[发明专利]柴油催化剂

说明书

本发明涉及一种纯化柴油机废气的催化剂，它包括一种或多种沸石和至少一种铂族金属。

柴油机废气含有一氧化碳、未燃尽的烃、氮氧化物和炭黑颗粒，它们是空气污染物。未燃尽的烃包括链烷烃、烯烃、醛类和芳族化合物。与汽油机废气相比，柴油废气含有百分比较高的难于氧化的长链烷烃。此外，柴油机废气比汽油机废气要冷得多，含氧浓度在3-10vol％之间。

高的氧气浓度是因为柴油机是在大于18的大空气/燃料比率(千克空气/千克燃料)下操作的。与此相反，汽油机在14.6的空气/燃料比下操作，这能使烃化学计量地燃烧。所以汽油机废气中几乎不含有氧气。

当在部分负荷下操作时，柴油机的废气温度是在100-250℃的范围内，只有在满负荷下操作时才能达到550-650℃的温度。而在部分负荷时，汽油机废气的温度在400-450℃之间，在满负荷下可以达到1000℃。

柴油机废气中的炭黑颗粒含有炭芯和吸附在其上的挥发性有机物(VOL＝挥发性有机物)以及在柴油机中燃烧所产生的硫酸盐，这是因为柴油燃料中含有硫。

由于柴油机废气的特殊性质，已开发出纯化它们的专用废气纯化系统。

DE 3 940 758A1描述了一种氧化纯化柴油机废气的催化剂，对烃和一氧化碳具有高的转化率，对氮氧化物和二氧化硫具有受到抑制的氧化效果。催化剂中的活性组分包括与钒或氧化钒接触的铂、钯、铑和/或铱。活性组分沉积在细分的氧化铝、氧化钛、氧化硅、沸石或其混合物上。催化剂以涂料的形式被涂布在由陶瓷或金属制成的蜂窝状载体的通道上，这一通道允许气体自由通过。这种催化剂对一氧化碳和烃的Anspring温度T_50％在210-275℃之间(温度T_50％是废气在该温度下正好有50％的污染物转化为无害组分)。在350℃时催化剂对一氧化碳和烃具有良好的转化率。催化剂允许氮氧化物基本不变地通过。只有极少一部分二氧化硫为三氧化硫。由于对二氧化硫的减少的氧化效果，与其它氧化催化剂相比，这种催化剂还使得颗粒的排放较少，因为可吸附在废气中炭黑芯上的硫酸盐的量较少。

颗粒排放这一问题可以通过使用低硫柴油来解决，所以DE 3 940 758 A1中的催化剂就变得不太重要了。

EP 0 427 970A2描述了一种降低空气/燃料比为22的氧化废气中氮氧化物含量的催化剂。该催化剂含有至少一种SiO₂/Al₂O₃摩尔比大于10、孔径为0.5-1nm的沸石。铂族金属沉积在该沸石上，其中，如果即使在催化剂老化后也还能获得对氮氧化物的良好转化率，则对于每一种铂族金属，金属对沸石的最小重量比率都不应太小。

DE 4 435 073A1描述了一种催化剂，该催化剂含有至少两种具有不同孔径的沸石混合物，还含有铈氧化物以及负载的钯。沸石混合物用来在低温起动阶段吸附废气中不同大小的烃分子。钯和铈氧化物用来使烃转化为无害组分。

本发明的目的是提供一种纯化柴油机废气的，与现有技术相比，为改进的催化剂，它可以氧化废气中的长链烷烃，这些长链烷烃在200℃以下难于氧化，同时，尽管柴油废气中氧气的含量高，还能减少氮氧化物。

本发明的目的是通过纯化柴油机废气的催化剂来达到的，该催化剂含有一种或多种沸石和至少一种铂族金属。催化剂的特征在于它包括一种或多种由铝硅酸盐、氧化铝和氧化钛组成的组中的金属氧化物，其中铝硅酸盐中二氧化硅与二氧化铝的重量比率为0.005-1，铂族金属仅沉积在这些辅助的金属氧化物上。

按照本发明，除沸石外，催化剂还含有作为铂族金属载体的其它金属氧化物。铂族金属仅沉积在这些辅助金属氧化物上而不沉积在沸石上这一点是很重要的。铂族金属沉积在沸石上将得到活性低的催化剂(参看比较例V1)。

使铂放金属沉积在辅助金属氧化物(在下面也称之为活性金属氧化物)可以通过多种方法来实现。重要的是所选择的沉积方法应保证铂族金属尽可能均匀地细微地分布在辅助金属氧化物上。

一种可能的沉积方法是在与沸石混合之前，用铂族金属的可溶前体的溶液浸渍辅助金属氧化物。在这一用途中水溶液是优选的。