RU2559502C2 - Усовершенствованный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя - Google Patents
Усовершенствованный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559502C2 RU2559502C2 RU2012123950/05A RU2012123950A RU2559502C2 RU 2559502 C2 RU2559502 C2 RU 2559502C2 RU 2012123950/05 A RU2012123950/05 A RU 2012123950/05A RU 2012123950 A RU2012123950 A RU 2012123950A RU 2559502 C2 RU2559502 C2 RU 2559502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust gas
- catalytic converter
- coating
- directly
- exhaust
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 121
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 title claims abstract description 26
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 109
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 90
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 32
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 32
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 78
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 29
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 24
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 16
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 8
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 3
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N platinum(2+);dinitrate Chemical compound [Pt+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/74—Noble metals
- B01J29/7415—Zeolite Beta
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/502—Carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/12—Silica and alumina
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2510/00—Surface coverings
- F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к каталитическому нейтрализатору для снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей, прежде всего каталитическому нейтрализатору окислительного типа, который особо пригоден для снижения токсичности отработавших газов двигателей грузовых автомобилей большой грузоподъемности, когда после него по ходу потока отработавших газов предусмотрены другие устройства для снижения токсичности отработавших газов. Каталитический нейтрализатор состоит из корпуса-носителя и двух различающихся между собой по своему составу каталитически активных покрытий, из которых только одно контактирует непосредственно с истекающими отработавшими газами, при этом оба покрытия содержат металлы платиновой группы платину и палладий в качестве каталитически активных компонентов, при этом контактирующее непосредственно с истекающими отработавшими газами покрытие содержит больше платины, чем палладия, и в целом содержит больше металла платиновой группы, чем не контактирующее непосредственно с истекающими отработавшими газами покрытие. Изобретение обеспечивает эффективное снижение токсичности отработавших газов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл., 6 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к каталитическому нейтрализатору для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, прежде всего к каталитическому нейтрализатору окислительного типа (ниже называемому просто катализатором окисления), который помимо прочего особо пригоден для снижения токсичности ОГ двигателей грузовых автомобилей большой грузоподъемности, когда после него по ходу потока ОГ предусмотрены другие устройства или агрегаты для снижения токсичности ОГ, такие, например, как фильтр для улавливания твердых частиц (сажевый фильтр) и/или каталитический нейтрализатор восстановительного типа (ниже называемый просто катализатором восстановления), используемый для восстановления оксидов азота.
Исходно образующиеся при работе дизельных двигателей ОГ наряду с монооксидом углерода СО, углеводородами НС и оксидами азота NOx содержат также кислород в сравнительно высоком количестве, достигающем 15 об. %. Помимо этого в ОГ дизельных двигателей содержатся также твердые частицы, которые преимущественно представляют собой сажу и при определенных условиях органические агломераты и образование которых обусловлено отчасти неполным сгоранием топлива в цилиндре двигателя. Вредные газы - монооксид углерода и углеводороды - можно путем окисления на соответствующем катализаторе окисления легко превращать в безвредные вещества. Для удаления твердых частиц пригодны сажевые фильтры с дополнительным каталитически активным покрытием и без него. Восстановление же оксидов азота до азота ("деазотирование" ОГ) из-за высокого содержания кислорода в ОГ является сложной задачей. Одним из известных способов удаления оксидов азота из ОГ является селективное каталитическое восстановление оксидов азота на пригодном для этой цели катализаторе, сокращенно обозначаемом СКВ-катализатором. Подобный способ считается в настоящее время предпочтительным для деазотирования ОГ дизельных двигателей. Для снижения содержания присутствующих в ОГ оксидов азота СКВ-способом используют восстановитель, дозируемый в выпускной тракт из внешнего источника. В качестве такого восстановителя преимущественно используют аммиак или высвобождающее его соединение, такое, например, как мочевина или карбамат аммония. Аммиак, при определенных условиях образовавшийся in situ из соединения-предшественника, в реакции компропорционирования взаимодействует на СКВ-катализаторе с оксидами азота, содержащимися в ОГ, с образованием азота и воды.
Соблюдение норм на предельно допустимые показатели выброса вредных веществ с ОГ, устанавливаемые законодательством для автомобилей с дизельными двигателями, которое в будущем вступит в силу в Европе, Северной Америке и Японии, в принципе требует применения в комбинации между собой различных устройств для снижения токсичности ОГ. Соответствующие системы снижения токсичности ОГ уже были предложены и в настоящее время для автомобилей множества типов (легковых и грузовых автомобилей) находятся на стадии испытаний, соответственно подготовки к серийному производству.
Так, в частности, в ЕР 1054722 описана система для снижения токсичности содержащих NOx и твердые частицы ОГ дизельных двигателей, в которой перед сажевым фильтром установлен катализатор окисления. По ходу потока за сажевым фильтром расположены источник восстановителя и дозатор восстановителя, а также СКВ-катализатор. В US 6928806 также описана система для удаления оксидов азота и твердых частиц из ОГ дизельных двигателей. В этой системе по ходу потока после катализатора окисления сначала расположен СКВ-катализатор с установленным перед ним дозатором восстановителя. Далее по ходу потока после СКВ-катализатора расположен сажевый фильтр.
В подобных комбинированных системах к установленному первым по ходу потока ОГ катализатору окисления предъявляются особые требования. Происходящие на катализаторе окисления химические превращения должны обеспечивать такую подготовку ОГ к их последующей обработке, чтобы и в расположенных далее по ходу их потока устройствах мог достигаться максимально приближенный к оптимальному результат снижения токсичности ОГ. При этом необходимо, например, учитывать, что СКВ-катализатор проявляет наилучшую степень превращения на нем оксидов азота при наличии оптимального соотношения NO/NO2 в ОГ на входе в него. Такое оптимальное соотношение NO/NO2 для всех известных в настоящее время СКВ-катализаторов составляет примерно 1. При присутствии оксидов азота (NOx) в ОГ только в виде NO и NO2 оптимальное соотношение NO2/NOx составляет от 0,3 до 0,7, предпочтительно от 0,4 до 0,6, наиболее предпочтительно 0,5. Достижение указанного соотношения в описанной в US 6928806 системе зависит от температуры ОГ, а тем самым и от режима работы двигателя и от активности катализатора окисления. В описанной в ЕР 1054722 системе дополнительными факторами, от которых зависит указанное соотношение, являются конструктивное исполнение установленного за катализатором окисления сажевого фильтра и степень его насыщения твердыми частицами, поскольку при окислении сажи диоксидом азота (NO2) наряду с СО и СО2 образуется преимущественно NO.
Еще одно важное требование, предъявляемое к катализатору окисления при его применении в комбинированной системе, обусловлено необходимостью периодической регенерации установленного далее по ходу потока сажевого фильтра. В большинстве систем в фильтре с течением времени его эксплуатации скапливаются твердые частицы, выжигание которых взаимодействием с кислородом или NO2 in situ, т.е. при работе двигателя, в том же количестве, в котором они попадают в фильтр, невозможно. В результате этого возрастает противодавление ОГ на фильтре. По достижении противодавлением ОГ заданного порогового значения инициируется так называемая активная регенерация сажевого фильтра, т.е. сажевый фильтр нагревают до повышенной температуры с целью превысить возможно каталитически сниженную температуру воспламенения сажи и выжечь скопившуюся в фильтре сажу ее взаимодействием с кислородом с образованием CO2. При этом существуют различные возможные подходы по нагреву сажевого фильтра в начале фазы его регенерации. Одним из наиболее хорошо зарекомендовавших себя на практике подходов является впрыскивание топлива в камеру сгорания в цилиндре на такте выпуска либо дополнительное впрыскивание топлива в систему выпуска ОГ. Впрыснутое топливо каталитически сгорает на катализаторе окисления, а выделяющаяся при этом теплота реакции отдается отработавшим газам и используется для нагрева расположенного далее по ходу потока ОГ сажевого фильтра до температуры выше температуры воспламенения сажи.
В комбинированной системе с сажевым фильтром и СКВ-катализатором к установленному перед ними катализатору окисления наряду с обычными требованиями, такими как высокая долговременная термостойкость, высокая стойкость к отравлению серусодержащими соединениями (прежде всего SOx) и максимально высокая степень превращения СО и НС при минимально возможной температуре их воспламенения (минимальной рабочей температуре), предъявляются, таким образом, два следующих дополнительных требования.
1. Степень окислительного превращения NO должна быть максимально хорошо согласована с последующим СКВ-катализатором, т.е. соотношение NO2/NOx, устанавливающееся в результате протекания соответствующей реакции на катализаторе окисления, должно по возможности составлять около 0,5 или превышать это значение.
2. Катализатор окисления должен быть наиболее пригоден для выполнения функции своего рода "нагревательного катализатора" для расположенного после него сажевого фильтра, т.е. он должен быть способен за короткое время катализировать окислительное превращение несгоревших углеводородов в больших количествах, не допуская при этом прекращения ("угасания") реакции окисления. При этом превращение несгоревших углеводородов должно быть максимально полным, поскольку прорыв несгоревших углеводородов через катализатор окисления может самое позднее в расположенном далее по ходу потока СКВ-катализаторе привести к его отравлению. Помимо этого прорыв несгоревших углеводородов в конце системы выпуска ОГ может стать причиной несоблюдения законодательно установленных норм на предельно допустимые показатели выброса вредных веществ с ОГ. При этом "воспламенение" углеводородов и их сгорание на катализаторе окисления должно происходить уже при минимально возможных температурах ОГ (180-250°С). Учитывая все сказанное выше, можно, таким образом, констатировать, что катализатор окисления должен обеспечивать исключительно высокую степень превращения углеводородов (НС) уже при как можно более низких температурах ОГ, при этом степень превращения углеводородов должна по достижении "температуры их воспламенения" по возможности скачкообразно возрастать до максимальных значений. Помимо этого подобный катализатор должен обладать такой стойкостью к старению, при которой его активность не снижалась бы до слишком низкого уровня вследствие выделения теплоты реакции в процессе экзотермического сгорания углеводородов. Подобные требования к эксплуатационным характеристикам катализатора окисления ниже обобщенно обозначаются как "тепловые характеристики".
Для возможности применения подобного катализатора в комбинированных системах для снижения токсичности ОГ автомобилей с дизельными двигателями необходимо далее учитывать, что, например, большегрузные автомобили для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, такие как городские автобусы, автомобили-мусоровозы, строительные машины или сельскохозяйственные машины, часто эксплуатируются в принципиально ином режиме, чем легковые автомобили с дизельными двигателями. Подобным фактором обусловлено наличие иных характеристик у таких ОГ, которые характеризуются существенно меньшей температурой и другим составом. Так, в частности, по сравнению с ОГ дизельных двигателей легковых автомобилей содержание оксидов азота в исходно образующихся ОГ дизельных двигателей большегрузных автомобилей явно ниже, тогда как относительное содержание в них твердых частиц при определенных условиях заметно выше. Производительность установленного первым по ходу потока ОГ катализатора окисления должна быть согласована с подобными характеристиками ОГ.
Традиционные катализаторы окисления не удовлетворяют рассмотренным выше требованиям прежде всего при их применении в комбинированных системах для снижения токсичности ОГ большегрузных автомобилей для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ.
Так, например, в ЕР 0800856 описан каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельного двигателя, содержащий в качестве каталитически активного материала один или несколько цеолитов, представленных в Na+ - или Н+ -форме, а также дополнительно один или несколько оксидов металлов, выбранных из алюмосиликата (массовое соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия составляет от 0,005 до 1), оксида алюминия и диоксида титана, и по меньшей мере один металл платиновой группы. Катализатор, у которого металлы платиновой группы лишь осаждены на дополнительные оксиды металлов, способен окислять прежде всего длинноцепные, трудно окисляющиеся парафины в ОГ при температуре ниже 200°С. Однако при низких температурах реакция протекает слишком медленно и не достаточно полно, в связи с чем при использовании подобного катализатора в качестве нагревательного катализатора для активной регенерации расположенного после него фильтра происходит прорыв несгоревших углеводородов. Для применения в комбинированных системах с СКВ-катализатором такой катализатор в том числе и из-за своей недостаточной активности по окислению NO не пригоден.
В ЕР 1370357 описан каталитический нейтрализатор с каталитически активным покрытием на инертном сотовом элементе-носителе из керамики или металла. Покрытие содержит по меньшей мере один из металлов платиновой группы, к числу которых относятся платина, палладий, родий и иридий, на высокодисперсном оксидном материале-носителе малой пористости на основе диоксида кремния. Материал-носитель содержит агрегаты в основном шаровидных первичных частиц со средним диаметром от 7 до 60 нм. Подобный каталитический нейтрализатор характеризуется улучшенной стойкостью к термическому старению и сниженной склонностью к отравлению серусодержащими компонентами ОГ (прежде всего SOx). Однако и этот каталитический нейтрализатор малопригоден для применения в комбинированной системе с СКВ-катализатором, поскольку не обладает ни достаточной активностью по окислению NO, ни удовлетворительными тепловыми характеристиками.
Каталитические нейтрализаторы окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей в своем большинстве содержат, как и описанные выше катализаторы, только одно функциональное покрытие однородного состава. Каталитические же нейтрализаторы с двумя различающимися своим составом функциональными покрытиями, которые известны, например, по их применению в трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах ОГ бензиновых двигателей, скорее являются редкостью среди каталитических нейтрализаторов окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей. Подобный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельного двигателя описан в US 2008/00450405. Согласно этой публикации на подложку наносят нижний слой ("bottom washcoat layer") или на подложке образуют расположенную с выходной стороны зону ("downstream washcoat layer"), который, соответственно которая содержит обладающий высокоразвитой поверхностью, в основном не содержащий диоксид кремния материал-носитель с платиной и/или палладием. Такой нижний слой, соответственно такая расположенная с выходной стороны зона не содержит накапливающий углеводороды компонент (например, цеолит). На нижний слой наносят верхний слой ("top washcoat layer"), соответственно перед расположенной с выходной стороны зоной образуют расположенную с входной стороны зону ("upstream washcoat layer"), который, соответственно которая также содержит обладающий высокоразвитой поверхностью материал-носитель и платину и/или палладий и дополнительно к ним содержит накапливающий углеводороды компонент. Характерная особенность такого каталитического нейтрализатора заключается в том, что массовое соотношение между Pt и Pd в верхнем слое (соответственно в расположенной с входной стороны зоне) превышает массовое соотношение между этими же металлами в нижнем слое (соответственно в расположенной с выходной стороны зоне). Верхний слой (расположенная с входной стороны зона) подобного каталитического нейтрализатора оптимизирован (оптимизирована) касательно невосприимчивости к сере и окисления парафинов, а нижний слой (расположенная с выходной стороны зона) - касательно гидротермальной стойкости. Однако такой каталитический нейтрализатор с оптимизированным касательно невосприимчивости к сере и поэтому кислым верхним слоем не обладает достаточной активностью по окислению NO.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить каталитический нейтрализатор окислительного типа (катализатор окисления), который был бы пригоден для применения в комбинированной системе с фильтром для улавливания твердых частиц и СКВ-катализатором с впрыскиванием восстановителя в целях снижения токсичности ОГ дизельных двигателей, прежде всего ОГ дизельных двигателей большегрузных автомобилей для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, и который при этом в большей степени удовлетворял бы описанным выше требованиям, чем известные из уровня техники каталитические нейтрализаторы окислительного типа (катализаторы окисления).
Указанная задача решается с помощью каталитического нейтрализатора для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, состоящему из корпуса-носителя и двух различающихся между собой по своему составу каталитически активных покрытий, из которых только одно контактирует непосредственно с истекающими ОГ. Оба покрытия содержат металлы платиновой группы - платину (Pt) и палладий (Pd) - в качестве каталитически активных компонентов, при этом контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие содержит больше Pt, чем Pd. Подобный каталитический нейтрализатор отличается тем, что контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие в целом содержит больше металла платиновой группы, чем не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие.
Присутствующие в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе покрытия выполняют различающиеся между собой функции. Так, в частности, контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие обладает исключительно высокой окислительной активностью по отношению к НС и СО, являющимся компонентами ОГ, и прежде всего по отношению к NO. Благодаря повышенному общему содержанию благородных металлов в слое в сочетании с высоким массовым соотношением Pt/Pd окислительная активность контактирующего непосредственно с истекающими ОГ покрытия явно выше окислительной активности содержащего благородные металлы в целом в меньшем количестве, не контактирующего непосредственно с истекающими ОГ покрытия. Благодаря такому сочетанию свойств предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор в "фазах нормальной работы", не зависящих от активной регенерации последующего фильтра для улавливания твердых частиц, наряду с квазиполным превращением СО и НС проявляет исключительно высокую степень образования NO2. С точки зрения расположенных в комбинированной системе после предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора компонентов для снижения токсичности ОГ, которыми являются фильтр для улавливания твердых частиц и СКВ-катализатор, подобный фактор обладает двумя следующими преимуществами. Благодаря повышенному относительному содержанию NO2 в ОГ повышается относительное количество задержанных фильтром твердых частиц, которые могут окисляться и тем самым выжигаться in situ, т.е. при нормальной работе, без принятия дополнительных мер по нагреву. Вследствие этого замедляются образование "фильтровального осадка" из сажевых частиц в фильтре и тем самым возрастание на нем противодавления ОГ. Соответственно регенерировать фильтр требуется реже. Помимо этого благодаря исключительно высокой степени образования NO2 в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе при нормальной работе обеспечивается соотношение NO2/NOx на входе в последующий СКВ-катализатор, составляющее от 0,3 до 0,7. Благодаря этому в свою очередь удается достичь исключительно высокой степени превращения NOx на СКВ-катализаторе даже при низких температурах (180-250°С).
В предпочтительном варианте контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие содержит металл платиновой группы в количестве, которое в 1,2-2 раза больше его содержания в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии. В предпочтительных вариантах выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора в контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии благородный металл содержится в количестве от 55 до 80 мас.%, особенно предпочтительно от 55 до 70 мас.%, а наиболее предпочтительно от 57 до 60 мас.% от всего его содержащегося в каталитическом нейтрализаторе количества. Помимо этого массовое соотношение Pt/Pd в этом покрытии в предпочтительном варианте составляет не менее 6:1. В более предпочтительном варианте массовое соотношение Pt/Pd составляет от 6:1 до 20:1, особенно предпочтительно от 6:1 до 10:1, а в наиболее предпочтительном варианте составляет 7:1. Окислительная активность контактирующего непосредственно с истекающими ОГ покрытия в этом случае очень хорошо согласована с требуемой степенью образования NO2 без необходимости при этом использовать благородный металл в целом в слишком больших количествах, прежде всего использовать в больших количествах более дорогой благородный металл, каковым является платина.
Второе, не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие содержит благородный металл в целом в меньшем количестве и характеризуется явно меньшим массовым соотношением Pt/Pd, т.е. сравнительно гораздо более высоким относительным содержанием палладия. В предпочтительном варианте в этом не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии массовое соотношение Pt/Pd составляет от 1:4 до 2:1, особенно предпочтительно от 1:2 до 1:1. Такое покрытие выполняет функцию "нагревателя" в процессе активной регенерации расположенного далее фильтра для улавливания твердых частиц и обладает очень хорошими "тепловыми характеристиками" (как описано выше).
Для содействия превращению НС в целом и для улучшения "тепловых характеристик" в особенности в наиболее предпочтительных вариантах выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора в его не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии содержится, кроме того, одно или несколько цеолитных соединений, выбранных из группы, включающей бета-цеолиты, цеолиты типа X, цеолиты типа Y, мордениты и цеолиты ZSM-5. Такие цеолиты проявляют аккумулирующие действие в отношении встречающихся в ОГ дизельных двигателей углеводородов. Преимущество, связанное с добавлением способных аккумулировать НС цеолитов в не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие, состоит в том, что углеводороды, которые, например, накопились в цеолитах в период пуска холодного двигателя или по причине их повышенного количества в фазе "нагрева" для активной регенерации фильтра и в последующем при наличии соответствующих рабочих условий вновь высвобождаются из НС-накопителя, должны в результате принудительного направления потока проходить покрытие с высоким содержанием благородных металлов, которое непосредственно контактирует с истекающими ОГ. Таким путем обеспечивается максимально возможная полнота превращения таких углеводородов в СО2 и воду, поскольку контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие представляет собой, как уже пояснялось выше, покрытие с повышенной окислительной активностью. В результате в соответствующих вариантах выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора достигается улучшенная на протяжении всего ездового цикла производительность по превращению НС, чем в известных из уровня техники каталитических нейтрализаторах, в которых отсутствуют способные аккумулировать НС цеолитные соединения или в которых они содержатся в контактирующем с истекающими ОГ покрытии.
Согласно данным, полученным авторами настоящего изобретения, благодаря применению в сочетании между собой обоих покрытий впервые удалось создать каталитический нейтрализатор окислительного типа (катализатор окисления), который способен удовлетворять всем предъявляемым к нему в комбинированной системе требованиям при экономически приемлемом общем содержании благородных металлов. При этом оба "вступающих в действие" в разных рабочих режимах каталитического нейтрализатора технических эффекта, позволяющих оптимизировать окисление NO, с одной стороны, и "тепловые характеристики", с другой стороны, могут согласно данным, полученным авторами настоящего изобретения, в полной мере проявляться только в том случае, когда соблюдается определенное пространственное расположение покрытий, т.е. когда с истекающими ОГ непосредственно контактирует обладающее повышенной окислительной активностью покрытие с большим содержанием благородного металла и платины.
В предпочтительных вариантах выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора платина и/или палладий в обоих слоях нанесены на один или несколько тугоплавких оксидных носителей с высокоразвитой поверхностью, выбранных из группы, включающей оксиды алюминия, легированные диоксидом циркония и/или диоксидом титана оксиды алюминия и смешанные оксиды алюминия и кремния. Для приготовления соответствующей суспензии для нанесения покрытия выбранные оксидные носители суспендируют в воде. Далее к суспензии при перемешивании добавляют платину и палладий в виде приемлемых, водорастворимых соединений-предшественников, таких, например, как нитрат палладия или гексагидроксоплатиновая(IV) кислота, и фиксируют на материале-носителе при необходимости путем установки значения рН на требуемую величину и/или путем добавления вспомогательного реагента. Соответствующие соединения-предшественники и вспомогательные реагенты известны специалисту в данной области. Приготовленные таким путем суспензии подвергают размолу и затем из них одним из традиционных методов нанесения покрытий наносят покрытие на инертный корпус-носитель. После каждой стадии нанесения покрытия снабженную им деталь подвергают сушке в горячем воздушном потоке и при необходимости прокаливанию. В качестве корпуса-носителя каталитически активных покрытий для изготовления предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора предпочтительно использовать керамические или металлические проточные сотовые элементы.
При этом существуют различные возможности по расположению покрытий на корпусе-носителе. На фиг.1 представлены предпочтительные в этом отношении варианты.
В одном из таких предпочтительных вариантов, показанном на фиг.1б), каталитически активное покрытие (2), которое не контактирует непосредственно с истекающими ОГ, наносят непосредственно на проточный сотовый элемент в виде проходящего по всей его длине покрытия, поверх которого с его обращенной к ОГ стороны наносят затем проходящее по всей длине детали контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1). В результате получают так называемый каталитический нейтрализатор с двухслойным покрытием (ниже называемый просто двухслойным катализатором) или каталитический нейтрализатор со слоистой структурой (ниже называемый просто слоистым катализатором), в котором выполняющее "нагревательную" функцию покрытие, характеризующееся большим содержанием палладия и при определенных условиях содержащее цеолит, присутствует в качестве нижнего слоя и полностью покрыто покрытием, характеризующимся большим содержанием платины и обладающее более высокой окислительной активностью, в качестве верхнего слоя.
Помимо этого в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе каталитически активное покрытие (2), которое не контактирует непосредственно с истекающими ОГ, может быть нанесено на проточный сотовый элемент таким образом, что оно с входной стороны проходит вглубь детали лишь на 5-50% ее длины и тем самым образует расположенную с входной стороны зону. В этом случае контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1) проходит на остальной части длины детали и тем самым образует расположенную с выходной стороны зону, примыкающую к расположенной с входной стороны зоне. Каталитический нейтрализатор в подобном исполнении показан на фиг.1в) в виде разделенного на зоны каталитического нейтрализатора (ниже называемого просто зональным катализатором). Преимущество зонального катализатора состоит в возможности легкого согласования длины отдельных зон с требуемыми характеристиками производительности, определяемыми комбинированной системой, в которой должен использоваться каталитический нейтрализатор. В системе, в которой после предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора установлены сначала фильтр для улавливания твердых частиц, а затем СКВ-катализатор и в которой поэтому вследствие происходящего при нормальной работе выжигания сажи в результате ее взаимодействия с NO2 требуется обеспечить скорее большие соотношения NO2/NOx (от 0,6 до 0,9), расположенная с выходной стороны зона может занимать от 70 до 95% длины L проточного сотового элемента. В том же случае, когда, например, вследствие особого режима эксплуатации автомобиля для перевозки пассажиров, грузов или для нетранспортных работ, в каковом режиме образуются твердые частицы в очень больших количествах при скорее низких температурах ОГ, возникает частая необходимость в активной регенерации установленного далее фильтра для улавливания твердых частиц, протяженность расположенной с входной стороны зоны, образованной "нагревательным" покрытием, может вполне составлять от 40 до 50% от длины проточного сотового элемента.
Вне зависимости от того, выполняют ли предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор в виде "слоистого катализатора" или в виде "зонального катализатора", особенно предпочтителен вариант, в котором нанесенный непосредственно на проточный сотовый элемент (нижний) слой, соответственно расположенная с входной стороны зона содержит, кроме того, одно или несколько цеолитных соединений, выбранных из группы, включающей бета-цеолиты, цеолиты типа X, цеолиты типа Y, мордениты и цеолиты ZSM-5, и проявляющих аккумулирующие действие в отношении встречающихся в ОГ дизельных двигателей углеводородов. Выше уже говорилось о том, что подобное добавление цеолитов позволяет улучшить превращение НС в целом и "тепловые характеристики" в особенности.
Предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор пригоден для применения в устройствах (или системах) для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей. В особенно предпочтительном варианте подобное устройство содержит также сажевый фильтр и/или каталитический нейтрализатор для селективного каталитического восстановления оксидов азота (СКВ-катализатор), при этом собственно предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор установлен по ходу потока ОГ перед сажевым фильтром и/или каталитическим нейтрализатором для селективного каталитического восстановления оксидов азота.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на некоторых примерах со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы, на которых показано:
на фиг.1 - выполненный по различным вариантам предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор с указанным стрелками направлением потока нейтрализуемых ОГ, при этом
на фиг 1а) приведен общий вид проточного сотового элемента (3) длиной L, снабженного каталитически активными покрытиями (1) и (2),
на фиг.1б) представлен вариант с выполнением каталитического нейтрализатора в виде "слоистого катализатора", показанного в виде фрагмента проточного сотового элемента (3) с изображением только одного его проточного канала, причем не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ каталитически активное покрытие (2) нанесено непосредственно на проточный сотовый элемент (3) и покрыто по всей его длине контактирующим непосредственно с истекающими ОГ покрытием (1), а
на фиг.1в) представлен вариант с выполнением каталитического нейтрализатора в виде "зонального катализатора", показанного в виде фрагмента проточного сотового элемента (3) с изображением только одного его проточного канала, причем не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ каталитически активное покрытие (2) выполнено в виде расположенной с входной стороны зоны и занимает от 5 до 50% длины проточного сотового элемента, а контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1) образует расположенную с выходной стороны зону и занимает остальную часть длины сотового элемента,
на фиг.2 - выход NO2, образовавшегося в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе K1, в функции температуры перед ним в сравнении с известным из уровня техники каталитическим нейтрализатором VK1 с однослойным покрытием,
на фиг.3 - прорыв НС ("проскок НС") через предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K1 в сравнении с известным из уровня техники каталитическим нейтрализатором VK1 в рабочих точках с явно повышенной создаваемой углеводородами (НС) нагрузкой на каталитический нейтрализатор,
на фиг.4 - выход NO2, образовавшегося на контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии VK3, в сравнении с выходом NO2, образовавшемся на не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии VK2 предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора K1, в функции температуры перед ним,
на фиг.5 - прорыв НС ("проскок НС") через часть с контактирующим непосредственно с истекающими ОГ покрытием VK3 в сравнении с прорывом НС через часть с не контактирующим непосредственно с истекающими ОГ покрытием VK2 предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора K1 в рабочих точках с явно повышенной создаваемой углеводородами (НС) нагрузкой на каталитический нейтрализатор,
на фиг.6 - выход NO2, образовавшегося в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе K2, не содержащем никакое цеолитное соединение в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии, в сравнении с выходом NO2, образовавшемся в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе K3 с добавкой цеолита в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии, в функции температуры перед каталитическим нейтрализатором,
на фиг.7 - прорыв НС ("проскок НС") через предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K2, не содержащем никакое цеолитное соединение в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии, в сравнении с проскоком НС через предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K3 с добавкой цеолита в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии и
на фиг.8 - выход NO2, образовавшегося в сравнительном каталитическом нейтрализаторе VK5 с предлагаемым в изобретении пространственным расположением функциональных слоев и с цеолитным соединением в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии, в сравнении с выходом NO2, образовавшемся в сравнительном каталитическом нейтрализаторе VK4 с таким же составом слоев, но с их пространственным расположением в обратной последовательности, в функции температуры перед каталитическим нейтрализатором.
Для проведения экспериментов изготавливали предлагаемые в изобретении каталитические нейтрализаторы и несколько сравнительных каталитических нейтрализаторов. С этой целью на керамические сотовые элементы диаметром 266,7 мм и длиной 152,4 мм, которые имели 62 канала на кв.см площади своего поперечного сечения при толщине разделяющих каналы стенок 0,1651 мм, из суспензий указанного ниже состава наносили покрытия традиционным методом нанесения покрытий погружением. После нанесения покрытия из суспензии сотовые элементы сушили в горячем воздушном потоке, создаваемом термовоздуходувкой, и подвергали термической обработке при 500°С.
Каталитическую активность готовых каталитических нейтрализаторов исследовали на моторном стенде, на котором был установлен дизельный двигатель типа MAN D2066 с системой "common rail" и с рабочим объемом 10,5 л (отвечающий по выбросам вредных веществ нормам Евро-IV). Наряду с точками измерения температуры перед каталитическим нейтрализатором моторный стенд был оснащен средствами для детального анализа ОГ перед каталитическим нейтрализатором и за ним.
Перед тестированием каталитические нейтрализаторы подвергали искусственному старению. С этой целью каталитические нейтрализаторы в течение 16 ч выдерживали в печи при 750°С в гидротермальной атмосфере (воздух с добавлением к нему Н2О в количестве 10 об. % и кислорода в количестве 10 об. %).
Для исследования производительности каталитических нейтрализаторов по окислению NO проводили тест на определение минимальной рабочей температуры (так называемый "light-off test"). При этом каталитический нейтрализатор нагревают в нейтрализуемых ОГ, создавая следующие определенные условия:
| частота вращения | 1100 мин-1 |
| характер изменения | |
| крутящего момента | 0→2130 Н·м за время t=1800 с |
| 2130 Н·м в течение времени t=30 с | |
| 2130→0 Н·м за время t=1800 с | |
| → температура перед | |
| каталитическим нейтрализатором | 115-455°С |
В ходе такого теста с частотой 1 Гц регистрировали концентрацию NO и NO2 в ОГ перед каталитическим нейтрализатором и за ним с помощью хемилюминесцентных детекторов (ХЛД; AVL). На основании этих данных затем можно было определить выход NO2 по следующей формуле
в функции температуры, где
cперед нейтр.(NOx)=cперед нейтр.(NO)+cперед нейтр.(NO2).
Для исследования "тепловых характеристик" последовательно настраивали следующие рабочие точки:
| Рабочая точка | Частота вращения [мин-1] | Крутящий момент [Н·м] | Среднечасовая скорость подачи газа[ч-1] | Дозируемое количество НС*) [г/мин] | Т перед нейтрализатором [°С] |
| 1 | 2050 | 730 | 115000 | 195 | 340 |
| 2 | 1600 | 700 | 70000 | 110 | 340 |
| 3 | 1250 | 500 | 40000 | 70 | 295 |
| 4 | 1835 | 435 | 70000 | 120 | 300 |
| 5 | 1900 | 400 | 70000 | 125 | 290 |
| 6 | 1950 | 310 | 70000 | 135 | 270 |
| 7 | 1980 | 255 | 70000 | 140 | 255 |
| 8 | 1360 | 360 | 40000 | 80 | 250 |
| *)Примечание: дозирование НС с помощью пневмоуправляемого клапана и массового расходомера для определения дозируемого количества; | |||||
| продолжительность дозирования: 6 мин. | |||||
С помощью пламенно-ионизационного детектора (ПИД; AVL) регистрировали долю прорвавшихся через каталитический нейтрализатор окислительного типа остаточных углеводородов в об. част./млн, проводя измерения с частотой 1 Гц.
Сравнительный пример 1.
В данном примере изготавливали традиционный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей, снабженный только одним активным слоем. Для приготовления соответствующей суспензии для нанесения покрытия смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием SiO2 вплоть до 20 мас.% пропитывали раствором нитрата платины и раствором нитрата палладия с заполнением пор и сушили. После термической фиксации благородного металла полученный таким путем порошок суспендировали в воде и после размола из полученной суспензии описанным выше путем наносили покрытие на керамический сотовый элемент.
Готовый каталитический нейтрализатор VK1 содержал после сушки и прокаливания указанные ниже компоненты в пересчете на объем сотового элемента:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 100 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,681 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,272 г/л |
Пример 1.
В данном примере изготавливали предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор, в котором общее содержание благородных металлов и соотношение между платиной и палладием соответствовали традиционному каталитическому нейтрализатору окислительного типа для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей из сравнительного примера 1.
С этой целью керамический сотовый элемент сначала снабжали первым покрытием, которое имело следующий состав в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,204 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,204 г/л |
| коммерчески доступный бета-цеолит | 15 г/л |
Такое покрытие после окончательного изготовления каталитического нейтрализатора представляло собой не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие.
После сушки и прокаливания первого слоя поверх него наносили второй слой, который имел следующий состав в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,477 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,068 г/л |
Такое покрытие после окончательного изготовления каталитического нейтрализатора представляло собой контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие.
Составы указаны выше для готового каталитического нейтрализатора K1 в состоянии после сушки и прокаливания.
На фиг.2 в графическом виде представлен выход NO2, образовавшегося в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе K1, в функции температуры перед ним в сравнении с известным из уровня техники каталитическим нейтрализатором VK1 с однослойным покрытием. Достигаемый при использовании предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора выход NO2 в сопоставимом интервале температур выше на величину, достигающую 20%.
На фиг.3 в графическом виде представлен наблюдаемый за каталитическим нейтрализатором проскок НС в указанных выше рабочих точках "теплового эксперимента" для предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора K1 и для известного из уровня техники каталитического нейтрализатора VK1. Предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор в шести из восьми использовавшихся в эксперименте рабочих точек характеризуется явно меньшим прорывом НС, чем известный из уровня техники каталитический нейтрализатор VK1.
На двух сравнительных каталитических нейтрализаторах VK2 и VK3 независимо друг от друга исследовали функциональные возможности обоих покрытий, присутствующих в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе.
Сравнительный каталитический нейтрализатор 2.
Керамический сотовый элемент снабжали покрытием, которое имело следующий состав в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора VK2:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,204 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,204 г/л |
| коммерчески доступный бета-цеолит | 15 г/л |
Такое покрытие соответствовало нижнему покрытию в каталитическом нейтрализаторе K1 из примера 1, которое не контактирует непосредственно с истекающими ОГ.
Сравнительный каталитический нейтрализатор 3.
Керамический сотовый элемент снабжали покрытием, которое имело следующий состав в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора VK3:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,477 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,068 г/л |
Такое покрытие соответствовало верхнему покрытию в каталитическом нейтрализаторе K1 из примера 1, которое контактирует непосредственно с истекающими ОГ.
На фиг.4 в графическом виде представлен выход NO2, образующегося в каталитических нейтрализаторах VK2 и VK3. Очевидно, что нейтрализатор VK3, в котором покрытие соответствует контактирующему непосредственно с истекающими ОГ покрытию в предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе K1, характеризуется значительно большим выходом NO2, чем нейтрализатор VK2, в котором покрытие соответствует не контактирующему непосредственно с истекающими ОГ покрытию.
На фиг.5 в графическом виде представлен проскок НС через нейтрализаторы VK2 и VK3, который сравним для обоих слоев. Больший интерес представляет сравнение с проиллюстрированным на фиг.2 проскоком НС через предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K1. При объединении обоих покрытий, каждое из которых, как показано на фиг.3, в отдельности не проявляет особо высокие "тепловые характеристики", в одном предлагаемом в изобретении каталитическом нейтрализаторе и при предлагаемом в изобретении пространственном расположении обоих слоев проскок НС через полученный в результате каталитический нейтрализатор резко снижается. В рабочих точках 6, 7 и 8, в которых каталитический нейтрализатор подвергается исключительно высоким создаваемым углеводородами (НС) нагрузкам, проскок НС снижается с 3000-3500 об. част./млн, который характерен для отдельных слоев, до менее 1000 об. част./млн в рабочих точках 6 и 8 и до менее 1500 об. част./млн в рабочей точке 7. Подобный эффект как таковой является неожиданным с учетом индивидуальной производительности каждого из функциональных покрытий. Такой эффект обусловлен синергетическим взаимодействием между не контактирующим непосредственно с истекающими ОГ покрытием с высоким содержанием палладия и вторым, контактирующим непосредственно с истекающими ОГ покрытием. В результате принудительного направления потока истекающие ОГ проходят через покрытие с повышенной окислительной активностью. Благодаря этому остаточные углеводороды, которые не смогли быть превращены только "нагревательным" покрытием или преждевременно десорбировались из него, подвергаются окислительному превращению. Подобный эффект приводит к весьма значительному сокращению проскока НС через предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор и тем самым к достижению исключительно высоких его "тепловых характеристик".
Ниже на примере двух предлагаемых в изобретении каталитических нейтрализаторов K2 и K3 поясняется влияние добавки цеолита в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии.
Пример 2.
Аналогично примеру 1 изготавливали предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K2 с двумя расположенными одно поверх другого слоями следующего состава:
1-й слой, представляющий собой нижний слой, т.е. не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 92 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,302 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,302 г/л |
2-й слой, представляющий собой верхний слой, т.е. контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 45 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,706 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,101 г/л |
Пример 3.
Аналогично примеру 1 изготавливали предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор K3 с двумя расположенными одно поверх другого слоями следующего состава:
1-й слой, представляющий собой нижний слой, т.е. не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,303 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,303 г/л |
| коммерчески доступный бета-цеолит | 15 г/л |
2-й слой, представляющий собой верхний слой, т.е. контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 45 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,706 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,101 г/л |
Из приведенного на фиг.6 графика следует, что добавка цеолита в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии не оказывает никакого значительного влияния на выход NO2, образовавшегося в каталитическом нейтрализаторе.
Из приведенного же на фиг.7 графика следует, что подобная добавка цеолита оказывает явно снижающее действие на проскок НС через каталитический нейтрализатор и тем самым исключительно положительно сказывается на его "тепловых характеристиках".
Помимо этого исследовали, какое принципиальное влияние оказывает пространственное расположение функциональных слоев на производительность каталитического нейтрализатора. С этой целью изготавливали еще два сравнительных каталитических нейтрализатора.
Сравнительный пример 4.
Аналогично примеру 1 изготавливали сравнительный каталитический нейтрализатор VK4 с двухслойным покрытием следующего состава в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора:
1-й слой, представляющий собой нижний слой, т.е. не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,681 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,068 г/л |
2-й слой, представляющий собой верхний слой, т.е. контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,204 г/л |
| коммерчески доступный бета-цеолит | 0,15 г/л |
Сравнительный пример 5.
Аналогично примеру 1 изготавливали сравнительный каталитический нейтрализатор VK5 с двухслойным покрытием следующего состава в пересчете на объем готового каталитического нейтрализатора:
1-й слой, представляющий собой нижний слой, т.е. не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,068 г/л |
| коммерчески доступный бета-цеолит | 0,15 г/л |
2-й слой, представляющий собой верхний слой, т.е. контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие:
| смешанный оксид кремния и алюминия с содержанием | |
| SiO2 вплоть до 20 мас.% | 40 г/л |
| платина из раствора ее нитрата | 0,681 г/л |
| палладий из раствора его нитрата | 0,068 г/л |
На фиг.8 в графическом виде представлен выход NO2, образовавшегося в каталитических нейтрализаторах VK4 и VK5. Из приведенного графика со всей очевидностью следует, что расположение не содержащего цеолит и обладающего повышенной окислительной активностью покрытия в качестве не контактирующего непосредственно с истекающими ОГ покрытия оказывает явно отрицательное влияние на производительность каталитического нейтрализатора по окислению NO.
Claims (11)
1. Каталитический нейтрализатор для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, состоящий из корпуса-носителя (3) и двух различающихся между собой по своему составу каталитически активных покрытий, из которых только одно (1) контактирует непосредственно с истекающими ОГ, при этом оба покрытия содержат металлы платиновой группы - платину (Pt) и палладий (Pd) - в качестве каталитически активных компонентов, а контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие содержит больше Pt, чем Pd, отличающийся тем, что контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1) в целом содержит больше металла платиновой группы, чем не контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (2).
2. Каталитический нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1) содержит металл платиновой группы в количестве, которое в 1,2-2 раза больше его содержания в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии (2).
3. Каталитический нейтрализатор по п.2, отличающийся тем, что в контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии (1) массовое соотношение Pt/Pd составляет не менее 6:1.
4. Каталитический нейтрализатор по п.2 или 3, отличающийся тем, что в не контактирующем непосредственно с истекающими ОГ покрытии (2) массовое соотношение Pt/Pd составляет от 1:4 до 2:1.
5. Каталитический нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что платина и/или палладий в обоих слоях нанесены на один или несколько тугоплавких оксидных носителей с высокоразвитой поверхностью, выбранных из группы, включающей оксиды алюминия, легированные диоксидом циркония и/или диоксидом титана оксиды алюминия и смешанные оксиды алюминия и кремния.
6. Каталитический нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что оба каталитически активных покрытия нанесены на керамический или металлический проточный сотовый элемент в качестве корпуса-носителя (3).
7. Каталитический нейтрализатор по п.6, отличающийся тем, что каталитически активное покрытие (2), которое не контактирует непосредственно с истекающими ОГ, нанесено непосредственно на проточный сотовый элемент (3) в виде проходящего по всей его длине покрытия, поверх которого с его обращенной к ОГ стороны нанесено проходящее по всей длине детали контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1).
8. Каталитический нейтрализатор по п.6, отличающийся тем, что каталитически активное покрытие (2), которое не контактирует непосредственно с истекающими ОГ, нанесено на проточный сотовый элемент (3) таким образом, что оно проходит с входной стороны вглубь детали лишь на 5-50% ее длины и тем самым образует расположенную с входной стороны зону, а контактирующее непосредственно с истекающими ОГ покрытие (1) проходит на остальной части длины детали и тем самым образует расположенную с выходной стороны зону, примыкающую к расположенной с входной стороны зоне.
9. Каталитический нейтрализатор по п.7 или 8, отличающийся тем, что нанесенный непосредственно на проточный сотовый элемент слой (2), соответственно расположенная с входной стороны зона (2), содержит, кроме того, одно или несколько цеолитных соединений, выбранных из группы, включающей бета-цеолиты, цеолиты типа X, цеолиты типа Y, мордениты и цеолиты ZSM-5, и проявляющих аккумулирующие действие в отношении встречающихся в ОГ дизельных двигателей углеводородов.
10. Устройство для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, имеющее каталитический нейтрализатор по одному из пп.1-9.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что каталитический нейтрализатор по одному из пп.1-9 установлен по ходу потока ОГ перед сажевым фильтром и/или каталитическим нейтрализатором для селективного каталитического восстановления оксидов азота.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2009/008047 WO2011057649A1 (de) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | Verbesserter dieseloxidationskatalysator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012123950A RU2012123950A (ru) | 2014-02-20 |
| RU2559502C2 true RU2559502C2 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=42315909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123950/05A RU2559502C2 (ru) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | Усовершенствованный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9011783B2 (ru) |
| EP (1) | EP2498898B1 (ru) |
| JP (1) | JP5683598B2 (ru) |
| CN (1) | CN102574055B (ru) |
| BR (1) | BR112012011292B1 (ru) |
| PL (1) | PL2498898T3 (ru) |
| RU (1) | RU2559502C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011057649A1 (ru) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678419B2 (en) | 2007-05-11 | 2010-03-16 | Sdc Materials, Inc. | Formation of catalytic regions within porous structures using supercritical phase processing |
| US8575059B1 (en) | 2007-10-15 | 2013-11-05 | SDCmaterials, Inc. | Method and system for forming plug and play metal compound catalysts |
| JP5664918B2 (ja) * | 2011-04-08 | 2015-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
| GB201121468D0 (en) | 2011-12-14 | 2012-01-25 | Johnson Matthey Plc | Improvements in automotive catalytic aftertreatment |
| KR101875228B1 (ko) * | 2012-01-27 | 2018-07-05 | 두산인프라코어 주식회사 | Ｕｒｅａ-ｓｃｒ 시스템 장치 및 제어방법 |
| EP2623183B1 (de) * | 2012-02-03 | 2015-08-26 | Umicore AG & Co. KG | Katalytisch aktives partikelfilter und dessen verwendung |
| EP2656904A1 (de) * | 2012-04-26 | 2013-10-30 | Umicore AG & Co. KG | Dieseloxidationskatalysator |
| US8568674B1 (en) | 2012-08-10 | 2013-10-29 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst composites |
| GB201220912D0 (en) | 2012-11-21 | 2013-01-02 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine |
| US8980209B2 (en) | 2012-12-12 | 2015-03-17 | Basf Corporation | Catalyst compositions, catalytic articles, systems and processes using protected molecular sieves |
| PL2931423T3 (pl) | 2012-12-12 | 2022-01-31 | Basf Corporation | Sposób wytwarzania wyrobu katalitycznego z zastosowaniem sit molekularnych dużych cząstek |
| EP2772302A1 (en) | 2013-02-27 | 2014-09-03 | Umicore AG & Co. KG | Hexagonal oxidation catalyst |
| US9333490B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-05-10 | Basf Corporation | Zoned catalyst for diesel applications |
| JP5676679B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2015-02-25 | 株式会社キャタラー | 排気ガス浄化用触媒 |
| GB2514177A (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-19 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for a compression ignition engine |
| GB201315892D0 (en) | 2013-07-31 | 2013-10-23 | Johnson Matthey Plc | Zoned diesel oxidation catalyst |
| CN110681377A (zh) * | 2013-08-28 | 2020-01-14 | 巴斯夫公司 | 柴油机氧化催化剂复合材料 |
| KR20160074566A (ko) * | 2013-10-22 | 2016-06-28 | 에스디씨머티리얼스, 인코포레이티드 | 대형 디젤 연소 엔진용 촉매 디자인 |
| US9687811B2 (en) | 2014-03-21 | 2017-06-27 | SDCmaterials, Inc. | Compositions for passive NOx adsorption (PNA) systems and methods of making and using same |
| GB201405868D0 (en) * | 2014-04-01 | 2014-05-14 | Johnson Matthey Plc | Diesel oxidation catalyst with NOx adsorber activity |
| CN104117381B (zh) * | 2014-08-12 | 2016-09-14 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 含有Al-Si-Ti复合氧化物的柴油车氧化性催化剂 |
| JP6545962B2 (ja) * | 2015-01-22 | 2019-07-17 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| WO2017119101A1 (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | ジョンソン・マッセイ・ジャパン合同会社 | フィルター |
| DE102016207484A1 (de) | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Umicore Ag & Co. Kg | Dieseloxidationskatalysator |
| EP3487617B1 (de) | 2016-07-19 | 2021-09-08 | Umicore AG & Co. KG | Dieseloxidationskatalysator |
| CN107999058A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种二段法烟气脱硝工艺及脱硝设备 |
| PL3357558T3 (pl) | 2017-02-03 | 2020-03-31 | Umicore Ag & Co. Kg | Katalizator do oczyszczania gazów spalinowych silników wysokoprężnych |
| EP3815780B1 (en) | 2019-10-30 | 2024-06-19 | Umicore AG & Co. KG | Diesel oxidation catalyst |
| EP3865209A1 (en) | 2020-02-17 | 2021-08-18 | UMICORE AG & Co. KG | Diesel oxidation catalyst |
| CN111997718B (zh) * | 2020-08-18 | 2022-05-17 | 无锡威孚环保催化剂有限公司 | 一种应用于柴油-天然气双燃料车的后处理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135279C1 (ru) * | 1998-06-30 | 1999-08-27 | Акционерное общество открытого типа "Катализатор" | Катализатор для очистки газов от углеводородов, оксидов азота, оксида углерода и способ его получения |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5952530A (ja) * | 1982-09-20 | 1984-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒 |
| DE19614540A1 (de) | 1996-04-12 | 1997-10-16 | Degussa | Dieselkatalysator |
| TW442324B (en) * | 1996-12-06 | 2001-06-23 | Engelhard Corp | Catalytic metal plate |
| US6921738B2 (en) * | 1996-12-06 | 2005-07-26 | Engelhard Corporation | Catalytic metal plate |
| GB9802504D0 (en) | 1998-02-06 | 1998-04-01 | Johnson Matthey Plc | Improvements in emission control |
| JP4412299B2 (ja) * | 1999-07-09 | 2010-02-10 | 日産自動車株式会社 | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 |
| DE60042991D1 (de) | 1999-07-09 | 2009-11-05 | Nissan Motor | Abgasreinigungskatalysator und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP1287886A1 (de) | 2001-08-09 | 2003-03-05 | OMG AG & Co. KG | Katalysator für die Reinigung der Abgase eines Verbrennungsmotors |
| US6928806B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-08-16 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas aftertreatment systems |
| DE102004040549B4 (de) * | 2004-08-21 | 2017-03-23 | Umicore Ag & Co. Kg | Katalytisch beschichtetes Partikelfilter und seine Verwendung |
| JP2006125206A (ja) | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Ict:Kk | 内燃機関排気ガスの浄化方法およびその装置 |
| GB2406803A (en) | 2004-11-23 | 2005-04-13 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| KR100736703B1 (ko) | 2005-07-08 | 2007-07-06 | 희성엥겔하드주식회사 | 디젤산화 활성이 개선된 이중층 촉매 |
| US7576031B2 (en) * | 2006-06-09 | 2009-08-18 | Basf Catalysts Llc | Pt-Pd diesel oxidation catalyst with CO/HC light-off and HC storage function |
| BRPI0715693B1 (pt) * | 2006-08-19 | 2018-10-23 | Umicore Ag & Co Kg | filtro de partículas diesel revestido cataliticamente, processo para sua produção e uso do mesmo |
| TWI449572B (zh) * | 2006-11-29 | 2014-08-21 | Umicore Shokubai Japan Co Ltd | Oxidation catalyst and the oxidation catalyst using an exhaust gas purification system |
| JP2008188542A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス処理用触媒、その製造方法および排ガス処理方法 |
| DE102007008954B4 (de) * | 2007-02-21 | 2009-12-17 | Umicore Ag & Co. Kg | Katalysatorsystem und seine Verwendung |
| JP2009228575A (ja) | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toyota Central R&D Labs Inc | ディーゼルエンジン排ガス用浄化装置 |
| US9440192B2 (en) | 2009-01-16 | 2016-09-13 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems |
| US8211392B2 (en) | 2009-01-16 | 2012-07-03 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst composite with layer structure for carbon monoxide and hydrocarbon conversion |
| US8637426B2 (en) | 2009-04-08 | 2014-01-28 | Basf Corporation | Zoned catalysts for diesel applications |
-
2009
- 2009-11-12 EP EP09752750.1A patent/EP2498898B1/de active Active
- 2009-11-12 BR BR112012011292-9A patent/BR112012011292B1/pt active IP Right Grant
- 2009-11-12 US US13/503,797 patent/US9011783B2/en active Active
- 2009-11-12 JP JP2012538200A patent/JP5683598B2/ja active Active
- 2009-11-12 WO PCT/EP2009/008047 patent/WO2011057649A1/de active Application Filing
- 2009-11-12 RU RU2012123950/05A patent/RU2559502C2/ru active
- 2009-11-12 CN CN200980161981.5A patent/CN102574055B/zh active Active
- 2009-11-12 PL PL09752750.1T patent/PL2498898T3/pl unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135279C1 (ru) * | 1998-06-30 | 1999-08-27 | Акционерное общество открытого типа "Катализатор" | Катализатор для очистки газов от углеводородов, оксидов азота, оксида углерода и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2498898A1 (de) | 2012-09-19 |
| US20120213674A1 (en) | 2012-08-23 |
| WO2011057649A1 (de) | 2011-05-19 |
| JP2013510702A (ja) | 2013-03-28 |
| US9011783B2 (en) | 2015-04-21 |
| CN102574055A (zh) | 2012-07-11 |
| WO2011057649A8 (de) | 2012-05-24 |
| BR112012011292B1 (pt) | 2020-12-08 |
| JP5683598B2 (ja) | 2015-03-11 |
| PL2498898T3 (pl) | 2016-12-30 |
| RU2012123950A (ru) | 2014-02-20 |
| CN102574055B (zh) | 2015-11-25 |
| BR112012011292A2 (pt) | 2016-04-12 |
| EP2498898B1 (de) | 2016-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2559502C2 (ru) | Усовершенствованный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя | |
| US9611773B2 (en) | Zoned catalysed substrate monolith | |
| US8795617B2 (en) | Catalyzed substrate and exhaust system for internal combustion engine | |
| EP2922631B2 (en) | Catalysed soot filter for treating the exhaust gas of a compression ignition engine | |
| RU2759725C2 (ru) | АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx | |
| US10596550B2 (en) | Three layer NOx adsorber catalyst | |
| GB2514204A (en) | Oxidation catalyst for a compression ignition engine | |
| JP7231555B2 (ja) | ＮＯｘ吸着触媒 | |
| US11358127B2 (en) | NOx adsorber catalyst |