Способ снижения оксидов азота и оксидов серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания


 


Владельцы патента RU 2584217:

ХАЛЬДОР ТОПСЕЭ А/С (DK)

Изобретение относится к снижению количества оксидов азота и оксидов серы, присутствующих в выхлопных газах. Способ снижения количества оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, включает пропускание выхлопного газа вместе с отрегулированным количеством аммиака через каталитическую систему, содержащую один или более катализаторов, активных в отношении реакции с оксидами азота с получением азота, где в выхлоп вводят сам аммиак или аммиак образуется после введения в выхлопной газ до пропускания выхлопного газа через каталитическую систему; пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через турбину в турбокомпрессоре; удаление триоксида серы и/или аммониевых соединений серы, присутствующих в выхлопе из турбокомпрессора, на последующей стадии обработки выхлопного газа. Выхлопной газ пропускают через каталитическую систему при температуре выше температуры конденсации аммониевых соединений серы, образованных по реакции с аммиаком в выхлопном газе. Количество аммиака в выхлопном газе регулируют таким образом, чтобы получить количество менее 2 част./млн объемных или более 10 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему. Техническим результатом изобретения является эффективное снижение оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

 

Данное изобретение относится к способу снижения количества оксидов азота и оксидов серы, присутствующих в выхлопном газе из двигателей внутреннего сгорания, с помощью восстанавливающего агента, такого как аммиак и мочевина. В частности, данное изобретение направлено на удаление таких соединений из выхлопных газов двигателей, работающих на топливе, имеющем высокое содержание серы.

Выброс оксидов азота вместе с выхлопными газами при работе стационарных конструкций и моторных средств передвижения в течение долгого времени является одной из основных экологических проблем. Вредное воздействие оксидов азота (NOx) и оксидов серы (SOx) хорошо известно.

В энергетической и автомобильной промышленности, особенно в выхлопных газах из двигателей, работающих на бедных смесях, восстановление NOx до азота (N2) обычно проводят с применением аммиака или мочевины в качестве восстанавливающих агентов над подходящим катализатором в процессе так называемого селективного каталитического восстановления (СКВ).

СКВ и катализаторы для применения в процессе восстановления описаны в известном уровне техники и не нуждаются в дополнительном описании.

Раньше удалению оксидов серы из выхлопного газа двигателя уделялось меньшее внимание, очевидно, из-за того, что содержание серы в выхлопном газе ниже существующих в настоящее время требований. Большая часть двигателей внутреннего сгорания в автомобильной промышленности работает на обессеренном топливе, и содержание серы в выхлопном газе ниже существующих в настоящее время требований или выбросы с высокими содержаниями, которые соответствуют природному уровню серы в нефтяном топливе, являются приемлемыми.

В настоящее время большие двигатели внутреннего сгорания для стационарного применения и применяемые на борту морских судов работают на топливе с высоким содержанием серы.

В качестве примера можно привести, что не существует операционного технического решения для процесса селективного каталитического восстановления DeNOx (SCR DeNOx) в сочетании с двигателями внутреннего сгорания, заправляемыми тяжелым дизельным топливом (ТДП) с содержанием серы более 1%.

Такие двигатели обычно оборудованы турбокомпрессорами для улучшения эффективности двигателя.

Очистка выхлопного газа из турбонагнетаемых двигателей внутреннего сгорания является проблематичной по следующим причинам.

Аммиак, являясь обычным восстанавливающим агентом, применяемым в СКВ газов NOx, взаимодействует с оксидом серы, также присутствующим в выхлопном газе, особенно в выхлопном газе из двигателей, заправляемых ТДП. Реакционными продуктами являются сульфат аммония или бисульфат аммония, который конденсируется на катализаторе СКВ и ингибирует катализатор при контакте с аммиаком, если температура выхлопного газа меньше определенного предела.

Температура выхлопного газа обычно составляет от 330 до 500°C сразу же после выхода из двигателя. Эта температура значительно больше температуры конденсации сульфатов.

Относительно высокая температура, тем не менее, означает, что некоторые из SO2 в выхлопном газе окисляются до SO3, проходя через СКВ катализатор. Образовавшийся SO3 вместе с SO3, уже присутствующим на выходе выхлопной системы двигателя, приводит к образованию кислотного шлейфа, если их не уловить в линии оборудования для обработки выхлопного газа.

После прохождения через турбину турбокомпрессора температура выхлопа снижается до температуры ниже температуры конденсации, что вызывает указанные выше проблемы.

Таким образом, основным объектом данного изобретения является способ объединенного восстановления NOx и SOx из турбонагнетаемых двигателей внутреннего сгорания, не имеющий указанных выше проблем.

Главной характеристикой данного изобретения является применение избыточного количества аммиака в выхлопном газе по сравнению с количеством, необходимым для СКВ, чтобы улавливать SO3 в виде сульфата аммония или бисульфата аммония в линии оборудования, установленной далее, или количества аммиака для создания низкого проскока из СКВ, чтобы SO3 мог улавливаться в виде H2SO4 в мокром газоочистителе.

Следовательно, в данном изобретении представлен способ снижения количества оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, включающий пропускание выхлопного газа вместе с отрегулированным количеством аммиака через каталитическую систему, содержащую один или более катализаторов, активных в отношении реакции с оксидами азота с получением азота, где в выхлоп вводят сам аммиак или аммиак образуется после введения в выхлопной газ до пропускания выхлопного газа через каталитическую систему;

пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через турбину в турбокомпрессоре; и

удаление триоксида серы и/или аммониевых соединений серы, присутствующих в выхлопе из турбокомпрессора, на последующей стадии обработки выхлопного газа, где

выхлопной газ пропускают через каталитическую систему при температуре выше температуры конденсации аммониевых соединений серы, образованных по реакции с аммиаком в выхлопном газе, и где количество аммиака в выхлопном газе регулируют таким образом, чтобы получить количество менее 2 част./млн объемных или более 10 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему.

В конкретных вариантах выполнения, количество аммиака может составлять менее 0,5 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему.

При создании избытка аммиака по сравнению с количеством NOx, что приводит к проскоку аммиака, образовавшийся SO3 может улавливаться в виде бисульфата аммония (БСА) или сульфата аммония (СА). БСА и СА являются водорастворимыми соединениями и могут быть легко удалены очисткой водой в газоочистителе. БСА и СА также могут быть удалены с помощью оборудования для продувки сажи.

Газоочиститель оптимизирован для улавливания SO3. В таком альтернативном рабочем режиме проскок аммиака поддерживают на минимальном уровне для минимизации загрязнения установленного далее оборудования.

Если проскок аммиака из СКВ держится выше 10 част./млн объемных, бисульфат аммония и сульфат аммония конденсируются в паровом утилизаторе тепла отработавших газов либо на теплопередающих поверхностях, либо в виде твердых частиц в газовой фазе. Отложения, образовавшиеся на поверхностях в установленном далее оборудовании, могут быть удалены очисткой водой и/или в ходе продувки сажи, а частицы удаляют в установленном далее газоочистителе SOx.

В качестве альтернативы, проскок аммиака поддерживают низким (<2 част./млн), что означает, что загрязнение установленного далее оборудования бисульфатом аммония и сульфатом аммония минимизировано. Затем SO3 может быть удален в газоочистителе SOx, который оптимизирован для удаления SO3.

Аммиак для применения в соответствии с данным изобретением может подаваться в виде газообразного аммиака или посредством раствора мочевины, который разлагается до аммиака после впрыска в выхлопной газ.

Способ в соответствии с данным изобретением особенно подходит для двухтактных двигателей. Такие двигатели обычно применяют на борту морских судов, и их заправляют серосодержащим тяжелым дизельным топливом.

Пример

Двухтактный двигатель на морском судне выпускает 1500 част./млн (объемных) NOx, 750 част./млн (объемных) SO2 и 15 част./млн (объемных) SO3 на выходе из двигателя. Температура выхлопного газа двигателя на входе в устройство СКВ составляет от 330 до 500°C при избыточном давлении между 2 и 4 бар (бар изб.). После находящейся под давлением системы СКВ (до турбокомпрессора) уровень NOx снижается до 300 част./млн, но образуется дополнительно 30 част./млн SO3. Проскок аммиака после устройства СКВ доводят до более 20 част./млн, что вызывает образование и конденсацию бисульфата аммония и сульфата аммония в паровом утилизаторе тепла отработавших газов (он находится после турбокомпрессора) либо на теплопередающих поверхностях, либо в виде твердых частиц в газовой фазе. Отложения, образованные на поверхностях, могут быть удалены путем периодической очистки утилизатора водой, а частицы удаляют в установленном далее газоочистителе SOx. В альтернативном случае проскок аммиака поддерживают низким (<2 част./млн), что означает, что загрязнение установленного далее оборудования бисульфатом аммония и сульфатом аммония минимизируется. Затем SO3 может быть удален в газоочистителе SOx, который оптимизирован для удаления SO3.

1. Способ снижения количества оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, включающий пропускание выхлопного газа вместе с отрегулированным количеством аммиака через каталитическую систему, содержащую один или более катализаторов, активных в отношении реакции с оксидами азота с получением азота, где в выхлоп вводят сам аммиак или аммиак образуется после введения в выхлопной газ до пропускания выхлопного газа через каталитическую систему;
пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через турбину в турбокомпрессоре; и
удаление триоксида серы и/или аммониевых соединений серы, присутствующих в выхлопе из турбокомпрессора, на последующей стадии обработки выхлопного газа, где
выхлопной газ пропускают через каталитическую систему при температуре выше температуры конденсации аммониевых соединений серы, образованных по реакции с аммиаком в выхлопном газе, и где количество аммиака в выхлопном газе регулируют таким образом, чтобы получить количество менее 2 част./млн объемных или более 10 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему.

2. Способ по п. 1, в котором количество аммиака в выхлопном газе регулируют таким образом, чтобы получить количество менее 0,5 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором двигателем внутреннего сгорания является двухтактный двигатель.

4. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором последующая стадия обработки выхлопного газа включает промывание или газоочистку водой.

5. Способ по п. 4, в котором стадию обработки выхлопного газа проводят в паровом утилизаторе тепла отработавших газов и/или мокром газоочистителе.

6. Способ по п. 5, в котором паровой утилизатор тепла отработавших газов периодически промывают водой или очищают продувкой сажи.

7. Применение способа по одному из пп. 1-6 для снижения оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, установленного на борту морского судна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к выхлопной системе для автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Выхлопная система для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, который выделяет оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM).

Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). В способе на стадии А) определяют требуемое устройством (2) для обработки ОГ дозируемое количество добавки.

Изобретение относится к подающему устройству для подачи восстановителя в устройство для обработки отработавшего газа. Сущность изобретения: подающее устройство (1) для подачи восстановителя в устройство (15) для обработки отработавшего газа, имеющее по меньшей мере один канал (3) подачи по меньшей мере с одной гибкой областью (4) стенки.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного горелкой. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, оснащенного устройством очистки выхлопных газов, установленным в выхлопном канале, и горелкой, установленной в выхлопном канале перед устройством очистки выхлопных газов и предназначенной для повышения температуры выхлопных газов, подаваемых в устройство очистки выхлопных газов.

Группа изобретений относится к способу, относящемуся к системе СКВ, к компьютерному программному продукту, содержащему программный код для осуществления способа в соответствии с изобретением, а также к моторному транспортному средству, оснащенному системой СКВ.

Группа изобретений относится к автомобильной промышленности, к способу эксплуатации дозирующего устройства для дозирования восстановителя в устройстве для очистки отработавшего газа (ОГ) в целях нейтрализации ОГ двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к резервуару для хранения присадки для отработавших газов двигателя. Резервуар для хранения жидкой присадки для отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит стенку, образующую внутренний объем, электрический компонент (3), расположенный во внутреннем объеме, и по меньшей мере один электрический кабель (4), обеспечивающий возможность соединения указанного компонента с источником напряжения снаружи от резервуара.

Изобретение относится к устройству для очистки отработавших газов. Устройство (1) для очистки отработавшего газа (ОГ) имеет по меньшей мере корпус (2) с первым торцом (3) и расположенным напротив вторым торцом (4).

Изобретение относится к системе последующей обработки отработавших газов. Система (10) последующей обработки отработавших газов содержит: блок (12) каталитического нейтрализатора с по меньшей мере одним каталитическим материалом (14), установленный в трубопроводе (16) выпуска отработавших газов по потоку ниже двигателя (18) внутреннего сгорания, первый бак (44а) для содержания по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22), второй бак (44) для содержания активирующего материала и одно или несколько дозирующих устройств (20, 20a, 20b) для подачи по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22) для снижения содержания оксидов NOx в отработавших газах (24), содержащего по меньшей мере один углеводород, выполненных с возможностью подачи в отработавшие газы (24) по меньшей мере одного активирующего материала (26), который включает по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород эфирного типа, содержащий эфир, выбранный из группы, состоящей из триглима, диглима, моноглима, диэтилового эфира, дипропилового эфира, и который вызывает повышение каталитической активности каталитического материала (14) по сравнению с его каталитической активностью в отсутствие активирующего материала (26), по меньшей мере в заданном диапазоне температур.

Изобретение относится к дозированию мочевины системы последующей обработки выхлопных газов. Устройство содержат камеру, выполненную с возможностью получения сжатого газа через первое впускное отверстие, получения раствора мочевины через второе впускное отверстие и подачи комбинированного потока из сжатого газа и мочевины к выпускному отверстию, канал потока, проходящий от первого впускного отверстия к посадочной поверхности, и клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором клапанный элемент находится на расстоянии от посадочной поверхности, и закрытым положением, в котором клапанный элемент соприкасается с посадочной поверхностью.

Изобретение относится к выхлопной системе для автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Выхлопная система для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, который выделяет оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM).

Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). В способе на стадии А) определяют требуемое устройством (2) для обработки ОГ дозируемое количество добавки.

Изобретение относится к способу генерации тепла для удаления сажи и снижения содержания просочившегося NH3 в выхлопной системе, причем указанный способ включает в себя: впрыскивание азотистого восстановителя в выхлопной поток, содержащий NOx; восстановление указанных NOx с использованием указанного азотистого восстановителя в присутствии катализатора селективного каталитического восстановления SCR с образованием газового потока с пониженным содержанием NOx, в котором по меньшей мере периодически содержится просочившийся азотистый восстановитель; впрыскивание НС в указанный газовый поток с пониженным содержанием NOx с образованием НС-обогащенного газового потока; приведение в контакт НС-обогащенного газового потока с объединенным катализатором с образованием нагретого газового потока, причем указанный объединенный катализатор содержит первый слой, имеющий окислительный катализатор для окисления по меньшей мере части указанных НС для нагрева указанного нагретого газового потока, и второй слой, имеющий катализатор SCR для восстановления по меньшей мере части NOx в указанном нагретом газовом потоке; и приведение в контакт указанного нагретого газового потока с сажевым фильтром для регенерации указанного фильтра от сажи.

Изобретение относится к композиции катализатора для обработки выхлопного газа. Данная композиция включает a) первое молекулярное сито, имеющее предварительно состаренную решетку ВЕА или решетку ВЕА с изоморфным железом, в котором указанное первое молекулярное сито содержит от 0,5 до 5 весовых процентов, полученного ионным обменом или свободного железа; и b) второе молекулярное сито, имеющее кристаллическую структуру с малыми порами и содержащее от 0,5 до 5 весовых процентов полученной ионным обменом или свободной Cu.

Изобретение относится к способу увеличения активного срока службы SCR-катализатора. Способ включает введение по меньшей мере одного каолин-несущего компаунда в зону сгорания или в поток дымового газа печи или котла до того, как дымовой газ попадет в SCR-систему и осуществление самопроизвольной реакции по меньшей мере одного каолин-несущего компаунда с любыми газообразными соединениями калия, и/или натрия, или калий- и/или натрий-содержащими соединениями, присутствующими в зоне сгорания или в дымовом газе, до того, как дымовой газ попадет в SCR-систему.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного горелкой. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, оснащенного устройством очистки выхлопных газов, установленным в выхлопном канале, и горелкой, установленной в выхлопном канале перед устройством очистки выхлопных газов и предназначенной для повышения температуры выхлопных газов, подаваемых в устройство очистки выхлопных газов.

Изобретение относится к катализатору окисления для двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедной смеси. Устройство включает в себя двигатель внутреннего сгорания, работающий на бедной смеси, средство управления работой двигателя и систему выхлопа для очистки выхлопного газа двигателя.

Изобретение относится к синтезу цеолитов и их использованию. Железосодержащий цеолит бета получен без использования органического структурирующего агента.

Изобретение относится к системе доочистки выхлопного газа для транспортного средства с дизельным двигателем. Система доочистки выхлопного газа для транспортного средства с дизельным двигателем содержит катализатор с накоплением NOx (КНОА), за которым следует в направлении ниже по потоку катализируемый фильтр сажи (КФС), в которой КФС содержит окислительный катализатор, содержащий платину и палладий при обогащении палладием в массовом соотношении.

Изобретение относится к способу и устройству для очистки дизельных отходящих газов. В качестве основного катализатора устройство включает первый катализатор окисления, нанесенный на первый несущий субстрат.

Изобретение относится к способу разложения и/или удаления опасных веществ в газообразной и/или жидкой фазах с использованием фотокаталитического материала. Способ удаления газообразного опасного вещества, содержащего сильно концентрированные оксиды азота и оксиды серы, в окружающей среде, содержащей опасное вещество, включает: удаление оксидов азота посредством использования водного раствора аминового соединения в качестве химикалия в первичном устройстве и удаление оксидов серы посредством использования способа разложения, в котором во вторичном устройстве присутствуют фотокаталитический материал и разбавленный раствор пероксида водорода.
Наверх