一体化ＳＣＲ和ＡＭＯｘ催化剂系统技术方案

描述了催化剂、制备催化剂的方法以及用于处理废气流的方法。在一个或多个实施例中，催化剂系统包括可有效催化ＮＯｘ和ＮＨ３的混合物转化为Ｎ２的上游区，和在存在或不存在ＮＯｘ的情况下可有效使氨转化为Ｎ２的下游区。在实施例中，用于制备催化剂系统的方法包括：首先沿至少约５％的基底长度将所述基底的一端涂布含有可有效催化氨移除的材料组成的内活化涂层；再涂布含有可有效催化ＮＯｘ和ＮＨ３的混合物转化为Ｎ２的材料组成的外涂层。提供了一种用于处理所述废气流的方法，其包括：将氨或氨前体注入车辆废气流中，使含有ＮＯｘ和ＮＨ３的所述发动机废气流通过催化剂系统的上游区以移除ＮＯｘ；然后使所述废气流通过所述催化剂系统的下游区以移除ＮＨ３以及其它可氧化物类（诸如碳氢化合物和ＣＯ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一体化SCR和AMOx催化剂系统
本专利技术涉及催化剂、其制备的方法，并涉及处理废气流中排放物的方法。
技术介绍
柴油机废气是不均匀混合物，其含有微粒排放物(诸如烟炱)和气体排放物(诸如一氧化碳、未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物和氮氧化物(统称为NOx))。通常将设置在一个或多个整体基底(monolithicsubstrate)上的催化剂组成放置在发动机排气系统内，以将这些废气组分中的某些或全部转化为无毒化合物。氨选择性催化还原(SCR)是一种NOx减排技术，其可用于实现柴油和稀燃发动机严格的NOx排放目标。在氨SCR方法中，NOx(通常由NO+NO2组成)与氨(或氨前体，诸如尿素)反应，以在通常由贱金属构成的催化剂上形成双氮(N2)。该技术能够在典型柴油机行驶工况下实现大于90％的NOx转化率，因此其代表了用于实现积极NOx减排目标的最佳方法之一。某些氨SCR催化剂材料的特有的特征为往往在典型行驶工况的低温部分期间在催化剂表面上的Lewis和酸部位上保留有大量的氨。随后排气温度的增加可以使氨从氨SCR催化剂表面脱附并离开车辆排气管。使氨过量以提高NOx转化率是另一种可能的情况，其中氨可从氨SCR催化剂上离开。氨SCR催化剂上的氨泄露带来许多问题。NH3的嗅觉阈值在空气中为20ppm。眼睛和咽喉刺激在100ppm以上时十分明显，400ppm以上时发生皮肤刺激，空气中500ppm时则为IDLH。NH3是腐蚀性的，特别是其处于水性形式时。在废气催化剂的排气管路下游的较冷区域中冷凝NH3和水将得到腐蚀性混合物。因此，希望在氨能够进入排气管前将其除去。为此，采用了选择性氨氧化(AMOx)催化剂，其目的在于将过量氨转化为N2。希望提供用于选择性氨氧化的催化剂，其能够在车辆行驶工况下发生氨泄露的宽泛温度下转化氨，并且能够产生最少量的氮氧化物副产物。AMOx催化剂还应产生最少量的N2O，N2O是一种有效的温室气体。
技术实现思路
本专利技术的方面包括用于处理废气流的催化剂系统，以及制备用于处理此类气体的催化剂的方法。如本文所用，术语“催化剂系统”应包括在一个基底上或在不止一个单独基底上的两种或更多种化学催化功能。根据本专利技术的一个方面，一种用于处理含有NOx的废气流的催化剂系统包含：至少一个整体催化剂基底；内活化涂层，其涂布在所述整体基底的一端上并且含有可有效催化NH3氧化的材料组成A；以及外活化涂层，其涂布在足以重叠所述内活化涂层的至少一部分的一段所述整体基底上并且含有可有效催化NOx的选择性催化还原(SCR)的材料组成B。在一个实施例中，基底是单个整体基底。该整体基底可以是流通蜂窝基底，其包含沿所述基底纵轴延伸的多个细小的、大体上平行的气流通路。在实施例中，内活化涂层覆盖所述总基底长度的约5％至100％的范围，并且外活化涂层覆盖所述总基底长度的约5％至100％的范围。在一个或多个实施例中，内活化涂层还含有进一步可有效催化NOx的SCR的材料组成。在一个实施例中，材料组成A在高于约225℃的温度下和在整个整体基底上气体以每小时空间速度低于约300,000/小时的情况下，能以大于约10％的NH3转化率有效移除氨。在一个实施例中，材料组成A包含分散于支撑颗粒上的贵金属组分。支撑颗粒可以包含耐火金属氧化物，其含有氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、二氧化铈以及它们的物理混合物或化学组合(包括原子掺杂组合)。在一个或多个实施例中，贵金属组分含有钌、铑、铱、钯、铂、银或金以及它们的物理混合物或化学组合(包括原子掺杂组合)。在一个实施例中，组成B在高于约300℃的温度下和在整个整体基底上气体以每小时空间速度低于约300,000/小时的情况下，能以大于约50％的NO转化率和大于约50％的N2选择性来有效地同时移除NO和NH3。在一个或多个实施例中，材料组成B在高于约350℃的温度下和在整个整体基底上气体以每小时空间速度低于约300,000/小时以及NO/NH3摩尔比小于约0.10的情况下，能以至少10％的NH3转化率和至少50％的N2选择性来有效移除氨。在一个或多个实施例中，材料组成B含有沸石的或非沸石的分子筛。该分子筛可以是具有晶体骨架类型FAU、MFI、MOR和BEA中的一种的铝硅酸盐分子筛，如按照国际沸石协会(IZA)公布的沸石结构数据库(DatabaseofZeoliteStructures)所命名。在特定实施例中，材料组成B含有具有CHA晶体骨架类型的铝硅酸盐分子筛。在更具体的实施例中，材料组成B含有具有CHA晶体骨架类型的磷酸硅铝分子筛。根据本专利技术的实施例的分子筛含有分布在所述分子筛之上或之内的来自周期表VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族或IIB族中的一个族的金属，金属的存在量介于所述分子筛的0.1重量％与10重量％之间。该金属可选自Cu、Fe以及它们的混合物或组合。本专利技术的另一方面涉及一种制备用于处理含有NOx的废气流的催化剂系统的方法，该方法包括：沿至少约5％的基底长度将整体基底的一端涂布含有可有效催化NH3氧化的材料组成的内活化涂层；干燥和煅烧涂布的基底以将内活化涂层固定到基底上；再沿至少约50％的所述基底长度将基底涂布含有可有效催化NOx的选择性催化还原的材料组成的外活化涂层，以形成包含SCR组成的一个纵向区和包含SCR组成的第二纵向区，该第二纵向区与该内活化涂层的至少一部分重叠，SCR组成在组成上不同于内涂层；以及干燥和煅烧涂布的基底以将SCR组成固定到上游区中的基底上以及固定到下游区的内活化涂层上。在一个实施例中，该方法包括将基底的整个长度涂布多层的SCR组成。本专利技术的另一方面涉及一种用于处理产生于稀燃发动机的废气流中的排放物的方法，该方法包括：将氨或氨前体注入到含有NOx、CO或碳氢化合物中的一种或多种的废气流中；使废气流通过催化剂系统的上游区，该上游区含有在涂布在整体基底上活化涂层中可有效催化NOx的选择性催化还原的材料组成；以及使废气流通过催化剂系统的下游区，该下游区包含：含有可有效催化NH3氧化的材料组成的内活化涂层。在用于处理排放物的方法的一个实施例中，在上游区中未反应的氨或氨前体在催化剂系统的下游区中被选择性氧化为N2。在一个实施例中，该下游区覆盖总基底长度的5％至100％的范围。在一个或多个实施例中，该整体基底是流通蜂窝基底，其包含沿基底纵轴延伸的多个细小的、大体上平行的气流通路。在一个或多个实施例中，催化剂系统的下游区在高于约225℃的温度下，能以至少10％的NH3转化率和至少50％的N2选择性来有效移除氨。在一个实施例中，上游区中的SCR组成在高于约350℃的温度下和在整个整体基底上气体以每小时空间速度低于约300,000/小时以及NO/NH3摩尔比小于约0.10的情况下，能以至少10％的NH3转化率和至少50％的N2选择性来有效移除氨。在该方法方面中使用的催化剂的具体催化剂组成可以包括以上结合该系统来描述的催化剂。附图说明以下附图示出本专利技术的实施例。应当理解，附图并未按比例绘制并且某些(诸如整体通道)在尺寸上可能有所增加以显示根据本专利技术的实施例的特征结构。图1A示出在涂布了内涂层后单个整体通道中的催化剂整体和活化涂层几何形状的示意图；图1B示出在将图1A的整个基底涂布了外本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于处理含有ＮＯｘ的废气流的催化剂系统，所述系统包含：至少一个整体催化剂基底；内活化涂层，其涂布在所述整体基底的一端上，并且含有可有效催化ＮＨ３氧化的材料组成Ａ；以及外活化涂层，其涂布在足以重叠所述内活化涂层的至少一部分的一段所述整体基底上，并且含有可有效催化ＮＯｘ的选择性催化还原（ＳＣＲ）的材料组成Ｂ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/263,8712008年11月3日1.一种用于处理含有NOx的废气流的催化剂系统，所述系统包含：具有进口端和出口端的整体催化剂基底；内活化涂层，其涂布在所述整体基底的出口端上，并且含有可有效催化NH3氧化的材料组成A，其中所述内活化涂层覆盖所述基底长度的10％至40％的范围，且其中所述内活化涂层还含有进一步可有效催化NOx的选择性催化还原(SCR)的材料组成；以及外活化涂层，其涂布在足以重叠所述内活化涂层的至少一部分的从进口端至出口端的所述整体基底的整个长度上，并且含有可有效催化NOx的选择性催化还原(SCR)的材料组成B。2.根据权利要求1所述的催化剂系统，其中所述整体基底是流通蜂窝基底，其包含沿所述基底纵轴延伸的多个细小的、大体上平行的气流通路。3.根据权利要求1所述的催化剂系统，其中所述材料组成B含有沸石的或非沸石的分子筛。4.根据权利要求3所述的催化剂系统，其中所述材料组成B含有具有晶体骨架类型FAU、MFI、MOR和BEA中的一种的铝硅酸盐分子筛。5.根据权利要求3所述的催化剂系统，其中所述材料组成B含有具有CHA晶体骨架类型的铝硅酸盐分子筛。6.根据权利要求3所述的催化剂系统，其中所述材料组成B含有具有CHA晶体骨架类型的磷酸硅铝分子筛。7.根据权利要求3所述的催化剂系统，其中所述材料组成B为Cu-CHA。8.根据权利要求3所述的催化剂系统，其中所述分子筛含有分布在所述分子筛之上或之内的来自周期表的VB族、VIB族、VIIB族...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·考德，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：US