SCR অনুঘটক নির্দেশিকা: NOx হ্রাস, প্রকার এবং অ্যাপ্লিকেশন

নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাস (SCR) অনুঘটক বিদ্যুৎ উৎপাদন, পরিবহন, সামুদ্রিক এবং শিল্প সেক্টর জুড়ে জ্বলন প্রক্রিয়ার নিষ্কাশন গ্যাস থেকে নাইট্রোজেন অক্সাইড (NOx) অপসারণের জন্য সবচেয়ে ব্যাপকভাবে স্থাপন করা এবং প্রযুক্তিগতভাবে প্রমাণিত প্রযুক্তি। তারা ক্ষতিকারক নাইট্রোজেন অক্সাইডকে ক্ষতিকর আণবিক নাইট্রোজেন এবং জলীয় বাষ্পে রূপান্তর করার জন্য নিষ্কাশন প্রবাহে NOx এবং একটি হ্রাসকারী এজেন্ট, সাধারণত অ্যামোনিয়া বা ইউরিয়া থেকে প্রাপ্ত অ্যামোনিয়ার মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়াকে সহজতর করে কাজ করে। প্রযুক্তিটি 1970 সাল থেকে এবং 2000 এর দশক থেকে মোবাইল ডিজেল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে শিল্পে ব্যবহার করা হয়েছে এবং আজ এটি চারটি মহাদেশে পরিবেশগত বিধিগুলির অধীনে NOx নির্গমন সীমার জন্য প্রধান সম্মতি পথের প্রতিনিধিত্ব করে৷

যে কেউ SCR অনুঘটকের মূল্যায়ন করছে তার সরাসরি উত্তর হল: বাণিজ্যিক ব্যবহারে দুটি প্রধান অনুঘটক রসায়ন হল ভ্যানাডিয়াম ভিত্তিক SCR অনুঘটক এবং জিওলাইট ভিত্তিক SCR অনুঘটক, এবং তাদের মধ্যে সঠিক পছন্দ নির্ভর করে নির্দিষ্ট প্রয়োগের নিষ্কাশন গ্যাসের তাপমাত্রার প্রোফাইল, প্রয়োজনীয় NOx রূপান্তর দক্ষতার উপর, এবং amlipler সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় NOx রূপান্তর দক্ষতার উপর। ভ্যানডিয়াম অনুঘটক 280 থেকে 420 ডিগ্রী সেলসিয়াস রেঞ্জে সর্বোত্তমভাবে কাজ করে এবং স্থির পাওয়ার প্লান্ট এবং শিল্প ইনস্টলেশনের মান। জিওলাইট অনুঘটক, বিশেষ করে যারা তামা বা লোহা বিনিময় জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্ক ব্যবহার করে, তারা 200 থেকে 600 ডিগ্রি সেলসিয়াসের একটি বিস্তৃত তাপমাত্রার উইন্ডো জুড়ে কার্যকরভাবে কাজ করে এবং ডিজেল ট্রাক, যাত্রীবাহী গাড়ি এবং রাস্তা বহির্ভূত যন্ত্রপাতি সহ মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে আধিপত্য করে যেখানে নিষ্কাশন তাপমাত্রা অত্যন্ত পরিবর্তনশীল। এই নিবন্ধটি সম্পূর্ণ প্রযুক্তিগত গভীরতার সাথে SCR সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া রসায়ন, অনুঘটকের প্রকার, অপারেটিং পরামিতি, অ্যাপ্লিকেশন, এবং কর্মক্ষমতা প্রত্যাশা কভার করে।

এসসিআর প্রতিক্রিয়া: রসায়ন যা NOx কে নাইট্রোজেন এবং জলে রূপান্তর করে

নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাসের মৌলিক রসায়ন একটি অনুঘটকের উপস্থিতিতে অ্যামোনিয়া (NH3) এর সাথে নাইট্রোজেন অক্সাইডের প্রতিক্রিয়া জড়িত, অতিরিক্ত বিক্রিয়াক হিসাবে নিষ্কাশন গ্যাস থেকে অক্সিজেন ব্যবহার করে। নামের সিলেক্টিভ শব্দটি এই সত্যটিকে প্রতিফলিত করে যে অনুঘটকটি অ্যামোনিয়াকে অতিরিক্ত NOx বা অন্যান্য অবাঞ্ছিত যৌগ গঠনের জন্য নিষ্কাশনের অতিরিক্ত অক্সিজেনের সাথে প্রতিক্রিয়া করার অনুমতি দেওয়ার পরিবর্তে বিশেষভাবে NOx-এর সাথে অ্যামোনিয়ার প্রতিক্রিয়াকে উৎসাহিত করে। এই নির্বাচনীতা প্রক্রিয়াটিকে উপযোগী করে তোলে: এটি ছাড়া, একটি গরম, অক্সিজেন সমৃদ্ধ নিষ্কাশন স্রোতে অ্যামোনিয়া প্রবর্তন করা বিদ্যমানগুলিকে ধ্বংস করার পরিবর্তে কেবল নতুন দূষক তৈরি করবে।

চার প্রধান SCR প্রতিক্রিয়া

নিষ্কাশন গ্যাসে NOx মূলত নাইট্রিক অক্সাইড (NO) এবং নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইড (NO2) দিয়ে গঠিত, যার আপেক্ষিক অনুপাত দহন অবস্থার উপর নির্ভর করে এবং একটি আপস্ট্রিম অক্সিডেশন অনুঘটক উপস্থিত রয়েছে কিনা তা নির্ভর করে। SCR প্রতিক্রিয়াগুলি যা এই প্রজাতিগুলিকে রূপান্তর করে:

• স্ট্যান্ডার্ড SCR প্রতিক্রিয়া: 4 NH3 প্লাস 4 NO প্লাস O2 4 N2 প্লাস 6 H2O উৎপন্ন করে। এই প্রতিক্রিয়াটি প্রাধান্য পায় যখন NO NOx-এর সংখ্যাগরিষ্ঠ অংশ গঠন করে, যা একটি আপস্ট্রিম ডিজেল অক্সিডেশন অনুঘটক ছাড়াই বেশিরভাগ স্ট্যান্ডার্ড SCR ইনস্টলেশনের ক্ষেত্রে হয়। 300 ডিগ্রী সেলসিয়াসের নিচে তাপমাত্রায় স্ট্যান্ডার্ড SCR অনুঘটকগুলির প্রতিক্রিয়ার হার তুলনামূলকভাবে ধীর হয় এবং প্রতিক্রিয়াটি দক্ষতার সাথে এগিয়ে যাওয়ার জন্য অ্যামোনিয়া এবং NO অণুগুলিকে সান্নিধ্যে নিয়ে আসে এমন সক্রিয় সাইটগুলি সরবরাহ করতে অনুঘটকের প্রয়োজন।
• দ্রুত SCR প্রতিক্রিয়া: 4 NH3 প্লাস 2 NO প্লাস 2 NO2 4 N2 প্লাস 6 H2O উৎপন্ন করে। এই প্রতিক্রিয়াটি সমতুল্য তাপমাত্রায় স্ট্যান্ডার্ড এসসিআর প্রতিক্রিয়ার প্রায় দশগুণ হারে এগিয়ে যায়, এবং প্রাথমিক কারণ হল আধুনিক ডিজেল নির্গমন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় এসসিআর অনুঘটকের আপস্ট্রিম একটি ডিজেল অক্সিডেশন অনুঘটক (DOC) অন্তর্ভুক্ত: DOC NO-এর একটি অংশকে NO2-এর দিকে অক্সিডাইজ করে, e-NO2-এর দিকে সরে যায়। যে দ্রুত SCR প্রতিক্রিয়া হার সর্বোচ্চ. দ্রুত SCR অপারেশনের জন্য অপ্টিমাইজ করা সিস্টেমগুলি 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কম তাপমাত্রায় 95 শতাংশের উপরে NOx রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করতে পারে, 100 শতাংশ NO ফিড সহ একই তাপমাত্রায় স্ট্যান্ডার্ড SCR-এর জন্য 70 শতাংশের কম তুলনায়।
• ধীর SCR প্রতিক্রিয়া (NO2 SCR): 8 NH3 প্লাস 6 NO2 7 N2 প্লাস 12 H2O উৎপন্ন করে। এই প্রতিক্রিয়াটি ঘটে যখন NO2 NOx ফিডের সংখ্যাগরিষ্ঠ গঠন করে এবং NO2 এর উচ্চ প্রতিক্রিয়া সত্ত্বেও দ্রুত SCR বিক্রিয়ার তুলনায় ধীর হয়, কারণ NOx রূপান্তরিত প্রতি মোল অ্যামোনিয়া খরচের ক্ষেত্রে প্রতিক্রিয়া স্টোইচিওমেট্রি কম কার্যকর।
• অ্যামোনিয়া অক্সিডেশন (অবাঞ্ছিত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া): ভ্যানাডিয়াম অনুঘটকগুলিতে 500 থেকে 550 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে এবং জিওলাইট অনুঘটকগুলিতে 600 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রায়, সিলেক্টিভ ক্যাটালিটিক রিডাকশন (SCR) ক্যাটালিস্ট N2, N2O, বা NOx গঠনের জন্য অক্সিজেনের সাথে অ্যামোনিয়ার সরাসরি জারণকে অনুঘটক করতে শুরু করে, যা SCR প্রক্রিয়ার নির্বাচনীতা হ্রাস করে এবং সম্ভাব্য নতুন দূষণকারী উত্পাদন করে। এসসিআর অনুঘটক অপারেশনের উপরের তাপমাত্রার সীমা পরিচালনা করা তাই সক্রিয়করণের জন্য নিম্ন তাপমাত্রার সীমা পরিচালনার মতো গুরুত্বপূর্ণ।

ডিজেল নিষ্কাশন তরল (DEF) এবং ইউরিয়া ডোজ ভূমিকা

মোবাইল এবং বেশিরভাগ স্থির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, এসসিআর প্রতিক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় অ্যামোনিয়া বিশুদ্ধ অ্যামোনিয়া গ্যাস হিসাবে সংরক্ষণ বা পরিবহন করা হয় না (যা বিষাক্ত এবং নিরাপদে পরিচালনা করা কঠিন) তবে জলীয় ইউরিয়া দ্রবণের তাপীয় পচন এবং হাইড্রোলাইসিস দ্বারা সৃষ্ট হয়। ডিজেল নিষ্কাশন তরল (DEF), ইউরোপে বাণিজ্যিক নামে AdBlue বিক্রি হয়, এটি ডিওনাইজড জলে উচ্চ বিশুদ্ধতা ইউরিয়ার 32.5 শতাংশ দ্রবণ। এই নির্দিষ্ট ঘনত্ব ইউরিয়া জল ব্যবস্থার ইউটেটিক সংমিশ্রণের সাথে মিলে যায়, এটিকে সর্বনিম্ন সম্ভাব্য হিমাঙ্ক বিন্দু মাইনাস 11 ডিগ্রি সেলসিয়াস দেয়, যা ঠান্ডা জলবায়ুতে DEF সিস্টেমের সাথে সম্পর্কিত ঠান্ডা তাপমাত্রা সঞ্চয় এবং বিতরণের চ্যালেঞ্জগুলিকে হ্রাস করে কিন্তু দূর করে না।

যখন DEF SCR অনুঘটকের উর্ধ্বমুখী উত্তপ্ত নিষ্কাশন স্রোতে ইনজেকশন করা হয়, তখন এটি অ্যামোনিয়ায় দুই ধাপে রূপান্তরিত হয়: প্রথমত, প্রায় 130 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রায় ইউরিয়ার থার্মোলাইসিস অ্যামোনিয়া এবং আইসোসায়ানিক অ্যাসিড (HNCO) উৎপন্ন করে; দ্বিতীয়ত, আইসোসায়ানিক অ্যাসিড অতিরিক্ত অ্যামোনিয়া এবং কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করতে নিষ্কাশনের জলীয় বাষ্পের সাথে হাইড্রোলাইজ করে। নেট ফলাফল হল যে ইউরিয়ার প্রতিটি মোল এসসিআর প্রতিক্রিয়ার জন্য দুটি মোল অ্যামোনিয়া তৈরি করে। মোবাইল অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে তাত্ক্ষণিক NOx ঘনত্ব এবং নিষ্কাশন তাপমাত্রার সাথে মেলে DEF-এর সুনির্দিষ্ট ডোজগুলির জন্য একটি পরিশীলিত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রয়োজন যা NOx সেন্সর রিডিং, নিষ্কাশন তাপমাত্রা সেন্সর এবং একটি ডোজিং পাম্প যা প্রতি মিনিটে কয়েক মিলিলিটার থেকে কয়েক মিলিলিটার প্রতি মিনিটে কয়েক মিলিলিটার অলস সময়ে পরিমাণে ইনজেকশন দিতে সক্ষম।

SCR অনুঘটকের প্রকারভেদ: ভ্যানডিয়াম বনাম জিওলাইট এবং বিয়ন্ড

অনুঘটক হল যেকোনো SCR সিস্টেমের হৃদয়, এবং নির্দিষ্ট অনুঘটক রসায়ন অপারেটিং তাপমাত্রা উইন্ডো, NOx রূপান্তর দক্ষতা অর্জনযোগ্য, সালফার এবং ফসফরাসের মতো দূষিত পদার্থ নিষ্কাশনের সহনশীলতা এবং অনুঘটক নিষ্ক্রিয় করার আগে দরকারী পরিষেবা জীবন পুনর্জন্ম বা প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন নির্ধারণ করে। দুটি প্রধান অনুঘটক পরিবার বিশ্বব্যাপী কার্যত সমস্ত বাণিজ্যিক SCR ইনস্টলেশনের জন্য দায়ী, একটি তৃতীয় পরিবার নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্ব অর্জন করে।

ভ্যানডিয়াম ভিত্তিক SCR অনুঘটক

ভ্যানডিয়াম ভিত্তিক নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাস (SCR) অনুঘটক সক্রিয় অনুঘটক প্রজাতি হিসাবে ভ্যানাডিয়াম পেন্টোক্সাইড (V2O5) ব্যবহার করুন, টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (TiO2) এর সাথে টাংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড (WO3) একটি প্রবর্তক এবং স্টেবিলাইজার হিসাবে সমর্থিত। অনুঘটকটি সাধারণত একটি মৌচাক সিরামিক বা ধাতব স্তরে প্রয়োগ করা একটি ওয়াশকোট হিসাবে প্রস্তুত করা হয়, বা বড় স্থির অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি সমজাতীয় মৌচাক কাঠামো হিসাবে বহিষ্কৃত হয়। সক্রিয় ভ্যানডিয়াম সাইটগুলি অক্সিডেশন হ্রাস চক্রকে অনুঘটক করে যা SCR প্রতিক্রিয়াকে সক্ষম করে: V5 সাইটগুলি অ্যামোনিয়া শোষণ করে এবং সক্রিয় করে, যখন হ্রাসকৃত V4 সাইটগুলি অনুঘটক চক্র সম্পূর্ণ করার জন্য নিষ্কাশন গ্যাস থেকে অক্সিজেন দ্বারা পুনরায় জারিত হয়।

ভ্যানডিয়াম এসসিআর অনুঘটকগুলি 280 থেকে 420 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার পরিসরে 90 থেকে 98 শতাংশের সর্বোচ্চ NOx রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করে, যা স্থির ডিজেল জেনারেটর, প্রাকৃতিক গ্যাস টারবাইনগুলির আংশিক লোড এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল লোড এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল গ্যাস টারবাইনগুলির নিষ্কাশন গ্যাসের তাপমাত্রার সাথে ভালভাবে মিলে যায়৷ স্থির প্রয়োগের জন্য তাদের সুবিধার মধ্যে রয়েছে চমৎকার সালফার সহনশীলতা (তারা উল্লেখযোগ্য নিষ্ক্রিয়করণ ছাড়াই প্রতি মিলিয়নে 1,000 অংশের উপরে সালফার ডাই অক্সাইড ঘনত্ব সহ নিষ্কাশন স্রোতে কাজ করতে পারে), প্রমাণিত দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা (কয়লা চালিত বিদ্যুৎ কেন্দ্রে অনুঘটক নিয়মিতভাবে 5 থেকে 10 বছরের পরিষেবা জীবন অর্জন করতে পারে আগে প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় তুলনামূলকভাবে কম খরচে তুলনামূলক কম খরচে) স্থির ইনস্টলেশন।

ভ্যানাডিয়াম এসসিআর অনুঘটকগুলির প্রাথমিক সীমাবদ্ধতাগুলি হল তাদের সংকীর্ণ অপারেটিং তাপমাত্রা উইন্ডো এবং তাদের উপরের তাপমাত্রার অস্থিরতা। আনুমানিক 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে, ভ্যানাডিয়াম সাইটগুলি সিন্টারিং এর মধ্য দিয়ে যায় এবং TiO2 সমর্থন অনুঘটকভাবে অনুকূল অ্যানাটেস ফর্ম থেকে কম সক্রিয় রুটাইল ফর্মে একটি ধাপে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে অপরিবর্তনীয় নিষ্ক্রিয়করণ ঘটে। এই তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা ভ্যানডিয়াম অনুঘটককে মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনুপযুক্ত করে যেখানে ডিজেল পার্টিকুলেট ফিল্টার পুনর্জন্ম ইভেন্টের সময় নিষ্কাশন 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তার বেশি হতে পারে, এবং যে কোনও সিস্টেমে তাদের প্রযোজ্যতা সীমিত করে যেখানে 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে নিষ্কাশন তাপমাত্রা ভ্রমণ সম্ভব।

জিওলাইট ভিত্তিক SCR অনুঘটক

জিওলাইট ভিত্তিক এসসিআর অনুঘটকগুলি অনুঘটক সমর্থন হিসাবে জিওলাইট পদার্থের মাইক্রোপোরাস স্ফটিক অ্যালুমিনোসিলিকেট কাঠামো ব্যবহার করে, ধাতব আয়নগুলি জিওলাইট কাঠামোর মধ্যে বিনিময় করে সক্রিয় এসসিআর সাইট হিসাবে কাজ করে। সবচেয়ে বাণিজ্যিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ জিওলাইট SCR অনুঘটকগুলি সক্রিয় ধাতু হিসাবে তামা (Cu zeolite) বা লোহা (Fe zeolite) ব্যবহার করে, নির্দিষ্ট জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্ক কাঠামোর সাথে (সাধারণত SSZ 13 chabazite, beta zeolite, or ZSM 5) ছিদ্র জ্যামিতি এবং অ্যাসিড সাইট এবং ক্যাটভারের কার্যক্ষমতার ঘনত্ব প্রদান করে।

জিওলাইটের প্রধান সুবিধা SCR অনুঘটক ভ্যানডিয়াম অনুঘটকের উপর তাদের অনেক প্রশস্ত এবং আরও তাপগতভাবে স্থিতিশীল অপারেটিং উইন্ডো। কপার এক্সচেঞ্জড চাবাজাইট (Cu CHA) অনুঘটক, যা প্যাসেঞ্জার কার এবং লাইট ট্রাক SCR অ্যাপ্লিকেশনে প্রভাবশালী অনুঘটক টাইপ হয়ে উঠেছে:

• নিম্ন তাপমাত্রা কার্যকলাপ: 200 থেকে 220 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত নিঃসরণ তাপমাত্রায় 80 শতাংশের উপরে NOx রূপান্তর, ঠান্ডা শুরুর সময় কার্যকর SCR অপারেশন সক্ষম করে এবং কম লোড শহুরে ড্রাইভিং চক্র যেখানে ভ্যানাডিয়াম অনুঘটকগুলি মূলত নিষ্ক্রিয় হবে। এই নিম্ন তাপমাত্রার ক্ষমতা ইউরো 6 এবং EPA টায়ার 3 বাস্তব বিশ্বে ড্রাইভিং নির্গমন সীমা পূরণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ যা শুধুমাত্র প্রমিত পরীক্ষা চক্রের উপর নয়, প্রকৃত ড্রাইভিং অবস্থার বিস্তৃত পরিসরে NOx নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন।
• উচ্চ তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা: চাবাজাইট জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্ক 700 থেকে 800 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখে, যার ফলে Cu CHA অনুঘটকগুলি পর্যায়ক্রমিক উচ্চ তাপমাত্রার DPF পুনরুত্থান ইভেন্টগুলি থেকে বাঁচতে পারে (সাধারণত 550 থেকে 650 ডিগ্রি সেলসিয়াস 10 থেকে 30 মিনিটের জন্য স্থায়ীভাবে বিড়ালের ক্ষতি করে)। 100 ঘন্টার জন্য 800 ডিগ্রী সেলসিয়াসে সক্রিয় হাইড্রোথার্মাল বার্ধক্য পরীক্ষাগুলি ইউরো 6 ডিজেল যাত্রীবাহী গাড়ির অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উদ্দিষ্ট Cu CHA অনুঘটকের জন্য একটি আদর্শ স্থায়িত্ব পরীক্ষা হিসাবে ব্যবহার করা হয়, এবং নেতৃস্থানীয় বাণিজ্যিক অনুঘটকরা এই ধরনের পরীক্ষার পরে তাদের নতুন NOx রূপান্তর দক্ষতার 90 শতাংশেরও বেশি ধরে রাখে।
• উচ্চ নির্বাচনীতা এবং কম অ্যামোনিয়া স্লিপ: জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্কের মাইক্রোপোরাস স্ট্রাকচার সীমিত সক্রিয় সাইটগুলি প্রদান করে যা NOx এর সাথে অ্যামোনিয়ার নির্বাচনী বিক্রিয়াকে উন্নীত করে এবং প্রায় 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় অনাকাঙ্ক্ষিত অ্যামোনিয়া অক্সিডেশন পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াকে সীমিত করে, যার ফলে সমতুল্য তাপমাত্রায় ভ্যানডিয়াম অনুঘটকের তুলনায় কম অ্যামোনিয়া স্লিপ হয়।

আয়রন এক্সচেঞ্জড জিওলাইট (ফে জিওলাইট) অনুঘটকগুলি Cu জিওলাইটের তুলনায় বিভিন্ন কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে: তারা উচ্চ তাপমাত্রায় (300 থেকে 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস) বেশি সক্রিয় এবং কম তাপমাত্রায় ভাল সালফার সহনশীলতা দেখায়, তবে 250 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে কম সক্রিয়। বিটা জিওলাইট এবং ZSM 5 ফ্রেমওয়ার্কের উপর ভিত্তি করে আয়রন জিওলাইট অনুঘটকগুলি ছিল প্রথম জিওলাইট SCR অনুঘটক যা 2000 এর দশকের গোড়ার দিকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ভারী শুল্ক ডিজেল ট্রাকে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছিল, Cu CHA অনুঘটকগুলি মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনগুলির সম্পূর্ণ পরিসরের জন্য উচ্চতর নিম্ন তাপমাত্রার কার্যকারিতা নিয়ে আবির্ভূত হওয়ার আগে।

ম্যাঙ্গানিজ এবং অন্যান্য উদীয়মান SCR অনুঘটক রসায়ন

ভ্যানডিয়াম এবং জিওলাইট সিস্টেমের বাইরে এসসিআর অনুঘটক রসায়নের গবেষণা নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বেশ কয়েকটি প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প চিহ্নিত করেছে। TiO2 বা CeO2-তে ম্যাঙ্গানিজ ভিত্তিক SCR অনুঘটকগুলি 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নীচে তাপমাত্রায় ব্যতিক্রমীভাবে উচ্চ কার্যকলাপ প্রদর্শনকে সমর্থন করে, কোল্ড স্টার্ট নির্গমন নিয়ন্ত্রণের জন্য সমস্ত বর্তমান বাণিজ্যিক SCR অনুঘটকের নিম্ন তাপমাত্রার সীমাবদ্ধতাকে সম্বোধন করে। MnOx CeO2 বাইনারি অক্সাইড অনুঘটকগুলির পরীক্ষাগার গবেষণায় Cu CHA অনুঘটকের জন্য সর্বনিম্ন 200 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার তুলনায় 120 থেকে 150 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কম তাপমাত্রায় 90 শতাংশের উপরে NOx রূপান্তর কার্যকারিতা রিপোর্ট করা হয়েছে। এই নিম্ন তাপমাত্রার ম্যাঙ্গানিজ অনুঘটকগুলির বাণিজ্যিকীকরণের বর্তমান বাধা হল তাদের দুর্বল নির্বাচনীতা (নিম্ন তাপমাত্রায় N2 এর পরিবর্তে N2O উত্পাদন) এবং সালফারের বিষক্রিয়ার প্রতি তাদের সংবেদনশীলতা, যা বাস্তব নিষ্কাশন পরিস্থিতিতে অগ্রহণযোগ্য কর্মক্ষমতা হ্রাস ঘটায়। প্রধান অনুঘটক প্রস্তুতকারকদের সক্রিয় গবেষণা প্রোগ্রামগুলি এই সীমাবদ্ধতাগুলিকে মোকাবেলা করছে, এবং বাণিজ্যিক মানের কর্মক্ষমতা এবং স্থায়িত্ব সহ নিম্ন তাপমাত্রার SCR অনুঘটকগুলি একটি কাছাকাছি মেয়াদী উন্নয়নের সুযোগের প্রতিনিধিত্ব করে যা মোবাইল এবং স্থির উভয় অ্যাপ্লিকেশনে কোল্ড স্টার্ট NOx নিয়ন্ত্রণকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে।

SCR ক্যাটালিস্ট সাবস্ট্রেট ডিজাইন এবং পারফরম্যান্সের উপর এর প্রভাব

সক্রিয় অনুঘটক উপাদানটি একটি আলগা পাউডার হিসাবে ব্যবহৃত হয় না তবে এটি একটি কাঠামোগত স্তরের সাথে একীভূত হয় যা একটি ব্যবহারিক নিষ্কাশন আফটারট্রিটমেন্ট ডিভাইসের জন্য প্রয়োজনীয় শারীরিক ফর্ম সরবরাহ করে। সাবস্ট্রেটটি নিষ্কাশন গ্যাসের সাথে অনুঘটকের যোগাযোগের জন্য উপলব্ধ জ্যামিতিক পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, নিষ্কাশন সিস্টেমে চাপের চাপ, অনুঘটক সমাবেশের তাপ ক্ষমতা এবং পরিষেবাতে সিস্টেমের যান্ত্রিক স্থায়িত্ব নির্ধারণ করে। দুটি সাবস্ট্রেট ধরনের মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বাণিজ্যিক SCR অনুঘটক ডিজাইনে আধিপত্য বিস্তার করে, বড় স্থির ইনস্টলেশনের জন্য তৃতীয় ধরনের স্ট্যান্ডার্ড সহ।

সিরামিক মধুচক্র মনোলিথ সাবস্ট্রেটস

Cordierite (2MgO 2Al2O3 5SiO2) সিরামিক মধুচক্র মনোলিথগুলি হল মোবাইল SCR অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রভাবশালী সাবস্ট্রেট৷ এগুলি চ্যানেল প্যাটার্নের সাথে ডাইয়ের মাধ্যমে প্লাস্টিকাইজড কর্ডিয়ারাইট পেস্টের এক্সট্রুশন দ্বারা উত্পাদিত হয়, তারপরে চূড়ান্ত সিরামিক মাইক্রোস্ট্রাকচার বিকাশের জন্য প্রায় 1,400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় গুলি চালানো হয়। অনুঘটক ওয়াশকোট, জিওলাইট বা ভ্যানাডিয়াম সক্রিয় উপাদান ধারণ করে, ফায়ার করা মনোলিথ সাবস্ট্রেটের চ্যানেলের দেয়ালে জমা হয়। কোষের ঘনত্ব (মনোলিথ ক্রস সেকশনের প্রতি বর্গ ইঞ্চি বর্গাকার চ্যানেলের সংখ্যা) এবং প্রাচীরের বেধ হল প্রাথমিক ডিজাইনের পরামিতি: যাত্রীবাহী গাড়িগুলির জন্য সাধারণ SCR অনুঘটক মনোলিথগুলি প্রতি বর্গ ইঞ্চি (cpsi) 400 থেকে 600 কোষের কোষ ঘনত্ব ব্যবহার করে যার প্রাচীরের পুরুত্ব এক ইঞ্চি (মিল) এর 4 থেকে 6 হাজার ভাগ (মিল), যেখানে ভারী শুল্ক ট্রাক অ্যাপ্লিকেশনগুলি 200 থেকে 400 সিপিএসআই ব্যবহার করে 6 থেকে 8 মাইল পুরু চাপের সারফেস ড্রপের বিপরীতে 200 থেকে 400 সিপিএসআই ব্যবহার করে।

ধাতু ফয়েল মধুচক্র উপস্তর

ধাতব ফয়েল মৌচাক সাবস্ট্রেটগুলি উচ্চ তাপমাত্রার ফেরিটিক স্টেইনলেস স্টিলের পাতলা ঢেউতোলা শীট থেকে উত্পাদিত হয় (সাধারণত 4 থেকে 6 শতাংশ অ্যালুমিনিয়ামের উপাদানযুক্ত Fe Cr Al অ্যালয় যা উচ্চ তাপমাত্রায় একটি প্রতিরক্ষামূলক অ্যালুমিনা স্তর তৈরি করে) ক্ষত বা মধুচক্রের কাঠামোতে স্ট্যাক করা হয় এবং যোগাযোগের স্থানে ব্রেজ করা হয়। ধাতব স্তরগুলি কিছু অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সিরামিকের তুলনায় সুবিধা দেয়: তাদের উচ্চ তাপ পরিবাহিতা অনুঘটক ক্রস সেকশন জুড়ে তাপমাত্রার অভিন্নতা উন্নত করে, সমতুল্য চ্যানেল পিচে তাদের নিম্ন প্রাচীরের বেধ একই চাপে সিরামিকের তুলনায় উচ্চ কোষের ঘনত্ব এবং জ্যামিতিক পৃষ্ঠের ক্ষেত্রগুলিকে অনুমতি দেয়, এবং যান্ত্রিক শক এবং কম্পনের বিরুদ্ধে তাদের প্রতিরোধ ধাতুর আচরণের তুলনায় উচ্চতর হয়। সিরামিক নির্মাণ সরঞ্জাম, খনির যন্ত্রপাতি এবং সামুদ্রিক উচ্চ গতির ইঞ্জিন সহ চরম শুল্ক প্রয়োগের জন্য ধাতব স্তরগুলি পছন্দ করা হয় যেখানে কম্পন এবং শক লোডিং সিরামিক মনোলিথ ফ্র্যাকচারের ঝুঁকি নিয়ে থাকে।

নিশ্চল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এক্সট্রুড ক্যাটালিস্ট মধুচক্র

পাওয়ার প্ল্যান্ট এবং শিল্প উত্সগুলির জন্য বৃহৎ স্থির SCR ইনস্টলেশনগুলি সম্পূর্ণ ভিন্ন সাবস্ট্রেট পদ্ধতি ব্যবহার করে: সক্রিয় অনুঘটক উপাদান (ভানাডিয়াম TiO2 WO3) সরাসরি মধুচক্রের কাঠামো হিসাবে বহিষ্কৃত হয়, আলাদা সাবস্ট্রেট ছাড়াই, অনুরূপভাবে বড় চ্যানেলের মাত্রা সহ 15 থেকে 50 cpsi কোষের ঘনত্বে। এই লো সেল ডেনসিটি ডিজাইনটি খুব কম চাপের ড্রপ প্রদান করে (বড় গ্যাস টারবাইন এবং বয়লার অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ যেখানে নিষ্কাশন ফ্যানের শক্তি খরচ একটি উল্লেখযোগ্য অপারেটিং খরচ) যখন প্রাচীর অনুঘটক রচনার মাধ্যমে এক্সট্রুড করা নিশ্চিত করে যে সক্রিয় অনুঘটক স্তরটি চ্যানেলের পৃষ্ঠের পাতলা ওয়াশকোটের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয় কিন্তু প্রতি ক্যাটালিস্টের পুরুত্বের একক পুরুত্বে প্রবেশ করে। এক্সট্রুড ভ্যানাডিয়াম TiO2 অনুঘটক মডিউলগুলি সাধারণত প্রায় 150 মিমি x 150 মিমি ক্রস সেকশন এবং 500 থেকে 1,000 মিমি দৈর্ঘ্যের প্রমিত উপাদানগুলিতে সরবরাহ করা হয়, SCR চুল্লি হাউজিংয়ের মধ্যে স্তরগুলিতে স্ট্যাক করা হয় এবং নিষ্ক্রিয়করণ ঘটলে পৃথকভাবে প্রতিস্থাপনযোগ্য।

শিল্প সেক্টর জুড়ে SCR অনুঘটক প্রধান অ্যাপ্লিকেশন

SCR অনুঘটকগুলি অন্য যেকোন একক NOx নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তির চেয়ে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে মোতায়েন করা হয়, এবং অনুঘটক এবং সিস্টেমের নির্দিষ্ট নকশা পরামিতিগুলি নিষ্কাশন তাপমাত্রা প্রোফাইল, NOx ঘনত্ব, উপলব্ধ স্থান, নিয়ন্ত্রক সীমা, এবং এজেন্ট সরবরাহের লজিস্টিক হ্রাসের উপর ভিত্তি করে প্রতিটি অ্যাপ্লিকেশন সেক্টরের জন্য যথেষ্ট পরিমাণে কাস্টমাইজ করা হয়।

স্থির শক্তি উৎপাদন এবং শিল্প দহন

স্থির শক্তি এবং শিল্প খাত ছিল SCR প্রযুক্তির মূল বাজার, যা 1970 সালে জাপানে কয়লা চালিত বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য বিকশিত হয়েছিল এবং পরবর্তীকালে প্রাকৃতিক গ্যাস টারবাইন, ডিজেল জেনারেটর, বর্জ্য দাহ্য প্ল্যান্ট, সিমেন্ট ভাটা এবং শিল্প বয়লারের জন্য বিশ্বব্যাপী গৃহীত হয়েছিল। কয়লা চালিত বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য আধুনিক স্থির SCR সিস্টেমগুলি 80 থেকে 95 শতাংশের NOx হ্রাস অর্জন করে, যা প্রতি সাধারণ ঘনমিটারে 400 থেকে 700 মিলিগ্রাম NOx-এর একটি অনিয়ন্ত্রিত স্তর থেকে স্ট্যাক নির্গমনকে 20 থেকে 80 mg/Nm3 এ নিয়ে আসে, ভালভাবে ইউনাইটেড ডিরেক্টরস এবং ইউনাইটেড ডিরেক্টিভ ইয়ুরোপীয় সীমার মধ্যে। রাষ্ট্র, চীন, এবং অন্যান্য প্রধান অর্থনীতি. বৃহৎ ইউটিলিটি স্কেল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় অনুঘটকের পরিমাণ প্রচুর: একটি একক 500 মেগাওয়াট কয়লা চালিত জেনারেটিং ইউনিট একাধিক চুল্লি স্তর জুড়ে 1,500 থেকে 3,000 ঘন মিটার এক্সট্রুড ভ্যানডিয়াম অনুঘটক ব্যবহার করতে পারে, যার সাথে অনুঘটকটি একটি ঘূর্ণন স্তরে স্তরগুলিতে প্রতিস্থাপিত হয় যাতে স্বতন্ত্র সংক্রামকতা বজায় রাখা যায় না। সময়

ভারী শুল্ক ডিজেল ট্রাক এবং বাণিজ্যিক যানবাহন

ভারী শুল্ক ডিজেল যানবাহন সেক্টর প্রাথমিক NOx নিয়ন্ত্রণ পথ হিসাবে SCR প্রযুক্তি গ্রহণ করেছে আনুমানিক 2005 থেকে ইউরোপে (ইউরো IV/V মান) এবং 2010 থেকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে (EPA 2010 নির্গমন মান), নির্গমন সীমা দ্বারা চালিত যার জন্য প্রাক নিয়ন্ত্রণ স্তর থেকে 90 থেকে 95 শতাংশ NOx হ্রাসের প্রয়োজন ছিল৷ একটি আধুনিক ভারী শুল্ক ডিজেল ট্রাকে SCR সিস্টেমে NO থেকে NO2 জারণ এবং নিষ্কাশন উষ্ণায়নের জন্য ইঞ্জিন টার্বোচার্জারের অবিলম্বে নিচের দিকে একটি ডিজেল অক্সিডেশন অনুঘটক (DOC) থাকে, তারপরে কণা পদার্থ নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি ডিজেল পার্টিকুলেট ফিল্টার (DPF) থাকে, তারপরে ইউরিয়া এবং ক্যাটালিস্টের চূড়ান্ত ইনজেকশন থাকে। অ্যামোনিয়া স্লিপ ক্যাটালিস্ট (ASC) ডাউনস্ট্রিম যেকোন অতিরিক্ত অ্যামোনিয়াকে অক্সিডাইজ করতে।

একটি ক্লাস 8 হাইওয়ে ট্রাকে SCR অনুঘটকটি সাধারণত 20 থেকে 35 লিটার মোট অনুঘটক ভলিউমের একটি Cu জিওলাইট মনোলিথ, যা হাইওয়ে ক্রুজ পরিস্থিতিতে 200 থেকে 550 ডিগ্রি সেলসিয়াস এক্সস্টোস্ট তাপমাত্রা পরিসীমার উপর কাজ করে এবং 9 শতাংশের বেশি কার্যকরী দক্ষতার NOx রূপান্তর করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। 700,000 কিলোমিটার বা 10 বছর। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে DEF খরচ ভলিউম অনুসারে ডিজেল জ্বালানী খরচের প্রায় 3 থেকে 8 শতাংশে চলে, একটি সাধারণ ক্লাস 8 ট্রাকে 60 থেকে 100 লিটারের একটি DEF ট্যাঙ্কের প্রয়োজন হয় যাতে দীর্ঘ পথের DEF রিফিলগুলির মধ্যে পর্যাপ্ত পরিসর দেওয়া হয়।

যাত্রীবাহী গাড়ি এবং হালকা শুল্ক ডিজেল যানবাহন

প্যাসেঞ্জার কার ডিজেল SCR সিস্টেমগুলি ভারী শুল্ক ট্রাক সিস্টেমের তুলনায় আরও বেশি চ্যালেঞ্জিং প্রযুক্তিগত স্পেসিফিকেশনের সম্মুখীন হয় কারণ শহুরে ড্রাইভিং এবং ঠান্ডা শুরুর অবস্থার সময় নিষ্কাশন তাপমাত্রা প্রোফাইল যথেষ্ট কম এবং আরও পরিবর্তনশীল, এবং আফটারট্রিটমেন্ট সিস্টেমের জন্য উপলব্ধ শারীরিক স্থান গাড়ির প্যাকেজিং খামের দ্বারা গুরুতরভাবে সীমাবদ্ধ। Euro 6d TEMP এবং Euro 6d রিয়েল ওয়ার্ল্ড ড্রাইভিং এমিশন (RDE) সীমার প্রবর্তন, যেগুলির জন্য শুধুমাত্র নতুন ইউরোপীয় ড্রাইভিং সাইকেল পরীক্ষাগার পরীক্ষা না করে বাস্তবে রাস্তার অবস্থার অধীনে প্রদর্শিত NOx নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, অনুঘটক নির্মাতাদের উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত কোল্ড স্টার্ট এবং কম লোড কর্মক্ষমতা সহ SCR অনুঘটক বিকাশ করতে বাধ্য করেছে৷

আধুনিক যাত্রীবাহী গাড়ি এসসিআর সিস্টেমগুলি বিভিন্ন প্রকৌশল পদ্ধতির মাধ্যমে কোল্ড স্টার্ট চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করে: ওয়ার্ম আপের সময় উপলব্ধ নিষ্কাশন তাপ সর্বাধিক করতে ইঞ্জিনের (ক্লোজ কাপলড পজিশন) যতটা সম্ভব কাছাকাছি সিলেক্টিভ ক্যাটালিটিক রিডাকশন (SCR) অনুঘটকের অবস্থান; ইঞ্জিন নিষ্কাশন তাপ যথেষ্ট হওয়ার আগে অনুঘটকটিকে তার অপারেটিং তাপমাত্রায় ত্বরান্বিত করতে বৈদ্যুতিকভাবে উত্তপ্ত অনুঘটক উপাদান ব্যবহার করে; এবং অপর্যাপ্ত নিষ্কাশন তাপমাত্রার কারণে যখন DEF হাইড্রোলাইসিস এগিয়ে যেতে পারে না তখন ঠান্ডা শুরুর সময় মুক্তির জন্য উচ্চ তাপমাত্রার অপারেশন চলাকালীন এসসিআর অনুঘটক পৃষ্ঠে অ্যামোনিয়া সংরক্ষণ করা।

সামুদ্রিক এবং শিপিং অ্যাপ্লিকেশন

ইন্টারন্যাশনাল মেরিটাইম অর্গানাইজেশন (IMO) টিয়ার III NOx নির্গমন মান, 2016 থেকে মনোনীত নির্গমন নিয়ন্ত্রণ এলাকায় (ECAs) নতুন সামুদ্রিক জাহাজের জন্য বাধ্যতামূলক, এর জন্য টিয়ার I স্তরের তুলনায় 80 শতাংশ NOx হ্রাস প্রয়োজন৷ SCR প্রযুক্তি হল বড় সামুদ্রিক ডিজেল এবং গ্যাস ইঞ্জিনের জন্য 2016 সাল থেকে শত শত সমুদ্রগামী জাহাজে সিস্টেম ইনস্টল করা, 2016 সাল থেকে বৃহৎ সামুদ্রিক ডিজেল এবং গ্যাস ইঞ্জিনগুলির জন্য প্রধান সম্মতি পথ। ECA-এর বাইরে 3.5 শতাংশ সালফার), ধীর গতির দুটি স্ট্রোক সামুদ্রিক ডিজেল ইঞ্জিনের খুব বড় নিষ্কাশন ভলিউমকে মিটমাট করে এবং রক্ষণাবেক্ষণ ওভারহলের মধ্যে 5,000 থেকে 30,000 ঘন্টার ব্যবধানে ক্ষয়কারী সামুদ্রিক পরিবেশে বেঁচে থাকে।

এইচএফও-তে পরিচালিত সামুদ্রিক SCR সিস্টেমগুলি উন্নত সালফার সহনশীলতা সহ বিশেষভাবে তৈরি ভ্যানডিয়াম ভিত্তিক অনুঘটক ব্যবহার করে এবং একটি উচ্চ ধূলিকণা কনফিগারেশনে কাজ করে যেখানে অনুঘটকটি কণা স্ক্রাবার (যদি লাগানো থাকে) এর উপরের দিকে অবস্থান করে, যাতে ফাউলিং প্রতিরোধী শক্তিশালী অনুঘটক উপাদানগুলির প্রয়োজন হয় এবং যান্ত্রিকভাবে আংশিকভাবে ঘর্ষণে ক্ষরণ হয়।

নন রোড মোবাইল মেশিনারি এবং কনস্ট্রাকশন ইকুইপমেন্ট

নির্মাণ সরঞ্জাম, কৃষি যন্ত্রপাতি, খনির সরঞ্জাম, এবং অন্যান্য নন-রোড মোবাইল মেশিনারি (NRMM) সেক্টরগুলি EU স্টেজ V এবং EPA টায়ার 4 ফাইনাল সহ NOx নির্গমন মানগুলিকে ক্রমান্বয়ে কঠোর করার বিষয়, যেগুলির উভয়ের জন্য প্রাক-নিয়ন্ত্রণ স্তর থেকে 80 থেকে 95 শতাংশ NOx হ্রাস প্রয়োজন৷ 19 কিলোওয়াট থেকে 500 কিলোওয়াটের উপরে ইঞ্জিনে এই সেক্টর জুড়ে এসসিআর প্রযুক্তি প্রয়োগ করা হয়, অনুঘটক সিস্টেমটি ইঞ্জিন স্থানচ্যুতি এবং নিষ্কাশন প্রবাহের হারের সমানুপাতিকভাবে স্কেল করা হয়। এনআরএমএম এসসিআর অনুঘটকগুলির জন্য স্থায়িত্বের প্রয়োজনীয়তাগুলি বিশেষভাবে দাবি করা হয় কারণ নির্মাণ এবং খনির সরঞ্জামগুলি অত্যন্ত ধুলোময় পরিবেশে কাজ করতে পারে নিষ্কাশন তাপমাত্রা সহ যেগুলি কম লোড নিষ্ক্রিয় (200 থেকে 250 ডিগ্রি সেলসিয়াস) এবং উচ্চ লোড অপারেশন (450 থেকে 550 ডিগ্রি সেলসিয়াস) এর মধ্যে ব্যাপকভাবে চক্রাকারে চলতে পারে, যার জন্য স্ট্রেবল হাইড্রেসিস্টের প্রয়োজন হয়। কণা ফাউলিং

SCR ক্যাটালিস্ট নিষ্ক্রিয়করণ প্রক্রিয়া এবং পরিষেবা জীবন ব্যবস্থাপনা

সমস্ত SCR অনুঘটক পরিষেবাতে সময়ের সাথে সাথে ধীরে ধীরে নিষ্ক্রিয় হওয়ার অভিজ্ঞতা অর্জন করে, তাদের NOx রূপান্তর দক্ষতা হ্রাস করে এবং অবশেষে নির্গমন সীমার সাথে সম্মতি পুনরুদ্ধার করার জন্য পুনর্জন্ম বা প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয়। অনুঘটক নিষ্ক্রিয়করণের প্রক্রিয়া বোঝা উপযুক্ত অপারেটিং অনুশীলনের মাধ্যমে অনুঘটকের পরিষেবা জীবনকে অপ্টিমাইজ করার জন্য এবং অনুঘটক রসায়ন এবং অপারেটিং শর্তগুলি নির্দিষ্ট করার জন্য যা নিষ্ক্রিয়করণের হার কমিয়ে দেয়।

তাপ নিষ্ক্রিয়করণ এবং সিন্টারিং

অনুঘটকের রেট করা উপরের সীমার উপরে তাপমাত্রার এক্সপোজার সক্রিয় ধাতব সাইটগুলির অপরিবর্তনীয় সিন্টারিং এবং সমর্থন উপাদানের কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটায়। ভ্যানাডিয়াম TiO2 অনুঘটকের জন্য, V2O5 সক্রিয় ফেজ এর sintering এবং rutile TiO2 ফেজ ট্রানজিশনের অ্যানাটেস উভয়ই 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রায় কার্যকলাপ হ্রাসে অবদান রাখে। কিউ জিওলাইট অনুঘটকের জন্য, উচ্চ তাপমাত্রায় প্রাথমিক নিষ্ক্রিয়করণের পথ হল জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্কের হাইড্রোথার্মাল ডিলুমিনেশন এবং নিষ্ক্রিয় CuO ক্লাস্টার গঠনের জন্য তাদের সক্রিয় বিনিময় সাইট থেকে তামার আয়ন স্থানান্তর, উভয় প্রক্রিয়ার হার জলীয় বাষ্পের উপস্থিতিতে তাপমাত্রার সাথে জোরালোভাবে ত্বরান্বিত হয় (যা সর্বদা উল্লেখযোগ্য পরিমাণে উপস্থিত থাকে)। 10 শতাংশ জলীয় বাষ্পে 100 ঘন্টার জন্য 750 ডিগ্রি সেলসিয়াসে হাইড্রোথার্মাল বার্ধক্য হল Cu zeolite অনুঘটকের স্থায়িত্ব মূল্যায়নের জন্য একটি বহুল ব্যবহৃত মানক বার্ধক্য অবস্থা, এবং সেরা বাণিজ্যিক Cu CHA অনুঘটকগুলি এই চিকিত্সার পরে তাদের তাজা SCR কার্যকলাপের 90 শতাংশেরও বেশি ধরে রাখে।

সালফার বিষক্রিয়া

নিষ্কাশনের মধ্যে সালফার ডাই অক্সাইড, জ্বালানীর সালফার উপাদান থেকে প্রাপ্ত, SCR অনুঘটক এবং এর সমর্থনের সাথে বিক্রিয়া করে সালফেট প্রজাতি তৈরি করে যা সক্রিয় সাইটগুলিকে ব্লক করে এবং NOx রূপান্তর দক্ষতা হ্রাস করে। সালফারের বিষক্রিয়ার পরিমাণ নির্ভর করে নিষ্কাশনে সালফারের ঘনত্ব, নিষ্কাশনের তাপমাত্রা (নিম্ন তাপমাত্রায় সালফেশনের হার বৃদ্ধি পায় এবং বেশিরভাগ অনুঘটক সিস্টেমের জন্য আনুমানিক 450 থেকে 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে উচ্চ তাপমাত্রায় বিপরীত হয়), এবং নির্দিষ্ট অনুঘটক রসায়নের উপর। ভ্যানাডিয়াম টিও 2 অনুঘটকগুলি জিওলাইট অনুঘটকগুলির তুলনায় সহনশীলভাবে বেশি সালফার সহনশীল কারণ টিও 2 সমর্থনটি সাধারণ SCR অপারেটিং তাপমাত্রায় স্থিতিশীল বাল্ক সালফেট গঠন করে না এবং ভ্যানাডিয়াম সক্রিয় সাইটগুলি জিওলাইট কাঠামোর তামা বা লোহার সাইটগুলির তুলনায় সালফেশনের জন্য বেশি প্রতিরোধী।

মোবাইল ডিজেল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আল্ট্রা লো সালফার ডিজেল (ইউএলএসডি) ব্যবহার করে সালফার সামগ্রী প্রতি মিলিয়নে 10 অংশের নিচে, সালফার বিষাক্ততা সাধারণত তাপীয় বার্ধক্য এবং হাইড্রোকার্বন ফাউলিংয়ের তুলনায় অনুঘটক নিষ্ক্রিয়করণে একটি ছোট অবদানকারী। পুরানো ডিজেল ফর্মুলেশন এবং বেশিরভাগ সামুদ্রিক জ্বালানী সহ উচ্চতর সালফার সামগ্রী সহ জ্বালানী পোড়ানোর জন্য, সালফার সহনশীলতা একটি প্রাথমিক অনুঘটক নির্বাচনের মানদণ্ড।

ফসফরাস, ক্যালসিয়াম এবং অন্যান্য দূষিত বিষ

ফসফরাস ভিত্তিক অ্যান্টি-ওয়্যার এজেন্ট (ZDDP) এবং ক্যালসিয়াম ভিত্তিক ডিটারজেন্ট সহ ইঞ্জিন অয়েল অ্যাডিটিভগুলিকে উদ্বায়ী করা হয় এবং স্বাভাবিক ইঞ্জিন অপারেশন চলাকালীন নিষ্কাশন স্রোতে নিয়ে যাওয়া হয়। এই যৌগগুলি সিলেক্টিভ ক্যাটালিটিক রিডাকশন (SCR) অনুঘটক পৃষ্ঠে জমা করে এবং ক্রমান্বয়ে সক্রিয় সাইটগুলিকে ব্লক করে, ফসফরাস বিষক্রিয়া বিশেষ করে গুরুতর কারণ এটি কিউ জিওলাইট অনুঘটকের মধ্যে জিওলাইট ফ্রেমওয়ার্ক এবং কপার সক্রিয় সাইট উভয়ের সাথে স্থিতিশীল ফসফেট যৌগ গঠন করে। প্যাসেঞ্জার কার এসসিআর অ্যাপ্লিকেশনে অনুঘটক নিষ্ক্রিয়করণের গবেষণায় দেখা গেছে যে 0.1 থেকে 0.5 শতাংশ ওজনের অনুঘটক পৃষ্ঠে ফসফরাস জমে থাকা NOx রূপান্তর দক্ষতা 10 থেকে 30 শতাংশ পয়েন্ট কমিয়ে দিতে পারে, যার প্রভাবটি প্রায় 150,000 থেকে 200,000 মিটার ইঞ্জিনের স্ট্যান্ডার্ড তেল কনসার্টের পরে উল্লেখযোগ্য হয়ে ওঠে। হার কম ফসফরাস ইঞ্জিন তেল, মোট তেল খরচ কমাতে তেল পরিষেবার ব্যবধান বাড়ানো এবং নিষ্কাশনের মধ্যে তেলের প্রবেশ কমাতে ইঞ্জিন পিস্টন রিং সিলিং অপ্টিমাইজ করা হল যাত্রীবাহী গাড়ির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তেল থেকে উদ্ভূত অনুঘটক বিষক্রিয়ার প্রাথমিক প্রশমন কৌশল।

SCR অনুঘটক প্রকারের তুলনা: নির্বাচন ফ্রেমওয়ার্ক এবং কর্মক্ষমতা ডেটা

নিম্নলিখিত সারণীটি বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন সেক্টর জুড়ে অনুঘটক নির্বাচন এবং সিস্টেম স্পেসিফিকেশন সিদ্ধান্তগুলিকে সমর্থন করার জন্য তিনটি প্রধান বাণিজ্যিক SCR অনুঘটকের প্রকারের মূল কর্মক্ষমতা পরামিতি এবং অ্যাপ্লিকেশন বৈশিষ্ট্যগুলিকে একীভূত করে৷

সিলেক্টিভ ক্যাটালিটিক রিডাকশন ক্যাটালিস্ট টেকনোলজি গত চার দশকের সবথেকে বেশি প্রভাবশালী বায়ু মানের উন্নতি সব দহন সোর্স শ্রেণীতে প্রদান করেছে, এবং এর ক্রমাগত উন্নয়ন বিশ্বব্যাপী নিয়ন্ত্রক সংস্থাগুলির দ্বারা গৃহীত ক্রমবর্ধমান কঠোর NOx নির্গমন সীমা পূরণের কেন্দ্রবিন্দু। স্থির এবং মোবাইল সোর্স রেগুলেশন উভয় ক্ষেত্রেই নিম্ন NOx সীমার দিকে চলমান স্থানান্তর, জ্বালানী উত্স হিসাবে প্রাকৃতিক গ্যাসের ক্রমবর্ধমান অনুপ্রবেশ এবং হাইব্রিড পাওয়ারট্রেনগুলিতে হাইব্রিড এবং প্লাগ প্রবর্তন যা নতুন নিম্ন তাপমাত্রা নিষ্কাশন প্রোফাইল তৈরি করে, অনুঘটক ডিজাইন এবং সিস্টেমের রসায়নে অবিরত উদ্ভাবন চালাচ্ছে। যে কোনো নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক অনুঘটকের ধরন এবং অপারেটিং পরামিতিগুলির নির্বাচন কার্যকর NOx নিয়ন্ত্রণের ভিত্তি হিসাবে রয়ে গেছে, এবং এই নিবন্ধে প্রদত্ত কাঠামো প্রকৌশলী এবং প্রকিউরমেন্ট পেশাদারদের সঠিকভাবে নির্বাচন করার জন্য প্রযুক্তিগত ভিত্তি দেয়।

এসসিআর সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন এবং অ্যামোনিয়া স্লিপ ব্যবস্থাপনা

একটি সম্পূর্ণ SCR নির্গমন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি হাউজিং মধ্যে শুধুমাত্র একটি অনুঘটক নয়. এটি আপস্ট্রিম অক্সিডেশন অনুঘটক, ইনজেকশন এবং মিক্সিং হার্ডওয়্যারের একটি সমন্বিত সমাবেশ, এসসিআর অনুঘটক নিজেই এবং বেশিরভাগ আধুনিক সিস্টেমে একটি অ্যামোনিয়া স্লিপ ক্যাটালিস্ট (ASC) SCR অনুঘটক এটি বায়ুমণ্ডলে নির্গত হওয়ার আগে এসসিআর পর্যায়ের মধ্য দিয়ে যাওয়া কোনো প্রতিক্রিয়াহীন অ্যামোনিয়াকে অক্সিডাইজ করে। অ্যামোনিয়া নিজেই ঘনত্বে একটি নিয়ন্ত্রিত দূষণকারী যা অতিরিক্ত ডোজ বা অনুপযুক্তভাবে ক্যালিব্রেটেড SCR সিস্টেমের মাধ্যমে স্লিপ করতে পারে এবং একটি ত্রুটিপূর্ণ DEF ডোজিং সিস্টেমের নিষ্কাশনে অ্যামোনিয়ার গন্ধ ভারী শুল্ক ট্রাক পরিষেবাতে একটি SCR সিস্টেমের ত্রুটির সবচেয়ে স্বীকৃত লক্ষণগুলির মধ্যে একটি।

SCR অপারেশনে NH3 থেকে NOx অনুপাতের গুরুত্ব

অ্যামোনিয়া থেকে NOx (আলফা অনুপাত) এর স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাত সিলেক্টিভ ক্যাটালিটিক রিডাকশন (SCR) ক্যাটালিস্ট NOx রূপান্তর দক্ষতা এবং অ্যামোনিয়া স্লিপ উভয়ের উপর সরাসরি এবং সমালোচনামূলক প্রভাব রয়েছে। ঠিক 1.0 এর একটি আলফা অনুপাত (অনুঘটকটিতে প্রবেশ করে NOx-এর প্রতি এক মোল অ্যামোনিয়া), SCR অনুঘটক তার সর্বাধিক NOx রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করতে পারে যখন SCR প্রতিক্রিয়া রূপান্তরিত NOx-এর সাথে স্টোচিওমেট্রিক ভারসাম্যে সমস্ত অ্যামোনিয়া গ্রহণ করে। অনুশীলনে, মোবাইল ডিজেল অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য SCR সিস্টেমগুলি 0.9 থেকে 1.05 এর আলফা অনুপাতে কাজ করে, ইচ্ছাকৃতভাবে NOx রূপান্তর সর্বাধিক করার জন্য একটি সামান্য অ্যামোনিয়া অতিরিক্ত বজায় রাখে যখন ASC ডাউনস্ট্রিমের উপর নির্ভর করে ছোট ফলে অ্যামোনিয়াকে নাইট্রোজেন এবং জলে অক্সিডাইজ করে। 0.9 এর নিচে আলফা অনুপাতের কাজ করলে নিষ্কাশনের মধ্যে প্রতিক্রিয়াহীন NOx চলে যায় এবং নির্গমন সীমা মেনে না চলার ঝুঁকি থাকে। আলফা অনুপাতে যথেষ্ট পরিমাণে 1.1 এর উপরে কাজ করা অ্যামোনিয়া স্লিপ স্তর তৈরি করে যা অনুঘটকের সঞ্চয়স্থান এবং ASC এর অক্সিডেশন ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়, যার ফলে অ্যামোনিয়া নির্গমন উভয়ই একটি নিয়ন্ত্রক লঙ্ঘন এবং যানবাহন রক্ষণাবেক্ষণ কর্মশালার মতো আবদ্ধ পরিবেশে পেশাগত এক্সপোজার উদ্বেগ।

ইউরিয়া আমানত গঠন এবং প্রতিরোধ

কম নিষ্কাশন তাপমাত্রায় এসসিআর সিস্টেম অপারেশনের একটি ব্যবহারিক চ্যালেঞ্জ হল ডিইএফ ইনজেকশন এবং নিষ্কাশন পাইপের মিশ্রণ বিভাগে কঠিন ইউরিয়া জমা করা। যখন DEF প্রায় 200 থেকে 220 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নিষ্কাশন গ্যাসে ইনজেকশন করা হয়, তখন অ্যামোনিয়া থেকে ইউরিয়ার তাপ পচন এবং হাইড্রোলাইসিস অসম্পূর্ণ থাকে এবং সায়ানুরিক অ্যাসিড, বিউরেট এবং মেলামাইন সহ মধ্যবর্তী পচনশীল পণ্যগুলি স্ফটিক এবং পুনঃপ্রবাহকে দৃঢ়ভাবে প্রবাহিত করতে পারে। পথ এবং অবশেষে DEF ইনজেক্টর বা SCR অনুঘটক প্রবেশ মুখ ব্লক. ডিপোজিট গঠন বিশেষত শহুরে বাস রুট, ডেলিভারি যানবাহন এবং নিষ্ক্রিয় থাকা নির্মাণ সরঞ্জামগুলির কম লোড অপারেশনে সমস্যাযুক্ত, যেখানে নিষ্কাশনের তাপমাত্রা বর্ধিত সময়ের জন্য ধারাবাহিকভাবে 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে থাকতে পারে। SCR সিস্টেম ইঞ্জিনিয়াররা DEF ইনজেক্টর বডির সক্রিয় গরম করার মাধ্যমে, DEF ইনজেকশন স্প্রে প্যাটার্নের অপ্টিমাইজেশন এবং ঠান্ডা পৃষ্ঠে আঘাত করার আগে বাষ্পীভবনকে সর্বাধিক করার জন্য ড্রপলেটের আকার এবং প্যাসিভ এবং সক্রিয় মিশ্রণ উপাদানগুলির বিকাশের মাধ্যমে যা SCR অনুঘটক প্রবেশকারী অ্যামোনিয়া ঘনত্বের একজাতীয়তা উন্নত করে তার মাধ্যমে এটি সমাধান করে। অনুঘটক নির্মাতারা এবং OEMগুলি সর্বনিম্ন DEF ডোজ তাপমাত্রা থ্রেশহোল্ড নির্দিষ্ট করে, সাধারণত 180 থেকে 200 ডিগ্রি সেলসিয়াস, যার নীচে অস্থায়ী NOx রূপান্তর সাসপেনশনের খরচে ডিপোজিট গঠন রোধ করতে DEF ডোজিং সিস্টেমকে বাধা দেওয়া হয়।

অন বোর্ড ডায়াগনস্টিকস এবং এসসিআর সিস্টেম মনিটরিং

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে (EPA OBD প্রয়োজনীয়তা) এবং ইউরোপে (EPA OBD প্রয়োজনীয়তা) এবং ইউরোপ (Euro 6 OBD প্রয়োজনীয়তা) এর জন্য নিয়ন্ত্রক প্রয়োজনীয়তাগুলি নির্দেশ করে যে ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম ক্রমাগত SCR আফটারট্রিটমেন্ট সিস্টেমের কার্যকারিতা নিরীক্ষণ করে এবং সিস্টেমটি ত্রুটিযুক্ত হলে বা অপর্যাপ্ত NOx হ্রাস প্রদান করলে ড্রাইভারকে সতর্ক করে। মনিটরিং সিস্টেম প্রকৃত NOx রূপান্তর দক্ষতা গণনা করার জন্য SCR অনুঘটকের আপস্ট্রিম এবং ডাউনস্ট্রিম NOx সেন্সরগুলির সংমিশ্রণ ব্যবহার করে, অপারেটিং অবস্থার উপর ভিত্তি করে প্রত্যাশিত দক্ষতার সাথে এটিকে তুলনা করে এবং একটি ত্রুটিপূর্ণ নির্দেশক বাতি (MIL) আলোকিত করে যদি রূপান্তরটি কার্যকারিতা হ্রাসের সূক্ষ্মতা নির্দেশ করে। DEF ডোজ সিস্টেম ব্যর্থতা. ইউরো 6 হেভি ডিউটি ​​ট্রাকগুলির জন্য, NOx রূপান্তর দক্ষতা পর্যবেক্ষণ থ্রেশহোল্ড যা একটি MIL কে ট্রিগার করে তা নতুন অনুঘটক স্পেসিফিকেশনের 50 শতাংশের নিচে দক্ষতার অবনতি সনাক্ত করতে সেট করা হয়েছে, এটি নিশ্চিত করে যে উল্লেখযোগ্যভাবে কম পারফরম্যান্সকারী SCR সিস্টেমগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে অতিরিক্ত নির্গমন জমা করার আগে চিহ্নিত করা হয়েছে এবং পরিষেবা দেওয়া হয়েছে৷ OBD মনিটরিং প্রয়োজনীয়তাগুলির সাথে সম্মতি না হলে গাড়ি প্রস্তুতকারকদের জন্য উল্লেখযোগ্য নিয়ন্ত্রক জরিমানা বহন করে এবং সঠিক NOx সেন্সর কর্মক্ষমতা তাই সম্পূর্ণ এসসিআর সিস্টেমের জন্য এটির প্রত্যয়িত দরকারী জীবনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সিস্টেম নির্ভরযোগ্যতার প্রয়োজনীয়তা।

তথ্যসূত্র:

Bosch H, Janssen F. নাইট্রোজেন অক্সাইডের অনুঘটক হ্রাস: মৌলিক এবং প্রযুক্তির উপর একটি পর্যালোচনা। ক্যাটালাইসিস টুডে। 1988;2(4):369 থেকে 531।

Busca G, Lietti L, Ramis G, Berti F. অক্সাইড অনুঘটকের উপর অ্যামোনিয়া দ্বারা NOx এর নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাসের রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক দিক: একটি পর্যালোচনা। ফলিত ক্যাটালাইসিস বি: পরিবেশগত। 1998;18(1 থেকে 2):1 থেকে 36।

Epling W S, Campbell L E, Yezerets A, Currier N W, Parks J E. NOx স্টোরেজ এবং হ্রাস অনুঘটকের মৌলিক প্রতিক্রিয়া এবং অবক্ষয় প্রক্রিয়ার ওভারভিউ। অনুঘটক পর্যালোচনা: বিজ্ঞান এবং প্রকৌশল. 2004;46(2):163 থেকে 245।

জনসন টি ভি. যানবাহন নির্গমন প্রবণতার পর্যালোচনা। SAE ইন্টারন্যাশনাল জার্নাল অফ ইঞ্জিন। 2015;8(3):1152 থেকে 1167।

Kwak J H, Tonkyn R G, Kim D H, Szanyi J, Peden C H F. NH3 এর সাথে NOx-এর নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাসে Cu-SSZ-13-এর চমৎকার কার্যকলাপ এবং নির্বাচনীতা। ক্যাটালাইসিস জার্নাল। 2010;275(2):187 থেকে 190।

নোভা আই, ট্রনকোনি ই. ডিজেল নিষ্কাশনের পরে ডিএনঅক্সের জন্য ইউরিয়া-এসসিআর প্রযুক্তি। নিউ ইয়র্ক: স্প্রিংগার; 2014।

পেরেজ-রামিরেজ জে, ক্যাপ্টেইজন এফ, শফেল কে, মৌলিজন জে এ। নাইট্রিক অ্যাসিড উত্পাদনে N2O গঠন এবং নিয়ন্ত্রণ: আমরা আজ কোথায় দাঁড়িয়ে আছি? ফলিত ক্যাটালাইসিস বি: পরিবেশগত। 2003;44(2):117 থেকে 151।

Qi G, Yang R T, Chang R. MnOx-CeO2 মিশ্র অক্সাইড কম তাপমাত্রায় NH3 এর সাথে NO এর নির্বাচনী অনুঘটক হ্রাসের জন্য সহ-বর্ষণ দ্বারা প্রস্তুত। ফলিত ক্যাটালাইসিস বি: পরিবেশগত। 2004;51(2):93 থেকে 106।

Tronconi E, Nova I, Colombo M. গাণিতিক মডেলিং এবং NH3-SCR চুল্লির পরীক্ষামূলক যাচাইকরণ ডিজেল নিষ্কাশনে NO নিয়ন্ত্রণের জন্য। AICHE জার্নাল। 2010;56(2):373 থেকে 390।

ওয়াং ডি, ঝাং এল, লি জে, কামাসমুদ্রম কে, এপলিং ডব্লিউ এস. NH3-SCR ওভার Cu/SAPO-34: নিষ্ক্রিয়করণ এবং পুনর্জন্মের উপর কণা পদার্থ এবং জলের প্রভাব। ক্যাটালাইসিস টুডে। 2014;231:64 থেকে 74.