一种储氨能力测试方法技术

本发明专利技术创造提供了一种储氨能力测试方法，先取催化剂小样进行安装，然后用含氧气体吹扫催化剂小样，之后降低反应炉的加热区温度，直至催化剂入口温度达到测试温度点后保持恒温；根据FTIR对各气流组分浓度的反馈对各气体组分的设定流量进行调整，使得各气流组分浓度测量值的波动范围满足理论目标值的偏差范围；向反应气路中通入NH3，使得催化剂表面充分吸附NH3，待NH3吸附饱和后，停止通氨；待物理吸附的氨释放完毕后，升温使化学吸附的氨继续释放，并记录下开始升温的时间；试验结束后通过积分法计算储氨量。本发明专利技术测试方法比发动机台架测试方法更为灵活，测试精度和可重复性更好，试验成本更低，节能环保性更好。节能环保性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种储氨能力测试方法


[0001]本专利技术创造属于柴油车排气后处理性能指标测试评价
，尤其是涉及一种储氨能力测试方法。

技术介绍

[0002]在排气系统中装入氨气选择性催化还原(NH
3 selective catalytic reduction,NH3‑
SCR)装置是当前柴油车去除NOx的关键技术。NH3‑
SCR反应机理是通入反应器中的还原剂氨气进入载体孔道后，先吸附在SCR催化剂表面酸性位，再在SCR催化剂的作用下有选择性的与排气中的NOx发生反应，生成N2和H2O。因此，NH3在SCR催化剂表面的吸附和脱附速率以及吸附和脱附能力与SCR在不同温度下的瞬态和稳态性能表现有着密不可分的关系，其中SCR在不同温度下的储氨能力(NH
3 storage capability)是其应用特性的重点关注点。目前现有技术中对SCR储氨能力方法的公开只有针对利用发动机台架进行测试的方法，然而受到尿素水溶液自身理化特性、尿素喷射液滴大小、喷射方向、排气温度、排气管内空间设计等诸多因素的影响，尿素的热解率和水解率并非100％，部分未被充分热解和水解的尿素水溶液会附在排气管上形成沉淀、结晶以及形成副产物。这是在传统发动机台架上测试时所不可避免的常见问题，因此这种根据质量守恒法计算得到的理论储氨量会比实际真实的储氨量要大，难以精准考察SCR催化剂自身的储氨能力。现有技术方法不可对SCR催化剂自身的储氨能力做单独量化评估，不适用于SCR催化剂厂家在产品研发阶段的测试评估。

技术实现思路
<br/>[0003]有鉴于此，本专利技术创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种储氨能力测试方法，以克服用传统柴油机台架法测试SCR催化剂储氨能力的诸多不足，同样适用于安装在SCR催化剂后端用于捕集从SCR后端泄露出的氨气的氨逃逸催化剂(ammonia slip catalyst，ASC)。
[0004]为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
[0005]一种储氨能力测试方法，包括如下步骤：
[0006]S1、用取样工具从催化剂大样中取出催化剂小样，将小样进行外型规格尺寸的手工精修并测量小样尺寸、计算出小样体积；用压缩空气吹扫掉样品外表面和孔道内的浮尘，将小样包裹石英纤维棉后装入到试验用反应管的反应区；
[0007]S2、在反应管进气端插入热电偶用于测量催化剂小样入口温度，热电偶在催化剂小样入口温度的测量点，处于反应管的反应区；
[0008]S3、调节反应炉的加热区温度，使得催化剂小样的入口温度到达500℃～600℃；然后通入O2和N2的混合气，吹扫至催化剂出口的NH3浓度归至近零点后关闭O2；
[0009]S4、降低反应炉的加热区温度，直至催化剂入口温度达到测试温度点后保持恒温；在等待降温的过程中，将气流切换到配气路时，根据各气体组分计算出来的理论流量设定各气体组分的流量目标值；
[0010]S5、根据FTIR对各气流组分浓度的反馈对各气体组分的设定流量进行调整，使得各气流组分浓度测量值的波动范围满足理论目标值的偏差范围，记录调整后的各气体组分的设定流量；
[0011]S6、关停NH3，其他气氛保持不变。待NH3浓度降低至近零点后，调节气路三通阀将气路重新切换至反应气路中；
[0012]S7、根据在配气环节确定的NH3流量稳定通入NH3，记录通氨的时间，当NH3出口浓度稳定在最高点后确认NH3吸附饱和，保持该状态3分钟以上，将NH3的通入浓度改为0，停止通氨，记录停止通氨的时间；
[0013]S8、保持催化剂入口温度不变，待催化剂表面物理吸附的氨逐渐释放，物理吸附的氨释放完毕后，将反应炉的加热区程序升温，使化学吸附的氨逐渐释放，并记录下开始升温的时间；
[0014]当催化剂入口温度到达500℃～600℃时，如NH3出口浓度已下降至近零，停止加热，试验结束；如NH3出口浓度仍有一定浓度，保持该高温，直至NH3出口浓度下降至近零，停止加热，试验结束；
[0015]S9、通过积分法计算储氨量，计算公式为：
[0016][0017][0018][0019]式中：
[0020]NSC
i
——储氨量(g/L)，i＝Phy，代表物理吸附部分的储氨能力；i＝Chem，代表化学吸附部分的储氨能力；i＝Total，代表总体储氨能力。
[0021]C——在1Hz的采集频率下记录的NH3出口浓度实采值(ppm)；
[0022]t1——从停氨时刻到开始加热时刻的阶段计时(s)；
[0023]t2——从开始加热时刻到停止加热时刻的阶段计时(s)；
[0024]t3——从停氨时刻到停止加热时刻的阶段计时(s)；
[0025]Q——在1Hz的采集频率下记录的气体总流量实采值(mL/min)；
[0026]V——小样体积(L)；
[0027]ρ——氨气密度(771mg/L)。
[0028]进一步，热电偶在催化剂小样入口温度的测量点，距离催化剂小样进气端面1cm处的上游，并且处在小样中心线位置。
[0029]进一步，用压缩空气吹扫掉小样外表面和孔道内的浮尘，且在吹扫催化剂小样时，高压气喷射口距离小样的距离不小于3cm。
[0030]进一步，用密封垫包裹小样外表面，使得小样装入反应管后与管壁之间密封。
[0031]进一步，催化剂小样的长度为直径的1～6倍。
[0032]进一步，反应炉采用分段式加热的管式反应炉，包括预热区、恒温区、反应区。
[0033]进一步，反应管采用石英管，其内径为20mm～30mm。
[0034]相对于现有技术，本专利技术创造具有以下优势：
[0035]本专利技术测试方法针对不同的测试速度需求对操作细节提出了不同的处理方式，以
满足实验室的快速筛选评价和高精度评价的不同需求，比发动机台架测试方法更为灵活，测试精度和可重复性更好，克服了在发动机台架上以尿素水溶液供应氨气导致的供应量不精准，结果计算偏高的问题；根据FTIR排气分析仪对气体组分浓度的反馈，进一步精细调节配气组分的质量流量和水泵的泵速，可精准控制气体组分的浓度，避免发动机排气成分波动对测试结果的影响；采用热电偶测量温度，温度控制精度为
±
1℃，克服发动机排气温度抖动大对测试精度的影响。并且，相比发动机台架法中需要大量燃油消耗的试验成本，本专利技术主要试验成本在于配气和电，试验成本更低，节能环保性更好，安全性更高，配套设备设施更少。
附图说明
[0036]构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：
[0037]图1为本专利技术创造实施例1中实验曲线的示意图；
[0038]图2为本专利技术创造实施例3中实验曲线的示意图。
具体实施方式
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氨能力测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、取催化剂小样，进行精修并测量小样尺寸、计算出小样体积；用压缩空气吹扫掉样品外表面和孔道内的浮尘，将小样缓慢推入到试验用反应管的反应区；S2、在反应管进气端插入热电偶用于测量催化剂小样入口温度，热电偶在催化剂小样入口温度的测量点，处于反应管的反应区；S3、调节反应炉的加热区温度，使得催化剂小样的入口温度到达500℃～600℃；然后通入O2和N2，吹扫至催化剂出口的NH3浓度归至近零点后关闭O2；S4、降低反应炉的加热区温度，直至催化剂入口温度达到测试温度点后保持恒温；在等待降温的过程中，将气流切换到配气路时，根据各气体组分计算出来的理论流量设定各气体组分的流量目标值；S5、根据FTIR对各气流组分浓度的反馈对各气体组分的设定流量进行调整，使得各气流组分浓度测量值的波动范围满足理论目标值的偏差范围，记录调整后的各气体组分的设定流量；S6、关停NH3，其他气氛保持不变。待NH3浓度降低至近零点后，调节气路三通阀将气路重新切换至反应气路中；S7、在配气环节确定的NH3流量稳定通入NH3，记录通氨的时间，当NH3出口浓度稳定在最高点后NH3吸附饱和，保持该状态3分钟以上，将NH3的通入浓度改为0，停止通氨，记录停止通氨的时间；S8、保持催化剂入口温度不变，待催化剂表面物理吸附的氨逐渐释放，物理吸附的氨释放完毕后，将反应炉的加热区程序升温，使化学吸附的氨逐渐释放，并记录下开始升温的时间；当催化剂入口温度到达500℃～600℃时，如NH3出口浓度已下降至近零，停止加热，试验结束；如NH3出口浓度仍有一定浓度，保持该高温，直至NH3出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘悦，贾旭岩，冯曦，陶汉国，李捷，孙海亮，胡萌，李伟，刘建峰，
申请(专利权)人：天津索克汽车试验有限公司，
类型：发明
国别省市：