组合的NOx吸收剂和SCR催化剂制造技术

本发明专利技术涉及选择性催化还原催化剂，其将SCR活性与NOx吸收剂活性相结合。特别地，公开的催化制品包括其上布置有第一和第二材料的基底，其中第一材料包括选择性催化还原(SCR)催化剂组合物，第二材料包括氮氧化物(NOx)吸收剂组合物，其中NOx吸收剂组合物基本上不氧化氨，并且其中催化制品有效地减少发动机废气流中的NOx。提供了一种用于处理废气的排放物处理系统，其包括本发明专利技术的催化制品，特别是包括适于将氨添加到位于催化制品上游的废气流中的喷射器的系统。

Combined NOx absorber and SCR catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合的NOx吸收剂和SCR催化剂专利
本专利技术一般地涉及选择性催化还原(SCR)催化剂和氮氧化物(NOx)吸收剂的领域，以及涉及制备和在处理含NOx的废气流中使用这种催化剂的方法。专利技术背景氮氧化物(NOx)是大气污染的有害成分。NOx包含在废气中，所述废气例如来自内燃机(例如在汽车和卡车中)，来自燃烧装置(例如天然气、石油或煤炭加热的发电站)和来自硝酸生产装置中。各种处理方法用于降低废气中的NOx(即NO和NO2)，从而减少大气污染。一种类型的处理涉及使用诸如烃或氨的还原剂催化还原氮氧化物。将氨或氨前体与合适的催化剂结合使用可以用最少的还原剂实现高度的氮氧化物去除。这被称为选择性催化还原，因为还原剂例如氨(NH3)几乎只与NOx反应。使用氨的选择性还原过程被称为NH3-SCR(选择性催化还原)过程或通常仅称为SCR。SCR工艺在大气氧存在下使用还原剂(例如，氨(NH3)或氨前体)催化还原氮氧化物，主要形成氮(N2)和蒸汽(H2O)：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(标准SCR反应)2NO2+4NH3→3N2+6H2O(缓慢SCR反应)NO+NO2+NH3→2N2+3H2O(快速SCR反应)SCR工艺是从发动机废气中去除氮氧化物的最可行技术之一。在典型的废气中，氮氧化物主要由NO(>90％)组成，NO在氨气存在下通过SCR催化剂转化为氮和水(标准SCR反应)。氨是最有效的还原剂之一，尽管尿素也可以用作氨的前体。通常，SCR工艺中使用的催化剂在较高的操作温度(即约200℃至600℃)下具有良好的催化活性，但是在较低的操作温度下效率低得多。较低的操作温度通常在发动机启动后以及发动机和催化剂预热期间发生。此时间段通常称为“冷启动”时间段，在此时间段内，排气处理系统在激活时的操作温度过低，无法在最初显示出足够的催化活性，无法有效处理发动机废气中存在的碳氢化合物(HCs)、氮氧化物(NOx)和/或一氧化碳(CO)。在此冷启动期间，采用了各种捕集系统(例如，NOx吸收剂)仅存储从发动机排出的初始废气排放，然后当在发动机处理系统中的催化组分(例如SCR催化剂)已获得足够的催化活性时将它们(例如HC、CO和NOx气体)在较高的温度下释放。例如，NOx吸收剂用于在低于200℃的温度下捕集NOx，并在超过200℃的温度下释放NOx。这些材料通常包含碱土金属(例如Ba、Ca、Sr和Mg)氧化物或铈氧化物，并在低温下吸附NOx气体时形成无机硝酸盐(例如BaO或BaCO3转化为Ba(NO3)2)。在较高的温度下，无机硝酸盐会分解为NO和/或NO2，将它们释放回废气流中。在发动机处理系统中，NOx吸收剂通常位于SCR催化剂上游，作为独立的催化组分。由于NOx吸收剂和SCR催化剂在发动机处理系统中的位置分开，因此它们的操作温度通常不同，例如，NOx吸收剂通常位于更靠近发动机的位置，并且以比位于下游的SCR催化剂更快的速度升高温度。在SCR催化剂达到最佳操作温度以进行有效的NOx转化之前，两个催化组分之间的这种温差通常导致NOx气体从NOx吸收剂中过早释放。另外，柴油或汽油燃料中少量的含硫杂质的存在显著影响NOx吸收剂的催化活性。发动机处理系统中位于NOx吸收剂上游的氧化催化剂可将废气中的二氧化硫(SO2)氧化为三氧化硫(SO3)，这加剧了硫中毒。碱土金属硫酸盐(例如，氧化钡或碳酸钡与三氧化硫(SO3)反应形成硫酸钡(BaSO4))是在含氧硫化合物与NOx吸收剂表面接触后形成的。不幸的是，这些碱土金属硫酸盐比与NOx气体接触产生的碱土金属硝酸盐(例如Ba(NO3)2)更稳定，因此需要更高的温度(>650℃)用于使用脱硫方法从NOx吸收剂去除。脱硫所需的极端条件可导致NOx吸收剂寿命缩短。由于排放法规变得越来越严格，因此非常需要提供一种包含抗硫NOx吸收剂的排放处理系统，该吸收剂有必要具有与SCR催化剂相同的操作温度，以提供有效的NOx转化(例如，从NOx吸收剂释放的在冷启动期间吸收的NOx)与SCR催化剂结合。
技术实现思路
本专利技术涉及具有以分层或分区配置设置在同一基底上的选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和氮氧化物(NOx)吸收剂组合物的催化制品。将NOx吸收剂组合物结合到SCR催化制品中确保了SCR催化剂组合物具有至少与NOx吸收剂组合物一样高的操作温度。因此，在SCR催化剂组合物达到其最佳操作温度之前从NOx吸收剂组合物中的任何过早的NOx释放将被最小化。由于这个原因，一些发动机处理系统可以将本专利技术的SCR催化制品安装尽可能靠近发动机排气出口，以利用排出的热量，这允许制品更快地加热。将NOx吸收剂组合物结合到本专利技术的SCR催化制品中消除了对用于NOx吸收剂的单独的催化剂砖的需要，否则该催化剂砖将位于SCR催化制品的上游。另外，NOx吸收剂组合物不干扰SCR催化剂组合物的催化活性，例如，NOx吸收剂组合物不氧化SCR工艺中使用的氨还原剂。实际上，氨通过形成硫酸铵来保护NOx吸收剂组合物免受燃料中存在的少量含硫杂质的侵害，防止了硫中毒，从而防止废气中的硫酸盐物质与SCR催化剂组合物或NOx吸收剂组合物反应。本专利技术的一个方面涉及一种催化制品，其包括具有在其上布置的选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和氮氧化物(NOx)吸收剂组合物的基底。在一些实施方案中，选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和氮氧化物(NOx)吸收剂组合物在基底上的单层中混合。在一些实施方案中，在基底上选择性催化还原(SCR)催化剂组合物在第一层中，并且氮氧化物(NOx)吸收剂组合物在第二层中，并且其中第二层直接在基底上和第一层上在第二层的顶部。在一些实施方案中，选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和NOx吸收剂组合物以轴向分区的配置设置在基底上，其中基底具有轴向长度，该轴向长度具有入口端和出口端，并且其中第二层设置在从基底的入口端延伸穿过基底轴向长度的约5％至约95％的第一区域上。在一些实施方案中，NOx吸收剂组合物基本上不含铂。在一些实施方案中，NOx吸收剂组合物包含浸渍在载体材料上的选自Ru、Pd、Rh及其组合的铂族金属组分。在一些实施方案中，载体材料是分子筛或金属氧化物。在一些实施方案中，分子筛是沸石，并且金属氧化物载体包含二氧化铈。在一些实施方案中，金属氧化物掺杂有至少一种镧系金属。在一些实施方案中，NOx吸收剂组合物还包含碱土金属组分。在一些实施方案中，碱土金属组分包括钡组分。在一些实施方案中，SCR催化剂组合物包含金属促进的分子筛。在一些实施方案中，金属选自Cu、Co、Ni、La、Mn、Fe、V、Ag、Ce、Nd、Mo、Hf、Y、W及其组合。在一些实施方案中，分子筛是任选地具有选自以下的结构类型的沸石：AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、DDR、EAB、EEI、ERI、IFY、IRN、KFI、LEV、LTA、LTN、MER、MWF、NPT、PAU、RHO、RTE、RTH、SAS、SAT、SAV、SFW、TSC和UFI及其组合。在一些实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化制品，包括：/n具有在其上布置的选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和氮氧化物(NOx)吸收剂组合物的基底。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 US 62/571,4271.一种催化制品，包括：
具有在其上布置的选择性催化还原(SCR)催化剂组合物和氮氧化物(NOx)吸收剂组合物的基底。


2.根据权利要求1所述的催化制品，其中所述SCR催化剂组合物和所述NOx吸收剂组合物在所述基底上在单层中混合。


3.根据权利要求1所述的催化制品，其中所述SCR催化剂组合物在第一层中，并且所述NOx吸收剂组合物在所述基底上的第二层中，并且其中第二层直接在所述基底上和第一层在第二层的顶部。


4.根据权利要求3所述的催化制品，其中所述SCR催化剂组合物和所述NOx吸收剂组合物以轴向分区的配置设置在基底上，其中基底具有轴向长度，该轴向长度具有入口端和出口端，并且其中第二层设置在从基底的入口端延伸穿过基底轴向长度的约5％至约95％的第一区域上。


5.根据权利要求1所述的催化制品，其中所述NOx吸收剂组合物基本上不含铂。


6.根据权利要求1所述的催化制品，其中所述NOx吸收剂组合物包含浸渍在载体材料上的选自Ru、Pd、Rh及其组合的铂族金属(PGM)组分。


7.根据权利要求6所述的催化制品，其中所述载体材料是分子筛或金属氧化物。


8.根据权利要求7所述的催化制品，其中所述分子筛是沸石，并且所述金属氧化物载体包含二氧化铈。


9.根据权利要求8所述的催化制品，其中所述金属氧化物掺杂有至少一种镧系金属。


10.根据权利要求6所述的催化制品，其中所述NOx吸收剂组合物还包含碱土金属组分。


11.根据权利要求10所述的催化制品，其中所述碱土金属组分包括钡组分。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的催化制品，其中所述SCR催化剂组合物包含金属促进的分子筛。


13.根据权利要求12所述的催化制品，其中所述金属选自Cu、Co、Ni、La、M...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·帕琛特，魏昕熠，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US