用于内燃机的催化基体和排气系统技术方案

本发明专利技术公开了用于内燃机的排气系统和用于排气系统中的催化基体。该排气系统包括贫燃NOx捕集器和催化基体。该催化基体具有第一区和第二区，其中该第一区包括负载在载体上的铂族金属，第二区包括负载在沸石上的铜或铁。第一区或第二区另外包括负载在无机氧化物上的贱金属氧化物或贱金属。还公开了使用该排气系统处理来自内燃机的废气的方法。该排气系统能够储存富燃吹扫(rich?purging)中产生的NH3，使该NH3与从NOx捕集器滑过的NOx反应，控制NOx捕集器脱硫释放出的H2S，并氧化滑过的烃和一氧化碳。当该催化基体是过滤基体时，其还能够除去来自排气系统的烟灰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的催化基体和排气系统专利
本专利技术涉及排气系统及其在处理来自内燃机的排气中的应用，特别涉及可用于排气系统中的催化基体组分。专利技术背景内燃机产生包含多种污染物(包括烃、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物质)的废气。越来越严格的国家和地区法律法规降低了能够从这种柴油或汽油发动机中排放出的污染物的量。已经由很多不同技术应用于排气系统，在将废气排到大气中之前进行清洁。典型的排气系统包括：(1)NOx吸附催化剂(或“NOx捕集器”)，用以吸附排气中的NOx；(2)氧化催化剂，用以氧化内燃机中未燃烧的烃和将CO转化为CO2；和(3)碳烟灰过滤器，用以在排放到大气中之前从废气中除去颗粒物。已经公开了这些系统的各种组合。美国申请公开号2011/0005200教导了一种催化剂系统，其通过将氨选择性催化还原(“NH3-SCR”)催化剂配制物放置在贫燃NOx捕集器下游，在除去氨的同时提高了净NOx转化率。教导了NH3-SCR催化剂吸附在贫燃NOx捕集器中在富燃脉冲(richpulse)过程中产生的氨。然后储存的氨与上游贫燃NOx捕集器排放出的NOx进行反应，这提高了NOx转化率，同时消耗了储存的氨。美国申请公开号2011/0014099教导了可用于从主要在贫燃条件下操作的内燃机的废气中除去氮氧化物和颗粒物的颗粒物过滤器。该颗粒物过滤器包括过滤器体、铂族金属氧化催化剂活性涂层和位于第二涂层中的铜化合物。PCT国际申请WO2008/075111教导了一种排气系统，其包括(1)NOx吸附催化剂(“NAC”)，(2)催化烟灰过滤器，(3)用于在正常贫燃运行操作过程中间歇性富集废气的装置，用以除去NAC上吸附的硫酸盐(作为H2S)，和(4)位于至少一些NAC下游的化合物，其有效除去和/或转化富集的废气中至少一些产生的H2S。该H2S去除化合物可以位于排气系统中的多个位置，包括：(a)NAC和催化烟灰过滤器之间，(b)NAC下游的基体，(c)催化烟灰过滤器上，(d)催化烟灰过滤器和排气系统出口之间，和(e)(a)-(d)的各种组合。PCT国际申请WO2010/114873公开了包含结合有选择性催化还原(“SCR”)催化剂的氨发生催化剂(例如NOx储存还原或贫燃NOx捕集器(“LNT”)催化剂)的排放处理系统，及其与贫燃发动机一起使用的方法。LNT和SCR催化剂能够以各种构造使用。例如，LNT和SCR催化剂的位置能够为：(1)各自位于单独的基体块上，(2)位于单一基体块的前区和后区中，或者(3)位于SCR下游的柴油颗粒物过滤器上，使得各组分能够位于其各自的基体上，或者SCR能够涂覆在柴油颗粒物过滤器的前区或沿柴油颗粒物过滤器整个长度涂覆。PCT国际申请WO2011/023332公开了废气后处理系统，其具有壁流式过滤器作为组件(1)和其下游的流通式整料作为组件(2)。组件(1)和(2)具有至少一种对选自SOx、NOx、NH3、O2、烃和H2S的同一化合物的储存作用，其特征在于组件(2)中的储存容量设计使得在使用尽可能小的储存材料时，组件(2)下游的穿透信号具有满足考虑到废气化合物的各自的终端标准的浓度曲线的最高梯度。对于任何汽车系统和工艺，需要实现在废气处理系统中更进一步的改进。我们发现了一种新的排气系统和催化基体，其能够提供对来自内燃机的废气的增强的清洁。专利技术概述本专利技术是用于内燃机的排气系统。该排气系统包括贫燃NOx捕集器和催化基体。该催化基体具有第一区和第二区，其中该第一区包括负载在载体上的铂族金属，第二区包括负载在沸石上的铜或铁。第一区或第二区另外包括负载在无机氧化物上的贱金属氧化物或贱金属。本专利技术还包括催化基体本身。该催化基体是多功能组分，其储存富燃条件(吹扫)过程中在贫燃NOx捕集器中产生的NH3，使用该储存的NH3与滑过NOx捕集器的任何NOx反应，控制NOx捕集器脱硫释放出的H2S，并氧化滑过的烃和一氧化碳。在位于过滤器基体上时，该催化基体将实现从废气中除去烟灰的第六作用。专利技术详述本专利技术的排气系统包括贫燃NOx捕集器和催化基体。贫燃NOx捕集器是现有技术中公知的(参见例如欧洲专利公开号0560991)。贫燃NOx捕集器是在贫燃排气条件下吸附NOx、在富燃条件下释放吸附的NOx并将释放的NOx还原生成N2的装置。贫燃NOx捕集器典型地包括用于储存NOx的NOx吸附剂和氧化/还原催化剂。该氧化/还原催化剂通常包括一种或多种贵金属，优选铂、钯和/或铑。典型地，包括铂以实现氧化作用，包括铑以实现还原作用。NOx储存组分优选包含碱土金属(例如钡、钙、锶和镁)、碱金属(例如钾、钠、锂和铯)、稀土金属(例如镧、钇、镨和钕)或其组合。这些金属典型地以氧化物形式存在。该氧化/还原催化剂和NOx储存组分优选负载在排气系统中所用的载体材料(例如无机氧化物)上。优选使用无机氧化物(例如氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆及其组合)作为该载体材料。贫燃NOx捕集器实现三种功能。第一，在氧化催化剂存在下，一氧化氮与氧反应生成NO2。第二，NOx吸附剂将NO2以无机硝酸盐的形式吸附(例如，BaO或BaCO3在NOx吸附剂上转化为Ba(NO3)2)。最后，当发动机在富燃条件运行时，储存的无机硝酸盐分解生成NO或NO2，然后其通过与一氧化碳、氢和/或烃在还原催化剂存在下反应还原生成N2。典型地，在废气流中的热、一氧化碳和烃存在下氮氧化物转化为氮、二氧化碳和水。在NOx捕集器中，NOx吸附剂和氧化/还原催化剂优选涂覆在流通式基体(优选蜂窝状整料)上。该流通式基体可以由陶瓷材料(例如堇青石)或金属材料制成。该贫燃NOx捕集器典型地设计以提供多个供汽车废气通过的通道。通道表面装填NOx吸附剂和氧化/还原催化剂。NOx捕集器的组分可以通过任何已知方式添加。例如，载体材料、氧化-还原催化剂和NOx吸附剂材料优选可以施加并结合到基体上作为修补基面涂层(washcoat)、结合到基体表面上的多孔高表面积层。该修补基面涂层典型地是由水基浆料施加到基体上，然后干燥并高温煅烧。可选地，该修补基面涂层可以包含载体和NOx吸附剂，氧化-还原催化剂可以负载到经干燥的修补基面涂层载体层上(通过浸渍、离子交换等)，然后进行干燥和煅烧。尽管贫燃NOx捕集器在将来自内燃机的NOx转化为N2方面非常有效，但随着NOx吸附剂变得饱和，一些废气NOx将滑过该贫燃NOx捕集器。此外，在贫燃NOx捕集器中生成了一些副产物。例如，非选择性还原途径可能导致生成氨(NH3)和一氧化二氮(N2O)，而不是所需的N2。这些不适宜的排放通常是需要避免或减少的。次级反应还包括生成硫化氢。柴油或汽油染料中存在的硫化合物导致在废气中存在硫氧化物。在贫燃NOx捕集器中，在氧化催化剂上二氧化硫氧化为三氧化硫，NOx吸附剂与三氧化硫反应生成表面硫酸盐(例如，氧化钡或碳酸钡与三氧化硫反应生成硫酸钡)。这些硫酸盐比硝酸盐更稳定，且脱硫需要更高的温度，造成贫燃NOx捕集器的硫失活。脱硫能够通过各种技术实现，包括通过一系列短的富燃脉冲(“richpulsing”)实现。在脱硫过程中，生成硫化氢和SO2。由于硫化氢不受欢迎的臭鸡蛋气味及其在较高浓度时的毒性，不希望其生成。因此，能使H2S以及NH3和N2O的含量最小本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于内燃机的排气系统，包括：(a)贫燃NOx捕集器；和(b)具有第一区和第二区的催化基体，其中该第一区包括负载在载体上的铂族金属，第二区包括负载在沸石上的铜或铁，第一区或第二区另外包括负载在无机氧化物上的贱金属氧化物或贱金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.13 GB 1111950.0;2011.06.21 US 61/499,3401.用于内燃机的排气系统，包括：(a)贫燃NOx捕集器；和(b)具有第一区和第二区的催化基体，其中该第一区包括负载在载体上的铂族金属，第二区包括负载在沸石上的铜或铁，第二区另外包括负载在无机氧化物上的贱金属氧化物或贱金属，其中所述无机氧化物为氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铈、氧化铌、钽氧化物、钼氧化物、钨氧化物、其任意的混合氧化物或复合氧化物及其混合物，并且，其中将该催化基体取向为使得来自NOx捕集器的废气在接触第二区之前接触第一区。2.权利要求1的排气系统，其中该基体是过滤器基体。3.权利要求1的排气系统，其中该基体是流通式基体，且该排气系统进一步包括颗粒物过滤器。4.权利要求1的排气系统，其中该沸石选自β沸石、八面沸石、L-沸石、ZSM沸石、SSZ-沸石、镁碱沸石、丝光沸石、菱沸石、硅铝钾沸石、毛沸石、斜发沸石、硅质岩、磷酸铝沸石、中孔沸石及其混合物。5.权利要求1-4中任一项的排气系统，其中该铂族金属选自铂、钯、铑及其混合物，且该载体为无机氧化物。6.权利要求5的排气系统，其中所述无机氧化物为氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铈、氧化铌、钽氧化物、钼氧化物、钨氧化物、其任意两种或更多种的混合氧化物或复合氧化物及其混合物。7.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·驰菲，P·R·菲利浦，D·斯瓦洛，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
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