[發明專利]廢氣后處理系統、用于所述系統的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201280054796.8
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103958033A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: A·辛?？死?/a>;T·阿姆布羅斯尼;N·魯索;D·芬諾
• 申請（專利權）人: 皮雷利&C.環境有限責任公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/94;B01J23/34;B01J37/02;B01J37/08;B01J35/00;B01J35/04;B01J35/10
• 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: 王長青

技術領域

本發明涉及一種適合于減少廢氣中存在的污染物排放的后處理系統、可用于所述系統的催化劑、所述催化劑作為氧化設備、顆粒過濾器或它們的組合的用于處理廢氣的涂層的用途、以及制備所述后處理系統和所述催化劑的方法。

在本說明書的上下文內，術語“廢氣”用來表示來自內燃機、特別是柴油機或者來自燃燒柴油的鍋爐的燃燒煙氣、以及來自工業過程的氣體廢物，它包括揮發性或可氧化的氣體污染物如NO_x、CO和揮發性有機化合物(VOC)。

在本說明書的上下文內，術語“揮發性有機化合物”(VOC)用來表示主要包括未燃燒的烴或HC和更少量含氧、氯或其它元素的化合物如醛、醚、醇和酯的有機化合物。

在本說明書的上下文內，術語“催化劑”用來表示一種物質或包括所述物質的涂層，它能夠促進氣體污染物氧化反應生成NO₂、和/或CO₂和/或H₂O、和/或在過濾器中累積的顆粒物質在高于臨界溫度(在下文中用術語點火溫度或T_i表示)下的燃燒反應。

在本說明書的上下文內，術語“催化活性”用來表示這里描述的催化劑或包括所述催化劑的涂層促進氣體污染物氧化反應生成NO₂、和/或CO₂和/或H₂O、和/或在過濾器中累積的顆粒物質在高于臨界溫度(在下文中用術語點火溫度或T_i表示)下的燃燒反應的能力。

背景技術

汽車工業目前強烈承諾–也是迫于日益嚴格的法規要求的壓力-對于脫除內燃機(特別是柴油機)的廢氣中存在的四種主要污染物的問題要找到有效的解決方法：一氧化碳(CO)、揮發性有機化合物(VOC)、氮氧化物(通常表示為NO_x和包含約90％的NO和約10％的NO₂)和顆粒物質(PM)。顆粒物質的固體部分(煙灰)主要由粒度極小的含碳物質顆粒組成，它本身對所謂的“細小顆粒”類的不想要污染負有責任，并且是主要的環境和公共健康問題源頭。

為了從廢氣中脫除煙灰顆粒，現有技術提出在發動機廢氣管道上安裝包括顆粒過濾器的過濾器系統，所述顆粒過濾器能夠容納顆粒，所述顆粒然后通過已知的過濾器再生操作在高溫下燃燒(氧化)。

但這種操作不能很容易地實施，主要是因為過濾器中累積的煙灰顆粒的氧化只有達到約600℃的點火溫度T_i時才可能發生，而發動機廢氣不能很容易地達到該溫度，特別是當車輛在低速下應用時，例如在城市道路運行期間廢氣溫度通常只有150-300℃。

為了在某種程度上克服這一缺點和從而促進過濾器更有效的再生，提出了所謂的“主動”再生方法，例如通過由外部來源為過濾器提供附加熱量，或者替代地通過降低顆粒物質的點火溫度從而以更容易的方式使它們燃燒。

因此，例如，可以為顆粒過濾器提供加熱設備，所述加熱設備定期活化用于加熱過濾器上游的廢氣，或者為車輛提供貯存有氧化鈰前體(二氧化鈰)的特殊貯罐，所述前體與燃料混合，和具有促進形成不帶化學鍵的顆粒聚集物(更容易被過濾器抓住)和降低顆粒點火溫度的雙重特性。然后，通過燃燒所捕集的聚集物定期凈化過濾器：該操作通過燃料后注射來實施，因此使得廢氣更熱，而廢氣反過來加熱過濾器中的聚集物使它們燃燒。

為了促進過濾器更有效地再生，還提出了所謂的“被動”再生方法，該方法主要依據在過濾器內合適載帶和分布的催化組合物的作用，特別是在過濾器中形成的氣體通道的壁上載帶和分布的催化組合物的作用，所述催化組合物允許適當降低顆粒材料的點火溫度至車輛運行時廢氣更容易達到的值。

在可通過所謂的“被動”方法再生的顆粒過濾器的上下文中，文獻EP?1?356?864公開了包括復雜催化組合物的過濾器，所述復雜催化組合物由基底層和在基底層上施加的催化層(涂層)組成，其中所述基底層包括用Zr、Sm和Y的組合物穩定的鈰氧化物，和所述催化層包括Ag和用相同的稀土族金屬Zr、Sm和Y的組合物穩定的鈰氧化物；另一方面，文獻EP1820561公開了包括催化組合物的過濾器，所述催化組合物包含氧化鋁、和含Ce作為主要成分和不同于Ce的稀土族金屬或堿土金屬的復合氧化物、和在氧化鋁和復合氧化物上負載的Pt。

還有一種稱為CRT^TM(連續再生井)的系統，該系統目前用于配有柴油機的重型車輛(貨車、公共汽車等)中，其中再生過程連續進行。