專利名稱：多功能催化劑塊、排放控制系統(tǒng)和減少尾氣中廢物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來減少來自內(nèi)燃機(jī)的尾氣的廢物的多功能催化劑塊。
技術(shù)背景
與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已廣泛地用于運(yùn)輸工作，并且具有許多其他固 定的應(yīng)用。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒尾氣常含有包括未燃碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、 顆粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)在內(nèi)的多種燃燒廢物，NO和NO2統(tǒng)稱 為氧化氮或N0X。為了更清潔的排放，需要從燃燒尾氣去除CO、HC、PM和N0X。在 符合特定的排放要求方面，燃燒尾氣處理變得愈加重要。
傳統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)經(jīng)常使用單獨(dú)的裝置用來減少NOx和顆粒物。例如，使用 單獨(dú)的SCR(選擇性催化還原)催化劑將NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)?N2)，使用單獨(dú)的顆粒過濾器 (PF)除去顆粒物。
然而，由于傳統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)尤其沒有同時(shí)考慮排放控制效率和空間的節(jié) 約，并且沒有權(quán)衡排放控制效率和空間的節(jié)約，所以傳統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)的使用受到了 限制。
亟需提供一種具有更適于符合日益嚴(yán)格的工業(yè)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的特征的排放控制系 統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的多功能 催化劑塊。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多功能催化劑塊包括基板；尿素水解催化劑，負(fù)載 在基板上；選擇性催化還原6CR)催化劑，負(fù)載在基板上。
在另一實(shí)施例中，基板被構(gòu)造為壁流式顆粒過濾器。在又一實(shí)施例中，基板被 構(gòu)造為流過式獨(dú)石。
在再一實(shí)施例中，多功能催化劑塊設(shè)置有第一區(qū)和相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)位于第一區(qū)下 游的第二區(qū)，其中，至少90wt%的尿素水解催化劑位于第一區(qū)，至少90wt%的SCR催化 劑位于第二區(qū)。在再一實(shí)施例中，尿素水解催化劑和SCR催化劑在基板上形成混合物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于減少來自內(nèi)燃機(jī)的在尾氣通道中傳輸 的廢物的排放控制系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，排放控制系統(tǒng)包括這里描述的多功能催化劑 塊。在另一實(shí)施例中，所述排放控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游并設(shè)置在多功能催 化劑塊的上游的氧化催化劑。在又一實(shí)施例中，所述排放控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在多功能 催化劑塊的下游的氧化催化劑。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的方法。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括使尾氣與還原劑和在此描述的多功能催化劑塊接觸以形 成經(jīng)處理的尾氣的步驟。


圖1示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的具有多功能催化劑塊的排放控制 系統(tǒng)；
圖2示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的具有與一種或更多的氧化催化劑 結(jié)合的多功能催化劑塊的排放控制系統(tǒng)；
圖3A描繪了多功能催化劑塊的剖面的放大示圖3B是示出多功能催化劑塊的另一實(shí)施例的與圖3A相似的示圖。
具體實(shí)施方式
如所要求的，在此公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例。然而，應(yīng)該明白的是，所公開 的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種可替換的形式來體現(xiàn)。附圖未必是按 比例的，可能會(huì)夸大或縮小一些特征來顯示具體組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié) 構(gòu)和功能方面的細(xì)節(jié)并不被解釋為局限性的，而僅僅是權(quán)利要求書的具有代表性的基礎(chǔ) 和/或教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式應(yīng)用本發(fā)明的具有代表性的基礎(chǔ)。
另外，除非另外特別地指出，否則說明書和權(quán)利要求書中的所有數(shù)量都應(yīng)被理 解為用詞語“大約”進(jìn)行修飾以描述本發(fā)明的更大范圍。通常優(yōu)選的是在所陳述的數(shù)值 范圍內(nèi)實(shí)施。另外，除非以相反的方式特別指出，否則結(jié)合本發(fā)明適于給定目的或?qū)o 定目的優(yōu)選的一組或一類材料的描述意味著，這組或這類材料中的任意兩個(gè)或更多個(gè)成 員的混合物可以是等同適用或優(yōu)選的。
作為限定，在詳細(xì)的描述和權(quán)利要求中使用時(shí)
“SCR”是選擇性催化還原，包括在稀薄操作(lean operation)期間通過還原劑的幫助加速或增強(qiáng)NOx的化學(xué)還原的還原催化劑；
“DPF”或“DF”指去除顆粒物等所采用的顆粒過濾器；
"NOx"指氧化氮并說明性地包括化合物一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的混 合物；
“尿素中毒”指由于尿素分子在催化劑上聚集導(dǎo)致的催化劑失活，且可因從尿 素得到的不期望的副產(chǎn)物的形成來表現(xiàn)；
“催化劑失活”指由于尿素中毒導(dǎo)致的催化劑活性的下降或?qū)τ赟CR催化劑的 情況NOx轉(zhuǎn)化率的下降。
排放控制系統(tǒng)通常使用選擇性催化還原6CR)催化劑以將諸如NOx的某些廢物 轉(zhuǎn)化，從而形成危害較小的諸如N2的對(duì)應(yīng)物，以便更安全地排放。對(duì)于SCR催化劑催 化的NOx轉(zhuǎn)化，氨是常用的還原劑。尿素的分解及隨后的NOx還原通常根據(jù)以下歷程發(fā) 生
尿素分解
權(quán)利要求
1.一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的多功能催化劑塊，所述多功能催化劑塊包括基板；尿素水解催化劑，負(fù)載在基板上；選擇性催化還原催化劑，負(fù)載在基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能催化劑塊，其中，基板被構(gòu)造為壁流式顆粒過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的多功能催化劑塊，其中，基板為流過式獨(dú)石。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能催化劑塊，其中，基板具有第一區(qū)和位于第一區(qū)下游 的第二區(qū)，尿素水解催化劑的至少60wt%位于第一區(qū)，選擇性催化還原催化劑的至少 60wt%位于第二區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的多功能催化劑塊，其中，第一區(qū)與第二區(qū)的體積比在1 10 至 10 1。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能催化劑塊，其中，尿素水解催化劑和選擇性催化還原催 化劑在基板上形成混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的多功能催化劑塊，其中，選擇性催化還原催化劑為含鐵沸石、 含銅沸石或它們的組合。
8.如權(quán)利要求2所述的多功能催化劑塊，其中，基板被設(shè)置有按體積百分比為40% 至85%的孔隙率。
9.一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的在尾氣通道中傳送的廢物的排放控制系統(tǒng)，所述排放控制 系統(tǒng)包括多功能催化劑塊，包括基板；尿素水解催化劑，負(fù)載在基板上；選擇性催化還原 催化劑，負(fù)載在基板上。
10.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，基板被構(gòu)造為壁流式顆粒過濾器。
11.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，基板為流過式獨(dú)石。
12.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，多功能催化劑塊具有第一區(qū)和位于第 一區(qū)下游的第二區(qū)，尿素水解催化劑的至少60wt%位于第一區(qū)，選擇性催化還原催化劑 的至少60wt%位于第二區(qū)。
13.如權(quán)利要求12所述的排放控制系統(tǒng)，其中，第一區(qū)與第二區(qū)的體積比在1 10 至 10 1。
14.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，尿素水解催化劑和選擇性催化還原催 化劑在基板上形成混合物。
15.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，選擇性催化還原催化劑為含鐵沸石、 含銅沸石或它們的組合。
16.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，其中，基板被設(shè)置有按體積百分比為40%至 85%的孔隙率。
17.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，所述排放控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的下 游并設(shè)置在多功能催化劑塊的上游的氧化催化劑。
18.如權(quán)利要求9所述的排放控制系統(tǒng)，所述排放控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在多功能催化 劑塊的下游的氧化催化劑。
19.一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的方法，所述方法包括使尾氣與還原劑和 多功能催化劑塊接觸以形成經(jīng)處理的尾氣的步驟，多功能催化劑塊包括尿素水解催化 劑；選擇性催化還原催化劑；壁流式獨(dú)石基板，用于負(fù)載尿素水解催化劑和選擇性催化 還原催化劑并用于去除顆粒物。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括在使尾氣與多功能催化劑塊接觸的步 驟之前使尾氣與氧化催化劑接觸的步驟。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的多功能催化劑塊、排放控制系統(tǒng)和用于減少內(nèi)燃機(jī)的尾氣中的廢物的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多功能催化劑塊包括基板；尿素水解催化劑，負(fù)載在基板上；選擇性催化還原(SCR)催化劑，負(fù)載在基板上。在另一實(shí)施例中，基板是被構(gòu)造為顆粒過濾器的壁流式獨(dú)石。在又一實(shí)施例中，基板為流過式獨(dú)石。
文檔編號(hào)B01J23/10GK102019194SQ20101028130
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者克里斯汀·凱·蘭伯特, 黃銀燕 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司