[发明专利]排气净化器

说明书

本申请是国际申请号为PCT/JP2006/304996，国际申请日为2006年3月14日的PCT国际申请进入中国阶段后国家申请号为200680010123.7的标题为“排气净化器”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种净化诸如柴油机、燃气发动机、汽油发动机和燃气涡轮发动机的内燃机或诸如焚化炉或锅炉的燃烧设备的排气的装置。更具体地说，本发明涉及一种在被安装于通常工作在空气过剩状态下的内燃机或类似设备的排气通道中时适于除去氮氧化物的排气净化器。

背景技术

排气净化的目标物质是例如氮氧化物、一氧化碳、未燃烃、炭烟等的颗粒物质。迄今为止已研发出多种用于净化这些物质的装置。

作为还原氮氧化物(NOx)的装置，一种脱硝装置或类似装置已进入实际使用，其中将氨或尿素作为还原剂的还原催化剂被安装在排气通道中，从而有选择地还原氮氧化物。此外，在比较小型的燃气发动机或汽车用汽油发动机中，已研发出能同时分解含氮氧化物、一氧化碳(CO)和未燃烃(HC)的三种物质的三用催化剂，该三用催化剂有助于排气的有效净化。

然而，已知该三用催化剂在工作于理想空气燃料比或接近理想空气燃料比的范围内的情形下能够有效地起到净化作用，然而在其它状态下，尤其是在空气(氧气)过剩的排气中无法有效地工作。

为了解决这个问题，在工作于空气过剩状态下的燃气发动机或汽油发动机中使用一种氮氧化物吸留催化系统，该系统在空气过剩(氧气)状态下工作时暂时使氮氧化物吸留在吸留材料中，并随后通过在燃料过剩状态下排出并还原被吸留的氮氧化物。

传统地，贵金属和碱金属氧化物或碱土金属氧化物的各种组合被研发作为氮氧化物吸附型催化剂(例如见专利文献1)。在这类催化剂中，在正常工作的空气过剩燃烧(贫燃)过程中，排气中的NO在贵金属催化剂上被氧化以获得NO₂，使NO₂与碱金属或碱土金属的基本氧化物反应，并且以硝酸盐形式吸留NOx。在再生操作的燃料过剩燃烧(富燃)过程中，通过还原贵金属催化剂上诸如烃和CO之类的物质而还原从氧化物脱附出的NO₂以获得N₂，并排出无毒的氮气。

图15是示出在使用由贵金属和碱金属氧化物或碱土金属氧化物的组合形成的氮氧化物吸留型催化剂的情形下由再生操作从氮氧化物吸留催化剂排出的物质的构成比图。大约75％的物质以N₂的形式被排出而剩下25％的物质以例如NO、N₂O和NO₂的NOx的形式被排出。

专利文献1：日本特开2001-000863号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

使用氨或尿素等有选择地还原氮氧化物的脱硝装置被应用于相对大型的工业内燃机或燃烧设备。然而，该装置本身是大型的和及其昂贵的，并且诸如氨和尿素的还原剂的维护成本也在增加。此外，未经消耗的氨被排放至大气的可能性也很高。

如上所述，三用催化剂在工作于空气过剩状态下的内燃机或燃烧设备内无法发挥催化功能。

在商用于小型燃气发动机和汽车汽油发动机的氮氧化物吸留型催化剂中，由于总是作为催化成分而含贵金属，因此净化器变得昂贵，能够完全实现还原的工作范围(例如温度和SV值)被局限在一个狭窄范围内，并且在发动机侧需要复杂的贫燃和富燃控制(空气和燃料供给量的控制)。

(发明目的)

本发明的一个目的是提供一种能在工作于空气过剩状态下的内燃机或燃烧设备中低成本地有效地去除和去毒排气中的氮氧化物并将氮排放至大气的排气净化器。本发明的另一目的是抑制硫毒化造成的氮氧化物吸附材料的劣化，从而即使在含大量硫成分的燃料中也能有效地发挥作用。

本发明解决的问题