排气净化系统的脱硝催化剂的现场再生方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种排气净化系统的脱硝催化剂的现场再生方法，其在内燃机等的排 气净化系统，更加详细地，例如在船舶用柴油机等内燃机等的排气净化系统中，添加醇、烃 等液体还原剂，去除氮氧化物（N0X)，并且能够恢复脱硝催化剂的性能。
【背景技术】
[0002] 根据作为防止船舶的海洋污染等的国际公约的海洋污染防止公约（MARP0L公 约），以2016年以后的新造船为对象，限定大气污染物质排放限制海域（ECA:Emission ControlArea)，将啤的排放由规定值降低约80%。
[0003] 以往，例如在柴油机等内燃机等的排气通路上设置的SCR (Selective Catalytic Reduction;选择性催化还原）脱硝装置中，船舶的排气温度在300°C以下的低温排气环境 中，脱硝反应不充分，此外，由于通过燃料油中含有的硫磺成分与还原剂的铵成分反应生成 的硫酸氢铵（酸性硫酸铵）使脱硝催化剂中毒，因此存在难以实用化的问题。
[0004] 另一方面，已知使用醇等作为还原剂，并在180°C~300°C程度的低温温度域中使 用能够脱硝的沸石的脱硝催化剂。在这些低温活性脱硝催化剂中，确认存在如下技术问题： 来自作为还原剂而使用的醇的碳成分附着（嵌缝（3 -））在脱硝催化剂上，由此在 脱硝反应中随时间变化性能降低。
[0005] 此外，确认到通过将这些性能降低的脱硝催化剂抽出并进行加热处理，能够使附 着的碳成分脱离，恢复性能。
[0006] 例如，在下述专利文献1中，公开了以甲醇及/或二甲醚等的醇及/或醚作为还 原剂，使用质子型0沸石的脱硝催化剂，还原去除排气中N0X的方法，此时，公开了如下的 脱硝催化剂再生系统：在分为至少两个系统的排气处理流路上配置脱硝催化剂层，关闭一 个排气处理流路而停止排气的供给，并且在另一个排气处理流路上继续排气处理，同时在 该情况下将停止供给排气的排气处理流路的脱硝催化剂在350°C~800°C下进行加热处理 (通过加热器直接加热），由此使降低了的脱硝性能恢复。
[0007] 此外，如下所述的专利文献2的图2中，公开了如下的脱硝催化剂再生系统：作为 汽车的排气处理装置的脱硝催化剂的功能恢复结构，设置平时投入还原剂的第一还原剂投 入管及适时投入还原剂的第二还原剂投入管，并且，对于随着脱硝催化剂上游侧的背压上 升而进行的还原剂供给压力的压力调节，中间设置氧化催化剂。在该专利文献2所述的脱 硝催化剂再生系统中，在通常时候也使通过氧化催化剂的排气活性化，提高之后的脱硝催 化剂的反应性，并且在因燃烧残留物的附着所导致的脱硝催化剂性能降低时，通过投入第 二系列的还原剂，使氧化催化剂的活性进一步提高，促进燃烧残留物的完全燃烧。现有技术 文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本专利公开2006-220107号公报
[0010] 专利文献2 :日本专利公开平成8-200048号公报
【发明内容】
[0011] (一）要解决的技术问题
[0012] 然而，在上述专利文献1所述的脱硝催化剂净化系统中，若考虑到实际用途方面 (例如船舶等），在催化剂反应器部设置作为加热处理装置的加热器，对脱硝催化剂进行再 生，则关系到设备的大型化的，并且设备费用提高，此外由于加热器依靠电力运行，因此还 存在运行成本变高的问题。
[0013] 此外，即使假设加热器用的热源不通过电力，而是由排气的热交换得到的情况下， 若考虑到内燃机的排气温度（约300°c)，则仍存在难以将催化剂加热到脱硝催化剂恢复所 需要的350°C~800°C温度域的问题。
[0014] 此外，在上述专利文献2的图2所述的脱硝催化剂净化系统中，由于排气一直在氧 化催化剂中流通的配置，因此排气中含有的一般的催化剂毒物成分（例如s、P、C1等），由 此存在氧化催化剂自身劣化的问题。
[0015] 本发明的目的在于解决上述的现有技术问题，提供一种排气净化系统的脱硝催 化剂的现场再生方法，该排气净化系统使用例如船舶用柴油机的排气那样排气温度在 200°C~400°C程度的较低温域的氮氧化物还原用的脱硝催化剂，并且添加醇或烃等还原 剂，能够通过适当的加热处理去除附着在脱硝催化剂上的碳成分，由此恢复脱硝催化性能， 而且对于该加热处理，通过利用还原剂和空气，以及专门设置的还原剂氧化催化剂层，能够 不使用现有特别的加热装置或燃料而On-site(才 > 寸4卜）即现场进行脱硝催化剂的再 生，且实用性优异。
[0016](二）技术方案
[0017] 本发明人等鉴于上述问题点进行了深入研究，结果发现：在例如船舶用柴油机的 排气这样，排气温度在200°C~400°C程度的较低温域的排气净化系统中，通过加热进行现 场脱硝催化剂的再生时，利用还原剂的氧化热作为热源，通常时，还原剂用于脱硝反应，再 生时，通过改变还原剂的流路，将还原剂导入氧化催化剂层，通过还原剂的氧化反应而得到 氧化热，此时，引起氧化反应的热源，利用通过换热器与排气进行热交换而被加热的空气， 在脱硝催化剂的再生处理后，通过改变还原剂的流路，能够返回到通常时候（脱硝反应）， 从而完成本发明。
[0018] 为了实现上述目的，技术方案1的排气净化系统的脱硝催化剂的现场再生方法的 发明涉及一种排气净化系统，其特征在于，在向在内燃机排气通路上设置的脱硝催化剂层 的上游侧的排气中添加还原剂夹杂空气，还原在脱硝催化剂层排气中的氮氧化物，从而净 化排气的排气净化系统中，同时设置还原剂氧化催化剂层，在所述脱硝催化剂层的催化剂 再生时，向所述还原剂氧化催化剂层供给还原剂及空气，在该还原剂氧化催化剂层中，利用 还原剂与空气氧化反应产生的反应热，产生高温的氧化反应气体，将该高温的氧化反应气 体导入所述脱硝催化剂层中，并加热脱硝催化剂，由此使脱硝催化剂再生。
[0019] 技术方案2的发明为根据技术方案1所述的排气净化系统的脱硝催化剂的现场再 生方法，其特征在于，利用高温氧化反应气体的脱硝催化剂的加热温度为500°C以上，800°C 以下。
[0020] 技术方案3为根据技术方案1或2所述的排气净化系统的脱硝催化剂的现场再 生方法，其特征在于，在还原剂供给主管路的途中设置还原剂供给分支管路，所述还原剂供 给主管路是向脱硝催化剂层上游侧的排气供给还原剂，另一方面，在空气供给主管路的途 中设置空气供给分支管路，同时将这些还原剂供给分支管路以及空气供给分支管路，连接 到所述还原剂氧化催化剂层，所述空气供给主管路是向所述脱硝催化剂层上游侧的排气供 给空气；在进行所述脱硝催化剂层的催化剂再生时，将还原剂的供给从还原剂供给主管路 切换至还原剂供给分支管路，同时将空气的供给从空气供给主管路切换至空气供给分支管 路，向所述还原剂氧化催化剂层供给还原剂以及空气。
[0021] 技术方案4的发明为根据技术方案1或2所述的排气净化系统的脱硝催化剂的现 场再生方法，其特征在于，将还原剂供给副管路连接至所述还原剂氧化催化剂层，所述还原 剂供给副管路供给与向脱硝催化剂层上游侧的排气供给的还原剂同种或不同种的还原剂， 另一方面，在空气供给主管路的途中设置空气供给分支管路，所述空气供给主管路向所述 脱硝催化剂层的上游侧的排气供给空气；将该空气供给分支管路连接至所述还原剂氧化催 化剂层，在进行所述脱硝催化剂层的催化剂再生时，从还原剂供给副管路向所述还原剂氧 化催化剂层供给同种或不同种的还原剂，同时将空气的供给从空气供给主管路切换至空气 供给分支管路，向所述还原剂氧化催化剂层供给空气。
[0022] 技术方案5的发明为根据技术方案1或2所述的排气净化系统的脱硝催化剂的现 场再生方法，其特征在于，除了向所述脱硝催化剂层上游侧的排气供给还原剂的还原剂供 给主管路及供给空气的空气供给主管路，分别另外设置还原剂供给副管路及空气供给副管 路，所述还原剂供给副管路向所述还原剂氧化催化剂层供给与向所述脱硝催化剂层上游侧 的排气供给的还原剂同种或不同种的还原剂，所述空气供给副管路向所述还原剂氧化催化 剂层供给空气，在进行所述脱硝催化剂层的催化剂再生时，从还原剂供给副管路向所述还 原剂氧化催化剂层供给同种或不同种的还原剂，同时从空气供给副管路供给空气。
[0023] 技术方案6的发明为根据技术方案1~5中任一项所述的排气净化系统的脱硝催 化剂的现场再生方法，其特征在于，在脱硝催化剂层下游侧的排气管路上设置空气加热用 换热器，在该换热器中利用从脱硝催化剂层排出的净化排气的排热对空气进行加温，将该 加温空气供给至所述还原剂氧化催化剂层，使还原剂与空气发生氧化反应。
[0024] 技术方案7的发明为根据技术方案1~5中任一项所述的排气净化系统的脱硝催 化剂的现场再生方法，其特征在于，还原剂为由醇、醚、酮类及烃构成的群中选择的至少一 种有机化合物，向脱硝催化剂层的上游侧的排气一起添加气化还原剂和空气。
[0025] (三）有益效果
[0026] 根据本发明的排气净化系统的脱硝催