用于在使用被动氨SCR的废气后处理系统中进行氮氧化物氧化的催化材料技术方案

本发明专利技术描述了一种从贫燃发动机接收废气流的废气后处理系统和一种用于处理所述废气流的方法。所述废气后处理系统可以包含三元催化剂、氧化催化剂和NH3-SCR催化剂。在提供给发动机的空气/燃料混合物从贫向富循环时，所述三元催化剂从包含在所述废气流中的原位NOx被动产生NH3。然后所述产生的NH3被贮存在所述NH3-SCR催化剂中，以在提供给发动机的空气/燃料混合物循环回到贫时有助于还原NOx。所述氧化催化剂位于所述NH3-SCR催化剂的上游，并运行以降低进料到所述NH3-SCR催化剂中的NOx的NO与NO2摩尔比。所述氧化催化剂包括钙钛矿氧化物颗粒。

【技术实现步骤摘要】

所述
广义地涉及处理贫燃发动机产生的废气的废气后处理系统，更具体地说，涉及用来在使用被动(passively)产生的氨(NH3)将氮氧化物(NOx)还原成氮气(N2) 的氨选择性催化还原(NH3-SCR)催化剂的上游将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)的催化材料。
技术介绍
贫燃火花点火发动机主要被供给和燃烧空气和燃料的贫油混合气(富氧的混合物)，以实现更有效的燃料经济性。在贫燃操作期间从这种发动机排放的废气可能包括相对高含量的氮气( )和氧气(O2)，相对低含量的一氧化碳(CO)和未燃烧的/部分燃烧的烃 (HC)，和少量的氮氧化物(主要由NO和NO2组成)(总称为氮氧化物，NOx)。所述废气的NOx 成分在约50-1500ppm之间起伏，并通常包含含量远远大于NO2的N0，以及标称量的N20。热发动机废气可能达到高达900°C的温度，在排放到大气以前经常需要对其进行处理。可以将废气后处理系统与贫燃发动机相连，以帮助去除存在于所述贫燃发动机废气中的不希望的气体排放物。所述废气后处理系统可以构造成从所述贫燃发动机接收废气流，并通常致力于协作进行(1)氧化CO成二氧化碳(CO2), (2)氧化烃形成二氧化碳和水 (H2O),和(3)将氮氧化物转化为队和02。将氮氧化物还原成氮气通常是最难以推进的废气反应，因为贫燃发动机废气的热、富含氧和低还原剂含量性质非常不利于所述反应的动力学。使用特殊催化组分的各种废气后处理系统足以推进除去一氧化碳、烃和氮氧化物，以使得排放到外界环境中的废气包含更合乎需要的化学组成。例如，NH3-SCR催化剂可以包括在所述废气后处理系统中，以帮助还原NOx成N2。所述NH3-SCR催化剂可以刷涂到载体基材上并位于所述废气的流径上。在所述NH3-SCR催化剂上游，可以向所述贫燃发动机排放的废气引入氨并混合。将NH3引入所述贫燃发动机废气的一种方法是在所述贫燃发动机中周期性地燃烧空气和燃料的化学计量混合气或富油混合气；和使所产生的富燃发动机废气经过包含三元催化剂的催化转化器，以从原位(native) NOx和吐被动产生NH3。所述NH3随后被NH3-SCR催化剂吸收，在此其可用于在仏存在下将所述发动机废气所含的NOx选择性还原成队。未反应的或过量的NH3可以仍然吸收在所述 NH3-SCR催化剂中，用于随后消耗。从原位NOx被动产生NH3在有些情况下可以免于需要将 NH3或脲存贮在机载储罐中，后者需要监测、定时再填充和通过喷射器件主动投配NH3或脲进入所述废气。进料到所述NH3-SCR催化剂中的NO与NO2的摩尔比可以影响低温NOx转化。在所述NO与NO2的摩尔比远低于所述贫燃发动机产生的NO与NO2的摩尔比时，许多NH3-SCR催化剂更有效地将NOx转化为队。更低的NO与NO2进料摩尔比可以通过将用于氧化NO成NO2 的氧化催化剂放置于所述NH3-SCR催化剂的上游而实现。常规的氧化催化剂如柴油机氧化催化剂或二元催化剂通常包含钼族金属(PGM)的结合。但是，用于制备所述氧化催化材料的PGM (最著名的是钼和钯)相当昂贵。所使用的部分PGM在有些情况下展现出差的热耐受性，并在暴露于高温发动机废气时丧失一些催化活性。在用于贫燃发动机的废气后处理系统中使用NH3-SCR催化剂对于从所述发动机的废气中去除NOx是有吸引力但又有挑战的一种选择。这种器件经常配套上游氧化催化剂，以促进低温下的NOx转化。然而，常规的氧化催化剂主要包含昂贵的并且耐受性不足的 PGM。因此，不断需要对与NOx除去相关的废气后处理和NH3-SCR技术进行创新开发，以帮助前进到本
或其他相关
的前列。
技术实现思路
接收来自于燃烧空气/燃料混合物的贫燃发动机的废气流的废气后处理系统可以包括三元催化剂、氧化催化剂和NH3-SCR催化剂。在所述空气/燃料混合物从贫向富循环时，所述三元催化剂从包含在所述废气流中的原位NOx和吐被动产生NH3。所产生的NH3 被所述NH3-SCR催化剂所吸收。随后在所述发动机中燃烧的所述空气/燃料混合物循环回贫时，所吸收的NH3被消耗，以将NOx还原为队。所述氧化催化剂(其可以位于所述NH3-SCR 催化剂的上游)包括钙钛矿氧化物颗粒，其运行以降低进料到所述NH3-SCR催化剂的NOx中的NO与NO2的摩尔比，以增加低温NOx转化效率。本专利技术的其它示例性的和更详细的实施方案通过下述详细说明变得更明显。具体地说，本专利技术涉及以下内容1. 一种用于去除在被供给和燃烧空气/燃料混合物的贫燃发动机产生的废气流中所包含的气体排放物的废气后处理系统，所述废气后处理系统包括 三元催化剂；设置在所述三元催化剂下游的氧化催化剂，所述氧化催化剂包含含量为约50-200克/ 升的钙钛矿氧化物颗粒；和设置在所述氧化催化剂下游的氨选择性催化还原(NH3-SCR)催化剂，所述NH3-SCR催化剂在所述空气/燃料混合物在化学计量上为富时能吸收NH3,并在所述空气/燃料混合物在化学计量上为贫时将NOx还原成队。2.第1项所述的废气后处理系统，其中所述氧化催化剂包括的钙钛矿氧化物颗粒包括 LaCoOyLiici.DSraiCoOyLaMnOyLiia9SraiMnOy Lai^eO3 或 Leici. 9SrQ. !FeO3 中的至少一种。3.第1项所述的废气后处理系统，其中钙钛矿氧化物颗粒的含量为约100-150克/升。4.第1项所述的废气后处理系统，其中所述氧化催化剂不包括任何钼族金属。5.第1项所述的废气后处理系统，其中所述三元催化剂包括钼、钯和铑的结合。6.第1项所述的废气后处理系统，其中所述NH3-SCR催化剂包括与Na、Ba、V、Ti、 W、Cu、Fe的至少一种或其组合进行离子交换的离子交换基材-金属沸石。7.第1项所述的废气后处理系统，其中所述氧化催化剂还包括一种基材，其上刷涂有所述钙钛矿氧化物颗粒。8.第7项所述的废气后处理系统，其中所述基材包括沸石；氧化铈与氧化锆的混合物或氧化铝中的至少一种。9. 一种方法，其包括提供贫燃火花点火发动机，其被供给和燃烧空气和燃料的混合物(空气/燃料混合物)， 以产生包含一氧化碳(CO)、未燃烧的和/或部分燃烧的烃(HC)和氮氧化物(NOx)的废气流， 所述氮氧化物包含一定摩尔比的NO和NO2 ；输送所述废气流到一个废气后处理系统，所述废气后处理系统包括三元催化剂、设置在所述三元催化剂下游的氧化催化剂和设置在所述氧化催化剂下游的氨选择性催化还原 (NH3-SCR)催化剂，所述氧化催化剂包括含量为约50-200克/升的钙钛矿氧化物颗粒，所述 NH3-SCR催化剂在所述废气流呈现还原环境时能吸收NH3并在所述废气流呈现氧化环境时在NH3-SCR所吸收的NH3的存在下将NOx还原成队；供应所述空气/燃料混合物到在化学计量上为贫的所述贫燃火花点火发动机，以在所述废气流中呈现氧化环境，并在所述三元催化剂上氧化CO和HC、在所述氧化催化剂上氧化 NO形成NO2,并在NH3-SCR催化剂包含吸收的NH3时在所述NH3-SCR催化剂上还原NOx形成 N2 ；和使所述空气/燃料混合物从贫向富循环，以在所述废气流中呈现还原环境并在所述三元催化剂上被动形成NH3并使所述NH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W李，CH金，KL佩里，PM纳特，K纳拉亚纳斯瓦米，
申请(专利权)人：W李，CH金，KL佩里，PM纳特，K纳拉亚纳斯瓦米，
类型：发明
国别省市：