排气系统技术方案

用于内燃发动机的排气系统，该排气系统包含：贫NOx阱，和壁流式整料基底，其具有40％或更高的预涂覆孔隙率并包含氧化催化区，该氧化催化区包含负载在第一载体上的铂族金属，第一载体包含至少一种无机氧化物和锌化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气系统本专利技术涉及用于内燃(IC)发动机的排气系统，涉及用在这样的排气系统中的催化整料基底，涉及制造这样的催化型整料基底的方法，和涉及处理废气的方法。内燃发动机是污染物的潜在来源。希望减少来自内燃发动机的污染物排放。在经济体如欧盟、美国和全世界，已经实施了越来越严格的环境法规，并计划了进一步的法规，以减少污染物从各种来源，特别是内燃发动机排放到大气中。关注的污染物包括NOx、一氧化碳、颗粒物质、烃、硫化氢和氨气。已经提出多种方法用于减少来自内燃发动机的排放。WO-A-2010/004320公开了用于贫燃内燃发动机的排气系统，其包含第一基底整料，第一基底整料包含用于氧化一氧化氮(NO)的催化剂，下游是具有入口通道和出口通道的壁流式过滤器，其中该入口通道包含NOx吸收剂催化剂，该出口通道包含用于用含氮还原剂对氮氧化物进行选择性催化还原的催化剂。WO-A-2012/175948公开了一种用于内燃发动机、用于处理一系列污染物的排气系统，其具有贫NOx阱和催化型基底。该催化型基底具有第一区和第二区，其中第一区包含负载在载体上的铂族金属，第二区包含负载在沸石上的铜或铁。第一区或第二区另外包含负载在无机氧化物上的贱金属氧化物或贱金属。WO-A-2005/014146公开了使用单个整料的催化剂布置，和净化操作在贫条件下的内燃发动机的废气的方法。将薄壁、多孔的载体涂覆在具有氮氧化物储存催化剂的一侧上和在具有SCR催化剂的另一侧上。例如当空气中的氮气与氧气在IC发动机内反应时，会产生氮氧化物(NOx)。这样的氮氧化物可以包含一氧化氮和/或二氧化氮。一种减少NOx排放的催化方法是具有氧化催化剂的贫NOx阱，其将内燃发动机中产生的NOx有效地转化为氮气，不过废气中的一些NOx会在该阱变得饱和时泄漏。一些关注的副产物还可以由贫NOx阱产生，例如非选择性还原路径可以导致产生氨气。已经研发了多种选择性催化还原(SCR)方法，以期通过将NOx转化为氮气和水来减少NOx排放。主动SCR使用还原剂(例如，含氮还原剂如氨气或尿素)，该还原剂被添加到废气流中，吸附到催化剂上。通常，该含氮还原剂转化为氨气，并且在SCR催化剂存在发生多种反应，结果是NOx转化为单质氮和水。WO-A-2015/036797公开了一种使用主动选择性催化还原来处理来自内燃发动机的废气的排气系统，和用于处理这种废气的方法。被动SCR不需要单独的装置来将还原剂添加到废气流，可以使用贫NOx吸附剂阱(LNT)和/或选择性催化还原催化剂。当在贫条件中(低燃料/氧气比)产生废气时，NOx吸附在LNT上。LNT可以通过将它与富(高燃料/氧气比)废气间歇接触来再生，该富废气可以在发动机管理系统的控制下产生。这样的富化促进吸附的NOx的解吸和NOx在LNT中存在的还原催化剂上的还原。富废气还由NOx产生氨气(NH3)。该氨气可以吸附在下游SCR催化剂上，然后可用于还原在贫废气条件中从LNT泄漏的NOx。SCR催化剂的效率取决于NO2/NOx比和温度。NOx阱可以在标准操作期间储存高浓度的硫。该硫需要被定期除去以保持NOx阱的性能。使用高温贫/富循环来使催化剂脱硫。但是，该方法使H2S释放到环境中。虽然H2S目前不是受管制的污染物，但是提供减少硫化氢排放的手段是有利的。WO-A-2014/080220公开了一种在整料基底上的分区催化剂，其用于控制脱硫期间在贫NOx阱中形成的硫化氢气体。但是，难以在减少H2S释放的同时保持催化剂良好的氧化性能和保持对颗粒物质的良好过滤。US-A-2011/0014099公开了一种催化活性颗粒物质过滤器，其具有硫化氢阻塞功能。US-A-2008/214390公开了一种用于净化废气的催化剂，其能够抑制硫化氢排放。US-A-2009/082199公开了一种适于净化来自IC发动机的废气的催化剂，特别是其能够减少硫化氢排放。在该文献中，铂族金属催化剂和氧化物被描述为是分开的，以避免PGM催化剂的劣化/中毒。在用在过滤器基底上的催化剂载体涂层(washcoat)中，H2S还原性材料和PGM分开会导致该过滤器基底的孔隙率显著降低，因为多层或厚的催化剂容易堵塞过滤器基底中的通道和孔。孔隙率降低容易使过滤器基底作为颗粒过滤器的有效性降低。存在持续的需求，要减少H2S排放，同时还不降低催化除去其他污染物如颗粒物质、烃和CO的有效性，特别是因为新法规降低了IC发动机排放的可接受水平。本专利技术的目的是解决这些问题。因此，在第一方面中，本专利技术提供一种用于内燃发动机的排气系统，其中该排气系统包含贫NOx阱和壁流式整料基底，该壁流式整料基底具有40％或更高的预涂覆孔隙率(优选具有40％-75％的预涂覆孔隙率)，其中该基底包含氧化催化区，该氧化催化区包含负载在第一载体上的铂族金属，其中第一载体包含至少一种无机氧化物和锌化合物。这是非常有利的，因为这样的排气系统实现NOx、H2S、颗粒物质、CO和烃排放的减少。在第一载体中使用锌化合物实现H2S泄漏的大幅减少，同时令人惊讶地保持对CO和烃(HC)的有效氧化，甚至当该锌化合物与PGM载体涂层中的PGM合并时。令人惊讶地，锌不毒化PGM。所以，使用Zn允许氧化催化剂在一个载体涂层中(即不分区)被施用到壁流式过滤器，而没有不可接受地增加背压。所以，锌化合物可以用在过滤器中的任何适当位置。这是非常有利的，因为它允许使用具有相对高孔隙率的壁流式整料基底来提供有效的氧化催化活性以及良好的颗粒物质过滤，甚至是对于更具挑战性的新近的用于车辆IC发动机的驾驶测试周期。另外，使用锌化合物是有益的，因为它与其他金属化合物(例如Mn)相比，为HC和CO氧化提供更低的起燃(lightoff)温度。锌化合物的特别适合的例子是氧化锌、硝酸锌、碳酸锌和氢氧化锌或其两种或更多种的混合物。第一载体的无机氧化物可以包含铈化合物，优选二氧化铈或铈和锆的混合氧化物。所以，第一载体的无机氧化物可以包含二氧化铈-氧化锆混合氧化物，其通常比单独的二氧化铈更加热稳定。替代地或另外地，第一载体可以包含氧化铝和/或铝酸盐。优选的第一载体包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆混合氧化物(优选研磨到d90粒度<25μm，更优选<15μm)。可用于第一载体中的其他合适的无机氧化物的例子包括尖晶石、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化铝-氧化锆及其组合。无机氧化物可以包括铝酸盐，例如铝酸镁。第一载体的一种或多种无机氧化物通常包含粒状无机氧化物，优选粒度(例如d90粒度)为1μm-25μm，更优选2μm-20μm，甚至更优选2μm-15μm，或者2μm-12μm，最优选4μm-10μm。第一载体可以以5-500g/ft3，优选50-400g/ft3，更优选100-350g/ft3，最优选150-300g/ft3的负载量包含锌化合物，基于锌的重量计。铂族金属可以选自铂、钯和铑或其混合物。优选的铂族金属可以包含铂和钯的混合物，Pt:Pd重量比为0.5:1-7:1，优选1:1-6:1，更优选1:1-4:1，最优选1:1-3:1。这可以为氧化催化区提供有效的催化剂。优选氧化催化区中的总铂族金属负载量为5-100g/ft3，优选5-50g/ft3，更优选5-40g/ft3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于内燃发动机的排气系统，该排气系统包含：a.贫NOx阱，和b.壁流式整料基底，其具有40％或更高的预涂覆孔隙率并包含氧化催化区，该氧化催化区包含负载在第一载体上的铂族金属，第一载体包含至少一种无机氧化物和锌化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 62/329,3021.用于内燃发动机的排气系统，该排气系统包含：a.贫NOx阱，和b.壁流式整料基底，其具有40％或更高的预涂覆孔隙率并包含氧化催化区，该氧化催化区包含负载在第一载体上的铂族金属，第一载体包含至少一种无机氧化物和锌化合物。2.根据权利要求1所述的排气系统，其中该锌化合物选自氧化锌、硝酸锌、碳酸锌、氢氧化锌或者其两种或更多种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的排气系统，其中该无机氧化物包括二氧化铈。4.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中第一载体还包含氧化铝和/或铝酸盐。5.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中第一载体包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆混合氧化物。6.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该锌化合物具有1-25μm的根据d90的粒度。7.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中第一载体包含负载量5-500g/ft3的该锌化合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该铂族金属选自铂、钯、铑及其任意两种或更多种的混合物。9.根据权利要求8所述的排气系统，其中该铂族金属包含Pt:Pd重量比0.5:1-7:1，优选1:1-6:1的铂和钯的混合物。10.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该氧化催化区中的总铂族金属负载量为5-100g/ft3。11.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该壁流式整料基底的预涂覆孔隙率为41％或更高，优选42％或更高，更优选43％或更高。12.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该氧化催化区还包含至少一种碱土金属化合物。13.根据权利要求12所述的排气系统，其中该或各碱土金属化合物包括镁、钙、锶或钡的氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物或者这些化合物的任意两种或更多种的混合物。14.根据权利要求12或13所述的排气系统，其中第一载体包含负载量90-200g/ft3的该碱土金属。15.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该氧化催化区以单层施用。16.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其中该氧化催化区的载体涂层负载量为0.05-3.0g/in3，优选0.1-2.0g/in3。17.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，还包含整料基底上的选择性催化还原区，该选择性催化还原区包含负载在第二载体上的铜或铁，第二载体包含分子筛。18.根据权利要求17所述的排气系统，其中该分子筛选自β沸石(BEA)，八面沸石(FAU)，L-沸石，菱沸石，ZSM沸石，具有8个四面体原子的最大开孔的小孔分子筛，优选CHA...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·布朗，A·奇菲，
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