[发明专利]具有重整器催化剂的排气系统

说明书

发明领域

本发明涉及用于处理来自内燃机的废气的排气系统。

发明背景

内燃机产生含有多种污染物的废气，污染物包括烃、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和微粒物质。日益严格的国家和地区法规已经降低了这种内燃机可以排放的污染物的量。已经将许多不同的技术应用到排气系统以清洁废气，然后再将它排放到大气中。

一种提出的用于清洁废气的方法采用催化重整过程。参见例如SAE-07NAPLES-175，其教导了使用联合的重整器和三效催化剂在车辆上对汽油进行废气重整。美国专利申请公布2012/0117943也教导了车辆上气体重整系统。

据信，通过在内燃机的燃料中包含来自催化重整器的氢，可以实现较少量的排放污染物。例如，已经建议可以重整柴油或汽油燃料以产生氢，以及可以将该氢添加回到供给发动机的燃料，以直接减少发动机的NO_x和微粒排放。此外，对于重整还有现实利益，因为通过将废气组分转化为较高热值的燃料组分(H₂和CO)，具有回收废气中的能量(即燃烧热)的潜力。这能够使汽油发动机的增提效率提高，和燃料消耗的关联降低，以及CO₂排放的降低。

对于任何机动车系统和过程，需要取得废气处理系统中的更进一步的改进，特别是那些采用催化重整的系统。已经发现采用燃料重整器催化剂的新的排气系统。

发明概述

本发明是用于处理内燃机废气的排气系统。该系统包括三效催化剂(TWC)，位于TWC下游的燃料重整器催化剂，和位于燃料重整器催化剂上游的燃料供给装置。废气分成两部分。第一部分绕过TWC，并在从燃料供给装置添加的燃料的存在下与燃料重整器催化剂接触，然后再循环回到发动机入口。第二部分与TWC接触，然后利用它来加热燃料重整器催化剂，之后排出到大气。本发明获得改进的热交换(更少的热损失)，用于更好的催化重整。

附图说明

图1是本发明一个实施方案的示意图。

图2是本发明第二实施方案的示意图。

发明详述

本发明是用于处理内燃机废气的排气系统。该系统包括三效催化剂(TWC)。

三效催化剂系统是本领域中公知的。TWC通常执行三个主要功能：(1)将CO氧化为CO₂；(2)将未燃烧的燃料氧化为CO₂和H₂O；和(3)将NO_x还原为N₂。三效催化剂优选包含一种或多种铂族金属和一种或多种无机氧化物载体。铂族金属(PGM)优选为铂、钯、铑或者其混合物。

无机氧化物载体大多数情况下包含第2、3、4、5、6、13和14族以及镧系元素的氧化物。有用的无机氧化物载体优选具有10至700m²/g的表面积，0.1至4mL/g的孔体积，和约10至1000埃的孔径。无机氧化物载体优选为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈、氧化铌、钽氧化物、钼氧化物、钨氧化物，或者其任意两种或更多种的混合氧化物或复合氧化物，例如二氧化硅-氧化铝、二氧化铈-氧化锆或氧化铝-二氧化铈-氧化锆。特别优选氧化铝和二氧化铈。除了起到载体作用之外，含二氧化铈的载体，例如二氧化铈(CeO₂)或二氧化铈-氧化锆混合氧化物还可以起到TWC内的储氧组分(OSC)的作用。无机氧化物载体也可以是沸石，例如β沸石、ZSM沸石、镁碱沸石或菱沸石。

三效催化剂优选涂覆在基底上。基底优选为陶瓷基底或金属基底；更优选地，基底为金属基底，以更好地热交换和易于构造。陶瓷基底可以由任何适合的难溶材料制成，例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化镁、沸石、氮化硅、碳化硅、硅酸锆、硅酸镁、铝硅酸盐和金属铝硅酸盐(例如堇青石和锂辉石)，或者其任意两种或更多种的混合物或混合氧化物。特别优选堇青石、铝硅酸镁和碳化硅。

金属基底可以由任何适合的金属制成，特别是耐热金属和金属合金，例如钛和不锈钢以及含有铁、镍、铬和/或铝还有其他痕量金属的铁素体合金。

基底可以为过滤器基底或流通式基底，最优选为流通式基底，尤其是蜂窝体整料。基底通常经涉及以提供多个通道，车辆废气经过该通道。通道表面载有三效催化剂。