[發明專利]包括鉑族金屬捕集裝置的柴油發動機廢氣處理系統和方法

有效

• 申請號: 201110308394.3
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102441328A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: H·詹;G·卡瓦塔歐;J·W·吉拉德
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;F01N3/24
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本文所述的實施例涉及柴油發動機廢氣處理系統和方法，更特別地涉及利用鉑族金屬捕集裝置以防止SCR催化劑的污染的廢氣處理系統和方法。

背景技術

柴油發動機廢氣處理系統已知用于將諸如氧化氮(NO_x)的氣體排放物轉化為環境可接受的化合物。這種系統通常包括柴油機氧化催化劑(DOC)、選擇性催化還原催化劑(SCR)，以及柴油機微粒過濾器(DPF)。

柴油機氧化催化劑位于柴油發動機的廢氣流中，并通常含有鉑族金屬(PGM)、賤金屬或它們的組合。這些催化劑促進CO和HC排放物轉化為二氧化碳和水。

選擇性催化還原催化劑(SCR)用于將NO_x轉化為N₂，并通常包含賤金屬且利用通常為水性尿素形式的氨還原劑，所述氨還原劑在柴油機氧化催化劑的下游被注入廢氣流。在水蒸發和尿素水解之后，形成的氨與在SCR催化劑上的廢氣流中的NO_x反應以形成N₂。

柴油機微粒過濾器(DPF)從發動機廢氣中收集煙灰或微粒物質。通常將選自鉑族金屬的貴金屬催化劑涂布于DPF上以用于去除CO、HC和NH₃漏失。

已觀察到包括涂布有鉑族金屬的柴油機氧化催化劑的處理系統在某些條件(如高溫操作)下會損失痕量的鉑或其他鉑族金屬。來自DOC的痕量鉑族金屬升華，并隨后在位于DOC下游的SCR催化劑上積聚，使得SCR催化劑的功能被抑制。這是由于用于氨氧化的鉑族金屬的高活性導致極少或者沒有氨可用于SCR反應。此外，由于鉑族金屬催化劑使得氨生成NO_x和N₂O，因此當由于鉑族金屬中毒而導致SCR被抑制時，實際上會產生NO_x水平的增加。已發現低至0.0005重量％的鉑水平可對SCR性能產生顯著影響。參見Jagner等人的“Detection，Origin，and?Effect?of?Ultra-Low?Platinum?Contamination?on?Diesel-SCR?Catalysts，”SAE?International?Paper?No.2008-01-2488，(2008)。

因此，本領域需要一種防止鉑族金屬沉積在位于柴油機氧化催化劑下游的SCR上的柴油發動機廢氣系統，且需要一種有效實現燃燒組分的轉化和廢氣中微粒的去除的系統。

發明內容

本發明的實施例通過提供一種包括位于柴油機氧化催化劑下游的鉑族金屬捕集器的柴油發動機廢氣處理系統和方法而滿足了那些需要。所述鉑族金屬捕集器起到了捕集從柴油機氧化催化劑釋放的痕量鉑族金屬的作用，以防止所述金屬沉積在位于柴油機氧化催化劑下游的SCR催化劑上。

根據一個方面，提供了一種柴油機廢氣處理系統，其包括含有位于廢氣流中的鉑族金屬的柴油機氧化催化劑、位于柴油機氧化催化劑下游并捕集從柴油機氧化催化劑釋放的鉑族金屬的鉑族金屬捕集器，以及位于鉑族金屬捕集器下游的選擇性還原催化劑(SCR)。

所述柴油機氧化催化劑優選包含鉑和鈀的組合。所述SCR催化劑優選包含沸石和選自銅和鐵的賤金屬。

在一個實施例中，所述鉑族金屬捕集器包括氧化鈰。在另一實施例中，所述鉑族金屬捕集器包括鈣鈦礦材料。所述鈣鈦礦材料優選包含CaTiO₃。

所述處理系統優選還包括柴油機微粒過濾器，所述柴油機微粒過濾器可位于SCR催化劑的下游、鉑族金屬捕集器的下游，或鉑族金屬捕集器的上游。

在另一實施例中，所述處理系統還包括貧NO_x捕集器，所述貧NO_x捕集器可位于鉑族金屬捕集器的上游或下游。

所述處理系統優選還包括用于將氨源或尿素源提供至廢氣流的還原劑傳遞系統。所述還原劑傳遞系統優選直接位于SCR催化劑的上游。

在另一實施例中，提供了一種處理柴油發動機廢氣的方法，在所述方法中使廢氣通過廢氣處理系統，所述廢氣處理系統包括位于柴油機氧化催化劑和SCR催化劑之間的鉑族金屬捕集器，相比于不包括鉑族金屬捕集器的廢氣系統，所述鉑族金屬捕集器減少SCR催化劑上的鉑族金屬污染物。所述方法優選包括將氨源或尿素源提供至廢氣流。

因此，本發明的實施例的一個特征在于提供了一種柴油機廢氣處理系統和方法，其利用鉑族金屬捕集器以捕集從柴油機氧化催化劑釋放的鉑族金屬，從而防止SCR催化劑的污染。

本發明的其他特征和優點將通過如下描述、如下附圖和所附權利要求書而顯而易見。

附圖說明