[发明专利]用于降低来自含过渡金属的催化器的二苯并二烯和氧芴排放的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于降低安装在内燃机的废气排放管中的至少一个含过渡金属的催化器上多氯化的二苯并二 烯类化合物和多氯化的氧芴类化合物的形成的设备以及制备该设备的方法。 

背景技术

除固体颗粒之外氧化氮(Stickoxide)也属于在燃烧过程中产生并一再降低其允许排放量的受限废气成分。为降低汽车中运行的内燃机的这类废气成分，目前使用了各种方法。降低氧化氮主要借助于催化器(Katalysator)，在富氧废气中还需还原剂，以提高选择性和NO_x转化率 已知这类方法总称为SCR法，SCR代表“选择性催化还原”。多年来已用于发电厂领域，近几年也用于内燃机(Brennkraftmaschine)中。这类方法的详述参见DE 3428232A1。可使用含V₂O₅的混合氧化物如以V₂O₅/WO₃/TiO₂形式作为SCR催化器。其中典型的V₂O₅含量为0.2-3％。作为还原剂在实际应用中可使用氨或释放出氨的呈固态或溶液形式的化合物如尿素或甲酸铵。为了转化1摩尔一氧化氮需要1摩尔的氨。 

如果在SCR催化器前接有用于形成NO₂的含铂的NO氧化催化器 

则该SCR反应可大大加速，并明显增加了低温活性 

在汽车中运行的内燃机情况下，用SCR方法难以发生氧化氮还原，因为这里存在变换(wechselnd)的运行条件，这使得难以实现还原剂的按量配量。虽然一方面应达到尽可能高的氧化氮转化率，但另一方面应注意到不造成未消耗的氨的排放。为有助于此，常使用置于SCR催化器下 游的阻氨催化器(Ammoniak-Sperrkatalysator)，其将过量的氨转化成氮和水蒸汽。 

为最小化细颗粒(Feinstoffpartikel)可在发电厂领域及汽车中使用所谓的颗粒分离器或颗粒过滤器。 

汽车中应用的带有颗粒分离器的典型装置例如在EP 1072765A1中有所描述。这类装置与带有颗粒过滤器的装置的差别在于颗粒分离器的通道直径明显大于所存在的最大颗粒的直径，而在颗粒过滤器中该过滤器通道的直径在颗粒直径的范围内。 

由于这种差别，颗粒过滤器有被堵塞的危险，这增加废气背压(Abgasgegendruck)并降低发动机功率。带有颗粒过滤器的装置和方法参见EP 0341832A2。上述的两种装置和方法的特征在于，在每一情形下安装在颗粒分离器或颗粒过滤器上游的氧化催化器(至少一种含铂作为活性物质的催化器)也借助于所含的残余氧按关系式(2)将废气中的一氧化氮氧化成二氧化氮。这时要注意上述反应的平衡在高温下位于NO侧。这导致在高温下可达的NO₂含量由于该热力学限制而受限。 

该NO₂在颗粒分离器或颗粒过滤器中再与碳颗粒反应生成CO、CO₂、N₂和NO。 

利用强氧化剂NO₂实现连续去除所沉积的细颗粒，由此可省去如在其它装置中必须昂贵地进行的再生循环(Regenerationszyklen)。这因此被称为“被动(passive)”再生。 

如果借助于NO₂不能实现颗粒过滤器中沉积的碳的完全氧化，则会增加碳含量和由此增加废气背压。 

为避免这点，实际上为该颗粒过滤器增多配置催化层以氧化NO。如上所述，其大多是含铂催化剂。但该方法的缺点在于，在颗粒过滤器中形成的NO₂仅可用于氧化在用于NO氧化的所述催化活性层下游而沉降的颗粒，即在过滤介质中的颗粒。相反，如果在过滤器表面和由此在催化活性层上形成沉降的颗粒层，即所谓的滤饼(Filterkuchen)，如该NO氧化催化器在该滤饼下游存在，则那里沉降的炭黑颗粒不可借助于来自 施加于颗粒过滤器上的NO氧化催化器的NO₂所氧化。 

此外准确地说，仅在粗气体侧(Rohgasseite)上所施加的催化剂层(Katalysatorschicht)有助于该体系的性能，因为在净气体侧(Reingasseite)上催化形成的NO₂不再可与粗气体侧(Rohgasseite)上和过滤材料内部所沉降的炭黑接触。