[發明專利]旁路中的沸石基SCR催化劑與錳基SCR催化劑的組合

在審

• 申請號: 201880080475.2
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN111465754A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: N·索伊格;A·德托尼;溫飛;S·馬爾姆博格
• 申請（專利權）人: 優美科股份公司及兩合公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N13/08
• 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: 劉學媛

本發明涉及一種用于使用多個SCR催化轉化器進行選擇性催化還原的廢氣后處理系統，該廢氣后處理系統能夠在大溫度范圍內還原NOx并且可儲存SOx。本發明還涉及一種用于處理廢氣流的方法，在所述方法中使用根據本發明的廢氣后處理系統。該系統包括250℃和750℃之間的溫度范圍的高溫SCR催化劑以及布置在其下游的60℃和小于250℃之間的溫度范圍的低溫SCR催化劑。存在直接位于高溫SCR催化劑上游的還原劑供應系統。高溫SCR催化劑被設計為還原具有高于溫度閾值的溫度的廢氣中的NOx，并且在低于閾值的溫度范圍內儲存SOx。低溫SCR催化劑在低于閾值的溫度范圍內還原NOx。在每種情況下，廢氣流過高溫SCR催化劑。廢氣旁通閥或流量控制閥直接布置在低溫SCR催化劑上游。如果廢氣的溫度大于或等于溫度閾值，則將廢氣完全引導經過低溫SCR催化劑。高溫SCR催化劑有利地包含作為催化活性層的分子篩，并且低溫SCR催化劑的催化活性層優選地為含錳混合氧化物。

說明書

引言

本發明涉及一種用于使用多種SCR催化劑進行選擇性催化還原的廢氣后處理系統，該系統既可在大溫度范圍內還原NO_x，又可儲存SO_x。本發明還涉及一種用于處理廢氣流的方法，在該方法中使用根據本發明的廢氣后處理系統。

現有技術

現有技術中已知的SCR系統包括SCR催化劑，所述SCR催化劑在常溫至高溫范圍內、例如在大約250℃和450℃之間的溫度范圍內的操作期間有效地還原來自內燃機廢氣流的氮氧化物NO_x。SCR在這種情況下代表“選擇性催化還原(selective catalyticreduction)”。然而，在發動機的冷起動期間但也處于低負荷運行時，廢氣溫度可降至大約60℃與大約250℃之間的低溫范圍。在此類溫度范圍內，常規SCR催化劑在有效地還原來自廢氣流的NO_x方面沒有成功。其原因是發動機一般僅生成少量NO₂并且氧化催化劑不能在冷起動和升溫階段期間的溫度(150℃)下將足量NO轉化為NO₂，無法使NO_x還原變得有效。此外，難以在這樣的溫度范圍內由尿素充分提供氨來實現有效的NO_x還原，這是由于尿素的熱解和水解有時不完全進行。為了在低廢氣溫度操作范圍內將更多NO轉化為NO₂，可使用具有大量鉑的氧化催化劑。這種類型的氧化催化劑很昂貴并且可導致附加缺點。特別適用于常溫至高溫范圍的SCR催化劑在下文稱為HT-SCR。

本領域技術人員也知曉所謂的低溫SCR催化劑，這些低溫SCR催化劑在低于100℃至250℃的溫度閾值的低溫下，有時甚至在低于100℃的溫度下可有效地還原氮氧化物。此類低溫SCR催化劑在下文中稱為TT-SCR。這些催化劑是單獨或混合的過渡金屬或過渡金屬氧化物的組合，它們施加到氧化物、混合氧化物、或多種氧化物或混合氧化物的組合。包含含錳的混合氧化物或負載在金屬氧化物上的錳或錳氧化物的特定TT-SCR甚至在低溫下、有時甚至低于100℃時也表現出非常高的NO轉化率。然而，此類含錳TT-SCR的缺點是活性和選擇性在高溫下非常差，因此例如形成大量N₂O。它們還對高老化溫度具有低穩定性并且往往會被SO_x污染，其中由于老化穩定性較低，脫硫的可能性受限。

DE 11 2011 003 613 T5描述了HT-SCR和TT-SCR的組合系統。如有必要，可從極限溫度T_max開始經由簡單旁路系統將廢氣引導經過含Mn的TT-SCR。盡管此類系統可適用于規避高溫下的較差活性和選擇性以及對高溫的低穩定性的缺點，但它們僅能不夠充分地解決TT-SCR的硫污染問題：只要經由TT-SCR引導廢氣，就會發生硫污染。在此類構型中，TT-SCR僅可在有限范圍內再生，因為其熱穩定性較低。TT-SCR被布置在HT-SCR下游的系統布置僅可不充分地利用含Mn的SCR催化劑在低溫下的優異活性，這是由于上游HT-SCR催化劑儲存了相當大的量的還原劑(NH₃)。因此還原劑只有在相當長的時間延遲之后才能到達TT-SCR，這代表進一步的缺點。