[发明专利]实用高效多元催化汽车尾气净化技术

说明书

本发明涉及一种汽车尾气治理技术中最有效且实用的变废为宝的新技术。此技术在高效净化发动机尾气的同时，使汽车成为“游动的固氮化工厂”.

汽车尾气是当今世界大气最主要的污染源。汽车发动机燃烧室中因燃油不完全燃烧而产生的碳氢化合物HnC、一氧化碳CO，以及因氮气存在而产生的氮氧化物NOx是汽车尾气中最主要的有害成分。除此而外，汽车尾气中还含有少量SOx，POx等有害成分。

目前世界上汽车尾气治理中最具有代表性的方法主要有如下几种（1）使用氧化催化剂制成催化转换器，使HnC和CO氧化为无毒的H₂O和CO₂。（2）使用特定催化剂加速NOx分解或还原反应使NOx尽量多地转化为N₂和O₂或被HnC或CO还原为N₂。（3）使用具有复合催化效果的催化剂制成三元催化转换器，使尾气中三种主要有害成分HnC，CO和NOx含量都显著减少。其复合效果的产生是由于催化剂加速了尾气中所含的氧及NOx对HnC和CO的氧化反应。第一种方法侧重CO和HnC的催化氧化，有时为了增加氧在尾气中的浓度还需向尾气补空气，但此方法一般不考虑NOx的去除（因富氧环境不利于NOx去除），对NOx去除无明显效果。方法二充分考虑了NOx的去除，但HnC和CO去除效果不理想。方法三虽是近来世界上最优的方法，但其有如下缺陷：a）对空燃比范围要求很严，需用电子自控系统保证合适空燃比，b）由于顾及还原性的CO和HnC及氧化性的NOx这两种氧化还原性互相矛盾的组分的同时去除，对各组分的去除率都有一上限，无法继续提高。其原因是，HnC和CO的去除需尾气富氧，而NOx去除需尾气贫氧，二者的去除有一定的相互矛盾。此时对催化剂及其它部分要求严格，成本极高，使汽车额外成本在700美元以上。c）催化系统及配置价格昂贵，d）此方法不能去除尾气中SOx、POx等有害成分。以上几个方面的问题系三元催化治理方法的美中不足，是三元催化尾气治理专家们期待解决的问题。

本发明除了解决上述各问题外还联产含氮化工产品。

中国盛产稀土，现今中国尾气催化转换器是按照上述方法“（1）”制成的，即利用稀土元素及其氧化物作催化剂活性组分。对HnC和CO有较好的去除效果，但对NOx，SOx无明显效果。本发明在中国非常适用，是因为它利用中国盛产的稀土催化剂，不但高效去除HnC和CO等还原性物质还同时去除NOx和其它酸性氧化物，如SO₂，SO₃，P₂O₅等有害成分，同时以极低成本联产含氮化工产品。

低成本固氮是我国这个农业大国以及世界科技界不惜巨资进行攻关的课题。所有现有固氮技术工艺复杂、成本高。

本发明的目的有以下几方面：（1）提供一种独创的、高效的汽车尾气净化技术，且其适用性广、成本低。（2）提供一种独创的最经济的固氮技术。

本发明的目的是这样实现的：在国内现有稀土元素催化剂的基础上添加一种廉价固氮剂（若需要其配方随时可提供），使其吸收汽车尾气中的NOx并固化成硝酸盐或亚 硝酸盐，然后在催化剂再生的同时回收之。另外这种混合催化剂还可高效去除HnC、CO、SOx、POx等。

其具体实施路线如下：利用目前国内研制的稀土元素汽车尾气催化净化消音器（其效果是主要去除HnC、CO），向催化剂中附载NOx固化剂，使汽车尾气与此混合试剂充分接触，从而达到以下目的：（1）使废气中NOx、SO₂净化率达到90%、95%。其主要化学反应如下：

（2）通过稀土元素及其氧化物使CO、HnC转化为CO₂，H₂O，其净化率可分别达到90%、88%以上。（3）生成的硝酸盐易溶于水而可容易的回收，既可得到硝酸盐又可使催化剂再生。（4）再生后的催化剂再次附载固氮剂。

本发明主要有以下优越性：（1）目前国际上现有技术对治理汽车尾气中的NOx及其它酸性氧化物（如SO₂，P₂O₅等）的效果最不理想，而NOx及其它酸性氧化物恰是造成光化学烟雾及破坏臭氧层的最主要因素。本发明恰恰对净化NOx及SO₂、P₂O₅等非常有效。（2）目前国际上最有效的净化汽车尾气措施是三元催化法，但它对发动机空燃比要求严格。从而只适于有电脑控制空燃比的发动机。本发明对发动机空燃比却无严格要求。（3）本发明的系统成本仅为国际先进的三元催化系统的10%左右。（4）本发明可利用汽车废气制取硝酸盐，有创收效果，属国际独创且非常实用。（5）本发明弥补了国内稀土元素的二元（HC-CO）催化的不足，成为多元高效催化剂。（6）把汽车尾气治理与固氮技术结合在一起具有不可估量的社会效益和经济效益。