CN101737134A - 贫燃发动机排气中的NOx还原用双床催化剂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及贫燃发动机排气中的NOx还原用双床催化剂系统。一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，该方法包括：将所述排气流中的NO氧化成NO2；将柴油燃料碳氢化合物及其含氧化合物添加到所述排气流中以还原氮氧化物；以及使所述排气流流动通过包括第一床和第二床的双床催化剂系统，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将所述氮氧化物还原为N2。

Description

贫燃发动机排气中的NOx还原用双床催化剂系统
技术领域
本发明总体涉及以碳氢化合物为燃料的动力源的排气处理，所述动力源利用贫燃料燃烧混合物操作，例如柴油机。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
为提高燃料经济性，柴油机以高于化学计量空燃质量比操作。这样的贫燃发动机产生氧和氮氧化物(NOx)含量相对高的热排气。来自预热柴油机的排气温度通常在约200℃至约400℃的范围内，并具有以下典型组份，即：以体积计约10％至约17％的氧，约3％的二氧化碳，约0.1％的一氧化碳，约180ppm(百万分之一)的碳氢化合物，约235ppm的NOx以及余量的氮和水。
由于热排气流中的高氧气(O2)含量，通常包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的NOx气体难以还原为氮气(N2)。汽车贫燃发动机排气中的NOx还原技术包括借助尿素(尿素/SCR)的选择性催化还原技术以及稀NOx捕集(LNT)技术。然而，这些技术在车辆中实施时具有限制性。尿素/SCR技术需要用于分配、储存和输送尿素的设施，而LNT技术需要复杂的发动机控制技术并且由于二氧化硫中毒还需要催化剂的频繁再生。
通用汽车公司已开发出碳氢化合物加含氧碳氢化合物/选择性催化还原(HC+OHC)/SCR技术，其利用车载柴油燃料作为NOx还原剂的源。例如，2008年6月5日公布的美国专利公报20080127634，对应于申请序列号11/566,693，通过引用将其公开内容结合于此，该公报在实施方式中描述了一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，在实施方式中该方法包括：将排气流中的NO氧化成NO2；对原柴油燃料进行重整而从该燃料中产生OHC；将柴油燃料碳氢化合物及其含氧化合物添加到排气流中以还原氮氧化物；以及使排气流与包括BaY-Ag/Al2O3的混合还原催化剂接触而将氮氧化物还原为N2。该方法最初通过(HC+OHC)/SCR过程还原NOx而产生N2，同时还通过Ag/Al2O3产生作为副产物的NH3。NH3随后通过NH3/SCR过程借助于BaY-Ag/Al2O3混合催化剂还原NOx，从而产生更多N2，借此增强混合催化剂系统的NOx还原效率。
可为本发明在其实施方式中选择上述各美国专利和申请中的适当的部件和过程。
发明内容
一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，该方法包括：将所述排气流中的NO氧化成NO2；将柴油燃料碳氢化合物及其含氧化合物添加到所述排气流中以还原氮氧化物；以及使所述排气流流动通过包括第一床和第二床的双床催化剂系统，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将所述氮氧化物还原为N2。
附图说明
现在将参照附图以示例方式描述一个或多个实施方式，在附图中：
图1是实验室反应器系统的示意流程图；
图2是示出具有单层催化剂的蜂窝整体式载体的图；
图3是图2的一部分的放大图，示出了具有单层催化剂的蜂窝整体式载体的单个流道；
图4是示出具有双层催化剂的蜂窝整体式载体的图；
图5是图4的一部分的放大图，示出了具有双层催化剂的蜂窝整体式载体的单个流道；
图6A是示出一个示例性单床实施方式的图；
图6B是示出另一示例性单床实施方式的图；
图6C是示出一个示例性双床实施方式的图；
图7A是示出对于催化剂A(单床，Ag/氧化铝单层催化剂)、催化剂B(单床，Ag/氧化铝-on-Pt/氧化铝双层催化剂)以及催化剂C(双床催化剂，其具有包括Ag/氧化铝单层催化剂床的第一床和包括Ag/氧化铝-on-Pt/氧化铝双层催化剂床的第二床)的NOx转化性能的曲线图；
图7B是示出对于催化剂A、催化剂B和催化剂C，NOx转化至N2的曲线图；
图8A是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂C的乙醇转化的曲线图；
图8B是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂C的十二烷转化的曲线图；
图9A是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂C的NH3副产物的形成的曲线图；
图9B是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂C的N2O副产物的形成的曲线图；
图10A是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂C的乙醛副产物的形成的曲线图；
图10B是示出通过催化剂A、催化剂B和催化剂上的甲醛副产物的形成的曲线图；
图11是对于利用乙醇作为用于NOx还原的典型含氧碳氢化合物而用于柴油机排气中的NOx还原的双床催化剂的示例性车辆实施选项的示意流程图；
图12是对于利用柴油醇燃料和空气起泡器以提供用于NOx还原的含氧碳氢化合物而用于柴油机排气中的NOx还原的双床催化剂的一个示例性车辆实施选项的示意流程图；以及
图13是对于利用包括柴油燃料重整器以提供用于NOx还原的含氧碳氢化合物的柴油机而用于柴油机排气中的NOx还原的双床催化剂的一个示例性车辆实施选项的示意流程图。
具体实施方式
现在参照附图，其中所示仅用于说明某些示例性实施方式之目的，而不用于对其进行限制，公开了一种含有双层催化剂的双床催化剂系统，其用于改进利用车载柴油机燃料碳氢化合物作为NOx还原剂源的NOx还原。尽管这里参照双床系统进行了描述，然而在本发明范围内可构想多催化剂床。这里公开的实施方式包括一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，该方法包括：将所述排气流中的NO氧化成NO2；将柴油燃料碳氢化合物及其含氧化合物添加到所述排气流中以还原氮氧化物；以及使所述排气流接触包括第一床和第二床的双床催化剂系统，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将所述氮氧化物还原为N2。
双床催化剂系统的部件可从包括但不限于下述的任何合适部件中选择。在实施方式中，该催化剂系统由多个催化剂床构成，例如双床系统，其中各床均包含单层或多层催化剂。例如，第一床可包括从下述选择但不限于下述的单层催化剂，即Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合，第二床可包括双层催化剂，其中第一层从下述选择但不限于下述，即Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合，第二层从下述选择但不限于下述，即Pt/Al2O3、Pt/Ba/Al2O3、Cu/ZSM5、CuCo/Y、Pd/Al2O3或其组合。在本发明的范围内构想包含Ag/Al2O3、CuCo/Y和Pd/Al2O3的其它多层催化剂配方。在所选实施方式中，双床催化剂包括：第一床，其包含Ag/Al2O3单层催化剂；以及第二床，其包含具有第一层和第二层的双层催化剂，其中第一层为Ag/Al2O3，第二层为Pt/Al2O3。
在实施方式中，将排气流中的NO氧化成NO2可包括例如利用氧化催化剂对排气流进行处理，或者使空气通过非热等离子反应器，以产生含臭氧的等离子体，并将该等离子体添加到排气流中以将NO氧化成NO2。在实施方式中，将排气流中的NO氧化成NO2包括利用氧化催化剂对排气流进行处理，所述氧化催化剂包括但不限于例如从包括Pt、Pd、Rh贵金属族及其混合物和组合中选择的氧化催化剂。这里的方法可包括将OHC作为空气流中的蒸汽添加到排气流中。在实施方式中，可将乙醇作为空气流中的乙醇蒸汽添加到排气流中。另选的是，可向排气流中添加乙醇、十二烷或其混合物。
在实施方式中，所述方法包括在高于约200℃的温度下、高于约225℃的温度下或高于约250℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物。在实施方式中，还原排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物包括NOx的持续还原。在实施方式中，这里的双床催化剂持续产生作为副产物的NH3。在实施方式中，所述多层催化剂为双床催化剂，该双床催化剂持续产生作为副产物的NH3，并且产生的NH3在双床催化剂上与NOx持续作用而产生N2。而且，在实施方式中，双床催化剂的排放流中的不期望含氮物质(例如NH3)的排放水平受到抑制，N2O的形成略有增加。
图1示意性示出本发明的实施。制备了包含Ag/Al2O3(催化剂A)的对比单层催化剂以及包含Ag/Al2O3和Pt/Al2O3层(催化剂B)的多层催化剂。在实验室反应器系统中利用模拟柴油机排气流展示了用于还原NOx的含有催化剂A和B的当前双床催化剂系统的优异性能。表1中示出了单层催化剂和双层催化剂的催化剂配方。表2提供了在实验室反应器实验中用于展示当前双床催化剂的NOx转化性能的实验条件。柴油机通常以显著高于化学计量空燃比的空燃质量比操作，因而排气包含可观量的未反应的O2和N2(来自空气)。来自预热发动机的排气温度通常在约200℃至约400℃的范围内。在柴油机的情况下对本发明进行说明，但是应理解若有柴油燃料可供排气处理，则本主题方法及双床催化剂可用于处理其它以碳氢化合物为燃料的贫燃动力源的排气。在柴油机排气中，除O2和N2外，热气还包含CO、CO2、H2O以及未完全燃烧的碳氢化合物(一些为颗粒形式)。这里公开的实施方式包括一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，该方法包括：将排气流中的NO氧化成NO2；将柴油燃料碳氢化合物添加到排气流中以还原氮氧化物；以及使排气流与包含的双床催化剂接触以将氮氧化物还原为N2。
表1
催化剂配方
Figure G2009102250250D0000051
在实施方式中，双床催化剂的第一床包括单层Ag/氧化铝或其它所选催化剂，在Ag/氧化铝催化剂的情况下Ag含量为约2至约4重量百分比。在实施方式中，双床催化剂的第二床包括Ag含量为约2至约4重量百分比的Ag/氧化铝的第一层(顶层)或者选择的其它催化剂作为第一层，以及Pt含量为约0.5至约5重量百分比的Pt/氧化铝的第二层(底层)或者选择的其它催化剂作为第二层。在具体实施方式中，第一床包括Ag含量为约3重量百分比的单层Ag/氧化铝，第二床包括Ag含量为约3重量百分比的第一层Ag/氧化铝和Pt含量为约5重量百分比的第二层Pt/氧化铝。
通过利用AgNO3作为母体将Ag浸渍在γ-氧化铝上而制备单层Ag/Al2O3催化剂(3wt.％Ag)。通过与氧化铝粘结剂混合而将该粉末催化剂制成浆，随后涂覆到堇青石蜂窝体(3/8英寸(9.53mm)o.d.×1英寸(25mm)长，600孔/英寸2(93孔/cm2))上。通过将Ag/Al2O3浆外敷在预涂有从Engelhard公司获得的Pt/Al2O3(5wt.％Pt)的蜂窝上而制成包含顶层上的Ag/Al2O3和底层上的Pt/Al2O3的双层催化剂。在活性测量之前，用500℃的气流预处理催化剂两个小时。实验室微反应器所用的详细实验条件如表2中所示。
表2
实验室反应器测试的实验条件
Figure G2009102250250D0000071
将1∶1的十二烷和乙醇混合物(在C1基础上)用作NOx还原剂。选择十二烷作为柴油燃料碳氢化合物(HC)的代表，选择乙醇作为部分氧化碳氢化合物(OHC)的代表。至催化剂的整体C1/NOx供送比保持恒定为8。
图1示出用于测量在利用模拟柴油燃料作为还原剂的柴油/SCR过程中各种催化剂的NOx还原性能的实验室反应器系统的示意流程图。在大气压力下在含有整体蜂窝催化剂的固定床流反应器中在150℃至500℃之间测量催化剂活性。至催化剂的供送反应剂流含有200ppm NO，6％O2，2.5％H2O，133ppm十二烷(或67ppm十二烷和400ppm乙醇的混合物)以及N2平衡。注意，仅十二烷或十二烷和乙醇的混合物保持碳/NOx供送比为8。这里，十二烷用作典型柴油燃料碳氢化合物，而十二烷和乙醇的混合物作为由空气等离子体重整的典型柴油燃料碳氢化合物。参见Byong Cho等的名称为“ContinuousReforming of Diesel Fuel for NOx Reduction”的共同转让的美国序列号11/155,179(2006年12月21日公布的美国专利公报2006/0283175)，通过引用将其完整结合于此。通过注射泵将液体十二烷和乙醇供送至灯芯室，在该灯芯室，液体碳氢化合物分别在265℃和125℃下蒸发。出入催化反应器的供送组份和产品组份都通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)进行分析。
在图1中，质量流量控制器10、12、14控制流至催化剂的NO、N2和氧气(空气中)组成的供送反应剂流。在室温下使空气和氮气的混合物通过水起泡而引入水蒸汽16，受温度控制器17和19控制而分别在约265℃和125℃的温度下例如通过注射泵供应十二烷18和乙醇20。在大气压力下在固定床流反应器22中在约150℃至约500℃之间测量催化剂活性。适当时可利用其它温度和压力。该反应器填塞有双床整体催化剂23和24，其中催化剂23为单层催化剂，催化剂24为双层催化剂，并利用电炉26加热该反应器，通过利用热电偶28测量反应器出口处的催化剂来控制电炉26的温度。流至催化剂的供送反应剂流含有约200ppm(百万分之一)NO，约6％O2和约2.5％H2O，约133ppm十二烷或约67ppm十二烷与约400ppm乙醇的混合物、以及N2平衡。仅十二烷或十二烷和乙醇的混合物可选择成保持碳/NOx供送比为约8(C1/N＝8)。在本示例中，将十二烷作为典型柴油燃料碳氢化合物。另选的是，可利用十二烷和乙醇的混合物作为ByongKwon Cho等的名称为“Continuous Reforming of Diesel Fuel for NOxReduction”的共同转让的美国专利申请序列号11/155,179(2006年12月21日公布的美国专利公报2006/0283175 A1)中所公开的通过空气等离子体重整的典型柴油燃料碳氢化合物。出入催化反应器22的供送组份和产品组份都通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)30进行分析，并通过排放管路34排放。利用支路32在催化反应器22前提取反应剂样品。
图2示出堇青石蜂窝整体式载体36，其中圆圈部分在图3中放大以示出在各通道中以单层方式涂覆有Ag/Al2O3催化剂40的单个通道38。
图4示出具有双层涂层的相同载体36。在图5中，放大图4的圆圈部分以示出涂覆有第一层(即，紧邻通道42的顶层)Ag/氧化铝催化剂40和第二层(即，紧邻堇青石载体36的底层)Pt/氧化铝催化剂44的单个通道42。
图6A、图6B和图6C示出单床反应器构造和根据本发明的双床构造。单床构造6A(现有技术)包括单层Ag/氧化铝催化剂46(25mm长)。单床构造6B包括双层催化剂48(25mm长)，其包括Ag/氧化铝层和Pt/氧化铝层。双床构造6C包括在前床中的单层Ag/氧化铝催化剂46(12.5mm长)和在后床中的双层Ag/氧化铝-on-Pt/氧化铝催化剂48(12.5mm长)。
图7A和图7B在60,000/小时空速下将催化剂A(现有技术)、催化剂B以及本发明的双床催化剂C的总体NOx转化性能和NOx至N2转化性能进行对比。至反应器的供送气流含200ppm NO，C1/NOx＝8(在C1中，乙醇∶十二烷＝1∶1)。各整体式反应剂的总长为25mm。因而，在催化剂C的情况下，含催化剂B(12.5mm长的整体式催化剂)的后床紧接着含催化剂A(12.5mm长的整体式催化剂)的前床。图7A中提供的是由在反应器出口处测得的气相NOx的消失而确定的总体NOx转化(或者表观NOx转化)。在低温下(例如低于300℃)，本发明的催化剂C提供最佳总体NOx转化，而催化剂A在高温下(例如高于300℃)最佳。图7B对比三种催化剂的NOx至N2的转化(或者真实NOx转化)。性能趋势与图7A中就总体NOx转化观察到的性能趋势类似，不过就真实NOx转化而言本发明的催化剂C在更宽的温度范围中性能优于催化剂A，性能交叉温度从图7A中所示的300℃延伸至450℃。
图8A和图8B比较三种催化剂A(现有技术)、催化剂B以及本发明的双床催化剂C的将还原剂转化。Pt含量最高的催化剂B对于乙醇转化(图8A)和十二烷转化(图8B)来说活性最高，而不含Pt的催化剂A活性最小。催化剂B对乙醇和十二烷的强氧化性主要是由于催化剂床前侧中的Pt/氧化铝，并有助于在Ag/氧化铝催化剂变热至足以为NOx还原做好准备之前消耗还原剂的主要部分。由催化剂B导致的还原剂的这种过早消耗可解释图7A和图7B中所示的，尤其是在低温区中的，较差NOx还原性能。另一方面，催化剂C通过将Pt/氧化铝置于第二床的底层而防止第一床中的还原剂的这种过早氧化。Pt/Al2O3置于第二床而不是第一床中有助于通过防止乙醇的过早氧化保持通过第一床中的Ag/Al2O3催化剂的NOx与乙醇反应而产生NH3。产生的NH3可与包含双层Ag/Al2O3-on-Pt/Al2O3催化剂的第二床中的NOx发生反应。
图9A和图9B将通过现有技术催化剂A和B以及本发明的双床催化剂C的含氮副产物形成(例如NH3和N2O)进行对比。催化剂A形成大量NH3(图9A)，表明与其优异的总体NOx转化(图7A)相比较差的NOx至N2转化(图7B)主要是由于NH3的形成造成的。催化剂B和C中Pt/氧化铝的存在几乎完全消除了NH3的排放(图9A)。本发明的双床催化剂C实现了NH3排放的去除，同时提高了NOx至N2转化性能，如图7B中所示。催化剂B和C中Pt/氧化铝的存在增加了N2O的形成，如图9B中所示。然而，使用本发明的双床催化剂C，N2O形成的增加仅是适度的。
图10A和图10B将通过现有技术催化剂A和单床催化剂B以及本发明的双床催化剂C的含碳副产物形成(例如乙醛(AA)和甲醛(FA))进行对比。如图10A和图10B中所示，含Ag/氧化铝的催化剂A产生大量AA和FA，但是催化剂B和C中Pt/氧化铝的存在有助于减少AA和FA的排放。
图11至图13以示意流程图示出对于利用含氧碳氢化合物(OHC)作为关键还原剂的用于柴油机排气中NOx还原的当前双床SCR催化剂的示例性车辆实施选项。在图中，未示出用于将排气流中的NO氧化成NO2的柴油氧化催化剂，但是其也可提供例如在发动机下游及双床催化剂上游。图11示出包括使用乙醇作为用于NOx还原的典型OHC的实施方式。在实施方式中，将含氧碳氢化合物(OHC)喷射到排气流中。任何合适的OHC都可用在本文的实施方式中，用在本文时合适的OHC是指醇类和醛类，合适的OHC包括但不限于例如乙醇、丙醇、丁醇、乙醛、丙醛、丁醛及其混合物及组合。
图11示出根据本发明的实施方式的系统50，其包括发动机52和本文所述的双床催化剂54。来自发动机排气流56的NOx穿过双床催化剂54并作为包含N2、H2O和CO2的处理流58出现。在系统50中，来自柴油燃料供应62的柴油燃料60被引入发动机52中。乙醇供应64在双床催化剂54的上游将乙醇(OHC)引入发动机排气流56。发动机排气56中的碳氢化合物(HC)和乙醇与NOx混合，随后通过双床催化剂54而发生反应而产生含无害N2、H2O和CO2的处理流58。本文的实施方式包括将OHC及碳氢化合物添加至排气流，OHC和碳氢化合物可分别添加至排气流，或者作为混合物或组合添加。
图12中示出的根据本发明另一实施方式的另选系统80包括发动机52以及本文所述的下游双床催化剂54。在空气起泡器88中对来自柴油醇燃料供应86的空气流82和燃料流84进行处理，以提供包含流90的HC和OHC，将流90引入发动机排气流56中而形成组合流92。柴油燃料流94包括来自柴油醇燃料供应86的燃料和燃料返回管路96的燃料中的一种或其组合，该柴油燃料流94为发动机52提供燃料。在双床催化剂54前添加到含NOx的流56的碳氢化合物(HC)和含氧碳氢化合物(OHC)流90在双床54上发生反应而产生含无害N2、H2O和CO2的处理流98。
图13示出根据本发明再一实施方式的系统100，其包括发动机52以及本文所述的双床催化剂54。由来自柴油燃料供应62的燃料流60以及来自柴油燃料重整器106的燃料返回流96的其中一种或其组合为发动机52提供燃料。在系统100中，在等离子反应器102中对空气流82进行处理以提供含臭氧的流104，将该流104供应燃料重整器106中。柴油燃料供应管路108将柴油燃料引入燃料重整器106中，柴油燃料和臭氧发生反应而提供碳氢化合物和含氧碳氢化合物(OHC)流110，该流110在双床催化剂54前添加至含NOx的发动机排气流56。在含O3的空气等离子体的辅助下，燃料重整器106从燃料HC中产生诸如醇类和醛类的OHC。来自燃料重整器106的含HC和OHC的流110被供应至发动机排气流56中，在该处其与NOx混合，随后在双床催化剂54上发生反应而产生含无害N2、H2O和CO2的处理流112。
本文公开的双床催化剂系统提供比工业标准Ag/氧化铝催化剂高得多的NOx还原效率。双床催化剂系统由包含单层催化剂(在实施方式中为Ag/氧化铝催化剂)的前床以及包含双层催化剂的后床构成，所述双层催化剂例如为Ag/氧化铝顶层和Pt/氧化铝底层。已在实验室微反应器中在约200℃至约500℃的温度范围内利用整体式催化剂样品展示了用于NOx还原的本发明双床系统的优异性能。在实施方式中，优点包括利用车载柴油燃料作为NOx还原剂源。因而，消除了对附加任何车载箱以携带尿素/SCR技术所需的尿素之类的还原剂的需求。进一步消除了对尿素/SCR技术所需的尿素分配设施的需求。
本发明利用持续催化过程进行NOx还原。因此，该技术不需要LNT技术所需的复杂的发动机控制以及NOx储存催化剂的周期性再生。再一优点是不需要分开的NH3或HC清除催化剂。当前技术的成功实施提供了一种用于柴油机排气的NOx排放控制的另选方法。
在实施方式中，可在与燃料箱分开的车载箱中提供含氧碳氢化合物，或者其可与柴油醇之类的柴油燃料混合，或者可利用由空气等离子体辅助的燃料重整器从原柴油燃料中制造。例如参见Byong KwonCho等的名称为“Reforming Disel Fuel for NOx Reduction”的共同转让美国专利No.7,093,429，通过引用将该公开结合于此，并参见ByongKwon Cho等的名称为“Continuous Reforming of Diesel Fuel for NOxReduction”的共同转让的美国专利申请序列号11/155,179(2006年12月21日公布的美国专利公报2006/0283175 A1)。
本发明描述了某些优选实施方式及其变型。本领域技术人员通过阅读并理解本说明书将会想到其它变型及变更。因此，本发明并非意于限制作为实施本发明而构想的最佳模式所公开的具体实施方式，而是本发明包括所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (23)

1.一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的方法，该方法包括：
将所述排气流中的NO氧化成NO2；
将柴油燃料碳氢化合物及其含氧化合物添加到所述排气流中以还原氮氧化物；以及
使所述排气流流动通过包括第一床和第二床的双床催化剂系统，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将所述氮氧化物还原为N2。
2.如权利要求1所述的方法，其中：所述第一床包括从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择的单层催化剂；并且其中所述第二床包括双层催化剂，其中所述第一层从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择，所述第二层从Pt/Al2O3、Pt/Ba/Al2O3、Cu/ZSM5、CuCo/Y、Pd/Al2O3或其组合中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一床包括Ag/Al2O3单层催化剂；并且其中所述第二床包括其中所述第一层为Ag/Al2O3，所述第二层为Pt/Al2O3的双层催化剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述排气流为柴油机排气流。
5.如权利要求1所述的方法，其中将所述排气流中的NO氧化成NO2包括利用氧化催化剂对所述排气流进行处理。
6.如权利要求1所述的方法，该方法还包括将OHC作为空气流中的蒸汽添加至所述排气流。
7.如权利要求1所述的方法，该方法包括将OHC和碳氢化合物添加至所述排气流，其中所述OHC和所述碳氢化合物可分别添加至所述排气流，或者以其混合物或其组合添加。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述OHC是乙醇，所述碳氢化合物是十二烷。
9.如权利要求1所述的方法，包括在高于约200℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述双床催化剂持续产生作为副产物的NH3，并且产生的所述NH3通过所述双床催化剂持续与NOx反应而产生N2。
11.一种用于以贫燃空燃比操作的以碳氢化合物为燃料的汽车发动机的NOx还原催化剂，该催化剂包括双床催化剂系统，该双床催化剂系统包括第一床和第二床，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将氮氧化物还原为N2。
12.如权利要求11所述的催化剂，其中：所述第一床包括从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择的单层催化剂；并且其中所述第二床包括双层催化剂，其中所述第一层从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择，所述第二层从Pt/Al2O3、Pt/Ba/Al2O3、Cu/ZSM5、CuCo/Y、Pd/Al2O3或其组合中选择。
13.如权利要求11所述的催化剂，其中所述第一床包括Ag/Al2O3；并且其中所述第二床包括其中所述第一层为Ag/Al2O3，所述第二层为Pt/Al2O3的双层催化剂。
14.一种用于在高于约150℃的温度下还原还包括氧、一氧化碳和碳氢化合物的排气流中的包括NO和NO2的氮氧化物的系统，该系统包括双床催化剂系统，该双床催化剂系统包括第一床和第二床，其中所述第一床为单层催化剂床，所述第二床为包括第一层和第二层的双层催化剂床，以将氮氧化物还原为N2。
15.如权利要求14所述的系统，其中：所述第一床包括从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择的单层催化剂；并且其中所述第二床包括双层催化剂，其中所述第一层从Ag/Al2O3、Ag/Y、Ag/ZSM5、Ag/Ba/Y或其组合中选择，所述第二层从Pt/Al2O3、Pt/Ba/Al2O3、Cu/ZSM5、CuCo/Y、Pd/Al2O3或其组合中选择。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述第一床包括Ag/Al2O3；并且其中所述第二床包括其中所述第一层为Ag/Al2O3，所述第二层为Pt/Al2O3的双层催化剂。
17.如权利要求14所述的系统，其中所述排气流为柴油机排气流。
18.如权利要求14所述的系统，该系统还包括用于将所述排气流中的NO氧化成NO2的氧化催化剂。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述氧化催化剂从由Pt、Pd、Rh或其混合物或组合构成的组中选择。
20.如权利要求14所述的系统，还包括非热等离子反应器，其中将所述排气流中的NO氧化成NO2包括使空气穿过该非热等离子反应器以产生含臭氧的空气等离子体，并将该空气等离子体添加到所述排气流以将NO氧化成NO2。
21.如权利要求14所述的系统，还包括燃料重整器，其用于将OHC作为空气流中的蒸汽添加至所述排气流。
22.如权利要求14所述的系统，还包括燃料重整器，其用于将OHC和碳氢化合物添加至所述排气流，其中所述OHC和碳氢化合物分别添加至所述排气流，或者以其混合物或其组合添加。
23.如权利要求14所述的系统，其中所述OHC为乙醇，所述碳氢化合物为十二烷。
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