BR112015022048A2 - sistema catalisador para redução catalítica seletiva - Google Patents

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Abstract

resumo sistema catalisador de redução catalítica seletiva são descritos os sistemas de catalisadores de scr compreendendo uma primeira composição de catalisador de scr e uma segunda composição de catalisador de scr dispostos no sistema, a primeira composição de catalisador de scr promovendo maior formação de n2 e menor formação de n2o do que a segunda composição de catalisador de scr, e a segunda composição de catalisador de scr tendo uma composição diferente da primeira composição de catalisador de scr, a segunda composição de catalisador de scr promovendo menor formação de n2 e maior formação de n2o do que a primeira composição de catalisador de scr. os sistemas de catalisador de scr são úteis nos métodos e sistemas para catalizar a redução de óxidos de nitrogênio na presença de um redutor. 1/1

Description

SISTEMA CATALISADOR PARA REDUÇÃO CATALÍTICA SELETIVA CAMPO TÉCNICO [0001]A presente invenção se refere ao campo de catalisadores de redução catalítica seletiva. Mais particularmente, as modalidades da invenção se refere aos sistemas de catalisadores de redução catalítica seletiva que compreendem uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR, um sistema de exaustão de motor de queima pobre, e métodos de uso desses sistemas de catalisadores em uma variedade de processos tal como amenizar poluentes em gases de exaustão.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002]A operação de motores de mistura pobre, por exemplo, motores a diesel e motores a gasolina de mistura pobre, fornecem ao usuário uma excelente economia de combustível e têm relativamente baixas emissões de hidrocarbonetos em fase gasosa e monóxido de carbono devido à sua operação em altas taxas de ar/combustível em condições de combustíveis pobres. Os motores a diesel, em particular, também oferecem vantagens significativas sobre os motores a gasolina em termos de durabilidade e sua capacidade de gerar alto torque em baixa velocidade.
[0003] Do ponto de vista das emissões, no entanto, os motores diesel apresentam problemas mais graves do que as suas contrapartes de ignição por centelha. Problemas de emissão dizem respeito a material particulado (MP), óxidos de nitrogênio (NOX), hidrocarbonetos não queimados (HC) e monóxido de carbono (CO). NOX é um termo usado para descrever várias espécies químicas de óxidos de nitrogênio, monóxido de nitrogênio (NO), e dióxido de nitrogênio (NO2), entre outros. NO é uma preocupação pois acredita-se que o mesmo participe sob um processo conhecido como formação de smog fotoquímico, através de uma série de reações na presença de luz solar e hidrocarbonetos, e NO é um contribuinte significante para a chuva ácida NO2, por outro lado,
2/39 tem um alto potencial como oxidante e uma oxidante e é um forte irritante para o pulmão. Os particulados (PM) também são ligados a problemas respiratórios. Conforme modificações de funcionamento de motor são realizadas para reduzir os particulados e os hidrocarbonetos não queimados nos motores a diesel, as emissões de NO e NO2 tendem a aumentar.
[0004]A diminuição eficaz de NOX dos motores de mistura pobre é difícil de alcançar, porque altas taxas de conversão de NOX tipicamente as taxas de conversão exigem as condições ricas em redutores. A conversão do componente de NOX de correntes de exaustão em componentes inócuos geralmente exige estratégias especializadas de diminuição de NOX para o funcionamento em condições de combustíveis pobres.
[0005]A redução catalítica seletiva (SCR), que usa amônia ou precursor de amônia como de agente de redução, acredita-se ser a técnica mais viável para a remoção de óxidos de azoto da exaustão de veículos a diesel. Na exaustão típica, os óxidos de azoto são compostos principalmente de NO (> 90%), de modo que o catalisador de SCR favoreça a conversão de NO e NH3 em nitrogênio e água. Os dois principais desafios no desenvolvimento de catalisadores para a aplicação automotiva do processo de SCR de amônia são fornecer uma ampla janela de operação para a atividade de SCR, incluindo temperaturas baixas de a partir de 200Ό e mais altas e melhoram ento da estabilidade hidrotérmica do catalisador para temperaturas acima de 500Ό. Conforme usado neste documento a estabilidade hidrotérmica se refere à retenção de uma capacidade do material para catalisar a SCR de NOX, com uma preferência para a que a retenção seja de pelo menos 85% da habilidade de conversão NOX do material antes do envelhecimento hidrotérmico.
[0006]Catalisadores de zeólito promovidos por metal incluindo, entre outros, catalisadores de zeólito promovidos por ferro e promovidos
3/39 por cobre, em que, por exemplo, o metal é introduzido através de troca iônica, para a redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio com amônia são conhecidos. O zeólito beta promovido por ferro tem sido um catalisador eficaz para a redução seletiva de óxidos de nitrogênio com amônia. Infelizmente, constatou-se que o mesmo sob condições hidrotérmica duras, como, por exemplo, a redução de NOX da exaustão de gás em temperaturas que excedem 500° C, a atividade de muitos zeólitos promovidos por metal, como, por exemplo, as versões de Cu e de Fe de ZSM-5 e Beta, começa a declinar. Esse declínio na atividade acredita-se que seja devido à desestabilização do zeólito como, por exemplo, através da desaluminação e consequente perda de locais catalíticos contendo metal dentro do zeólito.
[0007] Para manter a atividade geral da redução de NOX, os níveis acentuados do carregamento de washcoat do catalisador de zeólito promovido por ferro precisam ser fornecidos. Conforme os níveis do catalisador do zeólito são aumentados para fornecer remoção de NOX adequada, é uma redução obvia na eficiência de custo do processo para a remoção de NOX conforme os custos do catalisador aumentam.
[0008] Em alguns sistemas de SCR, particularmente, motor a diesel de trabalho pesado (HDD), que controlam o poluente secundário de N2O emitido a partir do sistema de SCR tem se tornado mais importante. Além disso, certos catalisadores existentes, tais como zeólitos de cobre promovido (por exemplo, Cu-SSZ-13), tendem a produzir um nível inaceitavelmente elevado de emissões de N2O. Devido ao fato de que N2O é um gás de efeito estufa e as regulações de emissões estão se tornando cada vez mais rigorosas, há uma necessidade por sistemas que reduzam a quantidade de N2O emitido a partir de sistemas de SCR.
SUMÁRIO [0009] Um aspecto da invenção diz respeito a um sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Numa primeira modalidade, o sistema compreende uma primeira composição de
4/39 catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionados no sistema, a primeira composição de catalisador de SCR promovendo maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a segunda composição de catalisador de SCR, e a segunda composição de catalisador de SCR tendo uma composição diferente da primeira composição de catalisador de SCR, a segunda composição de catalisador de SCR promovendo menor formação de N2 e maior formação de N2O do que a primeira composição de catalisador de SCR.
[00l0]Numa segunda modalidade, a primeira composição de catalisador de SCR é modificada de modo que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão posicionados num substrato comum.
[0011]Numa terceira modalidade, o sistema de catalisador de SCR, a primeira ou segunda modalidade é modificada de modo que a primeira composição de catalisador de SCR está localizada a montante da segunda composição de catalisador de SCR.
[0012]Numa quarta modalidade, o sistema de catalisador de SCR da primeira à terceira modalidade é modificado de modo que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão posicionadas em diferentes substratos.
[0013]Numa quinta modalidade, o sistema da primeira à quarta modalidade é modificado de modo que a primeira composição de catalisador de SCR está localizada a montante da segunda composição de catalisador de SCR.
[00l4]Numa sexta modalidade, a primeira ou a segunda modalidade é modificada em que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão em uma relação em camadas, com a primeira composição de catalisador de SCR em camadas em cima da segunda composição de catalisador de SCR.
[0015]Na sétima modalidade, qualquer uma da primeira à sexta modalidade, o sistema de catalisador de SCR da reivindicação, a
5/39 primeira composição de catalisador de SCR compreende um óxido misto.
[0016]Numa oitava modalidade, a sétima modalidade pode ser modificada de modo a que o óxido misto é selecionado a partir de Fe/titânia, Fe/alumina, Mg/titânia, Cu/titânia, Ce/Zr, vanádia/titânia, e suas misturas.
[0017]Numa nona modalidade, a oitava modalidade é modificada de modo que o óxido misto compreende vanádia/titânia.
[0018]Numa décima modalidade, a nona modalidade é modificada de modo que a vanádia/titânia é estabilizada com tungstênio.
[0019]Numa décima primeira modalidade, qualquer uma da primeira à décima modalidade pode ser modificada em que o segundo catalisador de SCR compreende uma peneira molecular de poro pequeno de 8 anéis permutada com metal.
[0020] Em uma décima segunda modalidade, a décima primeira modalidade pode ser modificada em que a peneira molecular possui um tipo de estrutura selecionado do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV.
[002l]Numa décima terceira modalidade, a décima segunda modalidade é modificada em que a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem a estrutura do tipo CHA.
[0022]Numa décima quarta modalidade, a décima terceira modalidade é modificada em que o zeólito é selecionado a partir de SSZ13 e SSZ-62.
[0023]Numa décima quinta modalidade, qualquer uma da décima primeira à décima quarta modalidade pode ser modificada em que o metal é selecionado a partir do grupo que consiste em Cu, Fe, Co, Ce e Ni.
[0024] Numa décima sexta modalidade, a décima quinta modalidade é modificada, em que o metal é selecionado a partir de Cu.
[0025] Numa décima sétima modalidade, a décima sexta modalidade é modificada, em que o zeólito é permutado com Cu na faixa
6/39 de 2% a 8% em peso.
[0026] Uma décima oitava modalidade refere-se a um sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) compreendendo uma primeira composição de catalisador de SCR compreendendo vanádia/titânia posicionada sobre um substrato e uma segunda composição de catalisador de SCR compreendendo uma peneira molecular de poro pequeno de 8 anéis permutada com metal posicionada em um substrato.
[0027]Em uma décima nona modalidade, a décima oitava modalidade é modificada, em que a peneira molecular possui um tipo de estrutura selecionado do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV.
[0028]Numa vigésima modalidade, a décima nona modalidade é modificada em que a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem a estrutura do tipo CHA.
[0029]Numa vigésima primeira modalidade, a vigésima modalidade é modificada em que o zeólito é selecionado a partir de SSZ-13 e SSZ62.
[0030]Numa vigésima segunda modalidade, a décima oitava à vigésima primeira modalidade é modificada, em que o metal é selecionado a partir do grupo que consiste de Cu, Fe, Co, Ce e Ni.
[0031]Numa vigésima terceira modalidade, a vigésima segunda modalidade é modificada, em que o metal é selecionado a partir de Cu.
[0032]Numa vigésima quarta modalidade à décima oitava até a vigésima terceira modalidade são modificadas, em que o zeólito é permutado com Cu na faixa de 2% a 8% em peso.
[0033]Numa vigésima quinta modalidade, a décima oitava até a vigésima quarta modalidades são modificados a vanádia/titânia é estabilizada com tungstênio.
[0034]Numa vigésima sexta modalidade, a décima oitava até a vigésima quinta modalidades são modificadas, em que a primeira
7/39 composição de catalisador de SCR e segunda composição de catalisador de SCR estão posicionados num substrato comum.
[0035]Numa vigésima sétima modalidade, a décima oitava até a vigésima sexta modalidades são modificadas, em que a primeira composição de catalisador de SCR está localizada a montante da segunda composição de catalisador de SCR.
[0036]Numa vigésima oitava modalidade, a décima oitava até a vigésima sétima modalidades são modificadas, em que vanádia/titânia promove maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a peneira molecular do poro pequeno de 8-anel permutado com metal, e em que a peneira molecular do poro pequeno de 8-anel permutado com metal promove formação N2 inferior e formação N2O superior que a vanádia/titânia.
[0037]Numa vigésima nona modalidade, a décima oitava até vigésima quinta modalidades são modificadas, em que a primeira composição de catalisador de SCR e segunda composição de catalisador de SCR estão posicionados sobre os substratos separados.
[0038]Numa trigésima modalidade, a vigésima nona modalidade é modificada, em que a primeira composição de catalisador de SCR está localizada a montante da segunda composição de catalisador de SCR.
[0039]Numa trigésima primeira modalidade, a vigésima sexta modalidade é modificada em que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão em uma relação em camadas, com a primeira composição de catalisador de SCR posicionada em camadas por cima da segunda composição de catalisador de SCR.
[0040]Em uma trigésima segunda modalidade, a trigésima quinta modalidade é modificada, em que a peneira molecular possui um tipo de estrutura selecionado do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV.
[0041]Numa trigésima terceira modalidade, a trigésima segunda
8/39 modalidade é modificada, em que a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem a estrutura tipo CHA.
[0042]Numa trigésima quarta modalidade, a trigésima terceira modalidade é modificada, em que o zeólito é selecionado a partir de SSZ-13 e SSZ-62.
[0043] Em uma trigésima quinta modalidade, a trigésima primeira até a trigésima quarta modalidades são modificadas, em que o metal é selecionado a partir do grupo que consiste em Cu, Fe, Co, Ce e Ni.
[0044]Numa trigésima sexta modalidade, a trigésima quinta modalidade é modificada, em que o metal é selecionado a partir de Cu.
[0045]Numa trigésima sétima modalidade, a trigésima terceira modalidade é modificada, em que o zeólito é permutado com Cu.
[0046]Numa trigésima oitava modalidade, a trigésima primeira até a trigésima sétima modalidades são modificadas, em que a vanádia/titânia é estabilizada com tungstênio.
[0047]Outro aspecto da invenção refere-se a um sistema de tratamento de gases de escape de motor de mistura pobre. Numa trigésima nona modalidade, um sistema de tratamento de gases de escape do motor de mistura pobre compreende o sistema de catalisador de qualquer uma do primeira à trigésima sétima modalidade, um motor de mistura pobre, e um conduíte de gás de exaustão em comunicação fluida com o motor de mistura pobre, em que o sistema de catalisador está a jusante do motor.
[0048] Numa quadragésima modalidade, a trigésima nona modalidade é modificada, em que o motor é um motor diesel de trabalho pesado.
[0049]0utro aspecto da invenção diz respeito a um método de remoção de óxidos de nitrogênio a partir dos gases de exaustão de um motor de mistura pobre. Em uma quadragésima primeira modalidade, um método de remoção de óxidos de nitrogênio dos gases de escape de um motor de mistura pobre, o método compreendendo o contato de uma
9/39 corrente de gás de exaustão com a redução catalítica seletiva do sistema de catalisador (SCR) que inclui uma primeira composição de catalisador de SCR compreendendo vanádia/titânia posicionada sobre um substrato e uma segunda composição de catalisador de SCR que compreende uma peneira molecular de poro pequeno do anel-8 permutado com metal posicionada sobre um substrato.
[0050] Em uma quadragésima segunda modalidade, a quadragésima primeira modalidade é modificada, em que o gás de exaustão compreende NOX.
[0051] Em uma quadragésima modalidade, a quadragésima primeira e quadragésima segunda modalidades são modificadas, em que o motor de mistura pobre é um motor diesel de trabalho pesado.
[0052] Em uma quadragésima quarta modalidade, um sistema de tratamento de gás de exaustão do motor de mistura pobre compreende o sistema de catalisador da décima nona modalidade, um motor de mistura pobre, e um conduíte de gás de exaustão na comunicação fluida com o motor de mistura pobre, em que o sistema de catalisador está a jusante do motor.
[0053] Em uma quadragésima quinta modalidade, a quadragésima quarta modalidade é modificada, em que o motor é um motor diesel de trabalho pesado.
[0054]Uma quadragésima sexta modalidade refere-se a um método de remoção de óxidos de nitrogênio dos gases de exaustão de um motor de mistura pobre, o método compreendendo o contato do gás de exaustão com o sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) que inclui uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionada no sistema, a primeira composição de catalisador de SCR promovendo maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a segunda composição de catalisador, e a segunda composição de catalisador que tem uma composição diferente da primeira composição de catalisador de SCR, a
10/39 segunda composição de catalisador promovendo menor formação de N2 e a maior formação de N2O do que a primeira composição de catalisador de SCR.
[0055]Em uma quadragésima sétima modalidade, a primeira até a trigésima sétima modalidades são modificadas, em que a segunda composição de catalisador tem uma maior capacidade de armazenamento de NH3 do que a primeira composição de catalisador.
[0056] Em uma quadragésima oitava modalidade, uma redução catalítica seletiva (SCR) do sistema híbrido catalisador para a remoção de NOx dos gases de exaustão do motor, o sistema compreende uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionadas no sistema, a primeira composição de catalisador de SCR tendo um tempo de resposta mais rápido de DeNOx quando exposto a amônia do que a segunda composição de catalisador e a segunda composição de catalisador de SCR tem um desempenho mais elevado de DeNOx no estado estacionário do que a primeira composição de catalisador e a primeira composição de catalisador de SCR proporciona uma porcentagem de DeNOx alvo a um nível de armazenamento de amônia menor do que a segunda composição de catalisador de SCR para fornecer a mesma porcentagem de DeNOx, e em que o sistema proporciona um desempenho mais elevado de DeNOx no estado estacionário do que a primeira composição de catalisador.
[0057]Em uma quadragésima nona modalidade, a quadragésima oitava modalidade é modificada, em que sob condições de aceleração nas quais aumentos repentinos da temperatura de exaustão são produzidos, a amônia dissorvida a partir do sistema híbrido devido ao aumento de temperatura é menor do que a amônia dissorvida a partir de um sistema que tem apenas a segunda composição de catalisador.
[0058]Numa quinquagésima modalidade, a quadragésima oitava ou quadragésima nona modalidades são modificadas, em que a primeira
11/39 composição de catalisador compreende vanádia/titânia estabilizada com tungstênio.
[0059] Em uma quinquagésima primeira modalidade, a quinquagésima modalidade é modificada, em que a segunda composição de catalisador compreende uma peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutado com metal.
[0060] Em uma quinquagésima segunda modalidade, a quinquagésima primeira modalidade é modificada, em que a peneira molecular possui um tipo de estrutura selecionado do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV.
[0061]Numa quinquagésima terceira modalidade, a quinquagésima segunda modalidade é modificada, em que a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem a estrutura tipo CHA.
[0062]Em uma quinquagésima quarta modalidade, a quadragésima oitava até quinquagésima terceira modalidades são modificadas, em que o zeólito é selecionado a partir de SSZ-13 e SSZ-62 e o metal compreende Cu.
[0063] Em uma quinquagésima quinta modalidade, o sistema da primeira até trigésima oitava modalidades são modificadas em que a primeira composição de catalisador de SCR promove maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a segunda composição de catalisador de SCR, e a segunda composição de catalisador de SCR promove menor formação de N2 e maior formação de N2O de uma faixa de temperaturas de 2000 a 6000.
[0064] Em uma quinquagésima sexta modalidade, a quadragésima oitava à quinquagésima quarta modalidades são modificadas, em que a primeira composição de catalisador de SCR tem um tempo de resposta mais rápido de DeNOx quando exposta a amônia do que a segunda composição de catalisador e a segunda composição de catalisador de SCR tem um desempenho mais elevado de DeNOx em estado estacionário do que a primeira composição de catalisador e a primeira
12/39 composição de catalisador de SCR proporciona uma percentagem de DeNOx alvo a um nível de armazenamento de amônia menor do que a segunda composição de catalisador de SCR para fornecer a mesma percentagem de DeNOx, e em que o sistema proporciona um desempenho mais elevado de DeNOx em estado estacionário do que a formação para a primeira composição de catalisador de uma faixa de temperaturas de 2000 a 6000.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0065]A FIG. 1 mostra uma vista de seção transversal de um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades;
[0066]A FIG. 2 mostra uma vista de seção transversal parcial de um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades;
[0067]A FIG. 3 mostra uma vista de seção transversal de um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades;
[0068]A FIG. 4 é um gráfico que compara as emissões de N2O para um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades e um sistema comparativo;
[0069]A FIG. 5 é um gráfico que compara as emissões de N2O para um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades e um sistema comparativo;
[0070]A FIG. 6 é um gráfico que compara as emissões de N2O para um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades e um sistema comparativo, ambos os sistemas com um catalisador de oxidação a montante do diesel;
[0071]A FIG. 8 é um gráfico que compara as conversões de NOxde um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades e um sistema comparativo, ambos os sistemas com um catalisador de oxidação a montante do diesel;
13/39 [0072]A FIG. 9 é um gráfico que compara as conversões de NOX após sulfatação de um sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades e um sistema comparativo, ambos os sistemas com um catalisador de oxidação a montante do diesel;
[0073]A FIG. 10 é um gráfico gerado por um modelo de computador, conforme descrito no Exemplo 6, que mostra uma Curva de Resposta da Análise de DeNOx vs. Tempo a 225Ό e 10% de NO 2; θ [0074]A FIG. 11 é um gráfico gerado por um modelo de computador, conforme descrito no Exemplo 6, que mostra uma Curva de Resposta da Análise de DeNOx vs. Total Absorvido de NH3 a 225Ό e 10% de NO2.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0075]Antes de descrever diversas modalidades exemplares da invenção, deve-se entender que a invenção não se limita aos detalhes de construção ou etapas de processo estabelecidas na seguinte descrição. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou desempenhada de diversas maneiras.
[0076] Regulamentos governamentais ordenam o uso de tecnologias de redução de NOX para veículos de motor de mistura pobre de trabalho leve e pesado. A redução catalítica seletiva (SCR) de NO x usando ureia é uma tecnologia de controle de emissão eficaz e dominante para controle de NOX. Para atender as regulamentações governamentais futuras, um sistema de catalisador de SCR que tem desempenho melhorado em comparação aos sistemas atuais à base de Cu-SSZ-13. As modalidades da invenção se referem a um sistema de catalisador de SCR que tem menores emissões de N2O e também melhor eficiência de conversão de NOX em níveis baixos de armazenamento de NH3 do que sistemas de catalisadores de SCR simples e outros sistemas de catalisador de SCR duplos. Sem a intenção de ser ligado à teoria, acredita-se que a resposta dinâmica do sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades é fornecida
14/39 através da capacidade de armazenamento de NH3 aprimorada. As características da invenção aqui descritas devem ser proporcionadas ao longo de toda a faixa de temperaturas de SCR de interesse, ou seja, 200Ό a 600Ό. De acordo com uma ou mais modalidade s, a primeira e segunda composições de catalisador de SCR excluem metais do grupo de platina, tais como Pt, Pd e Rh.
[0077]As modalidades da invenção são direcionadas aos sistemas de catalisador de SCR, métodos para sua preparação, sistemas de purificação de gás de exaustão e métodos de redução de óxidos de nitrogênio de gases de exaustão com o uso de tais sistemas de catalisador de SCR.
[0078]As modalidades são direcionadas ao uso dos sistemas de catalisador de SCR que fornecem o desempenho de NOX melhorado para motores de mistura pobre. Enquanto os sistemas de catalisadores de SCR podem ser usados em qualquer motor de mistura pobre, em modalidades específicas, os sistemas de catalisador devem ser usados em aplicações de motor a diesel de trabalho pesado. As aplicações de motor a diesel de trabalho pesado incluem os veículos movidos a motor a diesel que tenham uma classificação de peso bruto de veículo (GVWR) de acima de 8.500 Ibs pelo governo federal e acima de 14.000 Ibs na Califórnia (ano de modelo 1995 e posterior). Os sistemas de catalisadores de SCR de acordo com as modalidades podem ter uso em outros motores também, incluindo, mas sem se limitar a, motores a diesel não rodoviários, locomotivas, motores marítimos, e motores a diesel estacionários. A invenção pode ter aplicabilidade a outros tipos de motores de mistura pobre também como, por exemplo, motores a diesel de trabalho leve, motores de gás natural comprimido e motores de injeção direta a gasolina de mistura pobre.
[0079] No que diz respeito aos termos utilizados na divulgação, as seguintes definições são providas.
[0080]Conforme usado neste documento, o termo catalisador ou
15/39 composição de catalisador se refere a um material que promove uma reação. Conforme usado neste documento, a frase sistema de catalisador se refere a uma combinação de dois ou mais catalisadores, por exemplo, uma combinação de um primeiro catalisador de SCR e um segundo catalisador de SCR. O sistema de catalisador pode estar na forma de um washcoat no qual os dois catalisadores de SCR são misturados.
[0081]Conforme usados neste documento, os termos a montante e a jusante se refere às direções relativas de acordo com o fluxo de uma corrente de gás de exaustão de motor a partir de um motor em direção a um escape, com o motor em um local a montante e o escape e quaisquer artigos de redução de poluição como filtros e catalisadores estão a jusante do motor.
[0082]Conforme usado neste documento, o termo corrente se refere de maneira ampla a qualquer combinação de gás fluindo que possa conter matéria em partícula sólida ou líquida. O termo corrente gasosa ou corrente de gás de exaustão significa uma corrente de constituintes gasosos tais como a exaustão de um motor de mistura pobre, que pode conter componentes não gasosos arrastados tais como gotículas de líquido, partículas de sólido, e similares. O fluxo dos gases de escape de um motor de mistura pobre compreende, ainda, tipicamente produtos de combustão, produtos de combustão incompleta, óxidos de nitrogênio, matéria particulada em combustível e/ou carbonácea (fuligem), e oxigênio e nitrogênio não reagidos.
[0083]Conforme usado no presente documento, o termo substrato se refere ao material monolítico, em que a composição do catalisador é colocada, tipicamente na forma de um washcoat que contém uma pluralidade de partículas contendo uma composição catalítica nas mesmas. Um washcoat é formado por meio de preparar uma pasta que contém um teor de sólidos especificado (por exemplo, 30-90%, em peso) de partículas em um veículo líquido, que é, então, revestido em um
16/39 substrato e seco para fornecer uma camada de washcoat.
[0084]Conforme usado neste documento, o termo washcoat tem seu significado comum na técnica de um revestimento delgado e aderente de um material catalítico ou outro material aplicado em um material do substrato, como um membro transportador do tipo favo de mel, que é suficientemente poroso para permitir a passagem do fluxo de gás que está sendo tratado.
[0085]Artigo catalítico refere-se a um elemento que é usado para promover uma reação desejada. Por exemplo, um artigo catalítico pode incluir um washcoat que contém composições catalíticas em um substrato.
[0086] Em uma ou mais modalidades, o substrato é uma cerâmica ou metal que tem uma estrutura em favos de mel. Qualquer substrato adequado pode ser empregado, como um substrato monolítico do tipo que possui passagens de fluxo de gás delgadas paralelas que se estendem através deste a partir de uma face de entrada ou uma face de saída do substrato, de modo que as passagens estejam abertas ao fluxo de fluido através das mesmas. As passagens, que são essencialmente caminhos retos a partir de sua entrada de fluido até a saída do fluido, são definidas por paredes nas quais o material catalisador é revestido como um washcoat de modo que os gases fluindo através das passagens entrem em contato com o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato monolítico são canais de paredes delgadas, que podem possuir qualquer formato e tamanho de corte transversal adequados, como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular etc. Tais estruturas podem conter de cerca de 60 a cerca de 900 ou mais aberturas de entrada de gás (isto é, células) por polegada quadrada de corte transversal.
[0087]O substrato de cerâmica pode ser feito de qualquer material adequado refratário, por exemplo, cordierite, cordierita-α alumina, nitrito de silício, mulita de zircônio, espodumênio, alumina-sílica-magnésia,
17/39 silicato de zircônio, sillimanita, um silicate de magnésio, zircônio, petalite, α-alumina, um aluminossilicato e similares.
[0088]0s substratos úteis para as composições de catalisador das modalidades da presente invenção também podem ser de natureza metálica e são compostos por um ou mais metais ou ligas metálicas. Os substratos metálicos podem ser usados de vários formatos, como por exemplo, em pelotas, folha ondulada ou forma monolítica. Exemplos específicos de substratos metálicos incluem as ligas de metal de base resistentes ao calor, especialmente aquelas em que o ferro é um componente substancial ou majoritário. Tais ligas podem conter um ou mais de níquel, cromo, e alumínio, e o total desses metais pode compreender, vantajosamente, pelo menos cerca de 15%, em peso, da liga, por exemplo, cerca de 10 a 25%, em peso, de cromo, cerca de 1 a 8%, em peso, de alumínio, e cerca de 0 a 20%, em peso, de níquel.
[0089] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) compreende uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionados no sistema. Em uma ou mais modalidades, a segunda composição de catalisador de SCR tem uma composição diferente da primeira composição de catalisador de SCR. A primeira composição de catalisador de SCR promove uma maior formação de N2 e uma menor formação de N2O do que a segunda composição de catalisador de SCR, enquanto que a segunda composição de catalisador promove uma menor formação de N2 e maior formação de N2O do que a primeira composição de catalisador de SCR. Para reduzir as emissões de NH3, em uma ou mais modalidades, o primeiro catalisador de SCR deve ter uma temperatura de dessorção/capacidade de adsorção de NH 3 menor do que a segunda composição de catalisador de SCR.
[0090]Em uma ou mais modalidades, a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR
18/39 estão no mesmo ou em um substrato comum. Em outras modalidades, a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão em substratos separados.
[0091] Em uma modalidade, o primeiro catalisador de SCR e o segundo catalisador de SCR estão posicionados em uma configuração lateralmente zoneada, com o primeiro catalisador a montante do segundo catalisador. Os catalisadores a montante e a jusante podem ser posicionados sobre o mesmo substrato ou sobre diferentes substratos separados uns dos outros. Em outra modalidade específica, o primeiro catalisador de SCR e o segundo catalisador de SCR estão numa disposição em camadas, com o segundo catalisador de SCR a ser posicionado sobre um substrato e o primeiro catalisador de SCR numa camada que cobre o segundo catalisador de SCR. Cada uma dessas modalidades serão descritas em mais detalhes abaixo.
[0092]Em modalidades específicas, cada uma dentre a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR é usada como um catalisador moldado, ainda mais especificamente como um catalisador moldado em que a composição de catalisador de SCR é depositada em um substrato refratário adequado, ainda mais especificamente em um substrato do tipo favos de mel, para a redução seletiva dos óxidos de nitrogênio de NOX, isto é, para a redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio. De acordo com as modalidades da invenção, a composição de catalisador de SCR pode estar na forma de partículas de catalisador auto-sustentáveis, ou como um monólito em favo de mel formado da composição de catalisador de SCR.
[0093] De acordo com uma ou mais modalidades, a primeira composição de catalisador de SCR compreende um óxido misto. Conforme usado neste documento, o termo óxido misto se refere a um óxido que contém cátions de mais de um elemento químico ou cátions de um único elemento em vários estados de oxidação. Em uma ou mais
19/39 modalidades, o óxido misto é selecionado de Fe/titânia (por exemplo, FeTiO3), Fe/alumina (por exemplo, FeAI2O3), Mg/titânia (por exemplo, MgTiO3), Mg/alumina (por exemplo, MgAI2O3), Mn/alumina, Mn/titânia (por exemplo, MnOx/ TiO2) (por exemplo, MnOx/AI2O3), Cu/titânia (por exemplo, CuTiO3), Ce/Zr (por exemplo, CeZrO2), Ti/Zr (por exemplo, TiZrO2), vanádia/titânia (por exemplo, V2O5/ TiO2), e suas misturas. Em modalidades específicas, o óxido misto compreende vanádia/titânia. A vanádia/titânia pode ser ativada ou estabilizada com tungstênio (por exemplo, WO3) para fornecer V2O5/TiO2/ WO3.
[0094] De acordo com uma ou mais modalidades, uma primeira composição de catalisador de SCR compreendendo vanádia/titânia que gera significativamente menos N2O do que os zeólitos de catalisadores de SCR, especialmente sob ricas condições de NO2. Em uma ou mais modalidades, a primeira composição de catalisador de SCR compreende titânia sobre a qual a vanádia foi dispersa. A vanádia pode ser dispersa em concentrações que variam de 1 a 10% em peso, incluindo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10% em peso. Nas modalidades específicas a vanádia é ativada ou estabilizada por tungstênio (WO3). O tungstênio pode ser disperso em concentrações que variam de 0,5 a 10% em peso, incluindo 1, 2, 3, 3. 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10% em peso. Todas as porcentagens são numa base de óxido.
[0095]De acordo com uma ou mais modalidades, o segundo catalisador de SCR compreende uma peneira molecular permutada com metal. O metal é selecionado a partir de Cu, Fe, Co, Ni, Ce e Pt. Nas modalidades específicas, o metal é Cu.
[0096]Conforme aqui utilizado, o termo peneiras moleculares refere-se a materiais à base de uma extensa rede tridimensional de iões de oxigênio contendo locais de tipo geralmente tetraédricos e tendo uma distribuição de poro. Peneiras moleculares como zeólitos têm sido amplamente utilizadas para catalisar uma série de reações químicas em refinaria e reações petroquímicas, e catálise, adsorção, separação e
20/39 cromatografia. Por exemplo, com respeito aos zeólitos, ambos zeólitos naturais e sintéticos e sua utilização na promoção de certas reações, incluindo a conversão de metanol em olefinas (reações MTO) e a redução catalítica seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio com um redutor tal como amônia, ureia ou um hidrocarboneto na presença de oxigênio, são bem conhecidos na técnica. Zeólitos são materiais cristalinos, tendo tamanho de poros bastante uniformes que, dependendo do tipo de zeólito e o tipo e a quantidade de cátions incluídos na estrutura de zeólito, variam de cerca de 3 a 10 Angstroms de diâmetro.
[0097]As composições dos catalisadores empregados no processo de SCR idealmente devem ser capazes de manter boa atividade catalítica sobre a ampla faixa de condições de temperatura de utilização, por exemplo, 2000 a 6000 ou superior, em condiçõe s hidrotermais. Condições hidrotermais são frequentemente encontradas na prática, tais como durante a regeneração de um filtro de fuligem, um componente do sistema de tratamento de gás de escape usado para a remoção de partículas.
[0098] De acordo com as modalidades, as peneiras moleculares da segunda composição de catalisador de SCR têm aberturas de poros de 8-anéis e unidades de construção secundárias duplas de seis-anéis, por exemplo, aquelas que têm os seguintes tipos de estrutura: AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV. De acordo com uma ou mais modalidades, será apreciado que ao definir as peneiras moleculares por seu tipo de estrutura, pretende-se incluir o tipo de estrutura e todo e qualquer material de armação isotípica tais como materiais SAPO, AIPO e MeAPO, tendo o mesmo tipo de estrutura.
[0099]Zeólitos tendo aberturas de poros de 8-anéis e unidades de construção secundárias de seis anéis duplas, particularmente aqueles que têm estruturas semelhantes a gaiola têm recentemente encontrado interesse em uso como catalisadores de SCR. Um tipo específico de zeólito com essas propriedades é chabazita (CHA), que é um zeólito de
21/39 poro pequeno com oito aberturas dos poros membro de anel (tendo um tamanho de poro de, pelo menos, uma dimensão máxima de menos do que 4,3 Angstroms, por exemplo, cerca de 3,8 Angstrom) acessíveis através a sua porosidade tridimensional. Uma estrutura semelhante a gaiola é resultado da conexão de unidades de construção de seis-anéis duplas por 4 anéis.
[00100] Os zeólitos aluminossilicatos promovidos por metal, especialmente promovidos por cobre, tendo o tipo de estrutura CHA (por exemplo, SSZ-13 e SSZ-62) e uma razão molar de silica para alumina maior que 1, especificamente aqueles tendo uma razão molar de silica para alumina maior ou igual a 5, 10, ou 15 e menos de cerca de 1000, 500, 250, 100 e 50 têm recentemente despertado um alto grau de interesse como catalisadores para o SCR de óxidos de nitrogênio em motores de mistura pobre usando redutores nitrogenados. Isto é devido à larga janela de temperatura juntamente com a excelente durabilidade hidrotermal destes materiais, conforme descrito na Patente dos Estados Unidos nQ 7.601.662. Antes da descoberta dos zeólitos promovidos por metal descritos na Patente dos Estados Unidos nQ 7.601.662, enquanto a literatura havia indicado que um grande número de zeólitos promovidos por metal haviam sido propostos na literatura científica e de patente para o uso como catalisadores de SCR, cada um dos materiais propostos sofria de um ou ambos dos seguintes defeitos: (1) pobre conversão de óxidos de nitrogênio em baixas temperaturas, por exemplo 350Ό e inferior; e (2) pobre estabilidade hidrotermal, marcada por um declínio significativo em atividade catalítica na conversão de óxidos de nitrogênio por SCR. Assim, a invenção descrita na Patente dos Estados Unidos nQ 7.601.662 abordou uma necessidade imperativa, não solucionada de se prover um material que iria prover a conversão de óxidos de nitrogênio em baixas temperaturas e retenção da atividade catalítica de SCR após envelhecimento hidrotermal a temperaturas superiores a 650Ό.
[00101]
Chabazita zeolítica inclui um mineral tectossilicato de
22/39 ocorrência natural de um grupo de zeólito com fórmula aproximada: (Ca,Na2,K2, Mg)AI2Si40i2· 6H2O (por exemplo, silicato de alumínio de cálcio hidratado). Três formas sintéticas de chabazita zeolítica são descritas em Zeolite Molecular Sieves, por D. W. Breck, publicado em 1973 por John Wiley & Sons, aqui incorporado por referência. As três formas sintéticas relatadas por Breck são Zeólito K-G, descritos em J. Chem. Soc., p. 2822 (1956), Barrer et al; Zeólito D, descrito na Patente Britânica nQ 868.846 (1961); e Zeólito R, descrito na Patente U.S. nQ 3.030.181, que são incorporados neste documento por referência. A síntese de outra forma sintética da chabazita zeolítica, SSZ-13, é descrita na Pat. U.S. nQ 4.544.538, que é incorporada neste documento por referência. A síntese de uma forma sintética de uma peneira molecular tendo a estrutura de cristal de chabazita, silicoaluminofosfato 34 (SAPO34), é descrita na Patente U.S. nQ 4.440.871 e nQ 7.264.789, que são incorporadas neste documento por referência. Um método de fazer ainda outra peneira molecular tendo estrutura chabazita, SAPO-44, é descrito na Patente U.S. nQ 6.162.415, que está incorporada neste documento por referência.
[00102] Nas modalidades mais específicas, referência a um tipo de estrutura de zeólito de aluminossilicato limita o material para peneiras moleculares que não incluem o fósforo ou outros metais substituídos na armação. Obviamente, zeólitos aluminossilicato podem posteriormente ter uma troca iônica com um ou mais metais promotores tais como metais dos platinoides. No entanto, para que fique claro, conforme usado neste documento, zeólito aluminossilicato exclui materiais de aluminofosfato tais como materiais de SAPO, AIPO e MeAPO, e o termo mais abrangente zeólito destina-se a incluir os aluminossilicatos e aluminofosfatos. Em uma ou mais modalidades, a peneira molecular pode incluir todas as composições de aluminossilicato, borossilicato, galossilicato, MeAPSO, e MeAPO. Estas incluem, mas não estão limitadas a, SSZ-13, SSZ-62, chabazita natural, zeólito K-G, Linde
23/39
D, Linde R, LZ-218, LZ-235. LZ-236, ZK-14, SAPO-34, SAPO-44, SAPO47, ZYT-6, CuSAPO-34, CuSAPO-44, e CuSAPO-47.
[00103] Em uma ou mais modalidades, a peneira molecular da segunda composição de catalisador de SCR tem um tipo de estrutura selecionado do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR, e SAV. Numa modalidade específica, a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem o tipo de estrutura CHA, por exemplo, SSZ-13 ou SSZ-62. Numa outra modalidade específica, a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem o tipo de estrutura AEI, por exemplo SSZ-39.
[00104] Nas modalidades específicas, a peneira molecular de poros pequenos de 8-anéis promovida por cobre tem uma razão molar de silica para alumina superior a cerca de 15, ainda mais especificamente superior a cerca de 20. Nas modalidades específicas, a peneira molecular de poros pequenos de 8-anéis promovida por cobre tem uma razão molar de silica para alumina na faixa de cerca de 20 a cerca de 256, mais especificamente na faixa de cerca de 25 a cerca de 40.
[00105] Em modalidades específicas, a razão atômica de cobre para alumínio excede cerca de 0,25. Em modalidades mais específicas, a razão de cobre para alumínio é de cerca de 0,25 para cerca de 1, ainda mais especificamente de cerca de 0,25 para cerca de 0,5. Em modalidades ainda mais específicas, a razão de cobre para alumínio é de cerca de 0,3 a cerca de 0,4.
[00106] Em geral, o sistema de catalisador de SCR de acordo com uma ou mais modalidades devem exibir tanto atividade de conversão boa de temperatura baixa NOX (NOX conversão de> 50% a 200Ό) e atividade de conversão boa de temperatura alta NOX (NOX conversão de> 70% a 4500). A atividade de NOX é medida sob condições estáveis no máximo de condições de NH3-slip em uma mistura gasosa de 500 ppm de NO, 500 ppm de NH3, 10% de O2, 5% de H2O, equilibrar N2 numa velocidade espacial com base em volume de 80,000
24/39 h’1.
[00107] De acordo com uma ou mais modalidades, para reduzir as emissões de NH3, a primeira composição de catalisador de SCR deve ter uma temperatura de adsorção/dessorção inferior de NH3do que a segunda composição de catalisador de SCR.
[00108] De acordo com uma ou mais modalidades, a segunda composição de catalisador de SCR compreende uma peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal. Em outras palavras, a segunda composição de catalisador de SCR é uma peneira molecular com poros pequenos de 8-anéis que é promovida com metal. Em uma ou mais modalidades, o metal pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em Cu, Fe, Co, Ce, e Ni. Numa modalidade específica, o metal é selecionado a partir de Cu.
% em peso do Promotor de Metal:
[00109] O conteúdo de metal promotor (por exemplo, Cu) da peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutado com metal, calculado como o óxido de metal, nas modalidades específicas, é, pelo menos, cerca de 2% em peso, ainda mais especificamente, pelo menos, cerca de 2,5% em peso e em até mesmo nas modalidades mais específicas, pelo menos, cerca de 3% em peso, relatado em uma base não volátil. Nas modalidades ainda mais específicas, o conteúdo de metal (por exemplo, Cu) da peneira molecular do poro pequeno de 8anéis permutado com metal, calculado como o óxido de metal, está na faixa de até cerca de 8% em peso, com base no peso total da peneira molecular calcinada relatado em uma base não volátil. Por conseguinte, nas modalidades específicas, o intervalo da peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis promovido com um metal selecionado a partir de Cu, Fe, Co, Ce, e Ni, calculado como o óxido de metal, são de cerca de 2 a cerca de 8% em peso, mais especificamente a partir de cerca de 2 a cerca de 5% em peso, e ainda mais especificamente desde cerca de 2,5 a cerca de 3,5% em peso, em cada caso relatado numa base de óxido.
25/39 [00110] Em uma ou mais modalidades, o primeiro catalisador de SCR e o segundo catalisador de SCR estão dispostos em uma configuração lateralmente zoneada, com o primeiro catalisador a montante do segundo catalisador. Conforme aqui utilizado, o termo zoneado lateralmente refere-se à localização dos dois catalisadores de SCR relativamente uns aos outros. Lateral significa lado-a-lado de modo a que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão localizados um ao lado do outro com a primeira composição de catalisador de SCR a montante da segunda composição de catalisador de SCR. De acordo com uma ou mais modalidades, o primeiro e segundo catalisadores de SCR zoneados lateralmente podem ser dispostos no mesmo ou num substrato comum ou sobre diferentes substratos separados um do outro.
[00111] De acordo com uma ou mais modalidades, a vanádia/titânia e a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal estão posicionadas em um substrato comum ou no mesmo. Em outras modalidades, a vanádia/titânia e a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal estão posicionadas sobre substratos separados. Se no mesmo substrato ou sobre substratos diferentes, de acordo com uma ou mais modalidades, a vanádia/titânia está localizada na peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal.
[00112] Em uma ou mais modalidades, a vanádia/titânia promove maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal, e a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal promove menor formação de N2 e maior formação de N2O do que a formação de vanádia/titânia.
[00113] As composições utilizadas comercialmente, especialmente nas aplicações móveis, compreendem TiO2 em que WO3 e V2O5 foram dispersas nas concentrações que variam entre 5 a 20 %
26/39 em peso e 0,5 a 6% em peso, respectivamente. Estes catalisadores podem conter outros materiais inorgânicos tais como SiO2 e ZrO2 na qualidade de agentes aglutinantes e promotores.
[00114] Com referência à FIG. 1, uma modalidade exemplar de um sistema espaçado lateralmente é mostrada. O sistema de catalisador de SCR 10 é mostrado numa disposição zoneada lateralmente em que a primeira composição de catalisador de SCR 18 está localizada a montante da segunda composição de catalisador de SCR 20 num substrato comum 12. O substrato 12 tem uma extremidade de entrada 22 e uma extremidade de saída 24 que define um comprimento axial L. Em um ou mais modalidades, o substrato 12 compreende geralmente uma pluralidade de canais 14 de um substrato de favo de mel, dos quais apenas um é mostrado no canal transversal para maior clareza. A primeira composição de catalisador de SCR 18 estende-se desde a extremidade de entrada 22 do substrato 12 a menos do que todo o comprimento axial L do substrato 12. O comprimento da primeira composição de catalisador de SCR 18 é designado como primeira zona 18a na FIG. 1. A primeira composição de catalisador de SCR 18 pode, nas modalidades específicas, compreender vanádia/titânia. A segunda composição de catalisador de SCR 20 pode, nas modalidades específicas, compreender uma peneira molecular de poro pequeno de 8anéis permutado com metal. A segunda composição de catalisador de SCR 20 prolonga-se a partir da extremidade de saída 24 do substrato 12 a menos do que todo o comprimento axial L do substrato 12. O comprimento da segunda composição de catalisador é denotado como a segunda zona 20b na Figura 1. O sistema de catalisador de SCR 10 é eficaz para a redução catalítica seletiva de NOX.
[00115] Será apreciado que o comprimento da primeira zona e da segunda zona pode ser variado. Em uma ou mais modalidades, a primeira zona e a segunda zona podem ser iguais em comprimento. Em outras modalidades, a primeira zona pode ser 20%, 25%, 35% ou 40%,
27/39
60%, 65%, 75% ou 80% do comprimento L do substrato, com a segunda zona, respectivamente, abrangendo o restante do comprimento L do substrato.
[00116] Com referência à FIG. 2, outra modalidade de um sistema de catalisador de SCR zoneado lateralmente 110 é mostrado. O sistema de catalisador de SCR 110 é mostrado num arranjo zoneado lateralmente em que a primeira composição de catalisador de SCR 118 está localizado a montante da segunda composição de catalisador de SCR 120 em substratos separados 112 e 113. A primeira composição de catalisador de SCR 118 é posicionada sobre um substrato 112, e a segunda composição de catalisador de SCR é posicionada sobre um substrato separado 113. Os substratos 112 e 113 podem ser constituídos pelo mesmo material ou um material diferente. O substrato 112 tem uma extremidade de entrada 122a e uma extremidade de saída 124a definindo um comprimento axial L1. O substrato 113 tem uma extremidade de entrada 122b e uma extremidade de saída 124b definindo um comprimento axial L2. Em uma ou mais modalidades, os substratos 112 e 113 compreendem, geralmente, uma pluralidade de canais 114 de um substrato de favo de mel, do qual apenas um canal é mostrado em seção transversal, para maior clareza. A primeira composição de catalisador de SCR 118 estende-se desde a extremidade de entrada 122a do substrato 112 através de todo o comprimento axial L1 do substrato 112 para a extremidade de saída 124a. O comprimento da primeira composição de catalisador de SCR 118 é designado como a primeira zona 118a na FIG. 2. A primeira composição de catalisador de SCR 118 pode, nas modalidades específicas, compreender vanádia/titânia. A segunda composição de catalisador de SCR 120 pode, nas modalidades específicas, compreender uma peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutado com metal. A segunda composição de catalisador de SCR 120 estende-se desde a extremidade de saída 124b do substrato 113 através de todo o comprimento axial L2 do
28/39 substrato 113 para a extremidade de entrada 122b. A segunda composição de catalisador 120 define uma segunda zona 120a. O sistema de catalisador de SCR 110 é eficaz para a redução catalítica seletiva de NOX. O comprimento das zonas 118a e 120a pode ser variado conforme descrito em relação à Figura 1.
[00117] Uma ou mais modalidades da presente invenção estão direcionadas para uma redução catalítica seletiva (SCR) do sistema de catalisador compreendendo uma primeira composição de catalisador de SCR compreendendo vanádia/titânia posicionada sobre um substrato e uma segunda composição de catalisador de SCR compreendendo uma peneira molecular de poro pequeno de anéis-8 permutada com metal posicionada sobre um substrato, em que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão numa relação ou disposição em camadas. Em uma ou mais modalidades, a primeira composição de catalisador de SCR é disposto em camadas por cima da segunda composição de catalisador de SCR.
[00118] De acordo com uma ou mais modalidades, a segunda composição de catalisador de SCR se passa por washcoat sobre um substrato, e em seguida a primeira composição de catalisador de SCR se passa por washcoat numa camada que se sobrepõe à segunda composição de catalisador de SCR. Em uma ou mais modalidades, a disposição em camadas foi concebida para otimizar a primeira composição de catalisador/segunda composição de catalisador de ganho seco por um equilíbrio desejável entre os benefícios de atuar como um escudo de proteção e as desvantagens potenciais de aumento da barreira de difusão. Sob baixas temperaturas para operações prolongadas, enxofre é uma grande preocupação para os catalisadores de Cu-CHA. Em comparação, os catalisadores de SCR de vanádia/titânia (V2O5/ TiO2) são conhecidos por ter tolerância de enxofre superior.
[00119] A primeira e segunda composição de catalisador de SCR pode incluir as composições conforme descrito acima.
29/39 [00120] Com referência à FIG. 3, uma modalidade exemplar de um sistema de catalisador de SCR em camadas 210 é mostrada. O sistema de catalisador de SCR pode ser num arranjo em camadas em que a primeira composição de catalisador de SCR 218 é disposta em camadas em cima da segunda composição de catalisador de SCR 220 num substrato comum 212. O substrato 212 tem uma extremidade de entrada 222 e uma extremidade de saída 224 que define um comprimento axial L3. Em uma ou mais modalidades, o substrato 212 compreende geralmente uma pluralidade de canais 214 de um substrato de favo de mel, do qual apenas um canal é mostrado em seção transversal, para maior clareza. A primeira composição de catalisador de SCR 218 estende-se desde a extremidade de entrada 222 do substrato 212 através de todo o comprimento axial L3 do substrato 212 para a extremidade de saída 224. O comprimento da primeira composição de catalisador de SCR 218 é denotado como 218a na FIG. 3. A primeira composição de catalisador de SCR 218 pode, nas modalidades específicas, compreender vanádia/titânia. A segunda composição de catalisador de SCR 220 pode, nas modalidades específicas, compreender uma peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal. A primeira composição de catalisador de SCR 220 estende-se desde a extremidade de entrada 224 do substrato 212 através de todo o comprimento axial L3 do substrato 212 para a extremidade de saída 224. O sistema de catalisador de SCR 210 é eficaz para a redução catalítica seletiva de NOX.
[00121] Será apreciado que a espessura da camada 218 pode ser relativamente fina em comparação com a espessura da camada 220. A espessura da camada 218 pode ser suficientemente espessa, para formar um revestimento protetor sobre a camada 220 para proteger a composição de catalisador da camada 220 de sulfatação. Numa modalidade, a espessura da camada de composição do primeiro catalisador 218 é de 5-10% da espessura total da camada de composto
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218 e 220. Em outras modalidades, a espessura da primeira camada de composição de catalisador é de 20-30% da espessura total da camada de composto 218 e 220. Em algumas modalidades, a espessura da primeira camada de composição de catalisador é de 30-40% da espessura total da camada do composto 218 e 220.
Sistema de Tratamento de Gás de Escape:
[00122] Num aspecto da invenção, o sistema de tratamento de gases de escape compreende um motor de mistura pobre, e o conduíte do gás de escape na comunicação fluida com o motor de mistura pobre, e um sistema de catalisador de redução catalítica seletiva incluindo uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionados no sistema de acordo com uma ou mais modalidades. Nas modalidades específicas, o motor de mistura pobre é um motor de diesel de trabalhos pesados.
[00123] Em uma ou mais modalidades, o sistema de tratamento de gases de escape inclui um fluxo de gás de escape contendo um redutor tal como amônia, ureia e/ou hidrocarboneto, e em modalidades específicas, amônia e/ou ureia. Nas modalidades específicas, o sistema de tratamento de gases de escape compreende ainda um segundo componente de tratamento de gases de escape, por exemplo, um filtro de partículas ou um catalisador de oxidação de diesel.
[00124] O filtro de fuligem, catalisado ou não catalisado, pode estar a montante ou a jusante do sistema de catalisador de SCR, de acordo com uma ou mais modalidades. O catalisador de oxidação de diesel em modalidades específicas está localizado a montante do sistema de catalisador de SCR, de acordo com uma ou mais modalidades. Em modalidades específicas, o catalisador de oxidação de diesel e o filtro de fuligem catalisado estão a montante do sistema de catalisador de SCR.
[00125] Em modalidades específicas, o escape é transportado a partir do motor de mistura pobre para uma posição a jusante no
31/39 sistema de escape, e, em modalidades mais específicas, contendo NOX, em que um redutor é adicionado e a corrente de gases de escape com o redutor adicionado é transportada para o sistema de catalisador de SCR, de acordo com uma ou mais modalidades.
[00126] Em modalidades específicas, o filtro de fuligem compreende um substrato de filtro de fluxo de parede, em que os canais são bloqueados alternadamente, permitindo que uma corrente gasosa entrando nos canais de uma direção (direção de entrada) possa fluir através das paredes do canal e sair dos canais a partir da outra direção (direção de saída).
[00127] Um catalisador de oxidação de amônia pode ser fornecido a jusante do sistema de catalisador de SCR para remover qualquer amônia não reagida ou em excesso do sistema. Em modalidades específicas, o catalisador de AMOX pode compreender um metal dos platinoides tal como platina, paládio, ródio ou suas combinações. Em modalidades mais específicas, o catalisador de AMOX pode incluir um washcoat contendo um sistema de catalisador de SCR que inclui uma primeira composição de catalisador de SCR posicionada em um substrato e uma segunda composição de catalisador de SCR posicionada em um substrato.
[00128] AMOX e/ou a composição de catalisador de SCR podem ser revestidos no filtro para fluxo ou no filtro por paredes. Se um substrato de fluxo por paredes é utilizado, o sistema resultante será capaz de remover material particulado junto com gases poluentes. O substrato de filtro de fluxo por paredes pode ser feito de materiais conhecidos na técnica, como cordierite, titanato de alumínio ou carbureto de silício. Será entendido que o carregamento da composição catalítica num substrato de fluxo por paredes vai depender de propriedades de substrato, tais como a porosidade e a espessura da parede e normalmente será inferior que a carga sobre um fluxo através do substrato.
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Atividade de SCR:
[00129] A invenção é agora descrita com referência aos seguintes exemplos. Antes de descrever diversas modalidades exemplares da invenção, deve-se entender que a invenção não se limita aos detalhes de construção ou etapas de processo estabelecidas na seguinte descrição. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou desempenhada de diversas maneiras.
EXEMPLOS [00130] EXEMPLO 1 - PREPARAÇÃO DE MATERIAIS DE CATALISADOR [00131] Catalisador de Vanádia-Titânia [00132] Um catalisador padrão de vanádia/titânia/tungstênio (V2O5 (2,5%)/ WO3 (10%)/ TiO2) foi preparado e foi feita uma pasta em cerca de 30-40% de sólidos por meio de moagem para proporcionar uma pasta de wash coat.
[00133] Cu-Zeólito [00134] Um pó de Cu-CHA (SSZ-13) foi preparado pela mistura de 100 g de CHA na forma de Na, tendo uma razão molar de alumina/sílica de 30, com 400 mL de uma solução de acetato de cobre (II) de cerca de 1,0 Μ. O pH foi ajustado para cerca de 3,5 com ácido nítrico. Realizou-se uma reação de troca iônica entre CHA na forma de Na e os íons de cobre agitando a pasta a cerca de 80° C por cerca de 1 hora. A mistura resultante foi então filtrada para prover uma massa filtrante, e a massa filtrante foi lavada com água deionizada em três porções até que 0 filtrado ficou límpido e incolor, e a amostra lavada foi seca.
[00135] O catalisador de CuCHA obtido compreende CuO em uma faixa de cerca de 2,5 a 3,5% em peso, conforme determinado pela análise de ICP. Uma pasta de CuCHA foi preparada para 40% de sólidos alvo. A pasta foi moída e um ligante de acetato de zircônio em ácido acético diluído (contendo 30% de ZrO2) foi adicionado à pasta com
33/39 agitação.
[00136] EXEMPLO 2- SISTEMA DE CATALISADOR ZONEADO LATERALMENTE [00137] As pastas descritas acima foram revestidas separadamente sobre o substrato cerâmico celular de 12Dx6L tendo uma densidade celular de 400 cpsi (células por polegada quadrada) e uma espessura de parede de 4 mil. Os substratos revestidos foram secos a 110° C durante 3 horas e calcinados a cerca de 400° C durante 1 hora. O processo de revestimento foi repetido uma vez para se obter uma carga de washcoat alvo na faixa de 3 g/em3no núcleo revestido de vanádia-titânia, e 2,1 g/em3 sobre o núcleo revestido de CuCHA. As amostras foram envelhecidas durante 200 horas a 5500 C em uma célula de teste de motor de diesel de trabalhos pesados.
[00138] EXEMPLO COMPARATIVO 3- SISTEMA DE CATALISADOR ZONEADO LATERALMENTE [00139] O Exemplo 2 foi repetido com a exceção de ambos substratos que foram revestidos com CuCHA ao mesmo carregamento.
[00140] EXEMPLO 4- SISTEMAS ZONEADOS LATERALMENTE DOS ENSAIOS DO MOTOR [00141] Os sistemas dos catalisadores do Exemplo 3 e 4 foram testados em um motor de trabalho pesado de 9L juntamente com um dinamômetro de motorização elétrica. A bancada é capaz de rodar tanto em estado estacionário quanto ciclos de ensaios transientes. No trabalho atual, um ciclo de ensaio transiente de trabalho pesado (HDTP) e um ciclo de ensaio transiente não rodoviário (NRTC) foram executados. Amostras de catalisadores foram em tamanho completo de diâmetros de 12 em partes (400/4), que passaram 200h a 550Ό de envelhecimento por motor antes de avaliações. Para demonstrar a vantagem do sistema por zona lateral de um tijolo de 12x6 de V-SCR a montante de um tijolo de 12x 6 de Cu-CHA, uma referência sequencial de 12x6 Cu + 12x6 Cu do sistema de SCR também foi avaliada. Num estudo comparativo,
34/39 apenas o primeiro tijolo de catalisador de SCR foi comutado entre V-SCR e-Cu-SCR, outros sistemas, tais como o segundo tijolo de SCR, o sistema de injeção de ureia, localizações das amostras de sondagem foram mantidos os mesmos.
[00142] Durante os testes de avaliação, dois amostradores de MKS FTIR foram posicionados no SCR a montante e a jusante, respectivamente, para as medições de emissões gasosas, incluindo, mas não se limitando a, NO, NO2, N2O e etc. As linhas de amostragem de escape foram aquecidas a 1900 constante. Todos os testes de avaliação neste exemplo foram executados com combustível de ULSD (enxofre diesel ultrabaixo), onde a concentração de enxofre é menor do que 15 ppm (% em peso).
[00143] Numa configuração, um catalisador de oxidação de diesel e filtro de fuligem catalisada foram colocadas a montante do sistema de catalisador de SCR para simular um ciclo transiente do motor de trabalho pesado. Numa outra configuração, o sistema de catalisador de SCR foi testado sem catalisadores ou filtros a montante.
[00144] A Figura 4 mostra os resultados do ciclo de HDTP e a Figura 5 mostra os resultados do ciclo de NRTC. Ambos os testes apresentaram uma redução significativa na emissão de N2O para as amostras em que o catalisador de vanádia-titânia foi colocado a montante da amostra de Cu-zeólito.
[00145] Os testes foram repetidos com um catalisador de oxidação de diesel e filtro de fuligem catalisada, a montante. A Figura 6 mostra os resultados para o ciclo de HDTP, e a Figura 7 mostra os resultados do NRTC. Mais uma vez, o sistema com o catalisador de vanádia-titânia a montante do sistema de Cu Zeólito mostrou emissões muito inferiores de N2O.
EXEMPLO 5 - PREPARAÇÃO DO SISTEMA DE CATALISADOR EM CAMADAS [00146] Os washcoats do Exemplo 1 foram utilizados e
35/39 revestidos sobre um único substrato numa configuração em camadas conforme descrito em relação à Figura 3. A estratificação foi variada do seguinte modo para as seguintes amostras.
Amostra Comparativa 5A de CuCHA de revestimento único de 2,1 g/em3
Amostra Comparativa 5B de revestimento inferior de CuCHA de 2,1 g/em3; Revestimento superior de 0,2 g/em3 de titânia
Amostra 5C de revestimento inferior de CuCHA - CuCHA de 2,1 g/em3; Revestimento superior de 0,1 g/em3 de Vanádia Titânia
Amostra 5D de revestimento inferior de CuCHA de 2,1 g/em3; Revestimento superior de 0,2 g/em3 de Vanádia Titânia
Amostra 5E de revestimento inferior de CuCHA de 2,1 g/em3; Revestimento superior de 0,5 g/em3 de Vanádia-Titânia
Amostra 5F de revestimento inferior de CuCHA de 2,1 g/em3; Revestimento superior de 1 g/em3 de Vanádia Titânia [00147] EXEMPLO 6 - ENSAIO DE SISTEMA EM CAMADAS [00148] A eficiência de redução catalítica seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio e seletividade de um núcleo do catalisador fresco foi medido através da adição de uma mistura de gás de alimentação de 500 ppm de NO, 500 ppm de NH3, 10% de O2, 5% de H2O, equilibrado com N2 a um reator de estado estacionário contendo o núcleo de catalisador de 1D x 3. A reação foi realizada a uma velocidade espacial de 80.000 h'1 através de uma faixa de temperatura de 150° C até 460° C.
[00149] As amostras foram hidrotermicamente envelhecidas na presença de 10% de H2O a 550° C por 4 horas, seguido de medição da eficiência e seletividade de SCR de óxidos de nitrogênio pelo mesmo processo como o descrito acima para a avaliação de SCR em um núcleo de catalisador fresco.
[00150] A eficiência de redução catalítica seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio e seletividade de um núcleo do catalisador fresco foi medido através da adição de uma mistura de gás de alimentação de 500
36/39 ppm de NO, 500 ppm de NH3, 10% de O2, 5% de H2O, equilibrado com N2 a um reator em estado estacionário contendo o núcleo de catalisador de 1D x 3. A reação foi realizada a uma velocidade espacial de 80.000 lí1 através de uma faixa de temperatura de 150° C até 460° C.
[00151] As amostras preparadas conforme descritas acima foram testadas quanto ao desempenho de SCR. Além disso, todas as amostras exceto 5F foram expostas a enxofre (sulfatação) a 3000 C a 20 ppm de SO2 e 5% de H2O e 10% de O2 em um gás de alimentação a montante de um núcleo de DOC com os catalisadores de SCR a jusante, durante 6 horas.
[00152] A FIG. 8 mostra a conversão de NOX em função da temperatura, para amostras 5A-F antes de sulfatação e a Figura 9 mostra a conversão de NOx em função da temperatura, depois de sulfatação. As conversões frescas foram comparáveis para todas as amostras, exceto amostra 5F. Para a amostra sulfatada, a Figura 9 mostra que a amostra 5E teve uma conversão significativamente melhor de NO x.
[00153] EXEMPLO 9 - MODELAGEM DE RESPOSTA
DINÂMICA [00154] As Figuras 10 e 11 ilustram as melhorias no comportamento de resposta dinâmica de um sistema de acordo com uma ou mais modalidades. As Figuras 10 e 11 foram preparadas utilizando um modelo de computador. As medições de desempenho do reator de laboratório e motor de laboratório de DeNOx para descrever o desempenho dos componentes individuais dentro do sistema são as entradas para o modelo de computador utilizado. O exemplo na Figura 10 mostra o desempenho de DeNOx em função do tempo obtido com os sistemas frescos sem amônia armazenada antes do início da simulação/dosagem de ureia. Um sistema de Cu-SSZ13 e um sistema de SCR à base de vanádia são comparados com o sistema híbrido de Vanádia/Cu-SSZ-13. O catalisador de SCR à base de Vanádia foi colocado em frente do catalisador de Cu-SSZ13 com uma razão de 50/50
37/39 de tamanho dentro do sistema híbrido modelado. Operação de baixa temperatura a 225Ό de temperatura de escape e 5000 0 por 1/h da velocidade espacial em 500ppm na concentração de entrada de NOX numa razão de NO2 /NOX de 10% foi utilizada para a comparação. Estas condições de entrada de SCR podem ser vistas como sendo típicas para sistemas operados em aplicações de motor com uma baixa carga de metal precioso de um sistema de oxidação em frente ao SCR ou nos sistemas de apenas SCR. O NSR foi escolhido em 1,1, a fim de alcançar relativamente rápido o máximo desempenho de DeNOx dos sistemas estudados. Embora o sistema de Cu-SSZ13 atinja maior desempenho de DeNOx após 700 segundos de dosagem, o comportamento de resposta de DeNOx após o início da aplicação das doses em 0 segundo tem uma classificação diferente. A resposta do sistema de SCR à base de Vanádia é mais rápida em relação ao aumento de DeNOx após o início da dosagem em comparação com o sistema de Cu-SSZ13 (por exemplo, até 350 segundos). O SCR baseado no sistema híbrido de Vanádia em combinação com o Cu-SSZ13 tem a vantagem de ficar próximo ao comportamento da resposta dinâmica de SCR à base de Vanádia e, adicionalmente, oferecendo maior estado estacionário ao desempenho de DeNOx, conforme indicado na Figura 10, após, por exemplo, 1000 segundos.
[00155] A Figura 11 foi gerada por meio de retraçar a Figura 10 usando o total adsorvido de NH3 sobre os catalisadores, em gramas, conforme os resultados para o eixo-x. A vantagem prática do sistema híbrido pode ser vista quando se compara a amônia necessária armazenada nos catalisadores para atingir por exemplo 70% de DeNOx. O sistema de Cu-SSZ13 precisa de aproximadamente 4,5 g de NH3, enquanto o sistema à base de Vanádia precisaria de cerca de 2,5 g, e o sistema híbrido proposto de aproximadamente de 3g de amônia armazenada. O sistema híbrido, portanto, iria entregar o desempenho de DeNOx mais rápido e com níveis de armazenagem menores de NH3 em
38/39 comparação com o sistema de SCR de Cu-SSZ13. Além disso, o sistema híbrido entregaria o desempenho em estado estacionário de maior DeNOx em comparação com o sistema de SCR à base de Vanádia. O maior desempenho de DeNOx alcançado nos níveis de armazenamento menores de NH3 tem uma vantagem adicional quando o motor acelera com aumentos repentinos na temperatura de escape. Neste caso, a quantidade de amônia dessorvida a partir dos catalisadores em função ao aumento de temperatura é menor para o sistema híbrido em comparação com o sistema de Cu-SSZ13 e, por conseguinte, resultaria em valores de deslizamento menores de NH3 atrás da parte de SCR do sistema de pós-tratamento. Mesmo quando se utiliza um catalisador de oxidação de amônia, é utilizado para controlar o deslizamento de NH3 proveniente do SCR, picos muito elevados de amônia a partir de eventos de aceleração são muitas vezes problemas para o catalisador de oxidação de amônia, devido aos volumes típicos instalados em combinação com as características de light-off de amônia.
[00156] Referências ao longo deste relatório descritivo a uma modalidade, certas modalidades, uma ou mais modalidades ou modalidade significam que uma característica, estrutura, material ou recurso específico descrito em relação à modalidade é incluso em pelo menos uma modalidade da invenção. Deste modo, as aparições das frases como em uma ou mais modalidades, em certas modalidades, em uma modalidade, ou na modalidade em vários lugares no longo deste relatório descritivo não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade da invenção. Ademais, os recursos, estruturas, materiais ou características específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.
[00157] Embora a invenção deste documento tenha sido descrita com referência a modalidades específicas, deve-se compreender que estas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios e aplicações da presente invenção. Será evidente para
39/39 aqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas nos métodos e aparelhos da presente invenção sem se afastar do espírito e do âmbito da invenção. Assim, pretende-se que a presente invenção inclua as modificações e variações que estejam no âmbito das reivindicações em anexo e seus equivalentes.

Claims (17)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), caracterizado pelo fato de que compreende uma primeira composição de catalisador de SCR e uma segunda composição de catalisador de SCR dispostos no sistema, a primeira composição de catalisador de SCR promovendo maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a segunda composição de catalisador de SCR, e a segunda composição de catalisador de SCR tendo uma composição diferente da primeira composição de catalisador de SCR, a segunda composição de catalisador de SCR promovendo menor formação de N2 e maior formação de N2O do que a primeira composição de catalisador de SCR, em que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão em uma relação em camadas, com a primeira composição de catalisador de SCR em camadas em cima da segunda composição de catalisador de SCR.
  2. 2. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão posicionados num substrato comum.
  3. 3. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira composição de catalisador de SCR e a segunda composição de catalisador de SCR estão posicionados em diferentes substratos.
  4. 4. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira composição de catalisador de SCR compreende um óxido misto.
  5. 5. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o óxido misto é selecionado de Fe/titânia, Fe/alumina, Mg/titânia, Cu/titânia, Ce/Zr, vanádia/titânia, e suas misturas.
  6. 6. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com as
    2/3 reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o óxido misto compreende vanádia/titânia.
  7. 7. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a vanádia/titânia é estabilizada com tungstênio.
  8. 8. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o segundo catalisador de SCR compreende uma peneira molecular de poro pequeno de anéis-8 permutada com metal.
  9. 9. Sistema de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), caracterizado pelo fato de que compreende uma primeira composição de catalisador de SCR compreendendo vanádia/titânia posicionada sobre um substrato e uma segunda composição de catalisador de SCR compreendendo uma peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal posicionada sobre um substrato, em que a primeira composição de catalisador está localizada lateralmente a montante da segunda composição de catalisador.
  10. 10. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a peneira molecular possui um tipo de estrutura selecionada do grupo consistindo em AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT, DDR e SAV.
  11. 11. Sistema de catalisador de SCR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a peneira molecular é um zeólito de aluminossilicato e tem a estrutura do tipo CHA.
  12. 12. Catalisador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o zeólito é selecionado a partir de SSZ13eSSZ-62.
  13. 13. Sistema de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que o metal é selecionado a partir do grupo que consiste em Cu, Fe, Co, Ce e Ni.
  14. 14. Sistema de catalisador, de acordo com qualquer uma das
    3/3 reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que o metal é selecionado a partir de Cu e é permutado na faixa de 2% a 8% em peso.
  15. 15. Sistema de tratamento de gás de escape de motor de mistura pobre, caracterizado pelo fato de que compreende o sistema de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, um motor de mistura pobre, e um conduíte de gás de escape em comunicação fluida com o motor de mistura pobre, em que o sistema de catalisador está a jusante do motor.
  16. 16. Método de remoção de óxidos de nitrogênio dos gases de escape de um motor de mistura pobre, o método caracterizado pelo fato de que compreende o contato de um fluxo de gás de escape do sistema de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14.
  17. 17. Sistema de catalisador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a vanádia/titânia promove maior formação de N2 e menor formação de N2O do que a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal, e em que a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis permutada com metal promove menor formação de N2 e maior formação de N2O do que a vanádia/titânia, e a peneira molecular de poro pequeno de 8-anéis tem uma capacidade de armazenamento de amônia maior do que a da vanádia/titânia.
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