KR102471292B1 - 통합된 배출물 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시는, 약 1 내지 약 20의 종횡비를 갖는 기재 및 상기 기재 상에 배치된 기능성 코팅 조성물을 갖는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 제공하며, 이때 상기 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로, 제 2 흡수제 조성물을 포함한다. 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 엔진 가까이에 밀착-결합된 위치에 존재할 수 있다. 본 개시는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 통합된 배기 가스 처리 시스템을 추가로 제공하며, 이는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품을 추가로 포함할 수 있다. 상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함한다. 상기 통합된 배기 가스 처리 시스템은 기존의 4-물품 시스템을 2-물품 CSF(촉매화된 매연 필터)와 SCR(선택적 접촉 환원) (CSF + SCR) 배열로 단순화시킨다.

Description

통합된 배출물 제어 시스템
본 발명은 단순화된 통합된 배출물 제어 시스템을 목표로 한다.
내연 기관의 배기 가스에 대한 환경적 규제는 전 세계적으로 점점 더 엄격해지고 있다.
희박 연소(lean-burn) 엔진, 예를 들어 디젤 엔진의 작동은 연료 희박 조건 하에서 높은 공기/연료 비율에서의 작동으로 인해 우수한 연비를 사용자에게 제공한다. 그러나 디젤 엔진은 또한, 미립 물질(PM), 미연소 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 질소 산화물(NOx)을 포함하는 배기 가스 배출물을 방출한다. 여기서 NOx는 특히 일산화 질소 및 이산화 질소를 포함한 다양한 질소 산화물 화학 종을 나타낸다. 배기 미립자 물질의 2 가지 주요 성분은 가용성 유기 분획(SOF) 및 매연 분획이다. SOF는 매연 상에 층으로 응축되며, 일반적으로 미연소 디젤 연료 및 윤활유로부터 유도된다. SOF는 배기 가스의 온도에 따라 스팀으로서 또는 에어로졸(즉, 액체 응축물의 미세한 액적)로서 디젤 배기 가스 내에 존재할 수 있다. 매연은 주로 탄소 입자로 구성된다.
알루미나와 같은 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 백금족 금속(PGM)과 같은 귀금속을 포함하는 산화 촉매 조성물은, 탄화수소 및 일산화탄소 기상 오염 물질 모두를 이러한 오염 물질의 산화를 촉매작용함으로써 이산화탄소와 물로 전환시키기 위해, 디젤 엔진의 배기 가스를 처리하는데 사용되는 것으로 알려져 있다. 이러한 촉매 조성물은 일반적으로 디젤 산화 촉매(DOC)라고 하는 유닛에 함유되어 있으며, 이는, 배기 가스가 대기로 배출되기 전에 배기 가스를 처리하기 위해 디젤 동력 시스템으로부터의 배기 유로(exhaust flow path)에 배치된다. 전형적으로, 디젤 산화 촉매는, 하나 이상의 촉매 코팅 조성물이 상부에 침착되는 세라믹 또는 금속 기재 상에 형성된다. 기상 HC 및 CO 배출물 및 미립 물질(SOF 부분)의 전환 이외에, PGM을 함유한 산화 촉매는 NO의 NO₂로의 산화를 촉진시킨다. 촉매는 일반적으로 라이트-오프 온도 또는 50% 전환이 달성되는 온도(T50이라고도 불림)에 의해 한정된다.
내연 기관의 배기 가스를 처리하는 데 사용되는 촉매 조성물은, 엔진 작동의 초기 냉-시동 기간과 같이 비교적 저온 작동 기간 동안에는 덜 효과적인데, 그 이유는, 엔진 배기 가스가 배기 가스 내의 유해한 성분의 효율적인 촉매 전환을 수행하기에 충분히 높은 온도에 있지 않기 때문이다. 이를 위해, 초기 냉-시동 동안 기상 오염 물질, 일반적으로 탄화수소를 흡착 및/또는 흡수하고 이를 유지하기 위해, 촉매 처리 시스템의 일부로서 제올라이트일 수 있는 흡착제 물질을 포함하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 배기 가스 온도가 증가함에 따라, 저장된 탄화수소는 흡착제로부터 도출되고 더 고온에서 접촉 처리된다.
NOx는 내연 기관(예를 들어, 자동차 및 트럭), 연소 설비(예를 들어, 천연 가스, 오일 또는 석탄으로 가열되는 발전소) 및 질산 생산 시설으로부터의 배기 가스와 같은 배기 가스에 포함된다. 대기 오염을 감소시키기 위해 NOx 함유 가스 혼합물의 처리에 다양한 처리 방법이 사용되어 왔다. 희박 연소 엔진, 예컨대 가솔린 직접 주입 및 부분 희박 연소 엔진 뿐만 아니라 디젤 엔진의 배기 가스로부터 NOx를 환원시키는 효과적인 방법 중 하나는, 희박 연소 엔진 작동 조건 하에서의 NOx의 포집 및 저장을 필요로 하고, 화학량론적 또는 풍부 엔진 작동 조건 하에서 또는 배기 가스에 외부 연료를 주입하여 풍부 조건을 유발하는 희박 엔진 작동 조건 하에서 포집된 NOx를 환원시키는 것을 필요로 한다. 희박 작동 주기는 일반적으로 1 분에서 20 분 사이이며, 풍부 작동 주기는 일반적으로 가능한 한 많은 연료를 보존하기 위해 짧다(1 내지 10 초). NOx 전환 효율을 향상시키기 위해, 길고 덜 빈번한 재생보다 짧고 빈번한 재생이 선호된다. 따라서, 희박 NOx 포집 촉매 조성물은 일반적으로 NOx 포집 기능 및 삼-방향 전환 기능을 제공해야 한다.
일부 희박 NOx 포집(LNT) 시스템에는 알칼리 토류 원소가 포함된다. 예를 들어, NOx 흡수제 성분은 알칼리 토금속 산화물, 예컨대 Mg, Ca, Sr 또는 Ba의 산화물을 포함한다. 다른 LNT 시스템은 Ce, La, Pr 또는 Nd의 산화물과 같은 희토류 금속 산화물을 함유할 수 있다. NOx 흡수제는 접촉(catalytic) NOx 산화 및 환원을 위해 알루미나 지지체 상에 분산된 백금과 같은 백금족 금속 촉매 조성물과 조합하여 사용될 수 있다. LNT 촉매 조성물은 주기적인(cyclic) 희박 (포집 모드) 및 풍부 (재생 모드) 배기 조건 하에서 작동하며, 이 동안에 엔진 출구 NO가 N₂로 전환된다.
희박 연소 엔진의 배기 가스로부터 NOx를 환원시키는 또 다른 효과적인 방법은, 희박 연소 엔진 작동 조건 하에서, 선택적 접촉 환원(SCR) 촉매 조성물의 존재 하에서의 암모니아 또는 탄화수소와 같은 적절한 환원제와 NOx의 반응을 필요로 한다. SCR 공정은 대기 산소의 존재하에 환원제(예를 들어, 암모니아)에 의한 질소 산화물의 접촉 환원을 사용하여 주로 질소와 스팀을 형성한다:
4 NO + 4 NH3 + O₂→ 4 N₂+ 6 H2O (표준 SCR 반응)
2 NO₂+ 4 NH3 → 3 N₂+ 6 H2O (느린 SCR 반응)
NO + NO₂+ NH3 → 2 N₂+ 3H2O (빠른 SCR 반응).
SCR 공정에 사용되는 현재의 촉매 조성물은, 철 또는 구리와 같은 촉매 금속으로 이온-교환된 제올라이트와 같은 분자체를 포함한다. 적합한 SCR 촉매 조성물은 금속-함유 분자체 예컨대 금속-함유 제올라이트를 포함한다. 유용한 SCR 촉매 조성물은 600℃ 미만의 온도에서 NOx 배기 성분의 환원을 효과적으로 촉매작용하여, 더 낮은 배기 온도와 관련된 저 부하 조건에서조차도 감소된 NOx 수준이 달성될 수 있도록 한다.
점점 더 엄격해지는 배출 규제로 인해 낮은 엔진 배기 온도에서 CO, HC 및 NO 배출을 관리하기 위해 개선된 CO, HC 및 NO 산화 능력을 갖춘 배출 가스 처리 시스템을 개발할 필요성이 있다. 또한, NOx(NO 및 NO₂) 배출물의 질소로의 환원을 위한 배출 가스 처리 시스템의 개발이 점차 중요해지고 있다. 이로 인해 운전 사이클의 모든 측면을 처리할 수 있는 보다 복잡한 시스템이 탄생했다. 하나의 예는 DOC + CSF + SCR + AMOx 시스템을 갖는 디젤 배기 처리 시스템이며, 이때 DOC(디젤 산화 촉매)는 CO/HC 배출을 감소시키고, CSF(촉매화된 매연 필터)는 미립자를 최소화하고 CO/HC의 혼입을 추가로 감소시킬 것이다. SCR(선택적 접촉 환원) 물품은 암모니아 주입으로 NOx 배출을 줄일 것이다. 그러나, SCR 작동 동안 암모니아 슬립을 최소화하기 위해 AMOx(암모니아 산화) 촉매 물품이 필요하다.
CSF는 매연 필터 상에 침착된 산화 촉매 조성물을 일반적으로 포함하는 물품이다. 매연 필터는 임의의 적합한 내화성 물질, 예를 들어, 코디어라이트, 코디어라이트-α-알루미나, 질화 규소, 탄화 규소, 티탄산 알루미늄, 탄화 알루미늄, 지르코늄 멀라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카 마그네시아, 지르코늄 실리케이트, 실리마나이트, 마그네슘 실리케이트, 지르코니아, 페탈라이트, α-알루미나, 알루미노실리케이트 등 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합물을 포함한다. 이는 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸, 탄소강 등과 같은 금속으로 만들어질 수 있다. 벽-유동 필터는, 기재의 상이한 부분에서의 배기 가스가 통로의 벽을 통해 연통할 수 있는 관통-유동 기재로 정의된다. 일 예는 에미텍(Emitec) LS/PE 기재일 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다.
따라서, 배기 가스 처리 시스템은 전형적으로, 요구되는 CO, HC, NOx 및 미립 물질(PM)의 저감을 달성하기 위한 특정 구성에서 4 개 또는 5 개의 상이한 촉매/기능성 물품을 필요로 한다. 따라서, 단순화된 배기 가스 처리 시스템, 예컨대 보다 적은 촉매/기능성 물품을 필요로 하는 것이 요망된다.
본 발명은 내연 기관의 배기 가스 스트림 내의 오염 물질의 저감을 위한 단순화된 배기 가스 처리 시스템 및 방법을 목표로 한다. 본 개시는 NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 가스 스트림의 산화, 및 선택적 접촉 환원(SCR)을 위한 조성물, 촉매 물품, 배기 가스 처리 시스템 및 방법을 제공한다.
따라서, 일 양태에서, 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품으로서, 이때 기재는 축 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부, 약 1 내지 약 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비(aspect ratio); 및 기재 상에 배치된 기능성 코팅 조성물을 포함하고, 상기 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함하는, 촉매 물품이 제공된다.
일부 실시양태에서, 제 1 흡수제 조성물은 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 카보네이트, 희토류 산화물 또는 분자체 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 1 흡수제 조성물은 파우자사이트, 캐버자이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 및 베타 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 제올라이트를 포함한다.
일부 실시양태에서, 산화 촉매 조성물은 약 150℃ 미만의 온도에서 배기 가스 스트림 내의 NO, CO 및 HC 중 하나 이상을 효과적으로 산화시킨다. 일부 실시양태에서, 산화 촉매 조성물은 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡수제 조성물은 소-기공 또는 중간-기공 분자체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡수제 조성물은 PGM 성분을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로, 제 2 흡수제 조성물은 구역화된 구성으로 2 개 또는 3 개의 층으로 배열된다.
일부 실시양태에서, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은, 그 위에 배치된 기능성 코팅 조성물이 없는 동일한 기재 및 치수의 모놀리쓰 벽-유동 필터 물품에 비하여, 공기 유동(air flow)의 함수로서 측정된 배압(backpressure) 또는 압력 강하(pressure drop)의 증가가 25% 이하로 나타난다.
다른 양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 차량이 제공된다.
추가의 양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 (이때, 상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 내연 기관의 하류에 위치하며 그와 유체 연통됨) 및 제 1 수소 주입 물품 (이때, 상기 제 1 수소 주입 물품은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성됨)을 포함하는 배기 가스 처리 시스템이 제공된다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 수소 저장 물품을 추가로 포함하며, 이때 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에 있고 그와 유체 연통되는 관통-유동 모놀리쓰 물품을 추가로 포함하고, 상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하고, 상기 SCR 코팅 조성물은, 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 PGM 성분을 포함하는 제 1 SCR 촉매 조성물 및 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함한다.
일부 실시양태에서, 제 1 SCR 촉매 조성물은 250℃ 미만의 온도에서 질소 산화물(NOx)을 환원시키는 데 효과적이다. 일부 실시양태에서, 제 2 SCR 촉매 조성물은 약 250℃ 내지 약 550℃의 온도에서 NOx를 환원시키는 데 효과적이다. 일부 실시양태에서, 분자체는 CHA 결정 구조 및 약 1 내지 약 1000의 실리카 대 알루미나 비를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트이다. 일부 실시양태에서, SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 1 SCR 코팅층; 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 2 SCR 코팅층을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 1 SCR 코팅층 및 제 2 SCR 코팅층은 구역화된 구성으로 존재한다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 제 2 수소 주입 물품을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 수소 저장 물품을 추가로 포함하며, 이때 제 2 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성된다.
또 다른 양태에서, 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품; 및 상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에 있고 그와 유체 연통되는 관통-유동 모놀리쓰 물품을 포함하는 배기 가스 처리 시스템이 제공되며, 이때 기재는 축 방향 길이를 한정하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부, 및 약 1 내지 약 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비를 포함하고; 기재는 상부에 배치된 기능성 코팅 조성물을 갖고, 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물; 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로, 제 2 흡수제 조성물을 포함하고, 관통-유동 모놀리쓰 물품은 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하고, SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하고, 제 2 SCR 촉매 조성물은 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함한다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은, 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 그와 유체 연통되는 우레아 주입기를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은, 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 그와 유체 연통하고 암모니아를 도입하도록 구성된 암모니아 주입기를 추가로 포함한다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함한다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 수소 저장 물품을 추가로 포함하며, 이때 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은, 기능성 코팅 조성물이 배치되지 않은 동일한 구성 및 구조를 갖는 배기 가스 처리 시스템에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정된 배압 또는 압력 강하의 증가를 25% 이하로 나타낸다.
또 다른 양태에서, 본원에 기술된 배기 가스 처리 시스템을 포함하는 차량이 제공된다.
또 다른 추가의 양태에서, NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 본원에 기술된 바와 같은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 내로 배기 스트림을 수용하는 단계를 포함한다.
하나의 최종 양태에서, NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 본원에 바와 같은 배기 가스 처리 시스템 내로 배기 스트림을 수용하는 단계를 포함한다.
본 개시는 제한 없이 다음의 실시양태들을 포함한다.
실시양태 1: 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품으로서, 이때 기재는 축 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부, 약 1 내지 약 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비(aspect ratio), 및 기재 상에 배치된 기능성 코팅 조성물을 포함하고, 상기 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 2: 종횡비가 약 1, 약 2, 약 3, 약 4, 약 5 또는 약 6 내지 약 7, 약 8, 약 9, 약 10, 약 11, 약 12, 약 13, 약 14, 약 15, 약 16, 약 17, 약 18, 약 19 또는 약 20인, 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 3: 상기 기재의 부피는 약 50 ㎤ 내지 약 5000 ㎤인, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 4: 상기 기재의 부피는 약 50 ㎤, 약 100, 약 200, 약 300, 약 400, 약 500, 약 600, 약 700, 약 800, 약 900 또는 약 1000 ㎤ 내지 약 1500 ㎤, 약 2000, 약 2500, 약 3000, 약 3500, 약 4000, 약 4500 또는 약 5000 ㎤인, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 5: 기재는 코디어라이트, 티탄산 알루미늄, 탄화 규소, 티탄산 규소, 복합재, 금속 또는 금속 발포체를 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 6: 기재는 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 7: 기재는 펠릿, 골판지 또는 모놀리쓰 발포체 형태의 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 8: 기재는 약 50% 내지 약 85%의 기공률을 갖는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 9: 기재는 약 50%, 약 60%, 약 65% 또는 약 70% 내지 약 75%, 약 80% 또는 약 85%의 기공률을 갖는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 10: 다공성 셀 벽의 평균 기공 크기가 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛인, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 11: 다공성 셀 벽의 평균 기공 크기가 약 5, 약 10, 약 20, 약 30, 약 40, 약 50, 약 60, 약 70, 약 80, 약 90 또는 약 100 ㎛인, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 12: 제 1 흡수제 조성물이 배기 가스 스트림 내의 NOx, CO 및 HC 중 하나 이상을 효과적으로 흡착 및/또는 흡수하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 13: 제 1 흡착제 조성물이 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 탄산염, 희토류 산화물 및 분자체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 14: 제 1 흡수제 조성물이 파우자사이트, 캐버자이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 및 베타 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 제올라이트를 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 15: 산화 촉매 조성물이 약 150℃ 미만의 온도에서 배기 가스 스트림 내의 NO, CO 및 HC 중 하나 이상을 효과적으로 산화시키는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 16: 산화 촉매 조성물이 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 17: 산화 촉매 조성물이 기재의 부피를 기준으로 약 5 g/ft³내지 약 250 g/ft³의 담지량으로 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 18: 산화 촉매 조성물이 기재의 부피를 기준으로 약 10 g/ft³, 약 15 g/ft³, 약 20 g/ft³, 약 40 g/ft³또는 약 50 g/ft³내지 약 70 g/ft³, 약 90 g/ft³, 약 100 g/ft³, 약 120 g/ft³, 약 130 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 150 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 170 g/ft³, 약 180 g/ft³, 약 190 g/ft³, 약 200 g/ft³, 약 210 g/ft³, 약 220 g/ft³, 약 230 g/ft³, 약 240 g/ft³또는 약 250 g/ft³의 담지량으로 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 19: 제 2 흡수제 조성물이 암모니아 및/또는 NOx를 효과적으로 흡착 및/또는 흡수하고 이어서 흡착 및/또는 흡수된 암모니아 및/또는 NOx를 방출하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 20: 제 2 흡수제 조성물은 분자체 및 임의적으로 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 21 : 제 2 흡수제 조성물이 소-기공 또는 중간-기공 분자체 및 임의적으로 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 22: 기능성 코팅 조성물이 하나 이상의 기능성 코팅층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 23: 기능성 코팅 조성물이 1, 2 또는 3 개의 기능성 코팅층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 24: 기능성 코팅 조성물이 구역화된 구성으로 2 개 또는 3 개의 기능성 층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 25: 기능성 코팅이 기재 부피를 기준으로 약 3.0 g/in³내지 약 6.0 g/in³의 담지량으로 기재 상에 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 26: 기능성 코팅이 기재 부피를 기준으로 약 3.0 g/in³, 약 3.2 g/in³, 약 3.4 g/in³, 약 3.6 g/in³, 약 3.8 g/in³, 약 4.0 g/in³, 약 4.2 g/in³, 또는 약 4.4 g/in³내지 약 4.6 g/in³, 약 4.8 g/in³, 약 5.0 g/in³, 약 5.2 g/in³, 약 5.4 g/in³, 약 5.6 g/in³, 약 5.8 g/in³, 또는 약 6.0 g/in³의 담지량으로 기재 상에 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 27: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 기능성 코팅 조성물이 배치되지 않은 동일한 기재 및 치수의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품에 비해 공기 유동의 함수로서 측정될 때 ≤70%, ≤60%, ≤50%, ≤45%, ≤40%, ≤35%, ≤30%, ≤25%, ≤20%, ≤15%, ≤10%, ≤9%, ≤8% 또는 ≤7%의 배압 또는 압력 강하의 증가를 나타내는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 28: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 기능성 코팅 조성물이 배치되지 않은 동일한 기재 및 치수의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품에 비해 공기 유동의 함수로서 측정될 때 ≤25%의 배압 또는 압력 강하의 증가를 나타내는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 29: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 배기 매니폴드를 갖는 내연 기관의 하류에서 그와 유체 연통하여 위치되는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 30: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 배기 매니폴드의 약 10 인치 내에 위치되는, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
실시양태 31: 기재를 포함하는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품으로서, 기재는 그 상부에 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물을 갖고, SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하고, 제 2 SCR 촉매 조성물은 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는, 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 32: 제 1 SCR 촉매 조성물이 250℃ 미만의 온도에서 효과적인, 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 33: 제 2 SCR 촉매 조성물이 약 250℃ 내지 약 550℃의 온도에서 효과적인, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 34: 제 1 SCR 촉매 조성물은 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 35: 제 1 SCR 촉매 조성물이 기재의 부피를 기준으로 약 5 g/ft³내지 약 250 g/ft³의 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 36: 제 1 SCR 촉매 조성물이 기재의 부피를 기준으로 약 5 g/ft³, 약 10 g/ft³, 약 15 g/ft³, 약 20 g/ft³, 약 40 g/ft³또는 약 50 g/ft³내지 약 70 g/ft³, 약 90 g/ft³, 약 100 g/ft³, 약 120 g/ft³, 약 130 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 150 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 170 g/ft³, 약 180 g/ft³, 약 190 g/ft³, 약 200 g/ft³, 약 210 g/ft³, 약 220 g/ft³, 약 220 g/ft³, 약 230 g/ft³, 약 240 g/ft³또는 약 250 g/ft³의 PGM 성분을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 37: 제 1 SCR 촉매 조성물이 로듐을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 38: 베이스 금속은 구리 및/또는 철을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 39: 분자체는 8-고리 소-기공 분자체인, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 40: 분자체가 AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT 및 SAV로 이루어진 군으로부터 선택된 구조를 갖는 제올라이트인, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 41: 분자체가 CHA 결정 구조를 갖는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 42: 분자체가 알루미노실리케이트 제올라이트, 보로실리케이트, 갈로실리케이트, SAPO, AlPO, MeAPSO 및 MeAPO로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 43: 분자체가 SSZ-13, SSZ-62, 천연 캐버자이트, 제올라이트 KG, 린데 D, 린데 R, LZ-218, LZ-235, LZ-236, ZK-14, SAPO-34, SAPO-44, SAPO-47 및 ZYT-6으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 44: 분자체는 CHA 결정 구조 및 약 1 내지 약 1000의 실리카 대 알루미나 비를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트인, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 45: 분자체가 CHA 결정 구조 및 약 2, 약 5, 약 8, 약 10, 약 15, 약 20 또는 약 25 내지 약 30, 약 35, 약 40, 약 45, 약 50, 약 60, 약 70, 약 80 약 90, 약 100, 약 150, 약 200, 약 260, 약 300, 약 400, 약 500, 약 750 또는 약 1000의 실리카 대 알루미나 비를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트인, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 46: 베이스 금속은 분자체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%(wt%)로 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 47: 베이스 금속은 분자체의 총 중량을 기준으로 약 0.3 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.7 중량%, 약 1.0 중량% 또는 약 1.5 중량% 내지 약 3.0 중량%, 약 4.0 중량%, 약 5.0 중량%, 약 6.0 중량%, 약 7.0 중량%, 약 8.0 중량%, 약 9.0 중량% 또는 약 10 중량%(wt%)로 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 48: 제 2 SCR 촉매가 기재를 기준으로 약 0.3 g/in³내지 약 4.0 g/in³의 담지량으로 기재 상에 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 49: 제 2 SCR 촉매가 기재를 기준으로 약 0.3 g/in³, 약 0.4 g/in³, 약 0.5 g/in³, 약 0.6 g/in³, 약 0.7 g/in³, 약 0.8 g/in³, 약 0.9 g/in³또는 약 1.0 g/in³내지 약 1.5 g/in³, 약 2.0 g/in³, 약 2.5 g/in³, 약 3.0 g/in³, 약 3.5 g/in³또는 약 4.0 g/in³의 담지량으로 기재 상에 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 50: SCR 코팅 조성물이 하나 이상의 코팅층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 51: SCR 코팅 조성물이 하나 또는 두 개의 SCR 코팅층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 52: SCR 코팅 조성물이, 제 1 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 1 SCR 코팅층 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 2 SCR 코팅층을 포함하는, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 53: SCR 코팅 조성물이, 제 1 SCR 촉매를 포함하는 제 1 SCR 코팅층 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 2 SCR 코팅층을 포함하고, 이때 제 1 SCR 코팅층 및 제 2 SCR 코팅층은 구역화된 구성으로 배치된, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 54: 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은 내연 기관의 하류에서 그와 유체 연통되어 배치된, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
실시양태 55: 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 56: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 주입 또는 방출하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 57: 수소 저장 물품을 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 58: 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 주입 또는 방출하도록 구성된, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 59: 수소 주입 물품은 저장된 수소를 냉-시동 기간 동안 주입 또는 방출하도록 구성된, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 60: 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 차량.
실시양태 61: 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템을 포함하는 차량.
실시양태 62: 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품을 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 63: 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 수소를 주입 또는 방출하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 64: 수소 저장 물품을 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 65: 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 주입 또는 방출하도록 구성된, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 66: 수소 주입 물품은 저장된 수소를 냉-시동 기간 동안 주입 또는 방출하도록 구성된, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 67: 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 또는 배기 가스 처리 시스템을 포함하는 차량.
실시양태 68: 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 (이때, 기재는 축 방향 길이를 한정하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부, 약 1 내지 약 20의 종횡비 L/D, 다공성 셀 벽, 및 상부에 배치된 기능성 코팅 조성물을 포함하고, 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로, 제 2 흡수제 조성물을 포함함); 및 상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에 있고 그와 유체 연통되는 관통-유동 모놀리쓰 물품 (이때, 상기 관통-유동 모놀리쓰 물품은 기재를 포함하고, 기재는 상부에 배치된 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물을 갖고, SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하고, 제 2 SCR 촉매 조성물은 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함함)을 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 69: 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 그와 유체 연통되는 우레아 주입기를 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 70: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에서 그와 유체 연통하여 암모니아를 주입하도록 구성된 암모니아 주입기를 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 71: 배기 가스 처리 시스템은 내연 기관의 하류에서 그와 유체 연통하여 위치된, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 72: 추가의 기능성 물품을 포함하지 않는, 즉 기능성 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하는 추가의 물품을 포함하지 않는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 73: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 엔진 가까이에 밀착-결합된 위치로 존재하는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 74: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 엔진 배기 매니폴드로부터 약 10 인치 이내에 위치되는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 75: 배기 가스 처리 시스템은, 동일한 구성 및 구조를 갖고 기능성 코팅 조성물이 그 위에 배치되지 않은 배기 가스 처리 시스템에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정될 때 ≤70%, ≤60%, ≤50%, ≤45%, ≤40%, ≤35%, ≤30%, ≤25%, ≤ 20%, ≤ 15%, ≤ 10%, ≤ 9%, ≤ 8% 또는 ≤ 7%의 배압 또는 압력 강하 증가를 나타내는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 76: 배기 가스 처리 시스템은, 동일한 구성 및 구조를 갖고 기능성 코팅 조성물이 그 위에 배치되지 않은 배기 가스 처리 시스템에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정될 때 ≤ 25%의 배압 또는 압력 강하 증가를 나타내는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 77: 배기 가스 처리 시스템은 배기 매니폴드를 갖는 내연 기관의 하류에서 그와 유체 연통되어 위치되는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 78: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 배기 매니폴드의 약 10 인치 이내에 위치되는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 79: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 주입 또는 방출하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 80: 수소 저장 물품을 추가로 포함하는 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 81: 수소 주입 물품이 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 주입 또는 방출하도록 구성되는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 82: 수소 주입 물품은 수소 저장 물품에 저장된 수소를 냉-시동 기간 동안 주입 또는 방출하도록 구성되는, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템.
실시양태 83: 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템을 포함하는 차량.
실시양태 84: NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법으로서, 임의의 선행 실시양태의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 내로 배기 스트림을 수용하는 단계를 포함하는 방법.
실시양태 85: NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법으로서, 임의의 선행 실시양태의 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 내로 배기 스트림을 수용하는 단계를 포함하는 방법.
실시양태 86: NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법으로서, 임의의 선행 실시양태의 배기 가스 처리 시스템 내로 배기 스트림을 수용하는 단계를 포함하는 방법.
실시양태 87: 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하는 단계를 추가로 포함하는 실시양태 84의 방법.
실시양태 88: 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류에 수소를 도입하는 단계를 추가로 포함하는 실시양태 85 또는 87의 방법.
실시양태 89: 관통-유동 모놀리쓰 물품으로부터 상류에 암모니아 또는 우레아를 도입하는 단계를 추가로 포함하는 실시양태 84 내지 88 중 어느 것의 방법.
본 발명의 이러한 및 다른 특징, 양태 및 이점은, 이하에서 간략히 설명되는 첨부된 도면과 함께 이후의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 본 발명은 본원에 개시된 임의의 2, 3, 4 개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 조합뿐만 아니라 상술한 실시양태 중 2, 3, 4 개 또는 그 이상의 임의의 조합을 포함하며, 이때 이러한 특징 또는 요소가 본원의 특정 실시양태 설명에서 명시적으로 결합되는지에는 관계 없다. 본 발명은, 이의 임의의 다양한 양태 및 실시양태들에서, 개시된 발명의 임의의 분리가능한 특징 또는 요소가, 문맥에서 명백하게 달리 지시되지 않는 한, 조합될 수 있는 것으로 의도되는 바와 같이 보이도록 읽혀지는 것을 의도한다. 본 발명의 다른 양태 및 이점은 하기로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시양태에 대한 이해를 제공하기 위해 첨부된 도면을 참조하되, 이는 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 참조 번호는 본 발명의 예시적인 실시양태의 구성 요소를 나타내는 것이다. 도면은 단지 예시적인 것이며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본원에 기술된 개시는 첨부 도면들에 제한 없이 예로서 예시된다. 설명의 단순성 및 명료성을 위해, 도면에 도시된 특징은 반드시 축척대로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 특징의 치수는 명확성을 위해 다른 특징에 비해 과장될 수 있다. 또한, 적절한 것으로 간주되는 경우, 대응하거나 유사한 요소를 나타내기 위해 도면에서 참조 라벨이 반복되었다.
도 1a는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 기재의 사시도이다.
도 1b는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 기재의 단면도이다.
도 1c는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 기재의 사시도이다.
도 1d는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 기재의 단면도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 기재 벽 상의 다양한 코팅 구성을 도시한다.
도 3은 내연 기관의 하류에서 그와 유체 연통되는 배기 처리 시스템의 개략도이다.
도 4는 NEDC 사이클 동안 엔진 출구 배기 가스의 시뮬레이션된 배기 가스 유동 조건을 나타내는 그래프이다.
도 5는 차량 트레이스와 시뮬레이터 간의 엔진 출구 CO 배출량을 그래프로 비교한 것이다.
본 발명은 내연 기관의 배기 가스 스트림 내의 오염 물질의 저감을 위한 단순화된 배기 가스 처리 시스템 및 방법을 목표로 한다. 무엇보다도, 본 발명은 디젤 산화 촉매(DOC) 및 촉매 매연 필터(CSF) 둘 모두로서 기능하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 제공한다. 본 발명의 한 양태는, 하나의 촉매 필터 물품에서 두 기능을 조합하는 것이 효능을 저하시키지 않고도 촉매 담지량을 낮출 뿐만 아니라 본원에 기재된 바와 같이 압력 강하를 낮출 수 있다는 것에 대한 인식이다. 특정 유용한 실시양태에서, 촉매 필터 물품은 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하고, 이때 기재는 축 방향 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부 및 약 1 내지 약 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비를 포함한다. 특정의 유용한 실시양태에서, 촉매 필터 물품은 금속성이다. 특정의 유용한 실시양태에서, 촉매 필터는 금속 발포체(foam) 및/또는 금속 체(sieve)로 구성된다. 낮은 종횡비는, 엔진 매니폴드에 밀착-결합될 수 있어 작동 온도에 도달하기 위해 보다 빠른 온도 상승을 허용하는 촉매 물품을 제공한다. 촉매 필터 물품은 또한 기재 상에 배치된 기능성 코팅 조성물을 포함하고, 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함한다.
본 발명은 또한, 선택적 접촉 환원(SCR) 물품으로서 기능하는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품과 유체 연통되는 개시된 촉매 필터 물품을 포함하는 배기 가스 처리 시스템을 제공한다. 특정 실시양태에서, 이러한 배기 가스 처리 시스템은 또한, 촉매 필터 물품의 상류에 수소를 도입하는 수소 주입 물품을 포함한다. 환원제로서 수소를 사용함으로써, NOx 제거를 위한 하류 SCR 성능과 함께, 촉매 필터 물품의 오염 물질 저감 성능이 개선될 수 있다.
정의
본원에서 단수 표현은 문법적 대상의 하나 또는 하나 초과 (예를 들어, 적어도 하나)를 지칭한다. 본원에서 기재하는 임의의 범위는 모두 포괄적이다. 명세서 전반에 사용되는 "약"이라는 용어는 작은 변동을 기술하고 설명하는데 사용된다. 예를 들면, "약"은 수치값이 ±5%, ±4%, ±3%, ±2%, ±1%, ±0.5%, ±0.4%, ±0.3%, ±0.2%, ±0.1% 또는 ±0.05% 범위에서 수정될 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 모든 수치값은 명시적으로 표시되는지 아닌지의 여부에 관계없이 "약"이라는 용어로 수정된다. "약"이라는 용어로 수정된 수치값은 특정의 확인된 값을 포함한다. 예를 들면, "약 5.0"은 5.0을 포함한다.
본 발명은 내연 기관의 배기 가스 스트림 내의 오염 물질의 저감을 위한 단순화된 배기 가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 시스템은 하나 이상의 "기능성 물품" 또는 간단히 "물품"을 포함한다. 본 발명에서 용어 "기능성 물품"은 기능성 코팅 조성물, 특히 촉매 조성물 및/또는 흡착제 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하는 물품을 의미한다. 기능성 코팅 조성물은 "흡착제" 및/또는 "촉매" 조성물을 함유한다. 일반적으로, 기재는 허니컴 구조를 갖는 세라믹 또는 금속이다. 기능성 물품은 하나 이상의 특정 기능성 요소, 예를 들어 저장소, 튜빙, 펌프, 밸브, 배터리, 회로, 계량기, 노즐, 반응기, 필터, 깔때기 등을 포함한다. 시스템은 통합되어, 즉 상호연결된 물품 및/또는 요소를 갖는다.
용어 "연계된"은 예를 들어 "~이 구비된", "~와 연결된" 또는 "~와 연통되는", 예를 들어 "전기적으로 연결된" 또는 "~와 유체 연통된" 또는 달리 기능을 수행하는 방식으로 연결된 것을 의미한다. "연계된"이라는 용어는 직접적으로 연계되거나 예를 들어 하나 이상의 다른 물품 또는 요소를 통해 간접적으로 연계되는 것을 의미할 수 있다.
"촉매"라는 용어는 화학 반응을 촉진시키는 물질을 의미한다. 촉매는 "촉매 활성 종" 및 활성 종을 운반 또는 지지하는 "지지체"를 포함한다. 예를 들어, 제올라이트를 포함하는 분자체는 특정 활성 촉매 종 (예컨대 구리를 비롯한 금속)에 대한 지지체이다. 마찬가지로, 내화성 금속 산화물 입자는 백금족 금속 촉매 종에 대한 담체일 수 있다.
촉매 활성 종은 또한 화학 반응을 촉진시키므로 "촉진제"로 지칭된다. 본원에 사용된 용어 "촉진된"은 분자체 고유의 불순물과 반대로, 전형적으로 이온-교환을 통해 분자체 물질에 의도적으로 첨가되는 성분을 지칭한다. 예를 들어, 본 베이스 금속-함유 분자체는 베이스 금속-촉진된 분자체로 지칭될 수 있다. "촉진된 분자체"는 촉매 활성 종이 의도적으로 첨가된 분자체를 지칭한다. 예를 들어, 암모니아의 존재 하에서 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 촉진시키기 위해, 하나 이상의 실시양태에서, 적합한 금속이 분자체 내로 독립적으로 교환된다. 하나 이상의 실시양태에 따르면, 분자체는 구리와 같은 베이스 금속으로 촉진되며, 본 발명을 벗어남이 없이, 망간, 코발트, 철, 니켈, 세륨, 백금, 팔라듐, 로듐 또는 이들의 조합물과 같은 다른 촉매 금속이 사용될 수도 있다. 촉진제 금속의 전형적인 양은 촉매 조성물의 약 0.5 내지 약 15 중량%를 포함한다.
본 발명에서 용어 "촉매 물품"은 촉매 코팅 조성물을 갖는 기재를 포함하는 물품을 의미한다.
상세한 설명 및 청구범위에서 사용된 용어 "구성된(configured)"은 용어 "포함하는" 또는 "함유하는"과 같이 개방형 용어인 것으로 의도된다. "구성된"이라는 용어는 다른 가능한 물품 또는 요소를 배제하기 위한 것이 아니다. "구성된"이라는 용어는 "적합화된(adapted)"과 균등한 표현일 수 있다.
일반적으로, 정의된 촉매 활성 또는 저장/방출 활성과 관련하여, 용어 "효과적"은 예를 들어 약 35% 내지 100% 효과적, 예를 들어 약 40%, 약 45%, 약 50% 또는 약 55% 내지 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90% 또는 약 95% (중량 또는 몰 기준) 효과적임을 의미한다.
"배기 스트림" 또는 "배기 가스 스트림"이라는 용어는 고체 또는 액체 미립자 물질을 함유할 수 있는 유동 가스의 임의의 조합물을 지칭한다. 스트림은 기상 성분을 포함하고, 예를 들어 액체 소적(droplet), 고체 미립자 등과 같은 특정 비-기상 성분을 함유할 수 있는 희박 연소 엔진의 배기물이다. 희박 연소 엔진의 배기 스트림은 전형적으로 연소 생성물, 불완전 연소 생성물, 질소 산화물, 가연성 및/또는 탄소질 미립 물질(매연) 및 미반응 산소 및/또는 질소를 추가로 포함한다.
"백금족 금속 성분"은 백금족 금속 또는 이들의 산화물 중 하나를 지칭한다. "희토류 금속 성분"은 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴을 비롯하여, 주기율표에 정의된 란타늄 계열의 하나 이상의 산화물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "선택적 접촉 환원"(SCR)은, 환원제를 사용하여 질소 산화물을 이질소(N₂)로 환원시키는 촉매 공정을 지칭한다. 환원제는 질소계(예를 들어, 암모니아 또는 요소와 같은 암모니아 전구체)일 수 있거나 비-질소계(예를 들어, 수소)일 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 초과의 환원제가 교대로 또는 동시에 함께 사용될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "질소 산화물" 또는 "NOx"는 질소의 산화물을 나타낸다.
용어 "흡수제"는, 원하는 물질, 본 발명에서는 NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 NH3을 흡착 및/또는 흡수하는 물질을 의미한다. 흡수제는 유리하게는 특정 온도에서 물질을 흡착 및/또는 흡수(저장)하고 더 높은 온도에서 그 물질을 탈착(방출)할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "기재"는, 촉매 조성물, 즉 촉매 코팅이 전형적으로 워시코트의 형태로 상부에 배치되는 모놀리쓰 물질을 지칭한다. 하나 이상의 실시양태에서, 기재는 관통-유동 모놀리쓰 또는 모놀리쓰성 벽-유동 필터이다. 워시코트는, 액체 중에 특정 고형분 함량(예를 들어, 30 내지 90 중량%)의 촉매 조성물을 함유하는 슬러리를 제조한 후 기재 상에 코팅하고 건조하여 워시코트 층을 제공함으로써 형성된다.
본원에서 사용되는 용어 "워시코트"는, 처리될 가스 스트림의 통과를 허용하기에 충분히 다공성인 기재 또는 예컨대 허니컴-유형 담체 부재와 같은 기재 물질에 적용되는 촉매 또는 다른 물질의 얇은 부착성 코팅의 당업계에서 통상적인 의미를 갖는다. 예를 들어 금속 촉진된 분자체를 함유하는 워시코트는, 임의적으로 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 또는 이들의 조합물로부터 선택된 결합제를 포함할 수 있다. 결합제의 담지량은 워시코트의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 10 중량%이다.
용어 "차량"은 예를 들어 내연 기관을 갖는 임의의 차량을 의미하고, 예를 들어 승용차, 스포츠 유틸리티 차량, 미니 밴, 밴, 트럭, 버스, 쓰레기 차량, 화물 트럭, 건설 차량, 중장비, 군용 차량, 농장 차량 등을 포함한다.
달리 지시되지 않는 한, 모든 부분 및 백분율은 중량 기준이다. 달리 지시되지 않는 한, "중량 퍼센트(중량%)"는 임의의 휘발성 물질이 없는 전체 조성물, 즉 건조 고형분 함량을 기준으로 한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시양태에 한정되지 않는다. 오히려, 이들 실시양태는 본 개시가 철저하고 완전하도록 하기 위해, 그리고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하도록 하기 위해 제공된다.
일 양태에서, 본 발명은 내연 기관의 배기 가스 스트림 내의 오염 물질을 저감하기 위한 단순화된 배기 가스 처리 시스템 및 방법을 제공한다. 본 개시는 NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 가스 스트림의 산화 및 선택적 접촉 환원(SCR)을 위한 조성물, 촉매 물품, 배기 가스 처리 시스템 및 방법을 제공한다.
따라서, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품, 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 및 이들의 개별 성분(기재, 흡착제 조성물, 산화 촉매 조성물, SCR 촉매 조성물 및 이들의 각각의 코팅 구성)이 하기에 기재된다.
기재
하나 이상의 실시양태에서, 본원에 개시된 촉매 조성물은 촉매 물품을 형성하기 위해 기재 상에 배치된다. 본 발명의 촉매 물품용 기재는 실린더와 유사한 길이 및 직경 및 부피를 갖는 3 차원형이다. 상기 형상은 반드시 실린더와 일치할 필요는 없다. 길이는 입구 단부 및 출구 단부에 의해 정의된 축 길이이다. 직경은 가장 큰 단면 길이, 예를 들어 형상이 실린더와 정확히 일치하지 않는 경우 가장 큰 단면이다.
본원에 개시된 촉매 물품에 적합한 임의의 기재, 예를 들어 통로가 관통 유체 흐름에 개방되도록 기재의 입구 또는 출구면으로부터 미세한 평행 가스 유동 통로를 통해 연장되는 유형의 모놀리쓰 기재 ("관통-유동 모놀리쓰")가 사용될 수 있다. 다른 적합한 기재는 기재의 종축을 따라 연장되는 복수의 미세하고 실질적으로 평행한 가스 유동 통로를 갖는 유형 ("벽-유동 필터")이며, 전형적으로 각 통로는 기재 본체의 일 단부에서 차단되고, 교번되는 통로는 반대쪽 단부에서 차단된다. 관통-유동 기재 및 벽-유동 필터는 이하에 추가로 논의될 것이다.
하나 이상의 실시양태에서, 기재는 허니컴 구조를 갖는 세라믹 또는 금속이다. 세라믹 기재는 임의의 적합한 내화성 물질, 예를 들어 코디어라이트, 코디어라이트-α-알루미나, 티탄산 알루미늄, 티탄산 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 지르콘 멀라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카-마그네시아, 지르콘 실리케이트, 실리마나이트, 마그네슘 실리케이트, 지르콘, 페탈라이트, α-알루미나, 알루미노실리케이트 등으로 제조될 수 있다.
바람직한 특정 실시양태에서, 기재는 또한 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하는 금속일 수 있다. 금속성 기재는 펠릿, 골판지 또는 모놀리쓰 형태와 같은 다양한 형태로 사용될 수 있다. 금속성 기재의 특정 예는 내열성, 베이스-금속 합금, 특히 철이 실질적이거나 주요한 성분인 합금을 포함한다. 이러한 합금은 니켈, 크롬 및 알루미늄 중 하나 이상을 함유할 수 있으며, 이들 금속의 총량은 바람직하게는 합금의 약 15 중량%(wt%) 이상을 구성할 수 있으며, 예를 들어 약 10 내지 약 25 중량%의 크롬, 약 1 내지 약 8 중량%의 알루미늄, 및 0 내지 약 20 중량%의 니켈을 포함할 수 있다.
금속성 기재의 예는 직선 채널을 갖는 것들, 축 방향 채널을 따라 돌출형 블레이드를 가져 가스 흐름을 방해하고 채널 사이의 가스 흐름의 연통을 개방하는 것들, 및 모놀리쓰 전체에 걸쳐 반경방향 가스 수송을 허용하는, 채널들 사이의 가스 수송을 향상시키기 위한 블레이드 및 또한 홀을 갖는 것들을 포함한다.
모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 기재
일 양태에서, 축 방향 길이 L, 직경 D 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품이 제공되며, 이때 기재는 축 방향 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부 및 약 1 내지 약 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비를 포함한다. 도 1a는 예시적인 벽-유동 필터 기재의 사시도이다.
본 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품에 유용한 벽-유동 필터 기재는 기재의 종축을 따라 연장되는 복수의 미세하고 실질적으로 평행한 가스 유동 통로를 갖는다. 전형적으로, 각각의 통로는 기재 몸체의 일 단부에서 차단되고, 교번되는 통로는 반대쪽 단부 면에서 차단된다. 그러한 모놀리쓰 벽-유동 필터 기재는 단면의 제곱 인치당 최대 약 900 개 이상의 유동 통로 (또는 "셀")를 포함할 수 있지만, 훨씬 적은 개수가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기재는 제곱 인치당 약 7 내지 600 개, 보다 일반적으로 약 100 내지 400 개의 셀("cpsi")을 가질 수 있다. 셀은 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 육각형 또는 다른 다각형 모양의 단면을 가질 수 있다. 모놀리쓰 벽-유동 필터 기재 섹션의 단면도는 도 1b에 도시되어 있으며, 교번되는 플러깅된 및 개방된 통로(셀)를 도시한다. 차단되거나 막힌 단부(100)는 개방 통로(101)와 교번되며, 각각의 대향 단부는 각각 개방 및 차단된다. 필터는 입구 단부(102) 및 출구 단부(103)를 갖는다. 다공성 셀 벽(104)을 가로지르는 화살표는, 개방 셀 단부로 들어가고 다공성 셀 벽(104)을 통해 확산되고 개방 출구 셀 단부를 빠져나가는 배기 가스 유동을 나타낸다. 플러깅된 단부(100)는 가스 유동을 방지하고 셀 벽을 통한 확산을 촉진한다. 각각의 셀 벽은 입구 측부(104a) 및 출구 측부(104b)를 가질 것이다. 통로는 셀 벽으로 둘러싸여 있다.
벽-유동 필터 촉매 물품 기재는 예를 들어 약 50 ㎤, 약 100 ㎤, 약 200 ㎤, 약 300 ㎤, 약 400 ㎤, 약 500 ㎤, 약 600 ㎤, 약 700 ㎤, 약 800 ㎤, 약 900 ㎤ 또는 약 1000 ㎤ 내지 약 1500 ㎤, 약 2000 ㎤, 약 2500 ㎤, 약 3000 ㎤, 약 3500 ㎤, 약 4000 ㎤, 약 4500 ㎤ 또는 약 5000 ㎤의 부피를 가질 수 있다.
벽-유동 필터 물품 기재는 전형적으로 약 50 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 예를 들어 약 50 ㎛ 내지 약 450 ㎛ 또는 약 150 ㎛ 내지 약 400 ㎛의 벽 두께를 갖는다.
벽-유동 필터 촉매 물품 기재의 벽은 다공성이며, 일반적으로, 기능성 코팅의 배치 전에 약 50% 이상 또는 약 60% 이상의 벽 기공률을 갖고 평균 기공 크기가 약 5 ㎛ 이상이다. 예를 들어, 벽-유동 필터 촉매 물품 기재는 기공률이 50% 이상, 60% 이상, 65% 이상 또는 70% 이상이다. 예를 들어, 벽-유동 필터 촉매 물품 기재는 촉매 코팅의 배치 전에 약 50%, 약 60%, 약 65% 또는 약 70% 내지 약 75%, 약 80% 또는 약 85%의 벽 기공률 및 약 5, 약 10, 약 20, 약 30, 약 40 또는 약 50 ㎛ 내지 약 60, 약 70, 약 80, 약 90 또는 약 100 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 것이다. "벽 기공률" 및 "기재 기공률"이라는 용어는 동일 의미이며 호환가능하다. 기공률은 공극 부피를 기재의 총 부피로 나눈 비율이다. 기공 크기는 질소-기공 크기 분석을 위한 ISO15901-2(정적 부피) 절차에 따라 결정될 수 있다. 질소 기공 크기는 마이크로메리틱스(Micromeritics) 트리스타(TRISTAR) 3000 시리즈 기기에서 측정할 수 있다. 질소 기공 크기는 BJH (바렛-조이너-헬렌다(Barrett-Joyner-Halenda)) 계산 및 33 개의 탈착점을 사용하여 결정될 수 있다. 유용한 벽-유동 필터는 고 기공률이어서, 조작 중에 과도한 배압 없이 촉매 조성물의 고 담지량을 허용할 수 있다.
본 개시의 맥락에서 유용한 벽-유동 필터 물품 기재는 전형적으로 약 1 내지 약 20, 예를 들어 약 1.0, 약 2.0, 약 3.0, 약 3.5, 약 4.0, 약 4.5, 약 5.0 또는 약 5.5 내지 약 6.0, 약 6.5, 약 7.0, 약 7.5, 약 8.0, 약 8.5, 약 9.0, 약 9.5, 약 10.0, 약 11.0, 약 12.0, 약 13.0, 약 14.0, 약 15.0, 약 16.0, 약 17.0, 약 18.0, 약 19.0 또는 약 20.0의 종횡비(길이/직경 또는 L/D)를 갖는다. 종횡비는 필터의 길이 대 직경 비를 의미한다. 예를 들어, 벽-유동 필터 물품 기재는 약 3 내지 약 10의 종횡비를 가질 수 있다. 높은 종횡비는, 벽-유동 필터를 엔진에 가까운 밀착-결합된 위치에 장착될 수 있게 한다. 이것은 촉매 조성물의 빠른 가열을 허용하며, 배기 가스는, 촉매가 엔진에서 더 먼 거리, 예컨대 하부(unerfloor) 위치에 있는 경우보다 더 빠르게 촉매 조성물을 작동(촉매) 온도로 가열할 것이다. 밀착-결합된 위치는 예를 들어 배기 매니폴드 (즉, 개별 실린더 배기 파이프가 서로 결합되는 곳)로부터 약 12 인치(in) 이내이다. 일부 실시양태에서, 배기 매니폴드로부터 벽-유동형 필터 물품 기재 유닛의 상류 단부까지의 거리는 약 0.5 인치 내지 약 12 인치이다. 일부 실시양태에서, 상기 거리는 약 0.5 인치, 약 1 인치, 약 2 인치, 약 3 인치, 약 4 인치, 약 5 인치, 약 6 인치, 약 7 인치, 약 8 인치, 약 9 인치, 약 10 인치 특히, 약 11 인치 또는 약 12 인치이다. 금속 기재는 특히, 특정 실시양태에서 밀착-결합된 위치에서 사용되어, 빠른 가열을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은, 본 발명의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품에서 금속성 기재의 사용이 바람직하지 않은 압력 강하 (이는 세라믹 기재의 경우 때때로 관찰될 수 있음)를 최소화하는데 유리함을 인식한다.
벽-유동 필터 촉매 물품 기재는, 기재의 벽이 그 상부에 하나 이상의 촉매 물질을 갖는다는 점에서 촉매화된 것일 수 있다. 촉매 물질은 기재 벽의 입구 측에만, 출구 측에만, 입구 및 출구 측 모두에 존재할 수 있거나, 벽 자체가 전부 또는 일부 촉매 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같이 기재의 입구 및/또는 출구 벽 상에 하나 이상의 촉매 층 및 하나 이상의 촉매 층의 조합물을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
촉매화된 벽-유동 필터는 예를 들어 미국 특허 제 7,229,597 호에 개시되어 있고, 이를 그 전체를 본원에 참조로 인용한다. 이 참고 문헌은, 코팅이 다공성 벽을 투과하도록, 즉 벽 전체에 걸쳐 분산되도록 촉매 코팅을 적용하는 방법을 교시하고 있다. 관통-유동 및 벽-유동 기재는 또한 예를 들어 국제 출원 공개 번호 WO 2016/070090에 교시되어 있으며, 이를 그 전문을 본원에 참조로 인용한다.
관통-유동 모놀리쓰 기재
일부 실시양태에서, 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에서 그와 유체 연통되게 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품이 제공된다.
전형적으로, 관통-유동 모놀리쓰 기재는 통로가 유체 유동에 개방되도록 기재의 입구 단부로부터 출구 단부로 연장되는 미세하고 평행한 가스 유동 통로를 갖는다. 유체 입구로부터 유체 출구까지 본질적으로 직선 경로인 통로는, 통로를 통해 흐르는 가스가 촉매 물질과 접촉하도록 촉매 코팅이 상부에 배치되는 벽에 의해 정의된다. 모놀리쓰 기재의 유동 통로는 얇은 벽 채널이며, 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 정현파, 육각형, 타원형, 원형 등과 같은 임의의 적합한 단면 형상 및 크기일 수 있다. 관통-유동 모놀리쓰는 상기한 바와 같이 세라믹 또는 금속성이다.
관통-유동 모놀리쓰 기재는 예를 들어 약 50 in³내지 약 1200 in³의 부피, 제곱 인치당 약 60 개의 셀(cpsi) 내지 약 500 cpsi 또는 최대 약 900 cpsi의 셀 밀도(입구 개구), 예를 들어 약 200 내지 약 400 cpsi, 및 약 50 내지 약 200 ㎛ 또는 약 400 ㎛의 벽 두께를 갖는다.
하나 이상의 실시양태에서, 관통-유동 모놀리쓰 기재는 촉매 코팅이 워시코트로서 기재에 적용되는 관통-유동 허니컴 모놀리쓰 또는 미립자 필터 중 하나 이상으로부터 선택된다. 도 1c 및 1d는 본원에 기술된 바와 같은 촉매 조성물로 코팅된 관통-유동 기재 형태의 예시적인 기재(2)를 도시한다. 도 1c를 참조하면 예시적인 기재(2)는 원통형 형상 및 원통형 외부 표면(4), 상류 단부 면(6) 및 단부 면(6)과 동일한 상응하는 하류 단부 면(8)을 갖는다. 기재(2)는 그 내부에 형성된 복수의 미세한 평행 가스 유동 통로(10)를 갖는다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 유동 통로(10)는 벽(12)에 의해 형성되고, 기재(2)를 통해 상류 단부 면(6)으로부터 하류 단부 면(8)까지 연장되며, 통로(10)는 기재를 통해 이의 가스 유동 통로(10)를 거쳐 길이 방향으로 유체, 예를 들어 가스 스트림이 흐를 수 있도록 막히지 않는다. 도 1d에서 보다 쉽게 알 수 있듯이, 벽(12)은 가스 유동 통로(10)가 실질적으로 규칙적인 다각형 형상을 갖도록 치수화 및 구성된다. 도시된 바와 같이, 촉매 조성물은 원하는 경우 다층의 별개의 층으로 적용될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 촉매 조성물은 담체 부재의 벽(12)에 부착된 이산된(discrete) 하부 층(14) 및 하부 층(14) 위에 코팅된 제 2의 이산된 상부 층(16)으로 이루어진다. 본 발명은 하나 이상의 층(예를 들어, 2, 3 또는 4층)의 촉매 층으로 실시될 수 있으며, 도 1d에 예시된 2-층 실시양태에 국한되지 않는다. 추가의 코팅 구성이 이하에 개시된다.
기능성 코팅 조성물
모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 일반적으로, 기능성 코팅 조성물이 상부에 배치된 벽-유동 필터 기재(상기 기술된 바와 같음)를 포함하며, 상기 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함한다. 따라서, 각 성분에 대해 아래에서 설명한다.
제 1 흡수제 조성물
제 1 흡수제 조성물은 배기 가스의 NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 성분을 흡착 및/또는 흡수하는데 적합할 수 있다. 적합한 흡착제는 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 카보네이트, 희토류 산화물 및 분자체와 같은 물질을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. Mg, Ca, Sr 또는 Ba의 산화물 또는 카보네이트 및/또는 Ce, La, Pr 또는 Nd의 산화물이 포함된다. 흡수성 분자체는 제올라이트를 포함한다.
유리하게는, 제 1 흡수제는 분자체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 이들 분자체는 베타 제올라이트와 같은 H+ 형태의 대-기공 분자체로부터 선택된다. FeBeta 및 CuCHA를 포함하는 베이스 금속-함유 분자체가 또한 적합하다. 다른 대-기공 분자체는 상기 열거된 것들 및 또한 ZSM-12, SAPO-37 등이다. HC 흡착에 적합한 분자체는 세리아 함유 분자체의 분자체와 동일하거나 상이할 수 있다.
분자체는, 예를 들어, 분자체 입자의 90% 초과량이 1 ㎛보다 큰 입자 크기를 갖는 다공성 분자체 입자이다. 일부 실시양태에서, 분자체 입자 크기는 d50이 80 ㎛ 미만이다. 하나 이상의 실시양태에서, 분자체 입자는 80, 70, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15 또는 10 ㎛ 미만의 d50을 갖는다. 일부 실시양태에서, 분자체 입자 크기는 d50이 50 ㎛ 미만이다. 일부 실시양태에서, 95% 초과량의 분자체 입자가 1 ㎛보다 큰 입자 크기를 가지며, 보다 구체적인 실시양태에서, 분자체 입자의 96% 초과량이 1 ㎛보다 큰 입자 크기를 가지며, 훨씬 더 구체적인 실시양태에서, 분자체 입자 성분은 1 ㎛ 초과의 약 96% 입자 및 2 ㎛ 초과의 약 85% 입자를 포함하고, 매우 구체적인 실시양태에서, 분자체 입자 성분은 평균 입자 크기의 5 ㎛ 내에 약 96% 입자를 포함하고, 평균 입자 크기는 약 5 ㎛ 초과이다. 하나 이상의 실시양태에서, 분자체 입자 성분은 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위에 96% 입자를 포함한다. 흡착에 적합한 분자체는 예를 들어 미국 특허 공개 공보 제 2016/0136626 호 및 미국 특허 제 9,321,042 호에 개시되어 있으며, 이들을 그 전문을 본원에 참조로 인용한다.
제 1 흡수제 조성물은 유리하게는 제올라이트를 포함한다. 제올라이트는 파우자사이트, 캐버자이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 또는 베타 제올라이트와 같은 천연 또는 합성 제올라이트일 수 있다. 제올라이트 흡착제 물질은 실리카 대 알루미나 비가 높을 수 있다. 제올라이트는 실리카/알루미나 몰비가 적어도 약 5:1, 바람직하게는 적어도 약 50:1이고, 유용한 범위는 약 5:1 내지 1000:1, 50:1 내지 500:1 뿐만 아니라 약 25:1 내지 300:1일 수 있다. 적합한 제올라이트는 ZSM, Y 및 베타 제올라이트를 포함한다. HC 흡착제는 예를 들어 미국 특허 제 6,171,556 호에 개시된 유형의 베타 제올라이트를 포함할 수 있으며, 이의 전문을 본원에 참조로 인용한다.
본 분자체는 소-기공, 중간-기공 및 대-기공 분자체 또는 이들의 조합물을 포함한다. 소-기공 분자체는 최대 8 개의 사면체 원자로 정의된 채널을 포함한다. 중간-기공 분자체는 10-원 고리로 정의된 채널을 함유한다. 대-기공 분자체는 12-원 고리로 정의된 채널을 포함한다.
소-기공 분자체는 알루미노실리케이트 분자체, 금속-함유 알루미노실리케이트 분자체, 알루미노포스페이트(A1PO) 분자체, 금속-함유 알루미노포스페이트(MeA1PO) 분자체, 실리코-알루미노포스페이트(SAPO) 분자체 및 금속-함유 실리코-알루미노포스페이트(MeSAPO) 분자체, 보로실리케이트, 갈로실리케이트, MeAPSO, MeAPO 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 예를 들어, 소-기공 분자체는 골격 유형 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, ZON 및 이들의 혼합물 또는 상호성장물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 소-기공 분자체는 골격 유형 CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR 및 ITE의 군으로부터 선택된다.
중간-기공 분자체는 골격 유형 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, WEN 및 이들의 혼합물 또는 상호성장물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 중간-기공 분자체는 골격 유형 FER, MEL, MFI 및 STT로 이루어진 군으로부터 선택된다.
대-기공 분자체는 골격 유형 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, VET 및 이들의 혼합물 또는 상호성장물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 대-기공 분자체는 골격 유형 AFI, BEA, MAZ, MOR 및 OFF로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, 분자체는 AEI, BEA(베타 제올라이트), CHA(캐버자이트), FAU(제올라이트 Y), FER(페리에라이트), MFI(ZSM-5) 및 MOR(모데나이트)로 구성된 군 중에서 선택된 골격 유형을 포함한다. 이들 구조를 갖는 제올라이트의 비제한적 예는 캐버자이트, 파우자사이트, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, 베타 제올라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X 및 ZSM-5를 포함한다.
본 분자체는 약 400 ㎡/g 이상, 약 550 ㎡/g 이상 또는 약 650 ㎡/g 이상, 예를 들어 약 400 내지 약 750 ㎡/g 또는 약 500 내지 약 750 ㎡/g의 높은 표면적, 예를 들어 DIN 66131에 따라 측정된 BET 표면적을 나타낼 수 있다. 본 분자체는 SEM을 통해 측정될 때 약 10 nm 내지 약 10 ㎛, 약 50 nm 내지 약 5 ㎛ 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 평균 결정 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 분자체 결정자는 0.1 ㎛ 또는 1 ㎛ 초과 5 ㎛ 미만의 결정 크기를 가질 수 있다.
유용한 분자체는 예를 들어 8-고리 기공 개구 및 이중-6 고리 2차 형성 유닛을 가지며, 예를 들어 AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT 또는 SAV의 구조 유형을 갖는 것들이다. 동일한 구조 유형을 갖는 SAPO, ALPO 및 MeAPO 물질과 같은 임의의 및 모든 동위 원소 골격 물질이 포함된다.
알루미노실리케이트 제올라이트 구조는 골격에서 동형으로 치환된 인 또는 다른 금속을 포함하지 않는다. 즉, "알루미노실리케이트 제올라이트"는 SAPO, AIPO 및 MeAPO 물질과 같은 알루미노포스페이트 물질을 배제하고, 더 넓은 용어 "제올라이트"는 알루미노실리케이트 및 알루미노포스페이트를 포함한다. 본 개시의 목적 상, SAPO, AIPO 및 MeAPO 물질은 비-제올라이트 분자체로 간주된다.
8-고리 소-기공 분자체는 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 갈로실리케이트, MeAPSO 및 MeAPO를 포함한다. 예를 들어 SSZ-13, SSZ-62, 천연 캐버자이트, 제올라이트 KG, 린데 D, 린데 R, LZ-218, LZ-235, LZ-236, ZK-14, SAPO-34, SAPO-44, SAPO-47, ZYT-6, CuSAPO-34, CuSAPO-44 및 CuSAPO-47이 포함된다. 일부 실시양태에서, 8-고리 소-기공 분자체는 SSZ-13 및 SSZ-62와 같은 알루미노실리케이트 조성물을 가질 것이다.
하나 이상의 실시양태에서, 8-고리 소-기공 분자체는 CHA 결정 구조를 가지며, CHA 결정 구조를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트, SAPO, A1PO 및 MeA1PO로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, CHA 결정 구조를 갖는 8-고리 소-기공 분자체는 CHA 결정 구조를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트이다. 일 실시양태에서, CHA 결정 구조를 갖는 8-고리 소-기공 분자체는 SSZ-13 및 SSZ-62와 같은 알루미노실리케이트 조성물을 가질 것이다.
분자체는 제올라이트성(제올라이트)일 수 있거나 비-제올라이트성일 수 있다. 제올라이트성 및 비-제올라이트성 분자체는 모두 캐버자이트 결정 구조를 가질 수 있으며, 이는 국제 제올라이트 협회에 의해 CHA 구조로도 지칭된다. 제올라이트성 캐버자이트는 대략적인 식 (Ca,Na2,K2,Mg)Al2Si4O12·6H2O (예를 들어, 수화된 칼슘 알루미늄 실리케이트)를 갖는 제올라이트 그룹의 자연 발생 텍토 실리케이트 광물을 포함한다. 3 가지 합성 형태의 제올라이트 캐버자이트가 1973 년 존 윌리 앤드 선즈(John Wiley & Sons)에 의해 출판된 문헌 [D. W. Breck, "Zeolite Molecular Sieves"]에 기술되어 있으며, 이를 본원에 참조로 인용한다. 브렉(Breck)에 의해 보고된 3 가지 합성 형태는, 문헌[J. Chem. Soc., p. 2822(1956), Barrer et al.]에 기술된 제올라이트 K-G; 영국 특허 제 868,846 호(1961)에 기재된 제올라이트 D; 및 미국 특허 제 3,030,181 호에 기재된 제올라이트 R이며, 이들 각각을 본원에 참조로 인용한다. 또 다른 합성 형태의 제올라이트 캐버자이트 SSZ-13의 합성은 미국 특허 제 4,544,538 호에 기재되어 있으며, 이를 본원에 참조로 인용한다. 캐버자이트 결정 구조를 갖는 비-제올라이트성 분자체의 합성 형태인 실리코알루미노포스페이트 34(SAPO-34)의 합성은 미국 특허 제 4,440,871 호 및 제 7,264,789 호에 기재되어 있으며, 이들을 본원에 참조로 인용한다. 캐버자이트 구조를 갖는 또 다른 합성 비-제올라이트성 분자체 SAPO-44를 제조하는 방법은 예를 들어 미국 특허 제 6,162,415 호에 기재되어 있으며, 이를 본원에 참조로 인용한다.
실리카 공급원, 알루미나 공급원 및 구조 유도제(structure directing agent)를 알칼리성 수성 조건하에 혼합함으로써(예를 들어 CHA 구조를 갖는) 합성 8-고리 소-기공 분자체를 제조할 수 있다. 전형적인 실리카 공급원은 다양한 유형의 훈증 실리카, 침강 실리카 및 콜로이드성 실리카뿐만 아니라 규소 알콕시화물을 포함한다. 전형적인 알루미나 공급원은 뵈마이트, 슈도-뵈마이트, 수산화 알루미늄, 알루미늄 염, 예컨대 아황산 알루미늄 또는 알루민산 나트륨 및 알콕시화 알루미늄을 포함한다. 전형적으로 반응 혼합물에 수산화 나트륨이 첨가된다. 이러한 합성을 위한 전형적인 구조 유도제는 아다만틸트리메틸 암모늄 하이드록사이드이지만, 다른 아민 및/또는 4 차 암모늄 염이 대체 또는 추가될 수 있다. 반응 혼합물을 교반하면서 압력 용기에서 가열하여 결정성 생성물을 수득한다. 전형적인 반응 온도는 약 100℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 135℃ 내지 약 170℃의 범위이다. 전형적인 반응 시간은 1 시간 내지 30 일, 특정 실시양태에서는 예컨대 10 시간 내지 3 일이다. 반응 완결시, 임의적으로 pH를 6 내지 10, 예를 들어 7 내지 7.5로 조정하고 생성물을 여과하고 물로 세척한다. pH 조절을 위해 임의의 산, 예를 들어 질산을 사용할 수 있다. 임의적으로, 생성물을 원심 분리할 수 있다. 고체 생성물의 취급 및 단리를 돕기 위해 유기 첨가제가 사용될 수 있다. 물품 가공에서의 임의적인 단계는 분무-건조이다. 고체 생성물은 공기 또는 질소 중에서 열 처리된다. 대안적으로, 각각의 가스 처리가 다양한 순서로 적용될 수 있거나 가스의 혼합물이 적용될 수 있다. 전형적인 하소 온도는 약 400℃ 내지 약 850℃이다.
CHA 구조를 갖는 분자체는, 예를 들어 미국 특허 제 4,544,538 호 및 제 6,709,644 호에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이들 각각을 본원에 참조로 인용한다.
분자체는 약 1, 약 2, 약 5, 약 8, 약 10, 약 15, 약 20 또는 약 25 내지 약 30, 약 35, 약 40, 약 45, 약 50, 약 60, 약 70, 약 80 약 90, 약 100, 약 150, 약 200, 약 260, 약 300, 약 400, 약 500, 약 750 또는 약 1000의 SAR을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 분자체는 약 5 내지 약 250, 약 10 내지 약 200, 약 2 내지 약 300, 약 5 내지 약 250, 약 10 내지 약 200, 약 10 내지 약 100, 약 10 내지 약 75, 약 10 내지 약 60, 약 10 내지 약 50, 약 15 내지 약 100, 약 15 내지 약 75, 약 15 내지 약 60, 약 15 내지 약 50, 약 20 내지 약 100, 약 20 내지 약 75, 약 20 내지 약 60, 또는 약 20 내지 약 50의 SAR을 가질 수 있다.
산화 촉매 조성물
산화 촉매 조성물은 예를 들어 배기 가스의 NO 및/또는 CO 및/또는 HC 성분을, 예를 들어 150℃ 미만의 비교적 저온에서, 산화시키는 데 적합하다. 적합한 산화 촉매 조성물은 유리하게는 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 백금족 금속(PGM)을 포함한다.
예를 들어, 촉매 활성 PGM이 상부에 침착되는 지지 물질은 내화성 금속 산화물을 포함하며, 이는 가솔린 또는 디젤 엔진 배기물과 관련된 온도와 같은 고온에서 화학적 및 물리적 안정성을 나타낸다. 예시적인 금속 산화물은 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 세리아, 프라세오디미아, 산화 주석 등뿐만 아니라 이들의 물리적 혼합물 또는 화학적 조합물, 예컨대 원자-도핑된 조합물 및 고 표면적 또는 활성화된 화합물, 예컨대 활성 알루미나를 포함한다.
실리카-알루미나, 세리아-지르코니아, 프라세오디미아-세리아, 알루미나-지르코니아, 알루미나-세리아-지르코니아, 란타나-알루미나, 란타나-지르코니아-알루미나, 바리아-알루미나, 바리아-란타나-알루미나, 바리아-란타나-네오디미아-알루미나 및 알루미나-세리아와 같은 금속 산화물의 조합물이 포함된다. 예시적인 알루미나는 대-기공 뵈마이트, 감마-알루미나, 및 델타/세타 알루미나를 포함한다. 예시적인 공정에서 출발 물질로서 사용되는 유용한 상업적 알루미나는 활성 알루미나, 예컨대 고 벌크 밀도 감마-알루미나, 저 또는 중 벌크 밀도의 대-기공 감마-알루미나, 및 저 벌크 밀도의 대-기공 뵈마이트 및 감마-알루미나를 포함한다.
"감마 알루미나" 또는 "활성 알루미나"로도 지칭되는 알루미나 지지체 물질과 같은 고 표면적 금속 산화물 지지체는 전형적으로 60 ㎡/g 초과, 종종 약 200 ㎡/g 또는 그 이상까지의 BET 표면적을 나타낸다. 예시적인 내화성 금속 산화물은 약 50 내지 약 300 ㎡/g의 비표면적을 갖는 고 표면적 γ-알루미나를 포함한다. 이러한 활성 알루미나는 보통 알루미나의 감마 상과 델타 상의 혼합물이지만, 상당한 양의 에타, 카파 및 세타 알루미나 상을 함유할 수도 있다. "BET 표면적"은 N₂흡착에 의해 표면적을 측정하는 브루나우어 에메트 텔러(Brunauer, Emmett, Teller) 방법을 지칭하는 일반적인 의미를 갖는다. 바람직하게는, 활성 알루미나는 약 60 내지 약 350 ㎡/g, 예를 들면, 약 90 내지 약 250 ㎡/g의 비표면적을 갖는다.
특정 실시양태에서, 본원에 개시된 촉매 조성물에 유용한 금속 산화물 지지체는 Si-도핑된 알루미나 물질(1 내지 10% Si02-Al203를 포함하지만, 이로 국한되는 것은 아님)와 같은 도핑된 알루미나 물질, Si-도핑된 티타니아 물질(1 내지 10% Si02-TiO₂를 포함하지만, 이로 국한되는 것은 아님)와 같은 도핑된 티타니아 물질, 또는 Si-도핑된 Zr02 (5 내지 30% Si02-Zr02를 포함하지만, 이로 국한되는 것은 아님)와 같은 도핑된 지르코니아 물질이다.
유리하게는, 내화성 금속 산화물은 산화 란탄, 산화 바륨, 산화 스트론튬, 산화 칼슘, 산화 마그네슘 또는 이들의 조합물과 같은 하나 이상의 추가의 염기성(basic) 금속 산화물 물질로 도핑될 수 있다. 금속 산화물 도펀트는 전형적으로 촉매 조성물의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재한다. 도펀트 산화물 물질은 내화성 금속 산화물 지지체의 고온 안정성을 향상시키거나 NO2, SO₂또는 SO3와 같은 산성 가스에 대한 흡착제로서 기능할 수 있다. 도펀트 금속 산화물은 초기 습윤 함침 기술을 사용하거나 콜로이드성 혼합 산화물 입자의 첨가에 의해 도입될 수 있다. 도핑된 금속 산화물은 바리아-알루미나, 바리아-지르코니아, 바리아-티타니아, 바리아-지르코니아-알루미나, 란타나-지르코니아 등을 포함한다.
따라서, 산화 촉매 조성물에서 내화성 금속 산화물 또는 내화성 혼합 금속 산화물은 전형적으로 알루미나, 지르코니아, 실리카, 티타니아, 세리아, 예를 들어 벌크 세리아, 망간 산화물, 지르코니아-알루미나, 세리아-지르코니아, 세리아-알루미나, 란타나-알루미나, 바리아-알루미나, 실리카, 실리카-알루미나 및 이들의 조합물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 염기성 금속 산화물에 의한 추가의 도핑은, 바리아-알루미나, 바리아-지르코니아, 바리아-티타니아, 바리아-지르코니아-알루미나, 란타나-지르코니아 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 추가적인 유용한 내화성 산화물 지지체를 제공한다.
산화 촉매 조성물은 상기 언급된 내화성 금속 산화물 중 임의의 것을 임의의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 촉매 조성물 중 내화성 금속 산화물은 약 15 중량% 이상, 약 20 중량% 이상, 약 25 중량% 이상, 약 30 중량% 이상 또는 약 35 중량% 이상의 알루미나를 포함할 수 있으며, 이때 중량%는 촉매 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 한 것이다. 촉매 조성물은 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 99 중량%의 알루미나, 약 15 중량% 내지 약 95 중량%의 알루미나, 또는 약 20 중량% 내지 약 85 중량%의 알루미나를 포함할 수 있다.
산화 촉매 조성물은 촉매 조성물의 중량을 기준으로 예를 들어 약 15 중량%, 약 20 중량%, 약 25 중량%, 약 30 중량% 또는 약 35 중량% 내지 약 50 중량%, 약 55 중량%, 약 60 중량%, 약 60 중량%, 약 65 중량% 또는 약 70 중량%의 알루미나를 포함한다. 유리하게는, 산화 촉매 조성물은 세리아, 알루미나 및 지르코니아 또는 이들의 도핑된 조성물을 포함할 수 있다.
모놀리쓰 벽-유동 필터 기재 상에 코팅된 산화 촉매 조성물은 건조 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1 중량%, 약 0.5 중량%, 약 1.0 중량%, 약 1.5 중량% 또는 약 2.0 중량% 내지 약 3 중량%, 약 5 중량%, 약 7 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 12 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량% 또는 약 20 중량%의 PGM 성분을 포함할 수 있다.
산화 촉매 조성물의 PGM 성분은 기재의 부피를 기준으로 예를 들어 약 5 g/ft³, 10 g/ft³, 약 15 g/ft³, 약 20 g/ft³, 약 40 g/ft³또는 약 50 g/ft³내지 약 70 g/ft³, 약 90 g/ft³, 약 100 g/ft³, 약 120 g/ft³, 약 130 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 150 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 170 g/ft³, 약 180 g/ft³, 약 190 g/ft³, 약 200 g/ft³, 약 210 g/ft³, 약 220 g/ft³, 약 230 g/ft³, 약 240 g/ft³또는 약 250 g/ft³로 존재한다.
산화 촉매 조성물은, 내화성 금속 산화물 지지체 및 촉매 활성 금속 외에, 란타늄, 바륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 스트론튬, 칼슘, 마그네슘, 니오브, 하프늄, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 어븀, 이터븀, 망간, 철, 크롬, 주석, 아연, 니켈, 코발트 또는 구리의 산화물 중 임의의 하나 또는 조합물을 추가로 포함할 수 있다.
제 2 흡수제 조성물
임의적인 제 2 흡착제 조성물은 유리하게는 특정 조건 하에서 암모니아 및/또는 NOx를 흡착 및/또는 흡수하고 저장된 암모니아 및/또는 NOx를 방출하는 데 효과적이다. 방출된 암모니아는 하류 SCR 반응에 사용될 수 있다. 예를 들어, 저장된 암모니아는 엔진의 가속 중에 방출될 수 있다.
제 2 흡수제는 제 1 흡수제 조성물에 대해 전술한 바와 같은 분자체를 포함할 수 있다. 유리하게는, 제 2 흡수제는 소-기공 또는 중간-기공 분자체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡수제는 유리하게는 제 1 흡수제와 상이할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡수제는 백금족 금속(PGM)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡수제 조성물은 벽-유동 필터 물품의 기능성 조성물 내에 포함되지 않는다. 일부 실시양태에서, 임의의 과량의 암모니아가, 예를 들어 제 1 흡수제 및/또는 내화성 금속 산화물 지지체 및/또는 기재에 의해 효과적으로 흡수될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡착제는 예를 들어 냉-시동 조건 동안 NOx를 흡착한다.
선택적 접촉 환원( SCR ) 코팅 조성물
관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은 일반적으로, SCR 코팅 조성물이 상부에 배치된 관통-유동 기재를 포함한다. SCR 코팅 조성물은 일반적으로 NOx 오염 물질을 질소 및 물로 전환시킨다. 본 발명의 SCR 코팅 조성물은 예를 들어 2 가지 상이한 온도 범위, 특히 250℃ 미만의 저온 및 약 250℃ 내지 약 550℃의 고온에서 작동하는데 효과적이다. 본 SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하고, 제 2 SCR 촉매 조성물은 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함한다.
제 1 SCR 촉매 조성물
유리하게는, 제 1 SCR 조성물은 고 표면적의 내화성 금속 산화물 지지체, 예를 들어 고 표면적 알루미나 지지체 상에 배치된 하나 이상의 백금족 금속을 포함한다. 적합한 지지체는 산화 촉매 조성물과 관련하여 상기에 기술되어 있다.
SCR 조성물에 적합한 PGM은 예를 들어 로듐이다. PGM-기반 SCR 촉매 조성물은 유리하게 250℃ 이하의 온도에서 효과적일 수 있다.
제 1 SCR 촉매 조성물은 건조한 제 1 촉매의 중량을 기준으로 약 0.1 중량%(wt%), 약 0.5 중량%, 약 1.0 중량%, 약 1.5 중량% 또는 약 2.0 중량% 내지 약 3 중량%, 약 5 중량%, 약 7 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 12 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량% 또는 약 20 중량%의 PGM 성분을 포함할 수 있다..
제 1 SCR 촉매 조성물의 PGM 성분은 기재의 부피를 기준으로 예를 들어 약 5g/ft³, 10 g/ft³, 약 15g/ft³, 약 20 g/ft³, 약 40 g/ft³또는 약 50 g/ft³내지 약 70 g/ft³, 약 90 g/ft³, 약 100 g/ft³, 약 120 g/ft³, 약 130 g/ft³, 약 140 g/ft³, 약 150 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 160 g/ft³, 약 170 g/ft³, 약 180 g/ft³, 약 190 g/ft³, 약 200 g/ft³, 약 210 g/ft³, 약 220 g/ft³, 약 230 g/ft³, 약 240 g/ft³또는 약 250 g/ft³로 존재한다.
제 2 SCR 촉매 조성물
제 2 SCR 촉매 조성물은 약 250℃ 내지 약 550℃의 고온에서 효과적인 베이스 금속-함유 분자체 촉매 조성물을 포함한다. 이 촉매 조성물은, 일반적으로 암모니아가 활성 환원제인 경우, 주입된 암모니아, 또는 암모니아 전구체로서 주입된 우레아를 사용할 것이다. 작동시, 하나 이상의 수소, 암모니아 및 우레아는 관통-유동 모놀리쓰 물품의 상류의 위치로부터 배기 스트림 내로 주기적으로 계량도입된다. 주입기는 관통-유동 모놀리쓰 물품과 유체 연통되고 그의 상류에 위치된다. 주입기는 또한 일반적으로 환원제 (또는 환원제 전구체) 저장소 및 펌프와 연계될 것이다. 저장소, 펌프 등은 기능성 물품으로 고려되지 않는다.
적합한 분자체는 제 1 흡착제와 관련하여 본원에서 상술되었다. 일부 실시양태에서, 분자체는, CHA 결정 구조 및 약 1 내지 약 1000의 실리카 대 알루미나 비를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트이다.
적합한 베이스 금속은 예를 들어 구리 또는 철 또는 이들의 혼합물이다. 본 분자체는 예를 들어 구리- 및/또는 철-함유 물질이다. 구리 또는 철은 분자체의 이온-교환 부위(기공)에 위치하고 또한 분자체와 회합될 수 있지만 기공 "내"에는 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 하소시, 비-교환된 구리 염은, 본원에서 "자유 구리" 또는 "가용성 구리"로도 지칭되는 CuO로 분해된다. 자유 구리가 미국 특허 제 8,404,203 호에 개시된 바와 같이 유리할 수 있으며, 이 특허를 그 전문을 본원에 참조로 인용한다. 구리의 양은 이온-교환된 베이스 금속의 양보다 적거나 같거나 그보다 많을 수 있다.
구리- 또는 철-함유 분자체는 예를 들어 Na+ 함유 분자체(Na+-형태)로부터 이온-교환을 통해 제조될 수 있다. Na+-형태는 일반적으로 이온-교환 없이 하소된 형태를 지칭한다. 이 형태에서, 분자체는 일반적으로, 교환 사이트에 Na+ 및 H+ 양이온의 혼합물을 함유한다. Na+ 양이온이 차지하는 부위의 분율은 특정 제올라이트 배취 및 레시피(recipe)에 따라 달라진다. 임의적으로, 알칼리 금속 분자체는 NH4 + 교환되고, NH4 + 형태는 구리 또는 철과의 이온-교환에 사용된다. 임의적으로, NH4 +-교환된 분자체는 H+-형태로 하소되며, 이 또한 구리 또는 철 이온과의 이온-교환에 사용될 수 있다.
구리 또는 철은, 예컨대 아세트산 구리, 황산 구리, 염화 철, 아세트산 철, 질산 철, 황산 철 등과 같은 구리 또는 철 염을 사용하여 알칼리 금속, NH4 + 또는 H+ 형태를 가진 분자체 내로 이온-교환되며, 이는 예를 들어 미국 특허 제 9,242,238 호에 개시되어 있으며, 이 특허를 그 전문을 본원에 참조로 인용한다. 예를 들어, 분자체의 Na+, NH4 + 또는 H+ 형태를 수성 염 용액과 혼합하고 적절한 시간 동안 승온에서 교반한다. 슬러리를 여과하고 필터 케이크를 세척하고 건조시킨다.
철 첨가는 예를 들어 이온-교환 공정, 철 염의 함침 또는 분자체와 산화 철의 혼합을 포함한다. 적합한 철-함유 분자체는, 예를 들어 미국 특허 제 9,011,807 호에 개시되어 있으며, 이 특허를 그 전문을 본원에 참조로 인용한다.
분자체 내의 베이스 금속의 양은 금속-함유 분자체의 총 중량을 기준으로 예를 들어 약 0.1, 약 0.3, 약 0.5, 약 0.7, 약 1.0 또는 약 1.5 내지 약 3.0, 약 4.0, 약 5.0, 약 6.0, 약 7.0, 약 8.0, 약 9.0 또는 약 10 중량%(wt%)이다. 베이스 금속의 양은 산화물로서 측정되고 보고된다.
베이스 금속-함유 분자체는 기재를 기준으로 예를 들어 약 0.3 g/in³내지 약 4.5 g/in³, 또는 약 0.4 g/in³, 약 0.5 g/in³, 약 0.6 g/in³, 약 0.7 g/in³, 약 0.8 g/in³, 약 0.9 g/in³또는 약 1.0 g/in³내지 약 1.5 g/in³, 약 2.0 g/in³, 약 2.5 g/in³, 약 3.0 g/in³, 약 3.5 g/in³또는 약 4.0 g/in³의 담지량(농도)으로 기재 상에 존재한다. 이는, 기재 부피당, 예를 들어 허니컴 모놀리쓰 부피당 건조 고체 중량을 나타낸다. 부피당 베이스 금속의 양은 예를 들어 상기 값의 약 0.2% 내지 약 10%일 것이다. 부피당 베이스 금속의 양은 베이스 금속 농도이다. 부피당 베이스 금속-함유 분자체의 양은 분자체 농도이다. 농도는 기재의 단면 또는 전체 기재에 기초한다.
철-함유 분자체를 활성화시키는 방법은, 철을 분자체에 첨가한 후 생성된 철-함유 분자체 분말을 수증기 존재 하에서 약 500℃ 내지 약 800℃에서 약 20 분 내지 약 12 시간 동안 또는 수증기 존재 하에서 약 650℃ 내지 약 750℃에서 약 20 분 내지 약 2 시간 동안 스팀-하소시키는 단계를 포함한다. 스팀-하소 기간은 예를 들어 약 20 분 내지 약 1 시간 또는 1.5 시간이다. 생성된 스팀-활성화된 철-함유 분자체 분말은 분무-건조 또는 공기-건조될 수 있다.
개시된 촉매 조성물 및/또는 흡수제 조성물은, 기능적으로 활성인 종을 추가로 포함하는 내화성 무기 고체 산화물 다공성 분말과 같은 하나 이상의 지지체 또는 "담체"를 포함할 수 있다. 촉매 조성물은 전형적으로, 촉매 활성 종을 상부에 갖는 지지체를 함유하는 워시코트의 형태로 적용될 수 있다. 흡수제 조성물은 전형적으로 흡수 활성 종을 함유하는 워시코트 형태로 적용될 수 있다. 촉매 및 흡수제 성분은 또한 단일 워시코트에서 조합될 수 있다. 워시코트는, 액체 비히클 중에 특정 고형분 함량(예를 들어, 약 10 내지 약 60 중량%)의 지지체를 함유하는 슬러리를 제조하고, 이어서 기재에 적용하고 건조 및 하소하여 코팅층을 제공함으로써 형성된다. 다수의 코팅층이 적용되는 경우, 각 층이 적용된 후 및/또는 원하는 다수의 층이 적용된 후 기재가 건조되고 하소된다.
촉매 및/또는 흡수제 조성물은, 결합제, 예를 들어 지르코닐 아세테이트와 같은 적합한 전구체 또는 지르코닐 니트레이트와 같은 다른 적합한 지르코늄 전구체로부터 유도된 ZrO2 결합제를 사용하여 제조될 수 있다. 지르코닐 아세테이트 결합제는, 예를 들어 촉매 조성물이 약 600℃ 이상, 예를 들어 약 800℃ 및 그 이상의 고온 및 약 5% 이상의 고 수증기 환경에 노출될 때, 열 에이징 후에 균질하고 온전하게 유지되는 코팅을 제공한다. 다른 잠재적으로 적합한 결합제는 알루미나 및 실리카를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 알루미나 결합제는 산화 알루미늄, 수산화 알루미늄 및 산화수산화 알루미늄을 포함한다. 알루미늄 염 및 콜로이드 형태의 알루미나가 또한 사용될 수 있다. 실리카 결합제는 실리케이트 및 콜로이드성 실리카를 비롯한 다양한 형태의 SiO₂를 포함한다. 결합제 조성물은 지르코니아, 알루미나 및 실리카의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
촉매 물품
본원에 기재된 바와 같은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 기재 및 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 기재는 각각 그 위에 배치된 기능성 또는 SCR 촉매 코팅을 갖는다.
일부 실시양태에서, 기능성 코팅은, 모놀리쓰 벽-유동 필터 기재 상에 배치되고 이에 부착된 하나의 얇은 접착층을 포함할 수 있다. 코팅층은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 경우 개별 기능성 성분, 즉 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물 및 제 2 흡수제 조성물을 포함할 수 있다.
기능성 코팅은 다른 실시양태에서, 하나 초과의 얇은 부착성 층, 서로 부착되는 층 및 기재에 부착되는 코팅을 포함할 수 있다. 전체 "기능성 코팅"은 개별 "코팅층들"을 포함한다. 기능성 코팅은 유리하게는, 구역화된 기능성 층을 포함하는, "구역화된" 것일 수 있다. 이것은 또한 "횡방향으로 구역화된" 것으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 층은 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 길이의 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80% 또는 약 90%로 연장되도록 연장될 수 있다. 또 다른 층은 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 길이의 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80% 또는 약 90%로 연장되도록 연장될 수 있다. 상이한 코팅층들은 서로 인접할 수 있고 서로 중첩되지 않을 수 있다. 대안적으로, 상이한 층들이 서로의 일부가 중첩되어 제 3 "중간" 구역을 제공할 수 있다. 중간 구역은 예를 들어 기재 길이의 약 5% 내지 약 80%, 예를 들어 기재 길이의 약 5%, 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60% 또는 약 70%로 연장될 수 있다.
상이한 층들은 각각 기재의 전체 길이로 연장될 수 있거나 또는 각각 기재의 길이의 일부로 연장될 수 있고, 부분적으로 또는 전체적으로 서로의 위에 중첩되거나 아래에 중첩될 수 있다. 상이한 층들 각각은 입구 또는 출구 단부로부터 연장될 수 있다.
각각의 기능성 조성물은 별도의 코팅층에 존재할 수 있다. 따라서, 상이한 층과 관련된 논의는 이들 층 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 코팅 조성물은 1, 2 또는 3 개 이상의 코팅층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 코팅층은 함께 3 개의 기능성 조성물을 포함한다. 본 기능성 조성물을 포함하는 임의의 코팅층은 "기능성 층"이다.
본 구역은 코팅층의 관계에 의해 정의된다. 상이한 코팅층과 관련하여, 다수의 가능한 구역 설정 구성이 존재한다. 예를 들어, 상류 구역 및 하류 구역이 있을 수 있고, 상류 구역, 중간 구역 및 하류 구역이 있을 수 있으며, 4 개의 다른 구역 등이 있을 수 있다. 2 개의 층이 인접하고 중첩되지 않는 경우, 상류 및 하류 구역이 있다. 2 개의 층이 어느 정도 중첩되는 경우, 상류, 하류 및 중간 구역이 존재한다. 예를 들어, 하나의 코팅층이 기재의 전체 길이로 연장되고 상이한 코팅층이 출구 단부로부터 소정 길이로 연장되고 제 1 코팅층의 일부와 중첩되는 경우, 상류 및 하류 구역이 존재한다.
기능성 코팅층 중 하나 이상은 모놀리쓰 벽-유동 필터 기재와 직접 접촉할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 "언더코트"가 존재할 수 있어서, 촉매 코팅층 또는 코팅층의 적어도 일부는 기재와 직접 접촉되지 않는다 (오히려 언더코트와 접촉됨). 하나 이상의 "오버코트"가 또한 존재할 수 있어서, 기능성 코팅층 또는 층들의 적어도 일부는 기체 스트림 또는 대기에 직접 노출되지 않는다 (오히려 오버코트와 접촉됨).
상이한 코팅층은 "중간" 중첩 구역 없이 서로 직접 접촉할 수 있다. 대안적으로, 상이한 코팅층은 두 구역 사이에 "갭"을 가져 직접 접촉하지 않을 수 있다. "언더코트" 또는 "오버코트"의 경우, 상이한 층들 사이의 갭은 "중간층"으로 지칭된다.
언더코트는 코팅층의 "아래" 층이고, 오버코트는 코팅층의 "위" 층이고, 중간층은 두 코팅층 "사이"의 층이다.
중간층(들), 언더코트(들) 및 오버코트(들)은 하나 이상의 기능성 조성물을 함유할 수 있거나 기능성 조성물이 없을 수 있다. 본 기능성 코팅은 하나 초과의 동일한 층을 포함할 수 있다.
도 2a, 2b 및 2c는 2 개의 코팅층을 갖는 일부 가능한 코팅층 구성을 도시한다. 코팅층(201, 202)이 상부에 배치된 모놀리쓰 벽-유동 필터 기재 벽(200)이 도시되어 있다. 이것은 단순화된 예시이며, 다공성 벽-유동 기재의 경우, 기공 벽에 부착된 기공 및 코팅이 도시되어 있지 않고 플러깅된 단부가 도시되어 있지 않다. 도 2a에서, 코팅층(201)은 기재 길이의 약 50%로 입구로부터 출구로 연장되고; 코팅층(202)은 출구에서 입구로 기재 길이의 약 50%로 연장되고, 코팅층은 서로 인접하여, 입구 상류 구역(203) 및 출구 하류 구역(204)을 제공한다. 도 2b에서, 코팅층(202)은 출구로부터 기재 길이의 약 50% 만큼 연장되고, 층(201)은 기재 길이의 50%보다 많이 입구로부터 연장되어 층(202)의 일부를 중첩하여, 상류 구역(203), 중간 구역(205) 및 하류 구역(204)을 제공한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 코팅층(201 및 202)은 각각 기재의 전체 길이로 연장되며, 층(201)이 층(202) 위로 중첩된다. 도 2c의 기재는 구역화된 코팅 구성을 포함하지 않는다. 도 2a, 2b 및 2c는 본원에 기술된 벽-유동 또는 관통-유동 기재 상의 코팅 조성물을 설명하는데 유용할 수 있다.
본 코팅층의 구성은 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물 및 제 2 흡수제 조성물은 각각 별개의 코팅층에 있을 수 있으며, 이때 코팅층은 앞에서 뒤로 구역화된 구성이거나, 기재 가까운 쪽에서 먼 쪽으로의 구성이거나, 이들의 몇몇 조합이다. 대안적으로, 기능성 조성물은 하나의 코팅층에 함께 존재하거나 또는 2 개 또는 3 개의 코팅층에 걸쳐 일부 조합으로 분산될 수 있다.
기능성 코팅, 및 기능성 코팅의 각 구역 또는 코팅의 임의의 구역은 벽-유동 필터 기재를 기준으로 예를 들어 약 3.0 g/in³내지 약 6.0 g/in³, 또는 약 3.2, 약 3.4, 약 3.6, 약 3.8, 약 4.0, 약 4.2 또는 약 4.4 g/in³내지 약 4.6 g/in³, 약 4.8 g/in³, 약 5.0 g/in³, 약 5.2 g/in³, 약 5.4 g/in³, 약 5.6 g/in³, 약 5.8 g/in³, 또는 약 6.0 g/in³의 담지량(농도)으로 벽-유동 필터 기재 상에 존재한다. 이는 벽-유동 기재의 부피당 건조 고형분 중량을 지칭한다. 농도는 기재의 단면 또는 전체 기재를 기준으로 한 것이다. 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물 및 제 2 흡수제 조성물은 기능성 코팅 조성물에 소정 중량 수준으로 존재하며, 예를 들어, 기능성 조성물 중 임의의 2 가지가 서로에 대해 약 1:10, 약 1:9, 약 1:8, 약 1:7, 약 1:6, 약 1:5, 약 1:4, 약 1:3, 약 1:2 또는 약 1:1 내지 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1, 약 5:1, 약 6:1, 약 7:1, 약 8:1, 약 9:1 또는 약 10:1의 중량비를 갖는다.
본 발명의 기능화된 벽-유동 필터 촉매 물품은 기능성 코팅 조성물이 배치되지 않은 동일한 물품과 비교하여 우수한 배압 성능, 예를 들어 ≤ 25%, ≤ 20%, ≤ 15%, ≤ 10%, ≤ 9%, ≤ 8% 또는 ≤ 7%의 배압(또는 압력 강하) 증가를 나타낼 것이다. 압력 강하는 예를 들어 수퍼플로우(SUPERFLOW) SF 1020 프로벤치(PROBENCH)와 같은 상용 장비를 사용하여 공기 유동의 함수로 압력을 측정함으로써 측정된다. 압력 강하는 예를 들어 분당 100 입방 피트(cfm)에서 375cfm 중 어느 것, 예를 들어 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325 또는 350cfm의 공기 유동에서 측정될 수 있다. 압력 강하는 표준 실내 온도 (약 25℃)에서 측정될 수 있다.
관통-유동 모놀리쓰 물품의 경우, 제 1 SCR 촉매 조성물, 및 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는 제 2 SCR 촉매 조성물이 관통-유동 모놀리쓰 기재에 부착되어 관통-유동 모놀리쓰 물품을 제공한다. 코팅층의 구성은 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물은 별개의 코팅층일 수 있거나 단일 코팅층으로 조합될 수 있거나, 또는 일부 조합으로 2 개의 코팅층에 걸쳐 분산될 수 있다. 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물은 구역화될 수 있고, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품에 대해 전술한 바와 같은 임의적인 언더코트 및/또는 오버코트를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물은 각각 별개의 코팅층에 있을 수 있으며, 이때 코팅층은 앞뒤로서 구역화된 구성이거나, 또는 기재에서 가까운 쪽으로부터 기재에서 먼쪽으로의 구성, 또는 이들의 일부 조합이다.
벽-유동 기재 상의 촉매 코팅의 담지량은 기공률 및 벽 두께와 같은 기재 특성에 의존할 것이며, 일반적으로 관통-유동 기재상의 촉매 담지량보다 낮을 것이다.
배기 가스 처리 시스템 및 방법
본 발명은 본원에 개시된 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 배기 가스 처리 시스템을 제공하며, 이때 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 내연 기관의 하류에 위치하며 그와 유체 연통하고, 배기 가스 처리 시스템은 수소 주입 물품을 추가로 포함하고, 이때 수소 주입 물품은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 기재를 포함하는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품을 추가로 포함하고, 이때 기재는 그 위에 배치된 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물을 가지며, SCR 코팅 조성물은, 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 PGM 성분을 포함하는 제 1 SCR 촉매 조성물, 및 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제 1 및 제 2 SCR 촉매 조성물은 층 형태이고/이거나 구역화된다.
도 3은 내연 기관(300)의 하류에서 유체 연통되는 예시적인 배기 처리 시스템(303)을 도시한다. 처리 시스템(303)은, 둘다 내연 기관(300)의 하류에서 그와 유체 연통되는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품(301) 및 관통-유동 모놀리스 촉매 물품(302)을 포함한다. 유리하게는, 바람직한 실시양태에서, 본 처리 시스템은 단지 두 개의 기능성 물품, 즉 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품(301) 및 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품(302)만을 포함한다.
본 처리 시스템은 또한, 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품(302)의 상류에 암모니아를 주입하기에 적합한 물품을 포함할 수 있다. 우레아 또는 암모니아 주입 물품은 상기 처리 시스템과 유체 연통될 것이며, 저장소, 펌프, 스프레이 노즐, 밸브, 믹싱 박스 등을 포함할 수 있다. 우레아는 SCR 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품(302)에서 환원제로서 작용하는 암모니아로 전환된다. 대안적으로, 암모니아가 직접 도입된다. 도시되지 않은 다른 물품은 저장소, 펌프, 스프레이 노즐 등을 포함할 수 있다.
배기 가스 처리 시스템은 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품(301)의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 수소 주입 물품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수소 주입 물품은 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성될 수 있다. 수소 주입 물품은 저장된 수소를 냉-시동 기간 동안 도입하도록 구성될 수 있다. 수소는 수소 저장 물품에서 차량 내장식으로 가져오거나, 물-분리 또는 암모니아 분해에서 차량 내장식으로 생성될 수 있다.
본 발명의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 및 이를 포함하는 통합 시스템의 장점은 상기 물품 및 통합 시스템에 대한 더 작은 공간 요건 및 우수한 배압 성능을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본 배기 처리 시스템은 기능성 코팅 조성물이 배치되지 않은 동일한 시스템과 비교하여 ≤ 25%, ≤ 20%, ≤ 15%, ≤ 10%, ≤ 9%, ≤ 8% 또는 ≤ 7%의 배압(또는 압력 강하) 증가를 초래할 것이다. 압력 강하는 예를 들어 수퍼플로우 SF 1020 프로벤치와 같은 상용 장비를 사용하여 공기 유동의 함수로 압력을 측정함으로써 측정된다. 압력 강하는 예를 들어 분당 100 입방 피트(cfm)에서 375cfm 중 어느 것, 예를 들어 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325 또는 350cfm의 공기 유동에서 측정될 수 있다. 압력 강하는 표준 실내 온도 (약 25℃)에서 측정될 수 있다.
또한, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은 엔진 가까이에 위치될 수 있고, 촉매 조성물은 충분한 수준의 NO2를 생성할 수 있으므로, 연속적인 수동적 재생 공정이 충분할 수 있을 때, 활성 재생 절차가 백업의 역할을 할 수 있다. HC(SOF) 및 탄소(매연)는 약 350℃ 내지 약 400℃ 정도의 낮은 온도에서 NO2와 반응할 수 있다. 본 방법에서는, 활성 재생이 필요하지 않을 수 있다 (연료 절감).
본 발명의 다른 양태는 NOx 및/또는 CO 및/또는 HC 및/또는 매연을 함유하는 배기 가스 스트림을 처리하는 방법으로서, 이 방법은 배기 스트림을 본원에 개시된 벽-유동 모놀리쓰 물품 또는 배기 가스 처리 시스템 내로 수용하는 단계를 포함한다.
본 배기 가스 처리 방법에서, 배기 가스 스트림은 물품 또는 시스템의 상류 단부로 들어가고 하류 단부를 빠져나감으로써 모놀리쓰 벽류 필터 촉매 물품 또는 통합 시스템 내로 수용된다. 물품 또는 시스템의 입구 단부는 "상류" 단부 또는 "전방" 단부와 동의어이다. 출구 단부는 "하류" 단부 또는 "후방" 단부와 동의어이다. 일부 실시양태에서, 수소는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품, 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 또는 둘 다의 상류에 도입된다. 일부 실시양태에서, 암모니아 또는 우레아는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에 도입된다.
본 발명의 물품, 시스템 및 방법은 트럭 및 자동차와 같은 이동 배출원으로부터의 배기 가스 스트림의 처리에 적합하다. 상기 물품, 시스템 및 방법은 발전소와 같은 고정 공급원으로부터의 배기 스트림의 처리에도 적합하다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자에게는 본원에 기술된 조성물, 방법 및 응용에 대한 적합한 변형 및 적응이 임의의 실시양태 또는 양태의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 제공된 조성물 및 방법은 예시적이며 청구된 실시양태의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본원에 개시된 다양한 실시양태, 양태 및 옵션은 모든 변형에서 조합될 수 있다. 본원에 기재된 조성물, 제형, 방법 및 공정의 범위는 실시양태, 양태, 옵션, 예 및 선호도의 모든 실제적 또는 잠재적 조합을 포함한다. 본원에 인용된 모든 특허 및 공보는 다른 특정 기재 내용이 구체적으로 제공되지 않는 한, 언급된 바와 같은 특정 교시를 위해 본원에 참고로 포함된다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 보다 자세히 설명되며, 이는 본 발명을 예시하기 위해 제시되고 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이고, 모든 중량 백분율은 달리 나타내지 않는 한 건조 기준 (물 함량 배제의 의미)으로 표시된 것이다.
실시예 1. 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
Pd(0.5 중량%), Ba(0.8 중량%) 및 Pt(0.3 중량%)가 함침된 밀링된 알루미나 분말을 함유하는 하부 코트 촉매 조성물 슬러리를 제조하고 질산을 사용하여 pH를 4.5 내지 5.0으로 조정하였다. 하부 코트 슬러리는 고형분 함량이 38 중량%였다. 하부 코트 슬러리를 워시코트 기술을 통해, 교번되는 채널 개구를 갖는 1"×3", 200 cpsi(제곱 인치당 셀) 및 12 밀 벽 두께의 허니컴 기재 필터의 전체 코어 길이에 적용하였다. 하부 코트 슬러리는 출구 채널에만 적용되었다. 코팅된 기재를 120℃에서 공기 건조시키고 500℃에서 1 시간 동안 하소하여 1.6 g/in³의 코팅 담지량을 제공하였다.
알루미나/5 중량% Mn 및 Pt-아민(2.8 중량%)을 함유하는 상부 코트 슬러리를 제조하고, 밀링하고 질산을 사용하여 pH 4.5 내지 5.0으로 조정하였다. 상부 코트 슬러리는 37 중량%의 고형분 농도를 가졌다. 제올라이트 베타(0.35 g/in³)를 상부 코트 슬러리에 첨가하였다. 상부 코트 슬러리를 동일한 허니컴 기재의 전체 코어 길이에 적용하고, 입구 채널에만 적용하였다. 코팅된 기재를 하부 코트와 같이 건조 및 하소시켜, 총 코팅 담지량 2.5 g/in³및 Pt/Pd 중량비 2/1을 제공하였다.
실시예 2. 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품.
밀링된 CuCHA(3.7 중량% Cu) 및 5 중량% 지르코늄 아세테이트 결합제를 함유하는 SCR 촉매 조성물 슬러리를 제조하고, 워시코트 기술을 통해 부피가 70.8 ㎤ 인 400 cpsi, 1"×5.5" 허니컴 기재에 적용하였다. 코팅된 코어를 130℃에서 건조시키고 550℃에서 1 시간 동안 하소하여 2.75 g/in³의 코팅 담지량을 제공하였다.
실시예 3. 배기 가스 처리.
코팅된 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품(실시예 1)을 10% H2O, 10% O2, 나머지량의 N2의 공급물 가스 조성으로 800℃에서 16 시간 동안 관형 로에서 열수 노화시켰다. 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품(실시예 2)은 새 것이었다. 코팅된 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품(실시예 1) 바로 앞에 H2 펄스의 공급원으로 작용하는 H2/N2 에 대한 별도의 공급 라인이 구비된 시뮬레이션 NEDC(새로운 유럽 주행 사이클)를 수행할 수 있는 실험실 반응기에서 샘플을 평가했다. NEDC 사이클을 위한 시뮬레이션된 배기 가스 유동 조건 및 엔진 출구 배기 가스의 공급물 조성이 도 4에 도시되어 있으며, 도 5는 차량 트레이스와 시뮬레이터 사이의 엔진 출구 CO 배출을 그래프로 비교한 것이다.
단지 실시예 1에 대해 및 코팅된 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 + SCR 조성물-코팅된 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 조합 시스템에 대해, 실시예 1 및 실시예 2 물품 사이에 존재하는 샘플링 라인 뿐아니라 조합된 시스템 이후의 제 2 샘플링 라인으로, 수소 주입 영향을 평가하였다. 실시예 2 물품은 실시예 1 물품의 하류에 있었다.
공급물 가스 중 수소 농도 1%로 처음 200 또는 300 초 동안 수소를 배기 스트림 내로 펄싱하였다. 수소 주입은 H2/N2 공급물 가스에서 별도의 (예열되지 않은) 라인을 통해 수행되었다. 처음 200 초 또는 300 초는 냉-시동 기간을 나타내었다.
조합된 시스템에서 CO, HC 및 NOx의 % 전환 결과는 다음과 같이 얻어졌다.
Figure 112019110319313-pct00001
얻어진 데이터는, 소량의 수소가, 본원에 기술된 조합된 기능성 조성물-코팅된 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품/관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품 시스템에 대해 CO/HC/NOx 전환에서 상당한 개선을 제공했음을 입증하였다.

Claims (33)

  1. 축 방향 길이(L), 직경(D) 및 부피를 갖는 기재로서, 축 방향 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부를 포함하며, 1 내지 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비를 갖는 기재; 및
    상기 기재 상에 배치된 기능성 코팅 조성물로서, 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함하는 기능성 코팅 조성물
    을 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품으로서,
    상기 제 1 흡수제 조성물은 파우자사이트, 캐버자이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 및 베타 제올라이트로 이루어진 군 중에서 선택된 제올라이트를 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 흡수제 조성물이 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 카보네이트, 희토류 산화물 또는 분자체 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    산화 촉매 조성물이 150℃ 미만의 온도에서 배기 가스 스트림 내의 NO, CO 및 HC 중 하나 이상을 효과적으로 산화시키는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    산화 촉매 조성물은 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 2 흡수제 조성물이 소-기공 또는 중간-기공 분자체 및 임의적으로 PGM 성분을 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물은 구역화된 구성(zoned configuration)으로 2 개 또는 3 개의 층으로 배열되는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품은, 기능성 코팅 조성물이 상부에 배치되지 않은 동일한 기재 및 치수의 모놀리쓰 벽-유동 필터 물품에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정될 때 25% 이하의 배압 또는 압력 강하의 증가를 나타내는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품.
  9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품을 포함하는 차량.
  10. 내연 기관의 하류에 위치하고 내연 기관과 유체 연통되는, 제 1 항에 따른 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품; 및
    상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 제 1 수소 주입 물품
    을 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 시스템이 수소 저장 물품을 추가로 포함하고, 이때 상기 제 1 수소 주입 물품은 상기 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성되는, 배기 가스 처리 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 시스템이, 상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에서 그와 유체 연통되는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품을 추가로 포함하고, 이때
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하고, 상기 SCR 코팅 조성물은
    내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 PGM 성분을 포함하는 제 1 SCR 촉매 조성물; 및
    베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는 제 2 SCR 촉매 조성물
    을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 1 SCR 촉매 조성물은 250℃ 미만의 온도에서 질소 산화물(NOx)을 환원시키는 데 효과적인, 배기 가스 처리 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    제 2 SCR 촉매 조성물은 250℃ 내지 550℃의 온도에서 NOx를 환원시키는 데 효과적인, 배기 가스 처리 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    분자체는 CHA 결정 구조 및 1 내지 1000의 실리카 대 알루미나 비를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트인, 배기 가스 처리 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    SCR 코팅 조성물은
    제 1 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 1 SCR 코팅층; 및
    제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하는 제 2 SCR 코팅층
    을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 SCR 코팅층 및 제 2 SCR 코팅층은 구역화된 구성으로 존재하는, 배기 가스 처리 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 제 2 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 시스템이 수소 저장 물품을 추가로 포함하고, 이때 상기 제 2 수소 주입 물품은 상기 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성되는, 배기 가스 처리 시스템.
  20. 축 방향 길이(L), 직경(D) 및 부피를 갖는 기재를 포함하는 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품으로서, 이때 상기 기재가, 축 방향 길이를 정의하는 전방 상류 단부 및 후방 하류 단부, 및 1 내지 20의 L/D에 의해 정의된 종횡비를 포함하고, 상기 기재가 그 상부에 배치된 기능성 코팅 조성물을 갖고, 상기 기능성 코팅 조성물은 제 1 흡수제 조성물, 산화 촉매 조성물, 및 임의적으로 제 2 흡수제 조성물을 포함하고, 상기 제 1 흡수제 조성물은 파우자사이트, 캐버자이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리카라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 및 베타 제올라이트로 이루어진 군 중에서 선택된 제올라이트를 포함하는, 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품; 및
    상기 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 하류에서 그와 유체 연통되는 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품으로서, 이때 상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품은, 선택적 접촉 환원(SCR) 코팅 조성물이 상부에 배치된 기재를 포함하고, 상기 SCR 코팅 조성물은 제 1 SCR 촉매 조성물 및 제 2 SCR 촉매 조성물을 포함하고, 상기 제 2 SCR 촉매 조성물은 베이스 금속을 포함하는 분자체를 포함하는, 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품
    을 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에서 그와 유체 연통되는 우레아 주입기를 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에서 그와 유체 연통되고 암모니아를 도입하도록 구성된 암모니아 주입기를 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    수소 저장 물품을 추가로 포함하고, 이때 상기 수소 주입 물품은 상기 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성되는, 배기 가스 처리 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서,
    배기 가스 처리 시스템은, 기능성 코팅 조성물이 상부에 배치되지 않은 동일한 구성 및 구조를 갖는 배기 가스 처리 시스템에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정될 때 25% 이하의 배압 또는 압력 강하의 증가를 나타내는, 배기 가스 처리 시스템.
  26. 제 10 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항의 배기 가스 처리 시스템을 포함하는 차량.
  27. NOx, CO, HC 및 매연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법으로서, 상기 배기 스트림을 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품 내로 수용하는 단계를 포함하는 방법.
  28. NOx, CO, HC 및 매연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 배기 스트림을 처리하는 방법으로서, 상기 배기 스트림을 제 10 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항의 배기 가스 처리 시스템 내로 수용하는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제 12 항에 있어서,
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에서 그와 유체 연통되는 우레아 주입기를 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  30. 제 12 항에 있어서,
    모놀리쓰 벽-유동 필터 촉매 물품의 상류에서 그와 유체 연통되고 암모니아를 도입하도록 구성된 암모니아 주입기를 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  31. 제 12 항에 있어서,
    상기 관통-유동 모놀리쓰 촉매 물품의 상류에 수소를 도입하도록 구성된 수소 주입 물품을 추가로 포함하는 배기 가스 처리 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    수소 저장 물품을 추가로 포함하고, 이때 상기 수소 주입 물품은 상기 수소 저장 물품에 저장된 수소를 간헐적으로 도입하도록 구성되는, 배기 가스 처리 시스템.
  33. 제 12 항에 있어서,
    배기 가스 처리 시스템은, 기능성 코팅 조성물이 상부에 배치되지 않은 동일한 구성 및 구조를 갖는 배기 가스 처리 시스템에 비해, 공기 유동의 함수로서 측정될 때 25% 이하의 배압 또는 압력 강하의 증가를 나타내는, 배기 가스 처리 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2593763B (en) * 2020-04-02 2022-08-24 Jaguar Land Rover Ltd Improvements in hydrocarbon selective catalytic reduction

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101239602B1 (ko) * 2004-09-14 2013-03-05 바스프 카탈리스트 엘엘씨 압력평형형 촉매형 매연 필터
WO2016138418A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Basf Corporation Exhaust gas treatment system
JP2016538465A (ja) * 2013-11-15 2016-12-08 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ 特には内燃機関、とりわけ自動車両の排気ガス浄化方法、及びそれを用いる装置

Family Cites Families (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3030181A (en) 1957-08-26 1962-04-17 Union Carbide Corp Crystalline zeolite r
GB868846A (en) 1957-08-26 1961-05-25 Union Carbide Corp Improvements in and relating to zeolites
US4544538A (en) 1982-07-09 1985-10-01 Chevron Research Company Zeolite SSZ-13 and its method of preparation
US4440871A (en) 1982-07-26 1984-04-03 Union Carbide Corporation Crystalline silicoaluminophosphates
DE4103668A1 (de) 1991-02-07 1992-08-13 Bayerische Motoren Werke Ag Betriebsverfahren fuer eine abgasreinigungsvorrichtung
JP3027057B2 (ja) 1992-11-09 2000-03-27 アイシン精機株式会社 車載用水素供給装置
WO1994011623A2 (en) 1992-11-19 1994-05-26 Engelhard Corporation Method and apparatus for treating an engine exhaust gas stream
EP0640378B1 (en) 1993-07-26 1996-10-09 Texaco Chemical Inc. Reduction of NOX emissions
KR970070445A (ko) 1996-04-17 1997-11-07 김영귀 차량의 배기가스 후처리장치
US20010026838A1 (en) * 1996-06-21 2001-10-04 Engelhard Corporation Monolithic catalysts and related process for manufacture
US5845485A (en) 1996-07-16 1998-12-08 Lynntech, Inc. Method and apparatus for injecting hydrogen into a catalytic converter
US6162415A (en) 1997-10-14 2000-12-19 Exxon Chemical Patents Inc. Synthesis of SAPO-44
CN1214976C (zh) 1998-07-29 2005-08-17 埃克森美孚化学专利公司 结晶分子筛
US6193929B1 (en) 1999-11-06 2001-02-27 Energy Conversion Devices, Inc. High storage capacity alloys enabling a hydrogen-based ecosystem
JP2001347164A (ja) 2000-04-11 2001-12-18 Dmc 2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag チタニア上に担持されたバナジアｓｃｒ触媒の製造方法
JP4975205B2 (ja) 2000-04-28 2012-07-11 日揮株式会社 ガス状混合物からのアンモニア回収方法
DE10128414A1 (de) * 2001-06-12 2002-12-19 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit Reduktionsmittelversorgung
US6709644B2 (en) 2001-08-30 2004-03-23 Chevron U.S.A. Inc. Small crystallite zeolite CHA
US8518856B2 (en) 2003-05-30 2013-08-27 Indiana University Research And Technology Corporation Solid-state hydrogen storage media and catalytic hydrogen recharging thereof
US20040241507A1 (en) 2003-05-30 2004-12-02 Schubert Peter J. Method and apparatus for storage of elemental hydrogen
US8673811B2 (en) 2003-05-30 2014-03-18 Peter J. Schubert System, methods and materials for storing and retrieving hydrogen
US7229597B2 (en) 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
KR100552775B1 (ko) 2004-06-03 2006-02-20 현대자동차주식회사 차량의 촉매장치의 예열시스템
JP2006136776A (ja) 2004-11-10 2006-06-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ＮＯｘ選択還元触媒
WO2006081824A2 (en) 2005-02-03 2006-08-10 Amminex A/S High density storage of ammonia
US20090107116A1 (en) 2005-02-16 2009-04-30 Imi Vision Limited Exhaust gas treatment
US8119075B2 (en) 2005-11-10 2012-02-21 Basf Corporation Diesel particulate filters having ultra-thin catalyzed oxidation coatings
CN101336129A (zh) 2005-12-14 2008-12-31 巴斯福催化剂公司 在scr中具有改进的nox还原效果的沸石催化剂
US20070246351A1 (en) 2006-04-25 2007-10-25 Smola Matthew M Device for generating hydrogen for use in internal combustion engines
US20080003470A1 (en) 2006-06-16 2008-01-03 Packer Engineering, Inc. Hydrogen storage process and apparatus therefor
US7721601B2 (en) 2006-06-16 2010-05-25 Packer Engineering, Inc. Hydrogen storage tank and method of using
US8800268B2 (en) * 2006-12-01 2014-08-12 Basf Corporation Zone coated filter, emission treatment systems and methods
US7985280B2 (en) 2007-02-20 2011-07-26 Hitachi Power Systems America, Ltd. Separation of aqueous ammonia components for NOx reduction
US7998423B2 (en) 2007-02-27 2011-08-16 Basf Corporation SCR on low thermal mass filter substrates
BRPI0808091A2 (pt) 2007-02-27 2014-07-15 Basf Catalysts Llc Catalisador, sistema de tratamento de gás de exaustão, processo para a redução de óxidos de nitrogênio, e, artigo de catalisador.
US7909904B2 (en) * 2007-03-19 2011-03-22 Corning Incorporated Face finished honeycomb structures and methods of manufacturing same
JP5777339B2 (ja) * 2007-04-26 2015-09-09 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 遷移金属／ゼオライトｓｃｒ触媒
JP5155671B2 (ja) * 2008-01-08 2013-03-06 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5365037B2 (ja) 2008-03-18 2013-12-11 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池
BRPI0801753A2 (pt) 2008-04-18 2015-12-22 José Vanderlei Taques catalizador com bioreator para motores de combustão
US7718153B2 (en) 2008-05-16 2010-05-18 Siemens Energy, Inc. Catalytic process for control of NOx emissions using hydrogen
US8329607B2 (en) * 2009-01-16 2012-12-11 Basf Corporation Layered diesel oxidation catalyst composites
FR2941499B1 (fr) 2009-01-27 2011-07-15 Peugeot Citroen Automobiles Sa Moteur a combustion interne comportant un moyen de production d'hydrogene
KR20100098143A (ko) 2009-02-27 2010-09-06 워터 마스터 퍼시픽 리미티드 대기로부터 친환경 고효율 법에 의한 물 추출장치
JP2010203335A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化装置
EP2230001A1 (en) 2009-03-18 2010-09-22 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Exhaust gas treatment
US8505279B2 (en) * 2009-03-26 2013-08-13 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including a four-way catalyst and urea SCR catalyst and method of using the same
US8555617B2 (en) 2009-03-26 2013-10-15 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including a four-way catalyst and urea SCR catalyst and method of using the same
US20100251700A1 (en) 2009-04-02 2010-10-07 Basf Catalysts Llc HC-SCR System for Lean Burn Engines
US9352307B2 (en) 2010-04-08 2016-05-31 Basf Corporation Cu-CHA/Fe-MFI mixed zeolite catalyst and process for the treatment of NOx in gas streams
US8475722B2 (en) 2010-04-08 2013-07-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen generation device and method of using same
KR101631149B1 (ko) * 2010-04-21 2016-06-20 희성촉매 주식회사 암모니아 분해 모듈을 가지는 디젤엔진 배기가스 배출장치
GB201021887D0 (en) * 2010-12-21 2011-02-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a lean burn internal combustion engine
CN109026455B (zh) * 2011-02-21 2021-02-23 庄信万丰股份有限公司 包括NOx还原催化剂和EGR回路的排气***
KR101651950B1 (ko) * 2011-05-31 2016-08-29 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 이중 기능 촉매 필터
KR101076841B1 (ko) 2011-06-28 2011-10-25 송준학 배기가스 탈질효율 향상 처리장치
KR20130024079A (ko) 2011-08-30 2013-03-08 현대자동차주식회사 고체 ｓｃｒ 시스템 및 이를 이용한 고체상의 환원제 가열 방법
GB201200784D0 (en) * 2011-12-12 2012-02-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine including SCR catalyst
JP6114305B2 (ja) 2011-12-23 2017-04-12 ボルボ ラストバグナー アーベー 排気後処理システム及びそのシステムを操作する方法
JP2014020310A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Hino Motors Ltd 排ガス浄化装置
US20150217278A1 (en) 2012-09-20 2015-08-06 Tokyo Institute Of Technology Catalyst for producing hydrogen and method for producing hydrogen
GB2521576B (en) * 2012-10-18 2018-06-27 Johnson Matthey Plc Close-coupled SCR system
BR112015008645B1 (pt) 2012-10-19 2024-01-30 Basf Corporation Artigo de redução catalítica seletiva para catalisar a redução de óxidos de nitrogênio na presença de um agente redutor, e, método para reduzir seletivamente óxidos de nitrogênio
US9011807B2 (en) 2012-10-19 2015-04-21 Basf Corporation 8-ring small pore molecular sieve as high temperature SCR catalyst
GB201219600D0 (en) * 2012-10-31 2012-12-12 Johnson Matthey Plc Catalysed soot filter
JP6145921B2 (ja) 2012-11-06 2017-06-14 国立大学法人 大分大学 アンモニアの酸化分解触媒、水素の製造方法及び水素製造装置
CA2892683A1 (en) 2012-12-12 2014-06-19 Basf Corporation Catalyst compositions, catalytic articles, systems and processes using large particle molecular sieves
CA2900291A1 (en) 2013-03-14 2014-10-02 Basf Corporation Selective catalytic reduction catalyst system
JP6453233B2 (ja) 2013-12-09 2019-01-16 株式会社キャタラー 排ガス浄化装置
GB201401115D0 (en) * 2014-01-23 2014-03-12 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst and exhaust system
US9567888B2 (en) * 2014-03-27 2017-02-14 Cummins Inc. Systems and methods to reduce reductant consumption in exhaust aftertreament systems
DE102014205760A1 (de) 2014-03-27 2015-10-01 Johnson Matthey Public Limited Company Verfahren zum Herstellen eines Katalysator sowie Katalysator
KR101553587B1 (ko) 2014-06-12 2015-09-17 (주) 팝스 공기 정화 장치 및 방법
DE102014217450A1 (de) 2014-09-02 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Wassergewinnung aus einem Gas und Verfahren zur Stickoxidreduktion
JP6279448B2 (ja) * 2014-10-17 2018-02-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化装置
WO2016070090A1 (en) 2014-10-30 2016-05-06 Basf Corporation Mixed metal large crystal molecular sieve catalyst compositions, catalytic articles, systems and method
WO2016079507A1 (en) 2014-11-19 2016-05-26 Johnson Matthey Public Limited Company Combining scr with pna for low temperature emission control
US20160230255A1 (en) 2015-02-11 2016-08-11 Basf Corporation Hydrogen Storage Alloys
MX2017013268A (es) 2015-04-13 2018-06-19 Illinois Valley Holding Company Sistema de tratamiento de emisiones de escape de motor.
JP6206448B2 (ja) 2015-05-29 2017-10-04 トヨタ自動車株式会社 還元剤供給装置
JP6759330B2 (ja) * 2015-07-30 2020-09-23 ビーエーエスエフ コーポレーション ディーゼル酸化触媒
DE102016223558B4 (de) * 2015-12-22 2023-12-14 Ford Global Technologies, Llc Abgasreinigung mit zweifacher Reduktionsmitteleinleitung
US20170276053A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Caterpillar Inc. After-Treatment System
US20190162091A1 (en) * 2016-08-04 2019-05-30 N.E. Chemcat Corporation Cold start-compatible urea scr system
JP7233364B2 (ja) * 2016-10-18 2023-03-06 ビーエーエスエフ コーポレーション ディーゼル車用ｈ２－ｓｃｒを使用する低温ｎｏｘ還元
JP7224298B2 (ja) * 2017-03-30 2023-02-17 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 単一ブリックｓｃｒ／ａｓｃ／ｐｎａ／ｄｏｃ近位連結触媒
JP2020515765A (ja) 2017-04-04 2020-05-28 ビーエーエスエフ コーポレーション 触媒的汚染除去のための水素還元剤
JP7095295B2 (ja) * 2018-02-01 2022-07-05 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101239602B1 (ko) * 2004-09-14 2013-03-05 바스프 카탈리스트 엘엘씨 압력평형형 촉매형 매연 필터
JP2016538465A (ja) * 2013-11-15 2016-12-08 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ 特には内燃機関、とりわけ自動車両の排気ガス浄化方法、及びそれを用いる装置
WO2016138418A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Basf Corporation Exhaust gas treatment system

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