[发明专利]还原氮氧化物的方法

说明书

本发明涉及使用催化剂还原氮氧化物(NO_x)的用途及对应的方法。氮氧化物主要来自燃烧废气，特别是来自内燃机如柴油机。

烃与作为氧化剂的空气燃烧特别是与过量空气在高温下燃烧，通过在空气存在下氮的氧化产生氮氧化物。这类氮氧化物的实例有NO、NO₂、NO₃、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅。对于污染物氮氧化物应尽可能完全地从燃烧废气中除去，以避免环境污染。由于使用废气处理设备，发电厂和工业排放持续减少，降低在机动车废气中污染物数量变得日益重要，特别是考虑到机动车数目的增加。

已提出过许多降低机动车发动机NO_x排放的解决方案。降低NO_x排放的有效解决方案必须满足许多标准，特别是如使用催化剂时，例如：

-高转化率，即大量除去NO_x，甚至是在高和低温下及在操作过程中载荷频繁变换的情况下

-避免使用辅助物质如氨或尿素

-生产和操作费用低

-使用时间长

-产生的N₂O少

-催化剂机械稳定性高

也有人设计了一些还原氮氧化物的催化剂。

EP-A-0687499叙述了用于还原氮氧化物的由尖晶石制成的尖晶石催化剂，包含铜、锌、和铝。

US3974255叙述了涂覆有铂的铝酸镁尖晶石催化剂。该催化剂用来还原内燃机废气中的NO_x。

EP-B-0494388叙述了从废气中除去氮氧化物的方法，其中使用的催化剂是多价金属磷酸盐。多价金属硫酸盐或元素周期表第4周期的过渡金属的尖晶石铝酸盐。特别叙述了铝酸钴催化剂，它是通过硝酸钴与硝酸铝共沉淀随后经干燥和焙烧制备的。

JP-A2-08024648叙述了从废气中除去氮氧化物的催化剂。该催化剂的组成例如是Ag_0.01P_0.01Pr_0.01Cu_0.2Zn_0.5Al_2.0，还可存在Fe_0.02Co_0.02或者0.01％的MgO。该催化剂通过将Ag和Pr的硝酸盐与磷酸混合、并将该混合物在存在氨或碳酸铵或硫酸铵水溶液的条件下引入到Cu、Zn和Al的氧化物混合物中来制备的。分别在500℃和800℃下进行焙烧。该催化剂的银含量为0.67wt％。

也公知有催化分解一氧化二氮的催化剂。DE-A-4224881叙述了由铝氧化物承载的含银催化剂及催化分解纯或在混合物中的一氧化二氮的方法，其中一氧化二氮以显著的程度选择性分解为元素，而其它氮氧化物不分解。所使用的催化剂可呈浸渍有银的铜/锌/铝尖晶石形态。这包括例如氧化铝载体用硝酸铜和硝酸锌溶液浸渍、干燥、焙烧，然后用硝酸银溶液浸渍，干燥并焙烧。

本发明的目的是提供与公知催化剂相比改进了的用于还原NO_x的催化剂。此外，还提供用于还原特别来自内燃机废气中的NO_x的方法。

通过使用包括如下组分的催化剂来还原NO_x可实现这一目的，所述催化剂包括：

(a)20至97wt％的Al₂O₃，

(b)1至40wt％的CuO，

(c)1至50wt％的ZnO，

(d)1至40wt％Ag，

(e)0至2wt％Pt，

(f)以组分(a)至(e)的总重量计0至20wt％的稀土金属、元素周期表第3副族元素或其混合物的氧化物，其中组分(a)至(e)的重量总和为100wt％，

其中，在各种情况下，组分(a)重量的最高达一半可被Fe₂O₃、Cr₂O₃、Ga₂O₃或其混合物替代，组分(b)的最高达一半可被CoO替代，组分(c)的最高达一半可被MgO替代，组分(d)的最高达一半可被Au替代，组分(e)的最高达一半可被Pd、Ru、Os、Ir、Rh、Re或其混合物替代。

本发明还发现，在DE-A-4224881中所叙述的催化剂可用来还原NO_x。