排气处理系统技术方案

描述了用于处理汽油发动机排气料流的排气处理系统。所述排气处理系统包含氨发生和烃氧化催化剂、TWC催化剂和在所述TWC催化剂下游的氨选择性催化还原(SCR)催化剂。所述氨发生和烃氧化催化剂包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分。所述氨发生和烃氧化催化剂基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分。所述铂和钯组分以大于大约1:1的铂/钯比存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气处理系统专利技术
本专利技术整体上涉及汽油发动机排气后处理系统领域。专利技术背景来自汽油发动机驱动的车辆的排气通常用一种或多种有效减少在等于或接近化学计量空燃比条件下运行的发动机的排气中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和烃(HC)污染物的三元转化(TWC)汽车催化剂处理。产生化学计量条件的确切空燃比随燃料中碳和氢的相对比例而变。当烃燃料，如汽油完全燃烧成二氧化碳(CO2)和水时，空燃(A/F)比是化学计量的。使用符号λ代表将特定A/F比除以给定燃料的化学计量A/F比的结果，因此：λ＝1是化学计量混合物，λ>1是稀燃混合物，且λ<1是富燃混合物。具有电子燃料喷射系统的汽油发动机提供不断变化的空气-燃料混合物，其在稀燃和富燃排气之间快速不断循环。最近，为了改进燃料经济性，以汽油为燃料的发动机正被设计成在稀燃条件下运行。稀燃条件是指将供应给这样的发动机的燃烧混合物中的空燃比保持在化学计量比以上以使所得排气“稀”，即该排气的氧含量相对较高。稀燃汽油直接喷射式(GDI)发动机提供燃料效率效益，这有助于降低温室气体排放，以在过量空气中进行燃料燃烧。稀燃的主要副产物是NOx，其后处理仍是重大挑战。必须减少氮氧化物(NOx)的排放以符合排放法规标准。TWC催化剂通常包含负载在储氧组分和/或耐火金属氧化物载体上的铂族金属和任选地，负载在第二耐火金属氧化物载体或第二储氧组分上的附加铂族金属组分。但是，当汽油发动机稀燃运行时，由于排气中的过多氧气，TWC催化剂无法有效减少NOx排放。在富氧环境下减少NOx的两种最有前途的技术是脲选择性催化还原(SCR)和稀燃NOx捕集器(LNT)。脲SCR系统需要带有喷射系统的次级(secondary)流体罐，以致增加的系统复杂性。对脲SCR的其它担忧包括脲基础设施、脲溶液可能冻结和需要驾驶员定期填充脲溶液储器。汽油发动机，特别是稀燃汽油发动机，提供改进燃料效率和减少CO2排放的巨大潜力。在稀燃条件下运行的三元转化(TWC)催化剂通常可实施HC氧化，但启动(lightoff)温度通常高于300℃。在稀燃冲程(leanexcursion)期间的发动机输出温度比在化学计量运行过程中低得多，这在烃(HC)转化方面提出挑战。TWC催化剂在低温(例如低于250℃)下无法有效转化烃。此外，在稀燃汽油发动机中，NOx减少构成挑战，因为TWC催化剂在稀燃条件下无法转化NOx。用于稀燃汽油发动机用途的排气结构之一是被动(passive)NH3-SCR系统，其涉及利用上游催化剂生成(在富燃条件期间)供下游NH3-SCR用于NOx还原的氨(NH3)。上游催化剂上的NH3生成是被动NH3法的最重要方面，并且提高发动机输出的NOx转化成NH3的效率是改进NOx还原效率的关键因素。使发动机输出的NOx转化成NH3的转化率最大化对改进燃料效率也至关重要，因为NH3的生成消耗燃料。为了符合现行政府排放法规，在汽油发动机应用中需要解决在低温下在稀燃条件下的烃(HC)转化和NOx排放并且不会不利地影响NH3形成的技术。专利技术概述本专利技术的第一方面涉及一种汽油发动机排气处理系统。在第一实施方案中，汽油发动机排气处理系统包含：包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分的氨发生和烃氧化催化剂，其中所述铂和钯组分以大于大约1:1的铂/钯(Pt/Pd)比存在，并且其中所述氨发生和烃氧化催化剂基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分；在所述氨发生和烃氧化催化剂下游的三元转化(TWC)催化剂；和在所述三元转化催化剂下游的氨选择性催化还原(SCR)催化剂。在第二实施方案中，改进(modify)第一实施方案的系统，其中所述耐火金属氧化物载体选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆及其组合。在第三实施方案中，改进第一和第二实施方案的系统，其中所述Pt/Pd比为大约2/1至大约100/1。在第四实施方案中，改进第一至第三实施方案的系统，其中所述Pt/Pd比为大约4/1至大约20/1。在第五实施方案中，改进第一至第四实施方案的系统，其中所述TWC催化剂在所述氨发生和烃氧化催化剂下游。在第六实施方案中，改进第一至第五实施方案的系统，其中所述氨发生和烃氧化催化剂和所述TWC催化剂在分开的基底上。在第七实施方案中，改进第一至第六实施方案的系统，其中所述氨发生和烃氧化催化剂和所述TWC催化剂在单个基底上。在第八实施方案中，改进第一至第七实施方案的系统，其中所述SCR催化剂包含分子筛材料和混合氧化物的一种或多种。在第九实施方案中，改进第八实施方案的系统，其中所述分子筛材料具有双六环(d6r)单元。在第十实施方案中，改进第六和第七实施方案的系统，其中所述分子筛材料具有选自AEI、CHA和AFX的骨架类型。在第十一实施方案中，改进第六至第十实施方案的系统，其中所述分子筛材料具有CHA骨架类型。在第十二实施方案中，改进第六至第十一实施方案的系统，其中所述分子筛材料具有大约2至大约100的二氧化硅/氧化铝比率。在第十三实施方案中，改进第六至第十二实施方案的系统，其中所述分子筛材料用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、Ce、Mn、V、Ag及其组合的金属助催化。在第十四实施方案中，改进第一至第十三实施方案的系统，其中所述SCR催化剂布置在壁流式过滤器上。在第十五实施方案中，改进第一至第十三实施方案的系统，其中所述SCR催化剂布置在流通型基底上。在第十六实施方案中，改进第一至第十五实施方案的系统，其中将壁流式过滤器布置在所述SCR催化剂上游，所述壁流式过滤器上具有所述三元转化(TWC)催化剂。在第十七实施方案中，改进第一至第十六实施方案的系统，其中将壁流式过滤器布置在所述SCR催化剂上游，所述壁流式过滤器上具有所述氨发生和烃氧化催化剂。在第十八实施方案中，改进第一至第十七实施方案的系统，其进一步包含在所述SCR催化剂下游的氨氧化催化剂。在第十九实施方案中，改进第一至第十八实施方案的系统，其中所述TWC催化剂包含铂族金属、储氧组分和耐火金属氧化物载体的一种或多种。本专利技术的第二方面涉及一种排气处理系统。在第二十实施方案中，排气处理系统包含：基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分的氨发生和烃氧化催化剂，其中所述氨发生和烃氧化催化剂包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分，其中所述铂组分和所述钯组分以大于大约2:1的铂/钯比存在；三元转化(TWC)催化剂；和在所述氨发生和烃氧化催化剂和所述TWC催化剂下游的包含具有双六环(d6r)单元的分子筛材料的氨选择性催化还原(SCR)催化剂。在第二十一实施方案中，改进第二十实施方案的排气处理系统，其中所述TWC催化剂在所述氨发生和烃氧化催化剂下游。本专利技术的第三方面涉及一种处理汽油发动机的发动机排气料流的方法。在第二十二实施方案中，一种处理汽油发动机的发动机排气料流的方法包括：使所述发动机排气料流流经氨发生和烃氧化催化剂；和将所述排气料流传送经过在所述氨发生和烃氧化催化剂下游的三元转化(TWC)催化剂和在所述TWC催化剂下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，其中所述氨发生和烃催化剂基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分，其中所述氨发生和烃催化剂包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分，并且其中所述铂组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽油发动机排气处理系统，其包含：包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分的氨发生和烃氧化催化剂，其中所述铂组分和所述钯组分以大于1:1的铂/钯(Pt/Pd)比存在，并且其中所述氨发生和烃氧化催化剂基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分；三元转化(TWC)催化剂；和在所述三元转化催化剂下游的氨选择性催化还原(SCR)催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 US 62/174,8621.一种汽油发动机排气处理系统，其包含：包含耐火金属氧化物载体、铂组分和钯组分的氨发生和烃氧化催化剂，其中所述铂组分和所述钯组分以大于1:1的铂/钯(Pt/Pd)比存在，并且其中所述氨发生和烃氧化催化剂基本不含二氧化铈并且基本不含NOx储存组分；三元转化(TWC)催化剂；和在所述三元转化催化剂下游的氨选择性催化还原(SCR)催化剂。2.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述耐火金属氧化物载体选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆及其组合。3.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述Pt/Pd比为大约2/1至大约100/1。4.权利要求3的汽油发动机排气处理系统，其中所述Pt/Pd比为大约4/1至大约20/1。5.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述TWC催化剂在所述氨发生和烃氧化催化剂下游。6.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述氨发生和烃氧化催化剂和所述TWC催化剂在分开的基底上。7.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述氨发生和烃氧化催化剂和所述TWC催化剂在单个基底上。8.权利要求1的汽油发动机排气处理系统，其中所述SCR催化剂包含分子筛材料和混合氧化物的一种或多种。9.权利要求8的汽油发动机排气处理系统，其中所述分子筛材料具有双六环(d6r)单元。10.权利要求9的汽油发动机排气处理系统，其中所述分子筛材料具有选自AEI、CHA和AFX的骨架类型。11.权利要求10的汽油发动机排气处理系统，其中所述分子筛材料具有CHA骨架类型。12.权利要求8的汽油发动机排气处理系统，其中所述分子筛材料具有大约2至大约100的二氧化硅/氧化铝比率。13.权利要求8的汽油发动机排气处理系统，其中所述分子筛材料用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、...

【专利技术属性】
技术研发人员：WM·薛，J·K·霍克默思，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国,US