用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化劑制造技術

本發明專利技術涉及一種用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化轉化劑并且涉及一種用于減少柴油機的廢氣中氮氧化物水平的方法。該催化轉化劑由長度L的負載本體和催化活性涂層組成，這種催化活性涂層就其本身而言可以由一個或多個材料區域形成。這些材料區域包括一種含銅的沸石或類似于沸石的化合物。所使用的這些材料包括菱沸石、SAPO-34、ALPO-34、以及沸石β。此外，這些材料區域包括至少一種選自下組的化合物，該組由以下各項組成：氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、氧化鍶、氫氧化鍶、碳酸鍶、氧化鐠、氧化鑭、氧化鎂、鎂-鋁混合氧化物、堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、及其混合物。貴金屬也可以任選地包含于該催化轉化劑中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化劑本專利技術涉及一種用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化劑并且涉及一種用于降低柴油機的廢氣中氮氧化物水平的方法。柴油機的廢氣包括自燃料的不完全燃燒產生的炭煙顆粒(PM)和氮氧化物(N0X)、連同一氧化碳(CO)和烴(HC)污染氣體。另外，柴油機的廢氣包含高達按重量計15%的氧。已知，這些可氧化的CO和HC污染物氣體通過可以將它們傳送在一個適合的氧化催化劑上而轉化為無害的二氧化碳(CO2),并且微粒可以通過將該廢氣穿過一個適合的炭煙顆粒過濾器上而去除。由于該柴油廢氣的氧含量高，氮氧化物的還原去除(“去氮氧(denoxing)”)是更加困難得多的。一種已知的去氮氧方法稱為SCR法(SCR=選擇性催化還原)，即，這些氮氧化物通過該還原劑氨在一種對其適合的催化劑(SCR催化劑)上進行選擇性催化還原。氨可以按原樣或者以環境條件下可分解出氨的前體化合物的形式來添加到該廢氣硫中，“環境條件”被理解為是指在廢氣流中SCR催化劑的上游氨可將化合物分解的環境。該SCR法的完成要求一個用于提供還原劑的來源、一種用于將該還原劑經計量后添加到該如所要求的廢氣中的注射裝置、以及安排在該廢氣的流動路徑中的SCR催化劑。相對于該SCR催化劑而言全部被安排在該流入一側上的還原劑源、SCR催化劑、以及注射裝置還被稱為SCR系統。另外，氮氧化物存儲催化劑可以用于對柴油廢氣進行去氮氧。其操作模式在SAE文件SAE950809中進行了詳細地描述。這些氮氧化物存儲催化劑的清潔作用是基于通過該存儲催化劑主要呈硝酸鹽形式的存儲材料在該發動機的一個貧乏操作階段中對氮氧化物的存儲。在發動機的隨后富足操作階段，預先形成的硝酸鹽被分解并且再次釋放的氮氧化物與這些還原的廢氣組分在該存儲催化劑上發生反應以便給出氮氣、二氧化碳、以及水。用于對內燃機廢氣去氮氧的組合方法也已經被描述了，其中使用了 SCR催化劑和氮氧化物存儲催化劑。在這些組合系統中，該氮氧化物存儲催化劑總體上被連接在該流入一側上該SCR催化劑的上游并且用于在富足操作階段的過程中生產氨，它然后被存儲在SCR催化劑的下游。由于在隨后的貧乏操作階段的過程中動態存儲容量的不適當導致的氮氧化物存儲催化劑泄露的氮氧化物可以借助這種在該SCR催化劑的下游存儲的氨而被還原成為氮氣。例如在DE10104160、DE10308287以及W02008/0077602中已經描述了相應的系統。例如在EP0879633和US7，160,832中也已經提出了帶有相對于該SCR催化劑而言被安排在該流出一側上具有氮氧化物存儲催化劑的相反系統結構。此外，現有技術披露了同時具有氮氧化物-存儲作用并且能夠通過氨對氮的選擇性還原催化的進行催化的催化劑。EP1203611披露了一種用于在廢氣貧乏的條件下對氮氧化物進行選擇性催化還原的廢氣清潔裝置，這包括至少一種帶有用于選擇性催化還原的催化活性組分(SCR組分)的催化劑以及另外至少一種氮氧化物的存儲組分(NOx組分)。該催化劑通過脲SCR法來進行操作，即，用于氮氧化物的還原劑是氨，而氨是從添加到該貧乏的廢氣中的脲產生的。DE19806062還披露了 一種用于減少柴油機廢氣中污染物水平的還原催化劑，該還原催化劑包括，在其活性組成中的，一種NOx存儲材料連同基于該催化活性氧化物Ti02、W03、Mo03、以及V2O5的SCR催化劑材料。該NOx存儲材料包括作為一種活性組分的至少一種高表面積的無機氧化物，該無機氧化物優選是選自:A1203、SiO2, ZrO2、沸石、以及頁硅酸鹽。EP0666099描述了以一種用于從氧化性廢氣中去除氮氧化物的方法，將這些氧化性廢氣傳送在一個特定的存儲了這些氮氧化物的催化劑上并且然后將一種還原劑周期性地添加到該廢氣中，這種還原劑將吸收在該催化劑的氮氧化物還原成氮氣。該催化劑包括無機氧化物以及催化活性組分。這些催化活性組分首先包括選自以下項的貴金屬:鉬、鈀、銠、以及釕，并且其次包括至少一種堿金屬和/或堿土金屬。另外，該催化劑可以包括選自以下項的重金屬:錳、銅、鈷、鑰、鎢、釩、或其化合物。現在，用于對柴油廢氣去氮氧的SCR法被認為是對于載客汽車的應用和多用途運載車的標準使用而言最有前景的氮氧化物清潔方法。尤其是在載客汽車的情況下，然而，應該指出在NEDC (“新歐洲運行循環試驗”)中發生的待清潔的廢氣的溫度是移動的甚至進一步進入到更冷的范圍中。因為經計量添加的作為氨還原劑來源的脲僅在從180° C的溫度下有可能處于一種受控的方式，而不接收不希望的脲沉積以及在該廢氣系統中轉化產物，所以廢氣溫度中這種進展的結果是SCR法不再能在該NEDC的“都市部分”(ECE)中被有效使用。其結果是氮氧化物在該ECE中泄露以及因此超過在整個NEDC運行循環試驗中規定的NOx限度。本專利技術的目的是提供一種催化劑以及一種廢氣清潔方法，該方法相對于現有技術的系統而言展現出了在整個與NEDC相關的溫度范圍上，但是尤其是在相對較低的溫度上，例如在100° C與250° C之間改進的NOx轉化性能。這個目的是通過一種用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化劑來實現的，該催化劑由一種長度L的載體和一種催化活性涂層組成，這種催化活性涂層包括一個或多個材料區域，這些區域包括:.一種沸石或類沸石化合物，該化合物包含基于該沸石或類沸石化合物的總重量按重量計1%-10%的銅，該沸石或類沸石化合物是選自下組，該組由以下各項組成:菱沸石、SAP0-34、ALP0-34、以及沸石β ;以及.至少一種選自下組的化合物，該組由以下各項組成:氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、氧化銀、氫氧化銀、碳酸銀、氧化鐠、氧化鑭、氧化鎂、鎂/招混合氧化物、堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、及其混合物，并且通過一種用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的方法來實現的，有待清潔的廢氣具有的空氣比λ是大于I并且被傳送在一種專利技術的催化劑上。本專利技術的催化劑的特殊組成的作用是在該廢氣中存在的待清潔的氮氧化物可以按硝酸鹽的形式在小于或等于200° C的溫度下而存儲在該催化劑中。其結果是，在經計量添加的脲還尚未可能呈可用方式的溫度范圍內非常實質性地避免了在該催化劑中氮氧化物的泄露。如果該廢氣溫度超過200° C，這樣經計量添加與需求成比例的脲還原劑有可能呈一種受控的方式，在該催化劑中在較低的溫度下存儲的氮氧化物通過氨再次被釋放并且被選擇性還原成氮氣。作為在該催化劑中存在的這些組分的協同相互作用的結果，與現有技術系統相比較，該NOx轉化因此在整個與NEDC相關的溫度范圍上得到大大增強，而且尤其是在較低的溫度下，例如在100° C與250° C之間。優選地，用于在本專利技術的催化劑中使用的沸石或類沸石化合物具有的平均中值孔徑是小于4埃并且是選自由菱沸石、SAP0-34、ALP0-34組成的組。這種類型的沸石或類沸石化合物具有以下優點，即，其中存在的孔是大到足以能夠存儲氨和/或氮氧化物。然而，任何同樣存在于廢氣中有待清潔的短鏈烴，由于孔隙尺寸小的原因而不能夠存儲在于該沸石或類沸石化合物的孔隙結構中因此有效避免了通過烴對于氨和/或氮氧化物而言的存儲位置以及在該沸石或類沸石化合物中存在的SCR-催化活性位點的可逆阻塞。這點的作用本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.13 EP 10009478.81.一種用于從柴油機的廢氣中去除氮氧化物的催化劑，該催化劑由長度L的載體和催化活性涂層組成，這種催化活性涂層包括一個或多個材料區域，這些區域包括:一種沸石或類沸石化合物，該化合物包含基于該沸石或類沸石化合物的總重量按重量計1%-10%的銅，該沸石或類沸石化合物是選自下組，該組由以下各項組成:菱沸石、SAP0-34、ALP0-34、以及沸石β ;以及 至少一種選自下組的化合物，該組由以下各項組成:氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、氧化銀、氫氧化銀、碳酸銀、氧化鐠、氧化鑭、氧化鎂、鎂/招混合氧化物、堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、及其混合物。2.按權利要求1所述的催化劑， 其特征在于 該沸石或類沸石化合物具有的平均中值孔徑是小于4埃并且是選自由菱沸石、SAP0-34、ALP0-34 組成的組。3.按權利要求1或2所述的催化劑， 其特征在于 該催化活性涂層另外包括二氧化鈰和/或鈰/鋯的混合氧化物。4.按權利要求3所述的催化劑， 其特征在于 該二氧化鈰和/或鈰/鋯的 混合氧化物是用于選自下組的化合物的載體氧化物，該組由以下各項組成:氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、氧化鍶、氫氧化鍶、碳酸鍶、氧化鐠、氧化鑭、氧化鎂、鎂/鋁混合氧化物、堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、及其混合物。5.以上權利要求中任一項所述的催化劑， 其特征在于 該催化活性涂層另外包括一種或多種選自下組的貴金屬，該組由以下各項組成:鉬、鈀、銠、銥、釕、金、銀、及其混合物和/或合金。6.按權利要求1到4中任一項所述的催化劑， 其特征在于 該催化活性涂層由兩個材料區域組成，該第一材料區域包括該沸石或類沸石化合物，而選自下組的化合物是存在于該第二材料區域中的，該組由以下各項...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·施普爾克，N·澤格爾，E·米勒，S·馬姆博格，
申請(專利權)人：尤米科爾股份公司及兩合公司，
類型：
國別省市：