[发明专利]用于净化来自内燃机的废气的方法和系统

说明书

本发明涉及用于净化来自内燃机的废气的方法和系统。本发明提供了用于纯化来自内燃机的废气的系统和方法，其包括过滤器和SCR催化剂。过滤器周期性地再生，增加废气的温度至850℃以及水蒸气含量至100％体积。SCR催化剂包括具有AEI类型骨架和由铜助催化的水热微孔稳定的沸石和/或类沸石。

本申请是申请日为2012年4月27日，申请号为201280072731.6，发明名称为“用于净化来自内燃机的废气的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及在去除或减少有害的化合物方面对来自内燃机的废气的后处理。更具体是，本发明集中在对来自稀燃烧内燃机(并且尤其是柴油发动机) 的发动机废气中颗粒物质的去除和氮氧化物的还原。

稀燃烧发动机公知是能量有效的，但具有形成颗粒物质和氮氧化物的缺点，这些必须在发动机废气中除去或至少减少。

为了防止环境污染以及满足一些政府需求，现代柴油机设有废气净化系统，其包括串联的用于挥发性有机化合物去除的氧化催化剂，用于颗粒物质的去除的颗粒过滤器以及在氮氧化物(NOx)的选择性还原中有活性的催化剂。

还公知的是将SCR催化剂集成到颗粒过滤器。

废气中的NOx的选择性催化还原通常通过与原样或作为其前体导入的氨起反应而实现，氨喷入SCR催化剂的废气上游，用于将主要为二氧化氮和一氧化二氮的氮氧化物(NOx)选择性还原为氮。

为此，在文献中公开了许多催化剂组合物。

近来，用铜或铁助催化的沸石引起了很大的关注，尤其是在汽车应用中使用。

包含用于NH₃-SCR应用的沸石催化剂的铜显示在低温下高的活性。然而，在某些应用中，催化剂可能暴露于废气中很高的温度偏移。此外废气包含来自燃烧发动机的高浓度的水蒸汽，这可以降低沸石催化剂性能。水热稳定性对于铜基沸石催化剂通常是个问题，一种可能的催化剂失活机理为由对于水-热条件的不稳定性造成的沸石骨架降解，其由铜的存在而进一步增强。

在NH₃-SCR应用中含铜沸石催化剂的失活典型地由因为对于水-热条件的不稳定性造成的沸石骨架降解所引起，这由铜的存在而进一步增强。然而，稳定性对其中催化剂将经历含水废气流中的高温度偏差的汽车应用尤其重要。

催化剂的失活在配备有颗粒过滤器的废气净化系统中尤其是个问题，为了防止载有烟灰的过滤器上的压力积累，其必须周期性地活性再生。

活性再生通过燃烧捕集的烟灰而执行。再生可以通过将燃料喷射进入氧化催化剂上游的废气或通过颗粒过滤器的电加热而开始。

在活性再生期间，取决于过滤器中捕集的烟灰的量，在10至15分钟的时间期间在过滤器出口的废气温度可以达到850℃以上并且水蒸汽的含量为15％以上，最多100％。

本发明的总体目标是提供一种用于除去稀燃内燃机的有害的化合物，例如通过颗粒过滤器去除颗粒物质以及通过与催化剂接触的氮氧化物选择性催化还原而去除氮氧化物，所述催化剂当在颗粒过滤器的活性再生期间暴露于高温和水蒸气浓度时为水热稳定的。

我们已经发现本发明的目标可以通过使用具有水热稳定的AEI类型骨架的沸石或类沸石实现，其中在水热老化条件下即使当铜在沸石或类沸石中存在时，该结构得以保持。

按照上述发现，本发明提供一种用于净化来自内燃机的废气的方法，其包括

通过使气体经过颗粒过滤器降低废气中烟灰的含量；

随后在氨或其前体存在下通过与在NH₃-SCR中有活性的催化剂接触，降低氮氧化物的含量；

通过燃烧过滤器中捕集的烟灰并且由此将废气的温度增加至850℃并且将水蒸气含量增加至100％体积，周期性地再生过滤器；以及