具有TWC催化剂和SCR‑HCT催化剂的排放处理系统技术方案

提供一种用于包括烃、一氧化碳和氮氧化物的内燃机排气流的排放处理系统。所公开的系统可包括经排气歧管与内燃机流体连通的排气管道；在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化催化剂(TWC‑1)；在排气管道中位于TWC‑1下游的包含选择性催化还原催化剂和烃捕集器的SCR‑HCT催化剂；和在排气管道中位于SCR‑HCT组合下游的第三催化剂，第三催化剂包含例如有效氧化烃的量的铂族金属(PGM)。还提供制造和使用这样的系统及其组件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有TWC催化剂和SCR-HCT催化剂的排放处理系统专利
本专利技术涉及使用排气净化催化剂的排放处理系统，特别是具有不同功能的此类催化剂的组合和使用方法。专利技术背景对轻型汽油车辆的严格排放法规，如USLEVIII和EURO7需要先进的三通转化(three-wayconversion，TWC)催化剂系统。到2025年，例如，超级超低排放车辆(superultra-lowemissionvehicles，SULEV)预计在北美占据显著市场份额，其要求就车船平均而言(onafleetaverage)在15年保修期和150K英里内非甲烷烃(NMHC)和NOx排放总量小于30毫克/英里。公认的是，TWC催化剂系统生成氨。授予Kinugasa等人的美国专利No.6,109,024描述了用于内燃机的排气净化装置，其将氨吸附-脱硝催化剂和NOx吸附-还原催化剂都布置在TWC催化剂下游。授予Qi等人的美国专利No.8,661,788描述了在TWC催化剂下游设置氨-SCR催化剂的系统。为了降低尾管烃(HC)排放，已提出HC吸附剂组分(通常一种或多种微孔沸石基材料)以延迟HC释放，特别是在发动机冷启动过程中。授予Yamamoto等人的美国专利No.7,163,661考虑使用包含在第一三通催化剂下游的HC吸附/净化催化剂和在该HC吸附/净化催化剂下游的第二三通催化剂的排放处理系统解决冷启动烃(HCs)的释放。需要开发符合越来越严格的排放标准的高性能TWC系统。特别地，还需要降低冷启动过程中的HC漏过(breakthrough)和热阶段的NOx漏过。专利技术概述本公开整体上提供催化剂制品和包含这样的催化剂制品的催化剂系统。特别地，此类制品和系统包含SCR-HCT催化剂，其是选择性催化还原(SCR)催化剂与烃捕集器(HCT)的组合，优选在单个整料基底上形成。该SCR-HCT催化剂在一些实施方案中与一种或多种附加类型的催化剂联合使用。例如，这样的附加催化剂可包括含铂族金属(PGM)的催化剂，以提供能够降低冷启动过程中的HC漏过和热阶段的NOx漏过的系统。一个方面提供一种用于内燃机排气流的排放处理系统，所述排气流包含烃、一氧化碳和氮氧化物，所述排放处理系统包含：经排气歧管与内燃机流体连通的排气管道；在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化催化剂(TWC-1)；在排气管道中位于TWC-1下游的包含选择性催化还原(SCR)催化剂和烃捕集器(HCT)的SCR-HCT催化剂；和在排气管道中位于SCR-HCT催化剂下游的第三催化剂，第三催化剂包含铂族金属(PGM)。PGM在某些实施方案中以有效氧化烃的量存在。该SCR-HCT催化剂在一些实施方案中可包含含有第一分子筛的SCR催化材料和含有不同于第一分子筛的第二分子筛的HCT材料，其中SCR催化材料和HCT材料都沉积在整料基底上。在某些实施方案中，第一分子筛可包含Cu-CHA沸石且第二分子筛可包含Beta沸石。SCR催化材料和HCT材料在一些实施方案中以10:1至1:10的重量比存在。该整料基底可以是例如流通型基底或壁流过滤器。第一分子筛可包含含金属助催化剂的8元环小孔沸石且第二分子筛可包含10元环中等孔或12元环大孔沸石。在某些实施方案中，该10元环中等孔或12元环大孔沸石包含金属助催化剂。该8元环沸石在一些实施方案中可与铜和铁的一种或多种离子交换，具有CHA、SAPO或AEI结构。该10-或12元环沸石在某些实施方案中可包含金属助催化剂，具有在H+、NH4+、Cu交换或Fe交换形式下的ZSM-5、Beta或MFI结构类型。HCT材料和SCR催化材料可以例如在整料基底上的均匀混合层中、在整料基底上的分层配置中，或在整料基底上的分区配置中。第三催化剂在各种实施方案中可选自：第二三通转化(TWC-2)催化剂、氧化催化剂(OC)或稀燃NOx捕集器(LNT)。第三催化剂可由外部源加热。第三催化剂可包含具有比TWC-1的载体(carrier)小的热质量的载体。热质量描述材料吸收和储存热的能力。在某些这样的实施方案中，第三催化剂和TWC-1都与载体(例如整料基底)结合，且第三催化剂的较低热质量载体可提供对温度变化的更快响应(例如促进释放的HCs的烧除(light-off))。在某些实施方案中，TWC-1可位于紧耦合位置；且SCR-HCT催化剂和第三催化剂可位于地板下位置。在一些实施方案中，TWC-1、SCR-HCT催化剂和第三催化剂可以都位于一个模块中。在一些实施方案中，SCR-HCT催化剂和第三催化剂可以都位于一个模块中。该排放处理系统可任选进一步包含在SCR-HCT催化剂上游的空气供给。另一方面提供一种用于内燃机排气流的排放处理系统，所述排气流包含烃、一氧化碳和氮氧化物，所述排放处理系统包含：经排气歧管与内燃机流体连通的排气管道；在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化催化剂(TWC-1)；在排气管道中位于TWC-1下游的包含选择性催化还原(SCR)催化剂和烃捕集器(HCT)的SCR-HCT催化剂，所述SCR催化剂包含第一分子筛且所述HCT催化剂包含不同于第一分子筛的第二分子筛；和在排气管道中位于SCR-HCT催化剂下游的第二三通转化催化剂(TWC-2)，其包含铂族金属(PGM)和储氧组分。通常，TWC-1有效产生氨(例如以足以用于其下游SCR催化剂的量)。PGM和储氧组分的总量在一些实施方案中可有效氧化烃。第一分子筛在一些实施方案中可包含具有与铜或铁离子交换的CHA、SAPO或AEI结构的8元环沸石，且第二分子筛可包含具有在H+、NH4+、Cu交换或Fe交换形式下的ZSM-5、Beta或MFI的10-或12元环沸石，其中所述10-或12元环沸石任选离子交换。在某些实施方案中，所述HCT和所述SCR催化剂可以在整料基底上的分层配置中。第一沸石在一些实施方案中可包含Cu-CHA且第二沸石可包含Beta沸石。另一方面，本公开提供一种处理排气的方法，其包括接触气体料流，所述方法包括使包含烃(HCs)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的气体料流与本文中公开的任何排放处理系统接触。这种气体料流通常可以是来自内燃机的排气流。在各种实施方案中，在与TWC-1接触时，烃、一氧化碳和氮氧化物基本同时转化并生成氨(例如以对SCR催化剂有效的量)；在与SCR-HCT催化剂接触时，氨储存在所述SCR催化剂中并用于减少NOx漏过，且烃在冷启动过程中捕集在HCT中并在更高温度下释放；和在与第三催化剂接触时，烧除HCT释放的烃。当第三催化剂是TWC-2时，在与TWC-2接触时，烧除HCT释放的烃并转化漏过的CO、HC和NOx。本文中提供的另一方面是一种制造排放处理系统的方法，所述方法包括：提供在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化(TWC-1)催化剂；在排气管道中在TWC-1下游布置包含选择性催化还原(SCR)催化剂和烃捕集器(HCT)的SCR-HCT催化剂；和在排气管道中在所述SCR-HCT催化剂下游布置第三催化剂，第三催化剂包含铂族金属(PGM)。PGM在某些实施方案中可以以有效氧化烃的量存在。附图简述联系附图考虑本公开的各种实施方案的下列详述可以更完整地理解本公开，其中：图1A-1D提供在化学计量汽油机下游的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机排气流的排放处理系统，所述排气流包含烃、一氧化碳和氮氧化物，所述系统包含：经排气歧管与内燃机流体连通的排气管道；在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化催化剂(TWC‑1)；在排气管道中位于TWC‑1下游的包含选择性催化还原(SCR)催化剂和烃捕集器(HCT)的SCR‑HCT催化剂；和在排气管道中位于SCR‑HCT催化剂下游的第三催化剂，第三催化剂包含铂族金属(PGM)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 US 62/066,5091.一种用于内燃机排气流的排放处理系统，所述排气流包含烃、一氧化碳和氮氧化物，所述系统包含：经排气歧管与内燃机流体连通的排气管道；在排气管道中位于内燃机下游的第一三通转化催化剂(TWC-1)；在排气管道中位于TWC-1下游的包含选择性催化还原(SCR)催化剂和烃捕集器(HCT)的SCR-HCT催化剂；和在排气管道中位于SCR-HCT催化剂下游的第三催化剂，第三催化剂包含铂族金属(PGM)。2.权利要求1的排放处理系统，其中所述SCR-HCT催化剂包含含有第一分子筛的SCR催化材料和含有不同于第一分子筛的第二分子筛的HCT材料，其中所述SCR催化材料和所述HCT材料都沉积在整料基底上。3.权利要求2的排放处理系统，其中第一分子筛包含Cu-CHA沸石且第二分子筛包含Beta沸石。4.权利要求2的排放处理系统，其中所述SCR催化材料和所述HCT材料以10:1至1:10的重量比存在。5.权利要求2的排放处理系统，其中所述整料基底是流通型基底或壁流过滤器。6.权利要求2的排放处理系统，其中第一分子筛包含含金属助催化剂的8元环小孔沸石且第二分子筛包含10元环中等孔或12元环大孔沸石。7.权利要求6的排放处理系统，其中所述10元环中等孔或12元环大孔沸石包含金属助催化剂。8.权利要求6的排放处理系统，其中所述8元环沸石与铜和铁的一种或多种离子交换，具有CHA、SAPO或AEI结构。9.权利要求7的排放处理系统，其中所述10-或12元环沸石具有在H+、NH4+、Cu交换或Fe交换形式下的ZSM-5、Beta或MFI结构类型。10.权利要求2的排放处理系统，其中所述HCT材料和所述SCR催化材料在整料基底上的均匀混合层中。11.权利要求2的排放处理系统，其中所述HCT材料和所述SCR催化材料在整料基底上的分层配置中。12.权利要求2的排放处理系统，其中所述HCT材料和所述SCR催化材料在整料基底上的分区配置中。13.权利要求1的排放处理系统，其中第三催化剂选自第二三通转化(TWC-2)催化剂、氧化催化剂(OC)和稀燃NOx捕集器(LNT)。14.权利要求1的排放处理系统，其中第三催化剂由外部源加热。15.权利要求1的排放处理系统，其中TWC-1和第三催化剂都包含载体，且其中第三催化剂的载体具有比TWC-1的载体小的热质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·郑，C·纪，WM·薛，M·J·施拉德，X·王，T·罗，M·迪巴，K·瓦塞尔曼，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国,US