[发明专利]用氢选择性催化还原氮氧化物

说明书

技术领域

本发明涉及催化还原氮氧化物。

背景技术

由燃烧过程产生的氮氧化物，尤其是NO和NO₂(NO_x)，仍是空气污染的主要来源。它们造成光化学烟雾、酸雨、臭氧耗竭、地面臭氧和温室效应。超过95％的氮氧化物排放物来自两种来源：约49％来自可移动的来源，例如机动车，约46％来自固定的来源，例如发电厂。已开发了多种技术，试图降低这样的排放物。

三元催化对于从汽油发动机除去排放物非常有效，在汽油发动机中，窄带氧传感器提供空气∶燃料比为约14.07的闭环控制。另一方面，柴油发动机非常贫燃地操作，具有空气∶燃料比为约14到约24的宽带。虽然由于柴油机燃料的性质和压缩点火燃烧过程使得柴油发动机与汽油发动机相比具有显著的优点，但是柴油发动机排放出大量颗粒物和氮氧化物排放物。由于需要较宽的操作温度窗口，所以许多用于汽油发动机的催化剂不适合用在柴油发动机排气流中。

目前商业上可得的用于还原来自固定来源的NO_x排放物的技术是选择性催化还原(SCR，selective catalytic reduction)。普遍选择氨(NH₃)作为还原剂。类似的SCR技术也可以有效地用于可移动来源，其中通常通过脲的热分解产生NH₃。然而，存在许多商业和管理缺点，即：(1)需要单独的罐和注入系统，(2)存在与NH₃泄漏有关的一些问题，(3)在低温条件下难于处理脲溶液，以及(4)然而，不存在实际的基础设施以广泛地配置必需的脲溶液。这些因素表明希望开发使用其它还原剂(例如氢)的活性NO_x还原催化剂。已表明氢在贫燃条件下是有前景的NO_x还原剂，并且将很可能可用于机动车、燃料电池应用的燃料处理器、柴油机燃料的机载重整等。

发明内容

本发明提供一种排放物处理系统和一种用于还原含有氮氧化物(NO_x)的柴油机排气流中的污染物的方法。所述系统包括具有至少一个入口、至少一个出口以及适合于接收和消散废气的内部工作环境的催化转化器。催化剂置于内部工作环境中，包含由式：X％Pd-Y％V₂O₅/Z表示的化合物，其中X是约0.1到约2.0的重量百分比，Y是约0.1到约7.0的重量百分比，Z是大表面积的载体材料。提供包含H₂和CO的还原剂，H₂∶CO的比为约1∶1到约3∶1。还原剂与柴油发动机的废气混合，并将混合物注入到转化器的内部工作环境中，在此催化剂还原存在于废气中的NO_x。

由下文提供的详细描述，本发明可适用的其它领域将变得明显。应理解，尽管指明详细描述和特定实例为本发明的优选实施方案，但是仅仅用于说明的目的，而不意在限制本发明的范围。

附图说明

由详细描述和附图，会更充分地理解本发明，其中：

图1显示催化剂(a)Al₂O₃；(b)20％TiO₂/Al₂O₃；(c)5％V₂O₅/20％TiO₂/Al₂O₃；(d)1％Pd-5％V₂O₅/TiO₂/Al₂O₃；(e)1％Pd/20％TiO₂/Al₂O₃；和(f)1％Pd-5％V₂O₅/Al₂O₃的XRD图；

图2显示1％Pd-5％V₂O₅/TiO₂/Al₂O₃(上)和1％Pd/TiO₂/Al₂O₃(下)催化剂的TPR曲线；

图3显示对于不同催化剂的作为温度函数的NO转化率。反应条件：0.1g催化剂；总流量＝200ml/分钟；[NO]＝500ppm；[O₂]＝5％；[H₂]＝4000ppm；He＝余量；