Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.5
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pp.68-76
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2008
Diesel $NO_x$ reduction by $NH_3$-SCR in conjunction with the effective oxidation precatalyst was analytically investigated. Physicochemical processes in regard to $NH_3$-SCR $NO_x$ reduction and catalytic NO-$NO_2$ conversion are formulated with detailed descriptions on the commanding reactions. A unified model is correctly validated with experimental data in terms of extents of $NO_x$ reduction by SCR and NO-$NO_2$ conversion by DOC. The present deterministic model based on the rate expressions of Langmuir-Hinshelwood reaction scheme finds a conversion extent directly. A series of numerical experiments concomitant with parametric analysis of the $NO_x$ reduction was conducted. $NO_x$ reduction is promoted in proportion to DOC volume ar lower temperatures and an opposite holds at lower space velocity and intermediate temperatures. $NO_x$ conversion is weakly correlated to the space velocity and the DOC volume at higher exhaust temperature. In DOC-SCR system, the $NO_x$ reduction efficiency depends on the $NH_3/NO_x$ ratio.
In this study, we investigated that the effect of alkali metals [Na(Sodium) and K(Potassium)], known as representative deactivating substances among exhaust gases of various industrial processes, on the NH3-SCR (selective catalytic reduction) reaction of V/W/TiO2 catalysts. NO, NH3-TPD (temperature programmed desorption), DRIFT (diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy analysis), and H2-TPR analysis were performed to determine the cause of the decrease in activity. As a result, each alkali metal acts as a catalyst poisoning, reducing the amount of NH3 adsorption, and Na and K reduce the SCR reaction by reducing the L and B acid points that contribute to the reaction activity of the catalyst. Through the H2-TPR analysis, the alkali metal is considered to be the cause of the decrease in activity because the reduction temperature rises to a high temperature by affecting the reduction temperature of V-O-V (bridge oxygen bond) and V=O (terminal bond).
Effects of water vapor, hydrocarbons, and CO, which are inevitably included in exhaust gases of combustion, on a combined $De-NO_{x}$ process of non-thermal plasma and $NH_{3}$ SCR (Selective Catalytic Reduction) have been investigated. Test results showed that fast SCR reaction enhanced $De-NO_{x}$ rate under the low temperature conditions, $150{\sim}200^{\circ}C$ The present test, however, showed that the role of the fast SCR reaction can be significantly suppressed by addition of hydrocarbons in a non-thermal plasma reactor. Detailed investigation verified that such suppressed role of the fast SCR reaction could be caused by the $NO_{2}/NO_{x}$ ratio modified by aldehydes produced from hydrocarbons in a non-thermal plasma reactor. In addition, the present study was confirmed that the effects of water vapor and CO were not noticeable compared with the hydrocarbon effects.
Nitrous oxide is a typical greenhouse gas which is produced from various organic or fossil fuel combustion processes as well as chemicals producing plants. $N_2O$ has a global worming potential of 310 times that of $CO_2$ on per molecule basis, and also acts as an ozone depleting material in the stratosphere. However, its removal is not easy for its chemical stability characteristics. Most SCR processes with several effective reducing agents generally require the operation temperature higher than $450^{\circ}C$, and the catalytic conversion becomes decreased significantly when NOx is present in the stream. Present experiments have been performed to obtain basic design data of actual application concerning the effects of $SO_2$ and $NH_3$ on the interim and long term activities of $N_2O$ reduction with CO over the mixed metal oxide (MMO) catalyst derived from a hydrotalcite-like compound precursor. The MMO catalysts used in the experiments, have shown prominent activities displaying full conversions of $N_2O$ near $200^{\circ}C$ when CO is introduced. The presence of $SO_2$ is considered to show no critical behavior as can be met in the $NH_3$ SCR DeNOx systems and the effect of $NH_3$ is considered to play as mere an impurity to share the active sites of the catalysts.
Kim, Jin-Kil;Park, Kwang-Hee;Hong, Sung-Chang;Lee, Eui-Dong;Kang, Yong
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.5
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pp.772-777
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2012
Factors acting on the deactivation of $V_2O_5/TiO_2$ catalysts were investigated in the selective catalytic reduction(SCR) process for long term operation. The activity of $V_2O_5/TiO_2$ catalysts was decreased rapidly after 8 months from the starting of operation in the selective catalytic reaction processes. From ICP-AES analysis, the deactivation of the used catalysts could be caused from the calcium component included in urea solution as a reducing agent. It was found from the $NH_3$-TPD experiments that the strong basic element like Ca component drastically affected the acidity of the $V_2O_5/TiO_2$ catalyst. The results gave an explanation on the reason why the component of Ca, even though its concentration is very low, could lead to the deactivation of $V_2O_5/TiO_2$ catalyst in the selective catalytic reaction processes.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.4
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pp.110-119
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2008
Computer methods with simplified mathematical models in conjunction with empirical model parameters can be efficiently practiced into an optimization of a diesel aftertreatment system. Components of prime interests are diesel particulate filter, diesel oxidation catalyst and de-$NO_x$ catalytic converter. de-$NO_x$, de-PM, and de-HC processes in each part are individually modeled, formulated and then combined into an integrated analysis procedure for a unified simulation of the diesel emission aftertreatment. The model is empirically tuned and validated with comprehensive engine and laboratory data. The effects of emission species and space velocity on the $NO_x$ and soot reductions are parametrically investigated. A lowered $NO_2/NO_x$ ratio due to PM oxidation in DPF contributes to promote the $NO_x$ reduction by SCR at intermediate gas temperatures. $NO_x$ reduction is inert to the PM oxidation at high temperatures. Rate of PM trapping strongly depends on temperature and $NO_x$ concentration.
Major anthropogenic emissions of elemental mercury (Hg0) occur from coal-fired power plants, and the emissions can be controlled successfully using NH3-SCR (selective catalytic reduction) systems with catalysts. Although the catalysts can easily convert the gaseous mercury into Hg2+ species, the reactions are greatly dependent on the flue gas constituents and SCR conditions. Numerous deNOxing catalysts have been proposed for considerable reduction in power plant mercury emissions; however, there are few studies to date of elemental mercury oxidation using SCR processes with MW- and full-scale coal-fired boilers. In these flue gas streams, the chemistry of the mercury oxidation is very complicated. Coal types, deNOxing catalytic systems, and operating conditions are critical in determining the extent of the oxidation. Of these parameters, halogen element levels in coals may become a key vehicle for obtaining better Hg0 oxidation efficiency. Such halogens are Cl, Br, and F and the former one is predominant in coals. The chlorine exists in the form of salts and is transformed to gaseous HCl with a trace amount of Cl2 during the course of coal combustion. The HCl acts as a very powerful promoter for high catalytic Hg0 oxidation; however, this can be strongly dependent on the type of coal because of a wide variation in the chlorine contents of coal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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