[發(fā)明專利]貧燃排放系統(tǒng)保護(hù)劑組合物和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01144798.2
• 申請(qǐng)日: 2001-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN1381302A
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·W·羅斯;M·J·奧彭肖;H·M·斯庫(kù)爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 乙基公司
• 主分類號(hào): B01D53/94
• 分類號(hào): B01D53/94;C10L1/18;F01N3/10
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 姜建成

技術(shù)領(lǐng)域

在廣義上，本發(fā)明涉及保護(hù)貧燃催化基排放控制系統(tǒng)的方法和裝置。在此使用的貧燃排放系統(tǒng)一般包括催化劑和相關(guān)設(shè)備，該設(shè)備通常位于貧燃燃燒系統(tǒng)的排出氣流中，如在廢氣等處。貧燃燃燒系統(tǒng)是被設(shè)計(jì)為在工作時(shí)間的某一段于貧乏條件下工作的燃燒系統(tǒng)。貧燃燃燒系統(tǒng)的例子包括柴油機(jī)、不均充氣的(heterogeneously?charged)直噴式汽油機(jī)，和其它在相當(dāng)長(zhǎng)的工作時(shí)間于貧乏條件下工作的系統(tǒng)。用于這些用途的廢氣處理系統(tǒng)在貧乏條件下工作，以減少?gòu)U氣排放，并可在其它條件下較好地工作。本發(fā)明設(shè)想向燃料，如低硫燃料，或潤(rùn)滑劑中添加各種化合物，從而保護(hù)排放系統(tǒng)，使之免受廢氣副產(chǎn)品的毒害，并且設(shè)想通過保護(hù)排放系統(tǒng)，使之免受燃料和潤(rùn)滑劑源中發(fā)現(xiàn)的雜質(zhì)的毒害，并提高催化劑在這些系統(tǒng)中的耐久性，從而改善排放硬件的性能的方法。

更具體地，本發(fā)明涉及燃料或潤(rùn)滑劑組合物，其中含有用作減少催化排放控制系統(tǒng)(如催化劑或捕集器)中毒物，如硫、磷或鉛的影響的清除劑的有機(jī)金屬化合物，該催化排放控制系統(tǒng)用作減少尾管排放，從而降低排放特性，提高排放系統(tǒng)的效率，并提高排放硬件(如催化劑)的耐久性。

背景技術(shù)

眾所周知，在汽車工業(yè)中使用各種對(duì)策來降低尾管排放。降低火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的最常用的方法是仔細(xì)控制空氣—燃料比例和點(diǎn)火定時(shí)。例如，推遲最有效設(shè)定的點(diǎn)火定時(shí)將減少HC和NO_X的排放，而過度推遲點(diǎn)火，則會(huì)增加CO和HC的排放量。提高發(fā)動(dòng)機(jī)速度會(huì)降低HC排放，但是負(fù)載增加會(huì)增加NO_X的排放。提高冷卻劑溫度將降低HC排放，但是會(huì)導(dǎo)致NO_X排放增加。

也已知通過對(duì)燃燒過程的排出氣流進(jìn)行廢氣后處理，可降低其排放。該排出氣流含有各種各樣的化學(xué)物質(zhì)和化合物，其中的一些可用催化劑轉(zhuǎn)化為其它的化合物或物質(zhì)。例如，已知使用三元尾氣凈化催化劑(three-way?catalyst)和貧NOX捕集器來進(jìn)行廢氣后處理。其它的催化和非催化方法也是已知的。

熱廢氣反應(yīng)器是依靠均相大量氣體反應(yīng)來氧化CO和HC的非催化設(shè)備。然而，熱廢氣反應(yīng)器中，NO_X多半不受影響。通過提高排氣溫度(例如通過降低壓縮比或推遲定時(shí))或增加排放易燃物(富油混合氣)來強(qiáng)化反應(yīng)。典型地，需要1500°F(800℃)或更高的溫度來獲得峰值效率。通常，發(fā)動(dòng)機(jī)富油運(yùn)轉(zhuǎn)以得到1％的CO并向廢氣中注入空氣。由于所需的設(shè)置顯著降低了燃料效率，熱廢氣反應(yīng)器很少使用。

催化系統(tǒng)能減少NO_X并氧化CO和HC。然而，NO_X處理要求還原性環(huán)境，這需要高于化學(xué)適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)空氣—燃料比。可使用雙床層轉(zhuǎn)化器，其中空氣注入第二層以氧化CO和HC。盡管有效率，該過程費(fèi)燃料。

單層、三元尾氣凈化催化劑(TWC’s)被廣泛使用，但是它們需要非常精確的燃料控制才有效。只有接近化學(xué)計(jì)量比才能對(duì)所有三種污染物有高效率，偏離化學(xué)計(jì)量的任一邊均能導(dǎo)致碳?xì)浠衔锖鸵谎趸蓟騈O_X排放增加。這樣的TWC系統(tǒng)可采用，例如，氧化鋯或二氧化鈦廢氣氧傳感器或其它類型的廢氣傳感器，以及反饋電子控制系統(tǒng)，來維持所需的接近化學(xué)計(jì)量的空氣—燃料比。

催化劑載體床層可為顆粒狀或蜂窩狀(如整體結(jié)構(gòu)的)。合適的還原物質(zhì)包括釕和銠，而合適的氧化物質(zhì)包括鈰、鉑和鈀。

柴油機(jī)系統(tǒng)的廢氣控制面臨一系列不同的挑戰(zhàn)。減少微粒和HC的策略包括優(yōu)化燃料注射和空氣運(yùn)動(dòng)，在變負(fù)載下的有效燃料霧化，燃料注射的定時(shí)控制，最小化燃燒室的附加損失，直接噴射的低液囊體積或閥蓋開口噴嘴，降低潤(rùn)滑油供給，以及快速預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)。

就后處理而言，已知柴油機(jī)通常貧燃燒，因此廢氣中通常含有過量的氧。因此，用常規(guī)的三元尾氣凈化催化劑還原NO_X不可行。或者通過選擇催化還原，使用貧NO_X催化劑如含有沸石催化劑的那些催化劑或使用金屬如銥，或者通過將NO催化熱分解成O₂和N₂，以從柴油機(jī)廢氣中除去NO_X。

已研制出柴油機(jī)微粒捕集器，其中采用了陶瓷或金屬過濾器。熱和催化再生能燒盡存儲(chǔ)的物質(zhì)。0.2克/英里的微粒標(biāo)準(zhǔn)可能使這樣的捕集器成為必需。燃料硫和芳烴含量都有助于微粒排放。已研制出柴油機(jī)用催化劑，其能非常有效地氧化微粒的有機(jī)部分。