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柴油车尾气净化蜂窝状Fe-Mo/ZSM-5催化剂的试验研究

庄永涛  
【摘要】: 柴油车因为在动力性、燃油经济性和稳定可靠性等方面有着汽油机不可比拟的优势,其用途已不再仅仅局限于船用和大型卡车、公交车的动力系统,而是已逐渐扩展到各类车型上。中国在未来几年的排放标准要求与国际接轨,达到欧Ⅳ。单纯依靠机内净化措施已经远远不能满足现在日益严格的排放要求。因此将机内净化和排气后处理有机的结合起来成为未来解决柴油车排放问题的主要技术手段。SCR是一种适合柴油车的NOx催化净化净化后处理技术。课题组前期研究发现Fe-Mo/ZSM-5在以NH3为还原剂的NOx-SCR反应中具有很好的催化活性和较宽的活性温度窗口。为了能把粉末催化剂应用到实际当中去,我们把催化剂涂覆到蜂窝状堇青石载体上,考察了催化剂制备方法、助剂、载体涂覆方法对蜂窝状催化剂的影响。并进行了蜂窝状车载催化剂的设计和中试试验。得出的主要结论如下: (1)本项目所采用的涂载技术不论对共浸渍法样品,还是气相离子交换法样品,其所制备的蜂窝状催化剂的活性与其粉末样品的活性相差不大,个别样品甚至还有所提高。 (2)不同的蜂窝状陶瓷载体对催化剂的催化性能也存在一定的影响。对于相同大小尺寸的蜂窝状载体,采用相同的涂覆方法。康宁载体在催化剂的涂覆量和催化活性要高于山西净土载体。 (3)制备方法对蜂窝状催化剂的活性有显著的影响。气相离子交换法制备的样品,不论是粉末催化剂还是蜂窝状催化剂,其催化活性明显高于共浸渍法制备的样品,且温度窗口要宽于共浸渍法制备的样品。 (4)在气相离子交换法制备的粉末样品中加入K+有助于改进粉末催化剂的低温活性和高温稳定性。而加入B4+,则导致其高温催化活性下降。 (5)催化剂活性的高低不仅与活性组分的类别、载体本身性质有关,而且与活性组分的负载量有关。在一定的范围内,活性组分的负载量越大,催化剂活性越高。随着负载量的增加,催化活性达到最高,再增加活性组分的负载量,催化剂催化活性没有明显提高。 (6)确定了整体式催化剂的壳体的形状为圆柱形,这种形状的壳体便于焊接,刚度好,装配工艺简单。衬垫材料则采用陶瓷纤维网垫,它可以起到良好的固定作用,使得陶瓷载体免受外力的冲击和振动,同时有效地防止尾气从陶瓷载体与壳体间的缝隙处泄露。 (7)从稳态转化效率测试结果可以看出,该催化消声器在250℃基本可以达到50%以上的转化效率,具有较宽的转化效率窗口。排放的NOx满足欧Ⅳ排放标准。


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