双燃料氧化催化剂、双燃料SCR废气处理机构、双燃料柴油内燃机、及其控制方法技术

本发明专利技术提供双燃料氧化催化剂、双燃料SCR废气处理机构、双燃料柴油内燃机、及其控制方法，减轻不能得到SCR催化剂的NOx净化效果、及黑烟除去过滤器中燃烧带来的PM净化效果的忧患。双燃料氧化催化剂用于处理将柴油燃料和天然气燃料作为燃料使用的内燃机的废气，其中，兼具将柴油燃料的燃烧废气中所含的一氧化氮的一部分转化为二氧化氮的功能、和将所述废气中所含的甲烷氧化分解的功能，在所述燃烧废气的流向双燃料氧化催化剂的入口温度为200℃以上300℃以下时，所述一氧化氮向二氧化氮的转化率为20％以上60％以下，且在所述入口温度为380℃时，所述废气中的甲烷的80％以上被氧化分解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对将柴油燃料、即轻油等一般的柴油发动机用燃料和天然气(CNG或LNG)燃料作为双燃料使用的内燃机的燃烧废气进行接触处理的双燃料氧化催化剂、具备这种双燃料氧化催化剂的SCR催化剂机构、具备这种SCR催化剂机构的双燃料柴油内燃机、及其控制方法。
技术介绍
天然气与石油燃料相比，为在燃烧过程中排出的二氧化碳及有害排出成分(硫氧化物(SOx)、氮氧化物(以下也称为“NOx”。)、煤烟型的粒子状物质)少的绿色的燃料，且与石油燃料相比，在资源上也具有优越性，因此，近年来特别是对联合发电用设备的应用备受关注。另外，在车辆用的内燃机中，开发了火花点火方式的专用燃气发动机并供实用，但对于热效率优异的现有的柴油内燃机作为在已有的柴油燃料上并用天然气的双燃料方式应用的研究也在尝试进行。这是使天然气作为辅助燃料从进气管吸入发动机的燃烧室，将燃烧室所生成的预混合气用轻油点火使其燃烧的技术，具有内燃机的改造很少的优点。在此，天然气被分为LPG(Liquefied Petroleum Gas(液化石油气)的简称)、LNG(Liquefied Natural Gas(液化天然气)的简称)、及CNG(Compressed Natural Gas(压缩天然气)的简称)这3种。LPG是使来自在常温、常压下呈气体的丙烷或丁烷等天然气的分离物或在石油的精制过程中生产的燃料即气体液化并以液化状态贮存的物质，根据需要被气化使用。LNG的原料气体其组分中的85％～95％是甲烷，其它的乙烷、丙烷、丁烷等成分较少。LNG是为进行输送、贮存而将这样的天然气冷却至-162℃以下所制成的液体，体积被压缩至气体状态的1/600左右。为利用
这样的LNG，需要气体井、管线、液化成套设备、LNG油船、承载设备、气化设备等被称为“LNG链”的一连串的设备。CNG为以高的压力压缩的天然气，其气体组分与LNG相同，以甲烷为主体，甲烷占85％～95％，其它的乙烷、丙烷、丁烷等较少。这样的CNG近年来作为环保的汽车燃料备受关注。这样，LNG及CNG天然气主要由甲烷构成。在此，已知甲烷与二氧化碳相比，难分解性高，因此，可能促进地球温暖化。另一方面，由使用柴油燃料的内燃机排出的物质由含有一氧化氮(以下也称为“NO”。)的气体状成分和通常被称为微粒的粒子状物质构成。其中，微粒由燃料喷雾油滴因燃烧时的热而成为“烘烤”状态所生成的煤烟(干碳烟)、由不完全燃烧带来的燃料的燃烧残留和发动机油挥发成分构成的有机溶剂可溶成分(Soluble Organic Fraction)、及燃料中所含的硫化合物燃烧而成的硫氧化物(硫酸盐)这3种成分构成。本专利技术中的煤烟型的粒子状物质是指煤烟(SOOT)(以下也简称为“PM”。)。在此，作为并用柴油燃料和LNG燃料的柴油内燃机的废气处理用催化剂，提出了以1：0.1～1：0.5的质量比含有钯和铂的催化剂(专利文献1)。但是，由专利文献1公开的技术中，在200℃以上300℃以下的燃烧废气温度域，一氧化氮向二氧化氮(以下也称为“NO2”。)的加成反应几乎不进行。因此，沿废气流动方向配置于专利文献1中记载的催化剂的下游的SCR催化剂(Selective Catalytic Reduction(选择性还原反应)催化剂；以下也简称为“SCR”。)对氮氧化物的净化效果、及黑烟除去过滤器(柴油微粒子捕集过滤器。以下也称为“DPF”。)中的PM的燃烧带来的净化效果均可能得不到。现有技术文献专利文献专利文献1：国际专利公开WO2009/057961公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的在于，减轻现有技术中这种双燃料氧化催化剂所具有的、可能得不到SCR催化剂的NOx净化效果、及黑烟除去过滤器中燃烧带来的PM净化效果的忧患。用于解决课题的技术方案本专利技术第一方面提供一种双燃料氧化催化剂，用于处理将柴油燃料和天然气燃料作为燃料使用的内燃机的废气，其特征在于，兼具将柴油燃料的燃烧废气中所含的一氧化氮的一部分转化为二氧化氮的功能、和将所述废气中所含的甲烷氧化分解的功能，在所述燃烧废气的流向双燃料氧化催化剂的入口温度为200℃以上300℃以下时，所述一氧化氮向二氧化氮的转化率为20％以上60％以下，且在所述入口温度为380℃时，所述废气中的甲烷的80％以上被氧化分解。本专利技术的双燃料氧化催化剂能对将柴油燃料和天然气燃料作为双燃料使用的内燃机的燃烧废气进行接触处理，其可具有包含金属氧化物的催化剂载体、和由钯及铂构成且被担载于所述催化剂载体的催化活性金属，其中，关于所述催化活性金属的钯和铂的质量比，在设钯为1时，铂大于0.5且低于0.9。本专利技术的双燃料氧化催化剂中，关于所述质量比，在设钯为1时，铂可以为0.55以上0.88以下。本专利技术的所述双燃料氧化催化剂可以还含有作为第二活性催化剂金属的铱。就本专利技术的双燃料氧化催化剂而言，所述催化剂载体可以为由γ-氧化铝构成且含有氧化镧的催化剂载体。本专利技术提供一种SCR废气处理机构，对将柴油燃料和天然气燃料作为双燃料使用的内燃机的、含有一氧化氮、甲烷及煤烟型的粒子状物质的燃烧废气进行净化处理，其特征在于，从所述燃烧废气流动方向的上游侧朝向下游侧依次具备：上述的任一双燃料氧化催化剂；在二氧化氮的存在下使所述煤烟型的粒子状物质的至少一部分燃烧而将其除去的黑烟除去过滤器、及/或、由尿素及/或氨构成的还原剂的供给源及选择性接触还原(SCR)催化剂。本专利技术提供一种双燃料柴油内燃机，其特征在于，具备上述的SCR废气处理机构。本专利技术提供一种双燃料柴油内燃机的控制方法，控制上述的双燃料柴油内燃机，其特征在于，在燃烧废气的流向所述双燃料氧化催化剂的入口温度为380℃以上时，将所述天然气从进气管吸入柴油发动机的燃烧室。另外，本专利技术提供一种双燃料柴油内燃机的控制方法，控制上述的双燃料柴油内燃机，其特征在于，以体积比计算，使从进气管被吸入柴油发动机的燃烧室的天然气的供给量相对于所述柴油燃料的供给量为30％以上75％以下。另外，本专利技术提供一种双燃料柴油内燃机的控制方法，控制上述的双燃料柴油内燃机，其特征在于，在燃烧废气的流向所述双燃料氧化催化剂的入口温度为380℃以上时，将所述天然气从进气管吸入柴油发动机的燃烧室，且，以体积比计算，使从柴油发动机的进气管被吸入柴油发动机的燃烧室的天然气的供给量相对于所述柴油燃料的供给量为30％以上75％以下。专利技术效果本专利技术的双燃料氧化催化剂用于处理将柴油燃料和天然气燃料作为燃料使用的内燃机的废气，兼具将柴油燃料的燃烧废气中所含的一氧化氮的一部分转化为二氧化氮的功能、和将所述废气中所含的甲烷氧化分解的功能，在所述燃烧废气的流向双燃料氧化催化剂的入口温度为200℃以上300℃以下时，所述一氧化氮向二氧化氮的转化率为20％以上60％以下，且在所述入口温度为380℃时，所述废气中的甲烷的80％以上被氧化分解，由此，可以减轻现有技术中的双燃料氧化催化剂所具有的、可能得不到SCR催化剂的NOx净化效果及黑烟除去过滤器中燃烧带来的PM净化效果的忧患。附图说明图1是表示按顺序配置有本专利技术的双燃料氧化催化剂(以下也称为“DOC”。)、和SCR的本专利技术的双燃料SCR机构的构成例的模型图；图2是表示按顺序配置有DOC、DP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双燃料氧化催化剂，用于处理将柴油燃料和天然气燃料作为燃料使用的内燃机的废气，其特征在于，兼具将柴油燃料的燃烧废气中所含的一氧化氮的一部分转化为二氧化氮的功能、和将所述废气中所含的甲烷氧化分解的功能，在所述燃烧废气的流向双燃料氧化催化剂的入口温度为200℃以上300℃以下时，所述一氧化氮向二氧化氮的转化率为20％以上60％以下，且在所述入口温度为380℃时，所述废气中的甲烷的80％以上被氧化分解。

【技术特征摘要】
2015.05.15 JP 2015-0999541.一种双燃料氧化催化剂，用于处理将柴油燃料和天然气燃料作为燃料使用的内燃机的废气，其特征在于，兼具将柴油燃料的燃烧废气中所含的一氧化氮的一部分转化为二氧化氮的功能、和将所述废气中所含的甲烷氧化分解的功能，在所述燃烧废气的流向双燃料氧化催化剂的入口温度为200℃以上300℃以下时，所述一氧化氮向二氧化氮的转化率为20％以上60％以下，且在所述入口温度为380℃时，所述废气中的甲烷的80％以上被氧化分解。2.根据权利要求1所述的双燃料氧化催化剂，其特征在于，具有包含金属氧化物的催化剂载体、和由钯及铂构成且被担载于所述催化剂载体的催化活性金属，关于所述催化活性金属的钯和铂的质量比，在设钯为1时，铂大于0.5且低于0.9。3.根据权利要求1或2所述的双燃料氧化催化剂，其特征在于，关于所述质量比，在设钯为1时，铂为0.55以上0.88以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的双燃料氧化催化剂，其特征在于，所述双燃料氧化催化剂还含有作为第二活性催化剂金属的铱。5.根据权利要求1～4中任一项所述的双燃料氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂载体为由γ-氧化铝构成且含有氧化镧的催化剂载体。6.一种双燃料SCR废气处理机构，对将柴油燃料和天然气燃料作为双燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村武昭，清水大辅，加仓井亮太，
申请(专利权)人：株式会社ACR，
类型：发明
国别省市：日本;JP