BR112017027173B1 - Catalisador de vazamento de amônia, método para melhorar o rendimento de n2 de amônia em um gás de escape, e, método para reduzir a formação de n2o de nh3 em um gás de escape - Google Patents

Catalisador de vazamento de amônia, método para melhorar o rendimento de n2 de amônia em um gás de escape, e, método para reduzir a formação de n2o de nh3 em um gás de escape Download PDF

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Abstract

catalisador, artigo, sistema de escape, e, métodos para fabricação de um catalisador, para melhorar o rendimento de n2 de amônia em um gás de escape e para reduzir a formação de n2o de nh3 em um gás de escape. são descritos catalisadores com uma mistura de platina sobre um suporte com baixa armazenagem de amônia com um catalisador scr. os catalisadores também podem conter um ou dois catalisadores scr adicionais. os catalisadores podem estar presentes em uma das várias configurações. são descritos artigos catalisadores contendo estes catalisadores. os artigos catalíticos são úteis para a redução catalítica seletiva (scr) de nox nos gases de escape e na redução da quantidade de escorregadio de amônia. são descritos métodos para produzir tais artigos. métodos de uso dos artigos catalisadores em um processo de scr, onde a quantidade de vazamento de amônia é reduzida, também são descritos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção se refere a catalisadores de vazamento de amônia (ASC), artigos que contêm catalizadores de vazamento de amônia e métodos de fabricação e uso de tais artigos para reduzir vazamento de amônia.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Combustão de hidrocarboneto em motores a diesel, turbinas a gás estacionárias e outros sistemas gera gás de escape que deve ser tratado para remover óxidos de nitrogênio (NOx), que compreendem NO (óxido nítrico) e NO2 (dióxido de nitrogênio), sendo que NO é a maioria do NOx formado. Sabe-se que o NOx causa inúmeros problemas de saúde em pessoas, assim como causa inúmeros efeitos ambientais prejudiciais, que incluem a formação de fumaça e chuva ácida. Para mitigar tanto o impacto humano quanto ambiental a partir do NOx em gás de escape, deseja-se eliminar esses componentes não desejáveis, preferencialmente, por um processo que não gere outras substâncias nocivas ou tóxicas.
[003] O gás de escape gerado em motores com queima pobre e a diesel é geralmente oxidativo. NOx necessita ser reduzido seletivamente com um catalisador e um redutor em um processo conhecido como redução catalítica seletiva (SCR) que converte NOx em nitrogênio elementar (N2) e água. Eu um processo de SCR, um redutor gasoso, tipicamente, amônia anidra, amônia aquosa ou ureia, é adicionado a uma corrente de gás de escape antes do gás de escape entrar em contato com o catalisador. O redutor é absorvido no catalisador e o NOx é reduzido à medida que os gases passam através ou sobre o substrato catalisado. A fim de maximizar a conversão de NOx, necessita-se, normalmente, adicionar mais que uma quantidade estequiométrica de amônia à corrente de gás. No entanto, a liberação da amônia em excesso na atmosfera poderia ser prejudicial à saúde de pessoas e ao ambiente. Além disso, amônia é cáustica, especialmente, em sua forma aquosa. A condensação de amônia e água em regiões da linha de escape a jusante dos catalisadores de escape pode resultar em uma mistura corrosiva que pode danificar o sistema de escape. Portanto, a liberação de amônia em gás de escape deveria ser eliminada. Em muitos sistemas de escape convencionais, um catalisador de oxidação de amônia (também conhecido como um catalisador de vazamento de amônia ou "ASC") é instalado a jusante do catalisador de SCR para remover amônia do gás de escape convertendo-se o mesmo em nitrogênio. O uso de catalisadores de vazamento de amônia pode permitir conversões de NOx maiores que 90% sobre um ciclo de acionamento a diesel típico.
[004] Seria desejável ter um catalisador que proporciona tanto remoção de NOx por SCR quanto conversão de amônia seletiva para nitrogênio, em que a conversão de amônia ocorre sobre uma ampla faixa de temperaturas em um ciclo de acionamento do veículo e subprodutos de óxido de nitrogênio e óxido nitroso mínimos são formados.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[005] No primeiro aspecto, a invenção se refere a um catalisador que compreende uma combinação de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR. O suporte com baixo armazenamento de amônia pode ser um suporte silicioso. O suporte silicioso pode compreender uma sílica ou um zeólito com razão de sílica para alumina de pelo menos 100. A combinação de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia é (1) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR ou (2) uma bicamada que tem uma camada superior, que compreende um primeiro catalisador de SCR, e uma camada inferior, que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia, em que a camada inferior está posicionada em um substrato ou em um terceiro catalisador de SCR localizado entre a camada inferior e o terceiro catalisador de SCR. O catalisador pode compreender, adicionalmente, um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR e o segundo catalisador de SCR pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR. O catalisador pode compreender, adicionalmente, um terceiro catalisador de SCR, em que o terceiro catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR e a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR pelo menos parcialmente sobrepõe o terceiro catalisador de SCR. Os catalisadores podem fornecer um melhoramento em rendimento de N2 a partir de amônia em uma temperatura de cerca de 250°C a cerca de 350°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[006] Em outro aspecto, a invenção se refere a métodos de produzir catalisadores que compreendem uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou catalisador de Fe-SCR.
[007] Em ainda outro aspecto, a invenção se refere a artigos que compreendem catalisadores que compreendem uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou catalisador de Fe-SCR, e o uso desses artigos em fornecer um melhoramento em rendimento de N2 de amônia em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C.
[008] Em ainda outro aspecto, a invenção se refere a sistemas de escape que compreendem catalisadores que compreendem uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou catalisador de Fe-SCR e artigos que contêm esses catalisadores.
[009] Em ainda outro aspecto, a invenção se refere a métodos de melhorar o rendimento de N2 a partir de amônia em um gás de escape em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C pondo-se um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou catalisador de Fe- SCR.
[0010] Em ainda outro aspecto, a invenção se refere a métodos de reduzir a formação de N2O a partir de NH3 em um gás de escape, sendo que o método compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou catalisador de Fe-SCR.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0011] As Figuras 1 a 7 são representações esquemáticas de configurações de catalisadores que compreendem uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR. A porção do catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR é rotulada como “mescla” nessas figuras.
[0012] A Figura 1 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape sobre a mescla e a segunda SCR cobre a mescla inteira.
[0013] A Figura 2 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre a mescla inteira.
[0014] A Figura 3 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre uma porção, porém não toda a mescla.
[0015] A Figura 4 retrata uma configuração em que a segunda SCR cobre a mescla inteira e uma porção da segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape após a mescla.
[0016] A Figura 5 retrata uma configuração em que a segunda SCR cobre uma porção, porém não toda a mescla e uma porção da segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape após a mescla.
[0017] A Figura 6 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR é uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende a mescla que cobre, parcialmente, o terceiro catalisador de SCR e uma terceira camada, que compreende uma segunda SCR posicionada sobre a segunda camada e que cobre toda a camada de mescla.
[0018] A Figura 7 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR é uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende a mescla, que parcialmente, porém não completamente, cobre o terceiro catalisador de SCR e uma terceira camada, que compreende uma segunda SCR, posicionada sobre a segunda camada e parcialmente, porém não completamente, cobre toda a camada de mescla.
[0019] A Figura 8 retrata uma configuração em que existe uma única camada que compreende a mescla.
[0020] As Figuras 9 a 11 retratam configurações em que platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia está presente em uma camada e a camada não compreende uma mescla de platina em um suporte silicioso dentro de um primeiro catalisador de SCR. A porção do catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR é rotulada como “Pt suportado” nessas figuras.
[0021] A Figura 9 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape sobre a camada de platina suportada e a segunda SCR cobre a camada inteira de platina suportada.
[0022] A Figura 10 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre a camada inteira de platina suportada.
[0023] A Figura 11 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR está em uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende a camada de platina suportada que cobre, parcialmente, o terceiro catalisador de SCR, e uma terceira camada que compreende uma segunda SCR posicionada sobre a segunda camada e que cobre a camada inteira de platina suportada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO:
[0024] Conforme usadas neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares “um”, “uma” e “a/o" incluem referentes plurais a menos que o contexto indique claramente de outro modo. Dessa forma, por exemplo, referência a "um catalisador” inclui uma mistura de dois ou mais catalisadores e semelhantes.
[0025] Conforme usado no presente documento, o termo “vazamento de amônia” significa a quantidade de amônia não reagida que passa através do catalisador de SCR.
[0026] O termo “suporte” significa o material ao qual um catalisador é fixado.
[0027] O termo “um suporte com baixo armazenamento de amônia” significa um suporte que armazena menos que 0,001 mmol NH3 por m3 de suporte. O suporte com baixo armazenamento de amônia é, preferencialmente, uma peneira molecular ou um zeólito que tem um tipo de armação selecionado a partir do grupo que consiste em AEI, ANA, ATS, BEA, CDO, CFI, CHA, CON, DDR, ERI, FAU, FER, GON, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, IRY, ISV, ITE, ITG, ITN, ITR, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, LTA, LTF, MEL, MEP, MFI, MRE, MSE, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NON, NSI, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SGT, SOD, SSF, SSO, SSY, STF, STO, STT, SVR, SVV, TON, TUN, UOS, UOV, UTL, UWY, VET e VNI. Mais preferencialmente, o suporte com baixo armazenamento de amônia é uma peneira molecular ou um zeólito que tem um tipo de armação selecionado a partir do grupo que consiste em BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI e MWW, ainda mais preferencialmente, o tipo de armação é selecionado a partir do grupo que consiste em BEA e MFI.
[0028] O termo “calcinar” ou “calcinação” significa o aquecimento do material em ar ou oxigênio. Essa definição é consistente com a definição de IUPAC de calcinação. (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2a edição (o "Gold Book"). Elaborado por A. D. McNaught e A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Versão corrigida na internet em XML: http://goldbook.iupac.org (2006-) criada por M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; atualizações elaboradas por A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/ goldbook.) A calcinação é desempenhada para decompor um sal metálico e promover a troca de íons de metal dentro do catalisador e também para aderir o catalisador a um substrato. As temperaturas usadas na calcinação dependem dos componentes no material a serem calcinados e, geralmente, estão entre cerca de 400°C a cerca de 900°C por aproximadamente 1 a 8 horas. Em alguns casos, a calcinação pode ser desempenhada até a uma temperatura de cerca de 1.200°C. Em aplicações que envolvem os processos descritos no presente documento, as calcinações são, geralmente, desempenhadas em temperaturas a partir de cerca de 400°C a cerca de 700°C por aproximadamente 1 a 8 horas, preferencialmente, em temperaturas a partir de cerca de 400°C a cerca de 650°C por aproximadamente 1 a 4 horas.
[0029] O termo “cerca de” significa aproximadamente e se refere a uma faixa que é, opcionalmente, ± 25%, preferencialmente, ± 10%, mais preferencialmente, ± 5% ou, com máxima preferência, ± 1% do valor com o qual o termo é associado.
[0030] Quando uma faixa, ou faixas, para vários elementos numéricos são fornecidas, a faixa, ou faixas, podem incluir os valores, a menos que especificado de outro modo.
[0031] O termo “seletividade de N2” significa a conversão de por cento de amônia em nitrogênio.
[0032] No primeiro aspecto da invenção, um catalisador compreende uma combinação de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR. A combinação de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR é (a) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR ou (b) uma bicamada que tem uma camada superior que compreende um primeiro catalisador de SCR e uma camada inferior que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia, em que a camada inferior pode ser posicionada em um substrato. O suporte com baixo armazenamento de amônia pode ser um suporte silicioso. O suporte silicioso pode compreender uma sílica ou um zeólito com razão de sílica para alumina de > 100, preferencialmente, > 200, mais preferencialmente, > 250, ainda mais preferencialmente, > 300, especialmente, > 400, mais especialmente, > 500, ainda mais preferencialmente, > 750 e com máxima preferência, > 1.000. Em cada aspecto da invenção, o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, mais um catalisador de Cu-SCR.
[0033] A razão da quantidade de primeiro catalisador de SCR para a quantidade de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia na mescla pode estar na faixa de 0,1 para 300:1, inclusive, preferencialmente, a partir de 3:1 para 300:1, inclusive, mais preferencialmente, 7:1 para 100:1, inclusive, ainda mais preferencialmente, na faixa de 10:1 para 50:1, inclusive, com base no peso desses componentes.
[0034] O termo “carregamento de componente ativo” se refere ao peso do suporte de platina + o peso de platina + o peso do primeiro catalisador de SCR na mescla. A platina pode estar presente no catalisador em um carregamento de componente ativo a partir de cerca de 0,01 a cerca de 0,3% em peso, inclusive, preferencialmente, a partir de cerca de 0,03 a 0,2% em peso, inclusive, mais preferencialmente, a partir de cerca de 0,05 a 0,17% em peso, inclusive, com máxima preferência, a partir de cerca de 0,07 a 0,15% em peso, inclusive.
[0035] Quando a platina está presente na camada inferior de uma bicamada, a platina pode estar presente em a partir de cerca de 0,1% em peso a 2% em peso, inclusive, preferencialmente, a partir de 0,1 a 1% em peso, inclusive, mais preferencialmente, a partir de 0,1% em peso a 0,5% em peso, inclusive, em relação ao peso da camada. Catalisadores adicionais, tais como paládio (Pd), ouro (Au) prata (Ag), rutênio (Ru) ou ródio (Rh) podem estar presentes com Pt, preferencialmente, na mescla com Pt. CATALISADORES DE SCR
[0036] Em várias modalidades, as composições podem compreender um, dois ou três catalisadores de SCR. O primeiro catalisador de SCR, que está sempre presente nas composições, pode estar presente (1) em uma mescla com Pt em um suporte com baixo armazenamento de amônia ou (2) em uma camada superior quando os catalisadores estão presentes em uma bicamada e Pt está presente em uma camada inferior. O primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, mais preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR. O catalisador de Cu-SCR compreende cobre e uma peneira molecular. O catalisador de Fe-SCR compreende ferro e uma peneira molecular. As peneiras moleculares são adicionalmente descritas abaixo. A peneira molecular pode ser um aluminossilicato, um aluminofosfato (AlPO), um sílico-aluminofosfato (SAPO) ou misturas dos mesmos. O cobre ou ferro pode estar localizado dentro da armação da peneira molecular e/ou em sítios de armação extra (permutáveis) dentro da peneira molecular.
[0037] O segundo e terceiro catalisadores de SCR podem ser o mesmo ou diferente. O segundo e o terceiro catalisador de SCR podem ser um metal de base, um óxido de um metal de base, um metal nobre, uma peneira molecular, uma peneira molecular trocada por metal ou uma mistura dos mesmos. O metal de base pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em vanádio (V), molibdênio (Mo), tungstênio (W), crômio (Cr), cério (Ce), manganês (Mn), ferro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni) e cobre (Cu) e misturas dos mesmos. As composições de SCR que consistem em vanádio suportado em um óxido de metal refratário, tais como alumina, sílica, zircônia, titânia, céria e combinações das mesmas são bem conhecidos e amplamente usados comercialmente em aplicações móveis. Composições típicas são descritas nas Patentes nos U.S. 4.010.238 e 4.085.193, cujo conteúdo está incorporado no presente documento a título de referência. Composições comercialmente usadas, especialmente em aplicações móveis, compreendem TiO2 no qual WO3 e V2O5 foram dispersos em concentrações na faixa a partir de 5 a 20% em peso e 0,5 a 6% em peso, respectivamente. O metal nobre pode ser platina (Pt), paládio (Pd), ouro (Au) prata (Ag), rutênio (Ru), ródio (Rh) ou uma mistura dos mesmos. O segundo catalisador de SCR pode compreender Ce-Zr ou MnO2 promovido. Esses catalisadores podem conter outros materiais inorgânicos, tais como SiO2 e ZrO2 que agem como aglutinantes e promotores.
[0038] Quando o catalisador de SCR é um metal de base, o artigo de catalisador pode compreender, adicionalmente, pelo menos um promotor de metal de base. Conforme usado no presente documento, entende-se que "promotor" significa uma substância que quando adicionada dentro de um catalisador, aumenta a atividade do catalisador. O promotor de metal de base pode estar na forma de um metal, um óxido do metal ou uma mistura dos mesmos. O pelo menos um promotor de catalisador de metal de base pode ser selecionado a partir de neodímio (Nd), bário (Ba), cério (Ce), lantânio (La), praseodímio (Pr), magnésio (Mg), cálcio (Ca), manganês (Mn), zinco (Zn), nióbio (Nb), zircônio (Zr), molibdênio (Mo), estanho (Sn), tântalo (Ta), estrôncio (Sr) e óxidos dos mesmos. O pelo menos um promotor de catalisador de metal de base pode, preferencialmente, ser MnO2, Mn2O3, Fe2O3, SnO2, CuO, CoO, CeO2 e misturas dos mesmos. O pelo menos um promotor de catalisador de metal de base pode ser adicionado ao catalisador na forma de um sal em uma solução aquosa, tais como um nitrato ou um acetato. O pelo menos um promotor de catalisador de metal de base e pelo menos um catalisador de metal de base, por exemplo, cobre, pode ser impregnado a partir de uma solução aquosa no material de suporte de óxido (ou materiais de suporte de óxido), pode ser adicionado dentro de uma camada de recobrimento que compreende o material de suporte de óxido (ou materiais de suporte de óxido) ou pode ser impregnado em um suporte previamente revestido com a camada de recobrimento.
[0039] A catalisador de SCR pode compreender uma peneira molecular ou uma peneira molecular trocada por metal. Conforme usado no presente documento, entende-se que "peneira molecular" significa um material metaestável que contém minúsculos poros de um tamanho preciso e uniforme que pode ser usado como um adsorvente para gases ou líquidos. As moléculas que são pequenas o suficiente para passar através dos poros são adsorvidas enquanto as moléculas maiores não são. A peneira molecular pode ser uma peneira molecular zeolítica, uma peneira molecular não zeolítica ou uma mistura dos mesmos.
[0040] Uma peneira molecular zeolítica é um aluminossilicato microporoso que tem qualquer uma dentre as estruturas de armação listadas no Banco de dados de Estruturas de Zeólito publicado pela Associação Internacional de Zeólito (IZA). As estruturas de armação incluem, porém sem limitação, tipos de CHA, FAU, BEA, MFI e MOR. Exemplos não limitantes de zeólitos que têm essas estruturas incluem chabazita, faujasita, zeólito Y, zeólito Y ultraestável, zeólito beta, mordenita, silicalita, zeólito X e ZSM-5. Zeólitos de aluminossilicato podem ter uma razão molar de sílica/alumina (SAR) definida como SiO2/Al2O3) a partir de pelo menos cerca de 5, preferencialmente, pelo menos cerca de 20, com faixas úteis de a partir de cerca de 10 para 200.
[0041] Qualquer um dentre os catalisadores de SCR pode compreender uma peneira molecular de poro pequeno, poro médio, poro grande ou uma mistura dos mesmos. Uma "peneira molecular de poro pequeno" é uma peneira molecular que contém um tamanho de anel máximo de 8 átomos tetraédricos. Uma "peneira molecular de poro médio" é uma peneira molecular que contém um tamanho de anel máximo de 10 átomos tetraédricos. Uma "peneira molecular de poro grande" é uma peneira molecular que tem um tamanho de anel máximo de 12 átomos tetraédricos. O segundo e/ou terceiro catalisadores de SCR podem compreender uma peneira molecular de poro pequeno selecionada a partir do grupo que consiste em peneiras moleculares de aluminossilicato, peneiras moleculares de aluminossilicato substituído por metal, peneiras moleculares de aluminofosfato (AlPO), peneiras moleculares de aluminofosfato substituído por metal (MeAlPO) , peneiras moleculares de sílico-aluminofosfato (SAPO) e peneiras moleculares de sílico-aluminofosfato substituído por metal (MeAPSO) e misturas dos mesmos.
[0042] Qualquer um dentre os catalisadores de SCR pode compreender uma peneira molecular de poro pequeno selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SFW, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas e/ou intercrescimentos dos mesmos. Preferencialmente, a peneira molecular de poro pequeno é selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR e ITE.
[0043] Qualquer um dentre os catalisadores de SCR pode compreender uma peneira molecular de poro médio selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, -SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas e/ou intercrescimentos dos mesmos. Preferencialmente, a peneira molecular de poro médio selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em MFI, FER e STT.
[0044] Qualquer um dentre os catalisadores de SCR pode compreender uma peneira molecular de poro grande selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas e/ou intercrescimentos dos mesmos. Preferencialmente, a peneira molecular de poro grande é selecionada a partir do grupo de Tipos de Armação que consiste em MOR, OFF e BEA.
[0045] As peneiras moleculares nos catalisadores de Cu-SCR e Fe- SCR são, preferencialmente, selecionadas a partir do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON, BEA, MFI, FER e misturas e/ou intercrescimentos dos mesmos. Mais preferencialmente, as peneiras moleculares nos Cu-SCR e Fe-SCR são selecionadas a partir do grupo que consiste em AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV, SFW, BEA, MFI, FER e misturas e/ou intercrescimentos dos mesmos.
[0046] Uma peneira molecular trocada por metal pode ter pelo menos um metal a partir de um dos grupos VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB ou IIB da tabela periódica depositada nos sítios de armação extra na superfície externa ou dentro dos canais, cavidades ou gaiolas das peneiras moleculares. Os metais podem estar em uma dentre diversas formas, que inclui, porém sem limitação, átomos metálicos de zero valência ou aglomerados de átomos, cátions isolados, oxicáions mononucleares ou polinucleares ou como óxidos de metal estendidos. Preferencialmente, os metais podem ser ferro, cobre e misturas ou combinações das mesmas.
[0047] O metal pode ser combinado com o zeólito com a utilização de uma mistura ou uma solução do precursor de metal em um solvente adequado. O termo "precursor de metal" significa qualquer composto ou complexo que pode ser disperso no zeólito para proporcionar um componente de metal cataliticamente ativo. Preferencialmente, o solvente é água devido tanto aos aspectos econômicos quanto ambientais de usar outros solventes. Quando cobre, um metal preferencial, é usado, complexos e compostos adequados incluem, porém sem limitação, sulfato de cobre anidro e hidratado, nitrato de cobre, acetato de cobre, acetilacetonato de cobre, óxido de cobre, hidróxido de cobre e sais de aminas de cobre (por exemplo, [Cu(NH3)4]2+). Essa invenção não é restrita a precursores de metal de um tipo, composição ou pureza particular. A peneira molecular pode ser adicionada à solução do componente de metal para formar uma suspensão, que é, então, permitida a reagir de modo que o componente de metal seja distribuído no zeólito. O metal pode ser distribuído tanto nos canais de poro quanto na superfície externa da peneira molecular. O metal pode ser distribuído em forma iônica ou como um óxido de metal. Por exemplo, o cobre pode ser distribuído como íons de cobre (II), íons de cobre (I) ou como óxido de cobre. A peneira molecular que contém o metal pode ser separada a partir da fase líquida da suspensão, lavada e secada. A peneira molecular que contém metal resultante pode, então, ser calcinada para fixar o metal na peneira molecular. Preferencialmente, o segundo e terceiro catalisadores compreendem um catalisador de Cu-SCR que compreende cobre e uma peneira molecular, um catalisador de Fe-SCR que compreende ferro e uma peneira molecular, um catalisador com base em vanádio, um Ce-Zr promovido ou um MnO2 promovido.
[0048] Uma peneira molecular trocada por metal pode conter na faixa de cerca de 0,10% e cerca de 10% por peso de um metal de grupo VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB ou IIB localizado nos sítios de armação extra na superfície externa ou dentro dos canais, cavidades ou gaiolas da peneira molecular. Preferencialmente, o metal de armação extra pode estar presente em uma quantidade de na faixa de cerca de 0,2% e cerca de 5% por peso.
[0049] A peneira molecular trocada por metal pode ser uma peneira molecular suportada de cobre (Cu) ou ferro (Fe) que tem a partir de cerca de 0,1 a cerca de 20,0% em peso de cobre ou ferro do peso total do catalisador. Mais preferencialmente, o cobre ou ferro está presente a partir de cerca de 0,5 % em peso a cerca de 15% em peso do peso total do catalisador. Com máxima preferência, o cobre ou ferro está presente a partir de cerca de 1% em peso a cerca de 9% em peso do peso total do catalisador.
[0050] As composições podem compreender um ou mais metais adicionais combinados com o Pt. Esses um ou mais metais adicionais podem ser ouro (Au), irídio (Ir), paládio (Pd), ródio (Rh), rutênio (Ru) ou prata (Ag). Esses metais podem estar presentes em a partir de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso, inclusive, preferencialmente, a partir de cerca de 0,3% em peso a cerca de 10% em peso, inclusive.
[0051] No primeiro aspecto da invenção, a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR pode compreender, adicionalmente, pelo menos um dentre paládio (Pd), ouro (Au) prata (Ag), rutênio (Ru) ou ródio (Rh).
[0052] No primeiro aspecto da invenção, a camada inferior que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia pode compreender, adicionalmente, pelo menos um dentre paládio (Pd), ouro (Au) prata (Ag), rutênio (Ru) ou ródio (Rh). A camada inferior também pode conter um catalisador de óxido misturado que tem armazenamento de amônia. O catalisador de óxido misturado é, preferencialmente, CeZr ou MnO2 promovido.
[0053] Os catalisadores descritos no presente documento podem ser usados no tratamento de SCR de gases de escape a partir de vários motores. Uma dentre as propriedades de um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é um catalisador de Cu-SCR ou Fe-SCR, é que o mesmo pode fornecer um melhoramento em rendimento de N2 a partir de amônia em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e platina que é suportada em uma camada que armazena amônia está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada. Outra propriedade de um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe- SCR, é que o mesmo pode fornecer formação reduzida de N2O a partir de NH3 comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e platina suportada em um suporte que armazena amônia está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0054] Em outro aspecto da invenção, um método de produzir um catalisador que compreende uma mescla de platina em suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, compreende mesclar um catalisador que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR. Uma pessoa de habilidade comum na técnica estaria ciente de maneiras em que esses materiais podem ser mesclados. Por exemplo, a platina pode ser preparada em um suporte com baixo armazenamento de amônia impregnando-se um suporte com baixo armazenamento de amônia com uma solução de um sal de platina, preferencialmente, nitrato de platina, com a utilização de uma técnica de umidade de incipiente convencional. Após impregnação, o suporte pode ser secado, preferencialmente, em cerca de 100°C, em ar em um forno estático por cerca de 5 horas e, então, calcinado em ar em cerca de 500°C em um forno estático por 2 horas. A platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia pode ser misturada com a primeira SCR por uma variedade de técnicas não para aqueles de habilidade comum na técnica. Por exemplo, uma mistura de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia pode ser mesclada com o primeiro catalisador de SCR em uma camada de recobrimento transformando-se em pasta fluida um pó de platina em suporte que não suporta amônia com um pó de um catalisador de SCR com a utilização de um misturador industrial. Um aglutinante, tal como alumina, pode ser adicionado. A pasta fluida pode, então, ser aplicada como uma camada de recobrimento em um substrato, tal como um substrato de colmeia.
[0055] Em um aspecto da invenção, várias configurações de catalisadores que compreendem uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR podem ser preparadas. A porção do catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia dentro de um primeiro catalisador de SCR é rotulada como “mescla” nas figuras descritas abaixo.
[0056] Em uma primeira configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a segunda camada está localizada em uma camada sobre a primeira camada e a segunda camada cobre toda a primeira camada. A Figura 1 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape sobre a mescla e a segunda SCR cobre a mescla inteira.
[0057] Em uma segunda configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a segunda camada cobre toda a primeira camada. A Figura 2 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre a mescla inteira.
[0058] Em uma terceira configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a segunda camada cobre uma porção da, porém não toda, primeira camada. O segundo catalisador de SCR pode sobrepor a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR por uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95%, inclusive. A Figura 3 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre uma porção da, porém não toda, mescla. Na Figura 3, a segunda SCR cobre cerca de 40% da mescla.
[0059] Em uma quarta configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que uma primeira porção do segundo catalisador de SCR está localizada a jusante da primeira camada e uma segunda porção do segundo catalisador de SCR está presente na segunda camada, em que a segunda camada cobre toda a primeira camada. A Figura 4 retrata uma configuração em que a segunda SCR cobre a mescla inteira e uma porção da segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape após a mescla.
[0060] Em uma quinta configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que uma primeira porção do segundo catalisador de SCR está localizada a jusante da primeira camada e uma segunda porção do segundo catalisador de SCR está presente na segunda camada, em que a segunda camada cobre uma porção da, porém não toda, primeira camada. O segundo catalisador de SCR pode sobrepor a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR por uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95% inclusive. A Figura 5 retrata uma configuração em que a segunda SCR cobre uma porção, porém não toda a mescla, e uma porção da segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape após a mescla. Na Figura 5, a segunda SCR cobre cerca de 95% da mescla.
[0061] Em uma sexta configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende um terceiro catalisador de SCR. A primeira camada é, parcialmente, porém não completamente, coberta por uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR. A mescla pode cobrir o terceiro catalisador de SCR em uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95%, inclusive. A segunda camada é coberta por uma terceira camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a terceira camada cobre a segunda camada inteira. A Figura 6 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR é uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende a mescla que cobre, parcialmente, o terceiro catalisador de SCR e uma terceira camada, que compreende uma segunda SCR posicionada sobre a segunda camada e que cobre toda a camada de mescla.
[0062] Em uma sétima configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende um terceiro catalisador de SCR. A primeira camada é, parcialmente, porém não completamente, coberta por uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR. A mescla pode cobrir o terceiro catalisador de SCR em uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95%. A segunda camada é coberta por uma terceira camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a terceira camada parcialmente, porém não completamente, cobre a segunda camada e uma porção do segundo catalisador de SCR também está localizada a jusante da mescla e também cobre uma porção do terceiro catalisador de SCR a jusante da segunda camada. O segundo catalisador de SCR pode cobrir o terceiro catalisador de SCR em uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95%, inclusive. A Figura 7 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR é uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende a mescla, que parcialmente, porém não completamente, cobre o terceiro catalisador de SCR e uma terceira camada, que compreende uma segunda SCR, posicionada sobre a segunda camada e parcialmente, porém não completamente, cobre toda a camada de mescla. A segunda camada cobre cerca de 60% da primeira camada e a camada com a segunda SCR cobre cerca de 20% da primeira camada. O termo “cobre” significa a porção de uma camada que está em contato direto com uma camada diferente.
[0063] Em uma oitava configuração, um catalisador pode compreender uma única camada que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia. A Figura 8 retrata uma configuração em que uma única camada que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia está posicionada no fluxo de gás de escape.
[0064] Em uma nona configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a segunda camada está localizada em uma camada sobre a primeira camada e a segunda camada cobre toda a primeira camada. A Figura 9 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape sobre a platina suportada e a segunda SCR cobre toda a platina suportada.
[0065] Em uma décima configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e uma segunda camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a primeira porção do segundo catalisador de SCR está localizada a montante da primeira camada e uma segunda porção do segundo catalisador de SCR está presente na segunda camada, em que a segunda camada cobre toda a primeira camada. A Figura 10 retrata uma configuração em que a segunda SCR está posicionada no fluxo de gás de escape antes da mescla e a segunda SCR cobre toda a platina suportada.
[0066] Em uma décima primeira configuração, um catalisador pode compreender uma primeira camada que compreende um terceiro catalisador de SCR. A primeira camada é, parcialmente, porém não completamente, coberta por uma segunda camada que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia. A camada que compreende platina suportada pode cobrir o terceiro catalisador de SCR em uma quantidade a partir de cerca de 10% a 95%, inclusive, preferencialmente, 50% a 95%, inclusive. A segunda camada que compreende platina suportada é coberta por uma terceira camada que compreende um segundo catalisador de SCR, em que a terceira camada cobre a segunda camada inteira. A Figura 11 retrata uma configuração em que um terceiro catalisador de SCR é uma camada inferior em um substrato, com uma segunda camada que compreende o Pt suportado, parcialmente, o terceiro catalisador de SCR e uma terceira camada, que compreende uma segunda SCR posicionada sobre a segunda camada e que cobre toda a platina suportada.
[0067] Em um aspecto da invenção, um artigo compreende: (1) um catalisador do primeiro aspecto da invenção, (2) um substrato no qual os catalisadores estão localizados, (3) uma entrada e (4) uma saída. O catalisador pode ter uma dentre as configurações descritas acima.
[0068] O substrato para o catalisador pode ser qualquer material tipicamente usado para preparação de catalisadores automotivos que compreende uma estrutura de fluxo contínuo ou filtro, tal como uma estrutura de colmeia, um suporte extrudado, um substrato metálico ou uma SCRF. Preferencialmente, o substrato tem uma pluralidade de passagens de fluxo de gás paralelas e finas que se estende a partir de uma entrada a uma face da saída do substrato, de tal modo que as passagens estejam abertas para o fluxo de fluido. Tais carreadores monolíticos podem conter até cerca de 700 ou mais passagens de fluxo (ou "células") por metro quadrado de corte transversal, embora bem menos podem ser usadas. Por exemplo, o carreador pode ter a partir de cerca de 45,16 a 3.870,9, mais normalmente, a partir de 645,1 a 2.580,6 (partir de cerca de 7 a 600, mais normalmente, a partir de cerca de 100 a 400, células por polegada quadrada ("cpsi")). As passagens, que são cursos essencialmente lineares a partir de sua entrada de fluido a sua saída de fluido, são definidas por paredes nas quais o catalisador de SCR está revestido como uma "camada de recobrimento" de modo que os gases que fluem através das passagens entram em contato com o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato monolítico são canais de parede fina que podem ser de qualquer formato de corte transversal adequado, tais como trapezoidal, retangular, quadrado, triangular, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc. A invenção não é limitada a um tipo, material ou geometria de substrato particular.
[0069] Os substratos de cerâmica podem ser produzidos a partir de qualquer material refratário adequado, tais como cordierita, cordierita-α alumina, α-alumina, carboneto de silício, nitreto de silício, zircônia, mulita, espodumena, magnésia de alumina-sílica, silicato de zircônio, silimanita, silicatos de magnésio, zircão, petalita, aluminossilicatos e misturas dos mesmos.
[0070] Os substratos de fluxo de parede também podem ser formados de materiais de compósito de fibra de cerâmica, tais como aqueles formados a partir de cordierita e carboneto de silício. Tais materiais que têm a capacidade de aguentar o ambiente, particularmente, temperaturas elevadas encontradas no tratamento das correntes de escape.
[0071] Os substratos podem ser um substrato de porosidade elevada. O termo “substrato de porosidade elevada” se refere a um substrato que tem uma porosidade de entre cerca de 40% e cerca de 80%. O substrato de porosidade elevada pode ter uma porosidade, preferencialmente, de pelo menos cerca de 45%, mais preferencialmente, de pelo menos cerca de 50%. O substrato de porosidade elevada pode ter uma porosidade, preferencialmente, de menos que cerca de 75%, mais preferencialmente, de menos que cerca de 70%. O termo porosidade, conforme usado no presente documento, se refere à porosidade total, preferencialmente, conforme medida com porosimetria de mercúrio.
[0072] Preferencialmente, o substrato é cordierita, uma cordierita de porosidade elevada, um substrato metálico, uma SCR extrudada, um filtro de fluxo de parede, um filtro ou uma SCRF.
[0073] Uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de platina em um suporte silicioso e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, pode ser aplicada ao lado da entrada do substrato com a utilização de um método conhecido na técnica. Após aplicação da camada de recobrimento, a composição pode ser secada e calcinada. Quando a composição compreende uma segunda SCR, a segunda SCR pode ser aplicada na camada de recobrimento separada a um artigo calcinado que tem a camada inferior, conforme descrito acima. Após a segunda camada de recobrimento ser aplicada, a mesma pode ser secada e calcinada conforme desempenhado para a primeira camada.
[0074] O substrato com a platina que contém camada pode ser secado e calcinado em uma temperatura dentro da faixa de 300 oC a 1.200 oC, preferencialmente, 400 oC a 700°C e, mais preferencialmente, 450 oC a 650°C. A calcinação é, preferencialmente, feita sob condições secas, mas também pode ser desempenhada de modo hidrotérmico, isto é, da presença de algum conteúdo de umidade. A calcinação pode ser desempenhada por um tempo de entre cerca de 30 minutos e cerca de 4 horas, preferencialmente, entre cerca de 30 minutos e cerca de 2 horas, mais preferencialmente, entre cerca de 30 minutos e cerca de 1 hora.
[0075] Um sistema de escape pode compreender um catalisador que tem uma dentre as onze configurações descritas acima e meios para formação de NH3 no gás de escape, em que NH3 é formado o gás de escape antes do gás de escape entrar em contato com o catalisador.
[0076] Um sistema de escape pode compreender (1) um catalisador que compreende platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR e o primeiro catalisador de SCR está presente como uma mescla com a platina e (2) meios para formação de NH3 no gás de escape, em que NH3 é formado o gás de escape antes do gás de escape entrar em contato com o catalisador Um sistema de escape pode compreender: (1) um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e (3) meios para formação de NH3 no gás de escape em que NH3 é formado o gás de escape antes do gás de escape entrar em contato com o catalisador. Um sistema de escape pode compreender (1) um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR, (3) um terceiro catalisador de SCR, em que o terceiro catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR e a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR pelo menos parcialmente sobrepõe o terceiro catalisador de SCR e (4) meios para formação de NH3 no gás de escape em que NH3 é formado o gás de escape antes do gás de escape entrar em contato com o catalisador.
[0077] Em outro aspecto da invenção, um método de melhorar o rendimento de N2 a partir de amônia em um gás de escape em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador do primeiro aspecto da invenção. O melhoramento no rendimento pode ser cerca de 10% a cerca de 20% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0078] Em outro aspecto da invenção, um método de melhorar o rendimento de N2 a partir de amônia em um gás de escape em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende (1) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, e o primeiro catalisador de SCR está presente como uma mescla com a platina, e (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR. O melhoramento no rendimento pode ser cerca de 10% a cerca de 20% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0079] Em outro aspecto da invenção, um método de melhorar o rendimento de N2 a partir de amônia em um gás de escape em uma temperatura a partir de cerca de 250°C a cerca de 350°C compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende (1) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, e o primeiro catalisador de SCR está presente como uma mescla com a platina, (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR, e (3) um terceiro catalisador de SCR, em que o terceiro catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e um primeiro catalisador de SCR e a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR pelo menos parcialmente sobrepõe o terceiro catalisador de SCR. O melhoramento no rendimento pode ser cerca de 10% a cerca de 20% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0080] Em outro aspecto da invenção, um método de reduzir formação de N2O a partir de NH3 em um gás de escape compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR. A redução no rendimento de N2O pode ser cerca de 40% a cerca de 70% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0081] Em outro aspecto da invenção, um método de reduzir formação de N2O a partir de NH3 em um gás de escape compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende (1) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR, preferencialmente, um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, está presente como uma mescla com a platina e (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR. A redução no rendimento de N2O pode ser cerca de 40% a cerca de 70% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0082] Em outro aspecto da invenção, um método de reduzir formação de N2O a partir de NH3 em um gás de escape compreende pôr um gás de escape que compreende amônia em contato com um catalisador que compreende (1) uma mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é um catalisador de Cu-SCR ou um catalisador de Fe-SCR, e o primeiro catalisador de SCR está presente como uma mescla com a platina, (2) um segundo catalisador de SCR, em que o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e pelo menos parcialmente sobrepõe a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR, e (3) um terceiro catalisador de SCR, em que o terceiro catalisador de SCR está localizado adjacente à mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR e a mescla de platina em um suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR pelo menos parcialmente sobrepõe o terceiro catalisador de SCR. A redução no rendimento de N2O pode ser cerca de 40% a cerca de 70% em cerca de 250°C comparado a um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada e gás que compreende NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
[0083] Os exemplos a seguir meramente ilustram a invenção; a pessoa versada reconhecerá muitas variações que estão dentro do espírito da invenção e do escopo das reivindicações. EXEMPLOS EXEMPLO 1 - MESCLA DE BICAMADA DE 1 % EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0084] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 1% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2.100) e um Cu-CHA (chabazita de cobre) foi aplicada a um substrato de cerâmica. A camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,18 g/in3 e 1,8 g/in3), respectivamente.
[0085] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 1. A configuração do Exemplo 1 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 2 - MESCLA DE BICAMADA DE 2% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0086] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 2% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2.100) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,09 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[0087] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 2. A configuração do Exemplo 2 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 3 - MESCLA DE BICAMADA DE 2% EM PESO DE PT EM SÍLICA AMORFA COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0088] Uma camada inferior foi aplicada a um substrato de cerâmica com a utilização de uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 2% em peso de Pt em uma sílica amorfa e um Cu-CHA. A camada de recobrimento foi aplicada a um substrato de cerâmica e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,09 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[0089] Uma camada superior foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior com a utilização de uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 3. A configuração do Exemplo 3 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 4 - MESCLA DE BICAMADA DE 1 % EM PESO DE PT EM ALUMINA COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELO CU-CHA
[0090] Uma camada inferior que compreende usar uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 1% em peso de Pt em alumina e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,18 g/in3 e 1,8 g/in3), respectivamente.
[0091] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 4. A configuração do Exemplo 4 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 5 - MESCLA DE BICAMADA DE 2% EM PESO DE PT EM TITÂNIA COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0092] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 2% em peso de Pt em uma titânia e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,09 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[0093] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 5. A configuração do Exemplo 5 é mostrada na Figura 1.
[0094] Os exemplos 1 a 5 comparam a atividade de oxidação de NH3 de catalisadores frescos com a configuração de mescla similar na camada inferior e uma camada superior de Cu-CHA completamente coberta em que a mescla compreende Pt em materiais de suporte diferente: zeólito silicioso, sílica, alumina e titânia (Tabela 1). Os exemplos 1 a 2 forneceram a atividade de oxidação de NH3 mais elevada a 250°C, com conversões maiores que 80%. Em contraste, os Exemplos 3 a 5 forneceram conversões de NH3 substancialmente inferiores a 250°C. Esses resultados sugerem que o Pt em um suporte com baixo armazenamento de amônia, tal como um suporte silicioso (por exemplo, um zeólito ou uma sílica), é necessário para alcançar atividade de oxidação de NH3 satisfatória. TABELA 1. COMPARAR A ATIVIDADE DE OXIDAÇÃO DE NH3 EM ESTADO ESTÁVEL OU CATALISADORES FRESCOS SOB 200 PPM DE NH3, 10% DE O2, 4,5% DE H2O, 4,5% DE CO2, SALDO DE N2 EM SV = 120.000 H-1.
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EXEMPLO 6 - MESCLA DE BICAMADA DE 4% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 40) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0095] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 40) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[0096] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 6. A configuração do Exemplo 6 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 7 - MESCLA DE BICAMADA DE 4% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 850) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0097] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 850) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[0098] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 7. A configuração do Exemplo 7 é mostrada na Figura 1. EXEMPLO 8 - MESCLA DE BICAMADA DE 4% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM O COMPRIMENTO COMPLETO DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTO PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA.
[0099] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2100) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[00100] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 100% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA. Esse material é o Exemplo 8. A configuração do Exemplo 8 é mostrada na Figura 1.
[00101] Os exemplos 6 a 8 comparam os catalisadores com uma camada inferior mesclada e uma camada superior completamente coberta, em que a mescla compreende o Pt suportado em zeólitos com valores de SAR diferentes (Tabela 2). Quando frescos, todos os três catalisadores nos Exemplos 6 a 8 forneceram conversões de NH3 similares a 250°C, mas a produção de N2O a 250°C foi a mais elevada no Exemplo 6 (SAR = 40) e a menos elevada no Exemplo 8 (SAR = 2.100). Esses resultados sugerem que um zeólito altamente silicioso (tal como, um zeólito com um SAR > 1.000) é mais preferível como um suporte de Pt para alcançar baixa formação de N2O e durabilidade hidrotérmica elevada. TABELA 2. COMPARAR A ATIVIDADE DE OXIDAÇÃO DE NH3 EM ESTADO ESTÁVEL DE CATALISADORES FRESCOS SOB 200 PPM DE NH3, 10% DE O2, 4,5% DE H2O, 4,5% DE CO2, SALDO DE N2 EM SV = 120.000 H-1.
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EXEMPLO 9 - FORMULAÇÃO DE BICAMADA - PT EM ALUMINA COM A CAMADA SUPERIOR DE CU-SCR - EXEMPLO COMPARATIVO
[00102] Uma formulação de bicamada que tem um Pt em camada inferior de alumina e uma camada superior de SCR foi usada como um exemplo comparativo.
[00103] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende 0,3% em peso de Pt em alumina foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt no artigo foi 0,08 g/m3 (3 g/ft3).
[00104] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu- CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). Esse material é o Exemplo 9. Uma amostra envelhecida foi preparada envelhecendo-se uma amostra do Exemplo 9 por 50 horas a 620°C em uma atmosfera que contém 10% de H2O. A configuração do Exemplo 9 é mostrada na Figura 8. EXEMPLO 10: PT EM UM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) APENAS COM A CAMADA SUPERIOR DE CU-SCR
[00105] Uma única formulação de camada de 0,3% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2.100) foi usada como um exemplo comparativo.
[00106] Um artigo catalítico que compreende uma camada de recobrimento de pasta fluida que compreende 0,3% em peso de platina em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2.100) foi aplicado a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. A carga de platina no artigo foi 0,08 g/m3 (3 g/ft3). O substrato foi secado para remover umidade e, então, calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. Esse material é o Exemplo 10. Uma amostra envelhecida foi preparada envelhecendo-se uma amostra do Exemplo 10 por 50 horas a 620°C em uma atmosfera que contém 10% de H2O. A configuração do Exemplo 10 é mostrada na Figura 8. EXEMPLO 11 - ÚNICA MESCLA DE CAMADA DE 4% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM UM CU-CHA
[00107] Uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um zeólito de ZSM-5 (SAR 1.500) com um Cu-CHA foi preparada. A camada de recobrimento foi aplicada ao lado da entrada de um substrato de cerâmica e, então, um vácuo foi usado para puxar a camada de recobrimento para o substrato. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, ZSM-5 e Cu-CHA foi 0,08 g/m3, 0,74 g/cm3, 14,75 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 /in3 e 0,9 g/in3), respectivamente. Esse material é o Exemplo 11. Uma amostra envelhecida foi preparada envelhecendo-se uma amostra do Exemplo 11 por 50 horas a 620°C em uma atmosfera que contém 10% de H2O. A configuração do Exemplo 11 é mostrada na Figura 9. EXEMPLO 12 - MESCLA DE BICAMADA DE 4% EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM 50% DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTA PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA DA ENTRADA.
[00108] Uma formulação de bicamada que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um zeólito de SAR elevado com Cu-CHA na camada inferior e uma camada superior de SCR de Cu-CHA de 50% foi preparada conforme descrito abaixo.
[00109] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2.100) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[00110] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior, e, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 50% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA da entrada. Esse material é o Exemplo 12. Uma amostra envelhecida foi preparada envelhecendo-se uma amostra do Exemplo 12 por 50 horas a 620°C em uma atmosfera que contém 10% de H2O. A configuração do Exemplo 12 é mostrada na Figura 3. EXEMPLO 13 - MESCLA DE BICAMADA DE 4 % EM PESO DE PT EM ZEÓLITO DE MFI (SAR = 2.100) COM CU-CHA NA CAMADA INFERIOR E CU-CHA NA CAMADA SUPERIOR COM 90% DA CAMADA INFERIOR DE PT COBERTA PELA CAMADA SUPERIOR DE CU-CHA DA SAÍDA.
[00111] Uma camada inferior que compreende uma camada de recobrimento que compreende uma mescla de 4% em peso de Pt em um ZSM-5 (Armação de MFI com SAR = 2100) e um Cu-CHA foi aplicada a um substrato de cerâmica, então, a camada de recobrimento foi puxada para o substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Pt, do zeólito de SAR elevado e do Cu-CHA no artigo foi 0,08 g/m3, 2,95 g/cm3 e 29,5 g/cm3 (3 g/ft3, 0,045 g/in3 e 0,9 g/in3), respectivamente.
[00112] Uma camada superior que compreende uma segunda camada de recobrimento que compreende um Cu-CHA, foi aplicada ao substrato revestido com a camada inferior então a camada de recobrimento foi puxada para o substrato a uma distância de cerca de 50% do comprimento do substrato com a utilização de um vácuo. O artigo foi secado e calcinado em cerca de 500°C por cerca de 1 hora. O carregamento de Cu-CHA na camada superior foi 29,5 g/cm3 (1,8 g/in3). O artigo foi cortado em uma localização apropriada ao longo do comprimento do artigo para formar um artigo novo e menor que tem 90% da camada inferior de mescla coberta pela camada superior de Cu-CHA da saída. Esse material é o Exemplo 12. Uma amostra envelhecida foi preparada envelhecendo-se uma amostra do Exemplo 12 por 50 horas a 620°C em uma atmosfera que contém 10% de H2O. A configuração do Exemplo 13 é mostrada na Figura 10. TABELA 3. COMPARAR A ATIVIDADE DE OXIDAÇÃO DE NH3 EM ESTADO ESTÁVEL DE CATALISADORES A 620°C/10% DE H2O/ ENVELHECIDOS POR 50 H OU CATALISADORES FRESCOS SOB 200 PPM DE NH3, 10% DE O2, 4,5% DE H2O, 4,5% DE CO2, SALDO DE N2 EM SV = 120.000 H-1.
Figure img0004
[00113] Tabela 3, exemplos 8 a 13, comparam ASCs com Pt em alumina como uma camada inferior com uma camada superior de Cu-CHA completa (Exemplo 1), Pt em zeólito silicioso como camada inferior com camada superior completa (Exemplo 10) e Pt em zeólito silicioso + camada inferior de mescla de Cu-CHA com várias configurações de camada superior (Exemplos 8, 11 a 13). EXEMPLO 9 VS EXEMPLO 10:
[00114] Tanto frescos quanto envelhecidos, os Exemplos 9 e 10 forneceram conversões de NH3 similares a 250°C e 450°C. Quando frescos, os Exemplos 9 e 10 produziram quantidade similar de N2O a 250°C. No entanto, após envelhecimento, o Exemplo 10 produziu cerca de 40% menos N2O a 250°C comparado ao Exemplo 9. Quando frescos, os Exemplos 9 e 10 produziram quantidades similares de NOX a 450°C. No entanto, após envelhecimento, o Exemplo 10 produziu cerca de 25% menos NOX a 250°C comparado ao Exemplo 9. Quando frescos, os Exemplos 9 e 10 forneceram rendimentos de N2 tanto a 250°C quanto a 450°C. No entanto, após envelhecimento, o Exemplo 10 forneceu cerca de 20% e 10% de rendimento de N2 mais elevado comparado ao Exemplo 9 a 250°C e 450°C, respectivamente. EXEMPLO 9 VS EXEMPLO 11:
[00115] Tanto frescos quanto envelhecidos, os Exemplos 9 e 11 forneceram conversões de NH3 similares a 250°C e 450°C. A 250°C, o Exemplo 11 fresco e envelhecido produziu cerca de 55% menos e 75% menos N2O comparado ao exemplo fresco e envelhecido 9, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 11 fresco e envelhecido forneceu rendimentos de N2 de cerca de 30% maiores e 30% maiores comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 250°C, respectivamente. A 450°C, o Exemplo 11 fresco e envelhecido produziu cerca de 140% mais e 70% mais NOx comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 11 fresco e envelhecido forneceu rendimento de N2 de cerca de 5% inferior e 20% inferior comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 450°C, respectivamente. EXEMPLO 9 VS EXEMPLO 12:
[00116] Tanto frescos quanto envelhecidos, os Exemplos 1 e 12 forneceram conversões de NH3 similares a 250°C e 450°C. A 250°C, o Exemplo 12 fresco e envelhecido produziu cerca de 60% menos e 75% menos N2O comparado ao exemplo fresco e envelhecido 9, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 12 fresco e envelhecido forneceu rendimento de N2 de cerca de 30% mais elevado e 40% mais elevado comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 250°C, respectivamente. A 450°C, o Exemplo 12 fresco e envelhecido produziu quantidade similar e 35% menos NOx comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 12 fresco e envelhecido forneceu nível similar e 10% mais elevado de rendimento de N2 comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 450°C, respectivamente. EXEMPLO 9 VS EXEMPLO 13:
[00117] O Exemplo 13 envelhecido forneceu cerca de 10% menos de conversões de NH3 a 250°C e um nível similar de conversão de NH3 a 450°C comparado ao Exemplo 9 envelhecido. A 250°C, o Exemplo 13 envelhecido produziu 80% menos N2O comparado a0 Exemplo 9 envelhecido. Como resultado, o Exemplo 13 envelhecido forneceu cerca de 30% de rendimento de N2 mais elevado comparado ao Exemplo 9 envelhecido a 250°C. A 450°C, o Exemplo 13 envelhecido produziu cerca de 35% menos NOx comparado ao Exemplo 9 envelhecido. Como resultado, o Exemplo 13 envelhecido forneceu cerca de 10% de rendimento de N2mais elevado comparado ao Exemplo 9 envelhecido a 450°C. EXEMPLO 9 VS EXEMPLO 8:
[00118] Os Exemplos frescos 9 e 8 forneceram conversões de NH3 similares a 250°C e 450°C. O Exemplo 8 envelhecido forneceu 10% menos de conversão de NH3 a 250°C e um nível similar de conversão de NH3 a 450°C comparado ao Exemplo 9. A 250°C, o Exemplo 8 fresco e envelhecido produziu cerca de 65% menos e 85% menos N2O comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 8 fresco e envelhecido forneceu rendimento de N2 de cerca de 30% mais elevado e 30% mais elevado comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 250°C, respectivamente. A 450°C, o Exemplo 8 fresco e envelhecido produziu 80% menos e 70% menos NOx comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido, respectivamente. Como resultado, o Exemplo 8 fresco e envelhecido forneceu 4% mais elevado e 20% mais elevado de rendimento de N2 comparado ao Exemplo 9 fresco e envelhecido a 450°C, respectivamente.
[00119] Os exemplos precedentes são concebidos apenas como ilustrações; as reivindicações a seguir definem o escopo da invenção.

Claims (10)

1. Catalisador de vazamento de amônia, compreendendo uma combinação de platina sobre um suporte com baixa armazenagem de amônia e um primeiro catalisador de SCR, em que o primeiro catalisador de SCR é um catalisador que compreende cobre Cu-SCR e uma peneira molecular ou um catalisador que compreende ferro Fe-SCR e uma peneira molecular, e caracterizado pelo fato de que o suporte com baixa armazenagem de amônia é um suporte silicioso compreendendo uma sílica ou um zeólito com relação sílica- alumina=500.
2. Catalisador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a combinação é uma mistura de platina sobre um suporte com baixo armazenamento de amônia com um primeiro catalisador de SCR.
3. Catalisador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a combinação é uma bicamada com uma camada superior compreendendo um primeiro catalisador de SCR e uma camada inferior compreendendo platina sobre um suporte com baixo armazenamento de amônia, onde a camada inferior está posicionada sobre um substrato ou sobre um terceiro catalisador de SCR localizado entre a camada inferior e o substrato.
4. Catalisador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a proporção da quantidade do primeiro catalisador de SCR para a quantidade de platina no suporte com baixo armazenamento de amônia está na faixa de 0:1 a 300:1, de preferência na faixa de 3:1 a 300:1, inclusive, com base no peso desses componentes.
5. Catalisador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a platina está presente a partir de pelo menos um de: (a) 0,01-0,3% em peso, (b) 0,03-0,2% em peso, (c) 0,05-0,17% em peso, e (d) 0,07-0,15% em peso, inclusive, em relação ao peso do suporte da platina + o peso da platina + o peso do primeiro catalisador de SCR na mistura.
6. Catalisador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a platina está presente na faixa de 0,1% em peso a 2% em peso, inclusive, de preferência na faixa de 0,1 a 1% em peso, inclusive, mais preferencialmente na faixa de 0,1% em peso a 0,5% em peso, inclusive, em relação ao peso da camada.
7. Catalisador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo catalisador de SCR, onde o segundo catalisador de SCR está localizado adjacente à mistura de platina sobre o suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR e, pelo menos, parcialmente se sobrepõe à mistura de platina sobre o suporte com baixo armazenamento de amônia e o primeiro catalisador de SCR.
8. Catalisador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um terceiro catalisador de SCR, onde o terceiro catalisador de SCR está localizado adjacente à mistura de platina no suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR, e a mistura de platina no suporte com baixo armazenamento de amônia com o primeiro catalisador de SCR cobre, pelo menos parcialmente, o terceiro catalisador de SCR.
9. Método para melhorar o rendimento de N2 de amônia em um gás de escape a uma temperatura na faixa de 250°C a 350°C, caracterizado pelo fato de compreender contatar um gás de escape que compreende amônia com um catalisador como definido na reivindicação 1, onde a melhoria no rendimento fica na faixa de 5% a 10% em comparação com um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada, e gás compreendendo NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
10. Método para reduzir a formação de N2O de NH3 em um gás de escape, caracterizado pelo fato de compreender contatar um gás de escape que compreende amônia com um catalisador como definido na reivindicação 1, onde a redução na formação de N2O fica na faixa de 20% a 40% em comparação com um catalisador que compreende uma formulação comparável em que o primeiro catalisador de SCR está presente em uma primeira camada e a platina suportada está presente em uma segunda camada, e gás compreendendo NH3 passa através da primeira camada antes de passar através da segunda camada.
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