[發明專利]一種用于當量燃燒天然氣發動機尾氣的氨氧化催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010019300.X
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111135827A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王云;徐海迪;程永香;張艷華;杜洪儀;李陽;淡宜;陳耀強;李云;陳啟章
• 申請（專利權）人: 中自環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/86;B01D53/58;B01D53/94
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 陳明龍

本發明一種用于當量燃燒天然氣發動機尾氣的氨氧化催化劑及其制備方法，該氨氧化催化劑通過將貴金屬活性組分負載在儲氧材料上，利用儲氧材料在富氧條件下，吸附氧氣，在缺氧條件下釋放氧氣特性，為缺氧環境下NH₃的催化轉化提供氧氣，從而顯著提高了NH₃在缺氧情況下的凈化效率，保證尾氣排放符合國家標準，對環境保護和AOC的大規模應用具有積極作用。

技術領域

本發明涉及環保領域，特別涉及汽車尾氣凈化領域，具體涉及一種適用于當量燃燒天然氣發動機尾氣的氨氧化催化劑及其制備方法。

背景技術

汽車尾氣凈化三效催化劑（Three Way Catalyst；簡稱TWC）主反應中有兩個反應的產物是H₂，分別是CO和H₂O反應生成CO₂和H₂，以及HC（Hydro-Carbon）和H₂O反應生成CO和H₂；在TWC上，H₂主要和O₂、NO_x反應，生成H₂O，但也和NO_x、CO以及NO_x反應，生成NH₃；因此，TWC上生成的H₂和尾氣中的H₂均會帶來新的副產物NH₃。NH₃是一種有刺激性氣味的有毒氣體，影響空氣質量和人類健康。GB17691-2018《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（注：該法規適用于重型柴油車和重型天然氣車）將NH₃和HC、NO_x、CO和PM等列為需要控制排放量的污染物，其中NH₃的排放限值是10 ppm。

TWC上生成NH₃的量和發動機空燃比控制有直接關系，通常在發動機工作時，空燃比大于1，NH₃生成量會大幅降低；相反地，當空燃比小于1，NH₃生成量會大幅增加。降低TWC上生成的NH₃，其中一種方式是將空燃比調至大于1，但此時，由于O₂濃度增加，NO_x轉化效率降低。國六階段，NO_x的排放限值從國五的2 g/kwh降至國六的0.46 g/kwh，降低了77%。對于TWC，特別是應用于當量燃燒天然氣發動機（當量燃燒，即理論上燃料量與空氣量之比等于化學計量比，二者的比值稱為空燃比，發動機工作時，空燃比控制不到正好等于1，，實際空燃比在大于或小于1之間轉換，如1±0.03波動）汽車的尾氣，NO_x排放量要降至0.46 g/kwh以下，最佳空燃比控制中值是小于等于1。然而，當空燃比中值小于等于1時，NH₃排放量基本都大于10 ppm，通常在10-150 ppm波動。另一種方法是在TWC后增加一個氨氧化催化劑（Ammonia Oxidation Catalyst；簡稱AOC），通過AOC將TWC生成的NH₃凈化到國六限值以內。

現有的 AOC均是利用NH₃和O₂反應生成N₂和H₂O的原理來凈化NH₃，因此，對于空燃比大于1的發動機尾氣，其對NH₃的凈化效率較高，能夠達到國家的排放標準；但對于空燃比小于或等于1的發動機，由于尾氣處于缺氧（富燃）狀態，不僅導致此時TWC上生成的NH₃量相對較高，而且，由于在AOC上沒有足夠的O₂和NH₃發生反應來凈化NH₃，AOC對NH₃的凈化效率也非常低，從而導致空燃比小于或等于1的發動機尾氣中NH₃排放量大大超標，嚴重違反了國家發動機尾氣的排放標準，進而影響空氣環境。

發明內容