燃發(fā)動機，以及與貧燃發(fā)動機流體連通的廢氣管道，其中催化劑系統(tǒng)在發(fā)動機的下游。
[0055]在第四十五實施方案中，改進第四十四實施方案，其中發(fā)動機為重型柴油發(fā)動機。
[0056]第四十六實施方案涉及一種從貧燃發(fā)動機的廢氣中除去氮氧化物的方法，該方法包括使廢氣與選擇性催化還原(SCR)催化劑系統(tǒng)接觸，該系統(tǒng)包括布置在系統(tǒng)中的第一SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物，與第二催化劑組合物相比，第一 SCR催化劑組合物促進更高的N2形成和更低的N 20形成，并且第二催化劑組合物具有與第一 SCR催化劑組合物不同的組成，與第一 SCR催化劑組合物相比，第二催化劑組合物促進更低的N2形成和更高的N2O形成。
[0057]在第四十七實施方案中，改進第一至第三十七實施方案，其中與第一催化劑組合物相比，第二催化劑組合物具有更高的NH3儲存容量。
[0058]在第四十八實施方案中，一種用于從發(fā)動機廢氣中除去NOx的選擇性催化還原(SCR)催化劑雜化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括布置在系統(tǒng)中的第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物，當(dāng)暴露于氨時，與第二催化劑組合物相比，第一 SCR催化劑組合物具有更快的DeNOx響應(yīng)時間，并且與第一催化劑組合物相比，第二 SCR催化劑組合物具有更高穩(wěn)態(tài)的DeNOx性能，并且第一 SCR催化劑組合物提供目標(biāo)DeNOx百分比處于比第二 SCR催化劑組合物提供相同的DeNOx百分比更低的氨儲存水平下，并且其中與第一催化劑組合物相比，該系統(tǒng)提供更尚的DeNOx穩(wěn)態(tài)性能。
[0059]在第四十九實施方案中，改進第四十八實施方案，其中在產(chǎn)生廢氣溫度的突然增加的加速條件下，由于溫度增加從雜化系統(tǒng)中解吸的氨少于從僅具有第二催化劑組合物的系統(tǒng)中解吸的氨。
[0060]在第五十實施方案中，改進第四十八或第四十九實施方案，其中第一催化劑組合物包含用鎢穩(wěn)定的氧化釩/氧化鈦。
[0061 ] 在第五十一實施方案中，改進第五十實施方案，其中第二催化劑組合物包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩。
[0062]在第五十二實施方案中，改進第五十一實施方案，其中分子篩具有選自由以下組成的組的結(jié)構(gòu)類型:AE1、AFT、AFX、CHA、EAB、ER1、KF1、LEV、SAS、SAT、DDR 和 SAV。
[0063]在第五十三實施方案中，改進第五十二實施方案，其中分子篩為鋁硅酸鹽沸石并且具有CHA結(jié)構(gòu)類型。
[0064]在第五十四實施方案中，改進第四十八至第五十三實施方案，其中沸石選自SSZ-13和SSZ-62并且金屬包括Cu。
[0065]在第五十五實施方案中，改進第一至第三十八實施方案所述的系統(tǒng)，其中在200°C至600°C的溫度范圍內(nèi)，與第二 SCR催化劑組合物相比，第一 SCR催化劑組合物促進更高的N2形成和更低的N 20形成，并且第二 SCR催化劑組合物促進更低的N2形成和更高的N 20形成。
[0066]在第五十六實施方案中，改進第四十八至第五十四實施方案，其中當(dāng)暴露于氨時，與第二催化劑組合物相比，第一 SCR催化劑組合物具有更快的DeNOx響應(yīng)時間，并且與第一催化劑組合物相比，第二 SCR催化劑組合物具有更高穩(wěn)態(tài)的DeNOx性能，并且第一 SCR催化劑組合物提供目標(biāo)DeNOx百分比處于比第二 SCR催化劑組合物提供相同的DeNOx百分比更低的氨儲存水平下，并且其中在200°C至600°C的溫度范圍內(nèi)與第一催化劑組合物形成相比，該系統(tǒng)提供更尚的DeNOx穩(wěn)態(tài)性能。
[0067]附圖簡述
[0068]圖1示出根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的局部剖面圖；
[0069]圖2示出根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的局部剖面圖；
[0070]圖3示出根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的局部剖面圖；
[0071]圖4是對根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)和比較系統(tǒng)的N2O排放量進行比較的圖形；
[0072]圖5是對根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)和比較系統(tǒng)的N2O排放量進行比較的圖形；
[0073]圖6是對根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)和比較系統(tǒng)的N2O排放量進行比較的圖形，兩個系統(tǒng)均具有上游柴油氧化催化劑；
[0074]圖8是對根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)和比較系統(tǒng)的NOxR化率進行比較的圖形，兩個系統(tǒng)均具有上游柴油氧化催化劑；
[0075]圖9是對在硫酸鹽化作用之后，根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)和比較系統(tǒng)的NOxR化率進行比較的圖形，兩個系統(tǒng)均具有上游柴油氧化催化劑；
[0076]圖10是由如實施例6所述的計算機模型生成的圖形，示出在225°C和10%勵2下DeNOjg對于時間的響應(yīng)曲線的分析；并且
[0077]圖11是由如實施例6所述的計算機模型生成的圖形，示出在225°C和10%勵2下DeNOx相對于總吸附NH3的響應(yīng)曲線的分析。
[0078]詳述
[0079]在描述本發(fā)明的若干示例性實施方案之前，應(yīng)了解的是，本發(fā)明不限于以下描述中所闡述的構(gòu)建步驟或處理步驟的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實施方案且能夠以各種方式實施或進行。
[0080]政府規(guī)定要求對于輕型和重型貧燃發(fā)動機車輛，使用NOx還原技術(shù)。使用尿素對^,選擇性催化還原(SCR)是NO ,控制的有效且主要的排放控制技術(shù)。為了滿足未來政府規(guī)定，與目前基于Cu-SSZ-13的系統(tǒng)相比，SCR催化劑系統(tǒng)提高了性能。本發(fā)明的實施方案涉及一種SCR催化劑系統(tǒng)，與單一 SCR催化劑和其他雙SCR催化劑系統(tǒng)相比，該催化劑系統(tǒng)在低冊13儲存水平下具有更低的N 20排放量以及NOJMt效率的提高。不受理論的約束，認(rèn)為根據(jù)一個或多個實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)由提高的冊13儲存容量提供。本文描述的本發(fā)明的特征應(yīng)在整個目標(biāo)SCR溫度范圍(即200°C至600°C)內(nèi)提供。根據(jù)一個或多個實施方案，第一和第二 SCR催化劑組合物不包括鉑族金屬如Pt、Pd和Rh。
[0081]本發(fā)明的實施方案涉及SCR催化劑系統(tǒng)、其制備方法、廢氣純化系統(tǒng)，以及使用SCR催化劑系統(tǒng)消除廢氣中的氮氧化物的方法。
[0082]實施方案涉及為貧燃發(fā)動機提供提高的NOx性能的SCR催化劑系統(tǒng)的使用。雖然SCR催化劑系統(tǒng)可用于任何貧燃發(fā)動機中，但是在特定的實施方案中，催化劑系統(tǒng)用于重型柴油機應(yīng)用中。重型柴油機應(yīng)用包括柴油發(fā)動機驅(qū)動的具有超過8，500聯(lián)邦鎊和超過14，000加利福尼亞鎊的車輛毛重定額(GVWR)的汽車(型式年份1995及之后)。根據(jù)實施方案的SCR催化劑系統(tǒng)也可用在其他發(fā)動機中，包括但不限于，非道路交通用柴油發(fā)動機、機車、船用發(fā)動機和固定柴油發(fā)動機。本發(fā)明也可適用于其他貧燃發(fā)動機類型，如輕型柴油機、壓縮天然氣和貧燃汽油直接噴射發(fā)動機。
[0083]關(guān)于本公開中使用的術(shù)語，提供了以下定義。
[0084]如本文所使用的，術(shù)語“催化劑”或“催化劑組合物”是指促進反應(yīng)的材料。如本文所使用的，短語“催化劑系統(tǒng)”是指兩種或更多種催化劑的組合，例如第一 SCR催化劑和第二 SCR催化劑的組合。催化劑系統(tǒng)可呈兩種SCR催化劑混合在一起的活性涂層形式。
[0085]如本文所使用的，術(shù)語“上游”和“下游”是指根據(jù)發(fā)動機廢氣流從發(fā)動機到尾管的流動的相對方向，并且發(fā)動機在上游位置并且尾管和任何污染減少制品如過濾器和催化劑在發(fā)動機的下游。
[0086]如本文所使用的，術(shù)語“流”廣義上是指可含有固體或液體微粒物質(zhì)的流動氣體的任何組合。術(shù)語“氣態(tài)流”或“廢氣流”意指氣態(tài)成分的流，如貧燃發(fā)動機的廢氣，其可含有夾雜的非氣態(tài)組分，如液滴、固體微粒等。貧燃發(fā)動機的廢氣流通常還包括燃燒產(chǎn)物、不完全燃燒的產(chǎn)物、氮的氧化物、可燃的和/或含碳微粒物質(zhì)(煙灰)以及未反應(yīng)的氧和氮。
[0087]如本文所使用的，術(shù)語“基底”是指催化劑組合物放置在其上的單塊體材料，通常呈在其上含有多個含有催化組合物的顆粒的活性涂層的形式?；钚酝繉油ㄟ^以下方式形成:在液體載體中制備含有特定固體含量(如30-90重量％)的顆粒的漿液，然后將漿液涂覆至基底上并干燥以提供活性涂層。
[0088]如本文所使用的，術(shù)語“活性涂層(washcoat) ”具有其在本領(lǐng)域中的通常含義，即施涂至基底材料的催化材料或其他材料的薄的粘著涂層，基底材料如蜂窩型載體構(gòu)件，其足夠多孔以允許待處理的氣流通過。
[0089]“催化制品”是指用于促進期望反應(yīng)的元件。例如，催化產(chǎn)品可包括在基底上的含有催化組合物的活性涂層。
[0090]在一個或多個實施方案中，基底為具有蜂窩結(jié)構(gòu)的陶瓷或金屬。可采用任何合適的基底，如以下類型的單塊體基底:具有從基底的入口或出口面延伸穿過其中的細的平行氣流通道，以使得通道對穿過其中的流體流開放。單塊體基底的流體通道是薄壁通道，其可具有任何合適的橫截面形狀和大小，如梯形、矩形、正方形、正弦曲線形、六邊形、橢圓形、圓形等。該結(jié)構(gòu)可含有每平方英寸橫截面約60至約900或更多的氣體入口開口(8卩，泡孔)。[0091 ] 陶瓷基底可由任何合適的耐火材料制成，例如堇青石、堇青石-α -氧化鋁、氮化硅、鋯莫來石、鋰輝石、氧化鋁-二氧化硅-氧化鎂、鋯石硅酸鹽、硅線石、硅酸鎂、鋯石、透鋰長石、α-氧化鋁、鋁硅酸鹽等。
[0092]適用于本發(fā)明的實施方案的催化劑組合物的基底也可為金屬性質(zhì)的并且可由一種或多種金屬或金屬合金構(gòu)成。金屬基底可以如丸劑、波紋片或單塊體形式的各種形狀采用。金屬基底的具體實例包括耐熱合金、堿金屬合金，尤其是那些其中鐵為基本或主要組分的合金。合金可含有鎳、鉻和鋁中的一種或多種，并且這些金屬的總量可有利地包含至少約15重量％的合金，例如，約10至25重量％的鉻、約I至8重量％的鋁以及約O至20重量％的鎳。
[0093]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，選擇性催化還原(SCR)催化劑系統(tǒng)包括布置在系統(tǒng)中的第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物。在一個或多個實施方案中，第二 SCR催化劑組合物具有與第一 SCR催化劑組合物不同的組成。與第二 SCR催化劑組合物相比，第一SCR催化劑組合物促進更高的N2形成和更低的N 20形成，而與第一 SCR催化劑組合物相比，第二催化劑組合物促進更低的N2形成和更高的N2O形成。在一個或多個實施方案中，為減少順3排放，第一 SCR催化劑應(yīng)具有低于第二 SCR催化劑組合物的NH 3吸附容量/解吸溫度。
[0094]在一個或多個實施方案中，第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物在相同或共同的基底上。在其他實施方案中，第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物在單獨的基底上。
[0095]在一個實施方案中，第一 SCR催化劑和第二 SCR催化劑以橫向分區(qū)構(gòu)型布置，并且第一催化劑在第二催化劑的上游。上游和下游催化劑可布置在相同基底或彼此分開的不同基底上。在另一個具體的實施方案中，第一 SCR催化劑和第二 SCR催化劑分層布置，其中第二SCR催化劑設(shè)置在基底上并且第一 SCR催化劑在第二 SCR催化劑上方的層中。這些實施方案中的