[发明专利]对内燃机废气管线中的废气净化装置脱硫的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对布置在内燃机，特别是柴油内燃机的废气管线中的废气净化装置进行脱硫的方法。本发明还涉及用于对布置在内燃机，特别是柴油内燃机的废气管线中的废气净化装置进行脱硫的装置。

背景技术

在用过量空气运行的内燃机中，公知的是使用催化操作的后处理系统例如诸如NO_x存储催化器，SCR催化器或者颗粒过滤器，目的是能够遵守法律规定的废气极限值。全部所述的系统的共同点是，二氧化氮(NO₂)是该后处理系统中发生反应的一种重要的成分。所述的二氧化氮是借助于大多含铂的NO氧化催化器，由发动机所放出的一氧化氮藉由废气中所含的氧气来形成的：

但是，在真正的发动机运行中，所述的NO氧化催化器被燃料和/或发动机油中包含的硫所硫化是一个相当大的问题。作为燃烧的结果，由所述的硫形成了SO₂，该SO₂在NO氧化催化器上按下面的等式所示氧化来形成SO₃：

S + O₂→ SO₂

2SO₂ + O₂→ SO₃

这里，已经发现所形成的SO₃的量和所形成的NO₂的量彼此直接相关，特别是处于这样的方式，即，NO氧化催化器(其以期望的方式形成了大量的NO₂)同时产生了大量的不期望的SO₃。所述的SO₃与含金属的催化器修补基面涂层(Washcoat)一起形成了硫酸盐或者与水形成了硫酸，它们物理吸附到催化剂表面上。两种作用都导致了催化剂活性中心被覆盖，并因此导致了该催化剂的催化活性减少。NO氧化催化器进行脱硫或者脱硫可以通过将废气温度提高到500℃来进行，其中在正常的车辆运行中，特别是与废气涡轮增压器一起使用时几乎不能达到这样的温度。

对于NO氧化催化器脱硫来说，已知公知的是提高废气中的烃浓度，例如依靠稍后将燃料后注射到燃烧室中来提高，以使得所述的未燃烧的烃随后在NO氧化催化器上发生氧化，作为其结果，产生了大量的放热，其允许该NO氧化催化器脱硫。但是这里仍然是有问题的，特别是在重硫化的NO氧化催化器和在低废气温度和相关的烃转化变差的情况中，不再能完全氧化所述烃，或者可能甚至根本不再氧化所述烃，这样除了硫中毒之外，会发生长链烃化合物引起的NO氧化催化器另外的烟灰生成。这然后大多导致了NO氧化催化器的堵塞和因此导致了其失效。

如上所述，如果所述的烃不能定量地在NO氧化催化器上分解，并因此大量的烃仍然存在于所述催化器的下游，则会出现另外的问题，特别是与位于NO氧化催化器下游的用于进行选择性催化还原的SCR催化器相关地出现另外的问题：这些SCR催化器同样氧化了烃，这样会出现局部非常高的温度，其会导致损坏非常温度敏感的SCR催化器，特别是当所述的SCR催化器包含氧化钒作为活性成分(这是通常的情况)时更是如此。

对于NO氧化催化器脱硫来说另外的主要可能性将是在脱硫阶段中从贫发动机运行切换到富发动机运行，作为其结果，发生了废气温度明显的升高以及在废气段(Abgasstrang)中形成了还原性气氛，藉此，所形成的SO₃可以再次还原来形成SO₂或者甚至形成H₂S，并且排掉。但是，所述方法的主要缺点是这样的事实，即，由于燃烧过程中缺氧，烟灰排放发生了非常明显的增加。此外，由于该亚化学计量运行，发动机热负荷在这种情况中非常高。

例如从DE10131588A1中已知的是在脱硫方法中从氧化氮存储催化器释放聚积的硫。为此目的，将内燃机切换成脱硫运行模式，在其中，依靠燃料的后注射，获得了高于500℃的废气温度升高，并且设定了这样的还原性废气组成，其具有大约0.95或者更低的空气/燃料比值。

从DE19910503C1中已知的是用富/贫发动机汽缸分区来对氧化氮或者氧化硫聚积器进行周期性脱硫。

此外，DE19753573A1描述了一种废气净化系统，其具有NO_x存储催化器，在内燃机方向上上游连接有所谓的硫聚积器，其在贫废气和吸附温度的情况中吸收硫，并且在高于吸附温度的温度和富废气的情况中释放所述硫。