[发明专利]用于减少来自富燃废气的氨排放的催化剂

说明书

减少氨(NH₃)排放的系统包括(a)包含含有三效催化剂的第一基底的第一组件，其中第一组件位于包含含有氨氧化催化剂的第二基底的第二组件上游，其中所述氨氧化催化剂包含负载至少一种过渡金属的小孔分子筛；和(b)位于这些组件之间的含氧气体入口。例如，可以使用CHA骨架型小孔分子筛。减少NH₃排放的方法包括将含氧气体引入气流中以产生充氧气流；和使该充氧气流暴露在NH₃氧化催化剂下以将至少一部分NH₃选择性氧化成N₂。该方法可进一步包括使富燃废气暴露在三效催化剂下以产生包含NH₃的气流的步骤。

本申请是原始中国专利申请号201280024430.6，申请日2012年1月23日，发明名称“用于减少来自富燃废气的氨排放的催化剂”的分案申请。

发明领域

本发明涉及小孔分子筛负载的过渡金属催化剂。本发明还涉及使用小孔分子筛负载的过渡金属催化剂减少来自富燃废气的氨(NH₃)的系统。

发明背景

典型发动机废气是含有气体排放物如一氧化碳(CO)、未燃或部分燃烧的烃或其氧化物(HC)和氮氧化物(NO_x)等成分的不均匀混合物。通常，在发动机排气系统中提供催化剂组合物和该组合物所处的基底以将某些或所有这些废气组分转化成无害组分。例如，已知在固定式富燃发动机中合适地使用三效(TWC)催化剂以减少氮氧化物(NO_x)、烃(HC)和一氧化碳(CO)的排放。由于这些发动机在富燃条件(其中空燃比具有大于化学计量的燃料量(即空燃比低于化学计量比)条件)下运行，相当大部分的发动机输出的NO_x在三效催化剂上转化成氨(NH₃)并因此作为二次排放排出。对于配有TWC催化剂的典型富燃发动机，尾管NH₃可以为大约400ppm。

适用于在稀燃废气条件下的固定源的确证NO_x减除技术是选择性催化还原(SCR)。在这种方法中，在通常由贱金属构成的催化剂上用还原剂如氨(NH₃)将NO_x还原成氮气(N₂)。SCR提供NO_x的有效转化，只要废气温度在该催化剂的活性温度范围内。使用NH₃将NO_x物类还原成N₂有助于达到稀燃发动机中的NO_x排放目标。使用NH₃作为还原剂的后果在于，在不完全转化或废气温度上升的条件下，NH₃会从车辆废气中逃逸。为避免NH₃逃逸，可以将亚化学计算量的NH₃注射到废气流中，但NO_x转化率降低。或者，可以将NH₃超剂量送入该系统以提高NO_x转化率，但废气随后需要进一步处理以除去过量或逸出的NH₃。即使在NH₃的亚化学计量的剂量下，废气温度的提高也可能释放储存在NO_x减除催化剂上的氨，以致NH₃逃逸。传统的贵金属基氧化催化剂如负载在氧化铝上的铂在225℃以上对除氨非常有效，但它们产生相当多的N₂O和NO_x作为不想要的副产物而非所需N₂产物。通常，柴油机催化剂用于汽油机、固定式柴油或天然气发动机会导致生成NH₃排放，因为该催化剂非常活泼。