[发明专利]在低热质过滤器基底上的SCR

说明书

相关申请

本申请要求2007年2月27日提交的名称为“铜CHA沸石催化剂” 的美国临时专利申请60/891,835的优先权，其经此引用并入本文。

背景技术

多年来，氮氧化物(NO_x)的有害组分已造成大气污染。NO_x包含在 例如来自内燃机(例如汽车和卡车)、来自燃烧装置(例如用天然气、油 或煤供热的发电站)和来自硝酸生产厂的废气中。

已经使用不同方法处理含NO_x的气体混合物。一种处理类型涉及氮氧 化物的催化还原。可以有两种方法：(1)非选择性还原法，其中使用一氧 化碳、氢或低碳烃作为还原剂，和(2)选择性还原法，其中使用氨或氨前 体作为还原剂。在选择性还原法中，可以用少量还原剂实现氮氧化物的高 度去除。

选择性还原法被称作SCR法(选择性催化还原)。SCR法在大气氧 存在下用氨催化还原氮氧化物，主要形成氮气和水蒸气：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

NO+NO₂+NH₃→2N₂+3H₂O

柴油机废气含有构成微粒或颗粒物的相材料(液体和固体)以及NO_x。 通常在柴油机排气系统中提供催化剂组合物和具有该组合物的基底，以将 某些或所有这些废气组分转化成无害组分。例如，柴油机排气系统可以含 有柴油机氧化催化剂、滤烟器和用于减少NO_x的催化剂中的一种或多种。

柴油机废气的颗粒排放物含有三种主要组分。一种组分是固体、干燥 的、固体碳质成分或碳烟成分。这种干燥的碳质物引起常与柴油机废气联 系在一起的可见碳烟排放。颗粒物的第二组分是可溶有机成分(“SOF”)。 可溶有机成分有时被称作挥发性有机成分(“VOF”)。VOF可以根据柴 油机废气的温度以蒸气或以气溶胶(液体冷凝物的细滴)形式存在于柴油 机废气中。VOF来自两个来源：(1)活塞每次上下时从发动机汽缸壁上 扫除的润滑油；和(2)未燃或部分燃烧的柴油燃料。颗粒物的第三组分是 硫酸盐成分。硫酸盐成分由柴油燃料中存在的少量硫组分形成。在柴油燃 烧过程中形成小比例的SO₃，其又迅速与废气中的水结合形成硫酸。硫酸 作为与气溶胶形式的微粒的凝相收集或被吸附到其它微粒组分上，由此增 加总颗粒物的质量。

发明概要

下面列出本发明的简要概述，以提供对本文所述一些方面的基本理解。 此概述不是要求保护的主题的详尽综述。既不是要确定要求保护的主题的 关键或重要要素，也不是要描述本发明的范围。其唯一用途是作为后面给 出的更详细描述的序言，以简化形式提出要求保护的主题的一些概念。

本文所述的发明涉及有效提供颗粒物和NO_x的同时处理的选择性催化 还原(SCR)过滤器。本发明还涉及包含该SCR过滤器的排放物处理系统 和排放物处理方法。该SCR过滤器可以包括包含多根非织造无机纤维的纤 维基质壁流过滤器和在该纤维基质壁流过滤器上的菱沸石分子筛SCR催 化剂。通过将纤维基质壁流过滤器与菱沸石分子筛SCR催化剂(其是具有 菱沸石结构的SCR催化剂)结合，可以在排放物处理系统中使用时在不造 成该过滤器上的过度背压的情况下实现高催化剂载量。

本发明还涉及减少柴油机废气中的NO_x浓度和颗粒物的方法。根据要 求保护的主题的一个方面，该方法包括将氨或氨前体注入柴油机废气，并 使该废气通过SCR过滤器，该SCR过滤器含有纤维基质壁流过滤器和在 该纤维基质壁流过滤器上的菱沸石分子筛SCR催化剂，该纤维基质壁流过 滤器含有多根非织造无机纤维。

下列描述和附图详细阐述了要求保护的主题的某些示例性方面。但是， 这些方面仅指示了本发明的原理的各种使用方式中的几种，且要求保护的 主题旨在包括所有这样的方面及其对等物。在联系附图考虑时，从本发明 的下列详述中可清楚看出要求保护的主题的其它优点和新颖特征。