[發明專利]具有煙灰催化劑和SCR催化劑的催化過濾器

在審

• 申請號: 201680062726.5
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN108348855A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: G·R·錢德勒;P·R·菲利普斯
• 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;B01J23/10;B01J23/83;F01N3/035
• 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: 王翊鈞

提供催化過濾器，其具有SCR催化劑和煙灰氧化催化劑的混合物，其中煙灰氧化催化劑為銅摻雜的二氧化鈰、鐵摻雜的二氧化鈰或錳摻雜的二氧化鈰。SCR催化劑和煙灰氧化催化劑的混合物提供用于降低從過濾器除去煙灰的峰值氧化溫度。過濾器的使用允許改善的煙灰燃燒和降低過濾器上所包含的SCR催化劑對劣化的易受性。煙灰氧化催化劑還改善SCR催化劑對毒害和SCR性能的隨后劣化的耐受性。

技術領域

本發明涉及用于處理在烴燃料的燃燒過程中產生的廢氣，特別是柴油發動機產生的包含煙灰和氮氧化物的貧燃廢氣的催化劑、系統和方法。

背景技術

在燃料如天然氣、汽油、柴油、燃料油或煤的燃燒過程中產生廢氣。當在腔室如發動機或爐中發生燃燒時，通常在通過排氣管、煙氣煙囪等將其排放到大氣中之前處理所得的廢氣。盡管廢氣的最大部分由被認為是無害化合物的氮氣(N₂)、水蒸氣(H₂O)和二氧化碳(CO₂)組成，但未經處理的廢氣也含有相對少量的不希望的有害和/或有毒物質，如來自不完全燃燒的一氧化碳(CO)，來自未燃燒燃料的碳氫化合物(HC)，來自燃燒溫度過高的氮氧化物(NO_X)(例如一氧化氮(NO)，二氧化氮(NO₂)和一氧化二氮(N₂O))，以及顆粒狀物質(不溶性碳煙灰顆粒)。此外，可能存在少量的液態烴(例如潤滑油和未燃燒燃料)以及各種其它有機化合物。本發明涉及從典型地使用高空燃比(即，非常稀薄的條件)運行的柴油發動機排放的廢氣。這種貧燃條件經常導致具有相對高排放的顆粒狀物質和NO_X的廢氣(這兩種組分已經證明很難有效地轉化為更多的良性物質)。

柴油發動機通常配備有排氣系統，其包括一個或多個催化組分，所述催化組分單獨地或組合地工作以在廢氣排入大氣之前處理廢氣。例如，已知的是，通過通常稱為選擇性催化還原(SCR)的方法，在某些負載型催化劑的存在下，通過使廢氣中的NO_X與NH₃反應，可將NO_X轉化為單質氮、N₂和水。已知的SCR催化劑包括由載體上的由二氧化鈰(CeO₂)和氧化鋁(Al₂O₃)的混合物攜帶的釩(V₂O₅)(參見EP0246 859)或負載在TiO₂上的V₂O₅/WO₃(參見WO99/39809)。還提出其它SCR催化劑，例如混合金屬氧化物如Fe-W/CeZrO₂(WO2009/001131)和負載有骨架外金屬如Cu:SAPO-34的鋁硅酸鹽和硅鋁磷酸鹽分子篩(參見專利US2010/0290963)。NO_X處理涉及NO_X氣相轉化為氮氣(N₂)和水蒸氣(H₂O)。

與NO_X處理不同，廢氣中的煙塵修復通常涉及機械過濾。例如，通過使含煙灰的廢氣通過柴油顆粒物過濾器(DPF)，例如堇青石壁流式過濾器(檢查專利US2010/0170230)，可以減少煙塵排放。當含煙灰的廢氣通過過濾器時，含煙粒的顆粒從氣體中除去，并置于過濾器上或過濾器中。盡管該過程可以有效除去顆粒，但煙塵顆粒在過濾器上或過濾器中的累積會導致跨過過濾器的背壓的不希望的增加。背壓的這種增加通常導致發動機性能和效率降低。通過再生過濾器可以從過濾器中除去累積的碳基煙灰，過濾器通常通過定期燃燒煙灰完成。一種這樣的燃燒技術涉及在低溫下經由并入過濾器上的煙灰氧化催化劑(即，催化煙塵過濾器(CSF))(US 4,902,487)催化氧化煙灰。