1、#*附件 3技术报告托普索整体式 SCR 催化剂系列以独特的轻质纤维增强陶瓷为载体，以五氧化二钒作为活性成分，活性成分分散在载体表面以及载体壁内的孔隙内部，因此柴油机尾气除直接接触孔道内的催化剂外还可以扩散到孔隙内部与活性物质发生化学反应。与堇青石陶瓷载体涂覆式催化剂相比低温活性明显提高。加之以轻质纤维增强陶瓷为载体催化剂整体重量减轻约 30%，热容较小，在城市应用的实际路况中可以快速升温达到催化剂工作温度，保证低温及瞬态工况下对尾气中的 NOx 有较高的转化效率。托普索催化剂工艺独特，包括载体制备及活性成分上载的整套工艺技术，不可分割。因此不需要单独采购载体，为载体和催化剂同时提供的一站式供
2、应商。托普索整体式SCR 催化剂比较符合日益严格的柴油机后处理排放要求，其产品可以配套相应发动机达到国四，国五及国六排放标准。一、 技术开发背景（1500 字内）托普索公司总部位于欧洲丹麦，由哈德 托普索博士于 1940 年创立，并从那时起就一直致力于多相催化事业。目前提供化工及环保行业应用的催化剂及工艺设计，主要包括合成氨、甲醇和其它石油化工产品、气体转化、石油精炼过程中使用的催化剂及工艺，同时也提供固定源发电和机动车污染物排放控制的催化剂及相关技术。#*欧洲 2006 年开始执行欧排放法规，重型柴油发动机的后处理技术路线确定为 SCR（选择性催化还原）技术，托普索公司因为拥有固定源发电处理
3、氮氧化物的 SCR 催化剂产品，以此为基础成功开发用于柴油机排放污染物控制用 SCR 催化剂系列，并于 2006 年开始配套斯堪尼亚卡车，累计减少了超过220 万吨的 NOx 排放，同时由于 SCR 技术具有更好地燃油经济性，2006 年以来托普索催化剂为大气减少了 220 万吨的 CO2 排放量。在欧洲超过 20 万台重型柴油车使用托普索 SCR 催化剂。受益于中国机动车排放法规的日益严格，尤其是年开始正式实施重型柴油车国四排放法规，以及年月京津冀地区实行京五重型柴油车排放标准，到目前为止在中国超过 5 万台国四及国五重型柴油车使用托普索 SCR 催化剂。在北京有超过台采用托普索催化剂技术的
4、京四及京五排放标准的公交车已经投入运营。图 1 托普索整体式 SCR 催化剂外观2012 年随着中丹合作的深入发展，托普索在中国的业务也开展得更为顺利。9 月夏季达沃斯论坛期间，天津滨海新区开发区#*（南港工业区）管委会与丹麦托普索公司在天津签署了投资合作协议。托普索公司在天津南港工业区投资催化剂生产厂，项目总投资 2 亿美元，一期工程主要生产柴油发动机尾气脱硝催化剂。2015 年已经开始批量生产催化剂产品。2014 年托普索与天津经济技术开发区签署协议，在天津汽车催化剂工厂进行第二期投资，完成轻质纤维增强陶瓷催化剂载体生产线。托普索 SCR 催化剂基于轻质纤维增强型陶瓷结构，并具有很高的孔隙
5、密度，催化活性成分是吸附在二氧化钛载体上的五氧化二钒，所有催化剂通道及孔隙内部都分布活性材料，因此是整体式全活性催化剂。在发动机运行的整个温度窗口内可以提供非常高的 NOx 转化效率。目数（260 目）低于目前市场同类产品（300 及 400 目） ，可以明显降低发动机排放背压，保证发动机动力性能。同时其整体式活性成分分布可以保证在低目数的情况下保持很高的催化性能，更加适合有低温启动要求的城市工况。尺寸灵活，直径可以达到英寸，16 升以下级别的发动机中只安装一个 DNXR 催化剂模块成为可能。也可以根据用户的不同需求，在产品的后端附加 NH3 氧化催化剂（简称） ，以降低逃逸率。图 2 托普索
6、整体式 SCR 催化剂波纹板结构#*托普索催化剂基于钒基活性成分，与沸石基催化剂相比具有良好的耐硫特性，特别适用于目前国内国四标准的车用柴油，目前国四标准柴油的含硫量对催化活性没有影响。同时托普索催化剂设计寿命为整车寿命，在整车使用周期内不需要更换，可以维持优异的转化效果。二、 国内外研究开发现状车用催化剂目前在欧洲钒基催化剂约占 30%。美国主要以堇青石载体的涂覆式沸石基催化剂为主。欧洲于3 年开始执行欧六标准，经过近两年的市场检验，托普索系列钒基催化剂以其特有的优异低温活性及应用成本优势，在欧洲的市场份额日益扩大。其极高的转化效率可以使无（废气再循环）解决方案称为可能。另外使用钒基催化剂可
7、以采用混合再生策略，的颗粒物捕集净化作用在相对低的温度下连续进行，不需要用于主动再生的后处理系统的第七个燃油喷嘴，也不需要进行后处理系统的燃油喷射，非常迎合欧洲和美国即将出台的燃油消耗率标准要求。同时因为托普索钒基搭载斯堪尼亚欧六重型柴油车的应用在欧六排放标准下的示范效应，愈来愈多的用户趋向于使用钒基催化剂，以此降低后处理系统成本及简化后处理系统配置。三、研究开发试验情况#*.基本原理催化反应的基本原理为尿素在催化剂上分解释放出氨气，氨气在催化剂表面发生化学吸附，吸附的氨气与经由催化剂活性中心与发生反应，放出氮气和水，达到去除的目的。其示意图如下：图 3 SCR 反应原理示意图.工艺托普索系列
8、催化剂工艺路线包括载体制备及催化剂活性成分上载整个步骤，不可分割。其采用特殊工艺制备轻质纤维增强陶瓷载体，焙烧后形成以二氧化钛为主要成分的载体结构。载体壁内遍布由大孔，中孔及小孔构成的复杂多孔隙结构，催化剂活性成分上载后可以均匀分布在载体表面及孔隙内部，对于尾气的在催化剂内部的扩散起着积极地促进作用。.试验数据某发动机厂重型柴油发动机，原机排放约 10g/kwh，后处理系统使用托普索整体式 SCR 催化剂进行欧六排放标准试验，#*后处理布置图如下：图 4 欧六项目后处理布置示意图排放测试结果显示，NOx 的 WHTC 循环下综合排放值约0.03g/kwh，远低于欧六排放标准要求。实际应用中更加
9、可以调整尿素喷射降低后处理系统运营成本。图 5 欧六项目 NOx 排放结果同时，因为 SCR 催化剂后面附加 ASC（氨氧化催化剂）控制氨逃逸。氨逃逸均值达到 2ppm 左右，远低于欧六排放标准要求的 10ppm。如下图。#*图 6 欧六项目氨逃逸循环测试结果四、主要技术经济指标按照每台重型柴油车排放降低效果分析，采用托普索整体式 SCR 催化剂，国四重型柴油车每台可以降低 NOx 排放 70%，国五重型柴油车每台可以降低 NOx 排放 85%。目前配套整车使用的主要是国四及国五排放标准用车，应对国六标准每台车的NOx 去除效果更是可以达到 97%，对大气环境的贡献效果显著。五、国内外技术比较
10、国内催化剂技术集中在以堇青石为载体的涂覆式上载技术。相比国外同类工艺的催化剂，国内催化剂受限于国内生产的堇青石载体，其尺寸公差范围较大，生产一致性水平低。催化剂基础材料受限于国内基础材料的开发，基础材料耐久性能普遍低于国外催化剂基础材料。同时涂覆过程中活性成分上载量的控制是另一个技术难点。综合反映在催化剂的性能上表现为转化效率一致性差，耐久性能不好，产品尺寸公差大。六、关键技术与创新点整体式催化剂托普索整体式催化剂由托普索独家开发并批量生产，包含涂覆与载体生产线，载体内部遍布孔隙结构，催化剂活性物质涂覆在载体表面及壁内孔隙内部，因而区别于传统的堇青石载体涂覆式催化剂，形成整体式催化剂 DNXR
11、 系列。#*低温活性优异基于整体式结构特点，催化剂质量非常轻，低于同类涂覆式催化剂重量约 30%，同时低目数（260 目）的设计便于尾气在孔道内部扩散与活性成分广泛接触发生催化反应。基于以上特点，托普索整体式催化剂在城市低温工况下性能表现优异尺寸灵活托普索整体式催化剂因为载体由卷绕而成，尺寸灵活，直径最大可以达到 17 英寸，长度按照客户需要，单块催化剂长度可以达到 21 英寸，大大提高了封装催化剂的效率。耐久性能优异托普索整体式催化剂 DNXR 系列按照整车寿命设计，在整个重型柴油车使用中不需要更换，同时钒基活性中心的设计适用于国内燃油目前的含硫情况，不会象沸石基催化剂那样因为硫中毒降低转化
12、效率。也不需要进行高温下的硫再生。低成本催化剂活性活性物质以及基础载体材料均采用普通金属氧化物，同时载体自产解决了涂覆式催化剂依赖进口载体的问题。2015 年开始在天津进行本地化生产，成本优势明显。七、应用推广情况及前景分析目前为止，托普索系列催化剂在中国国四，国五排放标准的重型柴油车上已经批量应用，用于国六的开发项目测试已经完成。随着国内机动车排放标准的逐步升级，托普#*索催化剂的市场份额逐步扩大，尤其是年开始国内对大气现状治理的强烈需求促成年月大气污染防治法在人大第四次修订并立法，年开始全国执行。受益于大气污染防治法中机动车排放治理的要求，国内重型柴油车安装催化剂称为强制环保要求，势必带来市场的扩大需求。同时年开始内河船用柴油发动机的排放标准即将出台，以及目前正在追随机动车排放标准的非道路机械排放标准即将落地，这些都将提高系列催化剂的市场需求。其经济前景巨大。
