[发明专利]防止选择性催化还原(SCR)催化剂受铂污染的方法

说明书

本发明涉及一种用于防止排放控制系统中SCR催化剂受到铂族金属污染的方法，所述排放控制系统包括位于所述SCR催化剂上游的含有铂族金属的催化剂，其特征在于含有氧化铝和氧化铈混合物的材料区域位于所述SCR催化剂的上游。

本发明涉及一种防止废气处理系统中SCR催化剂受到来自布置在废气处理系统上游的含铂部件的铂污染的方法。

除了一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x)之外，由柴油发动机驱动的机动车辆的废气含有源自汽缸燃烧室中燃料不完全燃烧的组分。除了残余的烃类(HC)之外，这包括通常以气体形式存在的粒子排放物，并被称为“柴油烟灰”或“烟尘粒子”。

为了清洁这些废气，上述组分必须尽可能完全地转化为无害化合物。这只有在使用合适催化剂的情况下才有可能实现。

这样，一氧化碳(CO)、气态烃(HC)以及(如果适用)粘附到碳烟粒子的有机团聚体(所谓的“挥发性有机馏分”VOF)可使用氧化催化剂以氧化方式去除。氧化催化剂在现有技术中由来已久，并且在大量实施方案中有所描述。在大多数情况下，贵金属铂和/或钯用作氧化-催化活性组分(参见例如US2011/0206584A1)；然而，例如在EP1938893A2中还描述了含金催化剂。

为了去除柴油车废气中的粒子排放物，使用了特殊的粒子过滤器，其可以设置有氧化-催化活性涂层以改善其特性。如在SAE文献SAE 2005-01-1756中详细描述的那样，此类涂层用于减少用于氧基粒子燃烧(烟尘燃烧)的活化能并因此降低过滤器上的烟尘点火温度，通过将废气中含有的一氧化氮氧化成二氧化氮来改善被动再生行为，并抑制烃类和一氧化碳排放物的突破。

柴油发动机废气中的氮氧化物可以例如通过使用氨作为合适的催化剂即SCR催化剂上的还原剂的选择性催化还原(SCR)而转化为无害的氮。还原剂必须通过SCR催化器上游的注射喷嘴从运送附加罐计量进入废气系统。优选地，不运送氨本身，而是运送容易分解成氨的化合物，诸如尿素或氨基甲酸铵。

为了使所讨论的有害废气组分能够被去除到所需程度，上述催化剂或过滤器必须适当地彼此组合成废气处理系统。

在已知废气处理系统中，例如WO99/39809和WO2009/140989中描述的废气处理系统，首先将氧化催化剂，然后是柴油粒子过滤器，最后是SCR催化剂布置在废气的流动方向上。位于柴油粒子过滤器与SCR催化剂之间的是用于计量还原剂的注射设备。根据要求，不使用柴油粒子过滤器的问题解决方案也是可行的。在这些情况下，废气处理系统在废气流动方向上首先包括氧化催化剂，然后是SCR催化剂。在这种情况下，用于计量还原剂的注射设备布置在氧化催化剂与SCR催化剂之间。

当这些系统运行时，据显示在高温下并且取决于λ值，氧化催化剂，特别是当它富含铂时，向气相中排出微量铂，该气相与废气流一起运输到SCR催化剂并污染它。由于铂呈现出高氨氧化活性，因此在约300℃以上的温度下SCR反应没有足够的氨可用，并且氮氧化物的转化降低。此外，还观察到一氧化二氮(N₂O)形成的升高，主要在约250℃的温度范围内。这种现象例如在SAE文献SAE 2008-01-2488和SAE 2009-01-0627中有所描述。

为了解决这个问题，US2011/138777A1提出在氧化催化剂下游和SCR催化剂上游的排气系统中布置含有氧化铈或钙钛矿材料作为有效组分的“铂族金属捕集器”。

WO2013/088132A1还提出了在SCR催化剂与含有铂族金属的催化剂之间布置具有能够结合挥发性铂族金属的材料的第三催化剂基底。

然而，上述方法具有的缺点是，废气处理系统必须补充附加部件，考虑到车辆底部的有限空间，这将非常难以实现。另外，这种解决方案将导致更高的成本。