[發明專利]用于稀燃發動機的HC-SCR系統

無效

• 申請號: 201080014964.1
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102388207A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: C-Z·萬;P·伯克;X·鄭
• 申請（專利權）人: 巴斯夫公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/28;B01D53/94;B01D53/56;F01N3/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

相關申請的交叉引用

根據35USC§119(e)，本申請要求2009年4月2日提交的美國臨時申請系列No.61/116,6047、2009年4月2日提交的美國臨時申請系列No.61/116,603以及2009年4月16日提交的美國臨時申請系列No.61/169,932的優先權，所述申請以引用方式并入本文。

技術領域

本發明涉及排氣處理系統以及用于減少廢氣流中的污染物的方法。具體而言，本發明的實施方案涉及排氣處理系統以及用于減少NOx的方法，其中所述的系統包括在部分氧化催化劑上的烴轉化從而生成氫氣以及廢氣流隔膜。

背景技術

稀燃發動機(例如柴油發動機機、貧燃汽油發動機機以及機車發動機)的操作提供了優異的燃料經濟，并且由于在燃料稀缺條件下以高空氣/燃料比例對其操作，其排放非常低量的氣相烴和一氧化碳。特別地，柴油機在耐久性和能夠在低速下生成高的轉矩的方面也明顯比汽油機更具優勢。很難做到從稀燃發動機中有效減少NOx，因為在稀燃條件下NOx轉化率極低。因此，通常需要在燃料稀缺條件下使用專門的減少NOx的操作措施將排氣流的NOx成分轉化成無害成分。

用于減少來自稀燃發動機的廢氣流中NOx的這種措施之一是使用NOx儲存還原(NSR)催化劑，其也是本領域已知的“稀NOx捕獲(LNT)”。NSR催化劑含有能夠在稀缺條件下吸附或“捕獲”氮氧化物的NOx吸附劑材料和鉑族金屬成分以提供具有氧化和還原功能的催化劑。在操作中，LNT催化劑促進下述等式1至5的一系列基本步驟。在氧化環境中，NO氧化成NO₂(等式1)，其是儲存NOx的重要步驟。低溫下，該反應通常由鉑族金屬成分，例如鉑成分催化。該氧化過程并未在此停止。NO₂與原子氧結合進一步氧化成硝酸鹽也是催化反應(等式2)。即使在NO₂作為NOx的來源的時候，在鉑族金屬成分不存在的條件下只有極少硝酸鹽形成。鉑族金屬成分具有氧化和還原的雙重作用。就其還原作用來說，鉑族金屬成分在例如CO(一氧化碳)、H₂(氫氣)或HC(烴)的還原劑引入廢氣時首先催化釋放NOx(等式3)。這一步驟可以恢復一些NOx儲存位點，而且有助于NOx類的有限釋放。然后在富余環境中將該釋放的NOx進一步還原成氣態N₂(等式4和5)。甚至在純氧化環境中可以通過注入燃料來誘導NOx釋放。然而，通過H₂、CO或HC對釋放NOx的有效還原需要整體純富余的條件。溫度峰值也可以觸發NOx釋放，因為金屬硝酸鹽在高溫下穩定性較差。NOx捕獲催化作用循環操作。金屬化合物被認為是在稀缺/富余操作中進行碳酸鹽/硝酸鹽的轉化的主導路徑。

NO氧化成NO₂

NO+1/2O₂→NO₂????(1)

NOx儲存為硝酸鹽

2NO₂+MCO₃+1/2O₂→M(NO₃)₂+CO₂????(2)

NOx釋放

M(NO₃)₂+2CO→MCO₃+NO₂+NO+CO₂????(3)

NOx還原成N₂

NO₂+CO→NO+CO₂????(4)

2NO+2CO→N₂+2CO₂????(5)

在等式2和3中，M表示二價金屬陽離子。M也可以是一價或三價金屬化合物，這種情況下需要重新平衡該等式。

當富余時在NSR催化劑存在下發生NO和NO₂還原成N₂時，已經觀察到氨(NH₃)也可能作為NSR催化劑的富脈沖再生的副產物形成。例如，NO的還原可以根據等式6和7進行。

NO還原成NH₃

CO+H₂O→H₂+CO₂????(6)

2NO+5H₂→2NH₃+2H₂O????(7)