高灵敏度NH3-SCR催化剂性能测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种高灵敏度NH₃-SCR催化剂性能测试装置，属于催化剂性能评价测试领域。

背景技术：

选择性催化还原技术（SCR）是解决欧IV到欧VI排放法规中氮氧化物排放标准的有效技术，是内燃机排气净化尤其是压燃式发动机解决氮氧化物排放污染的重要手段。SCR体系中，催化剂是最为核心的技术。

催化剂的活性评价是反应催化剂性能的一项重要指标，是反应载体设计、催化剂采购验收的重要依据。对于测试装置的要求应该是结构简单、操作便捷、连续检测、测试装置可靠、测试结果真实可靠。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种高灵敏度NH₃-SCR催化剂性能测试装置，其结构简单、操作便捷、可连续检测且测试装置可靠。

其采用两个三通阀门和两个灵敏气压计对检测装置进行自检和催化剂转化效率测试。通过调节两个三通阀门改变气流走向，可以实现以下四个功能：1. 催化剂固定床前端的气密性检测；2.催化剂固定床后端的气密性检测；3.催化剂前端气体的成分组成测试；4.催化剂后端气体的成分组成分析。

本实用新型的技术方案是这样实现的：高灵敏度NH₃-SCR催化剂性能测试装置，其特征在于：流量计并联接入预热混气罐，水蒸气发生器通过单向阀门接入载气氮气的气路上，在各成分组成反应器汇总后的总气路与预热混气罐进口之间接入灵敏气压计；预热混气罐的出口端与三通阀门A的公共气路端相接；三通阀门A的一端通过法兰和催化剂固定床的进气端相接，三通阀门A的另一端与三通阀门B的非公共气路的一端相接；催化剂固定床放置在管式炉的加热区域，进气端由法兰和三通阀门A连接，出气端由法兰和三通阀门B的另一非公共气路端相连接；三通阀门B的公共气路端和尾气分析仪连接，一端和三通阀门A的非公共气路端连接，另一端和法兰连接；灵敏气压计安装在三通阀门B和尾气分析仪之间；计算机用于读取和记录尾气分析仪的数据结果，尾气回收处理装置收集经由尾气分析仪排出的尾气。

所述的预热混气罐的为316L不锈钢罐。

所述的管式炉的加热方式为缠绕式加热带加热，温度测试使用热电偶，控温选用数字显示温控表控制。

所述的催化剂固定床为316L不锈钢，两端法兰耐压在PN6.5 MPa。

本实用新型的积极效果是

（1）可连续测试不同床温SCR催化剂转化率；

（2）可连续测试不同O₂浓度条件下和不同水含量下，不同NH₃/NO_X比的SCR催化剂转化率；

（3）氧化硫存在条件下，催化剂的转化率测试；

（4）不同气体流量下SCR催化剂转化率；

（5）小型载体的排气背压测量；

（6）装置整体的气密性测试。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中分别为N₂流量计1-1、O₂流量计1-2、NH₃流量计1-3、NO流量计1-4、NO₂流量计1-5、SO₂流量计1-6，水蒸气发生器1-7、单向阀门1-8、为灵敏气压计2-1，预热混气罐2-2，三通阀门A2-3，三通阀门B2-4，管式炉2-5，催化剂固定床2-6，催化剂2-7、法兰2-8，尾气分析仪3-1，计算机3-2，尾气回收处理装置3-3。

图2为检测本装置催化剂固定床前端、后端气密性实验的检测，前端时三通阀开通方向和气体流动方向示意图。

图3为检测本装置测试经过催化剂固定床后的气体成分组成和气体流动方向示意图。

图4为检测本装置测试未经过催化剂固定床后的气体成分组成和气体流动方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：如图1所示高灵敏度NH₃-SCR催化剂性能测试装置，其特征在于：N₂流量计1-1、O₂流量计1-2、NH₃流量计1-3、NO流量计1-4、NO₂流量计1-5、SO₂流量计1-6并联接入预热混气罐2-2，水蒸气发生器1-7通过单向阀门1-8接入载气氮气的气路上，在各成分组成反应器汇总后的总气路与预热混气罐2-2进口之间接入灵敏气压计2-1；预热混气罐2-2的出口端与三通阀门A 2-3的公共气路端相接；三通阀门A 2-3的一端通过法兰2-7和催化剂固定床2-5的进气端相接，三通阀门A 2-3的另一端与三通阀门B 2-4的非公共气路的一端相接；催化剂固定床2-6放置在管式炉2-5的加热区域，进气端由法兰2-8和三通阀门A 2-3连接，出气端由法兰2-7和三通阀门B 2-4的另一非公共气路端相连接；三通阀门B 2-4的公共气路端和尾气分析仪3-1连接，一端和三通阀门A 2-3的非公共气路端连接，另一端和法兰2-8连接；灵敏气压计2-1安装在三通阀门B 2-4和尾气分析仪3-1之间；计算机3-2用于读取和记录尾气分析仪3-1的数据结果，尾气回收处理装置3-3收集经由尾气分析仪3-1排出的尾气。

所述的预热混气罐的为316L不锈钢罐。

所述的管式炉2-5的加热方式为缠绕式加热带加热，温度测试使用热电偶，控温选用数字显示温控表控制。

所述的催化剂固定床2-6为316L不锈钢，两端法兰耐压在PN6.5 MPa。

将涂有铜基分子筛催化剂的20ml陶瓷蜂窝载体放入催化剂固定床2-6，催化剂固定床2-6防止在管式炉2-5中，通过两端法兰2-8接入反应装置。

如图2所示检测前端气密性时，开通N₂气体流量计1-1，同时将三通阀门A 2-3 的A和B端口接通，三通阀门B 2-4的A和C端口接通，待灵敏气压计2-1有读数，且读数为0.6MPa之间，此时关闭N₂气体流量计1-1，静置30秒以上，灵敏气压计2-1读数不变，表示气密性完好。

如图3所示检测后端气密性时，开通N₂气体流量计1-1，同时将三通阀门A 2-3 的A和C端口接通，三通阀门B 2-4的A和C端口接通， 待灵敏气压计2-1有读数且读数为0.3MPa时，将三通阀门A 2-3调节至A和B端口相接，同时关闭N₂气体流量计1-1，静置30秒以上，灵敏气压计2-1读数不变，表示气密性完好。

如图4所示，预热混气罐温度设定300℃，管式炉设定恒温300℃，控制气体流量为：N₂ 180L/H、O₂ 10L/H、NO 12L/H、NO₂ 3L/H、NH₃ 15L/H，三通阀门A 2-3的A和B端口接通，三通阀门B 2-4的A和B端口接通，稳定后读取尾气分析仪读数，NO_X浓度为659ppm，O₂浓度4.71%。

将三通阀门A 2-3的A和C端口接通，三通阀门B 2-4的A和C端口接通，稳定后读取尾气分析仪读数，NO_X浓度为47ppm，O₂浓度4.69%。

根据公式计算转化率为92.86%，表明涂覆该催化剂的小样在300℃床温、空速11000H^-1，NH₃/NO_X比等于1时的NH₃-SCR反应转化率为92.86%。