[发明专利]降低在Ag/Al2O3HC－SCR催化剂上的结焦

说明书

本发明涉及降低Ag/Al₂O₃烃选择性催化还原(HC-SCR)催化剂在 贫燃发动机尾气物流中结焦的方法。

HC-SCRs有时在文献中还指非选择性的催化还原(NSCR)催化剂， 贫NOx催化剂(LNC)、贫NOx还原催化剂、“DeNOx催化剂”和吸留 NOx的催化剂。

在烃选择性催化还原中，根据下面反应(1)，烃(HC)与氮氧化物 (NOx)而不是与氧(O₂)进行反应，形成氮(N₂)、二氧化碳(CO₂)和水 (H₂O)：

{HC}+NOx→N₂+CO₂+H₂O    (1)

该竞争的、非选择性的与氧的反应通过反应(2)给出：

{HC}+O₂→CO₂+H₂O    (2)

最有效的用于选择性促进所希望的反应(1)的HC-SCR催化剂是 Pt/Al₂O₃，Cu交换的ZSM-5和Ag/Al₂O₃。Ag/Al₂O₃催化剂在较高的温 度下和宽的温度范围内起作用，并且近来在运载工具测试中显示出有 前景(Klingstedt等人，Topics in Catalysis，30/31，2004，27和Lindfors等 人，Topics in Catalysis，28，2004，185，其全部内容在此引入作为参考)。

所有的这些催化剂显示出烃对NOx选择性还原反应的高活性，该 烃包括长链烷烃和柴油燃料，然而每种催化剂在使用中受到一些形式 的限制。Pt/Al₂O₃催化剂显示出较低的NOx的转化率和较低的对氮的 选择性；N₂O(转化率＞60％)是基础产品。另外，Pt/Al₂O₃催化剂的 HC-SCR活性范围被限制在低温(约150-250℃)。一般而言，Cu/ZSM-5 催化剂由于铜烧结和沸石的脱铝作用可能遭受热去活作用。Ag/Al₂O₃催化剂能耐湿热老化，但是可能遭受由结焦或硫酸化所引起的化学去 活作用。我们知道，一旦老化，Pt/Al₂O₃催化剂相对差的性能和 Cu/ZSM-5和Ag/Al₂O₃ HC-SCR催化剂相对差的活性至今不足于使它 们被广泛应用(Konig等人，Topics in Catalysis，28，2004，99，在本文中 被引用作为参考)。

结焦在较高温度下在任何HC-SCR催化剂的活性中不是重要因 素，因为高于大约400℃任何存在的碳将被燃烧以形成CO₂从而留下 对在其上进行反应可获得的催化剂表面。因而，重要的是把任何特别 的HC-SCR催化剂的绝对活性和结焦可能引起的活性降低区分开。任 何特定的HC-SCR催化剂的绝对活性的提高不必然是伴随结焦减少的 结果。

尽管如此，结焦在较低的温度对Ag/Al₂O₃催化剂的HC-SCR活性 具有重要的影响，因此我们设计了一种方法，该方法限制引起结焦沉 积的烃物种接近催化剂以使结焦去活作用减到最小。涉及改进 Ag/Al₂O₃催化剂配方的所述方法被公开在WO 2005/016496(在本文中 被引用作为参考)。特别地，我们公开了通过将已知的HC-SCR催化剂 与部分氧化催化剂(POC)结合，有可能抑制或避免低温焦炭形成。在 WO 2005/016496发明中，POC通过促进使贫燃内燃机的尾气中的烃 部分氧化成一氧化碳(CO)、氢气(H₂)和部分氧化的烃物种有助于预防 结焦。因此，存在于尾气中的重烃物种在接触下游的HC-SCR催化剂 之前部分地被氧化为较小的、更活性的物种。