[发明专利]使用燃料碳氢化合物作为还原剂的NOx还原的复合催化剂

说明书

技术领域

本发明的公开内容主要涉及来自碳氢化合物燃料动力源(如以稀薄燃料燃烧混合物运转的柴油发动机)的废气的处理。更具体而言，本发明的公开内容涉及使用复合催化剂来处理废气的NOx内容物以进行NOx的选择性催化还原(SCR)。

背景技术

柴油发动机在高于化学计量的空气燃料质量比的情况下运转以改善燃料经济性。这种稀薄燃烧型发动机产生了具有较高的氧气和氮氧化物(NOx)含量的热废气。预热的柴油发动机的废气温度通常在约200℃-约400℃并且具有典型的组成，按体积计为：约10％-约17％的氧气，约3％的二氧化碳，约0.1％的一氧化碳，约180ppm的碳氢化合物，约235ppm的NOx以及余量的氮气和水。

由于热废气物流中高氧气(O₂)含量，这些通常包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)的NOx气体难以还原为氮气(N₂)。现有的NOx还原技术，例如稀薄NOx捕集技术(LNT)以及尿素/SCR技术，能够在某些条件下提供一些适当的NOx还原特性。然而，LNT和尿素/SCR技术都具有它们固有的缺陷。例如，LNT技术需要大量的贵金属催化剂和复杂的发动机控制技术，而尿素/SCR技术需要车载尿素箱以及尿素分配基础设施。

还原这些NOx气体的方法包括，例如，Byong Kwon Cho等人的题为“Hydrothermally Stable Catalyst for Improved Lean NOx Reduction”的美国专利6,936,562，在此将其全部引入作为参考，其摘要中描述了具有催化活性的某些金属交换的SUZ-4沸石以还原在稀薄燃料条件下运转的碳氢化合物或乙醇燃料发动机的废气中的NOx。SUZ-4沸石最初包含例如Li+，Na+，K+和/或Cs+的碱金属阳离子。这些含有碱金属阳离子的沸石与铜(II)，银(I)，铁(III)或钻(II)离子中的至少一种发生部分交换。所得的部分交换的SUZ-4沸石表现出这样的活性并且在极端的水热老化条件下是稳定的。还参见Byong Kwon Cho等人的题为“Hydrothermally Stable Catalyst for Improved Lean NOx Reduction”的美国专利6,645,448，在此将其全部引入作为参考。

Byong Kwon Cho等人的题为“NO Reduction With Diesel Fuel Reformed byNonthermal Hyperplasma”的美国专利6,957,528，在此将其全部引入作为参考，在摘要中描述了通常在约200℃-400℃，使用双床NaY-CuY沸石还原催化剂完成的柴油发动机废气中的NOx的还原。催化剂在氮氧化物还原中的有效性通过分开且顺序地将等离子体-重整柴油燃料和臭氧添加到废气然后使其接触粉末状催化剂而得到显著提高。重整柴油燃料是通过下述过程获得的：将燃料从车载存储中抽出，对抽出部分进行加热，用空气汽提更多的挥发级分并使得空气/挥发柴油燃料级分流经非热等离子体反应器。臭氧通过吹送环境空气经过第二非热等离子体反应器来得到。

Byong Kwon Cho的题为“Reforming Diesel Fuel for NOx Reduction”的美国专利7,093,429，在此将其公开内容完全引入作为参考，在其实施方案中说明了在NOx的选择性催化还原(SCR)中使用柴油燃料的方法，其中通过来自高效非热等离子体发生器中的空气等离子体物流使柴油燃料分馏并重整。

Byong Kwon Cho等人在2005年6月17日提交的题为“ContinuousReforming of Diesel Fuel for NOx Reduction”的美国专利申请11/155,179(代理编号GP-305962)，在此将其公开内容完全引入作为参考，在其实施方案中描述了使用空气等离子体连续分馏和重整柴油燃料以产生用于NOx还原的部分氧化的碳氢化合物的方法和设备。

Byong Kwon Cho等人的题为“Method of Reducing NOx in Diesel EngineExhaust”的美国专利7,090,811，在此将其公开内容完全引入作为参考，在其实施方案中描述了使用乙醇作为NOx选择性催化还原的还原剂来还原柴油发动机废气中NOx内容物的方法。

每一份前述美国专利和申请的适当组分和方法方面都可在本申请实施方案中为本发明的公开内容所选择。

发明内容