提供一种能主要在空气过剩状态下驱动的内燃机或其它燃烧设备中有效地从排气中去除氮氧化物的低成本排气净化器。氮氧化物吸附材料（４）被设置在排气通道中，并且氮氧化物吸附材料（４）由通式ＬｉＡ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］或ＬｉＡ↓［ｘ］ＰＯ↓［４］表达的锂复合氧化物构成，作为组成元素包括锂（Ｌｉ）和从锰（Ｍｎ）、镍（Ｎｉ）、钴（Ｃｏ）、钒（Ｖ）、铬（Ｃｒ）、铁（Ｆｅ）、钛（Ｔｉ）、钪（Ｓｃ）和钇（Ｙ）的元素组中选取的至少一种元素（Ａ）。例如氮氧化物吸附材料（４）由锂复合氧化物构成，所述锂复合氧化物诸如为锰酸锂（ＬｉＭｎ↓［２］Ｏ↓［４］）、钛酸锂（Ｌｉ↓［２］ＴｉＯ↓［３］）和磷酸锰锂（ＬｉＭｎＰＯ↓［４］）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种净化诸如柴油机、燃气发动机、汽油发动机和燃气涡轮发动 机的内燃机或诸如焚化炉或锅炉的燃烧设备的排气的装置。更具体地说，本专利技术涉 及一种在被安装于通常工作在空气过剩状态下的内燃机或类似设备的排气通道中 时适于除去氮氧化物的排气净化器。
技术介绍
排气净化的目标物质是例如氮氧化物、 一氧化碳、未燃烃、炭烟等的颗粒物 质。迄今为止已研发出多种用于净化这些物质的装置。作为还原氮氧化物(NOx)的装置， 一种脱硝装置或类似装置已进入实际使 用，其中将氨或尿素作为还原剂的还原催化剂被安装在排气通道中，从而有选择地 还原氮氧化物。此外，在比较小型的燃气发动机或汽车用汽油发动机中，已研发出 能同时分解含氮氧化物、 一氧化碳(CO)和未燃烃(HC)的三种物质的三用催化 剂，该三用催化剂有助于排气的有效净化。然而，己知该三用催化剂在工作于理想空气燃料比或接近理想空气燃料比的 范围内的情形下能够有效地起到净化作用，然而在其它状态下，尤其是在空气(氧 气)过剩的排气中无法有效地工作。为了解决这个问题，在工作于空气过剩状态下的燃气发动机或汽油发动机中 使用一种氮氧化物吸留催化系统，该系统在空气过剩(氧气)状态下工作时暂时使 氮氧化物吸留在吸留材料中，并随后通过在燃料过剩状态下排出并还原被吸留的氮 氧化物。传统地，贵金属和碱金属氧化物或碱土金属氧化物的各种组合被研发作为氮 氧化物吸附型催化剂(例如见专利文献l)。在这类催化剂中，在正常工作的空气 过剩燃烧(贫燃)过程中，排气中的NO在贵金属催化剂上被氧化以获得N02，使 N02与碱金属或碱土金属的基本氧化物反应，并且以硝酸盐形式吸留NOx。在再生操作的燃料过剩燃烧(富燃)过程中，通过还原贵金属催化剂上诸如烃和CO之类的物质而还原从氧化物脱附出的N02以获得N2，并排出无毒的氮气。图15是示出在使用由贵金属和碱金属氧化物或碱土金属氧化物的组合形成的氮氧化物吸留型催化剂的情形下由再生操作从氮氧化物吸留催化剂排出的物质的构成比图。大约75y。的物质以N2的形式被排出而剩下25%的物质以例如NO、 N20 和N02的NOx的形式被排出。专利文献1:日本特开2001-000863号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题使用氨或尿素等有选择地还原氮氧化物的脱硝装置被应用于相对大型的工业 内燃机或燃烧设备。然而，该装置本身是大型的和及其昂贵的，并且诸如氨和尿素 的还原剂的维护成本也在增加。此外，未经消耗的氨被排放至大气的可能性也很高。如上所述，三用催化剂在工作于空气过剩状态下的内燃机或燃烧设备内无法 发挥催化功能。在商用于小型燃气发动机和汽车汽油发动机的氮氧化物吸留型催化剂中，由 于总是作为催化成分而含贵金属，因此净化器变得昂贵，能够完全实现还原的工作 范围(例如温度和SV值)被局限在一个狭窄范围内，并且在发动机侧需要复杂的 贫燃和富燃控制(空气和燃料供给量的控制)。(专利技术目的)本专利技术的一个目的是提供一种能在工作于空气过剩状态下的内燃机或燃烧设 备中低成本地有效地去除和去毒排气中的氮氧化物并将氮排放至大气的排气净化 器。本专利技术的另一目的是抑制硫毒化造成的氮氧化物吸附材料的劣化，从而即使在 含大量硫成分的燃料中也能有效地发挥作用。本专利技术解决的问题为了解决该问题，本专利技术的第一方面提供安装在内燃机或燃烧设备的排气通 道中的排气净化器，该排气净化器的特征在于，在排气通道中设置氮氧化物吸附材料，并且氮氧化物吸附材料由通式LiAxOy或LiA、P04表达的锂复合氧化物构成， 其中A是从锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、 钛(Ti)、钪(Sc)和钇(Y)的元素组中选取的至少一种元素，而至少一种元素 A和锂(Li)是构成通式LiAxOy或LiAJ04的元素。例如，氮氧化物吸附材料由 诸如锰酸锂(LiMn204)、钛酸锂(Li2Ti03)和磷酸锰锂(LiMnP04)的锂复合氧 化物构成。碱金属锂(Li)和诸如锰(Mn)的过渡金属的复合氧化物目前作为锂离子电 池的正极电极材料被大量制造并在市场上流通，因此能够以低成本轻易地获得该复 合氧化物。由此实现装置成本的降低。另外，由于该复合氧化物含诸如锰(Mn) 的过渡金属，因此该复合氧化物容易与晶格氧反应，该复合氧化物迅速地氧化NO 以获得N02，并且饱和NOx吸附量增加，因此NOx吸附能力提高。在本专利技术第一方面的排气净化器中，本专利技术第二方面的特征在于贵金属被添加到氮氧化物吸附材料中。当添加贵金属时，装置成本相比不含贵金属的情形增加。然而，可利用在市 场上低成本大量流通的锂离子电池的正极电极材料，这使得就氮氧化物吸附材料整 体而言在抑制成本上升的同时提高NOx的吸附能力。在本专利技术第二方面的排气净化器中，本专利技术第三方面的特征在于，贵金属是 钼(Pt)而锂复合氧化物是钛酸锂(Li2Ti03)。使用添加有作为贵金属的铂的钛酸锂(Pt-Li2Ti03)提高耐Sox性以防止氮氧 化物吸附材料的受到损害，同时延长其寿命。在本专利技术的第一至第三方面的任何一种排气净化器中，本专利技术第四方面的特 征在于，氮氧化物吸附材料由铝氧化物(A1203)和/或锐钛型二钛氧化物(Ti02) 构成的载体支承。当氮氧化物吸附材料由具有大比表面积的多孔载体支承时，NOx吸附能力进 一步提高。注意与高温下稳定的金红石型钛氧化物相反，具有大比表面积的锐钛型 钛氧化物(Ti02)在低温下是稳定的。如本专利技术第一至第四方面中任何一种排气净化器，本专利技术第五方面的特征在 于在氮氧化物吸附材料中锂氧化物(Li20)的添加量为10-20重量％。当锂氧化物(Li20)以上述重量比添加，NOx吸附能力进一步提高。在本专利技术第一至第五方面的任何一种排气净化器中，本专利技术第六方面的特征在于，氮氧化物吸附材料在400°C — 500°C范围内被烧成。通过在上述温度范围内烧成氮氧化物吸附材料，可在增加饱和NOx吸附量的 同时确保大比表面积，并因此进一步提高NOx吸附能力。最有利地在45(TC下烧 成氮氧化物吸附材料。在本专利技术的第二至第六方面的任何一种排气净化器中，本专利技术的第七方面的 特征在于，在氮氧化物吸附材料的排气上游侧设置吸附物质脱附装置而在氮氧化物 吸附材料的排气下游侧设置燃烧装置。根据上述结构，在内燃机的正常操作期间，尤其是在空气过剩状态下的正常 操作期间，可容易地生成诸如NO和N02的氮氧化物，而所生成的诸如NO和N02 的氮氧化物被暂时吸附到氮氧化物吸附材料中。当NOx吸附量到达预定量时，氮 氧化物吸附装置和燃烧装置工作以执行再生操作。在再生操作期间，使用吸附物质 脱附装置，氮氧化物吸附材料被加热或气体被转化为还原气氛，并脱附氮氧化物。 在氮氧化物吸附材料中不包含贵金属的情形下，多数氮以诸如NO和N02的形式 脱附，并且所脱附的NOx在燃烧装置的下游侧上的过富燃烧区被还原成N2并被去 毒并排放至大气中。再生操作期间，在吸附物质脱附装置或燃烧装置的过富燃烧区中生成CO和 烃的情形下，CO和烃在燃烧装置的贫燃燃烧区内被氧化以获得C02和H20并被去 毒和排放至大气中。由于燃烧装置在贫燃燃烧区内具有低燃烧温度，因此由吸附物质脱附装置脱附的N2不会被再次氧化并且不会回到氮氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种安装在内燃机或燃烧设备的排气通道中的排气净化器， 所述排气净化器的特征在于，在所述排气通道中设置氮氧化物吸附材料，并且所述氮氧化物吸附材料由通式ＬｉＡ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］或ＬｉＡ↓［ｘ］ＰＯ↓［４］表达的锂复合氧化物构成，其中Ａ是从锰（Ｍｎ）、镍（Ｎｉ）、钴（Ｃｏ）、钒（Ｖ）、铬（Ｃｒ）、铁（Ｆｅ）、钛（Ｔｉ）、钪（Ｓｃ）和钇（Ｙ）的元素组中选取的至少一种元素，而所述至少一种元素Ａ和锂（Ｌｉ）是构成所述通式ＬｉＡ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］或ＬｉＡ↓［ｘ］ＰＯ↓［４］的元素。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：神田俊久，松林昌吾，
申请(专利权)人：洋马株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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