排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn)場再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn)場再生方法，其在內(nèi)燃機等的排 氣凈化系統(tǒng)，更加詳細地，例如在船舶用柴油機等內(nèi)燃機等的排氣凈化系統(tǒng)中，添加醇、烴 等液體還原劑，去除氮氧化物（N0X)，并且能夠恢復(fù)脫硝催化劑的性能。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)作為防止船舶的海洋污染等的國際公約的海洋污染防止公約（MARP0L公 約），以2016年以后的新造船為對象，限定大氣污染物質(zhì)排放限制海域（ECA:Emission ControlArea)，將啤的排放由規(guī)定值降低約80%。
[0003] 以往，例如在柴油機等內(nèi)燃機等的排氣通路上設(shè)置的SCR (Selective Catalytic Reduction;選擇性催化還原）脫硝裝置中，船舶的排氣溫度在300°C以下的低溫排氣環(huán)境 中，脫硝反應(yīng)不充分，此外，由于通過燃料油中含有的硫磺成分與還原劑的銨成分反應(yīng)生成 的硫酸氫銨（酸性硫酸銨）使脫硝催化劑中毒，因此存在難以實用化的問題。
[0004] 另一方面，已知使用醇等作為還原劑，并在180°C~300°C程度的低溫溫度域中使 用能夠脫硝的沸石的脫硝催化劑。在這些低溫活性脫硝催化劑中，確認存在如下技術(shù)問題： 來自作為還原劑而使用的醇的碳成分附著（嵌縫（3 -））在脫硝催化劑上，由此在 脫硝反應(yīng)中隨時間變化性能降低。
[0005] 此外，確認到通過將這些性能降低的脫硝催化劑抽出并進行加熱處理，能夠使附 著的碳成分脫離，恢復(fù)性能。
[0006] 例如，在下述專利文獻1中，公開了以甲醇及/或二甲醚等的醇及/或醚作為還 原劑，使用質(zhì)子型0沸石的脫硝催化劑，還原去除排氣中N0X的方法，此時，公開了如下的 脫硝催化劑再生系統(tǒng)：在分為至少兩個系統(tǒng)的排氣處理流路上配置脫硝催化劑層，關(guān)閉一 個排氣處理流路而停止排氣的供給，并且在另一個排氣處理流路上繼續(xù)排氣處理，同時在 該情況下將停止供給排氣的排氣處理流路的脫硝催化劑在350°C~800°C下進行加熱處理 (通過加熱器直接加熱），由此使降低了的脫硝性能恢復(fù)。
[0007] 此外，如下所述的專利文獻2的圖2中，公開了如下的脫硝催化劑再生系統(tǒng)：作為 汽車的排氣處理裝置的脫硝催化劑的功能恢復(fù)結(jié)構(gòu)，設(shè)置平時投入還原劑的第一還原劑投 入管及適時投入還原劑的第二還原劑投入管，并且，對于隨著脫硝催化劑上游側(cè)的背壓上 升而進行的還原劑供給壓力的壓力調(diào)節(jié)，中間設(shè)置氧化催化劑。在該專利文獻2所述的脫 硝催化劑再生系統(tǒng)中，在通常時候也使通過氧化催化劑的排氣活性化，提高之后的脫硝催 化劑的反應(yīng)性，并且在因燃燒殘留物的附著所導(dǎo)致的脫硝催化劑性能降低時，通過投入第 二系列的還原劑，使氧化催化劑的活性進一步提高，促進燃燒殘留物的完全燃燒?，F(xiàn)有技術(shù) 文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本專利公開2006-220107號公報
[0010] 專利文獻2 :日本專利公開平成8-200048號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] (一）要解決的技術(shù)問題
[0012] 然而，在上述專利文獻1所述的脫硝催化劑凈化系統(tǒng)中，若考慮到實際用途方面 (例如船舶等），在催化劑反應(yīng)器部設(shè)置作為加熱處理裝置的加熱器，對脫硝催化劑進行再 生，則關(guān)系到設(shè)備的大型化的，并且設(shè)備費用提高，此外由于加熱器依靠電力運行，因此還 存在運行成本變高的問題。
[0013] 此外，即使假設(shè)加熱器用的熱源不通過電力，而是由排氣的熱交換得到的情況下， 若考慮到內(nèi)燃機的排氣溫度（約300°c)，則仍存在難以將催化劑加熱到脫硝催化劑恢復(fù)所 需要的350°C~800°C溫度域的問題。
[0014] 此外，在上述專利文獻2的圖2所述的脫硝催化劑凈化系統(tǒng)中，由于排氣一直在氧 化催化劑中流通的配置，因此排氣中含有的一般的催化劑毒物成分（例如s、P、C1等），由 此存在氧化催化劑自身劣化的問題。
[0015] 本發(fā)明的目的在于解決上述的現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催 化劑的現(xiàn)場再生方法，該排氣凈化系統(tǒng)使用例如船舶用柴油機的排氣那樣排氣溫度在 200°C~400°C程度的較低溫域的氮氧化物還原用的脫硝催化劑，并且添加醇或烴等還原 劑，能夠通過適當?shù)募訜崽幚砣コ街诿撓醮呋瘎┥系奶汲煞郑纱嘶謴?fù)脫硝催化性能， 而且對于該加熱處理，通過利用還原劑和空氣，以及專門設(shè)置的還原劑氧化催化劑層，能夠 不使用現(xiàn)有特別的加熱裝置或燃料而On-site(才 > 寸4卜）即現(xiàn)場進行脫硝催化劑的再 生，且實用性優(yōu)異。
[0016](二）技術(shù)方案
[0017] 本發(fā)明人等鑒于上述問題點進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在例如船舶用柴油機的 排氣這樣，排氣溫度在200°C~400°C程度的較低溫域的排氣凈化系統(tǒng)中，通過加熱進行現(xiàn) 場脫硝催化劑的再生時，利用還原劑的氧化熱作為熱源，通常時，還原劑用于脫硝反應(yīng)，再 生時，通過改變還原劑的流路，將還原劑導(dǎo)入氧化催化劑層，通過還原劑的氧化反應(yīng)而得到 氧化熱，此時，引起氧化反應(yīng)的熱源，利用通過換熱器與排氣進行熱交換而被加熱的空氣， 在脫硝催化劑的再生處理后，通過改變還原劑的流路，能夠返回到通常時候（脫硝反應(yīng)）， 從而完成本發(fā)明。
[0018] 為了實現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案1的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn)場再生方法的 發(fā)明涉及一種排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，在向在內(nèi)燃機排氣通路上設(shè)置的脫硝催化劑層 的上游側(cè)的排氣中添加還原劑夾雜空氣，還原在脫硝催化劑層排氣中的氮氧化物，從而凈 化排氣的排氣凈化系統(tǒng)中，同時設(shè)置還原劑氧化催化劑層，在所述脫硝催化劑層的催化劑 再生時，向所述還原劑氧化催化劑層供給還原劑及空氣，在該還原劑氧化催化劑層中，利用 還原劑與空氣氧化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱，產(chǎn)生高溫的氧化反應(yīng)氣體，將該高溫的氧化反應(yīng)氣 體導(dǎo)入所述脫硝催化劑層中，并加熱脫硝催化劑，由此使脫硝催化劑再生。
[0019] 技術(shù)方案2的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn)場再 生方法，其特征在于，利用高溫氧化反應(yīng)氣體的脫硝催化劑的加熱溫度為500°C以上，800°C 以下。
[0020] 技術(shù)方案3為根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn)場再 生方法，其特征在于，在還原劑供給主管路的途中設(shè)置還原劑供給分支管路，所述還原劑供 給主管路是向脫硝催化劑層上游側(cè)的排氣供給還原劑，另一方面，在空氣供給主管路的途 中設(shè)置空氣供給分支管路，同時將這些還原劑供給分支管路以及空氣供給分支管路，連接 到所述還原劑氧化催化劑層，所述空氣供給主管路是向所述脫硝催化劑層上游側(cè)的排氣供 給空氣；在進行所述脫硝催化劑層的催化劑再生時，將還原劑的供給從還原劑供給主管路 切換至還原劑供給分支管路，同時將空氣的供給從空氣供給主管路切換至空氣供給分支管 路，向所述還原劑氧化催化劑層供給還原劑以及空氣。
[0021] 技術(shù)方案4的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn) 場再生方法，其特征在于，將還原劑供給副管路連接至所述還原劑氧化催化劑層，所述還原 劑供給副管路供給與向脫硝催化劑層上游側(cè)的排氣供給的還原劑同種或不同種的還原劑， 另一方面，在空氣供給主管路的途中設(shè)置空氣供給分支管路，所述空氣供給主管路向所述 脫硝催化劑層的上游側(cè)的排氣供給空氣；將該空氣供給分支管路連接至所述還原劑氧化催 化劑層，在進行所述脫硝催化劑層的催化劑再生時，從還原劑供給副管路向所述還原劑氧 化催化劑層供給同種或不同種的還原劑，同時將空氣的供給從空氣供給主管路切換至空氣 供給分支管路，向所述還原劑氧化催化劑層供給空氣。
[0022] 技術(shù)方案5的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催化劑的現(xiàn) 場再生方法，其特征在于，除了向所述脫硝催化劑層上游側(cè)的排氣供給還原劑的還原劑供 給主管路及供給空氣的空氣供給主管路，分別另外設(shè)置還原劑供給副管路及空氣供給副管 路，所述還原劑供給副管路向所述還原劑氧化催化劑層供給與向所述脫硝催化劑層上游側(cè) 的排氣供給的還原劑同種或不同種的還原劑，所述空氣供給副管路向所述還原劑氧化催化 劑層供給空氣，在進行所述脫硝催化劑層的催化劑再生時，從還原劑供給副管路向所述還 原劑氧化催化劑層供給同種或不同種的還原劑，同時從空氣供給副管路供給空氣。
[0023] 技術(shù)方案6的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1~5中任一項所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催 化劑的現(xiàn)場再生方法，其特征在于，在脫硝催化劑層下游側(cè)的排氣管路上設(shè)置空氣加熱用 換熱器，在該換熱器中利用從脫硝催化劑層排出的凈化排氣的排熱對空氣進行加溫，將該 加溫空氣供給至所述還原劑氧化催化劑層，使還原劑與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)。
[0024] 技術(shù)方案7的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1~5中任一項所述的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催 化劑的現(xiàn)場再生方法，其特征在于，還原劑為由醇、醚、酮類及烴構(gòu)成的群中選擇的至少一 種有機化合物，向脫硝催化劑層的上游側(cè)的排氣一起添加氣化還原劑和空氣。
[0025] (三）有益效果
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)的脫硝催