专利名称：多功能催化剂块、排放控制系统和减少尾气中废物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用来减少来自内燃机的尾气的废物的多功能催化剂块。
技术背景
与汽油发动机一样，柴油发动机已广泛地用于运输工作，并且具有许多其他固 定的应用。柴油发动机的燃烧尾气常含有包括未燃碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、 颗粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)在内的多种燃烧废物，NO和NO2统称 为氧化氮或N0X。为了更清洁的排放，需要从燃烧尾气去除CO、HC、PM和N0X。在 符合特定的排放要求方面，燃烧尾气处理变得愈加重要。
传统的排放控制系统经常使用单独的装置用来减少NOx和颗粒物。例如，使用 单独的SCR(选择性催化还原)催化剂将NOx转化为氮气(N2)，使用单独的颗粒过滤器 (PF)除去颗粒物。
然而，由于传统的排放控制系统尤其没有同时考虑排放控制效率和空间的节 约，并且没有权衡排放控制效率和空间的节约，所以传统的排放控制系统的使用受到了 限制。
亟需提供一种具有更适于符合日益严格的工业和环境标准的特征的排放控制系 统。发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能 催化剂块。在一个实施例中，所述多功能催化剂块包括基板；尿素水解催化剂，负载 在基板上；选择性催化还原6CR)催化剂，负载在基板上。
在另一实施例中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。在又一实施例中，基板被 构造为流过式独石。
在再一实施例中，多功能催化剂块设置有第一区和相对于内燃机位于第一区下 游的第二区，其中，至少90wt%的尿素水解催化剂位于第一区，至少90wt%的SCR催化 剂位于第二区。在再一实施例中，尿素水解催化剂和SCR催化剂在基板上形成混合物。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于减少来自内燃机的在尾气通道中传输 的废物的排放控制系统。在一个实施例中，排放控制系统包括这里描述的多功能催化剂 块。在另一实施例中，所述排放控制系统还包括设置在发动机的下游并设置在多功能催 化剂块的上游的氧化催化剂。在又一实施例中，所述排放控制系统还包括设置在多功能 催化剂块的下游的氧化催化剂。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的方法。 在一个实施例中，所述方法包括使尾气与还原剂和在此描述的多功能催化剂块接触以形 成经处理的尾气的步骤。
图1示意性地描绘了根据本发明各种实施例的具有多功能催化剂块的排放控制 系统；
图2示意性地描绘了根据本发明各种实施例的具有与一种或更多的氧化催化剂 结合的多功能催化剂块的排放控制系统；
图3A描绘了多功能催化剂块的剖面的放大示图3B是示出多功能催化剂块的另一实施例的与图3A相似的示图。
具体实施方式
如所要求的，在此公开了本发明的详细实施例。然而，应该明白的是，所公开 的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种可替换的形式来体现。附图未必是按 比例的，可能会夸大或缩小一些特征来显示具体组件的细节。因此，在此公开的具体结 构和功能方面的细节并不被解释为局限性的，而仅仅是权利要求书的具有代表性的基础 和/或教导本领域技术人员以不同方式应用本发明的具有代表性的基础。
另外，除非另外特别地指出，否则说明书和权利要求书中的所有数量都应被理 解为用词语“大约”进行修饰以描述本发明的更大范围。通常优选的是在所陈述的数值 范围内实施。另外，除非以相反的方式特别指出，否则结合本发明适于给定目的或对给 定目的优选的一组或一类材料的描述意味着，这组或这类材料中的任意两个或更多个成 员的混合物可以是等同适用或优选的。
作为限定，在详细的描述和权利要求中使用时
“SCR”是选择性催化还原，包括在稀薄操作(lean operation)期间通过还原剂的帮助加速或增强NOx的化学还原的还原催化剂；
“DPF”或“DF”指去除颗粒物等所采用的颗粒过滤器；
"NOx"指氧化氮并说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剂上聚集导致的催化剂失活，且可因从尿 素得到的不期望的副产物的形成来表现；
“催化剂失活”指由于尿素中毒导致的催化剂活性的下降或对于SCR催化剂的 情况NOx转化率的下降。
排放控制系统通常使用选择性催化还原6CR)催化剂以将诸如NOx的某些废物 转化，从而形成危害较小的诸如N2的对应物，以便更安全地排放。对于SCR催化剂催 化的NOx转化，氨是常用的还原剂。尿素的分解及随后的NOx还原通常根据以下历程发 生
尿素分解
权利要求
1.一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能催化剂块，所述多功能催化剂块包括基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原催化剂，负载在基板上。
2.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。
3.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板为流过式独石。
4.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板具有第一区和位于第一区下游 的第二区，尿素水解催化剂的至少60wt%位于第一区，选择性催化还原催化剂的至少 60wt%位于第二区。
5.如权利要求4所述的多功能催化剂块，其中，第一区与第二区的体积比在1 10 至 10 1。
6.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，尿素水解催化剂和选择性催化还原催 化剂在基板上形成混合物。
7.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，选择性催化还原催化剂为含铁沸石、 含铜沸石或它们的组合。
8.如权利要求2所述的多功能催化剂块，其中，基板被设置有按体积百分比为40% 至85%的孔隙率。
9.一种用于减少内燃机的在尾气通道中传送的废物的排放控制系统，所述排放控制 系统包括多功能催化剂块，包括基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原 催化剂，负载在基板上。
10.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。
11.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板为流过式独石。
12.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，多功能催化剂块具有第一区和位于第 一区下游的第二区，尿素水解催化剂的至少60wt%位于第一区，选择性催化还原催化剂 的至少60wt%位于第二区。
13.如权利要求12所述的排放控制系统，其中，第一区与第二区的体积比在1 10 至 10 1。
14.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，尿素水解催化剂和选择性催化还原催 化剂在基板上形成混合物。
15.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，选择性催化还原催化剂为含铁沸石、 含铜沸石或它们的组合。
16.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板被设置有按体积百分比为40%至 85%的孔隙率。
17.如权利要求9所述的排放控制系统，所述排放控制系统还包括设置在发动机的下 游并设置在多功能催化剂块的上游的氧化催化剂。
18.如权利要求9所述的排放控制系统，所述排放控制系统还包括设置在多功能催化 剂块的下游的氧化催化剂。
19.一种用于减少内燃机的尾气中的废物的方法，所述方法包括使尾气与还原剂和 多功能催化剂块接触以形成经处理的尾气的步骤，多功能催化剂块包括尿素水解催化 剂；选择性催化还原催化剂；壁流式独石基板，用于负载尿素水解催化剂和选择性催化 还原催化剂并用于去除颗粒物。
20.如权利要求19所述的方法，所述方法还包括在使尾气与多功能催化剂块接触的步 骤之前使尾气与氧化催化剂接触的步骤。
全文摘要
根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能催化剂块、排放控制系统和用于减少内燃机的尾气中的废物的方法。在一个实施例中，所述多功能催化剂块包括基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原(SCR)催化剂，负载在基板上。在另一实施例中，基板是被构造为颗粒过滤器的壁流式独石。在又一实施例中，基板为流过式独石。
文档编号B01J23/10GK102019194SQ20101028130
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月14日
发明者克里斯汀·凯·兰伯特, 黄银燕 申请人:福特全球技术公司