[发明专利]用于柴油车尾气处理的还原气注入及四效催化净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于柴油车尾气处理的净化系统，具体是指一种包括还原气注入设备的四效催化净化系统，将其用于处理柴油车尾气，可同时消除碳烟、一氧化碳、氮氧化物和烃类四种污染物，属于环保领域。

背景技术

由于柴油机与汽油机相比具有高的热效率、经济性和低的CO₂排放量，因此，柴油汽车具有光明的发展前途。然而，随着环保法规的日益严格，柴油机尾气污染物对环境的严重污染正受到人们的广泛关注。柴油车排放的污染物有一氧化氮、一氧化碳、燃料中燃烧未完全而残留的烃类物质，以及固相颗粒污染物。如何降低柴油车尾气的排放，保证人们的健康，实现经济、环境以及人民生活水平的可持续发展是摆在我们面前的现实性问题。从技术的范畴看，减少柴油车排放应该从燃油品质、内燃机技术和内燃机机外排放控制技术三方面同时着手。并且三种技术应该配套使用、分层次地协调发展。近几年来，通过几大机内技术已经可以大幅度降低柴油机污染的排放。但是受燃烧方式的限制，机内技术无法完全去除颗粒物和NO_X。因此，尾气后处理技术成为很有前景的一项柴油车尾气排放控制技术。

对于柴油机尾气的净化主要包括过滤技术和催化转化技术。目前，在柴油机的排气净化系统中常见的系统主要有氧化催化器、微粒过滤器和NO_X还原催化器等。氧化催化器主要用于氧化去除PM中的可溶有机成分(SOF)和烃类；微粒过滤器用于过滤并去除碳烟等颗粒状物质；氮氧化物净化技术主要用于去除尾气中的氮氧化物，有选择催化还原(SCR)和氮氧化物储存还原(NSR)两种方法。对NSR而言，其成本很高并且要求发动机的控制复杂，需要周期性地转变为浓混合气的状态，它不能使用高含硫柴油，而且高温时转化率低。SCR一股采用尿素或氨气，其优点是提高了燃油经济性，而且SCR对硫不敏感，即使是硫含量比较高的柴油，仍能有效地长期工作。SCR技术在固定式柴油机上已成熟并应用，但还原剂影响了它在汽车上的应用，它面临的主要问题是需要建立尿素的供应网络。另外，由于其结构复杂，氨在汽车上难以携带，且易造成氨气泄露污染，危险性大。上述三种技术只能去除某种或某几种污染物，而不能将柴油车尾气中的四种污染物同时除去。

为了更好地净化柴油车尾气，研究人员尝试将各种不同的氧化催化器、微粒过滤器和/或NO_X还原催化器等处理单元组装到同一个系统中。

1999年Cerxy公司开发一种Quad CAT/TM四元催化转化器，该装置由一个催化过滤器CDPF和NO_X-SCR催化剂构成，获得了瑞典政府的认证。日本三菱公司开发了一种柴油轿车排气净化用的四元催化转化器，由两段陶瓷蜂窝体构成，前端是Pt基NO_X选择还原催化剂(HC-SCR)，后段是氧化HC、CO和SOF的Pt基氧化催化剂。但是该工艺催化剂所用贵金属含量较多，成本较大。

CN101176854A公开了一种以合金金属为载体的柴油车尾气四效催化剂制备方法，其中是以蜂窝状金属合金为载体、催化剂活性成分为贵金属，该催化剂能促进柴油机尾气中碳颗粒和氮氧化物的互为氧化-还原反应。但是该催化剂制备工艺较复杂，不利于产品的工业化。

发明内容

本发明针对现有柴油机尾气处理技术存在的不足和缺陷，提供一种可同时消除柴油机尾气中四种主要污染物的尾气处理系统，且该系统中催化剂制备方法简单，具有高效的氧化和还原催化性能，能够满足高效和实用的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于柴油车尾气处理的净化系统，该系统包括依序设置的柴油微粒过滤器、还原催化器以及氧化催化器处理单元，其中：

所述柴油微粒过滤器中设有氧化催化剂，用以过滤除去柴油车尾气中的颗粒物质；

所述还原催化器中设有NO_X还原催化剂，且该还原催化器还设有还原气注入设备，用以还原去除通过柴油微粒过滤器的尾气中的氮氧化物；

所述氧化催化器中设有氧化催化剂，用于氧化去除通过还原催化器的尾气中的CO及烃类物质。