Selektywna redukcja katalityczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Selektywna redukcja katalityczna (ang. selective catalytic reduction – SCR) – technologia stosowana m.in. w silnikach Diesla, której główną zasadą jest zredukowanie wewnątrz silnika emisji cząstek stałych (PM) i redukcja zwiększonej emisji tlenków azotu (NOx).

Przebieg procesu[edytuj | edytuj kod]

Technologia SCR polega na przekształcaniu (redukowaniu) tlenków azotu w nietoksyczny azot i parę wodną w katalizatorze wykorzystującym amoniak jako reduktor. Ponieważ amoniak jest substancją niebezpieczną, zakres jego stosowania w transporcie drogowym jest ograniczony, a w pojazdach użytkowych stosuje się nietoksyczny, bezwonny 32,5% wodny roztwór mocznika. Pod kontrolą układu sterowania silnikiem roztwór mocznika (NOXy), przechowywany w odrębnym zbiorniku, jest dozowany w pożądanych ilościach do strumienia gorących spalin. Pod wpływem wysokiej temperatury gazów wydechowych roztwór mocznika rozkłada się na amoniak i dwutlenek węgla. Amoniak reaguje następnie z tlenkami azotu tworząc wolny azot i parę wodną.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

SCR w oparciu o amoniak jest wykorzystywana w przemyśle energetycznym, w stacjonarnych silnikach dieslowskich oraz na statkach[1]. Proces SCR na bazie mocznika lub jego wodnego roztworu o różnych stężeniach[2] jest stosowany m.in. w w samochodowych silnikach Diesla[3][4]. Pierwsze zastosowania SCR na większą skalę miały miejsce w latach 70. w Japonii przez firmę IHI. Jednym z największych producentów wodnego roztworu mocznika 32,5% występującego pod marką NOXy™ i wykorzystywanego w procesie SCR jest Grupa Azoty.

Wytyczne UE ws. emisji spalin przez pojazdy[edytuj | edytuj kod]

Jednym z istotnych problemów dotyczących zanieczyszczeń powietrza jest m.in. emisja NOx (czyli NO i NO2)[5]. Tlenki azotu NO i NO2 jako składniki spalin i gazów wydechowych są zagrożeniem dla środowiska naturalnego. Unia Europejska wypracowała szczegółowe normy określające możliwy poziom emisji spalin (w tym NOx), w zależności od typu pojazdu i silnika. W latach 2008–2013 na terenie UE obowiązywał europejski standard emisji spalin Euro V (dla samochodów o masie nieprzekraczającej 2610 kg z możliwością rozszerzenia tego zakresu na wniosek producenta do masy 2840 kg). Jej podstawowe założenia ws. dopuszczalnych emisji:

Pojazdy wyposażone w silniki Diesla:

Pojazdy zasilane benzyną, gazem ziemnym lub gazem płynnym:

Z dniem 1 stycznia 2014 r. weszły w życie nowe normy emisji spalin Euro VI dla samochodów ciężarowych. Parlament Europejski ustanawia coraz ostrzejsze przepisy prawne, jeśli chodzi o dopuszczalne emisje spalin.

Norma emisji Data wprowadzenia Dopuszczalny poziom NOx
(mg/kWh)
Euro III 2000 5000
Euro IV 2005 3500
Euro V 2008 2000
Euro VI 2014 400

Kolejne regulacje wymagają sukcesywnej redukcji ilości tlenków azotu (NOx) i cząstek stałych (PM) oraz węglowodorów. Dzięki normie Euro VI układ oczyszczania spalin powinien działać prawidłowo przez okres 7 lat lub przez 700 tys. km.; większa powinna być też trwałość i skuteczność urządzeń nadzorujących emisję zanieczyszczeń.

Aby spełnić powyższe normy emisji spalin sektor środków transportu poszedł w kierunki technologii SCR – selektywnej redukcji katalitycznej, która ze względu na oczekiwania producentów silników pozwala na osiągnięcie celu, jakim jest redukcja zanieczyszczeń przy utrzymaniu osiągów silnika. W samochodach ciężarowych został zainstalowany dodatkowy zbiornik na roztwór mocznika 32,5%, który pod wysokim ciśnieniem jest wtryskiwany bezpośrednio do katalizatora gazów spalinowych. W ten sposób następuje redukcja szkodliwych gazów spalinowych powodujących efekt cieplarniany oraz kwaśne deszcze.

Ta nowatorska i ekologiczna metoda jest zdecydowanie bardziej preferowana przez producentów silników spalinowych, a jej kombinacja z technologią EGR (układ recyrkulacji spalin – redukowanie, za pomocą filtrów, ilości tlenków azotu w silniku w połączeniu z redukcją emisji cząsteczek stałych) została podtrzymana przez producentów samochodów ciężarowych jako wiodąca i właściwa do spełnienia kolejnej bardziej restrykcyjnej normy emisji spalin.

Dzięki zastosowaniu technologii SCR z użyciem roztworu mocznika 32,5% (NOXy™) tlenki azotu (NOx) zostają rozłożone na azot i wodę. Przyjmuje się, że zużycie roztworu mocznika 32,5% stanowi 4-5% w stosunku do zużycia paliwa, w przypadku normy Euro IV, oraz 6% w przypadku Euro V, czyli na 100 km potrzebne jest około 1,7 litra roztworu mocznika 32,5%.

Wytyczne UE ws. emisji spalin przemysłowych[edytuj | edytuj kod]

Aktualna dyrektywa IED[7] ustanawia maksymalny próg emisji NOx na poziomie 200 mg NO2/m³ (6% O2) z instalacji spalających węgiel o mocy cieplnej większej niż 100 MW. Na chwilę obecną kwestie emisji NOx przez obiekty przemysłowe w Polsce są opisane w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z 22 kwietnia 2011 r. (DzU z 2011 r. nr 95, poz. 558)[8] wraz z zmianami[9] oraz[10]. Od 1 stycznia 2016 r. polskie przedsiębiorstwa zostaną objęte unijnymi standardami emisji NOx.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]