[發明專利]柴油車尾氣碳煙顆粒催化燃燒器

在審

• 申請號: 201510534286.6
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105214649A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 黃育新;郭少武;洪偉明;廖雄銘
• 申請（專利權）人: 黃育新
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/62;B01D53/44;F23G7/07;F01N3/28
• 代理公司: 汕頭市高科專利事務所 44103
• 代理人: 王少明

技術領域

本發明涉及機動車配件，具體是用于催化凈化柴油機動車尾氣中碳煙顆粒的催化劑。

背景技術

柴、汽油機動車尾氣中的碳煙顆粒、氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物已成為城市空氣的主要污染物，這些污染物不僅嚴重污染環境，而且直接危害人體健康。目前我國基本上無法提供能夠同時治理這四類污染物的成熟應用產品。而應用于汽油車尾氣凈化處理的三元催化劑（即能夠同時治理氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物的催化劑），必須采用貴金屬作為活性組份，價格昂貴。柴油車尾氣成分與汽油車有顯著差別，三元催化劑并沒有用在柴油車上。

柴油車實現國Ⅳ排放，主要通過EGR和SCR兩種方案來解決。EGR方案通過EGR降低NOx，用DPF捕集顆粒物并通過再生技術除去顆粒，或者采用POC或者DOC技術，工作原理與DPF類似，只是顆粒物轉化效率略低一些，因此一般采用DPF與EGR組合的技術方案，有的也采用EGR+DOC+PDF的技術方案，DPF的顆粒物轉化率可達80%～90%，單獨使用DOC或POC時，顆粒物轉化率為50%左右；SCR方案是通過發動機燃燒優化，使顆粒物排放達到法規要求，但增加了NOx的排放，需要在排氣系統中安裝SCR系統來降低NOx的排放，可使NOx轉化率達85%以上。但是，兩種方案價格都十分昂貴，國內在用柴油車基本沒有使用這些系統，在用柴油車的污染十分嚴重，因此研究低成本解決在用柴油車的污染問題顯得十分迫切。

按照已有技術，凈化處理廢氣中所含的烴、一氧化碳、氮氧化物、碳煙微粒都需要使用多種催化劑，例如還原型催化劑處理氮氧化物，氧化型催化劑處理烴和一氧化碳，采用DPF或CDPF處理碳煙微粒。如CN104321506A、CN103582523A、CN104040125A、CN102168596A、CN101845978A、CN102597447A等公開的方法和裝置。

CN103498717A公開一種巴士用DOC+CDPF柴油引擎廢氣凈化過濾系統，由依次相對接的圓桶狀進氣腔、圓桶狀氧化催化器（DOC）、圓桶狀柴油引擎黑煙觸媒過濾器（CDPF）和圓桶狀排氣腔構成，可處理尾氣中的一氧化碳CO、碳氫化合物HC、黑煙顆粒PM，但不能處理氮氧化物。

CN102626632A公開一種同時消除柴油車尾氣中氮氧化物和碳煙顆粒的鈣鈦礦型催化劑La_0.9M_0.1NiO₃（M＝La、Li、Na、K或Rb），在模擬柴油車尾氣排放的氮氧化物和碳煙顆粒同時消除反應中具有活性，但氮氧化物處理率太低。

CN102188971A公開一種柴油車尾氣四效催化劑，該催化劑由載體鎂鋁水滑石復合氧化物和負載在其上的K和貴金屬構成，能同時去除柴油車尾氣中的四種主要污染物——碳煙顆粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃碳氫化合物(HC)，但使用的貴金屬價格昂貴。

CN101239313A公開一種同時脫除碳煙顆粒和氮氧化物的銅鈰鋁催化劑及制備方法。其特點是采用廉價的非貴金屬鹽為原料，催化劑生產成本低；采用溶膠-凝膠法、共沉淀法等較為簡單的催化劑制備工藝，反應過程容易控制，容易實現工業化生產。調整不同的Cu、Ce、Al質量百分比，制得CuO-CeO₂-Al₂O₃催化劑，以模擬柴油車尾氣為反應氣氛，能夠將碳煙的燃燒溫度由550℃左右降低到接近400℃，同時能在一定程度上還原NO，但是碳煙的燃燒溫度以及NO的轉化率都不盡人意。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可同時處理碳煙顆粒、氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物，并且具有理想效果的非貴金屬型柴油車尾氣催化凈化裝置。

本發明的柴油車尾氣碳煙顆粒催化燃燒器包括多孔陶瓷載體和負載的催化劑，所述催化劑為鈰、鏑、錳和鈣的復合氧化物，其摩爾比例為Ce∶Dy∶Mn∶Ca=1∶0.1—0.5∶0.2—0.8∶0.1—0.5，該催化劑由以下方法制得：

按所述比例相應稱取鈰、鏑、錳和鈣的硝酸鹽，加入生成檸檬酸鈰、檸檬酸鏑、檸檬酸錳和檸檬酸鈣計量所需檸檬酸的1—1.2倍的檸檬酸，檸檬酸重量2—10%的聚乙二醇，溶于水中配成混合溶液，攪拌、蒸干，得到凝膠，將凝膠于100—150℃烘干10—36小時，于300—450℃預燒0.5—2小時，再于550—700℃焙燒1—3小時，冷卻后得到Ce-Dy-Mn-Ca復合氧化物催化劑；