具有改性贫燃NOx阱的排气系统和方法技术方案

公开了用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统。系统包括改性贫燃NOx阱(LNT)、尿素注射系统和氨‑选择性催化还原(NH3‑SCR)催化剂。改性LNT包含铂、钯、钡和含二氧化铈的材料，并且铂:钯摩尔比为至少3:1。改性LNT在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约200℃的温度下释放储存的NOx。尿素注射系统在高于约180℃的温度下注射尿素。还公开了用于处理来自内燃机的排气气体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统，和用于处理来自内燃机的排气气体的方法。专利技术
技术介绍
内燃机产生包含各种污染物的排气气体，所述污染物包括氮氧化物(“NOx”)、一氧化碳和未燃烧的烃，其是政府立法的对象。排放物控制系统广泛用于降低排放到大气中的这些污染物的量，并且一旦它们达到其操作温度(通常，200℃以上)，其通常实现非常高的效率。然而，这些系统在低于其操作温度(“冷启动”时期)时相对低效。例如，实施来满足Euro6b排放的现有的尿素系选择性催化还原(SCR)应用要求在尿素可以定量加入并且用于转化NOx之前，在尿素定量加入位置处的温度高于约180℃。低于180℃时使用现有的系统难以实现NOx转化，并且未来的欧洲和美国立法将强调低温NOx储存和转化。目前，这是通过加热策略实现的，但是这具有CO2排放物的有害影响。因为日益严格的国家和地区立法降低了可以从柴油或汽油发动机排放的污染物的量，在冷启动时期期间减少排放物变成很大的挑战。因此，持续探索了用于降低冷启动条件期间释放的NOx水平的方法。例如，PCT国际申请WO2008/047170公开了这样的系统，其中来自贫燃排气气体的NOx在低于200℃的温度下吸附并且随后在高于200℃时热解吸。据教导，NOx吸附剂由以下组成：钯和铈氧化物或包含铈和至少一种其它过渡金属的混合氧化物或复合氧化物。美国申请公开号2011/0005200教导了这样的催化剂系统，其通过将氨-选择性催化还原(“NH3-SCR”)催化剂配制物放置在贫燃NOx阱下游，同时除去氨并且提高净NOx转化率。据教导，NH3-SCR催化剂吸附在贫燃NOx阱中的富燃脉冲期间产生的氨。然后使储存的氨与从上游贫燃NOx阱释放的NOx反应，其增加了NOx转化率，同时耗尽储存的氨。PCT国际申请WO2004/076829公开了排气-气体纯化系统，其包括布置在SCR催化剂上游的NOx储存催化剂。NOx储存催化剂包括至少一种碱金属、碱土金属或稀土金属，其使用至少一种铂族金属(Pt、Pd、Rh或Ir)涂覆或活化。特别优选的是，据教导，NOx储存催化剂包括涂覆有铂的铈氧化物和作为基于氧化铝的载体上的氧化催化剂的另外的铂。EP1027919公开了NOx吸附剂材料，其包含多孔载体材料，例如氧化铝、沸石、二氧化锆、二氧化钛和/或氧化镧，和至少0.1wt％的贵金属(Pt、Pd和/或Rh)。例示了氧化铝上负载的铂。与任何汽车系统和方法类似，期望获得排气气体处理系统的更加进一步的改进，特别是在冷启动条件下。我们已经发现了可以在冷启动时期期间降低NOx排放的系统，同时维持良好的CO氧化活性并且显示出对由硫酸盐化(sulfation)导致的减活的耐受性。
技术实现思路
本专利技术是用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统。该系统包括改性贫燃NOx阱(LNT)、尿素注射系统和氨-选择性催化还原(NH3-SCR)催化剂。改性LNT包含铂、钯、钡和含二氧化铈的材料，并且铂:钯摩尔比为至少3:1。改性LNT在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约200℃的温度下释放储存的NOx。具体实施方式本专利技术为用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统。系统包括改性贫燃NOx阱(LNT)。贫燃NOx阱在本领域是公知的。贫燃NOx阱通常设计为在贫燃排气条件下吸附NOx，在富燃条件下释放吸附的NOx，并且还原释放的NOx以形成N2。LNT通常包括NOx-储存组分、氧化组分和还原组分。NOx-储存组分优选包含碱土金属(例如，钡、钙、锶和镁)、碱金属(例如，钾、钠、锂和铯)、稀土金属(例如，镧、钇、镨和钕)或其组合。这些金属通常见于氧化物形式。通常，包括铂来进行氧化功能并且包括铑来进行还原功能。这些组分包含在一种或多种载体上。氧化/还原催化剂和NOx-储存组分优选负载在载体材料(例如，无机氧化物)上，以形成用于排气系统的LNT。本专利技术的改性LNT设计为具有不同于已知的LNT的功能，不同之处在于它们设计为在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约200℃的温度下释放储存的NOx。改性LNT包含铂、钯、钡和含二氧化铈的材料。含二氧化铈的材料优选为二氧化铈、二氧化铈-二氧化锆、二氧化铈-二氧化锆-氧化铝或其混合物。更优选地，含二氧化铈的材料为二氧化铈。改性LNT的铂:钯摩尔比为至少3:1，更优选大于4:1。改性LNT还包含钡。可以通过任何已知的方式将钡添加至改性LNT。例如，可以通过任何已知的方式将钡化合物负载至含二氧化铈的材料或载体材料上，认为添加的方式并不特别关键。例如，可以通过浸渍、吸附、离子交换、初湿含浸法或沉淀等将钡化合物(例如，乙酸钡)添加至含二氧化铈的材料或载体材料上。优选地，改性LNT包含至少150g/ft3的负载量的钡，并且在一些情况下，改性LNT可以包含至少400g/ft3的负载量的钡。优选地，改性LNT还包含载体。载体优选为无机氧化物，和更优选包括第2、3、4、5、13和14族元素的氧化物。最优选地，载体为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化铌、钽氧化物、钼氧化物、钨氧化物、其任何两者或更多者的混合氧化物或复合氧化物(例如，二氧化硅-氧化铝、氧化镁-氧化铝)，及其混合物。载体也可以优选包含铈。有用的载体优选具有10-1500m2/g的表面积，0.1-4mL/g的孔体积，和约10-1000埃的孔径。具有大于80m2/g的表面积的高表面积载体是特别优选的。本专利技术的改性LNT在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约200℃的温度下释放储存的NOx。改性LNT优选涂覆在基材上。基材优选为陶瓷基材或金属基材。陶瓷基材可以由任何适合的耐火材料制备，所述耐火材料为例如，氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、二氧化锆、氧化镁、沸石、氮化硅、碳化硅、锆的硅酸盐、镁的硅酸盐、铝硅酸盐和金属铝硅酸盐(例如、堇青石和锂辉石)或其任何两者或更多者的混合物或混合氧化物。堇青石、铝硅酸镁和碳化硅是特别优选的。金属基材可以由任何适合的金属，并且特别是耐热性金属和金属合金(例如钛和不锈钢以及除其他痕量金属之外包含铁、镍、铬和/或铝的铁素体合金)组成。基材可以为过滤式基材或流通式基材，并且最优选为流通式基材，尤其是蜂窝状整料。基材通常设计为提供多个通道，其中通过汽车排气。通道的表面负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统，包括：(a)改性贫燃NOx阱(LNT)，其中改性LNT包含铂、钯、钡和含二氧化铈的材料并且改性LNT的铂:钯摩尔比为至少3:1；(b)尿素注射系统；和(c)氨‑选择性催化还原(NH3‑SCR)催化剂，其中改性LNT在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约200℃的温度下释放储存的NOx。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.16 US 61/878,2821.用于处理来自内燃机的排气气体的排气系统，包括：
(a)改性贫燃NOx阱(LNT)，其中改性LNT包含铂、钯、钡和含二
氧化铈的材料并且改性LNT的铂:钯摩尔比为至少3:1；
(b)尿素注射系统；和
(c)氨-选择性催化还原(NH3-SCR)催化剂，
其中改性LNT在低于约200℃的温度下储存NOx并且在高于约
200℃的温度下释放储存的NOx。
2.权利要求1的排气系统，其中所述尿素注射系统在高于约180℃
的温度下注射尿素。
3.权利要求1或权利要求2的排气系统，其中所述改性LNT的铂:
钯摩尔比为至少4:1。
4.根据前述权利要求中任一项的排气系统，其中所述改性LNT的
钡负载量大于150g/ft3。
5.根据前述权利要求中任一项的排气系统，其中所述改性LNT的
钡负载量大于400g/ft3。
6.根据前述权利要求中任一项的排气系统，其中所述NH3-SCR催
化剂选自氧化钒-二氧化钛催化剂、氧化钒-氧化钨-二氧化钛催化剂和
金属/沸石。
7.权利要求6的排气系统，其中所述金属/沸石包含：选自铁或铜
的金属；和选自β沸石、八面沸石、L-沸石、ZSM沸石、SSZ-沸石、
镁碱沸石、丝光沸石、菱沸石、菱钾沸石、毛沸石、斜发沸石、硅质

\t岩、磷酸铝沸石和中孔沸石的沸石。
8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·斯瓦洛，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB