催化劑活性點位，使催化劑活性迅速下降，這種情況在船舶柴油機排氣SCR系統上尤為嚴重。

SCR脫硝催化劑在電站使用過程中隨著時間的增加，會出現飛灰引起的催化劑堵塞、硫酸鹽引起的堵塞、催化劑堿金屬中毒、砷中毒等失效現象，活性逐漸下降，一般使用3年就需要更換。對更換下來的失效催化劑移到再生器或再生床中再生，再生后返回使用，根據國外經驗，再生費用只占新購買新鮮催化劑費用的10%。針對不同的失效機理，要用不同的再生方法。對于電站SCR脫硝催化劑上的積灰和積炭，通常采用吹和洗的方法再生。也有提出采用燒炭再生法去除積炭，但由于積炭的起燃溫度高于目前常用的SCR商用催化劑的許可溫度上限，采用以氧為氧化劑的高溫燒炭再生法很容易引起催化劑的燒結，所以高溫燒炭再生法還沒有實際使用。

中國公告的發明專利“一種釩鈦基煙氣脫硝催化劑的臭氧處理再生方法及裝置”（公告號：CN102133547A）公開了臭氧低溫燒炭再生法，其包括以下步驟：將失活煙氣脫硝催化劑裝入催化劑再生反應床中；將臭氧-空氣混合氣體通入催化劑再生反應床；在-25～125℃氧化10～120min，氧化后即完成煙氣脫硝催化劑的再生過程。中國公開的發明專利申請“一種釩鈦基脫硝催化劑的雙處理清洗再生方法”（公開號：CN103386313A）公開了先用臭氧燒炭、再用活性補充液處理的再生方法，其包括以下步驟：將失活的蜂窩狀釩鈦基脫硝催化劑移置于催化劑再生反應器中；將臭氧濃度為160～200mg/L的空氣-臭氧混合氣體，以2～4m/min的流速充入催化劑再生反應器中，在10～20℃的條件下氧化處理50～70?min，得再生釩鈦基脫硝催化劑。這兩種催化劑再生方法的共同點是：1）更換下來的催化劑需移至催化劑再生反應床（或再生反應器）內再生；2）在-25～125℃或10～20℃的溫度下用空氣-臭氧混合氣體氧化處理。

上述應用于電站的吹和洗再生方法對清除積存于船舶柴油機SCR脫硝催化劑上的微粒是不適合的，原因是：柴油機排氣中有大量又細又粘的微粒，極易在催化劑孔道表面牢固粘結，因此不易靠吹灰清除。

上述兩個專利公開的催化劑再生方法對清除積存于船舶柴油機SCR脫硝催化劑上的微粒也是不適合的，原因是：柴油機排氣中有大量又細又粘的微粒，極易在催化劑孔道表面牢固粘結，催化劑孔道堵塞速度快，短時幾天，長時1～2個月就需要停機清除微粒，對于這種需要頻繁再生的情況，將失效催化劑轉移到再生器去異地再生，費時誤工，顯然是不適合的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種柴油機排氣后處理中SCR催化劑沉積微粒的清除方法及裝置，其能夠在原位就地清除沉積于催化劑上的微粒，而無需移出移進催化劑。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種柴油機排氣后處理中SCR催化劑沉積微粒的清除方法，其特征在于包括以下步驟：

①阻止柴油機排氣進入SCR反應器；

②向SCR反應器內通入溫度為300～400℃的含高價態氮氧化物的再生氣，此時再生氣氧化清除沉積于催化劑孔道上的微粒，而從SCR反應器內流出的再生氣最終流入柴油機下游排氣總管；其中，再生氣由高溫排氣和含高價態氮氧化物的低溫排氣混合而成，而高溫排氣由熱煙氣與流量為SCR反應器內脫硝反應額定排氣質量流量的5～15%的柴油機排氣混合而成，低溫排氣為流量為SCR反應器內脫硝反應額定排氣質量流量的5～15%的柴油機排氣經冷卻，再使冷卻后排氣中的一氧化氮氧化為高價態氮氧化物后得到的排氣。

所述的步驟②中再生氣的溫度為320～380℃；高溫排氣的溫度為400～600℃，低溫排氣的溫度為150～240℃，冷卻溫度為150～240℃；所述的步驟②中再生氣中高價態氮氧化物的濃度為500～900ppm，再生氣在SCR反應器內的空床氣速為0.5～2.0m/s，再生氣在SCR反應器內的氧化時間為25～100min。