Study of new NH3-SCR DeNOx technologies for long haul applications

In order to satisfy both the actual and upcoming regulations, it is necessary to develop more efficient technologies which result in reduced formation of pollutants (primary techniques), but also in improved abatement of the pollutants emitted in the flue gases (secondary techniques). Among different aftertreament techniques NH3- or Urea-SCR is one of the most promising technologies for the abatement of NOx, whereas particulate filters are now currently used for PM removal. For instance, one solution is to use a Diesel Particulate Filter (DPF) to abate PM, followed by an NH3 Selective Catalytic Reduction (NH3-SCR) converter to reduce NOx. One major issue for the after treatment devices, however, is represented by volume constraints, most of all for passenger cars. In this respect, combined DPF + NH3-SCR devices are now being considered, consisting of a wall-flow filter with a SCR catalyst deposited within the porous walls (SDPF). My PhD project addressed to the study and development of new DeNOx technologies: SDPF and Enhanced-SCR. The SDPF was developed by the means of steady-state and transient runs carried out over a commercial Cu-zeolite in order to clarify the soot-SCR mutual influences. Results enable to achieve a high level of understanding of the two competing chemistries mechanism, which is crucial for the process of development of new SDPF devices. The Enhanced-SCR reaction is a new technology that consists in the addition of an aqueous solution of ammonium nitrate together with gaseous NH3 (or NH3 from Urea decomposition) upstream to the SCR converter, resulting in the very fast reaction (R.1.12): 2〖NH〗_3+2NO+〖NH〗_4 〖NO〗_3→3N_2+5H_2 O (R.1.12) Results demonstrate that is possible to boost the low temperature SCR activity by injecting AN and this phenomenon is due by the in situ NO2 generation operated by AN

Per soddisfare sia le normative attuali sia quelle future, è necessario sviluppare tecnologie più efficienti che determinano la ridotta formazione di inquinanti (tecniche primari), ma anche un miglioramento dei processi di purificazione sostanze inquinanti presenti nei fumi (tecniche secondari). Tra le diverse tecniche di abbattimento degli NOx, l’NH3- o Urea-SCR è una delle tecnologie più promettenti, mentre i filtri antiparticolato sono ora attualmente utilizzati per la rimozione PM. Ad esempio, una soluzione è quella di utilizzare un filtro antiparticolato (DPF) per abbattere PM, seguito da un convertitore NH3 Selective Catalytic Reduction (NH3-SCR) per ridurre NOx. Un problema importante per il post-trattamento, tuttavia, è rappresentato da vincoli di volume, soprattutto per le autovetture. A questo proposito, combinate dispositivi DPF + NH3-SCR risulta essere interessante per la riduzione dei volumi, questo dispositivo che costituito da un filtro a parete con un catalizzatore SCR depositato all'interno delle pareti porose è commercialmente noto come SDPF. Il mio progetto di dottorato ha affrontato lo studio e sviluppo di nuove tecnologie DeNOx: SDPF e Enhanced-SCR. Il SDPF è stato sviluppato sia test di laboratorio sia in stazionarie sia transitorie realizzate utilizzando un catalizzatore commerciale a base di Cu-zeolite. I risultati permettono di raggiungere un elevato livello di comprensione del meccanismo delle due chimiche in competizione e permettono di chiarire le reciproche influenze tra la combustione del particolato e la reazione SCR, che è un parametro cruciale per lo sviluppo di nuovi dispositivi SDPF. Enhanced-SCR è una nuova tecnologia che consiste nell'aggiunta di una soluzione acquosa di nitrato di ammonio con NH3 gassosa (o NH3 da decomposizione di Urea) a monte del catalizzatore SCR, secondo la reazione (R.1.12): 2〖NH〗_3+2NO+〖NH〗_4 〖NO〗_3→3N_2+5H_2 O (R.1.12) I risultati dimostrano che è possibile incrementare l’attività SCR di bassa temperatura iniettando AN e questo fenomeno è dovuto della formazione di NO2 in situ dovuto dall’AN