CN216974989U - 一种选择性催化转化装置及发动机 - Google Patents

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本实用新型涉及尾气处理领域,公开一种选择性催化转化装置及发动机。一种选择性催化转化装置,包括:催化本体,催化本体具有入口和出口,且催化本体内部形成连通入口和出口的流通通道;位于流通通道内的载体;涂覆于载体的催化剂涂层,其中,催化剂涂层包括第一催化剂子涂层和第二催化剂子涂层,第一催化剂子涂层用于减排一氧化二氮,第二催化剂子涂层用于减排氮氧化物。上述选择性催化转化装置在催化剂涂层上发生选择性催化还原反应的同时能够减少副产物一氧化二氮即N2O的产生,将两种催化剂涂覆在一块载体上,采用两种催化剂组合降低一氧化二氮的排放。

Description

一种选择性催化转化装置及发动机
技术领域
本实用新型涉及尾气处理技术领域,特别涉及一种选择性催化转化装置及发动机。
背景技术
随着环保要求的提高,选择性催化转化装置(selectively catalyticreduction,简称SCR)是目前普遍采用的尾气处理设备,通过在SCR前喷射尿素来降低尾气排放中的氮氧化物,从而达到尾气排放标准。但现有技术没有考虑到一氧化二氮(N2O)的减排问题。
实用新型内容
本实用新型公开了一种选择性催化转化装置及发动机,用于实现降低氮氧化物排放的同时,减少副产物一氧化二氮的排放。
为达到上述目的,本实用新型提供以下技术方案:
第一方面,本实用新型提供一种选择性催化转化装置,包括:
催化本体,所述催化本体具有入口和出口,且所述催化本体内部形成连通所述入口和所述出口的流通通道;
位于所述流通通道内的载体;
涂覆于所述载体的催化剂涂层,其中,所述催化剂涂层包括第一催化剂子涂层和第二催化剂子涂层,所述第一催化剂子涂层用于减排一氧化二氮,所述第二催化剂子涂层用于减排氮氧化物。
上述选择性催化转化装置在催化剂涂层上发生选择性催化还原反应的同时能够减少副产物一氧化二氮的产生,具体的,涂覆于催化本体内部载体上的催化剂涂层包括用于减排一氧化二氮的第一催化剂子涂层、以及用于减排氮氧化物的第二催化剂子涂层,将两种催化剂涂覆在一块载体上,采用两种催化剂组合降低一氧化二氮的排放。
可选地,所述第一催化剂子涂层和所述第二催化剂子涂层均涂覆于所述载体表面,且所述第一催化剂子涂层位于所述第二催化剂子涂层靠近所述催化本体入口一侧。
可选地,所述载体上涂覆所述第一催化剂子涂层的区域为第一区域,所述载体上涂覆所述第二催化剂子涂层的区域为第二区域,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M≤N。
可选地,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=1:9。
可选地,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=2:8。
可选地,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=3:7。
可选地,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=4:6。
可选地,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=5:5。
可选地,所述第二催化剂子涂层涂覆于所述载体表面,所述第一催化剂子涂层涂覆于所述第二催化剂子涂层远离所述载体一侧。
第二方面,本实用新型还提供一种发动机,包括如第一方面中任一项所述的选择性催化转化装置。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之一;
图3为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之二;
图4为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之三;
图5为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之四;
图6为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之五;
图7为本实用新型实施例提供的一种选择性催化转化装置中载体上催化剂涂层的分布示意图之六。
图标:100-催化本体;110-入口;120-出口;130-流通通道;200-载体;300-催化剂涂层;310-第一催化剂子涂层;320-第二催化剂子涂层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
第一方面,如图1至图7所示,本实用新型实施例提供了一种选择性催化转化装置,包括:
催化本体100,催化本体100具有入口110和出口120,且催化本体100内部形成连通入口110和出口120的流通通道130;
位于流通通道130内的载体200;
涂覆于载体200的催化剂涂层300,其中,催化剂涂层300包括第一催化剂子涂层310和第二催化剂子涂层320,第一催化剂子涂层310用于减排一氧化二氮,第二催化剂子涂层320用于减排氮氧化物。
上述选择性催化转化装置在催化剂涂层300上发生选择性催化还原反应的同时能够减少副产物一氧化二氮即N2O的产生,具体的,涂覆于催化本体100内部载体200上的催化剂涂层300包括用于减排一氧化二氮的第一催化剂子涂层310、以及用于减排氮氧化物的第二催化剂子涂层320,将两种催化剂涂覆在一块载体200上,采用两种催化剂组合降低一氧化二氮的排放。
一种可能实现的方式中,具备减排一氧化二氮功能的选择性催化转化装置采用尿素热解提供氨气,在催化剂涂层300上发生选择性催化还原反应,生成氮气和水,同时在SCR反应的同时,能够减少副产物一氧化二氮的产生;具体来说本实施例中的催化剂涂层300及其涂覆方式具备降低氮氧化物的同时,降低SCR副产物一氧化二氮的能力。
需要说明的是,催化剂涂层300包括H型分子筛、铜基分子筛型催化剂、铁基分子筛型催化剂和钒基催化剂,示例性的,催化剂涂层300涂覆在直通式或者壁流式堇青石、碳化硅、钛酸铝蜂窝状陶瓷载体上。
可以理解的是,有的催化剂氮氧化物即NOx转化效率低,但是一氧化二氮即N2O的产生量少,甚至没有;有的催化剂氮氧化物转化效率高,同时一氧化二氮生成量也高。一氧化二氮的产生主要在两个温度下,原理分别是NH4NO3的分解,和NH3的氧化,其中300℃左右的NH4NO3的分解产生N2O,主要原因是催化剂吸附氨气和NOx产生NH4NO3然后温度升高后分解,并且NH4NO3的产生主要在第一块SCR催化剂的前端,这主要是因为氨气吸附是从前往后发生的原因。因此,可以从两个方向上着手解决NH4NO3的产生,一是增加催化剂的吸附能力,使NH4NO3在催化剂表面发生强吸附,防止低温下催化分解生成N2O;二是降低催化剂的氧化能力,使吸附的NOx不至于进一步氧化生成NH4NO3。故本实用新型实施例在整块载体200上分区涂覆两种不同的催化剂。
以下对第一催化剂子涂层310和第二催化剂子涂层320的涂覆方式进行具体说明:
方式一,第一催化剂子涂层310和第二催化剂子涂层320均涂覆于载体200表面,且第一催化剂子涂层310位于第二催化剂子涂层320靠近催化本体100入口110一侧。
该方式中,参照图2-图5,图中X方向为由入口110至出口120方向,且沿X方向,第一催化剂子涂层310位于第二催化剂子涂层320左侧。催化剂涂层300采用分区涂覆,前区为具备减排一氧化二氮功能的第一催化剂子涂层310,后区为具备减排氮氧化物功能的第二催化剂子涂层320。示例性的,具备减排一氧化二氮的催化剂包括各种H型分子筛,铁基分子筛和钒基催化剂等低温下具有较强酸性和吸附能力,同时催化氧化性适中的催化剂。常用氮氧化物减排催化剂具体包括铜、铁、钒基催化剂等,具有较高氮氧化物转化能力的选择性催化剂。分子筛包括硅酸盐分子筛、硅铝酸盐分子筛、含磷硅铝酸盐分子筛以及其他金属掺杂的改性分子筛。减排一氧化二氮的SCR催化剂活性元素包括Fe、Cu、Ce、Cr、Zn、Mn、Mo、Ni、Ag、Pt、Pd、Sn等。
可选地,载体200上涂覆第一催化剂子涂层310的区域为第一区域A,载体200上涂覆第二催化剂子涂层320的区域为第二区域B,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M≤N。
示例性的,参照图2,载体200上第一区域A涂覆有第一催化剂子涂层310,第二区域B涂覆有第二催化剂子涂层320,其中:第一催化剂子涂层310为空分子筛,如H-CHA、H-AEI等;第二催化剂子涂层320为铜基分子筛,如Cu-CHA、Cu–AEI。
示例性的,参照图3,载体200上第一区域A涂覆有第一催化剂子涂层310,第二区域B涂覆有第二催化剂子涂层320,其中:第一催化剂子涂层310为铁基分子筛,如Fe-β、Fe-CHA;第二催化剂子涂层320为铜基分子筛,如Cu-CHA、Cu–AEI。
示例性的,参照图4,载体200上第一区域A涂覆有第一催化剂子涂层310,第二区域B涂覆有第二催化剂子涂层320,其中:第一催化剂子涂层310为钒基催化剂;第二催化剂子涂层320为铜基分子筛,如Cu-CHA、Cu–AEI。
可以理解的是,催化剂涂层300可以为一种分子筛催化剂的不同活性金属上载量的催化剂,具体为前区为低上载量,保证吸附能力和氧化能力适中,后区为正常铜上载量的催化剂。示例性的,参照图5,载体200上第一区域A涂覆有第一催化剂子涂层310,第二区域B涂覆有第二催化剂子涂层320,其中:第一催化剂子涂层310为低铜上载量分子筛;第二催化剂子涂层320为高铜上载量分子筛。
值得注意的是,方式一中载体200上第一区域A以及第二区域B的划分可以有以下几种选择:
可选地,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M:N=1:9。
可选地,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M:N=2:8。
可选地,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M:N=3:7。
可选地,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M:N=4:6。
可选地,第一区域A的面积M以及第二区域B的面积N,满足:M:N=5:5。
方式二,第二催化剂子涂层320涂覆于载体200表面,第一催化剂子涂层310涂覆于第二催化剂子涂层320远离载体200一侧。
该方式中,参照图6-图7,图中X方向为由入口110至出口120方向,且沿X方向,第二催化剂子涂层320位于第一催化剂子涂层310和载体200表面之间,即催化剂涂层300也可以采用上下两层的涂覆分区方式,实现超低一氧化二氮排放的效果。
示例性的,参照图6,载体200表面第一层即下层涂覆有第二催化剂子涂层320,第二层即上层涂覆有第一催化剂子涂层310,其中:第一催化剂子涂层310为低铜上载量分子筛;第二催化剂子涂层320为高铜上载量分子筛。
示例性的,参照图7,载体200表面第一层即下层涂覆有第二催化剂子涂层320,第二层即上层涂覆有第一催化剂子涂层310,其中:第一催化剂子涂层310为H型分子筛;第二催化剂子涂层320为高铜上载量分子筛。
第二方面,本实用新型的实施例还提供一种发动机,包括如第一方面实施例中任一种选择性催化转化装置。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种选择性催化转化装置,其特征在于,包括:
催化本体,所述催化本体具有入口和出口,且所述催化本体内部形成连通所述入口和所述出口的流通通道;
位于所述流通通道内的载体;
涂覆于所述载体的催化剂涂层,其中,所述催化剂涂层包括第一催化剂子涂层和第二催化剂子涂层,所述第一催化剂子涂层用于减排一氧化二氮,所述第二催化剂子涂层用于减排氮氧化物。
2.根据权利要求1所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一催化剂子涂层和所述第二催化剂子涂层均涂覆于所述载体表面,且所述第一催化剂子涂层位于所述第二催化剂子涂层靠近所述催化本体入口一侧。
3.根据权利要求2所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述载体上涂覆所述第一催化剂子涂层的区域为第一区域,所述载体上涂覆所述第二催化剂子涂层的区域为第二区域,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M≤N。
4.根据权利要求3所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=1:9。
5.根据权利要求3所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=2:8。
6.根据权利要求3所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=3:7。
7.根据权利要求3所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=4:6。
8.根据权利要求3所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第一区域的面积M以及所述第二区域的面积N,满足:M:N=5:5。
9.根据权利要求1所述的选择性催化转化装置,其特征在于,所述第二催化剂子涂层涂覆于所述载体表面,所述第一催化剂子涂层涂覆于所述第二催化剂子涂层远离所述载体一侧。
10.一种发动机,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的选择性催化转化装置。
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