專(zhuān)利名稱(chēng)：減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)和方法
減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及減少氮氧化物(Ncg排放物的系統(tǒng)和方法，更具體
地，涉及采用氮氧化物選擇催化還原(selective catalytic reduction)的系統(tǒng)和方法。
例如，內(nèi)燃機(jī)使諸如汽油、柴油等燃料通過(guò)燃燒反應(yīng)轉(zhuǎn)換為功或動(dòng)力。 這些反應(yīng)產(chǎn)生諸如一氧化碳(CO)、未燃烴(UHC)和氮氧化物(NO》(例如一氧 化氮(NO)和二氧化氮(N02))等副產(chǎn)物。全球范圍內(nèi)對(duì)空氣污染的關(guān)注使得發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。因而， 一直在對(duì)減少氮氧化物排放物的系 統(tǒng)和方法進(jìn)4于研究。
一種從廢氣中除去氮氧化物的方法包括選擇催化還原(SCR)法，其中在 催化劑存在的情況下使氮氧化物與還原劑反應(yīng)而分解為氮和水。在選擇催 化還原法中廣泛使用氨作為還原劑，這是因?yàn)榘本哂袃?yōu)異的催化反應(yīng)性和 選擇性。然而，氨的實(shí)際使用主要局限于發(fā)電廠和其它固定式應(yīng)用。更具 體地，與氨相關(guān)的毒性和處理問(wèn)題(例如存儲(chǔ)槽)使得這種技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)和 其它移動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)不切實(shí)際。
因而，對(duì)減少移動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的氮氧化物排放物的改進(jìn)系統(tǒng)和 方法一直存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)披露減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)和方法。
在一種實(shí)施方案中，從廢氣中除去至少一種氮氧化物的方法包括在 轉(zhuǎn)化催化劑的上游生成至少包含氫氣的還原劑；將廢氣的一部分送至位于 轉(zhuǎn)化催化劑上游的位置；使還原劑與廢氣的一部分中存在的氮氧化物反應(yīng)， 以利用轉(zhuǎn)化催化劑生成含氮化合物還原劑；將含氮化合物還原劑引至SCR 催化劑上游；使含氮化合物還原劑與廢氣的第二部分在SCR催化劑的上游 混合；使含氮化合物還原劑與廢氣的第二部分中存在的氮氧化物在SCR催 化劑上反應(yīng)。在一種實(shí)施方案中，從廢氣中除去至少氮氧化物的系統(tǒng)包括廢氣源； 設(shè)置于廢氣源的下游并與廢氣源流體連通的SCR催化劑；設(shè)置于SCR催化 劑的上游并與SCR催化劑流體連通的轉(zhuǎn)化催化劑；設(shè)置于轉(zhuǎn)化催化劑的上 游并與轉(zhuǎn)化催化劑直接流體連通的氧化催化劑。
上述以及其它特征由隨后的附圖和詳細(xì)說(shuō)明示例。


圖1為至少減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖； 圖2為至少減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；和 圖3為至少減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本申請(qǐng)披露減少氮氧化物排放物的系統(tǒng)和方法。如將更詳細(xì)討論的， 例如在移動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上生成至少包含氫氣的還原劑，并使該還原劑與 廢氣中存在的氮氧化物(NO》的一部分進(jìn)行催化反應(yīng)，以生成含氮化合物(還 原劑)。使廢氣中存在的氮氧化物的剩余部分與含氮化合物進(jìn)行催化反應(yīng)，
以將氮氧化物轉(zhuǎn)化為環(huán)境友好的氮?dú)?N2)。
在下述說(shuō)明中，"上游，，方向是指局部物流來(lái)源的方向，而"下游"方 向是指局部物流行進(jìn)的方向。 一般而言，通過(guò)系統(tǒng)的物流往往是從前往后， 因而"上游方向"通常是指向前的方向，而"下游方向"是指向后的方向。
現(xiàn)參考圖1，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。盡管該系統(tǒng)既可用于移動(dòng)式應(yīng)用也可 用于固定式應(yīng)用，但為了便于討論以及強(qiáng)調(diào)各種有利特征，隨后將針對(duì)移 動(dòng)式應(yīng)用對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行描述。該系統(tǒng)包括廢氣源12、選擇催化還原催化劑 14、氧化催化劑16和轉(zhuǎn)化催化劑18。
廢氣源12包括含有氮氧化物(NO》的任意廢氣源。例如，廢氣源12可 包括但不限于來(lái)自火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。盡管火花點(diǎn)
火發(fā)動(dòng)機(jī)通常稱(chēng)為汽油機(jī)，壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)通常稱(chēng)為柴油機(jī)，但應(yīng)當(dāng)理解
類(lèi)燃料，例如汽油、柴油、乙醇、曱醇、煤油等；氣態(tài)燃料，例如天然氣、 丙烷、丁烷等；可供選擇的燃料，例如氫氣、生物燃料、二曱醚等；以及 包括前述燃料中至少 一種的組合。廢氣源12設(shè)置于選擇催化還原(SCR)催化劑14的上游并經(jīng)由例如排氣 管20與選擇催化還原(SCR)催化劑14流體連通。盡管SCR催化劑14中采 用的化學(xué)物質(zhì)可根據(jù)應(yīng)用而改變，但SCR催化劑14經(jīng)選擇具有氮氧化物 (NOx)選擇性，使得操作時(shí)含氮化合物作為還原劑將氮氧化物還原為氮?dú)?(N2)。 SCR催化劑14包括活性催化物質(zhì)、基體物質(zhì)和任選的擔(dān)體物質(zhì)(有時(shí) 稱(chēng)為洗涂層(washcoat layer))。沒(méi)有繪出擔(dān)體物質(zhì)和活性催化物質(zhì)之間的差
選擇SCR催化劑的基體物質(zhì)以與操作環(huán)境(例如廢氣溫度)相適應(yīng)。適 當(dāng)?shù)幕w物質(zhì)包括但不限于堇青石、氮化物、碳化物、硼化物、金屬間化
合物、莫來(lái)石、氧化鋁、沸石、硅酸鋁鋰、二氧化鈦、長(zhǎng)石、石英、熔融 或氣相二氧化硅、粘土、鋁酸鹽、鈦酸鹽如鈦酸鋁、硅酸鹽、氧化鋯、尖 晶石以及包括前述物質(zhì)中至少 一種的組合。
對(duì)于活性催化物質(zhì)和/或任選的擔(dān)體物質(zhì)，在一種實(shí)施方案中，SCR催
化劑14包括氧化釩(V205)、氧化鈦(Ti02)、氧化鎢(W20s)或包括前述中至少
一種的組合。例如，在一種實(shí)施方案中，SCR催化劑14包括氧化釩(V20s)、 氧化鈦0102)、氧化鎢(W20s)的組合。在另一些實(shí)施方案中，SCR催化劑14 包括柏和氧化鋁的組合(八1203)。在再一些實(shí)施方案中，SCR催化劑.14包括 M/擔(dān)體物質(zhì)的組合物，其中M為鐵(Fe)、銅(Cu)、銀(Ag)、鈷(Co)、金(Au)、 鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎵(Ga)、銦(In)或包括前述中至少一種的組合，擔(dān)體包括沸 石、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰或包括前述中至少一種的組合。適當(dāng)?shù)姆?石包括但不限于絲光沸石、(3沸石和五硅環(huán)型(pentasil)結(jié)構(gòu)沸石，例如ZSM 型沸石(特別是ZSM-5沸石)和八面沸石(Y型系列)。
轉(zhuǎn)化催化劑18設(shè)置于SCR催化劑14的上游并與SCR催化劑14流體 連通。轉(zhuǎn)化催化劑.8可平行于廢氣源12布置，以使轉(zhuǎn)化催化劑18與SCR 催化劑14流體連通且不與廢氣源1.2流體連通。在其它實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化 催化劑18與廢氣源1.2串聯(lián)布置，以使轉(zhuǎn)化催化劑18與廢氣源1.2和SCR 催化劑14流體連通。此外，轉(zhuǎn)化催化劑18可設(shè)置為與SCR催化劑14直接 流體連通，使得沒(méi)有額外的催化劑類(lèi)裝置或混合裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)化催化劑18 至SCR催化劑14的流動(dòng)通路中。
盡管轉(zhuǎn)化催化劑is中采用的化學(xué)物質(zhì)可根據(jù)應(yīng)用而改變，但轉(zhuǎn)化催化
劑18經(jīng)選擇至少能夠使氮氧化物得以氫化和/或使例如在氧化催化劑16中生成的燃料類(lèi)還原劑得以氮化為能夠作為還原劑的含氮化合物。含氮化合 物的實(shí)例包括但不限于氨、胺和腈以及包括前述中至少一種的組合。在一 種實(shí)施方案中，含氮化合物將氨排除在外，即含氮化合物不包括氨。
轉(zhuǎn)化催化劑18包括活性催化物質(zhì)、基體物質(zhì)和任選的擔(dān)體物質(zhì)。同樣
境(例如廢氣溫度)相適應(yīng)。適當(dāng)?shù)幕w物質(zhì)包括但不限于以上針對(duì)SCR催 化劑14所討論的那些物質(zhì)。適當(dāng)?shù)幕钚源呋镔|(zhì)/擔(dān)體物質(zhì)包括但不限于承 載于金屬氧化物或鈣鈦礦材料上的貴金屬或貴金屬的組合。在一種實(shí)施方 案中，適當(dāng)?shù)拇呋镔|(zhì)包括鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋨(Os)、鉑(Pt)、 4巴(Pd)、 銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、金(Au)、鎵(Ga)、銦(In) 和包括前述中至少 一種的組合。示范性金屬氧化物包括但不限于氧化鐵 (Fe203)、氧化鉻(003)、氧化鎂(MgO)、 二氧化鈰(Ce02)、氧化鑭(1力203)、 氧化鋅(ZnO)、 二氧化硅(Si02)和氧化鈦(Ti02)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，可以預(yù)料到活性物質(zhì)/擔(dān)體物質(zhì)沿轉(zhuǎn)化催化劑18的截面 變化的實(shí)施方案，使得轉(zhuǎn)化催化劑還可將一氧化氮(NO)轉(zhuǎn)化(氧化)為二氧化 氮N02。在不受理論限制的情況下，與沒(méi)有調(diào)節(jié)NO與N02之比的系統(tǒng)相 對(duì)，調(diào)節(jié)NO與N02之比可最終在SCR催化劑14中達(dá)到NO、向氮?dú)廨^高 的轉(zhuǎn)化率。在一種實(shí)施方案中，在SCR催化劑上廢氣中NO與NCb之比為
約1:0.5至約1:1.5，在一些應(yīng)用中特別期望為1:1的比例。
氧化催化劑16設(shè)置于轉(zhuǎn)化催化劑18的上游并與轉(zhuǎn)化催化劑18流體連 通。氧化催化劑16可平行于廢氣源12布置，以使氧化催化劑16與轉(zhuǎn)化催 化劑18和SCR催化劑14流體連通，但不與廢氣源12流體連通。在其它實(shí) 施方案中，氧化催化劑16與廢氣源12串聯(lián)布置，以使氧化催化劑16與廢 氣源2和SCR催化劑14流體連通。此外，氧化催化劑16可設(shè)置為與轉(zhuǎn)化 催化劑18直接流體連通，使得沒(méi)有額外的催化劑類(lèi)裝置或混合裝置設(shè)置在 氧化催化劑16至轉(zhuǎn)化催化劑18的流動(dòng)通路上。
氧化催化劑15用于使來(lái)自燃料源22的燃料分解為小分子。例如，燃 料可分解為氫、 一氧化碳、烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、萘、含氧化合物 (oxygenate)等。換言之，氧化催化劑16用于使來(lái)自燃料源22的燃料分解為 至少包含氫的還原劑。適當(dāng)?shù)娜剂习ǖ幌抻谝陨厢槍?duì)內(nèi)燃機(jī)討論的那 些燃料。在一種實(shí)施方案中，燃料的實(shí)例包括烴類(lèi)燃料，例如汽油、柴油、乙醇、曱醇、煤油等。可通過(guò)任意適當(dāng)?shù)姆绞?例如燃料泵)將來(lái)自燃料源22
的燃料送至氧化催化劑16。
盡管氧化催化劑16的化學(xué)物質(zhì)根據(jù)應(yīng)用而改變，但氧化催化劑16包 括有助于將烴類(lèi)化合物轉(zhuǎn)化為至少包含氫氣的還原劑的物質(zhì)》可生成的其 它適當(dāng)?shù)娜剂项?lèi)還原劑包括但不限于烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、萘和含 氧化合物。氧化催化劑16有時(shí)可稱(chēng)為燃料處理劑、重整劑、氧化燃燒劑等。 操作時(shí)，可采用蒸汽重整法、自熱重整法、部分氧化法或其它已知方法將 燃料轉(zhuǎn)化為含氫氣體。 .
氧化催化劑16包括活性催化物質(zhì)、基體物質(zhì)和任選的擔(dān)體物質(zhì)。未繪 出擔(dān)體物質(zhì)和活性催化物質(zhì)之間的差別。選擇基體物質(zhì)以與操作環(huán)境(例如 廢氣溫度)相適應(yīng)。適當(dāng)?shù)幕w物質(zhì)包括但不限于以上針對(duì)SCR催化劑14 討論的那些物質(zhì)。適當(dāng)?shù)幕钚源呋镔|(zhì)/擔(dān)體物質(zhì)包括但不限于貴金屬和金 屬氧化物。示范性貴金屬包括銠(Rh)和鉑(Pt)的組合。示范性金屬氧化物包 括但不限于氧化鋁(八1203)、氧化鋅(ZnO)、 二氧化硅(Si02)和氧化鈦(Ti02)。
現(xiàn)參考圖2-3,示出了系統(tǒng)可增加的各種任選特征。例如，可使用任選 的燃料泵24。另外，可經(jīng)由例如任選的閥門(mén)26周期性地將空氣或任意其它 適當(dāng)?shù)难踉匆裂趸呋瘎?6的上游，使得操作過(guò)程中燃料可在催化劑上 與氧反應(yīng)而生成氫氣(H》等。
任選的深度氧化催化劑28設(shè)置于SCR催化劑14的下游并與SCR催化 劑14流體連通。深度氧化催化劑28經(jīng)配置至少能夠使一氧化碳氧化為二 氧化碳。深度氧化催化劑16包括活性催化物質(zhì)、基體物質(zhì)和任選的擔(dān)體物 質(zhì)。選擇基體物質(zhì)以與操作環(huán)境(例如廢氣溫度)相適應(yīng)。適當(dāng)?shù)幕w物質(zhì)包 括但不限于以上針對(duì)SCR催化劑14討論的那些物質(zhì)。適當(dāng)?shù)幕钚源呋镔|(zhì) /擔(dān)體物質(zhì)包括但不限于貴金屬和金屬氧化物。示范性貴金屬包括銠(Rh)、 鉑(Pt)和鈀(Pd)的組合。示范性金屬氧化物包括但不限于氧化鋁(八1203)、氧 化鋅(ZnO)和氧化鈦(Ti02)。
將任選的旁路閥門(mén)38設(shè)置為與廢氣源12和氧化催化劑16流體連通。 更具體地，在操作過(guò)程中，可將來(lái)自廢氣源12的廢氣輸送至位于氧化催化 劑16上游的位置，廢氣可于此處與來(lái)自燃料源22的燃料混合。在不受限 于理論的情況下，與未輸送廢氣的系統(tǒng)相比，通過(guò)將廢氣的一部分輸送至 氧化催化劑16的上游，氧化催化劑16的化學(xué)物質(zhì)可獲得更高的靈活度。換言之，廢氣中存在的氮氧化物可作為氧化催化劑16中進(jìn)行反應(yīng)的氧源。
在其它實(shí)施方案中，可經(jīng)由任選的閥門(mén)40將例如來(lái)自燃料源22的燃料引 入排氣管20。引入排氣管的燃料可作為SCR14中的還原劑。另外，注入的 燃料可促進(jìn)SCR 14中的部分氧化反應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在附圖中將SCR催化劑14、氧化催化劑16、轉(zhuǎn) 化催化劑18和深度氧化催化劑28示例為獨(dú)立的裝置，但可以預(yù)料到數(shù)種 不同類(lèi)型的催化劑設(shè)置在同 一基體上或者設(shè)置在同 一外殼中的實(shí)施方案。 在其它實(shí)施方案中，各催化劑可設(shè)置在相互隔開(kāi)的獨(dú)立基體上，但設(shè)置在 單個(gè)外殼中。另外，還可使用未示出的各種其它任選裝置，包括但不限于 設(shè)置在深度氧化催化劑28下游的附加傳感器。
操作時(shí)，來(lái)自廢氣源12的廢氣移動(dòng)通過(guò)排氣管20。通過(guò)例如任選的閥 門(mén)30輸送排氣管中廢氣的一部分，以將廢氣的一部分置于轉(zhuǎn)化催化劑18 的上游以及氧化催化劑16的下游。同時(shí)，從氧化催化劑16中產(chǎn)生的氫氣 和/或其它燃料類(lèi)還原劑與轉(zhuǎn)化催化劑18上游的所述廢氣的一部分混合。在 轉(zhuǎn)化催化劑18中，氫氣和/或其它燃料類(lèi)還原劑與所述廢氣的一部分中存在 的氮氧化物反應(yīng)，以將氮氧化物轉(zhuǎn)化為能夠作為還原劑的含氮化合物。任 選地，如上所述，可在轉(zhuǎn)化催化劑18中將廢氣中存在的一氧化氮的一部分 轉(zhuǎn)化為二氧化氮。
將轉(zhuǎn)化催化劑18中產(chǎn)生的含氮化合物以及任意任選產(chǎn)生的二氧化氮引 至SCR催化劑14。更具體地，將來(lái)自轉(zhuǎn)化催化劑18的排出流32引至位于 SCR催化劑14上游的位置，以使該排出流32與來(lái)自廢氣源12的廢氣即廢 氣中未輸送至轉(zhuǎn)化催化劑18的部分混合。在SCR催化劑14中，氮氧化物 與舍氮化合物反應(yīng)以生成氮?dú)狻５趸锖秃衔镒詈冒凑栈瘜W(xué)計(jì)量 比反應(yīng)。然而，可以預(yù)料到向SCR催化劑14供給過(guò)量含氮化合物的實(shí)施方 案。
盡管廢氣的轉(zhuǎn)化可基于諸如時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)載荷等變量，但在一種實(shí)施 方案中可任選地使用各種傳感器以提供有效的反饋控制。例如，可將任選 的NO傳感器34設(shè)置于SCR催化劑14的下游并與SCR催化劑14流體連 通，以測(cè)量流過(guò)SCR催化劑14的NO。在一種實(shí)施方案中，將傳感器34 設(shè)置為與閥門(mén)30和燃料泵24可操作的連通，從而可輸送廢氣并可產(chǎn)生氫 氣，以生成SCR催化劑14中用于將氮氧化物還原為氮?dú)獾暮衔铩Ｒ蕴摼€(xiàn)36示出了傳感器34與閥門(mén)30和燃料泵24的可操作連通循環(huán)。
有利的是，用于將氮氧化物還原為氮?dú)獾暮€原劑的車(chē)載生產(chǎn)
(onboard production),免除了對(duì)車(chē)載還原劑存儲(chǔ)的需要，從而使還原氮氧化
物的方法得以實(shí)際用于移動(dòng)式應(yīng)用。此外，在SCR催化劑上處理廢氣的一 -紐乂》工 ； 厶Sr; /務(wù)^ J殺; 旦ffl + A ;不；5刺^ .敗4+名細(xì)-旦w日日兒卩備^
盡管參考示范性實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可作出各種改變并可以等同物 代替本發(fā)明的要素。另外，在不脫離本發(fā)明真正構(gòu)思的情況下可作出多種 改進(jìn)以使具體情況或物質(zhì)適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因而，本發(fā)明不限于預(yù)期作 為實(shí)施本發(fā)明的最佳模式所披露的具體實(shí)施方案，而是包括落在所附權(quán)利 要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
1權(quán)利要求
1. 一種從廢氣中除去至少氮氧化物的方法，該方法包括在轉(zhuǎn)化催化劑的上游生成至少包含氫氣的還原劑；將所述廢氣的一部分輸送至位于所述轉(zhuǎn)化催化劑上游的位置；使所述還原劑與所述廢氣一部分中存在的氮氧化物反應(yīng)，以利用所述轉(zhuǎn)化催化劑生成含氮化合物還原劑；將所述含氮化合物還原劑引至SCR催化劑的上游；使所述含氮化合物還原劑與所述廢氣的第二部分在SCR催化劑的上游混合；以及使所述含氮化合物還原劑與所述廢氣第二部分中存在的氮氧化物在所述SCR催化劑上反應(yīng)。
2. 權(quán)利要求1的方法，還包括使離開(kāi)所述SCR催化劑的一氧化碳在位 于所述SCR催化劑下游的深度氧化催化劑上反應(yīng)形成二氧化碳。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中所述SCR催化劑包括氧化釩(V205)、氧化 鈦(Ti02)、氧化鴒(\￥205)或包括前述中至少 一種的組合。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中所述SCR催化劑包括鉑和氧化鋁(八1203) 的組合。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述SCR催化劑包括M/擔(dān)體物質(zhì)的組合 物，其中M為鐵(Fe)、銅(Cu)、銀(Ag)、鈷(Co)、金(Au)、 4巴(Pd)、柏(Pt)、 鎵(Ga)、銦(ln)或包括前述中至少一種的組合，并且其中所述擔(dān)體物質(zhì)選自 沸石、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰或包括前述中至少一種的組合。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中所述沸石選自絲光沸石、(3沸石和五硅環(huán) 結(jié)構(gòu)沸石。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含氮化合物還原劑選自氨、胺、腈和 包括前述中至少一種的組合。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含氮化合物還原劑將氨排除在外。
9. 權(quán)利要求1的方法，還包括利用所述轉(zhuǎn)化催化劑將所述廢氣一部分 中存在的部分一 氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述轉(zhuǎn)化催化劑包括選自下列的催化物 質(zhì)鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、 4我(Os)、柏(Pt)、 4巴(Pd)、 4衣(lr)、銠(Rh)、釕(Ru)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、金(Au)、 4家(Ga)、銦(In)和包括前述中至少一種的組合。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中所述還原劑還包括選自下列的還原劑烷 烴、烯烴、炔烴、芳香烴、萘、含氧化合物和包括前述中至少一種的組合',
12. —種從廢氣中除去至少氮氧化物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 廢氣源；設(shè)置于所述廢氣源的下游并與所述廢氣源流體連通的SCR催化劑； 設(shè)置于所述SCR催化劑的上游并與所述SCR催化劑流體連通的轉(zhuǎn)化催 化劑；和設(shè)置于所述轉(zhuǎn)化催化劑的上游并與所述轉(zhuǎn)化催化劑直接流體連通的氧 化催化劑。
13. 權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述廢氣源為內(nèi)燃機(jī)。
14. 權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑包括氧化釩(V205)、氧 化鈦(1102)和氧化鴒(\￥205)的組合。
15. —種從廢氣中除去至少氮氧化物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 廢氣源，其中所述廢氣源為火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)； 設(shè)置于所述廢氣源的下游并與所述廢氣源流體連通的SCR催化劑； 設(shè)置于所述SCR催化劑的上游并與所述SCR催化劑直接流體連通的轉(zhuǎn)化催化劑，其中所述轉(zhuǎn)化催化劑能夠在至少包含氫氣的還原劑存在的情況 下，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為含氮化合物還原劑；以及設(shè)置于所述轉(zhuǎn)化催化劑的上游并與所述轉(zhuǎn)化催化劑直接流體連通的氧 化催化劑，其中所述氧化催化劑能夠?qū)N類(lèi)燃料轉(zhuǎn)化為至少包含氫氣的還 原劑。
16. 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑包括氧化釩(V205)、氧 化鈦(Ti02)、氧化鴒( 205)或包括前述中至少一種的組合。
17. 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑包括鉑和氧化鋁(Al203)的組合。
18. 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑包括M/擔(dān)體物質(zhì)的組 合物，其中M為鐵(Fe)、銅(Cu)、銀(Ag)、鈷(Co)、金(Au)、鈀(Pd)、柏(Pt)、 鎵(Ga)、銦(In)或包括前述中至少一種的組合，并且其中所述擔(dān)體物質(zhì)選自 沸石、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰和包括前述中至少一種的組合。
19. 權(quán)利要求15的方法，其中所述沸石選自絲光沸石、卩沸石和五硅環(huán)結(jié)構(gòu)沸石。
20. 權(quán)利要求15的方法，其中所述轉(zhuǎn)化催化劑包括選自下列的催化物質(zhì)鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋨(Os)、柏(Pt)、 4巴(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕 (Ru)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、金(Au)、鎵(Ga)、銦(In)和包括前述中至少一種的組合。
全文摘要
一種從廢氣中除去至少氮氧化物的方法，該方法包括在轉(zhuǎn)化催化劑的上游生成至少包含氫氣的還原劑；將廢氣的一部分輸送至位于轉(zhuǎn)化催化劑上游的位置；使還原劑與廢氣的一部分中存在氮氧化物反應(yīng)，以利用轉(zhuǎn)化催化劑生成含氮化合物還原劑；將含氮化合物還原劑引至SCR催化劑的上游；使含氮化合物還原劑與廢氣的第二部分在SCR催化劑的上游混合；以及使含氮化合物還原劑與廢氣的第二部分中存在的氮氧化物在SCR催化劑上反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01D53/94GK101522290SQ200780037235
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日
發(fā)明者丹·漢庫(kù), 弗雷德里克·維特斯, 本杰明·溫克勒, 格雷格·A·德盧加, 艾利森·L·帕爾馬蒂爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司