[发明专利]用于氧化NO的耐硫废气后处理体系

说明书

技术领域

本发明的主题是根据权利要求1的前序部分的用于在以空气过量操作的内燃机中的废气后处理系统，所述内燃机是例如具有直接喷油装置的柴油发动机和快燃发动机。 

背景技术

为了遵守法定的废气限值，目前几乎所有以空气过量操作的内燃机都配备有催化操作的后处理系统例如 

-NO_x-存贮催化器(NO_x-Speicherkatalystor) 

-SCR催化器(SCR-Katalysatoren)或者 

-颗粒过滤器。 

所有这些系统的共同之处在于二氧化氮(NO₂)是在该废气后处理系统中运行的反应的重要成分。 

NO₂在大多情况下含铂的、用于氧化一氧化氮的催化器(下文中称为NO氧化催化剂)上从来自发动机释放的一氧化氮借助在废气中所含的氧形成。 

该NO-氧化催化器的问题在于在高温下最高可实现的NO₂含量受到热动力学限值。这导致，与其它废气催化器(Abgaskatalysator)不同，所需的转化率 在低温时升高后，又在高温时下降，并形成无凸起的平台状的转化率最大值。 

作为用于还原氧化氮的措施已经建立了SCR方法，其中“SCR”表示“选择性催化还原”。多年来SCR-催化器已用于发电厂领域，近几年也用于内燃机(Brennkraftmaschine)中。这类方法的详述参见DE3428232A1。可使用含V₂O₅的混合氧化物如以V₂O₅/WO₃/TiO₂形式作为SCR催化器。其中典型的V₂O₅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。 

为了分解还原剂(特别在内燃机启动之后或者在内燃机于低功率范围操作情况下)，降低废气温度，以不产生麻烦的副产物氨的积累。 

关于尿素((NH₂)₂CO)分解成氨(NH₃)是已知的，其在最佳条件(温度大于350℃)下以两步发生，首先按 

发生热解，即尿素的热分解。接着按 

发生水解，即异氰酸(HNCO)催化分解成氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)。 

如果还原剂以水溶液形式(例如作为共晶尿素溶液(商品名AdBlue))存在，则必须在实际热解和水解之前或期间另外将所述水蒸发掉。 

如果在前述(3)和(4)反应中的温度低于350℃或仅缓慢加热，则由DE 4038054A1所知，通过按(5)形成的异氰酸的三聚反应按下式形成主要是固态的不可熔的氰尿酸 

                  ＜350℃→ 

3HNCO                                     (HNCO)₃(5) 

                            ←＞350℃ 

该氰尿酸导致下游连接的SCR催化器的堵塞。如在DE4038054中所述，补救可如此实现，即使加载有还原剂的废气流在水解催化器上流过。将从该温度起可发生定量水解的废气温度可压低到160℃。在所述出版物中也描述了相应催化器的结构和组成如配有水解催化器的SCR催化器体系的结构和功能。 

如果在该SCR催化器上游连接用于形成NO₂的含铂NO-氧化催化器， 

那么可以显著加速SCR反应并显著提高低温活性。 

其中要注意的是，在总氧化氮中的NO₂含量不超过50％，因为否则导致NO_x-转化率的下降。