專利名稱：內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法及其裝置，尤其涉及對(duì)來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的廢氣，具有優(yōu)良的去除微粒等效果的凈化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
為了捕捉從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排放的黑煙和SOF等PM(微粒狀物質(zhì))，一般使用廢氣凈化用過(guò)濾器，隨著不斷使用，PM就堆積在過(guò)濾器內(nèi)，引起壓力損失的增大。
通常，為了應(yīng)付PM的堆積，而在過(guò)濾器內(nèi)設(shè)置加熱器等加熱裝置，通過(guò)加熱使PM燃燒·去除，從而進(jìn)行了過(guò)濾器的再生。
但是，在這樣的廢氣凈化裝置中，當(dāng)每一定數(shù)量的PM堆積在過(guò)濾器內(nèi)時(shí)，需要至少在兩個(gè)過(guò)濾器之間進(jìn)行廢氣流入的切換，以反復(fù)進(jìn)行捕捉和再生。再生過(guò)濾器時(shí)，需要將過(guò)濾器加熱到PM的燃燒溫度為止，因此，就需要設(shè)置加熱器等加熱裝置。為了解決這樣的問(wèn)題，已有一種凈化系統(tǒng)，可在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，設(shè)置負(fù)載了沸石的吸附部分以及負(fù)載了氧化催化劑的過(guò)濾器，作為該氧化催化劑的有鉑、鈀、銠、鈰、銅、釩、鐵、銀等(JP-A-2002-89247)。
另外，還公開(kāi)了一種柴油機(jī)排放廢氣的凈化裝置，包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)微粒捕捉用過(guò)濾器；對(duì)設(shè)置于該過(guò)濾器的排氣管上流一側(cè)的烴(HC)具有良好活性的催化劑轉(zhuǎn)換器；能夠向該催化劑轉(zhuǎn)換器提供大量HC的HC控制裝置(JP-A-60-43113)。
再者，也公開(kāi)了將催化劑組分涂覆在過(guò)濾器上面的柴油機(jī)廢氣微粒用過(guò)濾器(US000005100632A)。而且，也公開(kāi)了一種柴油機(jī)的廢氣凈化裝置，其構(gòu)成為，在位于渦輪增壓器葉輪的下流一側(cè)的排氣通道上，設(shè)置有負(fù)載了氧化催化劑的用于捕捉廢氣微粒的過(guò)濾器；在位于上述葉輪的上流一側(cè)的排氣通道上，設(shè)置有向上述氧化催化劑的氧化反應(yīng)供給燃料的燃料供給裝置(JP-A-05-44435)。另外也公開(kāi)了一種在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上設(shè)置連續(xù)再生型柴油機(jī)微粒過(guò)濾器，在捕捉微粒狀物質(zhì)的過(guò)濾器上，當(dāng)微粒狀物質(zhì)的捕捉量達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，進(jìn)行再生模式的操作、去除所捕捉的微粒狀物質(zhì)的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)。該內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)包括推斷上述過(guò)濾器所捕捉的微粒狀物質(zhì)捕捉量的捕捉量推斷裝置；根據(jù)該捕捉量推斷裝置，當(dāng)所推斷的微粒狀物質(zhì)捕捉量達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，限制內(nèi)燃機(jī)最大噴射量的最大噴射量控制裝置(JP-A-2004-108207)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述文獻(xiàn)所記載的方法，雖然其過(guò)濾器的PM捕捉率都很高，但由于PM的積累導(dǎo)致過(guò)濾器的壓力上升，也進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的停止。為了避免出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，需要在發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)停止、輸出功率下降之前進(jìn)行過(guò)濾器的再生處理。在進(jìn)行過(guò)濾器的再生處理時(shí)，需要向過(guò)濾器提供可使所積累的PM達(dá)到燃燒溫度以上的熱量，并有一種從氧化催化劑的上流一側(cè)供給烴，在氧化催化劑上利用烴燃燒反應(yīng)引起的放熱而去除黑煙的方法。為了向過(guò)濾器提供可使PM達(dá)到燃燒溫度以上的熱量，而有一種在氧化催化劑上進(jìn)行高濃度的烴燃燒反應(yīng)的方法。與不供給高濃度烴的凈化系統(tǒng)相比，這種使高濃度烴燃燒的情況，因?yàn)楸┞队诟邷貜U氣而需要有很高的耐熱性。但是，現(xiàn)有的用于過(guò)濾器再生的氧化催化劑幾乎都是以鉑為主要組分的物質(zhì)，在供給高濃度烴類液體燃料的系統(tǒng)中其耐熱性不夠，長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)了不能充分進(jìn)行過(guò)濾器再生的問(wèn)題。
另外，供給燃料時(shí)的廢氣溫度在所供給烴的沸點(diǎn)以下時(shí)，因烴以液體狀態(tài)被提供給氧化催化劑，而發(fā)生烴附著的問(wèn)題。與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度低的頻度較高，燃料的可供給溫度越低過(guò)濾器的可再生溫度范圍越廣。因此，要求低溫下通過(guò)供給烴而在氧化催化劑上進(jìn)行燃燒反應(yīng)，但鉑類在催化劑組分上容易發(fā)生附著烴等含碳組分，烴等含碳組分附著于催化劑組分上時(shí)，即使供給用于過(guò)濾器再生的烴，也不發(fā)生過(guò)濾器再生所需的充分的燃燒反應(yīng)。
因此，本發(fā)明的目的是提供內(nèi)燃機(jī)廢氣的新的凈化方法及其裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供，對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)、特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣，也具有優(yōu)良的去除微粒等效果的凈化方法及其裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供，使用供給高濃度烴類燃料的系統(tǒng)，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行過(guò)濾器再生的內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法及其裝置。
通過(guò)下述的(1)～(8)，可達(dá)到上述的各種目的。
(1)一種內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，該凈化方法使用一種在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上，順著廢氣的流動(dòng)設(shè)置了同時(shí)負(fù)載鉑和鈀的氧化催化劑的氧化區(qū)域，以及設(shè)置了微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域而構(gòu)成的廢氣凈化裝置。其特征為，當(dāng)每1升該微粒過(guò)濾器捕捉到2～10g微粒時(shí)，向該氧化區(qū)域的廢氣流入一側(cè)供給烴類液體，通過(guò)該氧化催化劑使該廢氣升高到550℃以上的溫度，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
(2)上述(1)所記載的方法為，該氧化催化劑，是將含有鉑和鈀的耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末涂覆在耐火性三維結(jié)構(gòu)體上，且鉑/鈀的質(zhì)量比是20/1～1/1。
(3)上述(1)或者(2)所記載的方法為，該耐火性無(wú)機(jī)氧化物是從氧化鋁、含二氧化硅的氧化鋁、氧化鋯和二氧化鈦所構(gòu)成的組中選出的至少一種物質(zhì)。
(4)上述(1)至(3)任意一項(xiàng)所記載的方法為，該氧化催化劑即使被暴露于800℃以上的高溫，也能通過(guò)供給該烴類液體，使其升高到550℃以上的高溫，并使微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
(5)上述(1)至(4)任意一項(xiàng)所記載的方法為，該內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
(6)一種內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化裝置，包括在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上，順著廢氣的流動(dòng)設(shè)置了同時(shí)負(fù)載鉑和鈀的氧化催化劑的氧化區(qū)域，以及設(shè)置了微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域，其設(shè)置有烴類液體供給口，從而當(dāng)每1升該微粒過(guò)濾器捕捉到2～10g微粒時(shí)，向該氧化區(qū)域的廢氣流入一側(cè)供給烴類液體，通過(guò)該氧化催化劑使該廢氣升高到550℃以上的溫度，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
(7)上述(6)所記載的裝置為，該氧化催化劑是將含有鉑和鈀的耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末涂覆在耐火性三維結(jié)構(gòu)體上，且鉑/鈀的質(zhì)量比是20/1～1/1。
(8)上述(6)或(7)所記載的裝置為，該內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明具有以上的結(jié)構(gòu)，而且，因?yàn)檠趸呋瘎┦褂煤秀K和鈀的催化劑，所以在供給高濃度的烴類燃料的系統(tǒng)中，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行過(guò)濾器的再生，特別是通過(guò)使鉑和鈀以適當(dāng)?shù)谋壤嬖诙湫Ч@著。因此，難以發(fā)生烴等含碳組分的附著，可以穩(wěn)定地進(jìn)行燃燒反應(yīng)，也能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行過(guò)濾器的再生。


圖1為，表示本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖再詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。圖1為，表示本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置的示意圖。
即、將連通于內(nèi)燃機(jī)1、例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管2，再進(jìn)一步連通于設(shè)置有填充了氧化催化劑的氧化區(qū)域5，以及連通于其下流一側(cè)并填充了微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域6。而且，作為供給用于升高溫度的烴類液體燃料的裝置，在上述氧化區(qū)域5的廢氣流入一側(cè)的排氣管2上，設(shè)置有可根據(jù)需要安裝單向閥等(圖上未表示)的燃料供給噴嘴4以及與該噴嘴4連通的燃料供給泵3。
上述結(jié)構(gòu)的廢氣凈化裝置，在催化劑的入口部分分別設(shè)置溫度傳感器7和壓力傳感器10，以便根據(jù)需要能夠測(cè)量催化劑的入口部分和出口部分的溫度以及壓力，而在出口部分分別設(shè)置溫度傳感器8和壓力傳感器11。另外，在根據(jù)需要安裝過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域6的出口，也分別設(shè)置溫度傳感器13和壓力傳感器12。而且，連接成使各個(gè)溫度傳感器和壓力傳感器的信號(hào)能夠輸入到控制器9，以及控制器9的信號(hào)輸入到泵。
另外，本發(fā)明的其他實(shí)施狀態(tài)為，無(wú)需設(shè)置泵3和燃料供給噴嘴4，而通過(guò)控制器9的信號(hào)能夠直接供給內(nèi)燃機(jī)1、例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸。例如，可在內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)的燃料燃燒結(jié)束之后、廢氣工序結(jié)束之前，供給烴類液體(例如燃料)。
然后，對(duì)這種結(jié)構(gòu)的廢氣凈化裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，內(nèi)燃機(jī)1、例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣，通過(guò)排氣管2，在填充氧化催化劑的氧化區(qū)域5中，該廢氣中所含的未燃燒的烴(HC)和產(chǎn)生的一氧化碳(CO)，幾乎被完全氧化變成水和二氧化碳，經(jīng)過(guò)填充有過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域6，通過(guò)消聲器(圖上未表示)等被排放到外部。
一方面，因廢氣中所含的微粒，在外過(guò)濾區(qū)域6中被微粒過(guò)濾器捕捉，漸漸地被積累，所以，當(dāng)每1升該過(guò)濾器其積累量達(dá)到2～10g的時(shí)候，從噴嘴4噴射烴類液體(燃料)，然后提供給氧化區(qū)域5的氧化催化劑5上。
檢測(cè)過(guò)濾器上面的微粒附著量有各種各樣的方法，例如、如圖1所示，通過(guò)壓力傳感器10、11、12進(jìn)行測(cè)量，將其測(cè)量信號(hào)輸入到控制器9，根據(jù)其命令使燃料供給泵3運(yùn)行，噴射出烴類液體。尤其設(shè)置在氧化區(qū)域5和過(guò)濾區(qū)域6之間的壓力傳感器11，因?yàn)榭梢詼y(cè)量過(guò)濾區(qū)域6的壓力，所以其測(cè)量數(shù)值如果達(dá)到規(guī)定的壓力以上，就根據(jù)接受的數(shù)值通過(guò)控制器9的命令使燃料供給泵3運(yùn)行，如果在規(guī)定的壓力以下，就通過(guò)控制器9的命令使燃料供給泵3停止運(yùn)行。
過(guò)濾區(qū)域6出口的溫度傳感器13如果有異常，例如超過(guò)700℃時(shí)，就通過(guò)控制器9的命令使燃料供給泵3停止運(yùn)行，不足180℃時(shí)，由于作為烴類液體存在的燃料成分很多，進(jìn)而使泵停止運(yùn)行。氧化區(qū)域5出口的溫度傳感器8可以測(cè)量氧化區(qū)域5的溫度，如果其溫度異常，例如超過(guò)700℃則很危險(xiǎn)，所以通過(guò)控制器的命令使泵停止運(yùn)行或者減少烴類液體的供給量。另一方面，如果不足500℃，就再增加烴類液體的供給量。氧化區(qū)域5入口的溫度傳感器7可以測(cè)量從內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣溫度，如果其溫度有問(wèn)題，則通過(guò)控制器9的命令增減由泵3供給的燃料。例如汽油，其90％以上的組分達(dá)到沸點(diǎn)以上的時(shí)候是330℃，不超過(guò)330℃則汽油中的高沸點(diǎn)餾分就以液體狀態(tài)被引入到氧化區(qū)域5，所以催化劑上的燃燒反應(yīng)速度慢，可以通過(guò)控制器9的命令從泵3進(jìn)行少量供給。
氧化區(qū)域5入口的壓力傳感器，用于檢測(cè)氧化區(qū)域5的堵塞、載體破損等異常情況。有異常的時(shí)候不進(jìn)行燃料的供給。而且，過(guò)濾區(qū)域6出口的壓力傳感器，用于檢測(cè)過(guò)濾區(qū)域6后面部分的排氣管內(nèi)的異常，并可以測(cè)量過(guò)濾區(qū)域6的壓力，也可以從壓力傳感器11和壓力傳感器12之間的差值測(cè)量過(guò)濾器的壓力。
控制器9，一般在測(cè)量施加到過(guò)濾器的壓力之后，將過(guò)濾器前后(或者過(guò)濾器內(nèi)部)的溫度、壓力情報(bào)輸入到控制器，超過(guò)某一數(shù)值時(shí)將燃料供給信號(hào)輸入到燃料噴射裝置，從而開(kāi)始進(jìn)行過(guò)濾器再生控制(供給燃料)。在正供給燃料時(shí)，也通過(guò)壓力傳感器將過(guò)濾器的壓力數(shù)值輸入到控制器，當(dāng)壓力數(shù)值下降到某一數(shù)值的時(shí)候就停止再生控制。
另外，將烴類液體(燃料)直接供給內(nèi)燃機(jī)的情況也是一樣的。
本發(fā)明所使用的氧化催化劑，是將鉑和鈀構(gòu)成的催化劑組分負(fù)載于耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末，再將負(fù)載該催化劑組分的耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末，涂覆在耐火性三維結(jié)構(gòu)體上而構(gòu)成。
本發(fā)明所使用的必須催化劑組分是鉑和鈀。如果具有催化劑活性，則對(duì)這些貴金屬的形態(tài)沒(méi)有特別限制，通常有金屬、黑色、氧化物的形態(tài)。對(duì)每1升整體式結(jié)構(gòu)體，貴金屬的用量通常為1～10g，優(yōu)選為2～5g。不足1g時(shí)初期和耐久后的催化劑活性不充分，另一方面，超過(guò)10g時(shí)則不能獲得與用量成比例的催化劑活性，所以不優(yōu)選。在這里，對(duì)每1升整體式結(jié)構(gòu)體的貴金屬等催化劑組分的用量，可以用所使用的蜂窩狀載體等三維結(jié)構(gòu)體的表觀體積作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示。
另外，上述貴金屬中鉑/鈀的質(zhì)量比為20/1～1/1，優(yōu)選為5/1～2/1。鉑的起始原料有硝酸鉑、二硝基氨合鉑、氯鉑酸等無(wú)機(jī)化合物，雙鉑(ビス白金)等有機(jī)化合物。銠的起始原料有硝酸銠、氯化銠、醋酸銠等。
這些貴金屬，其溶液可同時(shí)加入耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末而形成漿液，也可以分別形成漿液再負(fù)載于三維結(jié)構(gòu)體上。
本發(fā)明所使用的耐火性無(wú)機(jī)氧化物組分，一般只要是作為催化劑載體使用的物質(zhì)即可。例如α-氧化鋁或者γ、δ、η、θ等活性氧化鋁、二氧化鈦、或者氧化鋯、二氧化鈦、氧化硅或它們的復(fù)合氧化物，例如能夠使用氧化鋁-二氧化鈦、氧化鋁-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯等，但優(yōu)選為活性氧化鋁的粉末。對(duì)每1升整體式結(jié)構(gòu)體，耐火性無(wú)機(jī)氧化物的用量通常為10～300g，優(yōu)選為50～250g。不足10g時(shí)則貴金屬不能充分地分散，其耐久性不夠。另一方面，超過(guò)300g則廢氣的壓力損失會(huì)增加，所以不優(yōu)選。
對(duì)每100g耐火性無(wú)機(jī)氧化物，上述貴金屬的用量，即鈀和鉑的合計(jì)數(shù)量為0.3～20g，優(yōu)選為0.5～10g。
該耐火性無(wú)機(jī)氧化物的平均一次粒徑為10～150μm，優(yōu)選為30～80μm。其BET比表面積為50～500m2/g，優(yōu)選為150～400m2/g。
對(duì)關(guān)于催化劑的制備方法進(jìn)行具體說(shuō)明。例如，將耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末浸漬于鈀鹽水溶液中，將其干燥后在300～800℃、優(yōu)選為400～600℃，進(jìn)行300～800個(gè)小時(shí)、優(yōu)選為30分鐘～1個(gè)小時(shí)的煅燒。將所得的粉末狀物體與鉑鹽水溶液、耐火性無(wú)機(jī)氧化物、根據(jù)需要與沸石進(jìn)行濕法研磨，制備水性漿液。將該漿液涂覆在整體式三維結(jié)構(gòu)體上，在300～800℃、優(yōu)選為400～600℃，進(jìn)行15分鐘～2個(gè)小時(shí)、優(yōu)選為30分鐘～1個(gè)小時(shí)的煅燒，從而獲得氧化催化劑。
根據(jù)需要所使用的沸石有BEA型、MFI型、FER型、FAU型、MOR型等，但優(yōu)選二氧化硅/氧化鋁的比例約為25～150的BEA型沸石。這是由于該物質(zhì)可以幫助烴燃燒，并且在不進(jìn)行再生控制時(shí)可以進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中HC、CO等的凈化。其用量對(duì)于100g耐火性無(wú)機(jī)氧化物為5～100g，優(yōu)選為10～50g。
覆蓋上述催化劑組分的整體式三維結(jié)構(gòu)體，包括蜂窩狀載體等耐熱性載體，但優(yōu)選整體成型的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，例如，可以包括整體式蜂窩狀載體、金屬蜂窩狀載體、插頭蜂窩狀載體等。
關(guān)于整體式載體，一般只要被稱為陶瓷蜂窩狀載體的物質(zhì)就可以。特優(yōu)選以堇青石、富鋁紅柱石、α-氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、磷酸鈦、鈦酸鋁、透鋰長(zhǎng)石、鋰輝石(スポンジユメン)、硅酸鋁、硅酸鎂等作為材料的蜂窩狀載體，其中特優(yōu)選堇青石材質(zhì)的物質(zhì)。其他，也使用不銹鋼、Fe-Cr-Al合金等抗氧化性的耐熱性金屬作為整體式結(jié)構(gòu)體的物質(zhì)。
這些整體式載體，可以使用擠壓成型方法和纏繞固定薄片狀元件的方法等進(jìn)行制備。其氣體出口(網(wǎng)眼形狀)的形狀，可以是六邊形、四邊形、三角形或皺褶形狀的任何一種。如果網(wǎng)眼密度(網(wǎng)眼數(shù)量/單位截面面積)是100～600個(gè)網(wǎng)眼/平方英寸，就能夠充分使用，優(yōu)選為200～500個(gè)網(wǎng)眼/平方英寸。
在本發(fā)明中，對(duì)覆蓋催化劑組分的方法沒(méi)有特別限制，通常適合使用浸漬法。
本發(fā)明所使用的微粒過(guò)濾器有各種各樣的，可以使用公知的物體，例如有堇青石制造的過(guò)濾器、高耐熱性碳化硅制造的過(guò)濾器等。
實(shí)施例以下將通過(guò)實(shí)施例和比較例再詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
將25g活性氧化鋁(γ-A12O3、BET比表面積是150m2/g、平均一次粒徑是75μm)，浸漬于含有0.2g鈀的硝酸鈀的無(wú)離子水溶液1ml(以下，水溶液均為無(wú)離子水)、及水溶液(濃度為14質(zhì)量％)中，在120℃干燥8個(gè)小時(shí)后，再在500℃煅燒1個(gè)小時(shí)。將所得的25g粉末狀物體、含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml、70g活性氧化鋁(γ-Al2O3、BET比表面積是300m2/g、平均一次粒徑是75μm)、以及30g沸石(BEA型，二氧化硅/氧化鋁的比例＝25，平均粒徑是10.5μm)，使用球磨機(jī)進(jìn)行濕法研磨制備了水性漿液。將該漿液，修補(bǔ)涂覆在每平方英寸截面面積具有400個(gè)網(wǎng)眼的堇青石制的1升蜂窩狀載體上，在120℃干燥8個(gè)小時(shí)后，再在500℃進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的煅燒，獲得了氧化催化劑(A)。
實(shí)施例2除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有0.8g鈀的硝酸鈀水溶液4ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有4.2g鉑的硝酸鉑水溶液37.2ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(B)。
實(shí)施例3除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有1.7g鈀的硝酸鈀水溶液8.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有3.3g鉑的硝酸鉑水溶液29.2ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(C)。
實(shí)施例4
除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有2.5g鈀的硝酸鈀水溶液12.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有2.5g鉑的硝酸鉑水溶液22.1ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(D)。
實(shí)施例5除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有9.5g鈀的硝酸鈀水溶液47.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有0.5g鉑的硝酸鉑水溶液4.4ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(E)。
實(shí)施例6除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有1.7g鈀的硝酸鈀水溶液8.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有8.3g鉑的硝酸鉑水溶液73.5ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(F)。
實(shí)施例7除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有3.3g鈀的硝酸鈀水溶液16.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有6.7g鉑的硝酸鉑水溶液59.3ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(G)。
實(shí)施例8
除了代替含有0.1g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有5.0g鈀的硝酸鈀水溶液25ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有5.0g鉑的硝酸鉑水溶液44.2ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(H)。
實(shí)施例9除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有0.1g鈀的硝酸鈀水溶液0.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有1.9g鉑的硝酸鉑水溶液16.8ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(I)。
實(shí)施例10除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有0.3g鈀的硝酸鈀水溶液1.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有1.7g鉑的硝酸鉑水溶液15ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(J)。
實(shí)施例11除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有0.7g鈀的硝酸鈀水溶液3.5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有1.3g鉑的硝酸鉑水溶液11.5ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(K)。
實(shí)施例12
除了代替含有0.2g鈀的硝酸鈀水溶液1ml，而使用含有1.0g鈀的硝酸鈀水溶液5ml；以及代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml，而使用含有1.0g鉑的硝酸鉑水溶液8.8ml之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了氧化催化劑(L)。
比較例1除了不使用硝酸鈀，而使用含有5.0g鉑的硝酸鉑水溶液44.2ml，并且在催化劑漿液中不使用鈀之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了比較氧化催化劑(A)。
比較例2除了不使用硝酸鈀，代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml而使用含有10.0g鉑的硝酸鉑水溶液88.5ml，并且在催化劑漿液中不使用鈀之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了比較氧化催化劑(B)。
比較例3除了不使用硝酸鈀，代替含有4.8g鉑的硝酸鉑水溶液42ml而使用含有2.0g鉑的硝酸鉑水溶液17.7ml，并且在催化劑漿液中不使用鈀之外，使用與實(shí)施例1相同的方法獲得了比較氧化催化劑(C)。
實(shí)施例13(催化劑的評(píng)價(jià))將上述實(shí)施例和比較例所制備的催化劑，在800℃、并在空氣中進(jìn)行了16個(gè)小時(shí)的煅燒。
在圖1所示的廢氣凈化裝置中，預(yù)先確認(rèn)到使用配備DI/TC/IC/EGR的3.2升發(fā)動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)速2000rpm、轉(zhuǎn)矩95N·m、并將氧化區(qū)域5前面的溫度傳感器7設(shè)定為250℃的條件下，運(yùn)行6個(gè)小時(shí)的時(shí)候捕捉到大約3g/升的微粒。然后，作為氧化催化劑，分別填充實(shí)施例1至12和比較例1至3所制備的氧化催化劑(A)至(L)和比較氧化催化劑(A)至(B)，另一方面，還使用了微粒過(guò)濾器直徑為143.8mm、長(zhǎng)度為152.4mm、每英寸網(wǎng)眼數(shù)為300的堇青石制造的2.5升過(guò)濾器。在上述條件下將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行了6個(gè)小時(shí)。然后，將流入氧化催化劑的廢氣溫度設(shè)為300℃，來(lái)自燃料供給泵的汽油通過(guò)燃料供給噴嘴供給了相當(dāng)于氧化催化劑上流一例的烴溫度為1.7％(換算成C1)的量。開(kāi)始供給燃料20分鐘后，檢測(cè)了上述實(shí)施例所制備的催化劑的出口溫度。
其次，結(jié)束20分鐘的燃料供給之后，測(cè)量了已冷卻的過(guò)濾器的重量，從重量減少的量來(lái)推測(cè)所捕捉微粒是否被燃燒，其結(jié)果如表1所示。所捕捉的黑煙的重量減少，與捕捉前的重量相等時(shí)為○，重量比捕捉前增加時(shí)為×。


權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，該凈化方法使用一種在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，由順著廢氣的流動(dòng)設(shè)置同時(shí)負(fù)載鉑和鈀的氧化催化劑的氧化區(qū)域，以及設(shè)置微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域而構(gòu)成的廢氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)每1升該微粒過(guò)濾器捕捉到2～10g微粒時(shí)，向該氧化區(qū)域的廢氣流入一側(cè)供給烴類液體，通過(guò)該氧化催化劑使該廢氣升高到550℃以上的溫度，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該氧化催化劑是將含有鉑和鈀的耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末涂覆在耐火性三維結(jié)構(gòu)體上，且鉑/鈀的質(zhì)量比是20/1～1/1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，該耐火性無(wú)機(jī)氧化物是從氧化鋁、含二氧化硅的氧化鋁、氧化鋯和二氧化鈦所構(gòu)成的組中選出的至少一種物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的方法，該氧化催化劑，即使被暴露于800℃以上的高溫，也能通過(guò)供給該烴類液體，使其升高到550℃以上的高溫，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的方法，該內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
6.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化裝置，包括在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上，順著廢氣的流動(dòng)設(shè)置同時(shí)負(fù)載鉑和鈀的氧化催化劑的氧化區(qū)域以及設(shè)置微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域，其設(shè)置有烴類液體供給口，從而當(dāng)每1升該微粒過(guò)濾器捕捉到2～10g微粒時(shí)，向該氧化區(qū)域的廢氣流入一側(cè)供給烴類液體，通過(guò)該氧化催化劑使該廢氣升高到550℃以上的溫度，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，該氧化催化劑是將含有鉑和鈀的耐火性無(wú)機(jī)氧化物粉末涂覆在耐火性三維結(jié)構(gòu)體上，且鉑/鈀的質(zhì)量比是20/1～1/1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，該內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明可以提供，對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣，具有優(yōu)良的去除微粒等效果的凈化方法及其裝置。該內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法及其裝置，是由在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上，順著廢氣的流動(dòng)設(shè)置同時(shí)負(fù)載鉑和鈀的氧化催化劑的氧化區(qū)域，以及設(shè)置微粒過(guò)濾器的過(guò)濾區(qū)域而構(gòu)成的廢氣凈化裝置的凈化方法。其特征為，當(dāng)每1升該微粒過(guò)濾器捕捉到2～10g微粒時(shí)，向該氧化區(qū)域的廢氣流入一側(cè)供給烴類液體，通過(guò)該氧化催化劑使該廢氣升高到550℃以上的溫度，并使該微粒過(guò)濾器的殘留物發(fā)生燃燒。
文檔編號(hào)F01N3/10GK101048578SQ200580036616
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者池田正憲, 福本德 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ict, 國(guó)際催化劑技術(shù)公司