Catalaíoch SCR (Cu-SCR) copar-bhunaithe
Aithnítear go forleathan catalaíoch SCR copar-bhunaithe, go háirithe struchtúir Cu-CHA mar Cu-SAPO-34 agus Cu-SSZ-13, as a ngníomhaíocht íseal-teoc...
Catalaíoch do Laghdú Catalaíoch Roghnach (SCR). ar an teicneolaíocht is mó a úsáidtear agus atá cruthaithe go teicniúil chun ocsaídí nítrigine (NOx) a bhaint de gháis sceite na bpróiseas dócháin trasna na n-earnálacha giniúna cumhachta, iompair, mara agus tionsclaíochta. Oibríonn siad tríd an imoibriú ceimiceach idir NOx sa sruth sceite agus gníomhaire laghdaitheora a éascú, amóinia is minice nó amóinia díorthaithe úiré, chun ocsaídí nítrigine díobhálacha a thiontú go nítrigin mhóilíneach neamhdhíobhálach agus gal uisce. Tá an teicneolaíocht in úsáid thionsclaíoch ó na 1970idí agus in feidhmeanna soghluaiste díosail ó na 2000í, agus inniu is ionann é agus an príomhbhealach comhlíonta do theorainneacha astaíochta NOx faoi rialacháin chomhshaoil ar cheithre mhór-roinn.
Is é an freagra díreach do dhuine ar bith a dhéanann measúnú ar chatalaíoch SCR ná seo: is iad an dá phríomh-cheimic chatalaíoch in úsáid tráchtála ná catalaíoch SCR vanadium agus catalaíoch SCR bunaithe ar zeolite, agus braitheann an rogha ceart eatarthu ar phróifíl teochta gáis sceite an iarratais shonrach, an éifeachtúlacht chomhshó NOx riachtanach, agus caoinfhulaingt an chórais le haghaidh duillín amóinia. Feidhmíonn catalaíoch vanadium go barrmhaith sa raon 280 go 420 céim Celsius agus is iad an caighdeán i stáisiúin chumhachta seasta agus suiteálacha tionsclaíocha. Feidhmíonn catalaíoch zeolite, go háirithe iad siúd a úsáideann creataí zeolite malartaithe copair nó iarainn, go héifeachtach thar fhuinneog teochta níos leithne de 200 go 600 céim Celsius agus bíonn siad i gceannas ar fheidhmchláir soghluaiste lena n-áirítear trucailí díosail, gluaisteáin phaisinéirí, agus trealamh neamhbhóthair áit a bhfuil teocht sceite an-athraitheach. Clúdaíonn an t-alt seo an cheimic imoibrithe, cineálacha catalaíoch, paraiméadair oibriúcháin, iarratais, agus ionchais feidhmíochta do chórais SCR i doimhneacht theicniúil iomlán.
Is éard atá i gceist le ceimic bhunúsach laghdú catalaíoch roghnach ná imoibriú ocsaídí nítrigine le amóinia (NH3) i láthair catalaíoch, ag baint úsáide as ocsaigin ón ngás sceite mar imoibreán breise. Léiríonn an téarma roghnaíoch san ainm go gcuireann an chatalaíoch imoibriú amóinia chun cinn go sonrach le NOx seachas ligean don amóinia imoibriú le breis ocsaigine sa sceite chun NOx breise nó comhdhúile neamh-inmhianaithe eile a fhoirmiú. Is í an roghnaíocht seo a dhéanann an próiseas úsáideach: gan é, ní chruthófaí truailleáin nua trí amóinia a thabhairt isteach i sruth sceite te saibhir le ocsaigin seachas na cinn atá ann cheana a scriosadh.
Tá NOx i ngás sceite comhdhéanta go príomha de ocsaíd nítreach (NO) agus dé-ocsaíd nítrigine (NO2), agus na comhréireanna coibhneasta ag brath ar choinníollacha dócháin agus cibé an bhfuil catalaíoch ocsaídiúcháin in aghaidh an tsrutha i láthair. Is iad na frithghníomhartha SCR a thiontaíonn na speicis seo:
In iarratais soghluaiste agus formhór na n-iarratas, ní dhéantar an amóinia a theastaíonn don imoibriú SCR a stóráil nó a iompar mar ghás amóinia íon (atá tocsaineach agus deacair a láimhseáil go sábháilte) ach gintear in situ é trí dhianscaoileadh teirmeach agus hidrealú tuaslagán úiré uiscí. Is éard atá i leacht sceite díosail (DEF), a dhíoltar faoin ainm tráchtála AdBlue san Eoraip, tuaslagán 32.5 faoin gcéad de úiré ardíonachta in uisce dí-ianaithe atá foirmithe go beacht. Freagraíonn an tiúchan sonrach seo do chomhdhéanamh eutectic an chórais uisce úiré, rud a thugann an reophointe is ísle is féidir de lúide 11 céim Celsius, rud a laghdaíonn ach nach gcuireann deireadh leis na dúshláin stórála agus dáileacháin teocht fuar a bhaineann le córais DEF i aeráidí fuar.
Nuair a dhéantar DEF a instealladh isteach sa sruth sceite te in aghaidh an tsrutha den chatalaíoch SCR, déantar é a thiontú go amóinia dhá chéim: ar dtús, táirgeann teirmeálú úiré ag teocht os cionn thart ar 130 céim Celsius amóinia agus aigéad isocyanic (HNCO); sa dara háit, hidrealaíonn an t-aigéad isocyanic le gal uisce sa sceite chun amóinia breise agus dé-ocsaíd charbóin a tháirgeadh. Is é an toradh glan go dtáirgeann gach mól úiré dhá mhól amóinia don imoibriú SCR. Éilíonn dáileoga beacht DEF chun tiúchan mheandarach NOx agus teocht sceite in iarratais soghluaiste a mheaitseáil le córas rialaithe sofaisticiúil a chomhtháthaíonn léamha braiteoir NOx, braiteoirí teochta sceite, agus caidéal dosing atá in ann cainníochtaí a instealladh ó chúpla millilítear in aghaidh an nóiméid ag díomhaoin go cúpla céad millilítear in aghaidh an nóiméid ar ualach iomlán.
Is é an catalaíoch croí aon chórais SCR, agus is é an cheimic chatalaíoch ar leith a chinneann an fhuinneog teocht oibriúcháin, an éifeachtúlacht chomhshó NOx is féidir a bhaint amach, an lamháltas d'éillithe sceite mar sulfair agus fosfar, agus an saol seirbhíse úsáideach sula n-éilíonn díghníomhú catalaíoch athghiniúint nó athsholáthar. Tá dhá mhórtheaghlach catalaíoch freagrach as beagnach gach suiteáil SCR tráchtála ar fud an domhain, agus tá tábhacht mhéadaitheach ag baint leis an tríú teaghlach in iarratais ar leith.
Vanaidiam bunaithe Catalaíoch do Laghdú Catalaíoch Roghnach (SCR). bain úsáid as vanadium pentoxide (V2O5) mar an speiceas gníomhach catalaíoch, tacaithe ar dhé-ocsaíd tíotáiniam (TiO2) le trioxide tungstain (WO3) mar thionscnóir agus cobhsaitheoir. Ullmhaítear an chatalaíoch de ghnáth mar chóta níocháin a chuirtear i bhfeidhm ar fhoshraith ceirmeach nó miotail cíor meala, nó easbhrúite mar struchtúr aonchineálach cíor meala le haghaidh feidhmeanna móra seasta. Déanann na suíomhanna gníomhacha vanadium an timthriall laghdaithe ocsaídiúcháin a chuireann ar chumas an imoibriú SCR a chatalú: déanann láithreáin V5 amóinia a ionsú agus a ghníomhachtú, agus na suíomhanna laghdaithe V4 á n-ocsaídiú ag ocsaigin ón ngás sceite chun an timthriall catalaíoch a chomhlánú.
Déanann catalaíoch Vanadium SCR a n-éifeachtúlacht chomhshó buaic NOx a bhaint amach de 90 go 98 faoin gcéad sa raon teochta 280 go 420 céim Celsius, a fhreagraíonn go maith le teocht gáis sceite gineadóirí díosail stáiseanóireachta, tuirbíní gáis nádúrtha a oibríonn ar pháirt-ualach, agus coirí tionsclaíocha agus téitheoirí próisis. Áirítear ar na buntáistí a bhaineann leo maidir le feidhmchláir stáiseanóireachta lamháltas sulfair den scoth (is féidir leo oibriú i sruthanna sceite le tiúchan dé-ocsaíde sulfair os cionn 1,000 cuid in aghaidh an mhilliúin gan díghníomhú suntasach), cobhsaíocht fhadtéarmach cruthaithe (baineann catalaíoch i ngléasraí cumhachta guail amach saol seirbhíse de 5 go 10 mbliana go rialta sula n-éilítear athsholáthar), agus costas réasúnta íseal i gcomparáid le roghanna eile zeolite ag na méideanna is gá do shuiteáil stáisiúin mhóra.
Is iad príomhtheorainneacha na gcatalaíoch SCR vanadium ná a bhfuinneog theocht oibriúcháin chúng agus a n-éagobhsaíocht teochta uachtarach. Os cionn thart ar 500 céim Celsius, déantar shintéiriú ar na suíomhanna vanadium agus déantar aistriú céime ar thacaíocht TiO2 ón bhfoirm anatase atá fabhrach go catalaíoch go dtí an fhoirm rutile nach bhfuil chomh gníomhach, rud a fhágann díghníomhaithe do-aisiompaithe. Mar gheall ar an íogaireacht teochta seo níl catalaíoch vanadium oiriúnach d'iarratais soghluaiste nuair is féidir leis an sceite 600 céim Celsius nó níos airde a bhaint amach le linn imeachtaí athghiniúna scagaire cáithníneacha díosail, agus cuireann sé teorainn lena n-infheidhmeacht in aon chóras ina bhfuil turais sceite teocht os cionn 500 céim Celsius indéanta.
Úsáideann catalaíoch SCR atá bunaithe ar Zeolite an creat aluminosilicate criostalach microporous d'ábhair zeolite mar thacaíocht chatalaíoch, agus déantar hiain miotail a mhalartú sa chreat zeolite chun fónamh mar shuíomhanna gníomhacha SCR. Úsáideann na catalaíoch zeolite SCR is tábhachtaí ó thaobh tráchtála de copar (Cu zeolite) nó iarann (Fe zeolite) mar an miotal gníomhach, leis an struchtúr creat zeolite sonrach (is coitianta SSZ 13 chabazite, beta zeolite, nó ZSM 5) ag soláthar an geoiméadracht pore agus dlús suíomh aigéad a rialaíonn feidhmíocht catalaíoch agus marthanacht.
An buntáiste mór de zeolite catalaíoch SCR thar chatalaíoch vanadium a bhfuinneog oibriúcháin i bhfad níos leithne agus níos cobhsaí go teirmeach. Seachadann catalaíoch chabazite mhalartaithe copair (Cu CHA), atá anois ar an gcineál catalaíoch ceannasach in iarratais SCR gluaisteáin phaisinéirí agus trucailí éadroma:
Tairgeann catalaíoch zeolite malairte iarainn (Fe zeolite) tréithe feidhmíochta éagsúla i gcomparáid le Cu zeolite: tá siad níos gníomhaí ag teochtaí níos airde (300 go 600 céim Celsius) agus léiríonn siad caoinfhulaingt sulfair níos fearr ag teocht íseal, ach níl siad chomh gníomhach faoi bhun 250 céim Celsius. Ba iad catalaíoch zeolite iarainn bunaithe ar chreataí beta zeolite agus ZSM 5 na chéad chatalaíoch SCR zeolite a thráchtálú i trucailí díosail tromshaothair sna Stáit Aontaithe go luath sna 2000í, sular tháinig catalaíoch Cu CHA chun cinn le feidhmíocht teocht íseal níos fearr do raon iomlán na n-iarratas soghluaiste.
D'aithin taighde ar cheimiceáin chatalaíoch SCR lasmuigh de chórais vanadium agus zeolite go leor roghanna eile a bhfuil gealladh fúthu le haghaidh feidhmeanna sonracha. Léiríonn catalaíoch SCR atá bunaithe ar mhangainéis ar thacaíochtaí TiO2 nó CeO2 gníomhaíocht eisceachtúil ard ag teochtaí faoi bhun 200 céim Celsius, ag tabhairt aghaidh ar theorannú íseal teochta gach catalaíoch SCR tráchtála reatha le haghaidh rialú astaíochtaí tosaithe fuar. Thuairiscigh staidéir saotharlainne ar chatalaíoch ocsaíd dhénártha MnOx CeO2 éifeachtúlacht chomhshó NOx os cionn 90 faoin gcéad ag teochtaí chomh híseal le 120 go 150 céim Celsius, i gcomparáid leis an íosmhéid 200 céim Celsius do chatalaíoch Cu CHA. Is é an bacainn atá ann faoi láthair ar thráchtálú na gcatalaíoch mangainéise teocht íseal seo ná a n-roghnaíocht lag (táirgeadh N2O seachas N2 ag teocht íseal) agus a n-íogaireacht le nimhiú sulfair, rud a fhágann díghrádú feidhmíochta do-ghlactha i gcoinníollacha sceite fíor. Tá cláir thaighde gníomhacha ag mór-mhonaróirí catalaíoch ag tabhairt aghaidh ar na teorainneacha seo, agus is ionann catalaíoch SCR teocht íseal le feidhmíocht cáilíochta tráchtála agus marthanacht agus deis forbartha gar-théarma a chuirfeadh feabhas suntasach ar rialú tosaigh fuar NOx in iarratais soghluaiste agus stáiseanóireachta araon.
Ní úsáidtear an t-ábhar catalaíoch gníomhach mar phúdar scaoilte ach tá sé comhtháite le foshraith struchtúrtha a sholáthraíonn an fhoirm fhisiceach atá ag teastáil le haghaidh feiste praiticiúil iar-chóireála sceite. Cinneann an tsubstráit an t-achar dromchla geoiméadrach atá ar fáil le haghaidh teagmhála catalaíoch leis an ngás sceite, an titim brú a fhorchuirtear ar an gcóras sceite, cumas teasa an tionóil chatalaíoch, agus marthanacht mheicniúil an chórais i seirbhís. Tá dhá chineál tsubstráit chun tosaigh i ndearadh catalaíoch SCR tráchtála d'fheidhmchláir shoghluaiste, le caighdeán tríú cineál le haghaidh suiteálacha móra stáiseanóireachta.
Is iad monolithí cíor meala ceirmeacha Cordierite (2MgO 2Al2O3 5SiO2) an tsubstráit is mó d'fheidhmchláir soghluaiste SCR. Déantar iad a tháirgeadh trí ghreamú cordierite plaisteachithe a easbhrú trí dhísle leis an bpatrún cainéal, agus ina dhiaidh sin lámhaigh ag thart ar 1,400 céim Celsius chun an microstructure ceirmeach deiridh a fhorbairt. Déantar an cóta níocháin catalaíoch, ina bhfuil an t-ábhar gníomhach zeolite nó vanadium, a thaisceadh ar bhallaí cainéil an tsubstráit monolith fired. Is iad dlús cille (líon na gcainéal cearnach in aghaidh an orlach cearnach de thrasghearradh monolith) agus tiús balla na paraiméadair dearaidh príomhúla: Úsáideann monoliths catalaíoch tipiciúil SCR do ghluaisteáin phaisinéirí dlús cille de 400 go 600 cill in aghaidh an orlach cearnach (cpsi) le tiús bhalla de 4 go 6 mhíle orlach (mil), agus úsáideann iarratais trucail tromshaothair 200 go 400 cpsi ag tiús bhalla 6 go 8 míle chun achar dromchla geoiméadrach a chothromú i gcoinne titim brú agus mais theirmeach.
Déantar foshraitheanna meala scragall miotail a tháirgeadh ó leatháin roctha tanaí de chruach dhosmálta ferritach ard-teocht (go hiondúil cóimhiotal Fe Cr Al le hábhar alúmanaim de 4 go 6 faoin gcéad a fhoirmíonn ciseal cosanta alúmana ag teochtaí arda) créachta nó cruachta isteach i struchtúr meala agus brazed ag pointí teagmhála. Tá buntáistí ag baint le foshraitheanna miotail thar cheirmeach do roinnt feidhmchlár: feabhsaíonn a seoltacht teirmeach níos airde aonfhoirmeacht teochta ar fud trasghearradh an chatalaíoch, ceadaíonn a dtiús balla níos ísle ag páirc cainéil choibhéiseach dlús cille níos airde agus achair dromchla geoiméadracha ná ceirmeacha ag an titim brú céanna, agus tá a bhfriotaíocht le turraing meicniúil agus creathadh níos airde mar gheall ar insínteacht miotail i gcomparáid le hiompar briste brittle na ceirmeacha. Is fearr foshraitheanna miotail le haghaidh feidhmeanna foircneacha lena n-áirítear trealamh tógála, innealra mianadóireachta, agus innill mhara ardluais áit a mbeadh creathadh agus lódáil turrainge i mbaol briste monolith ceirmeacha.
Úsáideann suiteálacha móra SCR do stáisiúin chumhachta agus d'fhoinsí tionsclaíocha cur chuige tsubstráit go hiomlán difriúil: déantar an t-ábhar catalaíoch gníomhach (vanadium TiO2 WO3) a easbhrú go díreach mar struchtúr meala, gan foshraith ar leith, ag dlús cille 15 go 50 cpsi le toisí móra cainéil dá réir. Soláthraíonn an dearadh dlús cille íseal seo titim brú an-íseal (ríthábhachtach in iarratais tuirbíní gáis agus coire móra áit a bhfuil tomhaltas fuinnimh lucht leanúna sceite ina chostas oibriúcháin suntasach) agus cinntíonn an comhdhéanamh catalaíoch easbhrúite tríd an mballa nach bhfuil an ciseal gníomhach catalaíoch teoranta don chóta tanaí níocháin ar dhromchla an chainéil ach go dtéann sé isteach sa tiús bhalla iomlán, ag uasmhéadú úsáid catalaíoch in aghaidh an aonaid toirte. De ghnáth soláthraítear modúil chatalaíoch vanadium TiO2 easbhrúite in eilimintí caighdeánaithe de thart ar 150 mm x 150 mm trasghearrtha agus fad 500 go 1,000 mm, cruachta i sraitheanna laistigh den tithíocht imoibreora SCR agus in-athsholáthair ina n-aonar de réir mar a tharlaíonn díghníomhaithe.
Déantar catalaíoch SCR a imscaradh thar raon níos leithne d'iarratais ná aon teicneolaíocht rialaithe NOx aonair eile, agus déantar paraiméadair dearaidh shonracha an chatalaíoch agus an chórais a shaincheapadh go mór do gach earnáil iarratais bunaithe ar phróifíl teocht an sceite, tiúchan NOx, spás atá ar fáil, teorainn rialála, agus loighistic soláthair gníomhaire a laghdú.
Ba í an earnáil chumhachta agus thionsclaíoch stáiseanóireachta an margadh bunaidh do theicneolaíocht SCR, a forbraíodh sa tSeapáin sna 1970í le haghaidh gléasraí cumhachta guail agus a glacadh ar fud an domhain ina dhiaidh sin le haghaidh tuirbíní gáis nádúrtha, gineadóirí díosail, gléasraí loiscthe dramhaíola, áitheanna stroighne, agus coirí tionsclaíocha. Baintear amach laghduithe NOx de 80 go 95 faoin gcéad i gcórais SCR stáiseanóireachta nua-aimseartha do ghléasraí cumhachta guail, rud a fhágann astuithe cruachta ó leibhéal neamhrialaithe de 400 go 700 milleagram de NOx in aghaidh an ghnáthmhéadair ciúbach go 20 go 80 mg / Nm3, go maith laistigh de theorainneacha na Treorach Astuithe Tionscail Eorpaí agus rialacháin choibhéiseacha sna Stáit Aontaithe, an tSín, agus geilleagair mhóra eile. Tá an méid catalaíoch atá ag teastáil le haghaidh feidhmchláir ar scála mór áirgiúlachta ollmhór: féadfaidh aonad giniúna guail 500 meigeavata amháin 1,500 go 3,000 méadar ciúbach de chatalaíoch vanadium easbhrúite a úsáid ar fud sraitheanna iolracha imoibreora, agus an catalaíoch a athsholáthar i sraitheanna ar sceideal rothlach chun éifeachtacht chomhshó NOx comhsheasmhach a choinneáil de réir mar a dhíghníomhaíonn sraitheanna aonair le himeacht ama.
Ghlac earnáil na bhfeithiclí díosail tromshaothair le teicneolaíocht SCR mar phríomhbhealach rialaithe NOx ó thart ar 2005 san Eoraip (caighdeáin Euro IV/V) agus 2010 sna Stáit Aontaithe (caighdeáin astuithe EPA 2010), arna thiomáint ag teorainneacha astaíochtaí a d’éiligh laghduithe NOx de 90 go 95 faoin gcéad ó leibhéil réamhrialaithe. Tá an córas SCR i trucail díosail tromshaothair nua-aimseartha comhdhéanta de chatalaíoch ocsaídiúcháin díosail (DOC) díreach síos an sruth ón turbocharger inneall le haghaidh ocsaídiúcháin NÍL go NO2 agus téamh sceite, agus ina dhiaidh scagaire cáithníneach díosail (DPF) le haghaidh rialú ábhar cáithníneach, agus an meascthóir instealladh úiré ina dhiaidh sin, agus ar deireadh an SCR bríce chatalaíoch agus duillín amóinia catalaíoch anuas ar aon ocsaíd amóinia (ASC).
Is gnách go bhfuil an chatalaíoch SCR i trucail mhórbhealaigh Aicme 8 ina monolith Cu zeolite de 20 go 35 lítear toirte catalaíoch iomlán, ag feidhmiú thar an raon teochta sceite de 200 go 550 céim Celsius ag coinníollacha cúrsála mhórbhealaigh, agus tá sé deartha chun éifeachtúlacht chomhshó NOx a bhaint amach os cionn 95 faoin gcéad thar shaolré úsáideach deimhnithe de 700,000 bliain nó 700,000 ciliméadar. Is ionann tomhaltas DEF sna feidhmchláir seo agus thart ar 3 go 8 faoin gcéad den ídiú breosla díosail de réir toirte, rud a éilíonn umar DEF de 60 go 100 lítear ar ghnáth-thrucail Aicme 8 chun raon imleor a sholáthar idir athlíonta DEF ar bhealaí cianaistir.
Tá sonraíocht theicniúil níos dúshlánaí os comhair córais SCR díosail gluaisteán paisinéirí ná córais trucailí tromshaothair toisc go bhfuil an próifíl teocht sceite le linn tiomána uirbeach agus coinníollacha tosaithe fuar i bhfad níos ísle agus níos athraitheach, agus go bhfuil an spás fisiceach atá ar fáil don chóras iarchóireála srianta go mór ag an gclúdach pacáistithe feithicle. Le tabhairt isteach teorainneacha Euro 6d TEMP agus Euro 6d fíordhomhanda astaíochtaí tiomána (RDE), a éilíonn rialú NOx léirithe faoi choinníollacha bóthair iarbhír seachas amháin ar thástáil saotharlainne Rothaíochta Tiomána Nua na hEorpa, chuir sé iallach ar mhonaróirí catalaíoch catalaíoch SCR a fhorbairt le feidhmíocht tosaithe fuar agus íseal-ualaigh feabhsaithe go mór.
Tugann córais SCR gluaisteán paisinéirí nua-aimseartha aghaidh ar dhúshlán na tosaithe fuar trí roinnt cineálacha cur chuige innealtóireachta: an catalaíoch um Laghdú Catalaíoch Roghnach (SCR) a shuíomh chomh gar agus is féidir don inneall (an suíomh gar-chúpláilte) chun an teas sceite atá ar fáil le linn an téimh a uasmhéadú; ag baint úsáide as eilimint chatalaíoch téite go leictreach chun an catalaíoch a luasghéarú go dtí a theocht oibriúcháin sula mbíonn teas sceite an innill leordhóthanach; agus amóinia a stóráil ar dhromchla catalaíoch SCR le linn oibríocht ardteochta lena scaoileadh le linn tréimhsí tosaigh fuar nuair nach féidir le hidrealú DEF dul ar aghaidh mar gheall ar theocht sceite neamhleor.
Éilíonn caighdeán astaíochtaí Sraith III NOx na hEagraíochta Muirí Idirnáisiúnta (IMO), atá éigeantach do shoithí muirí nua i Limistéir Rialaithe Astaíochtaí ainmnithe (ECAanna) ó 2016, laghdú 80 faoin gcéad NOx i gcomparáid le leibhéil Shraith I. Is í teicneolaíocht SCR an príomhbhealach comhlíonta d’innill mhóra díosail agus gháis mhuirí chun freastal ar Shraith III, le córais suiteáilte ar na céadta soithí farraige ó 2016 i leith. Cuireann SCR na Mara dúshláin innealtóireachta uathúla i láthair nach bhfuil teacht orthu in iarratais bunaithe ar an talamh: ní mór don chatalaíoch cion ard sulfair an sceite dócháin ola bhreosla throm (HFO) a fhulaingt (suas le 3.5 faoin gcéad), freastal ar líon na n-inneall díosail mall agus stróc an-mhór ECA, líon na n-inneall díosail an-mhall agus stróc an-mhór ECA. maireachtáil sa timpeallacht mhuirí chreimneach ar feadh tréimhsí idir 5,000 agus 30,000 uair an chloig idir ollchóiriú cothabhála.
Úsáideann córais SCR mara a oibríonn ar HFO catalaígh vanadium atá sainfhoirmithe go speisialta le lamháltas feabhsaithe sulfair agus oibríonn siad i gcumraíocht ard deannaigh ina bhfuil an chatalaíoch suite in aghaidh an tsrutha ón scrobarnach cáithníneach (má tá sé feistithe), a éilíonn eilimintí catalaíoch láidre atá frithsheasmhach do shalú agus scríobadh meicniúil ag cáithníní fuinseoige eitilt sa sruth sceite.
Tá trealamh tógála, innealra talmhaíochta, trealamh mianadóireachta, agus earnálacha eile innealra soghluaiste neamhbhóthair (NRMM) faoi réir caighdeáin astaíochtaí NOx atá ag teannadh de réir a chéile lena n-áirítear Céim V an AE agus Sraith 4 de chuid an GCC, agus éilíonn an dá cheann acu laghduithe NOx de 80 go 95 faoin gcéad ó leibhéil réamhrialála. Cuirtear teicneolaíocht SCR i bhfeidhm ar fud na hearnála seo in innill ó 19 kW go dtí go leor os cionn 500 kW, agus an córas catalaíoch scálaithe go comhréireach le díláithriú an innill agus ráta sreafa sceite. Tá éileamh ar leith ar na ceanglais marthanachta do chatalaíoch SCR NRMM toisc go bhféadfadh trealamh tógála agus mianadóireachta oibriú i dtimpeallachtaí an-deannach le teocht sceite a rothlaíonn go forleathan idir ualach íseal díomhaoin (200 go 250 céim Celsius) agus oibríocht ualaigh ard (450 go 550 céim Celsius), a éilíonn catalaíoch le cobhsaíocht hidrothermal láidir agus friotaíocht ar shalú cáithníneach.
Déantar díghníomhú céimneach ar gach catalaíoch SCR le himeacht ama i mbun seirbhíse, ag laghdú a n-éifeachtúlacht chomhshó NOx agus ar deireadh thiar éilíonn siad athghiniúint nó athsholáthar chun comhlíonadh na dteorainneacha astaíochtaí a athbhunú. Tá sé ríthábhachtach meicníochtaí díghníomhaithe catalaíoch a thuiscint chun saol seirbhíse an chatalaíoch a bharrfheabhsú trí chleachtais oibriúcháin chuí agus chun ceimicí catalaíoch agus coinníollacha oibriúcháin a shonrú a íoslaghdaíonn an ráta díghníomhaithe.
Tá nochtadh do theocht os cionn uasteorainn rátáilte an chatalaíoch ina chúis le sintéiriú dochúlaithe na láithreacha miotail ghníomhacha agus athruithe struchtúracha ar an ábhar tacaíochta. I gcás catalaíoch vanadium TiO2, cuireann shintéiriú na céime gníomhacha V2O5 agus an t-aistriú céime anatase go rutile TiO2 araon le caillteanas gníomhaíochta ag teochtaí os cionn 500 céim Celsius. Maidir le catalaíoch Cu zeolite, is é an cosán díghníomhaithe príomhúil ag teochtaí arda ná déileáil le hidrothermal an chreata zeolite agus imirce na n-ian copair óna láithreáin malairte gníomhacha chun braislí CuO neamhghníomhacha a fhoirmiú, le ráta an dá phróiseas ag luasghéarú go láidir le teocht i láthair gal uisce (atá i láthair i gcónaí ag tiúchan suntasacha sa sceite dócháin). Is coinníoll aosaithe caighdeánach é aosú hidrothermal ag 750 céim Celsius ar feadh 100 uair an chloig i 10 faoin gcéad gal uisce chun marthanacht catalaíoch Cu zeolite a mheas, agus coinníonn na catalaíoch Cu CHA tráchtála is fearr níos mó ná 90 faoin gcéad dá ngníomhaíocht SCR úr tar éis an chóireála seo.
Imoibríonn dé-ocsaíd sulfair sa sceite, a dhíorthaítear ó ábhar sulfair an bhreosla, leis an gcatalaíoch SCR agus a thacaíocht chun speicis sulfáit a fhoirmiú a chuireann bac ar shuíomhanna gníomhacha agus a laghdaíonn éifeachtúlacht chomhshó NOx. Braitheann méid an nimhiú sulfair ar an tiúchan sulfair sa sceite, an teocht sceite (méadaíonn an ráta sulfation ag teochtaí níos ísle agus tá sé inchúlaithe ag teochtaí níos airde os cionn thart ar 450 go 500 céim Celsius don chuid is mó de na córais chatalaíoch), agus an cheimic catalaíoch ar leith. Tá catalaíoch Vanadium TiO2 níos fulangaí sulfair ná catalaíoch zeolite toisc nach gcruthaíonn an tacaíocht TiO2 sulfáití mórchóir cobhsaí ag teochtaí oibriúcháin tipiciúil SCR, agus go bhfuil na suíomhanna gníomhacha vanadium níos resistant do sulfation ná láithreáin copair nó iarainn i gcreatanna zeolite.
Maidir le hiarratais soghluaiste díosail a úsáideann díosal ultra-íseal-sulfair (ULSD) le cion sulfair faoi bhun 10 gcuid in aghaidh an mhilliúin, is gnách go mbíonn nimhiú sulfair ina ranníocóir beag le díghníomhú catalaíoch i gcomparáid le haosú teirmeach agus salú hidreacarbóin. Maidir le hiarratais a dhónn breoslaí a bhfuil cion sulfair níos airde acu, lena n-áirítear foirmlithe díosail níos sine agus an chuid is mó de bhreoslaí muirí, is príomhchritéar roghnúcháin catalaíoch é lamháltas sulfair.
Déantar breiseáin ola innill, lena n-áirítear gníomhairí frithchaitheamh atá bunaithe ar fhosfair (ZDDP) agus glantaigh atá bunaithe ar chailciam, a ghalú agus a iompar isteach sa sruth sceite le linn gnáthoibriú an innill. Taisceann na comhdhúile seo ar dhromchla an chatalaíoch um Laghdú Catalaíoch Roghnach (SCR) agus cuireann siad bac de réir a chéile ar shuíomhanna gníomhacha, le nimhiú fosfair thar a bheith dian mar go gcruthaíonn sé comhdhúile fosfáite cobhsaí leis an gcreat zeolite agus leis na suíomhanna gníomhacha copair i gcatalaíoch Cu zeolite. Fuair staidéir ar dhíghníomhú catalaíoch in iarratais SCR gluaisteán paisinéirí gur féidir le carnadh fosfair ar dhromchla an chatalaíoch de 0.1 go 0.5 faoin gcéad de réir meáchain éifeachtacht chomhshó NOx a laghdú 10 go 30 pointe céatadáin, agus an éifeacht ag éirí suntasach tar éis thart ar 150,000 go 200,000 ciliméadar oibríochta le rátaí caighdeánacha tomhaltais ola inneall. Is iad na príomh-straitéisí maolaithe maidir le nimhiú catalaíoch ola in iarratais gluaisteán paisinéirí ná olaí innill íseal-fosfair, an t-eatramh seirbhíse ola a mhéadú chun tomhaltas iomlán ola a laghdú, agus séalaithe fáinne loine inneall a bharrfheabhsú chun pasáiste ola isteach sa sceite a íoslaghdú.
Comhdhlúthaíonn an tábla seo a leanas na príomh-pharaiméadair feidhmíochta agus tréithe iarratais na dtrí phríomhchineál catalaíoch SCR tráchtála chun tacú le roghnú catalaíoch agus cinntí sonraíochta córais thar earnálacha éagsúla iarratais.
| Paraiméadar | Vanaidiam TiO2 WO3 | Copper Zeolite (Cu CHA) | Iarann Zeolite (Fe Beta ZSM 5) |
|---|---|---|---|
| Raon teochta is fearr is féidir | 280 go 420 céim C | 200 go 550 céim C | 300 go 600 céim C |
| Éifeachtúlacht chomhshó buaic NOx | 90 go 98 faoin gcéad | 92 go 97 faoin gcéad | 88 go 95 faoin gcéad |
| Teocht oibriúcháin uasta | 500 céim C (damáiste dochúlaithe thuas) | 700 go 750 céim C (hidriteirmeach) | 650 go 700 céim C |
| Caoinfhulaingt sulfair | Ar fheabhas (os cionn 1,000 ppm SO2) | Go maith (faoi bhun 50 ppm SO2 is fearr) | Maith go measartha |
| Gníomhaíocht teocht íseal (200 céim C) | Faoi bhun 30 faoin gcéad comhshó | Os cionn 70 faoin gcéad comhshó | 40 go 60 faoin gcéad comhshó |
| Costas coibhneasta in aghaidh an lítir catalaíoch | Íseal go meánach | Meánach go hard | Meánach |
| Feidhmchláir bunscoile | Gléasraí cumhachta, coirí tionsclaíocha, HFO mara | Gluaisteáin phaisinéirí, trucailí éadroma, NRMM | Trucailí tromshaothair, innill thionsclaíocha |
Tá teicneolaíocht chatalaíoch um Laghdú Catalaíoch Roghnach tar éis cuid de na feabhsuithe ar cháilíocht an aeir is mó tionchair le ceithre scór bliain anuas a sheachadadh ar fud na gcatagóirí foinse dócháin go léir, agus tá a fhorbairt leanúnach lárnach chun na teorainneacha astaíochtaí NOx atá ag éirí níos déine atá á nglacadh ag gníomhaireachtaí rialála ar fud an domhain a chomhlíonadh. Tá an t-aistriú leanúnach i dtreo teorainneacha NOx níos ísle i rialacháin maidir le foinsí seasta agus soghluaiste, in éineacht le dul i bhfód méadaitheach an gháis nádúrtha mar fhoinse breosla agus tabhairt isteach traenacha cumhachta hibrideacha agus plugála isteach a chruthaíonn próifílí sceite teocht íseal nua, ag tiomáint nuálaíocht leanúnach sa cheimic catalaíoch agus dearadh córais. Tá roghnú an chineáil chatalaíoch agus na bparaiméadar oibriúcháin ceart d’aon fheidhmchlár ar leith fós mar bhunús le rialú éifeachtach NOx, agus tugann an creat dá bhforáiltear san Airteagal seo an bonn teicniúil d’innealtóirí agus do ghairmithe soláthair an bonn teicniúil chun an roghnú sin a dhéanamh i gceart.
A iomlán Córas rialaithe astaíochtaí SCR ní hamháin gur catalaíoch é i dtithíocht. Is comhthionól comhtháite é de chatalaíoch ocsaídiúcháin in aghaidh an tsrutha, crua-earraí insteallta agus meascáin, an chatalaíoch SCR féin, agus i bhformhór na gcóras nua-aimseartha catalaíoch duillín amóinia (ASC) le sruth ón SCR chatalaíoch a ocsaídíonn aon amóinia neamh-imoibrithe a théann tríd an gcéim SCR sula n-astú chuig an atmaisféar é. Is truailleán rialaithe í amóinia féin ag na tiúchain a fhéadfaidh sleamhnú trí chóras SCR ró-dháileog nó calabraithe go míchuí, agus tá boladh amóinia i gcóras dosála lochtach DEF ar cheann de na hairíonna is inaitheanta de mhífheidhmiú córais SCR i seirbhís trucail tromshaothair.
An cóimheas stoichiometric de amóinia go NOx (an cóimheas alfa) seachadta chuig an Chatalaíoch um Laghdú Catalaíoch Roghnach (SCR). tá éifeacht dhíreach agus chriticiúil aige ar éifeachtúlacht chomhshó NOx agus ar sciorradh amóinia. Ag cóimheas alfa de 1.0 díreach (caochÚn amóinia amháin in aghaidh an caochÚn NOx ag dul isteach sa chatalaíoch), is féidir leis an gcatalaíoch SCR a uaséifeachtúlacht chomhshó NOx a bhaint amach agus ídíonn an t-imoibriú SCR amóinia ar fad i gcomhardú stoichiometric leis an NOx tiontaithe. Go praiticiúil, Feidhmíonn córais SCR d'fheidhmchláir díosail soghluaiste ag cóimheasa alfa de 0.9 go 1.05, ag cothabháil d'aon ghnó farasbarr beag amóinia chun tiontú NOx a uasmhéadú agus iad ag brath ar an ASC le sruth chun an duillín amóinia beag a ocsaídiú go nítrigine agus uisce. Fágann oibriú ag cóimheasa alfa faoi bhun 0.9 NOx neamh-imoibrithe sa sceith agus tá baol ann neamhchomhlíonadh na dteorainneacha astaíochta. Ag feidhmiú ag cóimheasa alfa go suntasach os cionn 1.1, táirgeann sé leibhéil sciorrtha amóinia a sháraíonn cumas stórála an chatalaíoch agus ocsaídiúcháin ASC, rud a eascraíonn as astuithe amóinia atá ina sárú rialála agus ina n-ábhar imní nochta ceirde i dtimpeallachtaí faoi iamh mar cheardlanna cothabhála feithiclí.
Is é ceann de na dúshláin phraiticiúla in oibriú an chórais SCR ag teochtaí sceite íseal ná taiscí úiré soladach a fhoirmiú in instealladh DEF agus sa chuid meascáin den phíobán sceite. Nuair a dhéantar DEF a instealladh isteach sa ghás sceite faoi bhun thart ar 200 go 220 céim Celsius, tá an dianscaoileadh teirmeach agus hidrealú úiré go amóinia neamhiomlán, agus is féidir le táirgí dianscaoilte idirmheánacha lena n-áirítear aigéad cianúrach, biuret, agus meilimín criostalú agus carnadh mar thaiscí soladacha a chuireann srian go comhleanúnach ar an gcosán sreafa sceite agus ar deireadh a chuireann bac ar an instealladh DEF injector aghaidh nó ar an mbealach isteach SCR. Tá fadhb ar leith ag baint le foirmiú taiscí in oibríocht ualaigh íseal atá tipiciúil do bhealaí bus uirbeacha, feithiclí seachadta, agus trealamh tógála ag díomhaoin, áit a bhféadfadh teocht sceite a bheith go seasta faoi bhun 200 céim Celsius ar feadh tréimhsí fada. Tugann innealtóirí córais SCR aghaidh ar seo trí théamh gníomhach an chomhlachta injector DEF, leas iomlán a bhaint as patrún spraeála insteallta DEF agus méid droplet chun galú a uasmhéadú sula gcuirtear isteach ar dhromchlaí fuar, agus trí fhorbairt eilimintí measctha éighníomhacha agus gníomhacha a fheabhsaíonn aonchineálacht an tiúchan amóinia ag dul isteach sa chatalaíoch SCR. Sonraíonn monaróirí catalaíoch agus OEManna freisin tairseacha íosta teochta dáileoga DEF, go hiondúil 180 go 200 céim Celsius, faoina gcuirtear bac ar chóras dosála DEF chun foirmiú taisce a chosc ar chostas fionraí sealadaigh NOx.
Sainordaíonn ceanglais rialála maidir le feithiclí atá feistithe le SCR sna Stáit Aontaithe (Ceanglais OBD an EPA) agus san Eoraip (Ceanglais Euro 6 OBD) go ndéanfaidh an córas rialaithe innill monatóireacht leanúnach ar fheidhmíocht an chórais iarchóireála SCR agus go gcuirfidh sé in iúl don tiománaí má tá an córas mífheidhmiúil nó má tá laghdú neamhleor NOx á sheachadadh. Úsáideann an córas monatóireachta meascán de bhraiteoirí NOx in aghaidh an tsrutha agus le sruth den chatalaíoch SCR chun an éifeachtúlacht chomhshó NOx iarbhír a ríomh, déantar é seo a chur i gcomparáid leis an éifeachtúlacht ionchasach bunaithe ar choinníollacha oibriúcháin, agus soilsiú táscaire mífheidhme (MIL) má thiteann an éifeachtacht chomhshó faoi bhun tairseach sonraithe a léiríonn díghníomhú catalaíoch nó teip córais dosing DEF. I gcás trucailí tromshaothair Euro 6, socraítear tairseach monatóireachta éifeachtúlachta comhshó NOx a spreagann MIL chun díghrádú éifeachtúlachta a bhrath go 50 faoin gcéad faoi bhun na sonraíochta úir catalaíoch, ag cinntiú go n-aithnítear agus go bhfreastalaítear ar chórais SCR atá tearcfheidhmithe go suntasach sula gcarnann siad astaíochtaí iomarcacha suntasacha. Tá pionóis rialála suntasacha ag baint le neamhchomhlíonadh na gceanglas monatóireachta OBD do mhonaróirí feithiclí, agus mar sin tá feidhmíocht chruinn braiteoir NOx ina riachtanas criticiúil iontaofachta córais don chóras SCR iomlán thar a shaolré úsáideach deimhnithe.
Bosch H, Janssen F. Laghdú catalaíoch ar ocsaídí nítrigine: athbhreithniú ar na bunúsacha agus ar an teicneolaíocht. Catalysis Inniu. 1988; 2(4): 369 go 531.
Busca G, Lietti L, Ramis G, Berti F. Gnéithe ceimiceacha agus meicniúla den laghdú catalaíoch roghnach NOx ag amóinia thar chatalaíoch ocsaíd: athbhreithniú. Catalysis Fheidhmeach B: Timpeallacht. 1998; 18(1 go 2): 1 go 36.
Epling W S, Campbell L E, Yezerets A, Currier N W, Parks J E. Forbhreathnú ar fhrithghníomhartha bunúsacha agus meicníochtaí díghrádaithe catalaíoch stórála agus laghdaithe NOx. Léirmheasanna Catalysis: Eolaíocht agus Innealtóireacht. 2004; 46(2): 163 go 245.
Johnson T V. Athbhreithniú ar threochtaí astuithe feithiclí. SAE Iris Idirnáisiúnta na nInneall. 2015; 8(3): 1152 go 1167.
Kwak J H, Tonkyn R G, Kim D H, Szanyi J, Peden C H F. Gníomhaíocht den scoth agus roghnaíocht Cu-SSZ-13 i laghdú catalaíoch roghnach NOx le NH3. Iris na Catalóine. 2010; 275(2): 187 go 190.
Nova I, Tronconi E. Teicneolaíocht Urea-SCR le haghaidh deNOx Tar éis Cóireála ar sceite díosail. Nua Eabhrac: Springer; 2014.
Perez-Ramirez J, Kapteijn F, Schöffel K, Moulijn J A. Foirmiú agus rialú N2O i dtáirgeadh aigéad nítreach: cá seasann muid inniu? Catalysis Fheidhmeach B: Timpeallacht. 2003; 44(2): 117 go 151.
Ocsaítí measctha Qi G, Yang R T, Chang R. MnOx-CeO2 ullmhaithe ag comh-deascadh le haghaidh laghdú catalaíoch roghnach NÍL le NH3 ag teocht íseal. Catalysis Fheidhmeach B: Timpeallacht. 2004; 51(2):93 go 106.
Tronconi E, Nova I, Colombo M. Samhaltú matamaitice agus fíorú turgnamhach imoibreoirí NH3-SCR le haghaidh rialú NÍL i sceite díosail. Irisleabhar AIChE. 2010; 56(2): 373 go 390.
Wang D, Zhang L, Li J, Kamasamudram K, Epling W S. NH3-SCR thar Cu/SAPO-34: ábhar cáithníneach agus éifeachtaí uisce ar dhíghníomhú agus ar athghiniúint. Catalysis Inniu. 2014; 231:64 go 74.
.twc-art-bg { max-width: 1520px; margin: 0 auto; background: linear-gradient(#dbe6f......
READ MORECatalaíoch Rialaithe Astuithe a thuiscint Tá ról ríthábhachtach ag catalaíoch rialaithe ......
READ MORECatalaíoch Foshraith Mhiotalacha vs. Chatalaíoch Foshraitheanna Ceirmeacha: Cé acu a Fheidhmío......
READ MORECén Fáth a bhfuil Comhpháirteanna Tiontaire Catalaíoch Táthaithe i gCórais Nua-Sceite ......
READ MORETiontairí Catalaíoch Trí Bhealach: Feistí Riachtanacha Rialaithe Astuithe Is comhphá......
READ MOREChun astaíochtaí guaiseacha sceite ó innill dócháin inmheánaigh a mhaolú, tá gá le cóimeáil có......
READ MORE