[发明专利]用于组合LNT-SCR应用的LNT和SCR催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于废气处理系统，尤其是用于燃烧机的废气处理系统的LNT-催化剂和SCR-催化剂。LNT-催化剂包括载体上的混合金属氧化物和至少两种铂族金属(PGM)的混合物，而且特别适合安装在SCR-催化剂的上游。本发明的另一个目标涉及用于废气处理系统的含有沸石的SCR-催化剂，其特别适合与前面提及的LNT-催化剂结合使用。本发明大体上涉及包括组合LNT-SCR-催化剂的催化体系。

本发明主要涉及减少燃烧废气流中的氮氧化物(NO_x)。具体而言，本发明涉及减少内燃发动机(ICE)排放的、尤其是柴油机或稀燃汽油机排放的含氧废气中的NO_x的工艺，并且还可能涉及去除由固定发动机、工业等中的任何其他燃烧工艺形成的NO_x的工艺。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是促使对自然和人类健康具有灾难性影响的酸雨和城市烟雾形成的主要空气污染物。欧盟或北美的最新环境标准将很快要求更清洁的交通工具，该交通工具的发动机具有低NO_x排放(Euro 6-Euro 7，US EPA标准MY2007和之后)，如果没有具有NO_x还原催化剂的先进后处理系统，这是不可能实现的。

用于减少NO_x排放的两种主要的现代方法是时下的LNT(稀油NO_x捕集器，有时被称作NSR(NO_x储存-还原))和加氨的SCR(选择性催化还原)。这两种方法都各有利弊。

LNT-催化剂将柴油机燃料的浓脉冲用作还原剂，在常用稀燃条件下，在诸如氧化钡的碱性氧化物上以硝酸盐和亚硝酸盐的形式储存NO_x，并在PGM组分上还原短期浓脉冲期间储存的NO_x。LNT由于高PGM负载量是昂贵的，易受硫损害的，并且需要复杂的脱硫程序；当前的LNF配方具有窄温度窗口和有限的热稳定性。

SCR-催化剂使用氨，其能够在宽温度范围内以及在不同的条件下以归中反应更有效地还原氮氧化物NO_x。SCR-催化剂不需要PGM组分，因此更便宜。然而，SCR方法需要额外的催化剂(如氨)，或者更普通的尿素，其能够分解成氨。因此，SCR-催化剂的应用需要额外的基础结构和设备从而分别向交通工具供应尿素或氨。通常，Cu/沸石或Fe/沸石能够作为SCR催化剂。

近来，出现了一种使用组合LNT-SCR的新方法，其中，SCR催化剂被安装在LNT催化剂的下游。在很多时候，在常用稀燃条件下运行系统，从而使发动机经济运转。在这一阶段期间，NO_x排放物被LNT催化剂吸附。然而，需要定期为LNT的再生进行短期燃料富集以还原储存的NO_x。在受控的浓燃料条件下在LNT中作为NO_x还原的副产物的氨随后被位于下游的NH₃-SCR催化剂吸附。从而，所吸附的氨在下一个稀燃料周期期间被用于选择性NO_x还原反应。因此，LNT+SCR结构消除了对外部NH₃源(例如，定期再填充尿素溶液罐)的需要，该外部NH₃源在单用SCR的情况中是必需的。