RU2576758C1 - System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines - Google Patents

System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines Download PDF

Info

Publication number
RU2576758C1
RU2576758C1 RU2015103630/06A RU2015103630A RU2576758C1 RU 2576758 C1 RU2576758 C1 RU 2576758C1 RU 2015103630/06 A RU2015103630/06 A RU 2015103630/06A RU 2015103630 A RU2015103630 A RU 2015103630A RU 2576758 C1 RU2576758 C1 RU 2576758C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
urea
exhaust gas
nitrogen oxides
exhaust gases
catalyst
Prior art date
Application number
RU2015103630/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Макаров
Владимир Иванович Панчишный
Алексей Андреевич Демидов
Александр Викторович Самодуров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ"
Priority to RU2015103630/06A priority Critical patent/RU2576758C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576758C1 publication Critical patent/RU2576758C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: treatment plant.
SUBSTANCE: invention relates to cleaning of exhaust gases of diesel engine. System comprises neutraliser 1 for exhaust gas, catalyst 2, device 3 to store and feed urea, tube 4 for urea supply through nozzle 5 into pipeline 6 for exhaust gas. Tube 4 is made of non-magnetic material and represents zigzag with two elbows, between which there is magnetic ring 7.
EFFECT: technical result is increased rate of thermal decomposition of urea solution, higher efficiency of NOx reduction, wider temperature range of efficient interaction between nitrogen oxides and ammonia, and reducing emissions of unreacted ammonia.
1 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к дизельным двигателям. Оно касается очистки отработавших газов дизельного двигателя от вредных веществ, а именно снижения выбросов с отработавшими газами (ОГ) вредных веществ СО, НС, NOx.The technical solution relates to internal combustion engines, namely to diesel engines. It concerns the purification of exhaust gases of a diesel engine from harmful substances, namely, the reduction of emissions with exhaust gases (OG) of harmful substances CO, HC, NO x .

Наиболее распространенным техническим решением по снижению выбросов оксидов азота является каталитическое восстановление оксидов азота продуктами разложения мочевины, подаваемой в поток нагретых отработавших газов перед селективным катализатором (см., например, патенты, выданные в США, №№6833272, 6996975, 7498010, 7264785, 8479497, заявка №2614231, опубликованная ЕР, заявки WO 2012031536, WO 2008122460, заявки №№20110146237, 20130115150, 20110146241, опубликованные в США).The most common technical solution to reduce nitrogen oxide emissions is the catalytic reduction of nitrogen oxides by the decomposition products of urea fed to the heated exhaust gas stream before a selective catalyst (see, for example, patents issued in the USA, Nos. 6833272, 6996975, 7498010, 7264785, 8479497 Application No. 2614231 published by EP, Applications WO 2012031536, WO 2008122460, Applications No. 20110146237, 20130115150, 20110146241, published in the USA).

Метод восстановления оксидов азота аммиаком в последние 10-15 лет получил широкое развитие в качестве базового метода обезвреживания NOx в отработавших газах дизелей, в том числе на транспортных средствах большой грузоподъемности. В качестве селективных катализаторов наибольшее распространение получили катализаторы на основе оксидов титана и ванадия, легированных промоторами в виде оксидов переходных металлов. При этом обеспечивается достаточно надежное восстановление до 70% оксидов азота. В качестве восстанавливающего реагента используется 32,5% водный раствор карбамида NHCO (мочевины), который впрыскивается в поток ОГ в виде эмульсии с участием воздуха. Мочевина хорошо растворима в воде, основные свойства выражены крайне слабо. В водных растворах мочевина присоединяет молекулу воды. Раствор мочевины (в международной практике имеет название AdBlue) не токсичен и удобен в эксплуатации. Номинальный диапазон рабочих температур реагента составляет от - 11°C до 60°C.The method of reducing nitrogen oxides with ammonia over the past 10-15 years has been widely developed as the basic method for the neutralization of NO x in diesel exhaust gases, including on heavy vehicles. As selective catalysts, the most widely used are catalysts based on titanium and vanadium oxides doped with promoters in the form of transition metal oxides. This provides a sufficiently reliable recovery of up to 70% of nitrogen oxides. A 32.5% aqueous solution of urea NHCO (urea), which is injected into the exhaust gas stream in the form of an emulsion with the participation of air, is used as a reducing reagent. Urea is highly soluble in water, the main properties are extremely weak. In aqueous solutions, urea attaches a water molecule. The urea solution (called AdBlue in international practice) is non-toxic and easy to use. The nominal operating temperature range of the reagent is - 11 ° C to 60 ° C.

В качестве прототипа принята система селективного каталитического восстановления окислов азота в отработавших газах дизельных двигателей, содержащая нейтрализатор отработавших газов, катализатор, устройство хранения и подачи мочевины, трубку подачи мочевины через форсунку в трубопровод выпуска отработавших газов. Эта система, представленная в заявке №2013/0255233, опубликованной в США, обеспечивает точную дозировку мочевины в зависимости от массового содержания NOx в ОГ и позволяет выборочно (селективно) проводить восстановление окислов азота до свободного азота при умеренных температурах (300-400°C). Процесс (SCR-NOx+NH3-process) протекает непрерывно в течение длительного времени. Восстановление NOx в ОГ при избытке кислорода осуществляется только в присутствии катализатора и реагента-восстановителя при оптимальных температурах и стехиометрическом соотношении NOx и NH3.As a prototype, a system of selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gases of diesel engines was adopted, containing an exhaust gas neutralizer, a catalyst, a urea storage and supply device, a urea supply pipe through an injector into the exhaust gas pipe. This system, presented in application No. 2013/0255233, published in the USA, provides an accurate dosage of urea depending on the mass content of NO x in the exhaust gas and allows the selective reduction of nitrogen oxides to free nitrogen at moderate temperatures (300-400 ° C) ) The process (SCR-NO x + NH 3 -process) proceeds continuously for a long time. The reduction of NO x in the exhaust gas with an excess of oxygen is carried out only in the presence of a catalyst and a reducing agent at optimal temperatures and the stoichiometric ratio of NO x and NH 3 .

Однако в этой системе происходит относительно медленный процесс разложения мочевины в интервале температур ОГ 200-300°C, что приводит к необходимости увеличивать протяженность зоны между форсункой подачи мочевины и селективным катализатором или изыскивать другие методы интенсификации этого процесса, например путем установки специальных катализаторов гидролиза мочевины в присутствии кислот и щелочей, а также под действием фермента уразы.However, in this system, a relatively slow decomposition of urea occurs in the exhaust gas temperature range of 200-300 ° C, which leads to the need to increase the length of the zone between the urea feed nozzle and the selective catalyst or to find other methods for intensifying this process, for example, by installing special catalysts for urea hydrolysis in the presence of acids and alkalis, as well as under the action of the enzyme uraza.

Задача - увеличение скорости термического разложения раствора мочевины для повышения эффективности восстановления NOx, расширение температурного диапазона эффективного взаимодействия оксидов азота и аммиака, сокращение выбросов непрореагировавшего аммиака.The task is to increase the rate of thermal decomposition of the urea solution to increase the efficiency of NO x reduction, expand the temperature range of the effective interaction of nitrogen oxides and ammonia, and reduce emissions of unreacted ammonia.

Решение этой задачи обеспечено тем, что в системе селективного каталитического восстановления окислов азота в отработавших газах дизельных двигателей, содержащей нейтрализатор отработавших газов, катализатор, устройство хранения и подачи мочевины, трубку подачи мочевины через форсунку в трубопровод выпуска отработавших газов, согласно решаемой задаче, трубка подачи мочевины сделана из немагнитного материала и выполнена зигзагообразной с двумя коленами, между которыми расположено магнитное кольцо.The solution to this problem is provided by the fact that in the system of selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gases of diesel engines containing an exhaust gas neutralizer, a catalyst, a urea storage and supply device, a urea supply pipe through an nozzle to the exhaust gas pipe, according to the problem to be solved, the supply pipe urea is made of non-magnetic material and is made zigzag with two elbows, between which there is a magnetic ring.

При выполнении трубки подачи мочевины зигзагообразной с двумя коленами, между которыми расположено магнитное кольцо, создаются условия для ускорения гидролиза уже при температурах 100-150°C и тем самым более раннего высвобождения аммиака NH3 за счет значительной активации мочевины путем интенсивного воздействия на нее магнитными полями, меняющими свое направление.When the urea feed tube is zigzag with two elbows between which there is a magnetic ring, conditions are created for accelerating hydrolysis even at temperatures of 100-150 ° C and thereby earlier release of ammonia NH 3 due to significant activation of urea by intensive exposure to magnetic fields changing their direction.

На фигуре 1 представлена система селективного каталитического восстановления окислов азота в отработавших газах дизельных двигателей.The figure 1 presents a system of selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gases of diesel engines.

На фигуре 2 показано магнитное кольцо и трубка подачи мочевины.Figure 2 shows a magnetic ring and a urea feed tube.

Представленная на фигуре 1 система селективного каталитического восстановления окислов азота в отработавших газах дизельных двигателей содержит нейтрализатор 1 отработавших газов, катализатор 2, устройство 3 хранения и подачи мочевины, трубку 4 из немагнитного материала подачи мочевины через форсунку 5 в трубопровод 6 выпуска отработавших газов. Трубка 4 подачи мочевины расположена в магнитном кольце 7. Устройство 3 хранения и подачи мочевины состоит из бака 8 с мочевиной, узла 9 подачи раствора, узла 10 подачи воздуха, дозирующего устройства 11. Кроме того, система содержит CAN-шину 12, электронный блок 13 управления, датчики 14, 15 температуры отработавших газов, датчик 16 содержания окислов азота (NOx) в отработавших газах дизельного двигателя 17.The system for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in diesel engine exhaust gases shown in FIG. 1 comprises an exhaust gas catalyst 1, a catalyst 2, a urea storage and supply device 3, a tube 4 of non-magnetic urea supply material through an injector 5 to the exhaust gas discharge pipe 6. The urea supply tube 4 is located in the magnetic ring 7. The urea storage and supply device 3 consists of a urea tank 8, a solution supply unit 9, an air supply unit 10, and a metering device 11. In addition, the system includes a CAN bus 12, an electronic unit 13 control, sensors 14 and 15 exhaust gas temperature sensor 16, the nitrogen oxides (NO x) in exhaust gas of the diesel engine 17.

При работе дизельного двигателя 17 отработавшие газы проходят по трубопроводу 6 выпуска отработавших газов через нейтрализатор 1 и катализатор 2. В трубопровод 6 выпуска отработавших газов на участке между нейтрализатором 1 и катализатором 2 по трубке 4 из немагнитного материала подается через форсунку 5 мочевина. При подаче к форсунке 5 мочевины она проходит через магнитное поле, создаваемое магнитным кольцом 7 (фигура 2). Вследствие выполнения трубки 4 зигзагообразной с двумя коленами и расположения магнитного кольца между двумя коленами, магнитный поток, воздействующий на мочевину, несколько раз меняет свое направление, усиливая активацию мочевины.When the diesel engine 17 is operating, the exhaust gases pass through the exhaust gas pipe 6 through the catalyst 1 and catalyst 2. In the pipe 6 of the exhaust gas discharge in the area between the catalyst 1 and the catalyst 2, urea is fed through a pipe 4 of non-magnetic material through the nozzle 5. When urea is fed to the nozzle 5, it passes through the magnetic field created by the magnetic ring 7 (figure 2). Due to the execution of the tube 4 zigzag with two elbows and the location of the magnetic ring between the two elbows, the magnetic flux acting on the urea changes its direction several times, increasing the activation of urea.

Перемешиваясь с горячими отработавшими газами, мочевина разлагается на воду и аммиак, который затем попадает в катализатор 2. В катализаторе аммиак NH3 взаимодействует с окислом азота NOх с образованием азота и воды, которые выбрасываются в атмосферу.By mixing with the hot exhaust gas, urea decomposes into water and ammonia, which then enters catalyst 2. In the catalyst, ammonia NH 3 reacts with nitrous oxide NO x to form nitrogen and water, which are released into the atmosphere.

Вследствие интенсивного воздействия на мочевину магнитными полями, меняющими свое направление, увеличена скорость термического разложения раствора мочевины, в результате чего повышается эффективность восстановления NOx, расширяется температурный диапазон эффективного взаимодействия оксидов азота и аммиака и тем самым сокращаются выбросы непрореагировавшего аммиака.Due to the intense influence of urea on magnetic fields that change their direction, the rate of thermal decomposition of the urea solution is increased, as a result of which the efficiency of NO x reduction is increased, the temperature range of the effective interaction of nitrogen oxides and ammonia is expanded, and thereby emissions of unreacted ammonia are reduced.

Claims (1)

Система селективного каталитического восстановления окислов азота в отработавших газах дизельных двигателей, содержащая нейтрализатор отработавших газов, катализатор, устройство хранения и подачи мочевины, трубку подачи мочевины через форсунку в трубопровод выпуска отработавших газов, отличающаяся тем, что трубка подачи мочевины сделана из немагнитного материала и выполнена зигзагообразной с двумя коленами, между которыми расположено магнитное кольцо. A system for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in diesel engine exhaust gases, comprising an exhaust gas catalyst, a catalyst, a urea storage and supply device, a urea supply pipe through an nozzle to an exhaust gas pipe, characterized in that the urea supply pipe is made of non-magnetic material and is made zigzag with two bends between which the magnetic ring is located.
RU2015103630/06A 2015-02-04 2015-02-04 System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines RU2576758C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103630/06A RU2576758C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103630/06A RU2576758C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576758C1 true RU2576758C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103630/06A RU2576758C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576758C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793239C2 (en) * 2018-03-01 2023-03-30 Касале Са PROCESS FOR REDUCING NOx AND N2O CONTENT IN TAIL GAS OF NITRIC ACID PRODUCTION

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637226A (en) * 1995-08-18 1997-06-10 Az Industries, Incorporated Magnetic fluid treatment
RU2314861C1 (en) * 2006-07-10 2008-01-20 Федеральное агентство по образованию Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина Method of the selective non-catalytic purification of the flue gases from nitrogen oxides
DE102008040569A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Exhaust gas system i.e. DENOX system, for reducing nitrogen oxide in exhaust gas of diesel engine, has field generating device generating electrical and/or magnetic field for flat crystal growth of reducing agent crystals
RU2457893C2 (en) * 2006-05-16 2012-08-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Method and device for processing exhaust gases generated at internal combustion engine operation
RU2012122993A (en) * 2009-11-05 2013-12-10 Джонсон Мэтью Инк. SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING AQUEOUS SOLUTION OF UREA IN AMMONIA VAPORS USING SECONDARY COMBUSTION PRODUCTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637226A (en) * 1995-08-18 1997-06-10 Az Industries, Incorporated Magnetic fluid treatment
RU2457893C2 (en) * 2006-05-16 2012-08-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Method and device for processing exhaust gases generated at internal combustion engine operation
RU2314861C1 (en) * 2006-07-10 2008-01-20 Федеральное агентство по образованию Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина Method of the selective non-catalytic purification of the flue gases from nitrogen oxides
DE102008040569A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Exhaust gas system i.e. DENOX system, for reducing nitrogen oxide in exhaust gas of diesel engine, has field generating device generating electrical and/or magnetic field for flat crystal growth of reducing agent crystals
RU2012122993A (en) * 2009-11-05 2013-12-10 Джонсон Мэтью Инк. SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING AQUEOUS SOLUTION OF UREA IN AMMONIA VAPORS USING SECONDARY COMBUSTION PRODUCTS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793239C2 (en) * 2018-03-01 2023-03-30 Касале Са PROCESS FOR REDUCING NOx AND N2O CONTENT IN TAIL GAS OF NITRIC ACID PRODUCTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101758217B1 (en) Reducing agent mixing apparatus having liquid drop preventing function
ATE491872T1 (en) DEVICE, REACTOR AND METHOD FOR REDUCING NITROGEN OXIDES IN THE EXHAUST STREAM OF COMBUSTION ENGINES
KR101910880B1 (en) Process for the reduction of nitrogen oxides and sulphur oxides in the exhaust gas from internal combustion engine
RU2018146947A (en) VANADIUM CATALYSTS FOR ENGINE SYSTEMS WITH HIGH NO2 EMISSIONS
EP1481719A3 (en) Engine exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment process
CN102132016A (en) Catalytic devices for converting urea to ammonia
CN101683589A (en) Waste gas cleaning mechanism and system
JP2011149401A5 (en)
JP2006009608A (en) Exhaust emission control device
CN109252922A (en) Selective catalytic reduction device actively removes crystal system
ES2452932T5 (en) Exhaust system for combustion engine
CN110925070A (en) Post-processing device for realizing ultralow emission control of gas engine
RU2014148681A (en) EXHAUST GAS NEUTRALIZATION SYSTEM AND METHOD RELATING TO SUCH SYSTEM
Latha et al. A review on scr system for nox reduction in diesel engine
KR20170042334A (en) Arrangement to introduce a reducing agent into an exhaust stream
KR20120130603A (en) Apparatus for mixing reducing agent of scr system
KR20160084527A (en) EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE REDUCING NOx AND SOx
Xi et al. A novel combined system using Na2S2O8/urea to simultaneously remove SO2 and NO in marine diesel engine exhaust
KR100999614B1 (en) Apparatus for reducing nitrogen oxide in exhaust pipe
RU2576758C1 (en) System for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of diesel engines
JP4581753B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
CN205154312U (en) Diesel engine post -processing system
CN112664298A (en) Exhaust gas purification system for vehicle and exhaust gas purification method for vehicle
JP2015101968A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
RU158191U1 (en) SYSTEM OF SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION OF NITROGEN OXIDES IN THE EXHAUST GASES OF DIESEL ENGINES