单层或双层氨泄漏催化剂的制作方法

发明领域本发明涉及氨泄漏催化剂(asc)，含有氨泄漏催化剂的制品，和制造和使用这样的制品来减少氨泄漏的方法。

背景技术：

0、发明背景

1、柴油发动机、固定式燃气轮机和其他系统中的烃燃烧产生废气，必须处理该废气来除去氮氧化物(nox)，其包括no(一氧化氮)和no2(二氧化氮)，并且no占形成的nox的主要部分。已知nox引起人们的许多健康问题，以及引起许多有害的环境效应，包括形成烟雾和酸雨。为了减轻来自于废气中的nox对于人和环境的影响，令人期望的是消除这些不期望的组分，优选通过不产生其他有害或有毒物质的方法。

2、贫燃和柴油发动机产生的废气通常是氧化性的。nox需要在被称作选择性催化还原(scr)的方法中用催化剂和还原剂选择性还原，该方法将nox转化成单质氮(n2)和水。在scr方法中，将气态还原剂，典型地是无水氨、氨水或尿素添加到废气流中，然后使该废气接触催化剂。还原剂吸收到催化剂上，并且在气体经过催化型基底之中或之上时还原nox。为了使nox的转化率最大，经常必需向气流中添加大于化学计量量的氨。但是，过量的氨释放到大气中将对人的健康和对环境有害。另外，氨是苛性的，特别是它的含水形式。排气催化剂下游的排气管线区域中氨和水的冷凝会产生腐蚀性混合物，其会损坏排气系统。所以，应当消除废气中氨的释放。在许多常规排气系统中，氨氧化催化剂(也被称作氨泄漏催化剂或“asc”)安装在scr催化剂下游，来通过将氨转化成氮来从废气中除去氨。使用氨泄漏催化剂会使得典型的柴油机驱动循环中nox转化率大于90％。

3、令人期望的是拥有提供通过scr除去nox和将氨选择性转化成氮二者的催化剂，其中氨转化在车辆驾驶周期中的宽温度范围进行，并且形成最少的氧化氮和一氧化二氮副产物。

技术实现思路

1、在第一方面中，本发明涉及一种催化剂制品，其包含：(a)挤出的载体，其具有入口、出口和在发动机运行过程中废气流过的多个通道，和(b)在该载体上的单层涂层或双层涂层，其中该挤出的载体包含第三scr催化剂，该单层涂层包含氨储存性低的载体上的铂与第一scr催化剂的共混物，和该双层涂层包含底层和顶层，其中该底层位于该顶层与该挤出的载体之间，该底层包含氨储存性低的载体上的铂与第一scr催化剂的共混物，该顶层包含第二scr催化剂。

2、在另一方面中，本发明涉及一种排气系统，其包含本发明第一方面的催化剂和用于在废气在形成nh3的装置。

3、在又一方面中，本发明涉及一种包含排气系统的车辆，该排气系统包含本发明第一方面的催化剂和用于在废气在形成nh3的装置。

4、在又一方面中，本发明涉及一种提高在约250℃-约350℃的温度由废气中的氨到n2的产率的方法，该方法包括使含氨废气与本发明第一方面的催化剂制品接触。

5、在另一方面中，本发明涉及一种减少由废气中的nh3形成n2o的方法，该方法包括使含氨废气与本发明第一方面的催化剂制品接触。

6、本发明的实施方案包括：

7、1)催化剂制品，其包含：(a)挤出的载体，其具有入口、出口和在发动机运行过程中废气流过的多个通道，和(b)该载体上的单层涂层或双层涂层，其中该单层涂层包含氨储存性低的载体上的铂与第一scr催化剂的共混物，和该双层涂层包含底层和顶层，其中该底层位于该顶层与该挤出的载体之间，该底层包含氨储存性低的载体上的铂与第一scr催化剂的共混物，该顶层包含第二scr催化剂，和该挤出的载体包含第三scr催化剂。

8、2)根据实施方案1所述的催化剂，其中该氨储存性低的载体是含硅载体。

9、3)根据实施方案2所述的催化剂，其中该含硅载体包含二氧化硅或沸石，该沸石的二氧化硅与氧化铝之比是以下的至少一种：(a)至少100，(b)至少200，(c)至少250，至少300，(d)至少400，(e)至少500，(f)至少750，和(g)至少1000。

10、4)根据实施方案2所述的催化剂，其中该含硅载体包括bea、cdo、con、fau、mel、mfi或mww。

11、5)根据实施方案1所述的催化剂，其中第一scr催化剂的量与该氨储存性低的载体上的铂的量之比是以下的至少一种：(a)0:1-300:1，(b)3:1-300:1，(c)7:1-100:1；和(d)10:1-50:1，包括端值，基于这些组分的重量计。

12、6)根据实施方案1所述的催化剂，其中第一scr催化剂是包含铜和小孔分子筛的cu-scr催化剂，包含铁和小孔分子筛的fe-scr催化剂，或混合氧化物。

13、7)根据实施方案6所述的催化剂制品，其中该小孔分子筛是铝硅酸盐、铝磷酸盐(alpo)、硅-铝磷酸盐(sapo)或其混合物。

14、8)根据实施方案6所述的催化剂制品，其中该小孔分子筛选自骨架类型aco、aei、aen、afn、aft、afx、ana、apc、apd、att、cdo、cha、ddr、dft、eab、edi、epi、eri、gis、goo、ihw、ite、itw、lev、kfi、mer、mon、nsi、owe、pau、phi、rho、rth、sat、sav、siv、tho、tsc、uei、ufi、vni、yug和zon及其混合物和/或共生体。

15、9)根据实施方案6所述的催化剂制品，其中该小孔分子筛选自骨架类型cha、lev、aei、afx、eri、sfw、kfi、ddr和ite。

16、10)根据实施方案1所述的催化剂，其中铂以以下的至少一种存在：(a)0.01-0.3wt％，(b)0.03-0.2wt％，(c)0.05-0.17wt％，和(d)0.07-0.15wt％，包括端值，相对于该共混物中铂的载体的重量+铂的重量+第一scr催化剂的重量计。

17、11)根据实施方案1所述的催化剂制品，其中第二scr催化剂和第三scr催化剂彼此独立地是贱金属、贱金属氧化物、分子筛、金属交换的分子筛或其混合物。

18、12)根据实施方案11所述的催化剂制品，其中该贱金属选自钒(v)、钼(mo)、钨(w)、铬(cr)、铈(ce)、锰(mn)、铁(fe)、钴(co)、镍(ni)和铜(cu)及其混合物。

19、13)根据实施方案11所述的催化剂制品，其进一步包含至少一种贱金属促进剂。

20、14)根据实施方案11所述的催化剂制品，其中该分子筛或该金属交换的分子筛是小孔的、中孔的、大孔的或其混合的。

21、15)根据实施方案11所述的催化剂制品，其中第二和/或第三scr催化剂包含选自以下的小孔分子筛：铝硅酸盐分子筛、金属取代的铝硅酸盐分子筛、铝磷酸盐(alpo)分子筛、金属取代的铝磷酸盐(mealpo)分子筛、硅-铝磷酸盐(sapo)分子筛和金属取代的硅-铝磷酸盐(meapso)分子筛，及其混合物。

22、16)根据实施方案15所述的催化剂制品，其中第二和/或第三scr催化剂包含选自以下骨架类型的小孔分子筛：aco、aei、aen、afn、aft、afx、ana、apc、apd、att、cdo、cha、ddr、dft、eab、edi、epi、eri、gis、goo、ihw、ite、itw、lev、kfi、mer、mon、nsi、owe、pau、phi、rho、rth、sat、sav、siv、tho、tsc、uei、ufi、vni、yug和zon及其混合物和/或共生体。

23、17)根据实施方案15所述的催化剂制品，其中第二和/或第三scr催化剂包含选自以下骨架类型的小孔分子筛：cha、lev、aei、afx、eri、sfw、kfi、ddr和ite。

24、18)根据实施方案15所述的催化剂制品，其中第二和/或第三scr催化剂包含选自以下骨架类型的中孔分子筛：ael、afo、aht、bof、boz、cgf、cgs、chi、dac、euo、fer、heu、imf、ith、itr、jry、jsr、jst、lau、lov、mel、mfi、mfs、mre、mtt、mvy、mww、nab、nat、nes、obw、par、pcr、pon、pun、rro、rsn、sff、sfg、stf、sti、stt、stw、svr、szr、ter、ton、tun、uos、vsv、wei和wen及其混合物和/或共生体。

25、19)根据实施方案15所述的催化剂制品，其中第二和/或第三scr催化剂包含选自以下骨架类型的大孔分子筛：afi、afr、afs、afy、asv、ato、ats、bea、bec、bog、bph、bsv、can、con、czp、dfo、emt、eon、ezt、fau、gme、gon、ifr、isv、itg、iwr、iws、iwv、iww、jsr、ltf、ltl、maz、mei、mor、moz、mse、mtw、npo、off、oko、osi、ron、rwy、saf、sao、sbe、sbs、sbt、sew、sfe、sfo、sfs、sfv、sof、sos、sto、ssf、ssy、usi、uwy和vet及其混合物和/或共生体。

26、20)根据实施方案1所述的催化剂制品，其中第三scr催化剂包含钒，fe沸石，cu沸石，或者用fe、w或nb掺杂的ce-zr基催化剂。

27、21)根据实施方案1所述的催化剂制品，其中该催化剂与包含相当的配方的催化剂相比，在约250℃-约300℃的温度提高氨到n2的产率，在该包含相当的配方的催化剂中，第一scr催化剂作为第一层存在，含硅载体上的铂存在于第二层中，和含nh3气体先经过第一层，然后经过第二层。

28、22)根据实施方案1所述的催化剂制品，其中当第一scr催化剂包含钒时，该催化剂制品与包含相当的配方的催化剂相比失活减少，在该包含相当的配方的催化剂中，第一scr催化剂作为第一层存在，含硅载体上的铂存在于第二层中，和含nh3气体先经过第一层，然后经过第二层。

29、23)根据实施方案1所述的催化剂制品，其中保护该铂来防止被该催化剂中存在的一种或多种能够毒化铂的物质毒化。

30、24)根据实施方案23所述的催化剂制品，其中能够毒化铂的物质是钒。

31、25)排气系统，其包含根据实施方案1所述的催化剂制品，和用于在废气中形成nh3的装置。

32、26)根据实施方案25所述的排气系统，其进一步包含选自以下的第二催化剂：柴油氧化催化剂(doc)、柴油放热催化剂(dec)、过滤器上的选择性催化还原(scrf)或催化型烟灰过滤器(csf)，其中第二催化剂位于根据实施方案1所述的催化剂的下游。

33、27)根据实施方案25所述的排气系统，其进一步包含选自以下的第二催化剂：scr催化剂、柴油氧化催化剂(doc)、柴油放热催化剂(dec)、nox吸附剂催化剂(nac)(例如贫nox阱(lnt))、nac、被动nox吸附剂(pna)、催化型烟灰过滤器(csf)、过滤器上的选择性催化还原(scrf)或冷启动概念(csc)催化剂，其中第二催化剂位于根据实施方案1所述的催化剂的上游。

34、28)排气系统，其包含根据实施方案1所述的催化剂、scr催化剂和doc催化剂，其中该scr催化剂位于根据实施方案1所述的催化剂与该doc催化剂之间。

35、29)根据实施方案25所述的排气系统，其中该排气系统包含该scr催化剂之前的铂族金属，并且该铂族金属的量足以产生放热。

36、30)根据实施方案29所述的排气系统，其进一步包含位于根据实施方案1所述的催化剂的下游的促进的ce-zr或促进的mno2。

37、31)发动机，其包含根据实施方案25所述的排气系统。

38、32)根据实施方案31所述的发动机，其中该发动机是车辆发动机、固定发动机、电厂发动机或燃气轮机。

39、33)车辆，其包含根据实施方案25所述的排气系统。

40、34)根据实施方案33所述的车辆，其中该车辆是轿车、轻型卡车、重型卡车或船。

41、35.在约250℃-约300℃的温度提高由废气中的氨到n2的产率的方法，该方法包括使含氨废气与根据实施方案1所述的催化剂接触。

42、36)根据实施方案35所述的方法，其中与包含相当的配方的催化剂相比，产率提高约10％-约20％，在该包含相当的配方的催化剂中，第一scr催化剂作为第一层存在，含硅载体上的铂存在于第二层中，和含nh3气体先经过第一层，然后经过第二层。

43、37)减少由废气中的nh3形成n2o的方法，该方法包括使含氨废气与根据实施方案1所述的催化剂接触。

44、38)根据实施方案37所述的方法，其中与包含相当的配方的催化剂相比，n2o形成减少约20％-约40％，在该包含相当的配方的催化剂中，第一scr催化剂作为第一层存在，含硅载体上的铂存在于第二层中，和含nh3气体先经过第一层，然后经过第二层。