用于减少来自富燃废气的氨排放的催化剂制造技术

减少氨(NH3)排放的系统包括(a)包含含有三效催化剂的第一基底的第一组件，其中第一组件位于包含含有氨氧化催化剂的第二基底的第二组件上游，其中所述氨氧化催化剂包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛；和(b)位于这些组件之间的含氧气体入口。例如，可以使用CHA骨架型小孔分子筛。减少NH3排放的方法包括将含氧气体引入气流中以产生充氧气流；和使该充氧气流暴露在NH3氧化催化剂下以将至少一部分NH3选择性氧化成N2。该方法可进一步包括使富燃废气暴露在三效催化剂下以产生包含NH3的气流的步骤。

Catalyst for reducing ammonia emissions from a fuel rich exhaust gas

To reduce the emissions of ammonia (NH3) including system (a) the first component comprises a first substrate containing three effect catalyst, wherein the first component is in the substrate containing ammonia oxidation catalyst contains second of the second components upstream, wherein the ammonia oxidation catalyst comprising at least one small molecule supported transition metal sieve; and (B) in oxygen containing gas entrance between these components. For example, a CHA skeleton type small hole molecular sieve can be used. The method of reducing NH3 emissions includes introducing oxygen-containing gas into the airflow to produce an oxygenated flow; and exposing the oxygenated air stream to the NH3 oxidation catalyst to selectively oxidize at least a portion of NH3 to N2. The method may further include the step of exposing a rich burning exhaust gas to a three effect catalyst to produce an airflow containing NH3.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少来自富燃废气的氨排放的催化剂专利
本专利技术涉及小孔分子筛负载的过渡金属催化剂。本专利技术还涉及使用小孔分子筛负载的过渡金属催化剂减少来自富燃废气的氨(NH3)的系统。专利技术背景典型发动机废气是含有气体排放物如一氧化碳(CO)、未燃或部分燃烧的烃或其氧化物(HC)和氮氧化物(NOx)等成分的不均匀混合物。通常，在发动机排气系统中提供催化剂组合物和该组合物所处的基底以将某些或所有这些废气组分转化成无害组分。例如，已知在固定式富燃发动机中合适地使用三效(TWC)催化剂以减少氮氧化物(NOx)、烃(HC)和一氧化碳(CO)的排放。由于这些发动机在富燃条件(其中空燃比具有大于化学计量的燃料量(即空燃比低于化学计量比)条件)下运行，相当大部分的发动机输出的NOx在三效催化剂上转化成氨(NH3)并因此作为二次排放排出。对于配有TWC催化剂的典型富燃发动机，尾管NH3可以为大约400ppm。适用于在稀燃废气条件下的固定源的确证NOx减除技术是选择性催化还原(SCR)。在这种方法中，在通常由贱金属构成的催化剂上用还原剂如氨(NH3)将NOx还原成氮气(N2)0 SCR提供NOx的有效转化，只要废气温度在该催化剂的活性温度范围内。使用NH3将NOx物类还原成N2有助于达到稀燃发动机中的NOx排放目标。使用NH3作为还原剂的后果在于，在不完全转化或废气温度上升的条件下，NH3会从车辆废气中逃逸。为避免NH3逃逸，可以将亚化学计算量的NH3注射到废气流中，但NOx转化率降低。或者，可以将NH3超剂量送入该系统以提高NOx转化率，但废气随后需要进一步处理以除去过量或逸出的NH3。即使在NH3的亚化学计量的剂量下，废气温度的提高也可能释放储存在NOx减除催化剂上的氨，以致NH3逃逸。传统的贵金属基氧化催化剂如负载在氧化铝上的钼在225°C以上对除氨非常有效，但它们产生相当多的N2O和NOx作为不想要的副产物而非所需N2产物。通常，柴油机催化剂用于汽油机、固定式柴油或天然气发动机会导致生成NH3排放，因为该催化剂非常活泼。使用分级NOx处理-NH3处理构造的两级系统是工业中已知的。但是，这些系统所用的催化剂在400°C以上无法实现NH3转化成N2的高选择性，其中NH3过度氧化成NOx会导致该系统超出NOx法规。另外，现有技术的系统通常涉及在化学计量比以上运行的稀燃发动机。在这种稀燃条件下，大多数现有技术的系统使用用于NOx的选择性催化还原(SCR)的催化剂。已经为许多稀燃用途开发出用含氮化合物如氨或脲进行NOx的SCR，包括用于处理工业固定式用途、热电厂、燃气轮机、火力发电厂、化学加工工业中的工厂和炼油厂加热炉和锅炉、熔炉、炼焦炉、市政垃圾处理厂和焚化炉，和许多车载(移动)用途，例如用于处理柴油机废气。但是，类似于已知的两级系统，已知的SCR催化剂和系统在400°C以上无法实现NH3转化成N2的高选择性，其中NH3过度氧化成NOx会导致该系统超出NOx法规。目前，对燃烧系统废气的NH3排放没有调控，因为没有用于减少此类系统中的NH3排放、同时还符合对N0X、HC和CO的严格排放法规的商业上可得的技术。因此找出可以在使N0X、HC和CO排放低于现有法规的同时将NH3排放减至最低(例如低于IOppm)的催化剂和使用该催化剂的方法是有用的。因此，减少在高温下运行的富燃发动机废气的氮氧化物(NOx)、烃(HC)和一氧化碳(CO)排放并提供NH3氧化功能以减少流出物中的NH3量的催化剂和系统仍然非常合意。专利技术概述根据本专利技术的一个实施方案，使用小孔分子筛催化剂作为用于在高温下运行的富燃发动机用途的氨氧化催化剂(AOC)。我们已经发现，在这样的用途中使用包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛的催化剂以将NH3以极高选择性氧化成N2。此前在用NH3选择性催化还原(SCR)NOx的稀燃用途中已使用类似的催化剂。但是，使用这样的催化剂作为氧化催化剂以将NH3氧化形成N2和H2O是不典型的。但是，本专利技术人的专利技术人已经发现，可有利地使用包括负载至少一种过渡金属的小孔分子筛的NH3氧化催化剂(AOC)，包括在高温下运行的富燃发动机中或用于处理容易逸出不合意的NH3量的其它废气。在本文中提供使用此类催化剂的新型系统和方法。根据本专利技术的一个实施方案，减少氨(NH3)排放的系统包含:(a)包含第一基底和位于其上的三效催化剂的第一组件，其中第一组件位于包含第二基底和位于其上的氨氧化催化剂的第二组件上游并与其流体连通，其中所述氨氧化催化剂包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛；和(b)位于所述第一和第二组件之间的含氧气体入口。在本专利技术的另一实施方案中，该系统另外包括:(c)包含来自富燃燃烧过程的废气的第一气体进料流，其中所述进料流在第一组件上游并与其流体连通；和(d)位于第一和第二组件之间并与它们流体连通并且与所述含氧气体入口流体连通的导管。在至少一个实施方案中，用于NH3氧化的小孔分子筛是载铜的CHA骨架型小孔分子筛，如载铜的SAP0-34。在本专利技术的再一实施方案中，该AOC催化剂包括第一催化剂层形式的负载过渡金属的小孔分子筛。在另一实施方案中，该AOC催化剂可包括包含钼族金属的第二催化剂层，其中第一催化剂层与第二催化剂层的相对位置使得废气在接触第二催化剂层之前接触第一催化剂层。钼族金属可以是例如钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铼(Re)、铱(Ir)和钼(Pt)及其混合物。在本专利技术的至少一个实施方案中，第一催化剂层中的负载过渡金属的小孔分子筛是载铜的CHA骨架型小孔分子筛，如载铜的SAP0-34，且第二催化剂层中的钼族金属是Pt。当第二基底具有入口端、出口端、在入口端与出口端之间延伸的长度、沿长度延伸的壁元件和由壁元件划定的多个通道例如流通型整料时，该AOC催化剂层可位于例如壁元件上。在本专利技术的另一实施方案中，减少氨(NH3)排放的方法包括:将含氧气体引入具有册13和〈1的λ的废气中以提供充氧气流；和使该充氧气流暴露在包含至少一种负载至少一种过渡金属的小孔分子筛的NH3氧化催化剂下以将至少一部分NH3选择性氧化成Ν2。在该方法的再一实施方案中，该方法在引入含氧气体的步骤上游进一步包括步骤:使富燃废气暴露在用于转化氮氧化物(N0x)J§ (HC)和一氧化碳(CO)的三效催化剂下以产生具有NH3和〈I的λ的气流。可以引入该含氧气体以产生具有至少大约1:1，优选大约2:1至大约1:1的O2 = NH3比的充氧气流。在至少一个实施方案中，该含氧气体包含至少0.1%氧，如环境空气。该暴露步骤优选在富燃废气处于至少大约350摄氏度，优选大约400-650摄氏度的温度下时进行。在本专利技术的再一实施方案中，催化剂制品包含:(a)催化剂组合物，其包含:⑴包含划定出孔隙并具有原子位点的骨架的小孔分子筛；和(ii)以原子形式位于至少一个所述原子位点和以氧化物形式自由存在于至少一个所述孔隙中的至少一种过渡金属；和(b)基底，所述催化剂位于其上，其中所述催化剂制品适合氧化富燃废气的催化转化生成的氨。在至少一个实施方案中，该小孔分子筛是具有占催化剂总重量的大约0.1至大约20.0重量％铜的载铜(Cu)小孔分子筛。在另一实施方案中，游离铜以足以防止该催化剂的氮氧化物转化的水热劣本文档来自技高网...

【技术保护点】
减少氨(NH3)排放的系统，包含：(a)包含第一基底和位于其上的三效催化剂的第一组件，其中第一组件位于包含第二基底和位于其上的氨氧化催化剂的第二组件上游并与其流体连通，其中所述氨氧化催化剂包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛；和(b)位于所述第一和第二组件之间的含氧气体入口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.08 US 13/083,1541.减少氨(NH3)排放的系统，包含: (a)包含第一基底和位于其上的三效催化剂的第一组件，其中第一组件位于包含第二基底和位于其上的氨氧化催化剂的第二组件上游并与其流体连通，其中所述氨氧化催化剂包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛；和 (b)位于所述第一和第二组件之间的含氧气体入口。2.权利要求1的系统,进一步包含: (c)包含来自富燃燃烧过程的废气的第一气体进料流，其中所述进料流在第一组件上游并与其流体连通；和 (d)位于第一和第二组件之间并与它们流体连通并且与所述含氧气体入口流体连通的导管。3.权利要求2的系统，其中所述含氧气体入口包含第二气体进料流。4.权利要求1的系统，其中所述小孔分子筛选自硅铝酸盐分子筛、金属取代的硅铝酸盐分子筛、铝磷酸盐(AlPO)分子筛、金属取代的铝磷酸盐(MeAlPO)分子筛、硅-铝磷酸盐(SAPO)分子筛和金属取代的硅-铝磷酸盐(MeAPSO)分子筛及其混合物。5.权利要求1的系统，其中所述小孔分子筛选自由CHA、LEV、ER1、AE1、UFI和DDR及其混合物和/或共生物组成的骨架类型。6.权利要求1的系统，其中所述小孔分子筛包含CHA骨架类型。7.权利要 求1的系统，其中所述至少一种过渡金属选自铬(Cr)、铈(Ce)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)及其混合物。8.权利要求1的系统，其中所述负载至少一种过渡金属的小孔分子筛是负载铜的CHA骨架类型。9.权利要求1的系统，其中所述氨氧化催化剂为包含负载所述至少一种过渡金属的小孔分子筛的第一催化剂层形式。10.权利要求9的系统，其中所述氨氧化催化剂进一步包含含钼族金属的第二催化剂层，其中第一催化剂层与第二催化剂层的相对位置使得废气在接触第二催化剂层之前接触第一催化剂层。11.权利要求10的系统，其中所述钼族金属选自钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铼(Re)、铱(Ir)和钼(Pt)及其混合物。12.权利要求10的系统，其中第一催化剂层中的所述负载至少一种过渡金属的小孔分子筛是负载铜的CHA骨架类型，且第二催化剂层中的钼族金属是钼(Pt)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·菲杰耶科，HY·陈，A·J·赖宁，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：
国别省市：