本发明专利技术涉及用于降低来自含过渡金属的催化器的二苯并二噁烯和
氧芴排放的设备。具体地，本发明专利技术涉及一种用于降低安装在内燃机的废
气排放管中的至少一个含过渡金属的催化器上多氯化的二苯并二噁烯
类化合物和多氯化的氧芴类化合物的形成的设备。
在废气和至少一个含过渡金属的催化器之间和/或在该至少一个含
过渡金属的催化器的上游安装至少一个阻挡烃到达含过渡金属的催化
器的分子筛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及权利要求1的前序部分的设备以及制备该设备的方法。
技术介绍
除固体颗粒之外氣化氮(Stickoxide)也属于在燃烧过程中产生并一 再降低其允许排放量的受限废气成分。为降低汽车中运行的内燃机的这 类废气成分，目前使用了各种方法。降低氧化氮主要借助于催化器 (Katalysator)，在富氧废气中还需还原剂，以提高选择性和NOx转化 率(Umsatze)。已知这类方法总称为SCR法，SCR代表"选择性催化 还原"。多年来已用于发电厂领域，近几年也用于内燃机 (Brennkraftmaschine)中。这类方法的详述参见DE 3428232 Al。可使用 含V20s的混合氧化物如以V205/WO/Ti02形式作为SCR催化器。其中 典型的V205含量为0.2-3%。作为还原剂在实际应用中可使用氨或释放 出氨的呈固态或溶液形式的化合物如尿素或甲酸铵。为了转化1摩尔一 氧化氮需要1摩尔的氨。4NO + 4NH3 + 02 "=> 4N2 + 6H20 (1) 如果在SCR催化器前接有用于形成N02的含铂的NO氧化催化器2NO + 02 2N02 (2)则该SCR反应可大大加速，并明显增加了低温活性NO + 2NH3 + N02 ^> 2N2 + 3H20 (3) 在汽车中运行的内燃机情况下，用SCR方法难以发生氧化氮还原， 因为这里存在变换(wechselnd)的运行条件，这使得难以实现还原剂的按 量配量。虽然一方面应达到尽可能高的氧化氮转化率，但另一方面应注 意到不造成未消耗的氨的排放。为有助于此，常使用置于SCR催化器下 游的阻氨催化器(Ammoniak-Sperrkatalysator),其将过量的氨转化成氮和 水蒸汽。5为最小化细颗粒(Feinstoffpartikel)可在发电厂领域及汽车中使用所谓的颗粒分离器或颗粒过滤器。汽车中应用的带有颗粒分离器的典型装置例如在EP 1072765 Al中有所描述。这类装置与带有颗粒过滤器的装置的差别在于颗粒分离器的 通道直径明显大于所存在的最大颗粒的直径，而在颗粒过滤器中该过滤 器通道的直径在颗粒直径的范围内。由于这种差别，颗粒过滤器有被堵塞的危险，这增加废气背压 (Abgasgegendruck )并降低发动机功率。带有颗粒过滤器的装置和方法 参见EP 0341832 A2。上述的两种装置和方法的特征在于，在每一情形 下安装在颗粒分离器或颗粒过滤器上游的氧化催化器(至少一种含铂作氧化氮氧化成二氧化氮。这时要注意上述反应的平衡-在高温下位于NO 侧。这导致在高温下可达的N02含量由于该热力学限制而受限。该N02在颗粒分离器或颗粒过滤器中再与碳颗粒反应生成CO、 C02、 N2和NO。利用强氧化剂N02实现连续去除所沉积的细颗粒，由此可省去如在 其它装置中必须昂贵地进行的再生循环(Regenerationszyklen)。这因此被 称为"被动(passive)"再生。2N02 + C O 2NO + C02 (4) 2N02 + C G 2NO + CO (5) 2C + 2N02 ^ N2 + 2C02 (6) 如果借助于N02不能实现颗粒过滤器中沉积的碳的完全氧化，则会 增加碳含量和由此增加废气背压。为避免这点，实际上为该颗粒过滤器增多配置催化层以氧化NO。 如上所述，其大多是含铂催化剂。但该方法的缺点在于，在颗粒过滤器 中形成的N02仅可用于氧化在用于NO氧化的所迷催化活性层下游而沉 降的颗粒，即在过滤介质中的颗粒。相反，如果在过滤器表面和由此在 催化活性层上形成沉降的颗粒层，即所谓的滤饼(Filterkuchen),如该NO 氧化催化器在该滤饼下游存在，则那里沉降的炭黑颗粒不可借助于来自 施加于颗粒过滤器上的NO氣化催化器的NOz所氡化。此外准确地说，仅在粗气体侧(Rohgasseite )上所施加的催化刑层(Katalysatorschicht)有助于该体系的性能，因为在净气体侧(Reingasseite ) 上催化形成的N02不再可与粗气体侧(Rohgasseite )上和过滤材料内部 所沉降的炭黑接触。该颗粒过滤器涂层的另 一问题是，该过滤器的几何表面积 (Oberflachen)明显小于通常使用的催化器基材的几何表面积。其原因是 该过滤器的粗气体側需要相对大的自由横截面，并由此需要相对大的自 由体积以贮存炭黑和发动机油灰。如果使用陶壳过滤器基材，则通过50 cpsi-200 cpsi的小的单元结构(Zelligkeit)来实现。相反，纯的催化器 通常有400 cpsi - 900 cpsi的单元密度。通过从50 cpsi增加到900 cpsi 使几何表面积从1 m2/1增加到4 m2/1,由此可使催化器上的转化率大大 增力口。由于此原因，尽管有过滤器的催化涂层，但不能弃去该颗粒过滤器 前的NO氧化催化器，以致产生相对大的结构体积。如果NO氣化催化 器和颗粒过滤器形成一个结构单元，其本身就是所迷情况，其中该颗粒 过滤器的入口区被配置为NO氧化催化器(DE 10327030 Al)。虽然通过该措施甚至在直至25(TC温度的炭黑氡化是可能的，但出 现的应用情况是本身未达到该废气温度并因此不能确保可靠地运行该 颗粒过滤器。这通常在低负栽的和装在汽车中的发动机情况下出现，例 如额外具有高空栽部分(Leerlaufanteile)的轿车、干线客车或垃圾车情 况。因此特别在此情况下，可应用颗粒过滤器再生的第二种可能性其 在于有效提高废气温度。这通常通过在氧化催化器上游加入烃实现。通 过烃在催化器上的放热氣化产生明显的温度升高。如果由此温度升高达到大于600。C，则导致用氣来氧化碳的反应，C + 02 0 C02 (7)但在该所谓的"主动(active )"过滤器再生情况下存在如下风险，即 通过炭黑燃烧导致高达IOOO'C的强烈温度升高，并由此常导致颗粒过滤 器和/或其下游连接的催化器受损。因为该溫度升高必须保持几分钟以确保炭黑颗粒的定量氧化，所以 烃的需要量不是微不足道的并使其效率恶化，因为内燃机燃料通常作为 烃源应用。可通过安装在废气管路中的单独的喷嘴添加烃。另一可能方式是经燃料的后期补喷(spate Nacheinspritzung)进入产生高烃排放的燃烧室。 为符合将来生效的废气规定，同时使用减少氣化氮排放的装置及减 少细颗粒排放的装置是必要的。一种解决方案在于，对颗粒过滤器涂以SCR活性材料(JP 2004-376102)。但这里难以使用丫205作为SCR活性成分。其原因是该 催化剂有小的热稳定性。在大于65(TC的废气温度下导致丫205升华。如 上所述，因为该温度完全可能在颗粒过滤器上出现，所以对该高温应用 使用不含V205而含过渡金属特别是含铁、含钴或含铜的催化器。在这 方面特别有利的是通过离子交换将这些过渡金属整合进沸石中(DE 3912596 C2)。基于沸石非常大的表面，由此该活性表面大大增加并明显 提高可达到的转化率。但含过渡金属的催化器的缺点在于，在存在氯化物和烃的条件下， 于200-400。C温度范围时会形成高毒性的多氯化的二苯并二喝烯类化合 物(Dibenzo-Dioxine )(PCDD)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于降低安装在内燃机的废气排放管中的至少一个含过渡金属的催化器上多氯化的二苯并二噁烯类化合物和多氯化的氧芴类化合物的形成的设备，其特征在于，在废气和至少一个含过渡金属的催化器之间和／或在该至少一个含过渡金属的催化器上游安装至少一个阻挡烃到达含过渡金属的催化器的分子筛。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·多林，
申请(专利权)人：德国曼商用车辆股份公司，
类型：发明
国别省市：DE
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