本发明专利技术描述了一种废气后处理系统，它包括至少一个氧化设备，所述氧化设备包括由基质制成且配备有多个气体通道的主体，所述气体通道限定在主体内和由基质壁界定，所述基质壁用催化有效量的主要由Mn2O3组成的催化剂涂覆，所述催化剂具有：i)新鲜时的表面积大于或等于10m2/g，和ii)老化后的表面积小于新鲜催化剂的表面积且大于或等于2m2/g，所述老化通过如下步骤实施：将2g新鲜催化剂放入静态烘箱；以10℃/min的加热速率将所述催化剂加热至800℃的老化温度；将所述催化剂在老化温度下保持12小时；和在保持步骤结束时从烘箱中取出样品。还描述了可用于这类系统的催化剂、催化剂作为氧化设备、颗粒过滤器或它们的组合的涂层用于废气处理的用途、以及制备所述后处理系统和所述催化剂的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述了一种废气后处理系统，它包括至少一个氧化设备，所述氧化设备包括由基质制成且配备有多个气体通道的主体，所述气体通道限定在主体内和由基质壁界定，所述基质壁用催化有效量的主要由Mn2O3组成的催化剂涂覆，所述催化剂具有：i)新鲜时的表面积大于或等于10m2/g，和ii)老化后的表面积小于新鲜催化剂的表面积且大于或等于2m2/g，所述老化通过如下步骤实施：将2g新鲜催化剂放入静态烘箱；以10℃/min的加热速率将所述催化剂加热至800℃的老化温度；将所述催化剂在老化温度下保持12小时；和在保持步骤结束时从烘箱中取出样品。还描述了可用于这类系统的催化剂、催化剂作为氧化设备、颗粒过滤器或它们的组合的涂层用于废气处理的用途、以及制备所述后处理系统和所述催化剂的方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种适合于减少废气中存在的污染物排放的后处理系统、可用于所述系统的催化剂、所述催化剂作为氧化设备、颗粒过滤器或它们的组合的用于处理废气的涂层的用途、以及制备所述后处理系统和所述催化剂的方法。在本说明书的上下文内，术语“废气”用来表示来自内燃机、特别是柴油机或者来自燃烧柴油的锅炉的燃烧烟气、以及来自工业过程的气体废物，它包括挥发性或可氧化的气体污染物如N0X、CO和挥发性有机化合物(VOC)。在本说明书的上下文内，术语“挥发性有机化合物”(VOC)用来表示主要包括未燃烧的烃或HC和更少量含氧、氯或其它元素的化合物如醛、醚、醇和酯的有机化合物。在本说明书的上下文内，术语“催化剂”用来表示一种物质或包括所述物质的涂层，它能够促进气体污染物氧化反应生成NO2、和/或CO2和/或H2OdP /或在过滤器中累积的颗粒物质在高于临界温度(在下文中用术语点火温度或Ti表示)下的燃烧反应。在本说明书的上下文内，术语“催化活性”用来表示这里描述的催化剂或包括所述催化剂的涂层促进气体污染物氧化反应生成NO2、和/或CO2和/或H2OdP /或在过滤器中累积的颗粒物质在高于临界温度(在下文中用术语点火温度或Ti表示)下的燃烧反应的能力。
技术介绍
汽车工业目前强烈承诺-也是迫于日益严格的法规要求的压力-对于脱除内燃机(特别是柴油机)的废气中存在的四种主要污染物的问题要找到有效的解决方法:一氧化碳(CO)、挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(通常表示为NOx和包含约90%的NO和约10%的NO2)和颗粒物质(PM)。颗粒物质的固体部分(烟灰)主要由粒度极小的含碳物质颗粒组成，它本身对所谓的“细小颗粒”类的不想要污染负有责任，并且是主要的环境和公共健康问题源头。为了从废气中脱除烟灰颗粒，现有技术提出在发动机废气管道上安装包括颗粒过滤器的过滤器系统，所述颗粒过滤器能够容纳颗粒，所述颗粒然后通过已知的过滤器再生操作在高温下燃烧(氧化)。但这种操作不能很容易地实施，主要是因为过滤器中累积的烟灰颗粒的氧化只有达到约600°C的点火温度Ti时才可能发生，而发动机废气不能很容易地达到该温度，特别是当车辆在低速下应用时，例如在城市道路运行期间废气温度通常只有150-300°C。为了在某种程度上克服这一缺点和从而促进过滤器更有效的再生，提出了所谓的“主动”再生方法，例如通过由外部来源为过滤器提供附加热量，或者替代地通过降低颗粒物质的点火温度从而以更容易的方式使它们燃烧。因此，例如，可以为颗粒过滤器提供加热设备，所述加热设备定期活化用于加热过滤器上游的废气，或者为车辆提供忙存有氧化铺前体(二氧化铺)的特殊忙罐，所述前体与燃料混合，和具有促进形成不带化学键的颗粒聚集物(更容易被过滤器"抓住")和降低颗粒点火温度的双重特性。然后，通过燃烧所捕集的聚集物定期"净化"过滤器:该操作通过燃料后注射来实施，因此使得废气更热，而废气反过来加热过滤器中的聚集物使它们燃烧。为了促进过滤器更有效地再生，还提出了所谓的“被动”再生方法，该方法主要依据在过滤器内合适载带和分布的催化组合物的作用，特别是在过滤器中形成的气体通道的壁上载带和分布的催化组合物的作用，所述催化组合物允许适当降低颗粒材料的点火温度至车辆运行时废气更容易达到的值。在可通过所谓的“被动”方法再生的颗粒过滤器的上下文中，文献EP I 356 864公开了包括复杂催化组合物的过滤器，所述复杂催化组合物由基底层和在基底层上施加的催化层(涂层)组成，其中所述基底层包括用Zr、Sm和Y的组合物稳定的铈氧化物，和所述催化层包括Ag和用相同的稀土族金属Zr、Sm和Y的组合物稳定的铈氧化物；另一方面，文献EP1820561公开了包括催化组合物的过滤器，所述催化组合物包含氧化铝、和含Ce作为主要成分和不同于Ce的稀土族金属或碱土金属的复合氧化物、和在氧化铝和复合氧化物上负载的Pt。还有一种称为CRT?(连续再生井)的系统，该系统目前用于配有柴油机的重型车辆(货车、公共汽车等)中，其中再生过程连续进行。该系统提供氧化设备和颗粒过滤器，其中所述氧化设备通常称作DOC(柴油机氧化催化剂)，它几乎完全减少了废气中存在的CO和HC，将它们转化为CO2和H2O,和将NO氧化为NO2，所述颗粒过滤器通常称作DPF (柴油机颗粒过滤器)，它应用氧化设备产生的NO2连续氧化所截留的颗粒物质为CO2和/或CO，而NO2被还原为N2和/或NO。更具体地，在氧化设备DOC中发生如下反应:HC/C0+02 — C02+H20 和 NCHO2 — NO2。而在颗粒过滤器DPF中主要发生如下反应:N02+C(颗粒物质中存在的)—C02+1/2N2N02+C (颗粒物质中存在的)—C0+N0DOC (柴油机氧化催化剂)通常包括氧化设备，所述氧化设备具有蜂窝状整体结构，为陶瓷或金属材料，任选附加有Al2O3薄层(涂层)，上面沉积有催化剂。应用金属作基质允许具有更薄的壁，和因此在单位表面上具有更多的蜂窝、更低的反压和更大的阻力。另一方面，所述陶瓷基质具有对催化剂更大的附着力、对腐蚀更低的敏感性和更低的成本。与DOC相关，通常应用的催化元素为钼、钯或这两者，它们分散在宽的表面上，从而最大化与液态和气态排放物的接触。术语“颗粒过滤器(DPF) ”用来表示具有合适构造的过滤元件，它适用于保持内燃机、特别是柴油机的废气中存在的颗粒物质。这种过滤元件基本上为迫使燃烧气体流过多孔隔板的设备:尺寸比孔大的颗粒被截留，而气态化合物则穿过过滤壁。这些过滤器通常由陶瓷材料制成，具有蜂窝状整体结构，或由金属材料制成。陶瓷过滤器通过挤出多孔陶瓷材料(如碳化硅或堇青石)获得，从而得到具有轴向排布和在端部交替封闭的通道的整体圆柱状元件，以迫使气体流过通道的多孔壁，在使悬浮输送的颗粒沉积后到达相邻管道。与CRT系统相关，美国专利US4，902，487公开了一种方法，其中柴油机废气流过过滤器以脱除颗粒，和在过滤器上沉积的颗粒用含NO2的气体燃烧。在一个实施方案中，文献US4，902，487描述了金属过滤器上游应用具有陶瓷蜂窝整体结构、用Pt涂覆的氧化设备DOC，所述过滤器包含含有镧、铯和五氧化二钒(La/Cs/V205)的组合物的催化剂。CRT过滤器的主要缺点是它们排出更大量的NO2 (其比NO的毒性大五倍)，特别是当颗粒过滤器非常干净时。为了补救这一问题，提出了一本文档来自技高网...
【技术保护点】
废气后处理系统，它包括至少一个氧化设备，所述氧化设备包括由基质制成且配备有多个气体通道的主体，所述气体通道限定在主体内和由基质壁界定，所述基质壁用催化有效量的主要由Mn2O3组成的催化剂涂覆，所述催化剂具有：i)新鲜时的表面积大于或等于10m2/g，和ii)老化后的表面积小于新鲜催化剂的表面积且大于或等于2m2/g，所述老化通过如下步骤实施：‑将2g新鲜催化剂放入静态烘箱；‑以10℃/min的加热速率将所述催化剂加热至800℃的老化温度；‑将所述催化剂在老化温度下保持12小时；和‑在保持步骤结束时从烘箱中取出样品。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·辛希克拉，T·阿姆布罗斯尼，N·鲁索，D·芬诺，
申请(专利权)人：皮雷利C环境有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。