[發(fā)明專利]用于凈化來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810945801.3
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN109268109B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.M.馬林;C.F.馬蒂;A.E.P.吉梅諾;A.C.卡諾斯;P.N.R.文內(nèi)斯特羅姆;瑪麗·格里爾;A.庫斯托夫;J.R.托格森
• 申請（專利權(quán)）人: 優(yōu)美科兩合公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N13/00;F01N3/035;B01J37/02;B01D53/94;B01J29/76;B01J29/85;B01J35/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進(jìn);周李軍

本發(fā)明涉及用于凈化來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明提供了用于純化來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的系統(tǒng)和方法，其包括過濾器和SCR催化劑。過濾器周期性地再生，增加廢氣的溫度至850℃以及水蒸氣含量至100％體積。SCR催化劑包括具有AEI類型骨架和由銅助催化的水熱微孔穩(wěn)定的沸石和/或類沸石。

本申請是申請日為2012年4月27日，申請?zhí)枮?01280072731.6，發(fā)明名稱為“用于凈化來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的方法和系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及在去除或減少有害的化合物方面對來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的后處理。更具體是，本發(fā)明集中在對來自稀燃燒內(nèi)燃機(jī)(并且尤其是柴油發(fā)動機(jī))的發(fā)動機(jī)廢氣中顆粒物質(zhì)的去除和氮氧化物的還原。

稀燃燒發(fā)動機(jī)公知是能量有效的，但具有形成顆粒物質(zhì)和氮氧化物的缺點(diǎn)，這些必須在發(fā)動機(jī)廢氣中除去或至少減少。

為了防止環(huán)境污染以及滿是一些政府需求，現(xiàn)代柴油機(jī)設(shè)有廢氣凈化系統(tǒng)，其包括串聯(lián)的用于揮發(fā)性有機(jī)化合物去除的氧化催化劑，用于顆粒物質(zhì)的去除的顆粒過濾器以及在氮氧化物(NOx)的選擇性還原中有活性的催化劑。

還公知的是將SCR催化劑集成到顆粒過濾器。

廢氣中的NOx的選擇性催化還原通常通過與原樣或作為其前體導(dǎo)入的氨起反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)，氨噴入SCR催化劑的廢氣上游，用于將主要為二氧化氮和一氧化二氮的氮氧化物(NOx)選擇性還原為氮。

為此，在文獻(xiàn)中公開了許多催化劑組合物。

近來，用銅或鐵助催化的沸石引起了很大的關(guān)注，尤其是在汽車應(yīng)用中使用。

包含用于NH₃-SCR應(yīng)用的沸石催化劑的銅顯示往低溫下高的活性。然而，在某些應(yīng)用中，催化劑可能暴露于廢氣中很高的溫度偏移。此外廢氣包含來自燃燒發(fā)動機(jī)的高濃度的水蒸汽，這可以降低沸石催化劑性能。水熱穩(wěn)定性對于銅基沸石催化劑通常是個問題，一種可能的催化劑失活機(jī)理為由對于水-熱條件的不穩(wěn)定性造成的沸石骨架降解，其由銅的存在而進(jìn)一步增強(qiáng)。

在NH₃-SCR應(yīng)用中含銅沸石催化劑的失活典型地由因?yàn)閷τ谒?熱條件的不穩(wěn)定性造成的沸石骨架降解所引起，這由銅的存在而進(jìn)一步增強(qiáng)。然而，穩(wěn)定性對其中催化劑將經(jīng)歷含水廢氣流中的高溫度偏差的汽車應(yīng)用尤其重要。

催化劑的失活在配備有顆粒過濾器的廢氣凈化系統(tǒng)中尤其是個問題，為了防止載有煙灰的過濾器上的壓力積累，其必須周期性地活性再生。

活性再生通過燃燒捕集的煙灰而執(zhí)行。再生可以通過將燃料噴射進(jìn)入氧化催化劑上游的廢氣或通過顆粒過濾器的電加熱而開始。

在活性再生期間，取決于過濾器中捕集的煙灰的量，在10至15分鐘的時間期間在過濾器出口的廢氣溫度可以達(dá)到850℃以上并且水蒸汽的含量為15％以上，最多100％。

本發(fā)明的總體目標(biāo)是提供一種用于除去稀燃內(nèi)燃機(jī)的有害的化合物，例如通過顆粒過濾器去除顆粒物質(zhì)以及通過與催化劑接觸的氮氧化物選擇性催化還原而去除氮氧化物，所述催化劑當(dāng)在顆粒過濾器的活性再生期間暴露于高溫和水蒸氣濃度時為水熱穩(wěn)定的。

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)可以通過使用具有水熱穩(wěn)定的AEI類型骨架的沸石或類沸石實(shí)現(xiàn)，其中在水熱老化條件下即使當(dāng)銅在沸石或類沸石中存在時，該結(jié)構(gòu)得以保持。

按照上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一種用于凈化來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的方法，其包括

通過使氣體經(jīng)過顆粒過濾器降低廢氣中煙灰的含量；

隨后在氨或其前體存在下通過與在NH₃-SCR中有活性的催化劑接觸，降低氮氧化物的含量；

通過燃燒過濾器中捕集的煙灰并且由此將廢氣的溫度增加至850℃并且將水蒸氣含量增加至100％體積，周期性地再生過濾器；以及