RU2715653C2 - Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, спроектированный в качестве первого в системе селективного каталитического восстановления (scr) - Google Patents
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, спроектированный в качестве первого в системе селективного каталитического восстановления (scr) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715653C2 RU2715653C2 RU2018101713A RU2018101713A RU2715653C2 RU 2715653 C2 RU2715653 C2 RU 2715653C2 RU 2018101713 A RU2018101713 A RU 2018101713A RU 2018101713 A RU2018101713 A RU 2018101713A RU 2715653 C2 RU2715653 C2 RU 2715653C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- product according
- ammonia
- catalytic reduction
- molecular sieve
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 454
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 347
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 172
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 title claims abstract description 147
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 147
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims abstract description 84
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical class [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 80
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 73
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000010953 base metal Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical class [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 63
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 29
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 25
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 25
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 24
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 15
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910004625 Ce—Zr Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N (D)-(+)-Pantothenic acid Chemical compound OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(O)=O GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 67
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 53
- 239000002585 base Substances 0.000 description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 34
- 239000000047 product Substances 0.000 description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 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
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100023185 Transcriptional repressor scratch 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710171414 Transcriptional repressor scratch 1 Proteins 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N aluminum;hydroxy-[hydroxy(oxo)silyl]oxy-oxosilane;lithium Chemical compound [Li].[Al].O[Si](=O)O[Si](O)=O.O[Si](=O)O[Si](O)=O HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BESJRHHIPGWPTC-UHFFFAOYSA-N azane;copper Chemical class N.[Cu] BESJRHHIPGWPTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012052 concurrent chemoradiation therapy Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZKXWKVVCCTZOLD-UHFFFAOYSA-N copper;4-hydroxypent-3-en-2-one Chemical compound [Cu].CC(O)=CC(C)=O.CC(O)=CC(C)=O ZKXWKVVCCTZOLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012013 faujasite Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 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
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052670 petalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
-
- 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
- B01J23/42—Platinum
-
- 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
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
-
- 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
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
-
- 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
-
- 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
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9436—Ammonia
-
- 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
- B01D53/9463—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 one brick
- B01D53/9472—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 one brick in different zones
-
- 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
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- 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
-
- 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
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- 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
- B01J37/0201—Impregnation
-
- 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
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- 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
- B01D2255/50—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
- B01D2255/9037—More than three zones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
-
- 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
-
- 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
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Изобретение относится к каталитическому изделию, предотвращающему проскок аммиака, к системе выпуска отработавших газов, дизельному двигателю, установленному на транспортном средстве, на стационарной установке или на водоплавающем судне, таком как корабль, содержащим данное каталитическое изделие, и к способам обеспечения экзотермического эффекта и уменьшения образования N2O из NH3 в выхлопных газах с каталитическим изделием. Изделие содержит основу, включающую впускной конец и выпускной конец, первую зону и вторую зону, в котором: первая зона содержит катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержащий: (1) катализатор окисления аммиака, содержащий металл платиновой группы, и (2) первый катализатор селективного каталитического восстановления, содержащий металлзамещенное молекулярное сито, ванадий или неблагородный металл; вторая зона содержит второй катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора окисления дизельного топлива, дизельного экзотермического катализатора, каталитического сажевого фильтра, абсорбера NOx, катализатора селективного каталитического восстановления/пассивного адсорбера NOx, катализатора для холодного пуска или трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Причем первая зона расположена выше по течению газового потока по отношению ко второй зоне, а катализатор, предотвращающий проскок аммиака, расположен у впускного конца внутри потока выхлопного газа, а второй катализатор расположен у выпускного конца. Технический результат заключается в уменьшении проскока аммиака. 5 н. и 38 з.п. ф-лы, 24 ил., 6 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к катализаторам, предотвращающим проскок аммиака (ASC), изделиям, содержащим катализаторы, предотвращающие проскок аммиака, и способам изготовления и применения таких изделий, чтобы уменьшать проскок аммиака.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Сжигание углеводородов в дизельных двигателях, стационарных газовых турбинах и других системах образует выхлопные газы, которые должны быть обработаны, чтобы удалить оксиды азота (NOx), которые содержат NO (оксид азота) и NO2 (диоксид азота), причем NO составляет основную часть образующихся NOx. NOx известны как вызывающие ряд проблем со здоровьем у людей, а также вызывающие ряд эффектов, вредных для окружающей среды, которые включают образование смога и кислотного дождя. Для того, чтобы уменьшить воздействие NOx в выхлопных газах на людей и окружающую среду, желательно исключить эти нежелательные компоненты, предпочтительно посредством процесса, который не образует другие вредные или токсичные вещества.
Выхлопные газы, образующиеся в двигателях, работающих на обедненных топливных смесях, и дизельных двигателях, являются обычно окислительными. NOx необходимо восстановить селективным образом посредством катализатора и восстановителя в процессе, известном как селективное каталитическое восстановление (SCR), в котором NOx превращают в элементарный азот (N2) и воду. В процессе селективного каталитического восстановления (SCR) газообразный восстановитель, обычно безводный аммиак, водный раствор аммиака или мочевину, добавляют к потоку выхлопных газов перед контактированием выхлопных газов с катализатором. Восстановитель абсорбируется на катализаторе, и NOx восстанавливаются, когда газы проходят через катализированную основу или над ней. Для того, чтобы максимизировать конверсию NOx, часто необходимо добавлять к газовому потоку большее, чем стехиометрическое, количество аммиака. Однако высвобождение избыточного аммиака в атмосферу могло бы неблагоприятно влиять на здоровье людей и на окружающую среду. Кроме того, аммиак является едкой щелочью, особенно в его водной форме. Конденсация аммиака и воды в областях выпускной линии ниже по потоку от каталитических нейтрализаторов отработавших газов может приводить к образованию коррозионной смеси, которая может повреждать систему выпуска отработавших газов. Поэтому высвобождение аммиака в выхлопных газах должно быть устранено. Во многих обычных системах выпуска отработавших газов ниже по потоку от катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) установлен катализатор окисления аммиака (иначе называемый катализатором, предотвращающим проскок аммиака, или «ASC»), чтобы удалять аммиак из выхлопных газов посредством превращения его в азот. Применение катализаторов, предотвращающих проскок аммиака, может делать возможным получение величин конверсии NOx более чем 90%, что выше, чем в случае типичного ездового цикла дизельного двигателя.
Являлось бы желательным иметь катализатор, который обеспечивает как удаление NOx посредством селективного каталитического восстановления (SCR), так и селективную конверсию аммиака до азота, где конверсия аммиака происходит на протяжении широкого интервала температур в ездовом цикле транспортного средства, и образуется минимальное количество оксида азота и закиси азота в качестве побочных продуктов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте данное изобретение относится к каталитическому изделию, содержащему основу, содержащую впускной конец и выпускной конец, первую зону и вторую зону, где первая зона содержит катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), содержащий металл платиновой группы, и первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), содержащий металлзамещенное молекулярное сито, ванадий или неблагородный металл, и вторая зона содержит второй катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора окисления дизельного топлива (DOC), дизельного экзотермического катализатора (DEC), катализированного сажевого фильтра (CSF), абсорбера NOx, катализатора селективного каталитического восстановления/пассивного адсорбера NOx (SCR/PNA), катализатора для холодного пуска (CSC) или трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC), где первая зона расположена выше по течению газового потока по отношению ко второй зоне.
В другом аспекте данное изобретение относится к системе выпуска отработавших газов, содержащей каталитическое изделие в соответствии с первым аспектом данного изобретения и средство для образования NH3 в выхлопных газах.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к источнику сжигания, содержащему систему выпуска отработавших газов, содержащую каталитическое изделие в соответствии с первым аспектом данного изобретения и средство для образования NH3 в выхлопных газах.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к способу предоставления экзотермического эффекта в катализаторе, где данный способ включает контактирование выхлопных газов, содержащих углеводороды, с катализатором в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В другом аспекте данное изобретение относится к способу уменьшения образования N2O от NH3 в выхлопных газах, где данный способ включает контактирование выхлопных газов, содержащих аммиак, с каталитическим изделием в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором.
Фиг. 2 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем и расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором. Также показаны рисунки для описания двойных слоев.
Фиг. 3 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является смесью и расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором.
Фиг. 4 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед фильтром, и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) расположен после фильтра, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), может быть двойным слоем или смесью, и фильтр является покрытым или непокрытым.
Фиг. 5 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед и после фильтра, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), перед фильтром является двойным слоем с катализатором селективного каталитического восстановления (SCR), покрывающим как впускную сторону, так и верхнюю сторону катализатора окисления аммиака, катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), после фильтра является двойным слоем с катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) покрывающим впускную сторону катализатора окисления аммиака, и фильтр является покрытым или непокрытым.
Фиг. 6 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед и после фильтра, где оба катализатора, предотвращающие проскок аммиака, являются двойным слоем с катализатором селективного каталитического восстановления (SCR), покрывающим как впускную сторону, так и верхнюю сторону катализатора окисления аммиака, и фильтр является покрытым или непокрытым.
Фиг. 7 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором, предотвращающим проскок аммиака, на впускной стороне катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) находится между катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором.
Фиг. 8 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором, предотвращающим проскок аммиака, на впускной стороне катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), и часть катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает верх катализатора окисления аммиака, и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) находится между катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором.
Фиг. 9 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором каталитического восстановления (SCR), который находится выше по течению потока от катализатора окисления дизельного топлива (DOC) или другого катализатора, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором каталитического восстановления (SCR) перед катализатором окисления аммиака. В других конфигурациях, не показано, часть катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) в катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC), или катализаторе селективного каталитического восстановления (SCR) между катализатором, предотвращающим проскок аммиака (ASC), и катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором, может покрывать верхнюю часть слоя для окисления аммиака.
Фиг. 10 представляет собой график, показывающий конверсию NH3, селективность в отношении N2O, и селективность в отношении NOx при применении свежеприготовленных катализаторов.
Фиг. 11 представляет собой график, показывающий конверсию NH3, селективность в отношении N2O, и селективность в отношении NOx при применении состаренных катализаторов.
Фиг. 12 представляет собой график, показывающий конверсию NO при применении свежеприготовленных катализаторов.
Фиг. 13 представляет собой график, показывающий конверсию NO при применении состаренных катализаторов.
Фиг. 14 представляет собой график, показывающий конверсию CO при применении свежеприготовленных катализаторов.
Фиг. 15 представляет собой график, показывающий конверсию CO при применении состаренных катализаторов.
Фиг. 16 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применения свежеприготовленного противопоставленного катализатора.
Фиг. 17 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применении свежеприготовленного катализатора, имеющего отношение Pt:Pd, составляющее 1:5.
Фиг. 18 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применении свежеприготовленного катализатора, имеющего отношение Pt:Pd, составляющее 2:1.
Фиг. 19 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применения состаренного ссылочного катализатора.
Фиг. 20 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применении состаренного катализатора, имеющего отношение Pt:Pd, составляющее 1:5.
Фиг. 21 представляет собой график, показывающий конверсию углеводородов (HC) при применении состаренного катализатора, имеющего отношение Pt:Pd, составляющее 2:1.
Фиг. 22 представляет собой график, показывающий температуру в различных точках в системе выпуска отработавших газов, содержащей противопоставленный катализатор с Pt в качестве единственного металла платиновой группы (МПГ).
Фиг. 23 представляет собой график, показывающий температуру в различных точках в системе выпуска отработавших газов, содержащей противопоставленный катализатор с Pt и Pd при загрузке в соотношении 1:5.
Фиг. 24 представляет собой график, показывающий температуру в различных точках в системе выпуска отработавших газов, содержащей противопоставленный катализатор с Pt и Pd при загрузке в соотношении 2:1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как использовано в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа подразумевают включение формы множественного числа, если только из контекста ясно не следует иное. Соответственно, например, ссылка на «катализатор» включает смесь двух или более катализаторов, и т.п.
Термин «проскок аммиака» означает количество непрореагировавшего аммиака, который проходит через катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
Термин «носитель» означает материал, на котором закреплен катализатор.
Термин «носитель с низким накоплением аммиака» типично означает носитель, который сохраняет менее чем 0,001 ммоль NH3 на м3 носителя.
Носитель с низким накоплением аммиака является предпочтительно молекулярным ситом или цеолитом, имеющим тип каркасной структуры, выбранный из группы, состоящей из AEI, ANA, ATS, BEA, CDO, CFI, CHA, CON, DDR, ERI, FAU, FER, GON, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, IRY, ISV, ITE, ITG, ITN, ITR, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, LTA, LTF, MEL, MEP, MFI, MRE, MSE, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NON, NSI, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SGT, SOD, SSF, SSO, SSY, STF, STO, STT, SVR, SVV, TON, TUN, UOS, UOV, UTL, UWY, VET, VNI. Более предпочтительно, молекулярное сито или цеолит имеет тип каркасной структуры, выбранный из группы, состоящей из BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI и MWW, еще более предпочтительно тип каркасной структуры, выбранный из группы, состоящей из BEA и MFI.
Термин «обжигать» или «обжиг» означает нагревание материала в воздушной или кислородной атмосфере. Это определение соответствует определению ИЮПАК (IUPAC) для обжига. (ИЮПАК. Компендиум по технической терминологии, применяемой в химии, 2-е издание. («Золотая книга»). (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Составлено A.D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Электронная скорректированная версия в формате XML: http://goldbook.iupac.org (2006-), создана M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; обновления собраны A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. идентификатор цифрового объекта (doi):10.1351/goldbook.) Обжиг выполняют, чтобы разложить металлическую соль и промотировать обмен ионов металла внутри катализатора и также присоединение катализатора к основе. Температуры, применяемые при обжиге, зависят от компонентов в материале, подлежащем обжигу, и обычно находятся между примерно 400°C до примерно 900°C в течение приблизительно от 1 до 8 часов. В некоторых случаях обжиг может быть выполнен вплоть до температуры примерно 1200°C. В видах применения, включающих процессы, описанные в данном документе, обжиги обычно выполняют при температурах от примерно 400°C до примерно 700°C в течение приблизительно от 1 до 8 часов, предпочтительно при температурах от примерно 400°C до примерно 650°C в течение приблизительно от 1 до 4 часов.
Термин «примерно» означает «приблизительно» и относится к интервалу, который является необязательно ±25%, предпочтительно ±10%, более предпочтительно ±5% или наиболее предпочтительно ±1% от величины, с которой данный термин связан.
Когда интервал или интервалы представлены для различных численных элементов, интервал или интервалы могут включать указанные величины, если не указано иное.
Термин «селективность в отношении N2» означает степень конверсии в процентах аммиака в азот.
Термины «катализатор окисления дизельного топлива» (DOC), «дизельный экзотермический катализатор» (DEC), «абсорбер NOx», «SCR/PNAʺ (катализатор селективного каталитического восстановления/пассивный адсорбер NOx), «катализатор для холодного пуска» (CSC) и «трехкомпонентный каталитический нейтрализатор» (TWC) являются хорошо известными терминами в данной области техники, применяемыми для описания различных типов катализаторов, применяемых для обработки выхлопных газов от процессов сгорания.
Термин «металл платиновой группы» или «МПГ» относится к платине, палладию, рутению, родию, осмию и иридию. Металлы платиновой группы являются предпочтительно платиной, палладием, рутением или родием.
Термины «ниже по течению потока» и «выше по течению потока» описывают ориентацию катализатора или основы, где поток выхлопных газов протекает от впускного конца к выпускному концу основы или изделия.
Термины «первый», «второй», обычно применяемые в данном документе, являются обозначениями для дифференцирования признаков, имеющих одно и то же название, и они не ограничиваются численным образом в отношении номера каждого из этих признаков, если контекст не указывает иное. Например, ссылка на «первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR)» не подразумевает, что «второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR)» должен присутствовать.
Ссылка на «катализированный сажевый фильтр», как использовано в данном документе, особенно применительно ко второму катализатору второй зоны, относится к катализатору, который применим для катализирования окисления сажи. Основа «катализированного сажевого фильтра», особенно, когда первая зона и вторая зона расположены на одной и той же основе, может иметь проточную или фильтрующую структуру.
Ссылка на «часть», как использовано в данном документе, может быть синонимичной термину «основа».
В первом аспекте данного изобретения, каталитическое изделие содержит основу, содержащую впускной конец и выпускной конец, первую зону и вторую зону, где первая зона содержит катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), содержащий металл платиновой группы, и первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), содержащий металлзамещенное молекулярное сито, ванадия или неблагородный металл, и вторая зона содержит второй катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора окисления дизельного топлива (DOC), дизельного экзотермического катализатора (DEC), катализированного сажевого фильтра (CSF), абсорбера NOx, катализатора селективного каталитического восстановления/пассивного адсорбера NOx (SCR/PNA), катализатора для холодного пуска (CSC) или трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC), где первая зона расположена выше по течению потока газового потока по отношению ко второй зоне.
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержит катализатор окисления аммиака, содержащий металл платиновой группы, и первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), содержащий металлзамещенное молекулярное сито, ванадий, неблагородный металл, оксид неблагородного металла или смешанный оксид. Катализатор из металла платиновой группы (МПГ) и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) могут присутствовать в одной из четырех конфигураций: трех типов конфигураций двойного слоя и смеси.
Конфигурация первого двойного слоя имеет в своем составе катализатор окисления аммиака в нижнем слое и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) в верхнем слое.
Конфигурация второго двойного слоя имеет в своем составе катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) в слое перед слоем, содержащим катализатор окисления аммиака.
Конфигурация третьего двойного слоя имеет в своем составе катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) в слое перед слоем, содержащим катализатор окисления аммиака, и часть катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) также присутствует в верхнем слое поверх катализатора окисления аммиака.
Эти конфигурации двойного слоя могут быть отображены как:
(1) Катализатор SCR на катализаторе окисления аммиака
(2) Катализатор SCR | катализатор окисления аммиака
(3) Катализатор SCR | (катализатор SCR на катализаторе окисления аммиака)
В каждой из этих конфигураций, слой с катализатором каталитического восстановления (SCR) может также включать металл платиновой группы, предпочтительно платину или палладий, более предпочтительно палладий.
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, может содержать нижний слой, содержащий металл платиновой группы, и верхний слой, содержащий первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), расположенный поверх нижнего слоя.
В четвертой конфигурации, катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержит смесь металла платиновой группы (МПГ) на носителе с низким накоплением аммиака и первого катализатора селективного каталитического восстановления (SCR). Предпочтительно, металл платиновой группы содержит платину, палладий или их смесь. Смесь может дополнительно содержать Pd, Nb-Ce-Zr или Nb на MnO2.
Когда изделие содержит два или более катализатора, предотвращающих проскок аммиака (ASC), катализатор окисления аммиака и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) в катализаторах, предотвращающих проскок аммиака (ASC), могут быть одними и теми же или разными (т.е. катализатор окисления аммиака первого катализатора, предотвращающего проскок аммиака (ASC), отличается от катализатора окисления аммиака другого катализатора ASC).
Первая зона и вторая зона могут быть расположены на одной и той же основе где первая зона расположена на впускной стороне основы, и вторая зона расположена на выпускной стороне основы.
Каталитическое изделие может дополнительно содержать вторую основу, где первая зона расположена на первой основе, и вторая зона расположена на второй основе, и первая основа расположена выше по течению потока от второй основы.
Каталитическое изделие может содержать первую часть и вторую часть, где первая зона расположена в первой части, и вторая зона расположена во второй части, и первая часть расположена выше по течению потока от второй части.
Каталитическое изделие может содержать первую часть и вторую часть, где часть первой зоны расположена в первой части и остаток первой зоны и вторая зона расположены во второй части, и первая часть расположена выше по течению потока от второй части. Каталитическое изделие может содержать три первых части и вторую часть, где первая зона расположена в первой части, и остаток первой зоны и вторая зона расположены во второй части, и первая часть расположена выше по течению потока от второй части.
В каждой из этих комбинаций частей, дополнительные катализаторы могут также быть размещены во второй части или на дополнительных частях после второй части.
Количество металла платиновой группы (МПГ) в катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC), может варьироваться в зависимости от композиции каталитического изделия. Например, металл платиновой группы (МПГ) может присутствовать при уровнях от примерно 0,1 г/фут3 (3,53 г/м3) до примерно 5 г/фут3 (177 г/м3), предпочтительно от примерно 0,1 г/фут3 (3,53 г/м3) до примерно 1 г/фут3 (35,3 г/м3). В некоторых конфигурациях, когда это желательно, чтобы генерировать экзотермический эффект, металл платиновой группы (МПГ) может присутствовать при уровнях от примерно 1 г/фут3 (35,3 г/м3) до примерно 20 г/фут3 (706 г/м3), предпочтительно от примерно 5 г/фут3 (177 г/м3) до примерно 10 г/фут3 (353 г/м3).
Металл платиновой группы (МПГ) может быть Pt, Pd или комбинацией платины и палладия.
Когда применяют как Pt, так и Pd, отношение Pt:Pd может находиться между примерно 10:1 и 1:100, предпочтительно между примерно 5:1 и 1:10.
Катализатор окисления аммиака может содержать платину на носителе, предпочтительно носителе с низким накоплением аммиака.
Носитель с низким накоплением аммиака может являться кремнийсодержащим носителем.
Кремнийсодержащий носитель может содержать кремнезем или цеолит с по меньшей мере одним из следующих соотношений кремнезема к глинозему: (a) по меньшей мере 100, (b) по меньшей мере 200, (c) по меньшей мере 250, (d) по меньшей мере 300, (e) по меньшей мере 400, (f) по меньшей мере 500, (g) по меньшей мере 750 и (h) по меньшей мере 1000.
Кремнийсодержащий носитель может содержать молекулярное сито, имеющее тип каркасной структуры BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI или MWW.
Отношение количества катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) к количеству платины на носителе с низким накоплением аммиака может находиться в интервале от 0:1 до 300:1, предпочтительно 3:1 до 300:1, более предпочтительно 7:1 до 100:1 и наиболее предпочтительно 10:1 до 50:1, включая каждое из предельных значений в отношении, в расчете на массу этих компонентов.
Вторая зона может содержать смесь катализатора окисления и второго катализатора селективного каталитического восстановления (SCR).
Каталитическое изделие может дополнительно содержать второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), где второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) расположен выше по течению потока от катализатора, предотвращающего проскок аммиака, или между катализатором, предотвращающим проскок аммиака, и вторым катализатором.
Часть второго катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) может по меньшей мере частично перекрывать катализатор, предотвращающий проскок аммиака.
Каталитическое изделие может содержать второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), где второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) расположен между катализатором окисления аммиака и вторым катализатором (т.е. ниже по течению потока от катализатора, предотвращающего проскок аммиака (ASC), и выше по течению потока от катализатора окисления дизельного топлива (DOC), дизельного экзотермического катализатора (DEC), катализированного сажевого фильтра (CSF), абсорбера NOx, катализатора селективного каталитического восстановления/пассивного адсорбера NOx (SCR/PNA), катализатора для холодного пуска (CSC) или трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC).)
Катализаторы селективного каталитического восстановления (SCR)
Каталитическое изделие может содержать один или несколько катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR). Катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), присутствующий в одном или каждом катализаторе, предотвращающем проскок аммиака, называют первым катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Этот катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) присутствует в катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC), в качестве части двойного слоя или в смеси с Pt на носителе с низким накоплением аммиака.
Первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может быть металлзамещенным молекулярным ситом, ванадием или неблагородным металлом.
Первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является предпочтительно Cu-SCR катализатором или Fe-SCR катализатором или смешанным оксидом, более предпочтительно Cu-SCR катализатором или смешанным оксидом. Cu-SCR катализатор содержит медь и молекулярное сито. Fe-SCR катализатор содержит железо и молекулярное сито. Молекулярные сита дополнительно описаны ниже.
Медь или железо могут быть расположены внутри каркасной структуры молекулярного сита и/или во внекаркасных (обменных) позициях внутри молекулярного сита.
Первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является предпочтительно Cu-SCR катализатором, содержащий медь и молекулярное сито с малым размером пор, или Fe-SCR катализатором, содержащим железо и молекулярное сито с малым размером пор.
Молекулярное сито с малым размером пор может быть алюмосиликатом, алюмофосфатом (AlPO), силикоалюмофосфатом (SAPO) или их смесями.
Молекулярное сито с малым размером пор может быть выбрано из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и ZON, и их смесей и/или сростков. Предпочтительно молекулярное сито с малым размером пор может быть выбрано из группы типов каркасной структуры, состоящей из CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR и ITE.
Типично, отношение количества первого катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) к количеству платины на носителе с низким накоплением аммиака может находиться по меньшей мере в одном интервале из: (a) от 0:1 до 300:1, (b) от 3:1 до 300:1, (c) от 7:1 до 100:1; и (d) от 10:1 до 50:1, включительно, в расчете на массу этих компонентов.
Обычно, платина может присутствовать в по меньшей мере одном интервале из: (a) 0,01-0,3 масс.%, (b) 0,03-0,2 масс.%, (c) 0,05-0,17 масс.%, и (d) 0,07-0,15 масс.%, включительно, по отношению к сумме «масса носителя платины+масса платины+масса первого катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) в смеси».
Второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может быть неблагородным металлом, оксидом неблагородного металла, молекулярным ситом, металлзамещенным молекулярным ситом или их смесью. Неблагородный металл может быть выбран из группы, состоящей из ванадия (V), молибдена (Mo), вольфрама (W), хрома (Cr), церия (Ce), марганца (Mn), железа (Fe), кобальта (Co), никеля (Ni) и меди (Cu) и циркония (Zr), и их смесей.
Композиции селективного каталитического восстановления (SCR), состоящие из ванадия, поддерживаемого на огнеупорном оксиде металла, таком как глинозем, кремнезем, диоксид циркония, диоксид титана, оксид церия и их комбинации, хорошо известны и широко применяются в промышленном масштабе в передвижной технике. Типичные композиции описаны в патентах США №№ 4010238 и 4085193, полное содержание которых включено в данный документ посредством ссылки. Композиции, применяемые в промышленном масштабе, особенно в передвижной технике, содержат TiO2, на котором WO3 и V2O5 диспергированы при концентрациях в интервале от 5 до 20 масс.% и от 0,5 до 6 масс.%, соответственно.
Второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать Nb-Ce-Zr или Nb на MnO2. Эти катализаторы могут содержать другие неорганические материалы, такие как SiO2 и ZrO2, действующие в качестве связующих или промоторов.
Когда катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является неблагородным металлом, каталитическое изделие может дополнительно содержать по меньшей мере один промотор на основе неблагородного металла. Как использовано в данном документе, «промотор» понимается как означающий вещество, которое, когда оно добавлено в катализатор, увеличивает активность катализатора.
Промотор на основе неблагородного металла может быть в форме металла, оксида металла или их смеси. По меньшей мере один промотор катализатора из неблагородного металла может быть выбран из неодима (Nd), бария (Ba), церия (Ce), лантана (La), празеодима (Pr), магния (Mg), кальция (Ca), марганца (Mn), цинка (Zn), ниобия (Nb), циркония (Zr), молибдена (Mo), олова (Sn), тантала (Ta), стронция (Sr) и их оксидов. По меньшей мере один промотор катализатора из неблагородного металла может предпочтительно быть MnO2, Mn2O3, Fe2O3, SnO2, CuO, CoO, CeO2 и их смесями. По меньшей мере один промотор катализатора из неблагородного металла может быть добавлен к катализатору в форме соли в водном растворе, такой как нитрат или ацетат. По меньшей мере один промотор катализатора из неблагородного металла и по меньшей мере один катализатор из неблагородного металла, например, медь, могут быть импрегнированы из водного раствора в материал(ы) оксидного носителя, могут быть добавлены в покрытие из пористого оксида (washcoat), содержащее материал(ы) оксидного носителя, или могут быть импрегнированы в носитель, предварительно покрытый покрытием из пористого оксида.
Катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито или металлзамещенное молекулярное сито. Как использовано в данном документе, термин «молекулярное сито» понимается как означающий метастабильный материал, содержащий очень маленькие поры точного и однородного размера, который может быть применен в качестве адсорбента для газов и жидкостей. Молекулы, которые достаточно малы, чтобы проходить через поры, адсорбируются, в то время как молекулы большего размера нет. Молекулярное сито может быть цеолитовым молекулярным ситом, нецеолитовым молекулярным ситом или их смесью.
Цеолитовым молекулярным ситом является микропористый алюмосиликат, имеющий любую из каркасных структур, перечисленных в Базе данных цеолитовых структур, опубликованной Международной ассоциацией по цеолитам (IZA). Каркасные структуры включают, однако без ограничения ими, типы CHA, FAU, BEA, MFI, MOR. Неограничивающие примеры цеолитов, имеющих эти структуры, включают шабазит, фожазит, цеолит Y, ультрастабильный цеолит Y, бета-цеолит, морденит, силикалит, цеолит X и ZSM-5.
Алюмосиликатные цеолиты могут иметь молярное отношение кремнезем/глинозем (SAR), определенное как SiO2/Al2O3) от по меньшей мере примерно 5, предпочтительно по меньшей мере примерно 20, при применимых интервалах от примерно 10 до 200.
Любой из катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито с малым, средним или большим размером пор, или же их комбинации. «Молекулярное сито с малым размером пор» является молекулярным ситом, имеющим в своей структуре максимальный размер кольца из 8 тетраэдрически координированных атомов. «Молекулярное сито со средним размером пор» является молекулярным ситом, имеющим в своей структуре максимальный размер кольца из 10 тетраэдрически координированных атомов. «Молекулярное сито с большим размером пор» является молекулярным ситом, имеющим в своей структуре максимальный размер кольца из 12 тетраэдрически координированных атомов.
Второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито с малым размером пор, выбранное из группы, состоящей из алюмосиликатных молекулярных сит, металлзамещенных алюмосиликатных молекулярных сит, алюмофосфатных (AlPO) молекулярных сит, металлзамещенных алюмофосфатных молекулярных сит (MeAlPO), силикоалюмофосфатных (SAPO) молекулярных сит и металлзамещенных силикоалюмофосфатных молекулярных сит (MeAPSO), и их смесей.
Любой из катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито с малым размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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, SFW, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON, и их смесей и/или сростков. Предпочтительно молекулярное сито с малым размером пор выбирают из группы типов каркасной структуры, состоящей из AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV и SFW.
Любой из катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито со средним размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и WEN, и их смесей и/или сростков. Предпочтительно молекулярное сито со средним размером пор выбирают из группы типов каркасной структуры, состоящей из FER, MFI и STT.
Любой из катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR) может содержать молекулярное сито с большим размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и VET, и их смесей и/или сростков. Предпочтительно молекулярное сито с большим размером пор выбирают из группы типов каркасной структуры, состоящей из BEA, MOR и OFF.
Металлзамещенное молекулярное сито может иметь по меньшей мере один металл из одной из групп VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB или IIB Периодической таблицы, осажденный на внекаркасных позициях структуры на внешней поверхности или внутри каналов, полостей или каркасов молекулярных сит. Металлы могут находиться в одной из нескольких форм, включающих, однако не ограничивающихся ими, атомы или кластеры металла с нулевой валентностью, изолированные катионы, моноядерные или полиядерные оксикатионы или же оксиды металлов. Предпочтительно, металлами могут являться железо, медь и их смеси или комбинации.
Металл может быть объединен с цеолитом при применении смеси или раствора предшественника металла в подходящем растворителе. Термин «предшественник металла» означает любое соединение или комплекс, которые могут быть диспергированы на цеолите, чтобы предоставить каталитически активный металлический компонент. Предпочтительно, растворитель является водой, вследствие как экономических аспектов, так и экологических аспектов применения других растворителей. Когда медь применяют в качестве предпочтительного металла, подходящие комплексы или соединения включают, однако не ограничиваются ими, безводный и гидратированный сульфат меди, нитрат меди, ацетат меди, ацетилацетонат меди, оксид меди, гидроксид меди и соли аммиакатов меди (например, [Cu(NH3)4]2+). Это изобретение не ограничено предшественниками металла конкретного типа, составом или чистотой. Молекулярное сито может быть добавлено к раствору металлического компонента, чтобы образовать суспензию, которой затем предоставляют возможность реакционного взаимодействия таким образом, что металлический компонент распределяется на цеолите. Металл может быть распределен в поровых каналах, а также на внешней поверхности молекулярного сита. Металл может быть распределен в ионной форме или в качестве оксида металла. Например, медь может быть распределена в качестве ионов меди (II), ионов меди (I) или в качестве оксида меди. Молекулярное сито, содержащее металл, может быть отделено от жидкой фазы суспензии, промыто и высушено. Результирующее металлсодержащее молекулярное сито может затем быть подвергнуто обжигу, чтобы зафиксировать металл в молекулярном сите.
Предпочтительно, один или несколько катализаторов селективного каталитического восстановления (SCR) содержат Cu-SCR, Fe-SCR, ванадий, смешанный оксид, промотированный Ce-Zr или промотированный MnO2. Катализатор Cu-SCR содержит медь и молекулярное сито, и катализатор Fe-SCR содержит железо и молекулярное сито. Предпочтительно, молекулярное сито является алюмосиликатом, алюмофосфатом (AlPO), силикоалюмофосфатом (SAPO) или их смесями. Когда второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) находится между катализатором, предотвращающим проскок аммиака, и вторым катализатором, второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) предпочтительно содержит промотированный Ce-Zr или промотированный MnO2.
Металлзамещенное молекулярное сито может содержать в интервале от примерно 0,10% до примерно 10% по массе металла группы VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB или IIB, расположенного на внекаркасных позициях структуры на внешней поверхности или внутри каналов, полостей или каркасов молекулярного сита. Предпочтительно, металл во внекаркасных позициях структуры может присутствовать в количестве в интервале от примерно 0,2% до примерно 5% по массе.
Металлзамещенное молекулярное сито может быть молекулярным ситом с поддерживаемой медью (Cu) или железом (Fe), имеющим от примерно 0,1 масс.% до примерно 20 масс.% меди или железа от общей массы катализатора. Более предпочтительно медь или железо присутствует от примерно 0,5 масс.% до примерно 15 масс.% от общей массы катализатора. Более предпочтительно медь или железо присутствует от примерно 1 масс.% до примерно 9 масс.% от общей массы катализатора.
Катализаторы, описанные в данном документе, могут быть применены при обработке селективным каталитическим восстановлением (SCR) выхлопных газов от различных двигателей. Одним из свойств катализатора, содержащего смесь платины на кремнийсодержащем носителе с первым катализатором селективного каталитического восстановления (SCR), где первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является Cu-SCR или Fe-SCR катализатором, является то, что он может предоставлять улучшение в выходе N2 от аммиака при температуре от примерно 250°C до примерно 350°C, по сравнению с катализатором, содержащим сравнимый состав, в котором первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) присутствует в качестве первого слоя, и платина, поддерживаемая на слое, который сохраняет аммиак, присутствует во втором покровном слое, и газ, содержащий NH3, проходит через первый слой перед прохождением через второй покровный слой. Другим свойством катализатора, содержащего смесь платины на носителе с низким накоплением аммиака с первым катализатором селективного каталитического восстановления (SCR), где первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является Cu-SCR катализатором или Fe-SCR катализатором, является то, что он может предоставлять уменьшенное образование N2O от NH3 по сравнению с катализатором, содержащим сравнимый состав, в котором первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) присутствует в качестве первого слоя, и платина, поддерживаемая на носителе, который сохраняет аммиак, присутствует во втором покровном слое, и газ, содержащий NH3, проходит через первый слой перед прохождением через второй покровный слой.
В первой конфигурации, каталитическое изделие содержит основу, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, первую зону, содержащую катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), содержащий (a) катализатор окисления аммиака, содержащий металл платиновой группы (МПГ) и первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), и вторую зону, содержащую катализатор окисления дизельного топлива, дизельный экзотермический катализатор (DEC), абсорбер NOx, катализатор селективного каталитического восстановления/пассивный адсорбер NOx (SCR/PNA), катализатор для холодного пуска (CSC) или трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), где первая зона расположена на впускной стороне основы, и вторая зона расположена на выпускной стороне основы. Фиг. 1 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен на впускной стороне изделия в потоке выхлопных газов и катализатор окисления дизельного топлива (DOC) или один из других катализаторов расположен на выпускной стороне изделия. Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, может присутствовать в одной из трех конфигураций двойного слоя, как показано на Фиг. 2. Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, может также присутствовать как смесь металла платиновой группы (МПГ) на носителе с низким накоплением аммиака и первого катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), где металл платиновой группы предпочтительно содержит платину, палладий или их смесь, как показано на Фиг. 3.
В другой конфигурации, каталитическое изделие содержит основу, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, первую зону, содержащую катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), содержащий (a) катализатор окисления аммиака, содержащий металл платиновой группы (МПГ) и первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), вторую зону, содержащую покрытый или непокрытый фильтр, за которым следует катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), как показано на Фиг. 4. Катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), может быть двойным слоем или смесью, как описано выше. Фиг. 5 показывает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), в первой зоне сконфигурирован в виде двойного слоя, в котором катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает впускную сторону и верх катализатора окисления аммиака, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), на выпускной стороне сконфигурирован в виде двойного слоя, в котором катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает впускную сторону катализатора окисления аммиака. Фиг. 6 показывает конфигурацию, в которой как катализаторы, предотвращающие проскок аммиака ASC, сконфигурированы в виде двойного слоя, в котором катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает впускную сторону и верх катализатора окисления аммиака, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), на выпускной стороне сконфигурирован в виде двойного слоя, в котором катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает впускную сторону катализатора окисления аммиака.
Фиг. 7 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором окисления аммиака на впускной стороне катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) находится между катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором.
Фиг. 8 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором, и катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором, предотвращающим проскок аммиака, на впускной стороне катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), и часть катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) покрывает верх катализатора окисления аммиака, и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) находится между катализатором окисления дизельного топлива (DOC) или другим катализатором. Предпочтительно второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) полностью покрывает первый слой, содержащий смесь платины на носителе с низким накоплением аммиака с первым катализатором каталитического восстановления (SCR).
Фиг. 9 изображает конфигурацию, в которой катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), расположен в потоке выхлопных газов перед вторым катализатором каталитического восстановления (SCR), который находится выше по течению потока от катализатора окисления дизельного топлива (DOC) или другого катализатора, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является двойным слоем с катализатором каталитического восстановления (SCR) перед катализатором окисления аммиака. В других конфигурациях, не показано, часть катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) в катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC), или катализаторе селективного каталитического восстановления (SCR) между катализатором, предотвращающим проскок аммиака (ASC), может покрывать верхнюю часть слоя для окисления аммиака.
В другой конфигурации, каталитическое изделие содержит лишь один катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), и либо (a) вторая зона не содержит катализатор окисления дизельного топлива (DOC), либо (b) катализатор окисления дизельного топлива (DOC) не расположен смежным образом, и ниже по течению потока от него, с катализатором, предотвращающим проскок аммиака.
В другой конфигурации, каталитическое изделие дополнительно содержит третью зону, содержащую катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), где третья зона расположена между первой зоной и второй зоной. Металл платиновой группы (МПГ) в первой зоне может содержать палладий в количестве, достаточном, чтобы генерировать экзотермический эффект.
В каждой из вышеописанных конфигураций каждая из зон может быть расположена на одной и той же основе, или могут иметься две основы или более с одной или несколькими зонами на каждой основе. В системе выпуска отработавших газов, когда применяют две основы или более, одна или несколько основ могут быть расположены в одном корпусе или кожухе или в разных корпусах или кожухах.
Основа для катализатора может являться любым материалом, обычно применяемым для получения автомобильных катализаторов, который содержит проточную или фильтрующую структуру, такую как сотовую структуру, экструдированный носитель, металлическую основу или фильтр селективного каталитического восстановления (SCRF). Предпочтительно основа имеет множество тонких, параллельных каналов для протекания газа, протянутых от впускной до выпускной поверхности основы таким образом, что каналы открыты для протекания текучей среды. Такие монолитные носители могут содержать вплоть до примерно 700 или более каналов (или «ячеек») на квадратный дюйм поперечного сечения, хотя гораздо меньше может быть использовано. Например, носитель может иметь от примерно 7 до 600, более обычно от примерно 100 до 400, ячеек на квадратный дюйм («ячеек/кв.дюйм»). Каналы, которые являются по существу прямыми путями от их впускного отверстия для текучей среды до их выпускного отверстия для текучей среды, определены стенками, которые покрыты катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) в качестве «покрытия из пористого оксида», так что газы, протекающие через каналы, контактируют с каталитическим материалом. Каналы для протекания в монолитной основе являются тонкостенными каналами, которые могут иметь любую подходящую форму поперечного сечения, такую как трапецеидальную, прямоугольную, квадратную, треугольную, синусоидальную, гексагональную, овальную, круговую, и т.д. Данное изобретение не ограничивается конкретным типом, материалом или геометрией основы.
Керамические основы могут быть изготовлены из любого подходящего огнеупорного материала, такого как кордиерит, кордиерит-α-глинозем, α-глинозем, карбид кремния, нитрид кремния, диоксид циркония, муллит, сподумен, глинозем-кремнезем-оксид магния, силикат циркония, силлиманит, силикаты магния, циркон, петалит, алюмосиликаты и их смеси.
Основы с проточными стенками могут также быть сформированы из керамических волокнистых композиционных материалов, таких как те, что сформированы из кордиерита и карбида кремния. Такие материалы способны противостоять условиям окружающей среды, особенно высоким температурам, имеющим место при обработке потоков выхлопных газов.
Основы могут являться высокопористой основой. Термин «высокопористая основа» относится к основе, имеющей пористость между примерно 40% и примерно 80%. Высокопористая основа может иметь пористость предпочтительно по меньшей мере примерно 45%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 50%. Высокопористая основа может иметь пористость предпочтительно менее чем примерно 75%, более предпочтительно менее чем примерно 70%. Термин «пористость», как использовано в данном документе, относится к общей пористости, предпочтительно определяемой ртутной порометрией.
Предпочтительно, основой может являться кордиерит, высокопористый кордиерит, металлическая основа, экструдированный SCR, фильтр с проточными стенками, фильтр или фильтр селективного каталитического восстановления (SCRF).
Покрытие из пористого оксида, содержащее смесь платины на кремнийсодержащем носителе и первого катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), где первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) является предпочтительно Cu-SCR катализатором или Fe-SCR катализатором, может быть нанесено на впускной стороне основы при применении способа, известного в данной области техники. После нанесения покрытия из пористого оксида композиция может быть высушена и необязательно подвергнута обжигу. Когда композиция содержит второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) может быть нанесен в виде отдельного покрытия из пористого оксида на высушенное или обожженное изделие, имеющее нижний слой, как описано выше. После того, как второе покрытие из пористого оксида нанесено, оно может быть высушено и подвергнуто обжигу.
Основа со слоем, содержащим платину, может быть высушена и подвергнута обжигу при температуре в интервале от 300°C до 1200°C, предпочтительно от 400°C до 700°C и более предпочтительно от 450°C до 650°C. Обжиг предпочтительно выполняют при сухих условиях, однако он может также быть выполнен гидротермическим образом, т.е. при наличии некоторого содержания влаги. Обжиг может быть выполнен в течение времени между примерно 30 минутами и примерно 4 часами, предпочтительно между примерно 30 минутами и примерно 2 часами, более предпочтительно между примерно 30 минутами и примерно 1 часом.
Система выпуска отработавших газов может содержать каталитическое изделие в соответствии с первым аспектом данного изобретения и средство для введения NH3 в выхлопные газы или для образования NH3 в выхлопных газах. В системе выпуска отработавших газов, когда применяют две основы или более, одна или несколько основ могут быть расположены в одном корпусе или кожухе или в разных корпусах или кожухах. Система выпуска отработавших газов может дополнительно содержать катализированный сажевый фильтр (CSF). Катализированный сажевый фильтр содержит высокую загрузку металла платиновой группы (МПГ) на передней стороне фильтра. Высокая загрузка металла платиновой группы (МПГ) означает загрузку от примерно 5 г/фут3 (177 г/м3) до примерно 20 г/фут3 (706 г/м3) (предпочтительно примерно по меньшей мере 5 г/фут3 (177 г/м3) в дизельных двигателях тяжелого режима работы и от примерно 10 г/фут3 (353 г/м3) до примерно 20 г/фут3 (706 г/м3) в дизельных двигателях с небольшим рабочим объемом) примерно на 5-50 мм с передней стороны фильтра.
Двигатель может содержать систему выпуска отработавших газов, содержащую каталитическое изделие в соответствии с первым аспектом данного изобретения и средство для введения NH3 в выхлопные газы или для образования NH3 в выхлопных газах. Двигатель может являться дизельным двигателем на транспортном средстве, дизельным двигателем на стационарной установке или дизельным двигателем на водоплавающем судне, таком как корабль.
В другом аспекте данного изобретения, способ предоставления экзотермического эффекта в катализаторе включает контактирование выхлопных газов, содержащих горючий газ, такой как углеводороды, монооксид углерода (CO) или водород, с катализатором в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В другом аспекте данного изобретения, способ уменьшения образования N2O от NH3 в выхлопных газах включает контактирование выхлопных газов, содержащих аммиак, с каталитическим изделием в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
Представленные ниже примеры лишь иллюстрируют данное изобретение; специалистам в данной области техники будут понятны многочисленные вариации, которые находятся в пределах сущности данного изобретения и объема формулы изобретения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1.
Каталитические изделия приготавливали на основе из кордиерита (400 ячеек/кв.дюйм) посредством первого размещения покрытия из пористого оксида, содержащего металл платиновой группы (МПГ) на глиноземе, на основе, чтобы сформировать нижний слой, с последующей сушкой покрытия из пористого оксида. Верхний слой размещали на нижнем слое посредством нанесения покрытия из пористого оксида, содержащего медный шабазит (Cu-CHA) (120 г/фут3 (4238 г/м3) Cu), с последующей сушкой верхнего слоя. После того, как верхний слой был высушен, изделие подвергали обжигу.
Противопоставленное каталитическое изделие приготавливали при содержании лишь платины в качестве металла платиновой группы (МПГ) при загрузке 3 г/фут3 (106 г/м3). Образец, содержащий Pt и Pd в качестве металла платиновой группы (МПГ), приготавливали при общей загрузке металла платиновой группы (МПГ) 18 г/фут3 (636 г/м3), при отношении Pt:Pd, составляющем 1:5. Образец, содержащий Pt и Pd в качестве металла платиновой группы (МПГ), приготавливали при общей загрузке металла платиновой группы (МПГ) 18 г/фут3 (636 г/м3), при отношении Pt:Pd, составляющем 2:1.
Образцы тестировали в свежеприготовленном состоянии и после гидротермического состаривания при 580°C в течение 100 часов.
Над сердцевиной образцов размером 1 дюйм x 1 дюйм первоначально пропускали газообразный N2, когда температуру увеличивали от комнатной температуры до 150°C. Затем газ, содержащий NH3=500 млн-1, CO2=4,5%, H2O=5%, CO=200 млн-1, O2=12%, при остатке, являющемся N2, пропускали поверх образцов при объемной скорости SV=150000 ч-1, при том, что температуру увеличивали от 150°C до 500°C при скорости 10°C/мин. Концентрации NH3, NOx, N2O, CO и CO2 измеряли инфракрасным спектрометром с преобразованием Фурье (FTIR) на выходе из системы.
Фиг. 10 и 11 показывают конверсию NH3, селективность по отношению к N2O и селективность по отношению к NOx для трех образцов от 200°C до 500°C в свежеприготовленных и состаренных образцах. Катализатор с Pt и Pd в соотношении 2:1 предоставляли более высокую конверсию NH3 при низкой температуре, чем противопоставленный пример с лишь одной Pt, в то время как катализатор с Pt и Pd в соотношении 1:5 предоставлял меньшую конверсию NH3 ниже примерно 350°C. Катализатор с Pt и Pd в соотношении 2:1 предоставлял более высокую селективность по отношению к N2O, чем противопоставленный катализатор с лишь одной Pt или катализатор с Pt и Pd в соотношении 1:5. Данный три катализатора предоставляли сходную селективность по отношению к NOx. Эти результаты применимы как для свежеприготовленных, так и для состаренных образцов.
Фиг. 12 и 13 показывают величины конверсии NO для трех образцов от 150°C до 500°C в свежеприготовленных и состаренных образцах. Опять же, свежеприготовленные и состаренные образцы предоставляют сходные результаты, в случае смеси Pt:Pd с соотношением 2:1, предоставляющей конверсию, равную или выше, чем противопоставленный пример с лишь одной Pt в качестве металла платиновой группы (МПГ).
Фиг. 14 и 15 показывают величины конверсии CO для трех образцов от 150°C до 500°C в свежеприготовленных и состаренных образцах. Опять же, свежеприготовленные и состаренные образцы предоставляют сходные результаты, в случае смеси Pt:Pd с соотношением 2:1, предоставляющей конверсию, равную или выше, чем противопоставленный пример с лишь одной Pt в качестве металла платиновой группы (МПГ), при том, что смесь Pt:Pd с соотношением 2:1 предоставляет равную или более высокую величину конверсии, чем противопоставленный пример с лишь одной Pt в качестве металла платиновой группы (МПГ).
Фиг. 16-18 и 19-21 показывают величины конверсии углеводородов (HC) для трех образцов от 150°C до 500°C в свежеприготовленных и состаренных образцах, соответственно. Опять же, свежеприготовленные и состаренные образцы предоставляют сходные результаты. Противопоставленные образцы, которые содержат лишь Pt с качестве металла платиновой группы (МПГ), имели максимальную величину конверсии углеводородов (HC) примерно 70% при примерно от 450°C до 500°C. Однако оба образца, содержащие смеси Pt и Pd, предоставляли примерно 70% конверсии углеводородов (HC) при примерно 375°C и 90% или более высокую конверсию углеводородов (HC) при 500°C. Это показывает, что смесь Pt и Pd в катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC), способна окислять гораздо больше углеводородов, чем при применении одной лишь Pt.
Пример 2.
Образцы катализаторов, приготовленные, как описано в Примере 1, размещали в системе выпуска отработавших газов наряду с катализатором окисления дизельного топлива (DOC) и катализированным сажевым фильтром (CSF). Катализаторы размещали в системе выпуска отработавших газов в следующем порядке: катализатор селективного каталитического восстановления (SCR):катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC):катализатор окисления дизельного топлива (DOC):катализированный сажевый фильтр (CSF). Систему выпуска отработавших газов соединяли с двигателем и мочевину инжектировали в поток выхлопных газов перед катализатором каталитического восстановления (SCR). Выпускное отверстие от топливного инжектора было также расположено в данной системе перед катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Система поддерживала состояние функционирования двигателя в течение 1 часа при 450°C, и затем скорость двигателя уменьшали, чтобы предоставить возможность стабилизирования температуры двигателя при примерно 300°C. После того, как температура стабилизирована, топливо инжектировали в систему выпуска отработавших газов перед катализатором каталитического восстановления (SCR), чтобы повысить температуру после катализированного сажевого фильтра (CSF) до примерно 450°C. После поддержания температуры после катализированного сажевого фильтра (CSF) постоянной в течение примерно 15 минут, добавление топлива в систему выпуска отработавших газов прекращали, и температуре предоставляли возможность возвращения до примерно 300°C.
Температуры на впускном отверстии к катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) и выпускных отверстиях от катализатора, предотвращающего проскок аммиака (ASC), катализатора окисления дизельного топлива (DOC) и катализированного сажевого фильтра (CSF) измеряли. Эти температуры показаны на Фиг. 22-24 для противопоставленного примера, содержащего лишь Pt, катализатора с 18 г/фут3 (636 г/м3) металла платиновой группы (МПГ) с загрузкой Pt:Pd в соотношении 1:5, и катализатора с 18 г/фут3 (636 г/м3) металла платиновой группы (МПГ) с загрузкой Pt:Pd в соотношении 2:1, соответственно. Фиг. 22 показывает, что применение катализатора, содержащего лишь Pt в качестве металла платиновой группы (МПГ), приводило к температуре на выходе катализатора, предотвращающего проскок аммиака (ASC), достигающей максимума примерно 350°C при примерно 1250 с, с последующим понижением до примерно 300°C при времени примерно 1600 с. Однако, в обеих системах с применением комбинации Pt и Pd, температура на выходе катализатора, предотвращающем проскок аммиака (ASC), достигает максимума примерно 390°C при примерно 1250 с, и температура остается при примерно 390°C до примерно 2200 с, указывая, что оба из этих катализаторов создавали экзотермический эффект. Этот стабильный экзотермический эффект не наблюдался в противопоставленном катализаторе, содержащем лишь Pt в качестве металла платиновой группы (МПГ). Это демонстрирует, что при применении катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) перед катализатором, предотвращающим проскок аммиака (ASC), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) не создает стабильный экзотермический эффект. Эти результаты также показывают, что каталитические изделия, описанные в данном документе, могут предоставлять более высокий экзотермический эффект, чем тот, что предоставлен противопоставленной системой.
Создание экзотермического эффекта может нагревать катализатор до температуры, где катализатор, такой как Cu катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), может подвергаться регенерации серы, или где реакционная эффективность катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) увеличена, приводя к улучшенной эффективности при функционировании с низкой загрузкой или при холодном пуске. Когда катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является первым в системе, создание экзотермического эффекта может предоставлять возможность катализатору регенерироваться самому по себе.
Наличие металла платиновой группы (МПГ) в катализаторе будет уменьшать риск высокоэкзотермических реакций в каталитической системе, вызванных окислением углеводородов или других реакционных компонентов, которые могут аккумулироваться на катализаторе и высвобождаться и сгорать во время процесса, что приводит к увеличению температуры выхлопных газов.
Пример 3 - Создание экзотермического эффекта на катализаторе, предотвращающем проскок аммиака (ASC),
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, описанный выше, расположен первым в системе обработки выхлопных газов. В обычной системе, катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) будет расположен в том положении, что представлено в Примере 2. В качестве альтернативы, катализатор, предотвращающий проскок аммиака, расположен таком положении, что экзотермический эффект не создается в верхнем течении потока от катализатора, предотвращающего проскок аммиака.
Создание экзотермического эффекта может нагревать катализатор до температуры, где катализатор, такой как Cu катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), может подвергаться регенерации серы, или где реакционная эффективность катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) увеличена, приводя к улучшенной эффективности при функционировании с низкой загрузкой или при холодном пуске. Когда катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является первым в системе, создание экзотермического эффекта может предоставлять возможность катализатору регенерироваться самому по себе.
Наличие металла платиновой группы (МПГ) в катализаторе будет уменьшать риск высокоэкзотермических реакций в каталитической системе, вызванных окислением углеводородов или других реакционных компонентов, которые могут аккумулироваться на катализаторе и высвобождаться и сгорать во время процесса, что приводит к увеличению температуры выхлопных газов. Посредством наличия металла платиновой группы, включенного в катализатор, экзотермический эффект может быть создан посредством реакционного взаимодействия углеводородов, инжектированных либо непосредственно в выпускную линию, либо поступающих сами по себе от двигателя на катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC). Созданный экзотермический эффект может нагревать катализатор до температуры, где катализатор, такой как Cu катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), может подвергаться регенерации серы, или где реакционная эффективность катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) увеличена, приводя к улучшенной эффективности при функционировании с низкой загрузкой или при холодном пуске. Применение Pd в качестве металла платиновой группы (МПГ) является особенно подходящим, вследствие его высокой эффективности в отношении создания экзотермического эффекта и сравнительно низкой способности к окислению аммиака.
Пример 4: Система, менее чувствительная к сохранению углеводородов (HC)
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, расположен либо первым в системе обработки выхлопных газов, либо в положении, в котором большие количества углеводородов достигают катализатора, предотвращающего проскок аммиака. Данное изобретение сравнимо с обычной структурой системы, где катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) был бы размещен вместо этого в том же самом положении.
Накапливание больших количеств углеводородов, в сочетании с быстрым высвобождением углеводородов, когда система нагревается, может приводить к большому экзотермическому эффекту, который вызывает очень высокие температуры в катализаторе. Эти очень высокие температуры могут деактивировать катализатор. В некоторых случаях, созданный большой экзотермический эффект может даже расплавить катализатор. Присутствие металла платиновой группы (МПГ) может уменьшать риск создания очень большого экзотермического эффекта посредством сжигания углеводородов перед тем, как они могут присутствовать при уровне, вызывающем очень высокий экзотермический эффект. Посредством наличия металла платиновой группы, включенного в катализатор, многие углеводороды, достигающие катализатор, будут окисляться, а не становиться захваченными внутри каркасной структуры катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), как это обычно происходит. Это будет уменьшать риск выходящих из-под контроля экзотермических случаев, когда захваченные углеводороды реагируют и непредвиденным образом вызывают очень высокие температуры, которые деактивируют системы обработки выхлопных газов.
Пример 5: Система с очень хорошим регулированием проскока
Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, располагают после точки инжекции мочевины (или другого источника NH3). В обычной системе, катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) был бы расположен в этом положении.
Посредством размещения катализатора, предотвращающего проскок аммиака (ASC), в очень раннем положении в системе, регулирование инжекции аммиака будет более простым, вследствие уменьшенного риска проскока аммиака. Это особенно применимо, если размер катализатора ограничен существенным образом, как это может быть в случае, если катализатор, предотвращающий проскок аммиака, расположен в верхнем течении потока от обычной системы SCRT или CCRT. Эта система может уменьшать образование N2O. Аммиак может реагировать на катализаторе окисления дизельного топлива (DOC) или катализированном сажевом фильтре (CSF), чтобы образовать N2O. Посредством минимизирования проскокя аммиака, количество N2O, которое может быть образовано посредством реакционного взаимодействия аммиака на катализаторе окисления дизельного топлива (DOC) или катализированном сажевом фильтре (CSF), также уменьшено.
Преимущество этой системы заключается в том, что: (1) возможно дозирование NH3, (2) требуется менее жесткая стратегия дозирования, и (3) имеет место меньшее образование N2O ниже по течению потока от компонентов посредством проскока NH3 (на катализаторе окисления дизельного топлива (DOC) или катализированном сажевом фильтре (CSF)).
Пример 6: Включение металла платиновой группы (МПГ) в катализатор селективного каталитического восстановления (SCR)
Для каждого из примеров, приведенных выше, катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), является единственным слоем катализатора, который представляет собой смесь металла платиновой группы (МПГ) с катализатором каталитического восстановления (SCR), а не двойным слоем катализатора с нижним слоем, содержащим металл платиновой группы, и верхним слоем, содержащим первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
Применение смеси из двух катализаторов уменьшает противодавление в системе, а также уменьшает производственные затраты. Предпочтительно, катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержит смесь платины на носителе с низким накоплением аммиака и катализатора селективного каталитического восстановления (SCR).
Каталитическое изделие, описанное в данном документе, является особенно применимым во время холодного пуска, где температура ниже, чем та, что обычно требуется для металла платиновой группы (МПГ), чтобы окислять аммиак, и уменьшается активность катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) системы. Например, окисление аммиака Pd обычно не становится важным до температуры примерно 400°C, которая является выше типичных температур холодного пуска.
Предшествующие примеры предназначены лишь для иллюстративных целей; представленная ниже формула изобретения определяет объем данного изобретения.
Claims (47)
1. Каталитическое изделие, содержащее основу, включающую впускной конец и выпускной конец, первую зону и вторую зону, в котором:
первая зона содержит катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), содержащий: (1) катализатор окисления аммиака, содержащий металл платиновой группы, и (2) первый катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), содержащий металлзамещенное молекулярное сито, ванадий или неблагородный металл;
вторая зона содержит второй катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора окисления дизельного топлива (DOC), дизельного экзотермического катализатора (DEC), каталитического сажевого фильтра (CSF), абсорбера NOx, катализатора селективного каталитического восстановления/пассивного адсорбера NOx (SCR/PNA), катализатора для холодного пуска (CSC) или трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC); и
где первая зона расположена выше по течению газового потока по отношению ко второй зоне,
и где катализатор, предотвращающий проскок аммиака, расположен у впускного конца внутри потока выхлопного газа, а второй катализатор расположен у выпускного конца.
2. Каталитическое изделие по п.1, где первая зона и вторая зона расположены на одной и той же основе, и первая зона расположена на впускной стороне основы, а вторая зона расположена на выпускной стороне основы.
3. Каталитическое изделие по п.1 или 2, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержит нижний слой, содержащий металл платиновой группы, и верхний слой, содержащий первый катализатор селективного каталитического восстановления, расположенный поверх нижнего слоя.
4. Каталитическое изделие по п.1 или 2, где катализатор, предотвращающий проскок аммиака, содержит смесь металла платиновой группы на носителе с низким накоплением аммиака и первого катализатора селективного каталитического восстановления.
5. Каталитическое изделие по п.4, где смесь дополнительно содержит Pd, Nb-Ce-Zr или Nb на MnO2.
6. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где вторая зона содержит смесь катализатора окисления и второго катализатора селективного каталитического восстановления.
7. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее второй катализатор селективного каталитического восстановления, где второй катализатор селективного каталитического восстановления расположен между катализатором окисления аммиака и вторым катализатором.
8. Каталитическое изделие по п.7, где часть второго катализатора селективного каталитического восстановления по меньшей мере частично покрывает катализатор, предотвращающий проскок аммиака.
9. Каталитическое изделие по п.7, где второй катализатор селективного каталитического восстановления полностью покрывает первый слой, содержащий смесь платины на носителе, предпочтительно носителе с низким накоплением аммиака, с первым катализатором селективного каталитического восстановления.
10. Каталитическое изделие по п.7, где, когда второй катализатор селективного каталитического восстановления находится между катализатором, предотвращающим проскок аммиака, и вторым катализатором, второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит промотированный Ce-Zr или промотированный MnO2.
11. Каталитическое изделие по любому из пп.6-10, где второй катализатор селективного каталитического восстановления является неблагородным металлом, оксидом неблагородного металла, молекулярным ситом, металлзамещенным молекулярным ситом или их смесью.
12. Каталитическое изделие по п.11, где неблагородный металл выбран из группы, состоящей из ванадия (V), молибдена (Mo) и вольфрама (W), хрома (Cr), церия (Ce), марганца (Mn), железа (Fe), кобальта (Co), никеля (Ni), меди (Cu) и циркония (Zr), и их смесей.
13. Каталитическое изделие по п.12, дополнительно содержащее по меньшей мере один промотор на основе неблагородного металла.
14. Каталитическое изделие по любому из пп.11-13, где молекулярное сито или металлзамещенное молекулярное сито является молекулярным ситом с малым, средним или большим размером пор или же их смесью.
15. Каталитическое изделие по любому из пп.11-14, где второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито с малым размером пор, выбранное из группы, состоящей из алюмосиликатного молекулярного сита, металлзамещенного алюмосиликатного молекулярного сита, алюмофосфатного (AlPO) молекулярного сита, металлзамещенного алюмофосфатного молекулярного сита (MeAlPO), силикоалюмофосфатного (SAPO) молекулярного сита и металлзамещенного силикоалюмофосфатного молекулярного сита (MeAPSO), и их смесей.
16. Каталитическое изделие по любому из пп.11-15, где второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито с малым размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и ZON, и их смесей и/или сростков.
17. Каталитическое изделие по любому из пп.11-16, где второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито с малым размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV и SFW.
18. Каталитическое изделие по любому из пп.11-15, где второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито со средним размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и WEN, и их смесей и/или сростков.
19. Каталитическое изделие по любому из пп.11-15, где второй катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито с большим размером пор, выбранное из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и VET, и их смесей и/или сростков.
20. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где металл платиновой группы содержит платину, палладий или комбинацию платины и палладия.
21. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где палладий присутствует в количестве от 1 г/фут3 (35,3 г/м3) до 20 г/фут3 (706 г/м3) в первой зоне.
22. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где Pt и Pd присутствуют в соотношении от 10:1 до 1:100 по массе, предпочтительно от 5:1 до 1:10 по массе.
23. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где металлзамещенное молекулярное сито в первом катализаторе селективного каталитического восстановления является Cu-SCR катализатором или Fe-SCR катализатором.
24. Каталитическое изделие по п.23, где Cu-SCR катализатор содержит медь и молекулярное сито, и Fe-SCR катализатор содержит железо и молекулярное сито.
25. Каталитическое изделие по п.24, где молекулярное сито является алюмосиликатом, алюмофосфатом (AlPO), силикоалюмофосфатом (SAPO) или их смесью.
26. Каталитическое изделие по п.24 или 25, где молекулярное сито выбрано из группы типов каркасной структуры, состоящей из 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 и ZON, и их смесей и/или сростков.
27. Каталитическое изделие по п.26, где молекулярное сито выбрано из группы типов каркасной структуры, состоящей из AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV и SFW.
28. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где металл платиновой группы находится на носителе, предпочтительно носителе с низким накоплением аммиака.
29. Каталитическое изделие по п.28, где носитель с низким накоплением аммиака является кремнийсодержащим носителем.
30. Каталитическое изделие по п.29, где кремнийсодержащий носитель содержит кремнезем или цеолит с по меньшей мере одним из следующих соотношений кремнезема к глинозему: (a) по меньшей мере 100, (b) по меньшей мере 200, (c) по меньшей мере 250, (d) по меньшей мере 300, (e) по меньшей мере 400, (f) по меньшей мере 500, (g) по меньшей мере 750 и (h) по меньшей мере 1000.
31. Каталитическое изделие по п.29 или 30, в котором кремнийсодержащий носитель содержит BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI или MWW.
32. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где отношение количества первого катализатора селективного каталитического восстановления к количеству платины на носителе, предпочтительно носителе с низким накоплением аммиака, находится по меньшей мере в одном из следующих интервалов: (a) от 0:1 до 300:1, (b) от 3:1 до 300:1, (c) от 7:1 до 100:1 и (d) от 10:1 до 50:1, включая каждое из предельных значений данных соотношений, в расчете на массу этих компонентов.
33. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где платина присутствует в количестве по меньшей мере в одном из следующих интервалов: (a) 0,01-0,3 мас.%, (b) 0,03-0,2 мас.%, (c) 0,05-0,17 мас.% и (d) 0,07-0,15 мас.%, включительно, по отношению к сумме «масса носителя платины + масса платины + масса первого катализатора селективного каталитического восстановления в смеси».
34. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где основой является кордиерит, высокопористый кордиерит, металлическая основа, экструдированный SCR, фильтр с проточными стенками, фильтр или фильтр селективного каталитического восстановления (SCRF).
35. Каталитическое изделие по любому из предшествующих пунктов, где изделие содержит лишь один катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), и либо (a) вторая зона не содержит катализатор окисления дизельного топлива (DOC), либо (b) катализатор окисления дизельного топлива (DOC) не расположен рядом с катализатором, предотвращающим проскок аммиака, и ниже по потоку от него.
36. Каталитическое изделие по любому одному из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее третью зону, содержащую катализатор, предотвращающий проскок аммиака (ASC), где третья зона расположена между первой зоной и второй зоной.
37. Каталитическое изделие по п.36, где металл платиновой группы (МПГ) в первой зоне содержит палладий в количестве, достаточном, чтобы создавать экзотермический эффект.
38. Система выпуска отработавших газов, содержащая каталитическое изделие по любому из пп.1-37 и средство для введения NH3 в выхлопные газы, или образования NH3 в выхлопных газах, или введения NH3 в выхлопные газы.
39. Система выпуска отработавших газов по п.38, дополнительно содержащая катализированный сажевый фильтр (CSF).
40. Система выпуска отработавших газов по п.39, где катализированный сажевый фильтр содержит металл платиновой группы (МПГ) при загрузке от 5 г/фут3 (177 г/м3) до 20 г/фут3 (706 г/м3) на впускной стороне фильтра.
41. Дизельный двигатель, установленный на транспортном средстве, на стационарной установке или на водоплавающем судне, таком как корабль, содержащий систему выпуска отработавших газов по п.38 или 39 или каталитическое изделие по любому из пп.1-37, и средство для введения NH3 в выхлопные газы или образования NH3 в выхлопных газах.
42. Способ обеспечения экзотермического эффекта в каталитическом изделии, включающий осуществление контакта выхлопных газов, содержащих углеводороды, с каталитическим изделием по любому из пп.1-37.
43. Способ уменьшения образования N2O из NH3 в выхлопных газах, включающий осуществление контакта выхлопных газов, содержащих аммиак, с каталитическим изделием по любому из пп.1-37.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562181271P | 2015-06-18 | 2015-06-18 | |
US62/181,271 | 2015-06-18 | ||
PCT/GB2016/051812 WO2016203253A1 (en) | 2015-06-18 | 2016-06-17 | Ammonia slip catalyst designed to be first in an scr system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018101713A RU2018101713A (ru) | 2019-07-19 |
RU2018101713A3 RU2018101713A3 (ru) | 2019-09-04 |
RU2715653C2 true RU2715653C2 (ru) | 2020-03-02 |
Family
ID=56895144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018101713A RU2715653C2 (ru) | 2015-06-18 | 2016-06-17 | Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, спроектированный в качестве первого в системе селективного каталитического восстановления (scr) |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10201807B2 (ru) |
EP (1) | EP3310461B1 (ru) |
JP (1) | JP6871178B2 (ru) |
KR (1) | KR102548324B1 (ru) |
CN (1) | CN107847861B (ru) |
BR (1) | BR112017027013B1 (ru) |
DE (1) | DE102016111148A1 (ru) |
GB (1) | GB2544361B (ru) |
RU (1) | RU2715653C2 (ru) |
WO (1) | WO2016203253A1 (ru) |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR112017026952B1 (pt) * | 2015-06-18 | 2022-10-11 | Johnson Matthey Public Limited Company | Artigo catalisador, sistema de escape, e, método para prover controle de nox de baixa temperatura |
US9937489B2 (en) * | 2015-06-18 | 2018-04-10 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system without a DOC having an ASC acting as a DOC in a system with an SCR catalyst before the ASC |
DE102015225579A1 (de) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zur Verhinderung der Kontamination eines SCR-Katalysators mit Platin |
DE102015016986A1 (de) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Daimler Ag | Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine |
US11224868B2 (en) * | 2016-02-01 | 2022-01-18 | Umicore Ag & Co. Kg | Method for the removal of nitrous oxide from off gas in presence of catalyst comprising an Fe-AEI zeolite material essentially free of alkali metal |
PT3484619T (pt) * | 2016-07-13 | 2020-07-20 | Shell Int Research | Composição de catalisador compreendendo zeólito de tipo con e zeólito de tipo zsm-5, preparação e processo que utiliza tal composição |
US11052378B2 (en) * | 2016-07-19 | 2021-07-06 | Umicore Ag & Co. Kg | Diesel oxidizing catalytic converter |
GB2556453A (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-30 | Johnson Matthey Plc | Hydrocarbon injection through small pore CU-zeolite catalyst |
JP6693406B2 (ja) * | 2016-12-20 | 2020-05-13 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
WO2018183457A1 (en) | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Asc with platinum group metal in multiple layers |
BR112019020349B1 (pt) * | 2017-03-30 | 2023-01-10 | Johnson Matthey Public Limited Company | Artigo catalisador |
WO2018183604A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Platinum group metal and base metal on a molecular sieve for pna-scr-asc close-coupled systems |
GB201705158D0 (en) * | 2017-03-30 | 2017-05-17 | Johnson Matthey Plc | Catalyst article for use in a emission treatment system |
DE102018107548A1 (de) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Eng gekoppeltes system von scr mit turbo und asc/doc |
WO2018183623A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Asc/dec with rear-concentrated exotherm generation |
DE102017006059A1 (de) * | 2017-06-27 | 2018-12-27 | Daimler Ag | Abgasanlage für einen Kraftwagen |
DE102017011300A1 (de) | 2017-12-07 | 2018-05-30 | Daimler Ag | Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage |
EP3765190A1 (en) * | 2018-03-14 | 2021-01-20 | Johnson Matthey Public Limited Company | Ammonia slip catalyst with in-situ pt fixing |
GB201805312D0 (en) * | 2018-03-29 | 2018-05-16 | Johnson Matthey Plc | Catalyst article for use in emission treatment system |
KR20210005703A (ko) | 2018-04-30 | 2021-01-14 | 바스프 코포레이션 | NO의 산화, 탄화수소의 산화, NH₃의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매 |
US10850264B2 (en) * | 2018-05-18 | 2020-12-01 | Umicore Ag & Co. Kg | Hydrocarbon trap catalyst |
US10828623B2 (en) * | 2018-05-18 | 2020-11-10 | Umicore Ag & Co. Kg | Hydrocarbon trap catalyst |
EP3840877A4 (en) * | 2018-08-22 | 2022-05-18 | BASF Corporation | ADVANCED NOX REDUCTION CATALYSTS |
CN109225316B (zh) * | 2018-10-08 | 2020-03-31 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途 |
EP3639907A1 (en) | 2018-10-18 | 2020-04-22 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
EP3639919A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-22 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
EP3639920B1 (en) | 2018-10-18 | 2020-09-16 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
EP3639921A1 (en) | 2018-10-18 | 2020-04-22 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
EP3639908B1 (en) | 2018-10-18 | 2024-04-17 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
EP3639909A1 (en) | 2018-10-18 | 2020-04-22 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust gas purification system for a gasoline engine |
US20220195907A1 (en) | 2019-04-30 | 2022-06-23 | Basf Corporation | Multi-funcational catalysts for the oxidation of no, the oxidation of nh3 and the selective catalytic reduction of nox |
EP3957387B1 (en) * | 2019-06-26 | 2023-05-10 | Johnson Matthey Public Limited Company | Composite, zoned oxidation catalyst for a compression ignition internal combustion engine |
CN112412588A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 汪利峰 | 柴油机尾气后处理催化剂单元 |
EP4072707A1 (en) * | 2019-12-10 | 2022-10-19 | Johnson Matthey Public Limited Company | Zoned ammonia slip catalyst for improved selectivity, activity and poison tolerance |
CN110878712B (zh) * | 2019-12-20 | 2021-01-19 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种后处理***及排气处理方法 |
DE102020207311B4 (de) | 2020-06-11 | 2022-09-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Ammoniak-Sperrkatalysator, Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung |
KR102335497B1 (ko) * | 2020-09-22 | 2021-12-08 | 한국전력공사 | 디젤엔진용 배기가스 정화장치 및 이의 자연재생 방법 |
US20240218818A1 (en) * | 2021-04-12 | 2024-07-04 | Cummins Inc. | Systems and methods for managing ammonia slip with a heater |
US11686236B1 (en) | 2022-02-18 | 2023-06-27 | Saudi Arabian Oil Company | Device for the reduction of ammonia and nitrogen oxides emissions |
GB2618152A (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-01 | Perkins Engines Co Ltd | Aftertreatment for ammonia fuelled engine |
CN115445654B (zh) * | 2022-09-21 | 2024-02-02 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种柴油车尾气氨净化分子筛催化剂及制备方法和用途 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1075271A (zh) * | 1992-02-14 | 1993-08-18 | 底古萨股份公司 | 用于废气催化剂的涂料分散体 |
US20100175372A1 (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Christine Kay Lambert | Compact diesel engine exhaust treatment system |
WO2012166833A1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Johnson Matthey Public Limited Company | Dual function catalytic filter |
RU2503498C2 (ru) * | 2009-02-16 | 2014-01-10 | КРИСТАЛ ЮЭсЭй ИНК. | Мобильный катализатор удаления nox |
US20140219880A1 (en) * | 2011-03-29 | 2014-08-07 | Basf Corporation | Multi-Component Filters For Emissions Control |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5523086B2 (ru) | 1973-03-26 | 1980-06-20 | ||
US4085193A (en) | 1973-12-12 | 1978-04-18 | Mitsubishi Petrochemical Co. Ltd. | Catalytic process for reducing nitrogen oxides to nitrogen |
US7998423B2 (en) | 2007-02-27 | 2011-08-16 | Basf Corporation | SCR on low thermal mass filter substrates |
US8246923B2 (en) * | 2009-05-18 | 2012-08-21 | Umicore Ag & Co. Kg | High Pd content diesel oxidation catalysts with improved hydrothermal durability |
US8293182B2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-10-23 | Basf Corporation | Integrated SCR and AMOx catalyst systems |
US20110286900A1 (en) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Basf Corporation | PGM-Zoned Catalyst for Selective Oxidation of Ammonia in Diesel Systems |
EP2535102A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-12-19 | N.E. Chemcat Corporation | Flue gas-cleaning device and flue gas-cleaning method that use selective catalytic reduction catalyst |
US8466083B2 (en) * | 2010-08-27 | 2013-06-18 | GM Global Technology Operations LLC | Bi-functional catalyst materials for lean exhaust NOx reduction |
FR2964413B1 (fr) * | 2010-09-02 | 2016-07-01 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Filtre a particules a trois revetements catalytiques |
KR101860741B1 (ko) * | 2010-09-15 | 2018-05-24 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 조합된 슬립 촉매와 탄화수소 발열 촉매 |
US9011809B2 (en) * | 2011-03-31 | 2015-04-21 | N.E. Chemcat Corporation | Ammonia oxidation catalyst, exhaust gas purification device using same, and exhaust gas purification method |
JP5732297B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-06-10 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | アンモニア酸化触媒、および排気ガス浄化装置並びに排気ガス浄化方法 |
KR102018484B1 (ko) * | 2011-06-05 | 2019-09-05 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 배기 가스를 처리하기 위한 백금족 금속(pgm) 촉매 |
BR112014007886B1 (pt) * | 2011-10-05 | 2020-02-04 | Basf Se | catalisador, sistema de tratamento de gás de exaustão e processo para o tratamento de uma corrente de gás que compreende nox |
KR102072063B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2020-01-31 | 바스프 코포레이션 | 배출물 제어를 위한 다-성분 필터 |
GB201220912D0 (en) * | 2012-11-21 | 2013-01-02 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine |
JP2016531736A (ja) | 2013-07-26 | 2016-10-13 | 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 Public Limited Company | タングステン/チタニア酸化触媒 |
RU2018143245A (ru) * | 2013-07-30 | 2019-01-10 | Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани | Катализатор обработки проскочившего аммиака |
-
2016
- 2016-06-16 US US15/184,055 patent/US10201807B2/en active Active
- 2016-06-17 JP JP2017565206A patent/JP6871178B2/ja active Active
- 2016-06-17 WO PCT/GB2016/051812 patent/WO2016203253A1/en active Application Filing
- 2016-06-17 DE DE102016111148.1A patent/DE102016111148A1/de active Pending
- 2016-06-17 BR BR112017027013-7A patent/BR112017027013B1/pt active IP Right Grant
- 2016-06-17 GB GB1610555.3A patent/GB2544361B/en active Active
- 2016-06-17 CN CN201680042214.2A patent/CN107847861B/zh active Active
- 2016-06-17 EP EP16734010.8A patent/EP3310461B1/en active Active
- 2016-06-17 KR KR1020187001484A patent/KR102548324B1/ko active IP Right Grant
- 2016-06-17 RU RU2018101713A patent/RU2715653C2/ru active
-
2019
- 2019-02-11 US US16/272,002 patent/US10807081B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1075271A (zh) * | 1992-02-14 | 1993-08-18 | 底古萨股份公司 | 用于废气催化剂的涂料分散体 |
US20100175372A1 (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Christine Kay Lambert | Compact diesel engine exhaust treatment system |
RU2503498C2 (ru) * | 2009-02-16 | 2014-01-10 | КРИСТАЛ ЮЭсЭй ИНК. | Мобильный катализатор удаления nox |
US20140219880A1 (en) * | 2011-03-29 | 2014-08-07 | Basf Corporation | Multi-Component Filters For Emissions Control |
WO2012166833A1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Johnson Matthey Public Limited Company | Dual function catalytic filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018101713A3 (ru) | 2019-09-04 |
EP3310461A1 (en) | 2018-04-25 |
GB2544361A (en) | 2017-05-17 |
US20160367973A1 (en) | 2016-12-22 |
BR112017027013B1 (pt) | 2022-06-28 |
EP3310461B1 (en) | 2021-12-15 |
GB201610555D0 (en) | 2016-08-03 |
DE102016111148A1 (de) | 2016-12-22 |
WO2016203253A1 (en) | 2016-12-22 |
JP6871178B2 (ja) | 2021-05-12 |
GB2544361B (en) | 2019-06-12 |
KR102548324B1 (ko) | 2023-06-28 |
JP2018526192A (ja) | 2018-09-13 |
CN107847861B (zh) | 2021-05-28 |
CN107847861A (zh) | 2018-03-27 |
US20190168198A1 (en) | 2019-06-06 |
BR112017027013A2 (ru) | 2018-08-21 |
KR20180036697A (ko) | 2018-04-09 |
US10201807B2 (en) | 2019-02-12 |
US10807081B2 (en) | 2020-10-20 |
RU2018101713A (ru) | 2019-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2715653C2 (ru) | Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, спроектированный в качестве первого в системе селективного каталитического восстановления (scr) | |
RU2709434C2 (ru) | Зонированная система выпуска отработавших газов | |
RU2734384C2 (ru) | Система выпуска отработавших газов без дизельного катализатора окисления (doc), имеющая катализатор проскока аммиака (asc), действующий, как doc, в системе с катализатором селективного каталитического восстановления (scr) перед asc | |
RU2743125C2 (ru) | Однослойный или двухслойный катализатор устранения проскока аммиака | |
RU2723550C2 (ru) | Катализатор, предотвращающий проскок аммиака, с низким образованием h2o | |
US20200215520A1 (en) | Asc with platinum group metal in multiple layers | |
US20180111086A1 (en) | Hydrocarbon injection through small pore cu-zeolite catalyst | |
US10807040B2 (en) | ASC/DEC with rear-concentrated exotherm generation | |
US11280240B2 (en) | Exhaust system including SCRF catalyst with oxidation zone |