[发明专利]采用多个分流还原氮氧化物

说明书

发明背景

本发明总体上涉及还原氮氧化物(NO_x)排放物的系统和方法，更具体地 涉及将排气流分流以形成多个原料流以及之后使多个原料流重新汇合并送 入选择性催化反应床的系统和方法。

内燃机例如通过燃烧反应将燃料(如汽油、柴油等)转变为功或动力。这 些反应产生诸如一氧化碳(CO)、未燃烃(UHC)和氮氧化物(NO_x)(例如一氧化 氮(NO)和二氧化氮(NO₂))等副产物。全球对空气污染问题的关注致使建立了 更加严格的发动机系统排放标准。因而，对至少减少氮氧化物排放物的系 统和方法一直进行着持续不断的研究。

一种从排气流中除去氮氧化物的方法包括将氮氧化物还原的选择性催 化还原(SCR)工艺。例如，广泛采用氨-SCR工艺，其中使用氨作为选择性 催化还原工艺的还原剂以生成氮气和水。氨-SCR，也称作NH₃-SCR，因其 催化反应性和选择性而普遍使用。然而，氨的实际使用主要局限于发电厂 和其它固定式应用。更具体地，氨所引发的毒性和处理问题(例如储槽)致使 这种技术应用于汽车和其它移动式发动机不切实际。例如，通常难以满足 关于车辆排气系统氨泄漏的现行规定。

近年来，还对作为NH₃-SCR工艺潜在竞争者的烃选择性催化还原 (HC-SCR)氮氧化物开展了全面的研究。烃还原剂与排气流中的氮氧化物反 应，主要生成氮气和二氧化碳。这种选择性催化还原工艺的主要优点在于 与氨相对使用烃作为还原物质，从而对泄漏具有微小的担忧。例如，已知 使用丙烷作为还原剂的HC-SCR工艺。然而，这种工艺还未商业化，因其 去除氮氧化物的有效性低。另外，用于HC-SCR工艺的催化剂通常具有窄 的工作温度范围。因此，在催化材料经受宽的温度范围的瞬变应用中，这 些类型的床无法实际用于处理燃料产生的排气流。

因而，对于用于减少氮氧化物排放物的改进系统和方法存在持续的需 求。

发明内容

本发明披露用于还原氮氧化物排放物的方法和排气管。在一种实施方 案中，还原排气流中氮氧化物的方法包括将包含一定浓度一氧化氮的排气 流分送到三种类型的流通单元(flow-through cell)中，其中第一流通单元包括 催化剂，配置该催化剂以使用还原剂还原一氧化氮，从而形成包括含氮物 质的第一原料流。第二流通单元包括催化剂，配置该催化剂以氧化一氧化 氮，从而形成包括二氧化氮的第二原料流，第三流通单元不改变一氧化氮 的浓度并形成包括一氧化氮的第三原料流。然后，将第一、第二和第三原 料流混合以形成均匀混合物并送入催化床，配置该催化床以将含氮物质、 一氧化氮和二氧化氮转化为包括氮气和水的流体。

用于还原氮氧化物排放物的排气管包括：具有至少三个单元的第一部 分，所述至少三个单元包括经配置还原一氧化氮以形成含氮物质的第一单 元、经配置氧化硝酸以形成二氧化氮的第二单元、经配置不与一氧化氮流 反应的第三单元；设置于第一单元的上游并与第一单元流体连通的烃还原 剂；位于第一部分的下游并与第一部分流体连通的第二部分，配置该第二 部分以形成来自第一部分的含氮物质、一氧化氮和二氧化氮的均匀混合物； 位于第二部分的下游并与第二部分流体连通的第三部分，配置该第三部分 以使含氮物质、一氧化氮和二氧化氮进行反应，从而形成包括氮气和水的 流体。

通过以下附图和详述对上述和其它特征进行示例。

附图说明

参照示例性附图，其中在各附图中以相同的标记表示相同的要素：

图1是用于至少还原氮氧化物排放物的系统的实施方案的示意图；和

图2是用于至少还原氮氧化物排放物的系统的另一实施方案的示意图。

具体实施方式