一種scr催化劑粉末快速老化和評(píng)價(jià)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種催化劑老化和評(píng)價(jià)的試驗(yàn)系統(tǒng)裝置，尤其是針對(duì)尾氣模擬系統(tǒng)的 SCR催化劑粉末樣品快速老化和初步評(píng)價(jià)的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對(duì)環(huán)境的重視和排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格，汽車尾氣處理技術(shù)日益完善，有 降低排氣顆粒物的顆粒過濾器DPF、同時(shí)處理尾氣中C0、肥和NOx的H元催化器TWC、降低 N〇x的選擇催化還原裝置SCR等。其中選擇性催化還原技術(shù)（SCR)能夠在催化劑的作用下， 使得尿素分解與尾氣中的NOx反應(yīng)，將NOx還原為無(wú)污染的馬和H20,其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)影響極小， 燃油經(jīng)濟(jì)性較好，對(duì)燃油和機(jī)油品質(zhì)要求較低，在歐洲、日本等地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，也是我 國(guó)重型柴油機(jī)主要后處理技術(shù)手段。
[0003] 目前，針對(duì)SCR的研究主要集中在催化器的老化和失活機(jī)理探究、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)探 究、新型催化劑研發(fā)、建模仿真和優(yōu)化控制等方面。對(duì)SCR的運(yùn)行有直接的影響是催化劑， 它占SCR總投資的H分之一。研發(fā)新的催化劑和催化劑的改性和測(cè)試，是一直W來的重點(diǎn)。 其中，催化劑的老化試驗(yàn)有非常重要的地位。
[0004] 常見的老化試驗(yàn)一般為路試和實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架老化。路試?yán)匣扇〉氖窃囼?yàn)車在道 路上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使得催化劑老化，主要是針對(duì)整個(gè)催化器進(jìn)行的，投入大、周期長(zhǎng)、成本高。 實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架老化主要包括針對(duì)催化劑的小樣測(cè)試搭建的固定床反應(yīng)器，直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 行測(cè)試的試驗(yàn)臺(tái)架W及模擬尾氣的老化試驗(yàn)系統(tǒng)。固定床式反應(yīng)器無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的尾氣 模擬，也不能進(jìn)行催化劑的快速老化，而模擬尾氣臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)，不能對(duì)催化劑進(jìn)行小樣測(cè) 試，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)難W控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服固定床反應(yīng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)、模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)等的不足，本發(fā)明針 對(duì)模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了可進(jìn)行SCR催化劑粉末小樣老化和初步評(píng)價(jià)的裝置。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明包括與尾氣管等大的鋼管、小樣反應(yīng)裝置、溫度傳感器、第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器；鋼管的一端與尾氣排氣口連接，另一端設(shè)置有連接裝置；在所述的連接裝置上 開有主出氣孔和圍繞主出氣孔呈均布的小樣反應(yīng)裝置孔，所述的小樣反應(yīng)裝置固定在小樣 反應(yīng)裝置孔內(nèi)，且位于鋼管中。
[0007] 所述的小樣反應(yīng)裝置包括連接固定裝置、石英管、外圍鋼管、排氣出口、石英棉固 定裝置、石英棉；石英管套置于外圍鋼管內(nèi)，兩者采用卡套和螺栓連接；石英管和外圍鋼管 位于連接固定裝置之間，在石英管的末端安裝有石英棉和對(duì)應(yīng)的石英棉固定裝置；石英棉 固定裝置的外側(cè)為排氣出口。
[0008] 所述的溫度傳感器和第一 NOx傳感器位于鋼管內(nèi)，所述的第二NOx傳感器位于小 樣反應(yīng)裝置的排氣出口。
[0009] 設(shè)第二NOx傳感器讀出的NOx濃度為Cl,第一 NOx傳感器讀出的NOx濃度為C2,催 化劑的轉(zhuǎn)化效率為與，則。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于： 1)彌補(bǔ)了固定床反應(yīng)器和模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)的不足，能夠利用模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)提供 的指定溫度的尾氣進(jìn)行SCR催化劑的快速老化和初步評(píng)價(jià)，解決了模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)只能 對(duì)整個(gè)催化器進(jìn)行老化的難題。
[0011] 2)小樣反應(yīng)裝置采用內(nèi)置式石英管，既避免了普通固定床反應(yīng)器石英管的易碎、 脆弱等缺點(diǎn)，又避免了催化劑與鋼管直接接觸，導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，影響實(shí)驗(yàn)效果。
[0012] 3)采用兩個(gè)NOx傳感器就可W計(jì)算出流量，解決了傳統(tǒng)流量計(jì)不能高溫下測(cè)量流 量的問題。
[0013] 4)可W同時(shí)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行快速老化或者進(jìn)行同一樣品不同時(shí)間的老化。
[0014] 5)經(jīng)過適當(dāng)?shù)母难b，如改變傳感器，還可W進(jìn)行其他尾氣處理的催化劑的小樣老 化和初步評(píng)價(jià)。
【附圖說明】
[0015] 圖1是小樣反應(yīng)裝置圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3是連接裝置橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019] 如圖1所示，為催化劑小樣反應(yīng)的裝置圖，主要由連接固定裝置101、石英管102、 鋼管103、排氣出口 104、石英棉固定裝置105、石英棉106等組成。反應(yīng)所采用的石英管為 固定床反應(yīng)器的通用石英管，壁薄易碎，不能承受高壓，而直接采用金屬管，容易引起催化 劑W及尾氣成分與其反應(yīng)，故而將石英管外側(cè)套上相應(yīng)的薄鋼管，石英管和鋼管直接采用 對(duì)應(yīng)的卡套和螺栓連接。為了防止催化劑在石英管內(nèi)被吹散和吹走，在石英管的末端安裝 有石英棉和對(duì)應(yīng)的石英棉固定裝置。
[0020] 如圖2所示，為整個(gè)快速老化和初步評(píng)價(jià)裝置的整體布置圖。主要配備了溫度傳 感器201，與排氣管等大的鋼管202,連接裝置203,尾氣出口 205,NOx傳感器204、206、208， W及小樣反應(yīng)裝置207等組成。溫度傳感器主要用于測(cè)量反應(yīng)溫度，NOx傳感器用于測(cè)量 NOx濃度，與排氣管等大的鋼管主要是為了盡可能的減少排氣阻力，W及能夠和排氣管用標(biāo) 準(zhǔn)件連接。
[0021] 如圖3所示，為連接裝置203的橫截面示意圖。四周均布的12個(gè)圓孔，為小樣反 應(yīng)裝置孔302,當(dāng)小樣反應(yīng)裝置裝入催化劑后，由該孔放入并固定在鋼管上。中間大的是主 出氣孔301，大部分的尾氣從該里流走。
[0022] 整個(gè)快速老化的過程如下；將催化劑裝入石英管102,再套上鋼管103,用固定裝 置101固定，最后放入圖二所示的鋼管202中，進(jìn)行固定檢查無(wú)誤后，運(yùn)行模擬尾氣試驗(yàn)系 統(tǒng)，產(chǎn)生已知溫度流量的尾氣。在圖2中，尾氣進(jìn)入鋼管202,并且分流了一部分流入均布 的12個(gè)小樣反應(yīng)裝置207,流入的部分在裝置內(nèi)與催化劑進(jìn)行反應(yīng)，并由排氣出口 104排 出。改變模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)提供尾氣的溫度和運(yùn)行的時(shí)間，就能對(duì)小樣反應(yīng)裝置進(jìn)行快速 老化。快速老化達(dá)到要求后，可W關(guān)閉試驗(yàn)臺(tái)架，冷卻后，拆下小樣反應(yīng)裝置，取出試驗(yàn)樣 品。該樣就可W更換樣品，進(jìn)行同一樣品不同時(shí)間的快速老化或者不同樣品的快速老化。 [002引對(duì)于催化劑的評(píng)價(jià)，由NOx傳感器206, 208讀出的NOx濃度分別為Cl，C2。則催化 劑的轉(zhuǎn)化效率為與。記錄對(duì)應(yīng)的老化時(shí)間，就可W得出催化劑的轉(zhuǎn)化效率窗口。
[0024] 對(duì)于流量的計(jì)算，由NOx傳感器204, 208讀出的NOx濃度分別為C3, C2。由模擬試 驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)入尾氣的總流量為Q(模擬試驗(yàn)臺(tái)架流量可控，故總流量可知。）小樣反應(yīng)裝置在圓 周上均布，可W假設(shè)各個(gè)裝置的流量相等?？偭髁繙p去尾氣出口 205處的流量，除W 12(小 樣反應(yīng)裝置個(gè)數(shù)）即為進(jìn)入小樣反應(yīng)裝置的流量。而流量與未被催化反應(yīng)的NOx濃度成正 比，故而設(shè)出口 205處的流量為徑1，則有： 些=魚 留與 則： 島e 則進(jìn)入小樣反應(yīng)裝置的流量：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種SCR催化劑粉末快速老化和評(píng)價(jià)裝置，其特征在于：包括與尾氣管等大的鋼管、 小樣反應(yīng)裝置、溫度傳感器、第一NOx傳感器和第二NOx傳感器； 鋼管的一端與尾氣排氣口連接，另一端設(shè)置有連接裝置；在所述的連接裝置上開有主 出氣孔和圍繞主出氣孔呈均布的小樣反應(yīng)裝置孔，所述的小樣反應(yīng)裝置固定在小樣反應(yīng)裝 置孔內(nèi)，且位于鋼管中； 所述的小樣反應(yīng)裝置包括連接固定裝置、石英管、外圍鋼管、排氣出口、石英棉固定裝 置、石英棉；石英管套置于外圍鋼管內(nèi)，兩者采用卡套和螺栓連接；石英管和外圍鋼管位于 連接固定裝置之間，在石英管的末端安裝有石英棉和對(duì)應(yīng)的石英棉固定裝置；石英棉固定 裝置的外側(cè)為排氣出口； 所述的溫度傳感器和第一NOx傳感器位于鋼管內(nèi)，所述的第二NOx傳感器位于小樣反 應(yīng)裝置的排氣出口； 設(shè)第二NOx傳感器讀出的NOx濃度為Q，第一NOx傳感器讀出的NOx濃度為C2，催化劑 的轉(zhuǎn)化效率為逆，
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SCR催化劑粉末快速老化和評(píng)價(jià)裝置，其特征在于：還 包括第三NOx傳感器，第三NOx傳感器裝在主出氣孔的出氣管路上，設(shè)第三NOx傳感器讀出 的NOx濃度分別為C3，第一NOx傳感器讀出的NOx濃度為C2，由模擬試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)入尾氣的總 流量為g,主出氣孔處的流量為0，
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種SCR催化劑粉末快速老化和評(píng)價(jià)裝置。本發(fā)明包括與尾氣管等大的鋼管、小樣反應(yīng)裝置、溫度傳感器、第一NOx傳感器和第二NOx傳感器；鋼管的一端與尾氣排氣口連接，另一端設(shè)置有連接裝置；在所述的連接裝置上開有主出氣孔和圍繞主出氣孔呈均布的小樣反應(yīng)裝置孔，所述的小樣反應(yīng)裝置固定在小樣反應(yīng)裝置孔內(nèi)，且位于鋼管中。本發(fā)明彌補(bǔ)了固定床反應(yīng)器和模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)的不足，能夠利用模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)提供的指定溫度的尾氣進(jìn)行SCR催化劑的快速老化和初步評(píng)價(jià)，解決了模擬尾氣試驗(yàn)系統(tǒng)只能對(duì)整個(gè)催化器進(jìn)行老化的難題。
【IPC分類】G01N31-16
【公開號(hào)】CN104569287
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510013292
【發(fā)明人】李杏文, 吳鋒, 姚棟偉, 魏錸, 干旭波, 張本西
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月11日