A study of NOx performance for Cu-chabazite SCR catalysts by Sulfur poisoning and desulfation

Small-pore Cu-chabazite SCR catalysts with high NOx conversion at low temperatures are of interest for marine diesel engines with exhaust temperatures in the range of 150 to $300^{\circ}C$. Unfortunately, fuels for marine diesel engines can contain a high level of sulfur of up to 1.5% by volume, which corresponds to a $SO_2$ level of 500 ppm in the exhaust gases for an engine operating with an A/F ratio of 50:1. This high level of $SO_2$ in the exhaust may have detrimental effects on the NOx performance of the Cu-chabazite SCR catalysts. In the present study, a bench-flow reactor is used to investigate the effects of sulfur poisoning on the NOx performance of Cu-chabazite SCR catalysts. The SCR catalysts were exposed to simulated diesel exhaust gas stream consisted of 500 ppm $SO_2$, 5% $CO_2$, 14% $O_2$, 5% $H_2O$ with $N_2$ as the balance gas at 150, 200, 250 and $300^{\circ}C$ for 2 hours at a GHSV of 30,000 $h^{-1}$. After sulfur poisoning the low-temperature NOx performance of the SCR catalyst is evaluated over a temperature range of 150-$300^{\circ}C$ to determine the extent of the catalyst deactivation. Desulfation is also carried out at 600 and $700^{\circ}C$ for 30 minutes to determine whether it is possible to recover the NOx performance of the sulfur-poisoned SCR Catalysts.

Cu-Chabazite SCR Catalysts의 황 피독 및 탈황에 의한 NOx 저감 성능에 관한 연구

저온에서 NOx 저감률이 높은 작은 기공을 갖는 Cu-chabazite SCR 촉매는 150 에서 $300^{\circ}C$ 범위의 낮은 배기가스 온도를 갖는 박용 디젤엔진에 적용성이 높다. 불행하게도, 박용디젤엔진용 연료는 체적베이스로 1.5% 이상의 높은 레벨의 황을 함유 할 수 있다. 이것은 공연비 50:1로 엔진 운전시에 배기가스에 이산화황의 레벨이 500 ppm에 해당된다. 배기가스에 포함되어 있는 높은 레벨의 이산화황은 Cu-chabazite SCR 촉매의 NOx 저감률을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 Cu-chabazite SCR촉매의 황 피독에 의한 NOx 저감 성능을 연구하기 위하여 벤치플로 시스템을 구축하였다. Cu-chabazite SCR 촉매를 황 피독 시키기 위하여 5% 이산화탄소, 14% 산소, 5% 물과 나머지 질소로 만들어진 배기가스에 500 ppm의 이산화황을 각각 150, 200, 250, $300^{\circ}C$에서 2시간씩 노출 시켰다. 황 피독후 Cu-chabazite SCR 촉매의 불활성 한계를 측정하기 위하여 저온(150~$300^{\circ}C$)에서 NOx 저감 성능을 평가하였다. 또한, 600 과 $700^{\circ}C$에서 각각 30분씩 탈황 작업을 수행하여, 황 피독된 Cu-chabazite SCR 촉매의 NOx 저감 성능이 회복될 수 있는 온도를 결정하였다.