本發(fā)明屬于還原劑領(lǐng)域，尤其涉及一種用于SCR系統(tǒng)的固載還原劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：選擇性催化還原技術(shù)—SCR是針對(duì)柴油車尾氣排放中NOx的一項(xiàng)處理工藝，即在催化劑的作用下，噴入還原劑氨或尿素，把尾氣中的NOx還原成N2和H2O。催化劑有貴金屬和非貴金屬兩類。該技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)尾氣后處理，通過(guò)優(yōu)化噴油和燃燒過(guò)程，盡量在機(jī)內(nèi)控制微粒PM的產(chǎn)生，而后在機(jī)外處理富氧條件下形成氮氧化物，即使用車用尿素(車用尿素在一定溫度下分解生成氨)對(duì)氮氧化物(NOx)進(jìn)行選擇性催化還原，從而達(dá)到既節(jié)能、又減排的目的，該項(xiàng)技術(shù)是歐洲主流技術(shù)路線，歐洲長(zhǎng)途載貨車和大型客車幾乎全部采用該技術(shù)。目前傳統(tǒng)用于SCR系統(tǒng)的催化還原劑--車用尿素溶液(AdBlue)是用不含其他任何添加物的高純尿素和純水一起配制的溶液，該溶液中尿素含量為32.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。國(guó)內(nèi)外重型柴油機(jī)廠家大多數(shù)采用了SCR(選擇性催化還原)技術(shù)來(lái)滿足歐IV、歐Ⅴ機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。選擇SCR技術(shù)的的車輛必須添加尿素溶液作為催化還原劑，使車輛達(dá)標(biāo)排放。AdBlue用于配有SCR(車用選擇性催化還原尾氣后處理)系統(tǒng)的轎車、卡車、客車和重型非道路使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車輛，是SCR技術(shù)中必須要用到的消耗品，與SCR催化劑一起將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有害氮氧化物轉(zhuǎn)換成無(wú)害的水蒸氣和氮。SCR系統(tǒng)的主要組成部分包括催化劑，AdBlue注入裝置，AdBlue容器和AdBlue劑量控制器。幾乎所有歐洲、美國(guó)和亞洲，包括中國(guó)的重型汽車制造商也為車輛配備選擇性催化還原系統(tǒng)并配以AdBlue工作液，以達(dá)到新的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)(如歐四、歐五)。AdBlue和SCR技術(shù)共同作用下，能優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃料消耗，減少柴油消耗可高達(dá)6％，顯著降低成本。AdBlue的平均消耗量是一般柴油消耗量的5％，約為高速公路駕駛每100公里消耗1.5升。AdBlue只可使用于配置SCR系統(tǒng)的引擎組合，因?yàn)樗炔皇侨剂?，也不是燃料添加劑。AdBlue執(zhí)行符合ISO22241，DIN70070和CEFIC規(guī)章內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，以確保SCR系統(tǒng)有效運(yùn)行。AdBlue對(duì)環(huán)境沒(méi)有危害，并分類為最低風(fēng)險(xiǎn)的可運(yùn)輸液體。目前，由于車用尿素溶液(AdBlue)在使用過(guò)程中出現(xiàn)了大量的故障，導(dǎo)致目前符合國(guó)四排放法規(guī)車輛大面積后處理系統(tǒng)維修，主要由于行駛過(guò)程中尾氣系統(tǒng)的溫度以及尿素溶液噴射系統(tǒng)的問(wèn)題導(dǎo)致SCR催化系統(tǒng)的結(jié)垢堵塞，并且在500-1000公里后就出現(xiàn)大面積的亮紅燈—噴嘴結(jié)晶引起的噴射問(wèn)題。目前沒(méi)有任何辦法能夠徹底解決現(xiàn)有采用車用尿素溶液產(chǎn)品引起的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種具有高吸附率、高充氮次數(shù)且耐高溫的用于SCR系統(tǒng)的固載還原劑；本發(fā)明的第二目的是提供該固載還原劑的制備方法。技術(shù)方案：本發(fā)明用于SCR系統(tǒng)的固載還原劑，按重量百分比計(jì)包括如下原料：無(wú)機(jī)鹽60-95％、無(wú)機(jī)氧化物1-20％、粘結(jié)劑0.5-15.0％、分散劑0.2-10％及添加劑0.1-10％。優(yōu)選的，無(wú)機(jī)鹽80-90％、無(wú)機(jī)氧化物5-10％、高分子粘結(jié)劑1-7％、分散劑0.25-5％及添加劑1.0-6.0％。本發(fā)明通過(guò)添加無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)氧化物、粘結(jié)劑、分散劑及添加劑，各組分間相容、相輔相成，從而使制備的固載還原劑不僅具有儲(chǔ)氨功能，且能夠改善固體儲(chǔ)氨材料的導(dǎo)熱性能及機(jī)械強(qiáng)度，使產(chǎn)品成型穩(wěn)定，防止散裂。優(yōu)選的，無(wú)機(jī)鹽可包括氯化鍶、氯化鈣或氯化鎂，進(jìn)一步優(yōu)選可為氯化鈣，氯化鈣吸附氨，理論有效氨含量高；無(wú)機(jī)氧化物可包括氧化鋁、膨潤(rùn)土、改性高嶺土或硅酸鈉；粘結(jié)劑可以但不限于聚乙烯醇或PVPk90；分散劑可以但不限于司盤80或乳化劑hypmerB246；添加劑可包括膨脹石墨、分子篩或稀土金屬。在同等體積的有效氨下，本發(fā)明的固載還原劑與Adblue相比，首先，其能夠在僅140℃時(shí)便開始釋放氨，因此裝備了SSCR系統(tǒng)的車輛開始控制NOx排放的時(shí)間要遠(yuǎn)早于裝備SCR系統(tǒng)的車輛，且在冷啟動(dòng)條件下，固載還原劑中氨的激活速度也快于SCR系統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度持續(xù)低下的情況下，也能夠在城市作業(yè)的車輛上持續(xù)不斷地工作，氣體不會(huì)因?yàn)榈蜏丨h(huán)境導(dǎo)致結(jié)晶堆積和堵塞，降低了維護(hù)成本，避免了低溫條件下AdBlue溶液會(huì)凝固的問(wèn)題；其次，由于儲(chǔ)存密度大，裝載該固載還原劑的儲(chǔ)氨罐的更換頻率顯著低于補(bǔ)充AdBlue溶液的頻率，從而大大縮短了維護(hù)的時(shí)間；此外，由于選擇性催化還原系統(tǒng)的使用效率大幅提高，該固載還原劑分解NOx的能力顯著增強(qiáng)，且不需要通過(guò)尿素水解得到氨氣，進(jìn)而降低了溫室氣體二氧化碳的排放量。本發(fā)明制備用于SCR系統(tǒng)的固載還原劑的方法，包括如下步驟按重量百分比將無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)氧化物、粘結(jié)劑及添加劑混合，加水?dāng)嚢枭郎刂?0～60℃，加入分散劑，制得粘稠物，保溫分散1.5～4h，干燥，即可。進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明的固載還原劑的制備方法中，所述的干燥是在120～150℃條件下干燥6～12h。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為：該固載還原劑的充氨次數(shù)高、耐高溫及對(duì)熱、機(jī)械的穩(wěn)定性強(qiáng)，且氨的吸附率高達(dá)35～55％，尤其適合用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)中的催化還原劑，大大提高了SCR系統(tǒng)的使用周期、降低了后期使用過(guò)程中的維系成本和使用成本，有效提高了SCR系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，且杜絕了使用Adblue產(chǎn)品引起的SCR系統(tǒng)催化劑結(jié)垢堵塞、尿素溶液噴嘴的結(jié)晶和尿素泵的電氣問(wèn)題；同時(shí)，其制法簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，環(huán)保無(wú)污染。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本發(fā)明的固載還原劑原料及配比如表1所示。表1實(shí)施例1的原料及配比組分氯化鍶HX分子篩膨潤(rùn)土聚乙烯醇司盤80加入量/克90010403020配比/％901432本實(shí)施中采用的原料均可從市場(chǎng)上購(gòu)買得到。制備方法：首先將氯化鍶、HX分子篩、膨潤(rùn)土及聚乙烯醇加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入100g蒸餾水，水的加入量能夠使各組分混合均勻即可，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至50℃后，加入司盤80，保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散4h后，將該粘稠物放置于120℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥12h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成本發(fā)明的固載還原劑。實(shí)施例2本實(shí)施例的固載還原劑原料及配比如表2所示。表2原料及配比組分氯化鍶膨脹石墨膨潤(rùn)土PVPK90HypmerB246加入量/克80040803050配比/％804835制備方法：制備方法：首先將氯化鍶、膨脹石墨、膨潤(rùn)土及PVPK90加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入85g蒸餾水，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至60℃后，加入HypmerB246，開始保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散2.5h后，將該粘稠物放置130℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥8h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成固載還原劑。實(shí)施例3本實(shí)施的固載還原劑原料及配比如表3所示。表3原料及配比組分氯化鈣HX分子篩改性高嶺土聚乙烯醇HypmerB246加入量/克87020602030配比/％872623制備方法：首先將氯化鈣、HX分子篩、改性高嶺土及聚乙烯醇加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入95g蒸餾水，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至55℃后，加入HypmerB246，開始保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散4h后，將該粘稠物放置130℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥10h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成固載還原劑。實(shí)施例4本實(shí)施例的固載還原劑原料及配比如表4所示。表4原料及配比制備方法：首先將氯化鈣、稀土金屬、膨潤(rùn)土及PVPK90加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入105g蒸餾水，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至50℃后，加入HypmerB246，開始保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散2h后，將該粘稠物放置130℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥12h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成固載還原劑。實(shí)施例5本實(shí)施例的固載還原劑原料及配比如表5所示。表5原料及配比組分氯化鍶稀土金屬膨潤(rùn)土PVPK90HypmerB246加入量/克75060905050占比/％756955制備方法：首先將氯化鍶、稀土金屬、膨潤(rùn)土及PVPK90加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入90g蒸餾水，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至60℃后，加入HypmerB246，開始保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散1.5h后，將該粘稠物放置140℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥8h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成固載還原劑。將實(shí)施例1-5制得的固載還原劑進(jìn)行性能檢測(cè)，獲得的技術(shù)指標(biāo)如表6所示。表6實(shí)施例1-5測(cè)試結(jié)果通過(guò)表6可知，本發(fā)明制備的固載還原劑不僅耐高溫及對(duì)熱、機(jī)械的穩(wěn)定性強(qiáng)，且氨的吸附率高達(dá)35～48％，大大提高了SCR系統(tǒng)的使用周期、降低了后期使用過(guò)程中的維系成本和使用成本，有效提高了SCR系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，且杜絕了使用Adblue產(chǎn)品引起的SCR系統(tǒng)催化劑結(jié)垢堵塞、尿素溶液噴嘴的結(jié)晶和尿素泵的電氣問(wèn)題。實(shí)施例6組分的配比與實(shí)施例5相同，不同之處在于無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂，無(wú)機(jī)氧化物為氧化鋁。制備方法為：首先將氯化鎂、稀土金屬、氧化鋁及PVPK90加入到不銹鋼調(diào)合釜中，加入90g蒸餾水，開始升溫?cái)嚢?000轉(zhuǎn)；待溫度升至60℃后，加入HypmerB246，開始保溫30min后觀察體系外觀，攪拌均勻后得到粘稠物，保溫分散1.5h后，將該粘稠物放置150℃恒溫烘箱內(nèi)加熱干燥6h，待水分完全蒸發(fā)后，便制成固載還原劑。該實(shí)施例中的無(wú)機(jī)氧化物可替換為硅酸鈉。實(shí)施例7基本步驟與實(shí)施例5相同，不同之處在于組分的配比，具體如表7所示：表7原料及配比組分氯化鍶/％稀土金屬/％膨潤(rùn)土/％PVPK90/％HypmerB246/％1953.310.50.2260101010103600.120154.94906.75510.255801775680610102對(duì)比例基本步驟與實(shí)施例6相同，不同之處在于組分配比，如表8所示。表8原料及配比組號(hào)氯化鍶/％稀土金屬/％膨潤(rùn)土/％PVPK90/％HypmerB246/％1990.080.50.250.17234122517123551212012將本實(shí)施例的1-6組及對(duì)比例1-3制備的固載還原劑進(jìn)行性能檢測(cè)，獲得的技術(shù)指標(biāo)如表9所示。表9實(shí)施例7及對(duì)比例測(cè)試結(jié)果通過(guò)表9對(duì)比可知，在本發(fā)明組分配比范圍內(nèi)制備的固載還原劑，氨吸附率大40％左右，且分解溫度低，這主要是因?yàn)樵诮M分配比范圍內(nèi)制備的固載還原劑具有較好的導(dǎo)熱性，孔隙率高，氨的吸附量高。在確保固載還原劑導(dǎo)熱性及吸附量后，本發(fā)明范圍內(nèi)制備的固載還原劑具有較好的機(jī)械性能，確保固載還原劑的安裝使用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3