RU2759725C2 - АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx - Google Patents

АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx Download PDF

Info

Publication number
RU2759725C2
RU2759725C2 RU2019121945A RU2019121945A RU2759725C2 RU 2759725 C2 RU2759725 C2 RU 2759725C2 RU 2019121945 A RU2019121945 A RU 2019121945A RU 2019121945 A RU2019121945 A RU 2019121945A RU 2759725 C2 RU2759725 C2 RU 2759725C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
layer
oxide
platinum
lean
Prior art date
Application number
RU2019121945A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019121945A (ru
RU2019121945A3 (ru
Inventor
Гай ЧЕНДЛЕР
Джулиан ПРИТЦВАЛЬД-СТЕГМАНН
Original Assignee
Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани filed Critical Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани
Publication of RU2019121945A publication Critical patent/RU2019121945A/ru
Publication of RU2019121945A3 publication Critical patent/RU2019121945A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2759725C2 publication Critical patent/RU2759725C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts 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
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/58Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts 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
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/64Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/656Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/6562Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9427Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrous oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459Removing 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
    • B01D53/9463Removing 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
    • B01D53/9468Removing 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 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/12Silica and alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts 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
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline 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
    • B01J29/74Noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline 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
    • B01J29/74Noble metals
    • B01J29/7415Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19Catalysts containing parts with different compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244Coatings comprising several layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246Coatings comprising a zeolite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248Coatings comprising impregnated particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088Decomposition of a metal salt
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/16Selection of particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807Metal other than sintered metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1021Platinum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1023Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • B01D2255/2042Barium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2063Lanthanum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2068Neodymium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20715Zirconium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2092Aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/407Zr-Ce mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022Two layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/908O2-storage component incorporated in the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91NOx-storage component incorporated in the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/912HC-storage component incorporated in the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00Surface coverings
    • F01N2510/06Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Изобретение относится к катализатору-ловушке обедненных NOx, содержащему: i) первый слой, причем указанный первый слой содержит смесь или сплав платины и палладия, первый неорганический оксид, который выбран из группы, состоящей из оксида алюминия и диоксида кремния-оксида алюминия, активатор, где данный активатор содержит барий, и материал, абсорбирующий углеводороды, причем материал, абсорбирующий углеводороды, является бета-цеолитом; и ii) второй слой, причем указанный второй слой содержит один или несколько металлов платиновой группы, материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), где указанный OSC выбран из группы, состоящей из оксида церия, и смешанного оксида церия-диоксида циркония, и второй неорганический оксид, причем указанный второй неорганический оксид выбран из группы, состоящей из оксида алюминия и сложного оксида лантана/оксида алюминия; где первый слой по существу не содержит материала, способного к аккумулированию кислорода (OSC), и где второй слой нанесен на первый слой. Изобретение также относится к устройству для обработки газовых выбросов для обработки потока выхлопных газов и к способу обработки выхлопных газов. Технический результат заключается в получении улучшенных характеристик аккумулирования и конверсии NOx, СО и/или НС. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил., 4 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к катализатору-ловушке обедненных оксидов азота NOx, способу обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания и устройствам выпуска для двигателей внутреннего сгорания, содержащим катализатор-ловушку обедненных NOx.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Двигатели внутреннего сгорания производят выхлопные газы, содержащие множество загрязняющих веществ, включая оксиды азота («NOx»), монооксид углерода и несгоревшие углеводороды, которые являются предметом регулирования государственным законодательством. Возрастающие требования государственных и региональных законов уменьшили количество загрязняющих веществ, которые могут быть выделены из таких дизельных или бензиновых двигателей. Чтобы уменьшить количество этих загрязняющих веществ, выпускаемых в атмосферу, широко используют устройства для контроля выбросов в атмосферу, и обычно они достигают очень высоких степеней эффективности, когда они достигают своей рабочей температуры (обычно 200°C и выше). Однако эти устройства являются сравнительно неэффективными ниже их рабочей температуры (во время периода «холодного пуска»).
Одним из компонентов обработки выхлопных газов, применяемых для очистки выхлопных газов, является адсорбер-катализатор NOx (или «ловушка NOx»). Адсорберы-катализаторы NOx являются устройствами, которые адсорбируют NOx при в условиях обедненных выхлопных газов, высвобождают адсорбированные NOx при условиях обогащенных выхлопных газов и восстанавливают высвобожденные NOx, чтобы образовывать N2. Адсорбер-катализатор NOx обычно включает адсорбент NOx для аккумулирования NOx и катализатор окисления/восстановления.
Компонент-адсорбент NOx является обычно щелочноземельным металлом, щелочным металлом, редкоземельным металлом или их комбинациями. Эти металлы обычно находятся в форме оксидов. Катализатор окисления/восстановления является обычно одним или несколькими благородными металлами, предпочтительно платиной, палладием и/или родием. Обычно платину включают, чтобы выполнять функцию окисления, а родий включают, чтобы выполнять функцию восстановления. Катализатор окисления/восстановления и адсорбент NOx обычно наносят на материал-носитель, такой как неорганический оксид, для применения в устройстве для выпуска выхлопных газов.
Адсорбер-катализатор NOx выполняет три функции. Во-первых, оксид азота реагирует с кислородом с образованием NO2 в присутствии катализатора окисления. Во-вторых, NO2 адсорбируется посредством адсорбента NOx в форме неорганического нитрата (например, BaO или BaCO3 превращается в Ba(NO3)2 на адсорбенте NOx). В заключение, когда двигатель работает при обогащенных условиях, сохраненные неорганические нитраты разлагаются с образованием NO или NO2, которые затем восстанавливают с образованием N2 посредством реакционного взаимодействия с монооксидом углерода, водородом и/или углеводородами (или посредством промежуточных соединений NHx или NCO) в присутствии катализатора восстановления. Обычно оксиды азота превращают в азот, диоксид углерода и воду в условиях нагревания и присутствия монооксида углерода и углеводородов в потоке выхлопных газов.
Международная заявка WO 2004/076829 по PCT описывает устройство для очистки выхлопных газов, которое включает катализатор для аккумулирования NOx, размещенный выше по потоку от катализатора селективного каталитического восстановления (SCR). Катализатор для аккумулирования NOx включает по меньшей мере один из щелочного, щелочноземельного или редкоземельного металла, который покрыт или активирован по меньшей мере одним металлом платиновой группы (Pt, Pd, Rh или Ir). Сообщается, что особенно предпочтительный катализатор для аккумулирования NOx включает оксид церия, покрытый платиной, и, кроме того, платину в качестве окислительного нейтрализатора на носителе на базе оксида алюминия. EP 1027919 описывает материал, адсорбирующий NOx, который содержит пористый материал-носитель, такой как глинозем, цеолит, диоксид циркония, диоксид титана и/или оксид лантана, и по меньшей мере 0,1 масс.% благородного металла (Pt, Pd и/или Rh). Примером является платина, нанесенная на глинозем.
Кроме того, патенты США №№ 5656244 и 5800793 описывают устройства, объединяющие катализатор для аккумулирования/высвобождения NOx с тройным катализатором. Сообщается, что адсорбент NOx содержит оксиды хрома, меди, никеля, марганца, молибдена или кобальта, в дополнение к другим металлам, которые нанесены на глинозем, муллит, кордиерит или карбид кремния.
Международная заявка WO 2009/158453 по PCT описывает катализатор-ловушку NOx в обедненных смесях, содержащий по меньшей мере один слой, содержащий компоненты для захватывания NOx, такие как щелочноземельные элементы, и другой слой, содержащий оксида церия, и по существу не содержащий щелочноземельных элементов. Эта конфигурация предназначена для того, чтобы улучшать низкотемпературные, например, при менее чем примерно 250°C, характеристики ловушки захвата NOx в обедненных смесях (LNT).
US 2015/0336085 описывает катализатор для аккумулирования оксида азота, содержащий по меньшей мере два каталитически активных покрытия на несущей основе. Нижнее покрытие содержит оксид церия и платину и/или палладий. Верхнее покрытие, которое расположено поверх нижнего покрытия, содержит соединение щелочноземельного металла, смешанный оксид и платину и палладий. Данный катализатор для аккумулирования оксида азота называют особенно подходящим для конверсии NOx в выхлопных газах от двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненных топливных смесях, например, дизельного двигателя, при температурах между 200 и 500°C.
Как и в случае любого автомобильного устройства и способа, желательно достигнуть дополнительных улучшений в устройствах обработки выхлопных газов. Авторы настоящего изобретения разработали новый катализатор-ловушку обедненных NOx (т.е., катализатор, являющийся ловушкой NOx в выхлопах обедненных смесей), с улучшенными характеристиками аккумулирования и конверсии NOx, а также с улучшенными характеристиками конверсии CO и/или HC.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом данного изобретения предлагается катализатор, являющийся ловушкой обедненных NOx, содержащий:
i) первый слой, причем указанный первый слой содержит один или несколько благородных металлов, первый неорганический оксид и необязательно активатор; и
ii) второй слой, причем указанный второй слой содержит один или несколько металлов платиновой группы, первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), и второй неорганический оксид;
где первый слой по существу не содержит материала, способного к аккумулированию кислорода (OSC).
В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается устройство для обработки газовых выбросов, которое обрабатывает поток выхлопных газов, содержащее катализатор-ловушку обедненных NOx, как определено здесь выше, и двигатель внутреннего сгорания.
В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предлагается способ обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, включающий осуществление контакта выхлопных газов с катализатором-ловушкой обедненных NOx, или с устройством для обработки газовых выбросов, как определено здесь выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того, чтобы данное изобретение могло быть понято более полно, предлагаются приведенные ниже Примеры, лишь с иллюстративными целями и при ссылках на сопроводительные чертежи, в которых:
Фиг. 1 представляет собой оценку испытаний, связанных с улучшением экологических характеристик автомобилей (MVEG-B), относящихся к кумулятивным эмиссиям загрязняющих NOx сравнительного катализатора 1 и катализатора 2 для деактивированного состояния и активированного состояния;
Фиг. 2 представляет собой оценку испытаний, связанных с улучшением экологических характеристик автомобилей (MVEG-B), относящихся к кумулятивным эмиссиям загрязняющего CO сравнительного катализатора 1 и катализатора 2 для деактивированного состояния и активированного состояния;
Фиг. 3 представляет собой оценку испытаний, связанных с улучшением экологических характеристик автомобилей (MVEG-B), относящихся к кумулятивным эмиссиям загрязняющих HC сравнительного катализатора 1 и катализатора 2 для деактивированного состояния и активированного состояния; и
Фиг. 4 представляет собой оценку смоделированного испытания на активность катализатора (SCAT) при пуске (Light-Off) для сравнительного катализатора 1 и катализатора 2 для деактивированного состояния и активированного состояния.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термин «покрытие из пористого оксида «washcoat»» хорошо известен в данной области техники и относится к присоединенному покрытию, которое нанесено на основу обычно во время изготовления катализатора.
Акроним «МПГ», используемый в данном документе, относится к «металлу платиновой группы». Термин «металл платиновой группы» обычно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из рутения, родия, палладия, осмия, иридия и платины, предпочтительно металлу, выбранному из группы, состоящей из рутения, родия, палладия, иридия и платины. Как правило, термин «МПГ» предпочтительно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из родия, платины и палладия.
Термин «благородный металл», используемый в данном документе, обычно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из рутения, родия, палладия, серебра, осмия, иридия, платины и золота. Как правило, термин «благородный металл» предпочтительно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из родия, платины, палладия и золота.
Термин «смешанный оксид», используемый в данном документе, обычно относится к смеси оксидов в одной фазе, как это обычно известно в данной области техники. Термин «сложный оксид», как использовано в данном документе, обычно относится к композиции оксидов, имеющей более чем одну фазу, как это обычно известно в данной области техники.
Термин «активатор» означает вещество, которое является эффективным, чтобы стимулировать или улучшать химическую реакцию, например, каталитическую химическую реакцию. Примеры таких химических реакций включают, однако без ограничения ими, окисление CO и углеводородов, окисление NO до NO2 и восстановление NOx до N2 или NH3.
Выражение «по существу не содержащий», используемое в данном документе, при ссылке на материал означает, что данный материал может присутствовать в незначительном количестве, таком как ≤5% по массе, предпочтительно ≤2% по массе, более предпочтительно ≤1% по массе. Выражение «по существу не содержит» охватывает выражение «не содержит».
Термин «загрузка», используемый в данном документе, относится к измерению в единицах г/фут3, в расчете на массу металла.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте, данное изобретение включает катализатор-ловушку обедненных NOx, содержащий:
i) первый слой, причем указанный первый слой содержит один или несколько благородных металлов, первый неорганический оксид и необязательно активатор; и
ii) второй слой, причем указанный второй слой содержит один или несколько металлов платиновой группы, первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), и второй неорганический оксид;
где первый слой по существу не содержит материала, способного к аккумулированию кислорода (OSC).
Под выражением «по существу не содержит» подразумевается, что материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), может присутствовать в незначительном количестве, таком как ≤5% по массе, предпочтительно ≤2% по массе, более предпочтительно ≤1% по массе.
Один или несколько благородных металлов предпочтительно выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, родия, серебра, золота и их смесей. Особенно предпочтительно, одним или несколькими благородными металлами является смесь или сплав платины и палладия, предпочтительно, где отношение платины к палладию составляет от 1:1 до 10:1 в расчете на массовое отношение, особенно предпочтительно примерно 2:1 в расчете на массовое отношение.
Один или несколько благородных металлов обычно находятся в контакте с первым неорганическим оксидом. Предпочтительно один или несколько благородных металлов наносят на первый неорганический оксид.
Первый неорганический оксид является предпочтительно оксидом элементов Групп 2, 3, 4, 5, 13 и 14. Первый неорганический оксид предпочтительно выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния, диоксида титана, оксида ниобия, оксидов тантала, оксидов молибдена, оксидов вольфрама и их смешанных оксидов или сложных оксидов. Особенно предпочтительно, первый неорганический оксид является оксидом алюминия, диоксидом кремния-оксидом алюминия, оксидом церия или сложным оксидом оксид магния/оксид алюминия. Наиболее предпочтительным первым неорганическим оксидом является оксид алюминия или диоксид кремния-оксид алюминия, особенно предпочтительно диоксид кремния-оксид алюминия.
Предпочтительные первые неорганические оксиды предпочтительно имеют площадь поверхности в интервале от 10 до 1500 м2/г, объемы пор в интервале от 0,1 до 4 мл/г и диаметры пор от примерно 10 до 1000 ангстрем. Неорганические оксиды с большой площадью поверхности, имеющие площадь поверхности более чем 80 м2/г, являются особенно предпочтительными, например, оксид алюминия с большой площадью поверхности. Другие предпочтительные первые неорганические оксиды включают сложные оксиды оксид магния/оксид алюминия, необязательно дополнительно содержащие церий-содержащий компонент, например, оксид церия. В таких случаях оксид церия может присутствовать на поверхности сложного оксида оксид магния/оксид алюминия, например, в качестве покрытия.
Активатор может содержать марганец, висмут или первый щелочной или щелочноземельный металл. Предпочтительно активатор содержит первый щелочной или щелочноземельный металл. Особенно предпочтительно, когда активатор содержит первый щелочной или щелочноземельный металл, активатор не содержит марганец или висмут.
Активатор, в случае, если он присутствует, предпочтительно присутствует в количестве от 0,1 до 10 масс.% и более предпочтительно от 0,5 до 5 масс.%, например, при примерно 3-4 масс.%, при выражении как массовый % от композиции.
Когда активатор является первым щелочным или щелочноземельным металлом, данный первый щелочной или щелочноземельный металл является предпочтительно барием. Предпочтительно барий присутствует в качестве композиционного материала CeO2-BaCO3. Такой материал может быть приготовлен любым способом, известным в данном уровне техники, например импрегнированием с пропиткой по влагоемкости или распылительной сушкой.
Активатор предпочтительно осаждают на первом неорганическом оксиде.
Первый слой может функционировать в качестве окислительного слоя, например, слоя катализатора окисления дизельного топлива (DOC), применимого для окисления углеводородов до CO2 и/или CO и/или применимого для окисления NO до NO2. Предпочтительно, первый слой является слоем, обедненным DOC.
Первый слой может дополнительно содержать материал, абсорбирующий углеводороды.
Обычно, материал, адсорбирующий углеводороды, выбирают из молекулярного сита (например, алюмосиликатного цеолита или изотипа, такого как SAPO), диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана, оксида магния, оксида кальция, оксида ниобия, активированного угля, пористого графита и комбинаций двух их или более. Предпочтительно, материалом, адсорбирующим углеводороды, является цеолит. Примеры подходящих цеолитов включают природные цеолиты, такие как анальцим, шабазит, эрионит, натролит, морденит, гейландит, стильбит и ломантит, и синтетические цеолиты, такие как цеолит типа A, цеолит типа Y, цеолит типа X, цеолит типа L, эрионит, морденит, бета-цеолит и ZSM-5. Предпочтительно, материалом, абсорбирующим углеводороды, является цеолит, особенно предпочтительно бета-цеолит.
Материал, абсорбирующий углеводороды, например,, цеолит, более предпочтительно бета-цеолит, может присутствовать в количестве 10-30 масс.%, особенно предпочтительно 15-20 масс.%, в первом слое.
Один или несколько металлов платиновой группы (PGM) предпочтительно выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, родия и их смесей. Особенно предпочтительно, одним или несколькими благородными металлами является смесь или сплав платины и палладия, предпочтительно, где отношение платины к палладию составляет от 2:1 до 12:1 в расчете на массовое отношение, особенно предпочтительно примерно 5:1 в расчете на массовое отношение.
Катализатор-ловушка обедненных NOx, предпочтительно содержит от 0,1 до 10 масс.% металлов платиновой группы (PGM), более предпочтительно от 0,5 до 5 масс.% PGM и наиболее предпочтительно от 1 до 3 масс.% PGM.
Первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), предпочтительно выбирают из группы, состоящей из оксида церия, оксида циркония, смешанного оксида на базе оксида церия-диоксида циркония и смешанного оксида на базе оксида алюминия-оксида церия-диоксида циркония. Предпочтительно первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), содержит объемный оксид церия. Кроме того, первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), может функционировать в качестве материала для аккумулирования NOx и/или в качестве материала-носителя для одного или нескольких благородных металлов.
Второй слой может дополнительно содержать второй щелочной или щелочноземельный металл, неодим или лантан. Второй щелочной или щелочноземельный металл, неодим или лантан может быть нанесен на первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC). В качестве альтернативы или в дополнение, второй щелочной или щелочноземельный металл, неодим или лантан может быть нанесен на второй неорганический оксид. А именно, в некоторых вариантах осуществления, второй щелочной или щелочноземельный металл, неодим или лантан может быть нанесен, т.е. присутствовать на них, как на первый материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), так и на второй неорганический оксид.
Второй щелочной или щелочноземельный металл является предпочтительно барием. Барий, в случае, если он присутствует, включен в качестве материала для аккумулирования NOx, т.е. второй слой может являться слоем для аккумулирования NOx. Предпочтительно барий, в случае, если он присутствует, присутствует в количестве от 0,1 до 10 масс.% и более предпочтительно от 0,5 до 5 масс.% бария, например, при примерно 4,5 масс.% бария, при выражении как массовый % от композиции.
Предпочтительно барий присутствует в качестве композиционного материала CeO2-BaCO3. Такой материал может быть приготовлен любым способом, известным в данном уровне техники, например импрегнированием с пропиткой по влагоемкости или распылительной сушкой. Таким образом материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), и барий могут совместно образовывать материал для аккумулирования NOx.
Второй неорганический оксид является предпочтительно оксидом элементов Групп 2, 3, 4, 5, 13 и 14. Второй неорганический оксид предпочтительно выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида магния, оксида лантана, диоксида кремния, диоксида титана, оксида ниобия, оксидов тантала, оксидов молибдена, оксидов вольфрама и их смешанных оксидов или сложных оксидов. Особенно предпочтительно, второй неорганический оксид является оксидом алюминия, сложным оксидом, являющимся оксидом лантана/оксидом алюминия или сложным оксидом, являющимся оксидом магния/оксидом алюминия. Одним особенно предпочтительным неорганическим оксидом является сложный оксид, являющийся оксидом лантана/оксидом алюминия, или сложный оксид, являющийся оксидом магния/оксидом алюминия, особенно предпочтительно сложный оксид, являющийся оксидом лантана/оксидом алюминия.
Второй неорганический оксид может являться материалом-носителем для одного или нескольких металлов платиновой группы и/или для второго щелочного или щелочноземельного металла, неодима или лантана.
Предпочтительные вторые неорганические оксиды предпочтительно имеют площадь поверхности в интервале от 10 до 1500 м2/г, объемы пор в интервале от 0,1 до 4 мл/г и диаметры пор от примерно 10 до 1000 ангстрем. Неорганические оксиды с большой площадью поверхности, имеющие площадь поверхности более чем 80 м2/г, являются особенно предпочтительными, например, оксид алюминия с большой площадью поверхности. Другие предпочтительные вторые неорганические оксиды включают сложные оксиды оксид магния/оксид алюминия, необязательно дополнительно содержащие церий-содержащий компонент, например, оксид церия. В таких случаях оксид церия может присутствовать на поверхности сложного оксида оксид магния/оксид алюминия, например, в качестве покрытия.
Катализаторы, являющиеся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению могут содержать дополнительные компоненты, которые известны специалистам в данной области техники. Например, композиции по данному изобретению могут дополнительно содержать по меньшей мере one связующее и/или по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество. Когда связующее присутствует, предпочтительными являются связующие диспергируемого оксида алюминия.
Катализаторы, являющиеся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению могут предпочтительно дополнительно содержать металлическую или керамическую основу, имеющую осевую длину L. Предпочтительно основа является проточным монолитом или фильтрующим монолитом, однако она предпочтительно является проточной монолитной основой.
Проточная монолитная основа имеет первую поверхность и вторую поверхность, определяющие продольное направление между ними. Проточная монолитная основа имеет множество каналов, протянутых между первой поверхностью и второй поверхностью. Множество каналов вытянуты в продольном направлении и предоставляют множество внутренних поверхностей (например, поверхностей стенок, определяемых каждым каналом). Каждый из множества каналов имеет отверстие на первой поверхности и отверстие на второй поверхности. Во избежание неопределенности, проточная монолитная основа не является фильтром с протеканием через стенки.
Первая поверхность расположена обычно на впускном конце основы, и вторая поверхность расположена на выпускном конце основы.
Каналы могут иметь постоянную ширину, и каждый из множества каналов может иметь одинаковую ширину канала.
Предпочтительно в пределах плоскости, ортогональной продольному направлению, монолитная основа имеет от 100 до 500 каналов на квадратный дюйм (6,45 см2), предпочтительно от 200 до 400. Например, на первой поверхности, плотность открытых первых каналов и закрытых вторых каналов составляет от 200 до 400 каналов на квадратный дюйм (6,45 см2). Каналы могут иметь поперечные сечения, которые являются прямоугольными, квадратными, круговыми, овальными, треугольными, гексагональными или имеют другие полигональные формы.
Монолитная основа действует в качестве носителя для поддерживания каталитического материала. Подходящие материалы для формирования монолитной основы включают керамикоподобные материалы, такие как кордиерит, карбид кремния, нитрид кремния, диоксид циркония, муллит, сподумен, оксид алюминия-диоксид кремния-оксид магния или силикат циркония, или пористый тугоплавкий металл. Такие материалы и их применение в производстве пористых монолитных основ хорошо известны в данной области техники.
Следует заметить, что проточная монолитная основа, описанная здесь, является дискретным компонентом (т.е. единственным брикетом). Тем не менее, при формировании устройства для обработки газовых выбросов применяемый монолит может быть сформирован посредством присоединения одних с другим множества каналов или сцепления одних с другими множества меньших монолитов, в соответствии с данным описанием. Такие методы хорошо известны в данной области техники, также как подходящие корпуса и конфигурации устройства для обработки газовых выбросов.
В вариантах осуществления, в которых катализатор-ловушка обедненных NOx, содержит керамическую основу, данная керамическая основа может быть изготовлена из любого подходящего огнеупорного материала, например, глинозема, кремнезема, диоксида титана, оксида церия, диоксида циркония, оксида магния, цеолитов, нитрида кремния, карбида кремния, силикатов циркония, силикатов магния, алюмосиликатов и металлоалюмосиликатов (таких как кордиерит и сподумен) или смеси или смешанного оксида любых двух или более их видов. Кордиерит, алюмосиликат магния и карбид кремния являются особенно предпочтительными.
В вариантах осуществления, в которых катализатор-ловушка обедненных NOx, содержит металлическую основу, данная металлическая основа может быть изготовлена из любого подходящего металла и, в частности, из термостойких металлов и металлических сплавов, таких как титан и нержавеющая сталь, а также сплавы на железной основе, содержащие железо, никель, хром и/или алюминий в дополнение к другим металлам в следовых количествах.
Катализаторы, являющиеся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению могут быть изготовлены любыми подходящими средствами. Например, первый слой может быть получен посредством смешивания одного или нескольких благородных металлов, первого неорганического оксида и, в случае, если он присутствует, необязательного активатора в любом порядке. Способ и порядок добавления не рассматриваются как являющиеся особенно критическими. Например, каждый из компонентов первого слоя может быть добавлен к любому другому компоненту или компонентам совместно одновременно, или может быть добавлен последовательно в любом порядке. Каждый из компонентов первого слоя может быть добавлен к любому другому компоненту первого слоя посредством импрегнирования, адсорбции, ионного обмена, пропитки по влагоемкости, осаждения или т.п., или же посредством любых других средств, общеизвестных в данной области техники.
Второй слой может быть получен посредством смешивания одного или нескольких металлов платиновой группы, первого материала, способного к аккумулированию кислорода (OSC)), второго неорганического оксида и, в случае, если он присутствует, второго щелочного или щелочноземельного металла, неодима или лантана в любом порядке. Способ и порядок добавления не рассматриваются как являющиеся особенно критическими. Например, каждый из компонентов второго слоя может быть добавлен к любому другому компоненту или компонентам совместно одновременно, или может быть добавлен последовательно в любом порядке. Каждый из компонентов второго слоя может быть добавлен к любому другому компоненту второго слоя посредством импрегнирования, адсорбции, ионного обмена, пропитки по влагоемкости, осаждения или т.п., или же посредством любых других средств, общеизвестных в данной области техники.
Предпочтительно, катализатор-ловушка обедненных NOx, как описано в данном документе выше, получают посредством нанесения катализатора-ловушки обедненных NOx, на основу при применении процедур нанесения покрытия из пористого оксида (washcoat). Типичный способ получения катализатора-ловушки обедненных NOx, при применении процедуры нанесения покрытия из пористого оксида (washcoat) изложен ниже. Следует понимать, что способ, описанный ниже, может варьироваться в соответствии с различными вариантами осуществления данного изобретения.
Нанесение покрытия из пористого оксида (washcoating) предпочтительно выполняют посредством первоначального суспендирования тонкоизмельченных частиц компонентов катализатора-ловушки обедненных NOx, как определено здесь выше, в соответствующем растворителе, предпочтительно воде, чтобы образовать суспензию. Суспензия предпочтительно содержит от 5 до 70 массовых процентов твердых частиц, более предпочтительно от 10 до 50 массовых процентов. Предпочтительно, частицы измельчают или подвергают другому процессу размельчения для того, чтобы обеспечить то, чтобы по существу все твердотельные частицы имели размер частиц менее чем 20 микрон в среднем диаметре, перед образованием суспензии. Дополнительные компоненты, такие как стабилизаторы, связующие, поверхностно-активные вещества или активаторы, могут также быть включены в суспензию в виде смеси водорастворимых или вододиспергируемых соединений или комплексов.
Основа может затем быть покрыта один или несколько раз суспензией таким образом, что она будет осаждена на основе при желательной загрузке катализатора-ловушки обедненных NOx.
Предпочтительно первый слой поддерживают/осаждают непосредственно на металлическую или керамическую основу. Под термином «непосредственно на» понимают, что отсутствуют промежуточные или нижележащие слои, присутствующие между первым слоем и металлической или керамической основой.
Предпочтительно второй слой наносят на первый слой. Особенно предпочтительно второй слой наносят непосредственно на первый слой. Под термином «непосредственно на» понимают, что отсутствуют промежуточные или нижележащие слои, присутствующие между вторым слоем и первым слоем.
Соответственно, в предпочтительном катализаторе, являющемся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению, первый слой наносят непосредственно на металлическую или керамическую основу, и второй слой наносят на первый слой. Такие катализаторы, являющиеся ловушкой обедненных NOx, могут рассматриваться как являющиеся двухслойной ловушкой обедненных NOx.
Предпочтительно первый слой и/или второй слой наносят на протяжении по меньшей мере 50% осевой длины L основы, более предпочтительно на протяжении по меньшей мере 70% осевой длины L основы и особенно предпочтительно на протяжении по меньшей мере 80% осевой длины L основы.
В особенно предпочтительных катализаторах, являющихся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению, первый слой наносят на протяжении по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 50% осевой длины L основы, и второй слой наносят на протяжении по меньшей мере 80%, предпочтительно по меньшей мере 95%, осевой длины L основы. Соответственно, в некоторых особенно предпочтительных катализаторах, являющихся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению, первый слой наносят на протяжении по меньшей мере 50% осевой длины L основы, и второй слой наносят на протяжении по меньшей мере 95%, осевой длины L основы.
Предпочтительно, катализатор-ловушка обедненных NOx, содержит основу и по меньшей мере один слой на основе. Предпочтительно, по меньшей мере один слой содержит первый слой, как описано в данном документе выше. Это может быть получено посредством процедуры нанесения покрытия из пористого оксида (washcoat), описанной выше. Один или несколько дополнительных слоев может быть добавлено к одному слою композиции адсорбера-катализатора NOx, например, второй слой, как описано в данном документе выше.
В качестве альтернативы, первый слой и/или второй слой могут быть экструдированы, чтобы образовать проточную или фильтрующую основу. В таких случаях катализатор-ловушка обедненных NOx, является экструдированным катализатору-ловушке обедненных NOx,
Дополнительным аспектом данного изобретения является устройство для обработки газовых выбросов, которое обрабатывает поток выхлопных газов, содержащее катализатор-ловушка обедненных NOx, как определено здесь выше, и двигатель внутреннего сгорания. В предпочтительных устройствах, двигатель внутреннего сгорания является дизельным двигателем, предпочтительно дизельным двигателем легкого режима работы. Катализатор-ловушка обедненных NOx, может быть размещен при непосредственном соединении или быть расположенным под полом.
Устройство для обработки газовых выбросов обычно дополнительно содержит устройство для контроля выбросов.
Устройство для контроля выбросов предпочтительно расположено ниже по потоку от катализатора-ловушки обедненных NOx.
Примеры устройства для контроля выбросов включают фильтр твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), ловушку для обедненных NOx (LNT), катализатор для обедненных NOx (LNC), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), катализатор окисления дизельного топлива (DOC), катализированный сажевый фильтр (CSF), катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), катализатор, предотвращающий проскакивание аммиака, (ASC), катализатор для холодного пуска (dCSCTM) и комбинации двух их или более. Такие устройства для регулирования выбросов все хорошо известны в данной области техники.
Некоторые из вышеуказанных устройств для регулирования выбросов имеют фильтрующие основы. Устройство для регулирования выбросов, имеющее фильтрующую основу, может быть выбрано из группы, состоящей из фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализированного сажевого фильтра (CSF) и катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Предпочтительно, чтобы устройство для обработки газовых выбросов содержало устройство для регулирования выбросов, выбранное из группы, состоящей из ловушки для обедненных NOx (LNT), катализатора, предотвращающего проскакивание аммиака, (ASC), фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализированного сажевого фильтра (CSF), катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух их или более. Более предпочтительно, устройство для регулирования выбросов выбирают из группы, состоящей из фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализированного сажевого фильтра (CSF), катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух их или более. Еще более предпочтительно, устройство для регулирования выбросов является катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатором фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда устройство для обработки газовых выбросов по данному изобретению содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), то устройство для обработки газовых выбросов может дополнительно содержать инжектор для инжекции азотсодержащего восстановителя, такого как аммиак, или предшественника аммиака, такого как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевины, в выхлопные газы ниже по потоку по отношению к катализатору-ловушке обедненных NOx, и выше по потоку по отношению к катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатору фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Такой инжектор может быть соединен с возможностью протекания текучей среды с источником (например, резервуаром) предшественника азотсодержащего восстановителя. Дозирование с дроссельным регулированием предшественника в поток выхлопных газов может быть отрегулировано посредством средства управления работой двигателя, запрограммированного подходящим образом, и закрытого контура или открытого контура обратной связи, снабженного датчиками, контролирующими состав выхлопных газов.
Аммиак может также быть образован нагреванием карбамата аммония (твердотельного), и образованный аммиак может быть инжектирован в выхлопные газы.
В качестве альтернативы или в дополнение к инжектору, аммиак может быть образован на месте (например, во время регенерации ловушки для обедненных NOx (LNT), расположенной выше по потоку по отношению к катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатору фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), например катализатору, являющемся ловушкой обедненных NOx, по данному изобретению). Соответственно, устройство для обработки газовых выбросов может дополнительно содержать средство управления работой двигателя для обогащения выхлопных газов углеводородами.
Катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) может содержать по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантаноидов и переходных металлов Группы VIII (например, Fe), при этом данный металл поддерживается на тугоплавком оксиде или молекулярном сите. Металл предпочтительно выбирают из Ce, Fe, Cu и комбинаций любых двух или более этих металлов, более предпочтительно металл является Fe или Cu.
Огнеупорный оксид для катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) может быть выбран из группы, состоящей из Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 и смешанных оксидов, содержащих два их или более. Нецеолитовый катализатор может также включать оксид вольфрама (например, V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 или Fe/WOx/ZrO2).
Является особенно предпочтительным, когда катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) или его покрытие из пористого оксида «washcoat» содержит по меньшей мере одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или цеолит SAPO. По меньшей мере одно молекулярное сито может быть молекулярным ситом с малым, средним или большим размером пор. Под «молекулярным ситом с малым размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярные сита, содержащие максимальный размер кольца из 8 атомов, такие как CHA; под «молекулярным ситом со средним размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярное сито, содержащее максимальный размер кольца из 10 атомов, такое как ZSM-5; и под «молекулярным ситом с большим размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца из 12 атомов, такое как бета. Молекулярные сита с малым размером пор являются потенциально выгодными для применения в катализаторах селективного каталитического восстановления (SCR).
В устройстве для обработки газовых выбросов по данному изобретению, предпочтительными молекулярными ситами для катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) являются синтетические алюмосиликатные цеолитовые молекулярные сита, выбранные из группы, состоящей из AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI, включая ZSM-34, морденита, ферриерита, BEA, включая бета, Y, CHA, LEV, включая Nu-3, MCM-22 и EU-1, предпочтительно AEI или CHA, и имеющие отношение кремнезема к оксиду алюминия от примерно 10 до примерно 50, например, от примерно 15 до примерно 40.
В первом варианте осуществления устройства для обработки газовых выбросов, данное устройство для обработки газовых выбросов содержит катализатор-ловушка обедненных NOx. За катализатору-ловушке обедненных NOx, обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализированный сажевый фильтр (CSF). Соответственно, например, выпускное отверстие катализатора-ловушки обедненных NOx, соединено с впускным отверстием катализированного сажевого фильтра.
Второй вариант осуществления устройства для обработки газовых выбросов относится к устройству для обработки газовых выбросов, содержащему катализатор-ловушка обедненных NOx по данному изобретению, катализированный сажевый фильтр (CSF) и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
За катализатору-ловушке обедненных NOx, обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализированный сажевый фильтр (CSF). За катализированным сажевым фильтром обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализированным сажевым фильтром (CSF) и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Соответственно, за катализированным сажевым фильтром (CSF) может следовать (например, расположенный выше по потоку) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за данным инжектором азотсодержащего восстановителя (например, расположенным выше по потоку) может следовать катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
В третьем варианте осуществления устройство для обработки газовых выбросов, данное устройство для выпуска выхлопных газов содержит катализатор-ловушка обедненных NOx, по данному изобретению, катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) и катализированный сажевый фильтр (CSF) или фильтр твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF).
В третьем варианте осуществления устройства для обработки газовых выбросов, за катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Соответственно, за катализированной монолитной основой может следовать (например, расположенный выше по потоку) инжектор азотсодержащего восстановителя, и инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен перед (например, выше по потоку) катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). За катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) (например, расположенным выше по потоку) следует катализированный сажевый фильтр (CSF) или фильтр твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF).
Четвертый вариант осуществления устройства для обработки газовых выбросов содержит катализатор-ловушка обедненных NOx по данному изобретению и катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRF™). За катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализатору-ловушке обедненных NOx, и катализатором фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM). Соответственно, за катализатору-ловушке обедненных NOx, может следовать (например, расположенный выше по потоку) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за данным инжектором азотсодержащего восстановителя может следовать (например, расположенный выше по потоку) катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда устройство для обработки газовых выбросов содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), такие как во втором по четвертый вариантах осуществления устройства для выпуска выхлопных газов, описанных здесь выше, катализатор, предотвращающий проскакивание аммиака, (ASC) может быть размещен ниже по потоку от катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) катализатора или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRF™) (т.е. в качестве отдельной монолитной основы), или, более предпочтительно, зона ниже по потоку или примыкающая к концу монолитной основы, содержащая катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), может быть применена в качестве носителя для катализатора, предотвращающего проскакивание аммиака, (ASC).
Другой аспект данного изобретения относится к транспортному средству. Транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно дизельный двигатель. Двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно дизельный двигатель, соединен с устройством для обработки газовых выбросов по данному изобретению.
Предпочтительно, чтобы дизельный двигатель был сконфигурирован или адаптирован, чтобы работать на топливе, предпочтительно дизельном топливе, содержащем ≤50 млн-1 серы, более предпочтительно ≤15 млн-1 серы, например, ≤10 млн-1 серы и еще более предпочтительно ≤5 млн-1 серы.
Транспортное средство может являться малотоннажным транспортным средством с дизельным двигателем (LDV), таким как определено в законодательстве США или Европы. Малотоннажное транспортное средство с дизельным двигателем обычно имеет массу <2840 кг, более предпочтительно массу <2610 кг. В США к малотоннажному транспортному средству с дизельным двигателем (LDV) относится дизельное транспортное средство, имеющее полный вес ≤8500 фунтов (фунтов США) (≤3856 кг). В Европе термин «малотоннажное транспортное средство с дизельным двигателем (LDV)» относится к (i) пассажирским транспортным средствам, имеющим не более чем восемь сидений в дополнение к сиденью водителя и имеющим максимальную массу, не превышающую 5 тонн, и (ii) транспортным средствам для перевозки грузов, имеющим максимальную массу, не превышающую 12 тонн.
В качестве альтернативы, транспортное средство может являться большегрузным транспортным средством с дизельным двигателем (HDV), таким как дизельное транспортное средство, имеющее полный вес >8500 фунтов (>3856 кг), как определено в законодательстве США.
Другим аспектом данного изобретения является способ обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, включающий контактирование выхлопных газов с катализатору-ловушке обедненных NOx, как описано здесь выше, или устройство для обработки газовых выбросов, как описано в данном документе выше. В предпочтительных способах, выхлопные газы являются смешанным газом с высоким содержанием бензиновых углеводородов. В дополнительных предпочтительных способах, выхлопные газы циклически переходят между смешанным газом с высоким содержанием бензиновых углеводородов и обедненной газовой смесью.
В некоторых предпочтительных способах обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, выхлопные газы находятся при температуре примерно от 150 до 300°C.
В дополнительных предпочтительных способах обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, выхлопные газы контактируют с одним или несколькими дополнительными устройствами для контроля выбросов, в дополнение к катализатору-ловушке обедненных NOx, как описано в данном документе выше. Устройство (или устройства) для контроля выбросов предпочтительно расположено ниже по потоку от катализатора-ловушки обедненных NOx.
Примеры дополнительного устройства для контроля выбросов включают фильтр твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), ловушку для обедненных NOx (LNT), катализатор для обедненных NOx (LNC), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), катализатор окисления дизельного топлива (DOC), катализированный сажевый фильтр (CSF), катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), катализатор, предотвращающий проскакивание аммиака, (ASC), катализатор для холодного пуска (dCSCTM) и комбинации двух их или более. Такие устройства для регулирования выбросов все хорошо известны в данной области техники.
Некоторые из вышеуказанных устройств для регулирования выбросов имеют фильтрующие основы. Устройство для регулирования выбросов, имеющее фильтрующую основу, может быть выбрано из группы, состоящей из фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализированного сажевого фильтра (CSF) и катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Предпочтительно, чтобы способ включал контактирование выхлопных газов с устройством для контроля выбросов, выбранным из группы, состоящей из ловушки для обедненных NOx (LNT), катализатора, предотвращающего проскакивание аммиака, (ASC), фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализированного сажевого фильтра (CSF), катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух их или более. Более предпочтительно, устройство для регулирования выбросов выбирают из группы, состоящей из фильтра твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализированного сажевого фильтра (CSF), катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух их или более. Еще более предпочтительно, устройство для регулирования выбросов является катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатором фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда способ по данному изобретению включает контактирование выхлопных газов с катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатором фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), то данный способ может дополнительно включать инжекцию азотсодержащего восстановителя, такого как аммиак, или предшественника аммиака, такого как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевины, в выхлопные газы ниже по потоку по отношению к катализатору-ловушке обедненных NOx, и выше по потоку по отношению к катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатору фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Такая инжекция может быть выполнена посредством инжектора. Инжектор может быть соединен с возможностью протекания текучей среды с источником (например, резервуаром) предшественника азотсодержащего восстановителя. Дозирование с дроссельным регулированием предшественника в поток выхлопных газов может быть отрегулировано посредством средства управления работой двигателя, запрограммированного подходящим образом, и закрытого контура или открытого контура обратной связи, снабженного датчиками, контролирующими состав выхлопных газов.
Аммиак может также быть образован нагреванием карбамата аммония (твердотельного), и образованный аммиак может быть инжектирован в выхлопные газы.
В качестве альтернативы или в дополнение к инжектору, аммиак может быть образован на месте (например, во время регенерации ловушки для обедненных NOx (LNT), расположенной выше по потоку по отношению к катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатору фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM). Соответственно, способ может дополнительно содержать обогащение выхлопных газов углеводородами.
Катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) может содержать по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантаноидов и переходных металлов Группы VIII (например, Fe), при этом данный металл поддерживается на тугоплавком оксиде или молекулярном сите. Металл предпочтительно выбирают из Ce, Fe, Cu и комбинаций любых двух или более этих металлов, более предпочтительно металл является Fe или Cu.
Огнеупорный оксид для катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) может быть выбран из группы, состоящей из Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 и смешанных оксидов, содержащих два их или более. Нецеолитовый катализатор может также включать оксид вольфрама (например, V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 или Fe/WOx/ZrO2).
Является особенно предпочтительным, когда катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) или его покрытие из пористого оксида «washcoat» содержит по меньшей мере одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или цеолит SAPO. По меньшей мере одно молекулярное сито может быть молекулярным ситом с малым, средним или большим размером пор. Под «молекулярным ситом с малым размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярные сита, содержащие максимальный размер кольца из 8 атомов, такие как CHA; под «молекулярным ситом со средним размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярное сито, содержащее максимальный размер кольца из 10 атомов, такое как ZSM-5; и под «молекулярным ситом с большим размером пор» в данном документе мы подразумеваем молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца из 12 атомов, такое как бета. Молекулярные сита с малым размером пор являются потенциально выгодными для применения в катализаторах селективного каталитического восстановления (SCR).
В способе обработки выхлопных газов по данному изобретению, предпочтительными молекулярными ситами для катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) являются синтетические алюмосиликатные цеолитовые молекулярные сита, выбранные из группы, состоящей из AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI, включая ZSM-34, морденита, ферриерита, BEA, включая бета, Y, CHA, LEV, включая Nu-3, MCM-22 и EU-1, предпочтительно AEI или CHA, и имеющие отношение кремнезема к оксиду алюминия от примерно 10 до примерно 50, например, от примерно 15 до примерно 40.
В первом варианте осуществления, способ включает контактирование выхлопных газов с катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению и катализированным сажевым фильтром (CSF). За катализатору-ловушке обедненных NOx, обычно следует (например, выше по потоку) катализированный сажевый фильтр (CSF). Соответственно, например, выпускное отверстие катализатора-ловушки обедненных NOx, соединено с впускным отверстием катализированного сажевого фильтра.
Второй вариант осуществления способа обработки выхлопных газов относится к способу, содержащему контактирование выхлопных газов с катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению, катализированным сажевым фильтром (CSF) и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR).
За катализатору-ловушке обедненных NOx, обычно следует (например, выше по потоку) катализированный сажевый фильтр (CSF). За катализированным сажевым фильтром обычно следует (например, расположенный выше по потоку) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализированным сажевым фильтром (CSF) и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Соответственно, за катализированным сажевым фильтром (CSF) может следовать (например, расположенный выше по потоку) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за данным инжектором азотсодержащего восстановителя (например, расположенным выше по потоку) может следовать катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
В третьем варианте осуществления способа обработки выхлопных газов, способ включает контактирование выхлопных газов с катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению, катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) и катализированным сажевым фильтром (CSF) или фильтром твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF).
В третьем варианте осуществления способа обработки газовых выбросов, за катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению обычно следует (например, выше по потоку) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Соответственно, за катализатору-ловушке обедненных NOx, (например, расположенным выше по потоку) может следовать инжектор азотсодержащего восстановителя, и за данным инжектором азотсодержащего восстановителя (например, расположенным выше по потоку) может следовать катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF). За катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) (например, расположенным выше по потоку) следует катализированный сажевый фильтр (CSF) или фильтр твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (DPF).
Четвертый вариант осуществления способа обработки газовых выбросов содержит катализатор-ловушка обедненных NOx по данному изобретению, и катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM). За катализатору-ловушке обедненных NOx, по данному изобретению (например, расположенным выше по потоку) обычно следует катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализатору-ловушке обедненных NOx, и катализатором фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM). Соответственно, за катализатору-ловушке обедненных NOx, (например, расположенным выше по потоку) может следовать инжектор азотсодержащего восстановителя, и за данным инжектором азотсодержащего восстановителя (например, расположенным выше по потоку) может следовать катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда устройство для обработки газовых выбросов содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатор фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM), такие как во втором по четвертый вариантах осуществления способа, описанных здесь выше, катализатор, предотвращающий проскакивание аммиака, (ASC) может быть размещен ниже по потоку от катализатора селективного каталитического восстановления (SCR) катализатора или катализатора фильтра селективного каталитического восстановления (SCRFTM) (т.е. в качестве отдельной монолитной основы), или, более предпочтительно, зона ниже по потоку или примыкающая к концу монолитной основы, содержащая катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), может быть применена в качестве носителя для катализатора, предотвращающего проскакивание аммиака, (ASC).
ПРИМЕРЫ
Изобретение будет теперь проиллюстрировано представленными ниже неограничивающими примерами.
Материалы
Все материалы являются коммерчески доступными и были получены от известных поставщиков, если не указано иное.
Катализатор 1 (сравнительный)
Первый слой:
Композиционный материал CeO2-BaCO3 формировали посредством распылительной сушки ацетата бария на оксид церия с большой площадью поверхности, с последующим обжигом при 650°C в течение 1 часа.
1,71 г/дюйм3 (0,104 г/см3) [Al2O3.Ce(12,5%)] (коммерчески доступного) преобразовывали в суспензию с применением дистиллированной воды и затем измельчали до d90 13-15 мкм. К суспензии затем добавляли раствор 95 г/фут3 (3344 г/м3) малоната Pt и 19 г/фут3 (669 г/м3) нитрата Pd, и перемешивали до гомогенного состояния. Pt/Pd предоставляли возможность адсорбирования на основе [Al2O3.Ce (12,5%)] в течение 1 часа.
Затем добавляли 3,33 г/дюйм3 (0,203 г/см3) композиционного материала CeO2-BaCO3. Результирующую суспензию преобразовывали в материал покрытия из пористого оксида (washcoat) и сгущали природным загустителем (натросолом).
Это покрытие из пористого оксида (washcoat) затем наносили на керамический или металлический монолит при применении стандартных процедур нанесения покрытия, сушили при 100°C и обжигали при 500°C в течение 45 мин.
Ba присутствовал при примерно 4,3 масс.% (4,6 мол.%).
Второй слой:
Второе покрытие из пористого оксида (washcoat) приготавливали посредством преобразования 0,5 г/дюйм3 (0,03 г/см3) [Ce.Zr] в суспензию и добавления к ней 5 г/фут3 (176 г/м3) нитрата родия перед регулированием pH смеси до pH~7 посредством аммиака. Результирующую суспензию преобразовывали в материал покрытия из пористого оксида (washcoat) и сгущали природным загустителем (натросолом).
Второе покрытие из пористого оксида (washcoat) затем наносили поверх первоначально обожженного покрытия из пористого оксида (washcoat) при применении стандартных процедур нанесения покрытия, сушили при 100°C и обжигали при 500°C в течение 45 минут.
Катализатор 2
Первый слой:
1,2 г/дюйм3 (0,073 г/см3) [Al2O3.Ce(5%)] (коммерчески доступного) преобразовывали в суспензию с применением дистиллированной воды и затем измельчали до d90 13-15 мкм. К этой суспензии добавляли 200 г/фут3 (7040 г/м3) лимонной кислоты и затем 100 г/фут3 (3520 г/м3) ацетата бария, и смесь перемешивали до гомогенного состояния. 43 г/фут3 (1514 г/м3) нитрата платины и 22 г/фут3 (774 г/м3) нитрата палладия добавляли и перемешивали до гомогенного состояния. Смеси Pt/Pd предоставляли возможность адсорбирования на основе [Al2O3.Si (5%)] в течение 1 часа. К ней затем добавляли 0,3 г/дюйм3 (0,018 г/см3) бета-цеолита (коммерчески доступного) и перемешивали до гомогенного состояния. Результирующую суспензию преобразовывали в материал покрытия из пористого оксида (washcoat) и сгущали природным загустителем (натросолом).
Это покрытие из пористого оксида (washcoat) затем наносили на керамический или металлический монолит при применении стандартных процедур нанесения покрытия, чтобы достигнуть целевой толщины покрытия 50%, сушили при 100°C и обжигали при 500°C в течение 45 мин.
Второй слой:
Композиционный материал CeO2-BaCO3 формировали посредством распылительной сушки ацетата бария на оксид церия с большой площадью поверхности, с последующим обжигом при 650°C в течение 1 часа.
Второе покрытие из пористого оксида (washcoat) приготавливали посредством образования суспензии из 1,24 г/дюйм3 (0,076 г/см3) [Al2O3.La (3%)] посредством дистиллированной воды и последующего измельчения до d90 13-15 мкм. К суспензии затем добавляли раствор 72,9 г/фут3 (2566 г/м3) малоната Pt и 14,6 г/фут3 (513 г/м3) нитрата Pd и перемешивали до гомогенного состояния. Pt/Pd предоставляли возможность адсорбирования на основе [Al2O3.La (3%)] в течение 1 часа.
Затем добавляли 3,0 г/дюйм3 (0,183 г/см3) композиционного материала CeO2-BaCO3. Результирующую суспензию преобразовывали в материал покрытия из пористого оксида (washcoat) и сгущали природным загустителем (натросолом).
Это покрытие из пористого оксида (washcoat) затем наносили поверх первоначально обожженного покрытия из пористого оксида (washcoat) при применении стандартных процедур нанесения покрытия и целевой толщине покрытия 90%, сушили при 100°C и обжигали при 500°C в течение 45 минут.
Экспериментальные результаты
Катализатор 1 и Катализатор 2 гидротермически состаривали при 800°C в течение 5 ч, в газовом потоке, состоящем из 10% H2O, 20% O2, и остатка N2. Они были подвергнуты тестированию рабочих характеристик на протяжении моделированного цикла эмиссий MVEG-B при применении дизельного двигателя на 6,0 литров, размещенном на стенде. Выбросы измеряли перед катализатором и после него.
Пример 1
Кумулятивные эмиссии загрязняющих NOx показаны на Фиг. 1. Различие между эмиссиями NOx двигателя (перед катализатором) и эмиссиями NOx после катализатора указывает на количество NOx, удаленных на катализаторе. Можно видеть из Фиг. 1, что катализатор 2, который содержит зону нижнего слоя, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC), обладает более высокой способностью к адсорбированию NOx в деактивированном состоянии, чем сравнительный катализатор 1, который не содержит зону, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC).
Пример 2
Кумулятивные эмиссии загрязняющих CO показаны на Фиг. 2. Различие между эмиссиями CO двигателя (перед катализатором) и эмиссиями CO после катализатора указывает на количество CO, удаленного на катализаторе. Можно видеть из Фиг. 2, что катализатор 2, который содержит зону нижнего слоя, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC), обладает более высокой способностью к конвертированию CO в деактивированном состоянии и активированном состоянии, чем сравнительный катализатор 1, который не содержит зону, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC).
Пример 3
Кумулятивные эмиссии загрязняющих HC показаны на Фиг. 3. Различие между эмиссиями HC двигателя (перед катализатором) и эмиссиями HC после катализатора указывает на количество HC, удаленных на катализаторе. Можно видеть из Фиг. 3, что катализатор 2, который содержит зону нижнего слоя, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC), обладает более высокую способностью к конвертированию HC в деактивированном состоянии и активированном состоянии, чем сравнительный катализатор 1, который не содержит зону, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC).
Пример 4
Катализатор 1 и катализатор 2 гидротермически состаривали при 800°C в течение 5 ч, в газовом потоке, состоящем из 10% H2O, 20% O2, и остатка N2. Оба катализатора испытывали в устройстве для испытания на активность катализатора при пуске (SCAT Light-Off), условия испытания представлены в Таблице 1. Можно видеть из Фиг. 4, что катализатор 2, который содержит зону нижнего слоя, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC), обладает более низкой температурой активности пери пуске «лайт-офф» для преобразования CO в деактивированном состоянии, чем сравнительный катализатор 1, который не содержит зону, обедненную катализатором окисления дизельного топлива (DOC).
Таблица 1: Испытание на активность катализатора при пуске (SCAT Light-Off) газовой смеси и условия
Скорость повышения температуры 20°C/мин
Температура начальная - конечная 80-600°C
CO2 4%
O2 14%
CO 1500 млн-1
NO 100 млн-1
Декан (C3) 67 млн-1
Толуол 27 млн-1
Метан (C3) 10 млн-1
Пропен (C3) 40 млн-1
HC суммарно (C1) 432 млн-1
H2O 4%
SV 55k ч-1

Claims (21)

1. Катализатор-ловушка обедненных NOx, содержащий:
i) первый слой, причем указанный первый слой содержит
- смесь или сплав платины и палладия,
- первый неорганический оксид, который выбран из группы, состоящей из оксида алюминия и диоксида кремния-оксида алюминия,
- активатор, где данный активатор содержит барий, и
материал, абсорбирующий углеводороды, причем материал, абсорбирующий углеводороды, является бета-цеолитом; и
ii) второй слой, причем указанный второй слой содержит один или несколько металлов платиновой группы, материал, способный к аккумулированию кислорода (OSC), где указанный OSC выбран из группы, состоящей из оксида церия, и смешанного оксида церия-диоксида циркония, и второй неорганический оксид, причем указанный второй неорганический оксид выбран из группы, состоящей из оксида алюминия и сложного оксида лантана/оксида алюминия;
где первый слой по существу не содержит материала, способного к аккумулированию кислорода (OSC), и
где второй слой нанесен на первый слой.
2. Катализатор-ловушка обедненных NOx по п. 1, где отношение платины к палладию в смеси или сплаве платины и палладия составляет от 1:1 до 10:1 в расчете на массовое отношение, предпочтительно составляет примерно 2:1 в расчете на массовое отношение.
3. Катализатор-ловушка обедненных NOx по любому предшествующему пункту, где первый неорганический оксид является диоксидом кремния-оксидом алюминия.
4. Катализатор-ловушка обедненных NOx по любому предшествующему пункту, где указанные один или несколько металлов платиновой группы выбраны из группы, состоящей из палладия, платины, родия и их смесей, предпочтительно где указанные один или несколько металлов платиновой группы являются смесью или сплавом платины и палладия.
5. Катализатор-ловушка обедненных NOx по п. 4, где отношение платины к палладию составляет от 2:1 до 12:1 в расчете на массовое отношение, предпочтительно составляет примерно 5:1 в расчете на массовое отношение.
6. Катализатор-ловушка обедненных NOx по любому предшествующему пункту, где второй слой дополнительно содержит щелочной или щелочноземельный металл, неодим или лантан, предпочтительно где щелочной или щелочноземельный металл является барием.
7. Катализатор-ловушка обедненных NOx по любому предшествующему пункту, где второй неорганический оксид является сложным оксидом из оксида лантана/оксида алюминия.
8. Катализатор-ловушка обедненных NOx по любому из пп. 1-7, где первый слой и/или второй слой экструдированы, чтобы образовать проточную или фильтрующую основу.
9. Устройство для обработки газовых выбросов для обработки потока выхлопных газов, содержащее катализатор-ловушку обедненных NOx, по любому из пп. 1-8 и двигатель внутреннего сгорания.
10. Устройство для обработки газовых выбросов по п. 9, где двигатель внутреннего сгорания является дизельным двигателем.
11. Устройство для обработки газовых выбросов по п. 9 или 10, дополнительно содержащее каталитическую систему для селективного каталитического восстановления, фильтр твердых частиц, фильтрующую систему для селективного каталитического восстановления, пассивный адсорбер NOx, тройную каталитическую систему или их комбинации.
12. Способ обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, включающий осуществление контакта выхлопных газов с катализатором-ловушкой обедненных NOx по любому из пп. 1-8 или с устройством для обработки газовых выбросов по любому из пп. 9-11.
13. Способ обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания по п. 12, где выхлопные газы находятся при температуре примерно от 150 до 300°C.
RU2019121945A 2016-12-15 2017-12-15 АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx RU2759725C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1621343.1A GB2557673A (en) 2016-12-15 2016-12-15 NOx adsorber catalyst
GB1621343.1 2016-12-15
PCT/GB2017/053756 WO2018109485A1 (en) 2016-12-15 2017-12-15 NOx ADSORBER CATALYST

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019121945A RU2019121945A (ru) 2021-01-15
RU2019121945A3 RU2019121945A3 (ru) 2021-01-15
RU2759725C2 true RU2759725C2 (ru) 2021-11-17

Family

ID=58284467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121945A RU2759725C2 (ru) 2016-12-15 2017-12-15 АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20180169624A1 (ru)
EP (1) EP3554697B1 (ru)
JP (1) JP7107937B2 (ru)
KR (1) KR102444497B1 (ru)
CN (1) CN110072620B (ru)
BR (1) BR112019012024A2 (ru)
DE (1) DE102017129976A1 (ru)
GB (2) GB2557673A (ru)
RU (1) RU2759725C2 (ru)
WO (1) WO2018109485A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2557673A (en) * 2016-12-15 2018-06-27 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst
US10399037B1 (en) * 2018-04-20 2019-09-03 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen oxides storage catalyst and methods of using the same
US10953366B2 (en) 2018-04-20 2021-03-23 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen oxides and hydrocarbon storage catalyst and methods of using the same
BR112020026548A2 (pt) * 2018-07-27 2021-03-23 Johnson Matthey Public Limited Company Composição catalisadora, artigo catalisador para o tratamento de gás de escape, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, e, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna
CN110252133A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 厦门爱迪特环保科技有限公司 一种有机废气净化剂的制备方法
CN113874108B (zh) * 2019-06-27 2024-03-15 巴斯夫公司 层状催化制品和制造催化制品的方法
CN112439407B (zh) * 2019-09-04 2022-05-10 有研稀土新材料股份有限公司 核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及制备方法和催化剂
US11541373B2 (en) 2019-11-19 2023-01-03 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Mixed oxide catalyst for oxygen storage applications and a method for making the catalyst
US20220410129A1 (en) * 2019-12-19 2022-12-29 Basf Corporation A catalyst article for capturing particulate matter
JP6921261B1 (ja) * 2020-03-26 2021-08-18 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置
US11788450B2 (en) * 2020-10-30 2023-10-17 Johnson Matthey Public Limited Company TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
EP4173693A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Johnson Matthey Public Limited Company Catalysts for gasoline exhaust gas treatments with improved ammonia emission control

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009158453A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 Basf Catalyst Llc Nox adsorber catalyst with superior low temperature performance
WO2011154913A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 Basf Se Nox storage catalyst with improved hydrocarbon conversion activity
RU2504431C2 (ru) * 2008-07-31 2014-01-20 Басф Се УДЕРЖИВАЮЩИЕ NOx МАТЕРИАЛЫ И ЛОВУШКИ, УСТОЙЧИВЫЕ К ТЕРМИЧЕСКОМУ СТАРЕНИЮ
RU2548997C2 (ru) * 2009-12-24 2015-04-20 Джонсон Мэтти Плс Выхлопная система двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топлива транспортного средства
US20150266014A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Basf Corporation Integrated LNT-TWC Catalyst
RU2601457C2 (ru) * 2010-10-22 2016-11-10 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани АККУМУЛИРУЮЩИЙ NOx КОМПОНЕНТ

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1843795A (en) * 1994-06-17 1996-01-15 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
JPH0910594A (ja) * 1995-04-28 1997-01-14 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
US5656244A (en) 1995-11-02 1997-08-12 Energy And Environmental Research Corporation System for reducing NOx from mobile source engine exhaust
US6348430B1 (en) * 1997-06-20 2002-02-19 Degussa Ag Exhaust gas treatment catalyst for internal combustion engines with two catalytically active layers on a carrier structure
US6182443B1 (en) 1999-02-09 2001-02-06 Ford Global Technologies, Inc. Method for converting exhaust gases from a diesel engine using nitrogen oxide absorbent
KR20010037199A (ko) * 1999-10-14 2001-05-07 이계안 디젤엔진용 촉매
US20040001781A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Engelhard Corporation Multi-zone catalytic converter
US7332135B2 (en) * 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
DE10308287B4 (de) 2003-02-26 2006-11-30 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Abgasreinigung
US7490464B2 (en) * 2003-11-04 2009-02-17 Basf Catalysts Llc Emissions treatment system with NSR and SCR catalysts
US20050164879A1 (en) * 2004-01-28 2005-07-28 Engelhard Corporation Layered SOx tolerant NOx trap catalysts and methods of making and using the same
JP4294041B2 (ja) * 2006-07-31 2009-07-08 本田技研工業株式会社 NOx浄化触媒
GB0620883D0 (en) * 2006-10-20 2006-11-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine
US8067330B2 (en) * 2007-02-15 2011-11-29 Mazda Motor Corporation Catalytic material and catalyst for purifying exhaust gas component
US10773209B2 (en) * 2009-02-20 2020-09-15 Basf Corporation Aging-resistant catalyst article for internal combustion engines
DE102010027883A1 (de) * 2009-04-17 2011-03-31 Johnson Matthey Public Ltd., Co. Verfahren zur Verwendung eines Katalysators mit Kupfer und einem kleinporigen molekularen Sieb in einem chemischen Prozess
US8246923B2 (en) * 2009-05-18 2012-08-21 Umicore Ag & Co. Kg High Pd content diesel oxidation catalysts with improved hydrothermal durability
GB0922195D0 (en) * 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in NOx traps
US8734743B2 (en) * 2010-06-10 2014-05-27 Basf Se NOx storage catalyst with improved hydrocarbon conversion activity
US8950174B2 (en) * 2010-09-02 2015-02-10 Basf Se Catalysts for gasoline lean burn engines with improved NH3-formation activity
JP6236389B2 (ja) * 2011-09-23 2017-11-22 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se パラジウム支持体材料としてセリア組成物を含む層状構造を有する高hcガス変換率及び高coガス変換率のディーゼル酸化触媒
JP5938819B2 (ja) * 2011-10-06 2016-06-22 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 排気ガス処理用酸化触媒
JP6272780B2 (ja) * 2011-12-22 2018-01-31 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 改良されたNOxトラップ
JP5806131B2 (ja) * 2012-01-20 2015-11-10 エヌ・イーケムキャット株式会社 NOx吸蔵脱硝触媒
KR101438953B1 (ko) * 2012-12-18 2014-09-11 현대자동차주식회사 저온에서의 NOx 흡장성능이 개선된 LNT촉매
JP6389471B2 (ja) 2013-01-08 2018-09-12 ユミコア アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 窒素酸化物を還元するための触媒
US9266092B2 (en) * 2013-01-24 2016-02-23 Basf Corporation Automotive catalyst composites having a two-metal layer
EP2769760A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-27 Umicore AG & Co. KG Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden
US9333490B2 (en) * 2013-03-14 2016-05-10 Basf Corporation Zoned catalyst for diesel applications
GB2514177A (en) * 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
US10335776B2 (en) * 2013-12-16 2019-07-02 Basf Corporation Manganese-containing diesel oxidation catalyst
DE102014205760A1 (de) * 2014-03-27 2015-10-01 Johnson Matthey Public Limited Company Verfahren zum Herstellen eines Katalysator sowie Katalysator
EP3310477A1 (en) * 2015-06-18 2018-04-25 Johnson Matthey Public Limited Company Single or dual layer ammonia slip catalyst
GB2540350A (en) * 2015-07-09 2017-01-18 Johnson Matthey Plc Nitrogen oxides (NOx) storage catalyst
MX2018007395A (es) * 2015-12-16 2018-08-15 Basf Corp Sistema catalizador para motores de inyeccion directa de gasolina de mezcla pobre.
CA3021797A1 (en) * 2016-04-26 2017-11-02 Basf Corporation Zoned configuration for oxidation catalyst combinations
GB2557673A (en) * 2016-12-15 2018-06-27 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst
GB2561834A (en) * 2017-04-24 2018-10-31 Johnson Matthey Plc Passive NOx adsorber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009158453A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 Basf Catalyst Llc Nox adsorber catalyst with superior low temperature performance
RU2504431C2 (ru) * 2008-07-31 2014-01-20 Басф Се УДЕРЖИВАЮЩИЕ NOx МАТЕРИАЛЫ И ЛОВУШКИ, УСТОЙЧИВЫЕ К ТЕРМИЧЕСКОМУ СТАРЕНИЮ
RU2548997C2 (ru) * 2009-12-24 2015-04-20 Джонсон Мэтти Плс Выхлопная система двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топлива транспортного средства
WO2011154913A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 Basf Se Nox storage catalyst with improved hydrocarbon conversion activity
RU2601457C2 (ru) * 2010-10-22 2016-11-10 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани АККУМУЛИРУЮЩИЙ NOx КОМПОНЕНТ
US20150266014A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Basf Corporation Integrated LNT-TWC Catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЛЕСНИКОВ И.М. И ДР. Твёрдые катализаторы, их структура, состав и каталитическая активность: Монография, ГУП Издательство "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000.-372 с. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019121945A (ru) 2021-01-15
GB2557673A (en) 2018-06-27
CN110072620B (zh) 2023-08-29
GB201720937D0 (en) 2018-01-31
GB201621343D0 (en) 2017-02-01
BR112019012024A2 (pt) 2019-11-12
RU2019121945A3 (ru) 2021-01-15
EP3554697B1 (en) 2023-07-19
CN110072620A (zh) 2019-07-30
GB2559853B (en) 2021-03-31
EP3554697A1 (en) 2019-10-23
JP7107937B2 (ja) 2022-07-27
WO2018109485A1 (en) 2018-06-21
GB2559853A (en) 2018-08-22
KR102444497B1 (ko) 2022-09-20
KR20190091541A (ko) 2019-08-06
DE102017129976A1 (de) 2018-06-21
JP2020514014A (ja) 2020-05-21
US20180169624A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2759725C2 (ru) АДСОРБЕР-КАТАЛИЗАТОР NOx
US10532344B2 (en) NOx trap
US10596550B2 (en) Three layer NOx adsorber catalyst
JP7231555B2 (ja) NOx吸着触媒
US10974228B2 (en) NOx adsorber catalyst
KR102336320B1 (ko) NOx 흡착제 촉매
GB2562870A (en) NOx adsorber catalyst
GB2554814A (en) NOx adsorber catalyst