[發明專利]用于處理廢氣的分區的催化劑

有效

• 申請號: 201580049778.4
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN106714940B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: O·桑塔格;T·根肖;A·紐曼;I·廷蓋;G·斯梅德勒
• 申請（專利權）人: 莊信萬豐股份有限公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;F01N3/035;F01N3/08;F01N3/10;F01N3/20
• 代理公司: 11038 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王剛

提供了一種處理廢氣的系統，其包含：第一SCR催化劑區，其包含具有第一儲氨能力的負載有鐵的中孔或大孔分子篩；和第二SCR催化劑區，其包含具有第二儲氨能力的負載有銅的小孔分子篩，其中相對于穿過該系統的正常廢氣流，第一SCR催化劑區位于第二SCR催化劑區的上游，和其中第二儲氨能力大于第一儲氨能力。還提供了一種使用該系統來處理廢氣的方法。

發明背景

發明領域：

本發明涉及一種分區催化劑的系統和處理燃燒廢氣的方法。

相關領域說明：

烴類燃料在發動機中的燃燒產生廢氣，其包含大部分的是相對無害的氮氣(N₂)、水蒸氣(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。但是廢氣還包含相對小部分的有害和/或有毒物質，例如來自于不完全燃燒的一氧化碳(CO)，來自于未燃燒的燃料的烴(HC)，來自于過高燃燒溫度的氮氧化物(NO_x)，和顆粒物質(主要是煙灰)。為了減輕煙氣和廢氣釋放到大氣中產生的環境影響，期望消除或減少不期望的組分的量，優選通過不進而產生其他有害或有毒物質的方法。

典型地，來自于貧燃氣體發動機的廢氣由于高比例的氧氣而具有凈氧化作用，該氧氣用于保證烴類燃料的充分燃燒。在這些氣體中，最難以除去的組分之一是NO_x，其包括氧化一氮(NO)、二氧化氮(NO₂)和一氧化二氮(N₂O)。將NO_x還原成N₂尤其成問題，因為廢氣包含足夠的氧氣，從而促進氧化反應而非還原反應。盡管如此，可以通過通常稱作選擇性催化還原(SCR)的方法來還原NO_x。SCR方法包括在催化劑存在下并借助于還原劑例如氨，將NO_x轉化成單質氮(N₂)和水。在SCR方法中，在使廢氣接觸SCR催化劑之前，將氣態還原劑例如氨添加到廢氣流中。還原劑吸附到催化劑上，并且當氣體經過催化基底之中或之上時，發生NO_x還原反應。使用氨的化學計量的SCR反應的化學方程式是：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

已知具有交換的過渡金屬的沸石可以用作SCR催化劑。常規的用銅交換的小孔沸石在實現低溫時的高NO_x轉化率中非常有用。但是，NH₃與吸附在交換的沸石的過渡金屬上的NO的相互作用會導致不期望的副反應，其產生N₂O。該N₂O對于從廢氣流中除去來說特別成問題。因此，仍然需要獲得高NO_x轉化率和產生最少N₂O的改進的方法。本發明尤其滿足這個需要。

發明內容

申請人已經發現，至少兩個SCR催化區的組合，其中一個含有負載有鐵的分子篩和其中另一個含有負載有銅的分子篩，可以在SCR反應中明顯降低不期望的N₂O生成，同時保持整體的高N₂選擇性，條件是負載有鐵的分子篩在負載有銅的分子篩的上游，并且儲氨能力低于負載有銅的分子篩。例如，當負載有鐵的分子篩的儲氨能力不大于約1.5mmol NH₃/g催化劑和負載有銅的分子篩的儲氨能力是至少約1.2mmol NH₃/g催化劑時，可以實現高N₂選擇性和低N₂O副產物。優選地，上游SCR催化劑區不含或基本上不含銅，下游SCR催化劑區不含或基本上不含鐵。