[發明專利]用于具有柴油機的載重車的氧化催化劑

有效

• 申請號: 200980122971.0
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN102065997A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: S·佛朗茨;F-W·舒特澤;A·沃爾茲;G·杰斯克
• 申請（專利權）人: 尤米科爾股份公司及兩合公司
• 主分類號: B01J21/04
• 分類號: B01J21/04;B01J21/12;B01J23/42;B01J35/10;B01D53/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

本發明涉及具有柴油機的載重車的廢氣凈化，特別是對于本應用領域特別適合的氧化催化劑。

柴油氧化催化劑，特別是基于鉑/氧化鋁的氧化催化劑，是現有技術中熟知的。應用所述催化劑，以使柴油機廢氣中含有的有害氣體一氧化碳CO和碳氫化合物HC借助于柴油廢氣中更大量含有的氧氣氧化為無害的化合物二氧化碳CO₂和水蒸氣。除了一氧化碳CO和碳氫化合物HC，所述柴油機的廢氣還包含氮氧化物NO_X和顆粒，其由汽缸中的柴油機燃料和潤滑油在過低的溫度下不完全燃燒產生，且主要由煙塵殘留物及任選的有機團聚物構成。

載重車例如城市公交車、垃圾清理車、建筑或農業機械經常以原則上與柴油汽車不同的運行規程使用。由此產生具有明顯更低的廢氣溫度和不同廢氣組成的不同的廢氣特征。例如，與柴油汽車廢氣相比，氮氧化物含量顯著更低，但是顆粒排放的比例可能明顯增加。如同柴油汽車的廢氣，載重車廢氣此外也包含痕量的硫氧化物SO_X，其由柴油機燃料中含硫有機物(Organyle)的燃燒造成。硫氧化物起到催化劑毒物的作用，因為其化學吸附于活性鉑中心上并因此阻斷了期望的催化轉化反應。在柴油汽車中，這類中毒經常通過加潤滑脂和提高廢氣溫度至400℃以上及由此產生的熱解吸來去除。在一個類似的方法中，柴油汽車里有時也發生顆粒過濾器的主動再生，這種情況下在過濾器中沉積的煙塵顆粒與廢氣中含有的氧氣催化燃燒。盡管這種方法也用于其它的實施方案，但是其特別適用于當所述的顆粒過濾器是壁流式顆粒過濾器時。

在許多載重車應用中，主動熱脫硫和主動顆粒過濾器再生因為過低的廢氣溫度的原因是不可能的。由于載重車典型的驅動模式，沒有額外的加熱措施它們通常不能使用，這導致了不可接受的燃料消耗增加。用于載重車的廢氣凈化裝置因此必須配置抗硫中毒的廢氣凈化機組，其有效地去除CO、HC和顆粒排放，不需要對于維持功能所必需的主動顆粒過濾器再生或特殊的脫硫措施。

為此，依據EP-B-0?341?832原則上提供由氧化催化劑和顆粒過濾器組成的組合，只要使用敞開的顆粒過濾器基體。所述的顆粒過濾器再生在原位發生，通過過濾器-織物中沉積的煙塵顆粒與經由前置氧化催化劑產生的NO₂的反應而進行。此外，通常使用含有載于氧化鋁的鉑的氧化催化劑。此外EP-A-1?147?801描述了在生成NO₂的氧化催化劑中，用約5重量％的二氧化硅穩定化的氧化鋁作為鉑的載體材料的適用性。

現有技術的氧化催化劑，其包含在一種或多種載體氧化物上如氧化鋁、鋁硅混合氧化物、氧化鈰或沸石上均勻分布的鉑，具有對HC、CO和NO的良好氧化效能和以并不少見的杰出的熱老化穩定性著稱。然而其很容易通過硫氧化物而中毒，所以在其長期使用時，熱脫硫是不可避免的。由此，其在具有所述廢氣特征的載重車上的使用可能沒有令人滿意的結果。

本發明的任務是，為用柴油機運行的具有顆粒過濾器的載重車提供氧化催化劑，其特征在于，在低廢氣溫度時仍然高的NO氧化率，良好的長期穩定性和出色的抗硫化合物中毒性。

在將NO氧化為NO₂的能力和抗硫氧化物中毒性之間，存在目的沖突，其原因在于氮氧化物(NO_X)和硫氧化物(SO_X)的酸性特性。顯示良好的NO-轉化率的催化劑，通常含有弱堿性的載體氧化物，硫氧化物也可很好地化學吸附于其上。因此，例如單獨載于氧化鋁和/或稀土穩定的氧化鋁上的鉑顯示出對SO_X的高親和力和相應的高易中毒性。催化劑，其中鉑均勻地分布于弱酸性的載體氧化物上，例如二氧化硅或鋁硅混合氧化物上，在長期老化條件下顯示出通常良好的SO_X抗中毒性然而同時僅平平常常的NO-轉化率。

發明者現令人驚訝地發現，催化劑中使用的鉑總量在活性氧化鋁和鋁硅混合氧化物的載體氧化物材料上的確定分布導致對NO-氧化效能和對硫氧化物的易中毒性之間的目的沖突的有利解決方法。

在此，術語“活性氧化鋁”指的是以下的細散的材料：活性黏土、火成的氧化鋁、α-氧化鋁、δ-氧化鋁、θ-氧化鋁，和特別是γ-氧化鋁、水硬鋁石和勃姆石。但是術語“活性氧化鋁”不包括用稀土或其他氧化物摻雜的或穩定化的氧化鋁，及沒有氧化鋁與其他氧化物的均勻的混合氧化物或固溶體。