用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用，该催化剂制品采用流通型整料基材，基材孔壁上设有覆盖整个基材长度的层状催化剂，层状催化剂包括从内到外设置的第一涂层、第二涂层和第三涂层；第一涂层包括被动氮氧化合物吸附催化剂组合物，第二涂层包括NO2还原催化剂组合物，第三涂层包括NO

【技术实现步骤摘要】
用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用


[0001]本专利技术属于燃油车尾气后处理催化剂领域，具体涉及一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用。

技术介绍

[0002]基于氮氧化合物对气候的负面影响，美国环境保护局(EPA)规定将二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)和一氧化二氮(N2O)统称为NO
x
。高空燃比的柴油车尾气是NO
x
排放的主要来源。作为典型的稀燃发动机，柴油车一般采用选择性还原催化SCR技术和冷却的废气再循环技术相结合来满足严格的排放法规。但是，只有尾气温度达到起燃温度(大于200℃)以上，SCR催化剂才能发挥良好的NO
x
减排效果。柴油车冷启动阶段尾气温度低于180℃，并持续约3min，在此期间NO
x
排放物几乎得不到任何处理即排放于空气中。冷启动排放的NO
x
贡献了总NO
x
排放物的80％。另外，为提升燃油经济性，先进燃烧、发动机小型化、涡轮增压等技术持续更新应用于柴油机，使得排气温度变低，冷启动效应的持续时间和强度更为显著。
[0003]为解决冷启动阶段尾气中NO
x
排放问题，被动NO
x
吸附剂(PNA)应运而生，在SCR低活性时，PNA吸附NO
x
，随着尾气温度升高，待下游SCR可以高效催化，PNA能将NO
x
迅速释放出来，并恢复NO
x
吸附功能。
[0004]康明斯提出一种带PNA的组织架构，即DOC+PNA+SCRF(即将SCR催化剂涂覆在颗粒捕集器(DPF)上)+CC
‑
SCR。该系统具有优异的NO
x
减排效果，但是涉及机外5个后处理单元，系统架构复杂，实施成本高，并给封装及布置带来巨大压力。庄信万丰公开了一种DOC与PNA耦合方案，称为DCSC单元，并针对DCSC的不同骨架结构分子筛组分进行了多项专利布局。该单元的缺点是由于DCSC含有大量贵金属活性组分，其在载体多级孔道内分布不均匀，高温下易发生团聚，形成大颗粒，这些团聚的颗粒电荷密度较大，易给出电子，对原排放中NO
x
氧化作用远远大于吸附作用，导致DCSC表现出的被动NO
x
吸附能力低，并且由于经DCSC处理后，NO2远高于NO，不利于后续NH3‑
SCR快速反应，降低了选择性催化还原处理速率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中冷启动阶段尾气中NO
x
排放问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，该催化剂制品采用流通型整料基材，基材孔壁上设有覆盖整个基材长度的层状催化剂，层状催化剂包括从内到外设置的第一涂层、第二涂层和第三涂层；第一涂层包括被动氮氧化合物吸附催化剂组合物，第二涂层包括NO2还原催化剂组合物，第三涂层包括NO
x
还原催化剂组合物；第一涂层在温度低于150℃时吸收尾气中的NO
x
并在高于250℃时释放NO
x
；第二涂层将NO
x
中一定比例的NO2转化为NO，使NO2和NO的浓度比为0.8～1.2：1；第三涂层将NO
x
转化为N2。
[0007]在本专利技术提供的一些实施例中，被动氮氧化合物吸附催化剂组合物、NO2还原催化剂组合物、NO
x
还原催化剂组合物的上载量比例为30～50：10：95～120。
[0008]在本专利技术提供的一些实施例中，第一涂层中被动氮氧化合物吸附催化剂组合物的上载量为30～50g/L；第二涂层中NO2还原催化剂组合物的上载量为10
±
2g/L；第三涂层中NO
x
还原催化剂组合物的上载量为95～120g/L。
[0009]在本专利技术提供的一些实施例中，基材为堇青石、碳化硅、金属材质中的一种。
[0010]在本专利技术提供的一些实施例中，金属材质为Fe
‑
Cr
‑
Ni合金、Co
‑
Cr
‑
Ni合金、Ni
‑
Cr
‑
Mo合金中的一种。
[0011]在本专利技术提供的一些实施例中，被动氮氧化合物吸附催化剂组合物包括贵金属活性成分以及第一吸附性难熔载体，贵金属活性成分为Pd、Ag、Co中的至少一种，第一吸附性难熔载体为第一分子筛或者金属氧化物。
[0012]在本专利技术提供的一些实施例中，被动氮氧化合物吸附催化剂组合物还包含贱金属或稀土金属，贱金属为Mn、Co、Zr、Ni中的至少一种，稀土金属为Ce或La。
[0013]在本专利技术提供的一些实施例中，NO2还原催化剂组合物包括NO2还原活性成分以及第二吸附性难熔载体，NO2还原活性成分为氧化铁、氧化钴、氧化铜、氧化钡、氧化钙、氧化镁、氧化锶、氧化锡、氧化锗中的一种或多种，第二吸附性难熔载体为氧化硅或γ
‑
氧化铝。
[0014]在本专利技术提供的一些实施例中，NO
x
还原催化剂组合物包括NO
x
还原活性成分以及第三吸附性难熔载体，NO
x
还原活性成分为Cu、Mn、V、Fe、Co、W、Ni、Zn、Ti、Cr、Y、Zr、Nb、Mo中的一种或多种，第三吸附性难熔载体包括方沸石、菱沸石、片沸石、辉沸石、毛沸石、丝光石、钙沸石、钠沸石中的一种或共生混合物。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种包括用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品的稀燃发动机尾气处理装置。
[0016]相对现有技术，本专利技术将PNA催化剂、NO2还原催化剂以及SCR催化剂负载在同一基材上，PNA催化剂解决了低温冷启动NO
x
排放问题，NO2还原催化剂对PNA催化剂所发生的氧化副反应进行了改善，一方面保证了尾气中NO与NO2的平衡接近1：1，推进快速SCR反应，另一方面，避免低温NO
x
吸附反应生成过多NO2，从源头上控制了N2O生成反应。
附图说明
[0017]图1本专利技术实施例1～3采用的涂覆方案一。
[0018]图2本专利技术对比例3～5采用的涂覆方案二。
[0019]图3本专利技术对比例6～7采用的涂覆方案三。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术进一步描述，该描述只是为了更好地说明本专利技术的技术方案而不是对权利要求进行限制。本专利技术并不限于这里所描述的特殊实施例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本专利技术精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，都落入本专利技术的保护范围。
[0021]现有的稀燃发动机尾气处理系统，包含独立的PNA单元和SCR单元，PNA单元会将40％～90％的NO氧化成NO2，从而导致NO和NO2比例远小于1:1，阻碍快速SCR反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，采用流通型整料基材，其特征在于：基材孔壁上设有覆盖整个基材长度的层状催化剂，所述层状催化剂包括从内到外设置的第一涂层、第二涂层和第三涂层；所述第一涂层包括被动氮氧化合物吸附催化剂组合物，所述第二涂层包括NO2还原催化剂组合物，所述第三涂层包括NO
x
还原催化剂组合物；所述第一涂层在温度低于150℃时吸收尾气中的NO
x
并在高于250℃时释放NO
x
；所述第二涂层将NO
x
中一定比例的NO2转化为NO，使NO2和NO的浓度比为0.8～1.2：1；所述第三涂层将NO
x
转化为N2。2.根据权利要求1所述的用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，其特征在于：被动氮氧化合物吸附催化剂组合物、NO2还原催化剂组合物、NO
x
还原催化剂组合物的上载量比例为30～50：10：95～120。3.根据权利要求1所述的用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，其特征在于：第一涂层中被动氮氧化合物吸附催化剂组合物的上载量为30～50g/L；第二涂层中NO2还原催化剂组合物的上载量为10
±
2g/L；第三涂层中NO
x
还原催化剂组合物的上载量为95～120g/L。4.根据权利要求1所述的用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，其特征在于：所述基材为堇青石、碳化硅、金属材质中的一种。5.根据权利要求4所述的用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品，其特征在于：所述金属材质为Fe
‑
Cr
‑
Ni合金、Co
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秀秀，董才月，庞磊，赵俊平，冯坦，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：