BR112018073135B1 - Composição de catalisador, sistema adaptado para aquecer um material de catalisador e método para tratar emissões de um motor de combustão interna - Google Patents

Composição de catalisador, sistema adaptado para aquecer um material de catalisador e método para tratar emissões de um motor de combustão interna Download PDF

Info

Publication number
BR112018073135B1
BR112018073135B1 BR112018073135-8A BR112018073135A BR112018073135B1 BR 112018073135 B1 BR112018073135 B1 BR 112018073135B1 BR 112018073135 A BR112018073135 A BR 112018073135A BR 112018073135 B1 BR112018073135 B1 BR 112018073135B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
catalyst
magnetic material
catalyst composition
conductor
substrate
Prior art date
Application number
BR112018073135-8A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112018073135A2 (pt
Inventor
Xiaofan Yang
Matthew Tyler Caudle
Original Assignee
Basf Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Corporation filed Critical Basf Corporation
Publication of BR112018073135A2 publication Critical patent/BR112018073135A2/pt
Publication of BR112018073135B1 publication Critical patent/BR112018073135B1/pt

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8696—Controlling the catalytic process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/894—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33—Electric or magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2068—Neodymium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91—NOx-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/406—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F01N2370/04—Zeolitic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/063—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction zeolites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

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

Abstract

A invenção fornece uma composição de catalisador, que inclui uma mistura de partículas cataliticamente ativas e um material magnético, como nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas, capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado. As partículas cataliticamente ativas incluirão tipicamente um metal básico, metal do grupo da platina, óxido de metal básico ou de metais do grupo da platina, ou combinações dos mesmos, e serão adaptadas para uso em vários sistemas catalíticos como catalisadores de oxidação diesel, filtros de fuligem catalisados, armadilhas de NOx pobres, catalisadores de redução catalítica seletiva, catalisadores de oxidação de amônia ou catalisadores de três vias. A invenção ainda inclui um sistema e método para aquecer um material de catalisador, que inclui um artigo catalisador que inclui a composição de catalisador e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a composições de catalisador para uso em tratamento de efluentes de motor, métodos para a preparação e uso dessas composições de catalisador, e artigos e sistemas de catalisador que empregam essas composições de catalisador.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Emissões de motores a diesel incluem matéria particulada (PM), 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, incluindo monóxido de nitrogênio (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2), entre outros. Os dois principais componentes da matéria particulada de escape são a fração orgânica solúvel (SOF) e a fração de fuligem. A SOF condensa sobre a fuligem em camadas, e geralmente é derivada de combustível diesel não queimado e óleos lubrificantes. A SOF pode existir no escapamento de diesel tanto como um vapor como um aerossol (isto é, finas gotas de líquido condensado), dependendo da temperatura do gás de escape. A fuligem é predominantemente composta por partículas de carbono. O teor de HC de escape pode variar dependendo do tipo de motor e parâmetros operacionais, mas tipicamente inclui uma variedade de hidrocarbonetos de cadeia curta como metano, eteno, etino, propeno e similares.
[003] Catalisadores contendo metais do grupo da platina (PGM) são úteis no tratamento do escape de motores a diesel para converter hidrocarbonetos e monóxido de carbono catalisando a oxidação destes poluentes em dióxido de carbono e água. Além disso, catalisadores de oxidação que contêm platina promovem a oxidação de NO em NO2. Para sistemas a diesel de trabalhos pesados, esses catalisadores geralmente estão contidos dentro da regeneração de sistemas de catalisadores de oxidação diesel (DOC), sistemas de filtro de fuligem de catalisadores (CSF) ou sistemas DOC-CSF combinados. Estes sistemas de catalisadores são colocados na via do fluxo de escape de sistemas de energia a diesel para tratar o escape resultante antes dele descarregar para a atmosfera. Tipicamente, catalisadores de oxidação diesel são depositados sobre substratos cerâmicos ou metálicos. Para redução adicional de espécies de NOx, esses sistemas tipicamente também incluem pelo menos um catalisador de Redução Catalítica Seletiva (SCR) a jusante do catalisador DOC. Em aplicações leves e meio pesadas, o sistema pode conter uma armadilha de NOx pobre (LNT) que serve para armazenar e reduzir NOx, bem como remover monóxido de carbono e hidrocarbonetos não queimados do fluxo de escape.
[004] Catalisadores usados para tratar o escape de motores de combustão interna são menos efetivos durante períodos de operação em temperatura relativamente baixa, como o período inicial de partida a frio de funcionamento do motor, porque o escape do motor não está a uma temperatura suficientemente alta para ocorrer conversão catalítica eficiente. Isto é particularmente verdade para os componentes do catalisador a jusante, como um catalisador SCR, que pode levar vários minutos para atingir uma temperatura de funcionamento adequada.
[005] Tem sido sugerido o uso de aquecimento elétrico de um artigo catalisador durante condições de inicialização. Consulte, por exemplo, as publicações de patentes US 2011/0072805; US2014/0033688 e US2015/0087497, bem como patente US 8.292.987 e 8.479.496. Em uma abordagem típica, o calor é gerado pelo aquecedor elétrico, por exemplo, fios elétricos envoltos fora do substrato do catalisador ou um próprio substrato metálico que serve como o elemento de aquecimento. Existem vários desafios para a correta comercialização desses sistemas, incluindo o consumo de energia relativamente alto necessário e a eficiência de aquecimento relativamente baixa devido à necessidade de primeiro aquecer o substrato do catalisador. Além disso, a maioria dos projetos de aquecimento elétrico na técnica usam substratos metálicos e não são compatíveis com o mais amplamente adoptado em substrato cerâmico mais amplamente usados como um portador de catalisador em muitos sistemas.
[006] Há uma necessidade contínua na técnica para reduzir as emissões de gases poluentes pelos tubos de escape de motores a gasolina ou diesel, particularmente emissões de passagem que ocorrem durante a partida a frio do motor.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[007] A invenção fornece uma composição de catalisador que compreende uma mistura de partículas cataliticamente ativas e um material magnético capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado. A invenção pode ser usada para fornecer aquecimento de uma camada de catalisador para aprimorar a eficiência da atividade catalítica, particularmente pelo tempo em que sistemas de catalisadores convencionais necessitam de vários minutos para atingirem uma temperatura de funcionamento propícia à atividade catalítica, como durante partida a frio de um motor. Materiais magnéticos exemplares incluem materiais ferromagnéticos e paramagnéticos. Embora a forma do material magnético possa variar, em certas realizações, o material magnético está em uma forma particulada que é prontamente dispersível dentro de uma composição de catalisador e, em particular, incluindo materiais magnéticos de nanopartículas classificados como superparamagnéticos.
[008] Embora qualquer material capaz de aquecimento indutivo na presença de um campo eletromagnético alternado possa ser usado, materiais magnéticos vantajosos incluem materiais que compreendem um metal de transição ou um metal de terra rara, particularmente, óxidos compreendendo esses metais de transição ou metais de terras raras. Em certas realizações, o material magnético compreende nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas ou terra rara contendo materiais particulados compreendendo partículas de neodímio-ferro-boro ou samário-cobalto.
[009] As partículas cataliticamente ativas da composição de catalisador podem variar, sem se afastar da invenção, como quaisquer materiais cataliticamente ativos comumente empregados em sistemas de controle de emissão para motores a gasolina ou diesel. Por exemplo, as partículas cataliticamente ativas podem ser parte de uma composição adaptada para um ou mais dentre oxidação de monóxido de carbono, oxidação de hidrocarbonetos, oxidação de NOx, oxidação de amônia, redução catalítica seletiva de NOx e armazenamento/redução de NOx. Esses materiais de catalisadores tipicamente incluirão um ou mais metais catalíticos impregnados ou trocados por íons em um suporte poroso, com suportes exemplares incluindo óxidos de metais refratários e peneiras moleculares. Em certas realizações, o metal catalítico é selecionado a partir de metais básicos, metais do grupo da platina, óxidos de metais básicos ou metais do grupo da platina, e combinações dos mesmos. Tipos de sistemas de catalisadores em que a composição de catalisador da invenção pode ser usada incluem catalisadores de oxidação diesel (DOC), filtros de fuligem catalisados (CSF), armadilhas de NOx pobres (LNT), catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR), catalisadores de oxidação de amônia (AMOx) e catalisadores de três vias (TWC). Exemplos adicionais incluem partículas cataliticamente ativas adaptadas para uso como um catalisador de hidrocarboneto orgânico volátil (VOC) ou um catalisador de oxidação de hidrocarbonetos em temperatura ambiente.
[0010] Em outra realização, a invenção fornece um sistema adaptado para aquecimento de um material de catalisador, que compreende: um artigo catalisador sob a forma de um substrato que compreende uma pluralidade de canais adaptados para fluxo de gás e uma camada de catalisador aderida a cada canal, a camada de catalisador compreendendo um material cataliticamente ativo com um material magnético (por exemplo, material superparamagnético) disperso nesse, o material magnético capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado; e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético. O condutor pode estar, por exemplo, sob a forma de uma bobina de fio condutivo ao redor de pelo menos uma porção do artigo catalisador. O sistema ainda pode incluir uma fonte de energia elétrica eletricamente conectada ao condutor para fornecer corrente alternada a este. O substrato pode ser, por exemplo, um substrato de fluxo contínuo ou um filtro de fluxo de parede. Ainda mais, o sistema pode incluir um sensor de temperatura posicionado para medir a temperatura de gases que entram no artigo catalisador e um controlador em comunicação com o sensor de temperatura, o controlador adaptado para controle da corrente recebida pelo condutor, de modo que o controlador pode energizar o condutor com corrente quando o aquecimento indutivo da camada de catalisador é desejado.
[0011] Ainda em outra realização, a invenção fornece um método para tratar emissões de um motor de combustão interna, que compreende: produzir um gás de escape em um motor de combustão interna; tratar o gás de escape em um sistema de controle de emissão, o sistema de controle de emissão, compreendendo um artigo catalisador e condutor, conforme descrito no presente pedido; e energizar intermitentemente o condutor passando corrente através do mesmo para gerar um campo eletromagnético alternado e aquecer indutivamente o material magnético a fim de aquecer a camada de catalisador até uma temperatura desejada.
[0012] A invenção inclui, sem limitação, as seguintes realizações.
[0013] Realização 1: Uma composição de catalisador que compreende uma mistura de partículas cataliticamente ativas e um material magnético capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado.
[0014] Realização 2: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o material magnético é superparamagnético.
[0015] Realização 3: A composição de catalisador de qualquer uma das realizações anteriores ou subsequentes, em que o material magnético está na forma particulada.
[0016] Realização 4: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o material magnético está na forma de nanopartículas.
[0017] Realização 5: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o material magnético compreende um metal de transição ou um metal de terra rara.
[0018] Realização 6: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o material magnético compreende nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético.
[0019] Realização 7: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o material magnético compreende um material particulado contendo terra rara que compreende partículas de neodímio-ferro-boro ou samário-cobalto.
[0020] Realização 8: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que as partículas cataliticamente ativas são adaptadas para um ou mais dentre oxidação de monóxido de carbono, oxidação de hidrocarbonetos, oxidação de NOx, oxidação de amônia, redução catalítica seletiva de NOx e armazenamento/redução de NOx.
[0021] Realização 9: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que as partículas cataliticamente ativas compreendem um ou mais metais catalíticos impregnados ou trocados por íons em um suporte poroso.
[0022] Realização 10: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o suporte poroso é um óxido de metal refratário ou uma peneira molecular.
[0023] Realização 11: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que um ou mais metais catalíticos são selecionados a partir de metais básicos, metais do grupo da platina, óxidos de metais básicos ou de metal do grupo da platina, e combinações dos mesmos.
[0024] Realização 12: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que as partículas cataliticamente ativas são adaptadas para uso como catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), uma armadilha de NOx pobre (LNT), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de oxidação de amônia (AMOx) ou um catalisador de três vias (TWC).
[0025] Realização 13: A composição de catalisador de qualquer realização anterior ou subsequente, em que as partículas cataliticamente ativas são adaptadas para uso como um catalisador de oxidação de hidrocarboneto orgânico volátil (VOC) ou um catalisador de oxidação de hidrocarboneto em temperatura ambiente.
[0026] Realização 14: Um sistema adaptado para aquecer um material de catalisador, que compreende: um artigo catalisador sob a forma de um substrato que compreende uma pluralidade de canais adaptados para fluxo de gás e uma camada de catalisador aderida a cada canal, a camada de catalisador compreendendo uma composição de catalisador de acordo com qualquer realização anterior ou subsequente; e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético.
[0027] Realização 15: O sistema de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o condutor está sob a forma de uma bobina de fio condutivo ao redor de pelo menos uma porção do artigo catalisador.
[0028] Realização 16: O sistema de qualquer realização anterior ou subsequente, que ainda compreende uma fonte de energia elétrica eletricamente conectada ao condutor para fornecer corrente alternada a este.
[0029] Realização 17: O sistema de qualquer realização anterior ou subsequente, em que o substrato é um substrato de fluxo ou um filtro de fluxo de parede.
[0030] Realização 18: O sistema de qualquer realização anterior ou subsequente, que ainda compreende um sensor de temperatura posicionado para medir a temperatura de gases que entram no artigo catalisador e um controlador em comunicação com o sensor de temperatura, o controlador adaptado para controle da corrente recebida pelo condutor, de modo que o controlador pode energizar o condutor com corrente quando o aquecimento indutivo da camada de catalisador é desejado.
[0031] Realização 19: Um método para tratar emissões de um motor de combustão interna, que compreende: - produzir um gás de escape em um motor de combustão interna; - tratar o gás de escape em um sistema de controle de emissão, o sistema de controle de emissão compreendendo - um artigo catalisador sob a forma de um substrato que compreende uma pluralidade de canais adaptados para fluxo de gás e uma camada de catalisador aderida a cada canal, a camada de catalisador compreendendo uma composição de catalisador de acordo com qualquer realização anterior ou subsequente; e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético; e - energizar intermitentemente o condutor passando corrente através do mesmo para gerar um campo eletromagnético alternado e aquecer indutivamente o material magnético a fim de aquecer a camada de catalisador até uma temperatura desejada.
[0032] Estas e outras características, aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir de uma leitura da seguinte descrição detalhada juntamente com as figuras anexas, que são descritas resumidamente abaixo. A invenção inclui quaisquer combinações de duas, três, quatro ou mais realizações apontadas acima bem como combinações de quaisquer uma duas, três, quatro ou mais características ou elementos definidos nesta divulgação, independentemente dessas características ou elementos são combinados expressamente em uma descrição de realização específica no presente pedido. Esta divulgação se destina a ser lida de forma holística, de modo que quaisquer características ou elementos separáveis da invenção divulgada, em qualquer de seus vários aspectos e realizações, devem ser vistos como destinados a ser combináveis a menos que o contexto claramente dite de outro modo. Outros aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir do seguinte.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0033] A fim de se fornecer uma compreensão das realizações da invenção, é feita referência às figuras anexas, que não são necessariamente desenhadas em escala, e em que numerais de referência referem-se a componentes de realizações exemplares da invenção. As figuras são somente exemplares, e não devem ser interpretadas como limitando a invenção.
[0034] A Figura 1A é uma vista em perspectiva de um substrato tipo colmeia que pode compreender uma composição de catalisador de acordo com a presente invenção.
[0035] A Figura 1B é uma vista em seção transversal ampliada parcial em relação à Figura 1A e tomada ao longo de um plano paralelo para as faces de extremidade do portador da Figura 1A, que mostra uma vista ampliada de uma pluralidade das passagens de fluxo de gás mostradas na Figura 1A.
[0036] A Figura 2 mostra uma representação esquemática de uma realização de um sistema de tratamento de emissão no qual uma composição de catalisador da presente invenção é utilizada.
[0037] A Figura 3 é uma imagem SEM de uma camada de composição de catalisador exemplar com uma representação de partículas magnéticas sobrepostas na imagem para ilustrar a dispersão dessas partículas na composição de catalisador.
[0038] A Figura 4 é uma representação esquemática de uma realização de um sistema de tratamento de emissão no qual uma composição de catalisador da presente invenção é utilizada, e que ilustra o condutor elétrico, controlador, fonte de energia e sensor de temperatura.
[0039] A Figura 5 é uma vista superior da disposição experimental descrita na seção Experimental no presente pedido, mostrando um substrato que tem uma composição de catalisador revestida nela disposta dentro de uma bobina elétrica isolada.
[0040] As Figuras 6A e 6B são vistas superiores da mesma disposição experimental geral apresentada na Figura 5, em que (A) mostra a temperatura interna de um artigo catalisador revestido que compreende nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético (SPION) dispersas em uma composição de catalisador após 30 segundos de corrente através da bobina circundante, e (B) mostra a temperatura interna de um artigo catalisador revestido comparativo que não contém nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético (SPION) após 30 segundos de corrente através da bobina circundante.
[0041] A Figura 7 ilustra graficamente o aumento na temperatura em um artigo catalisador revestidos indutivamente aquecido.
[0042] A Figura 8 ilustrar graficamente o desempenho de um catalisador de um artigo catalisador CuCHA revestido comparativo que não contém nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético (SPION) e um artigo catalisador revestido CuCHA que compreende nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético (SPION) dispersas em uma composição de catalisador.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[0043] A presente invenção será agora descrita de maneira mais completa deste ponto em diante. Embora a invenção no presente pedido tenha sido descrita com referência a realizações particulares, é para ser entendido que estas realizações são meramente ilustrativas dos princípios e aplicações da presente invenção. Será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e variações podem ser feitas ao método e aparelho da presente invenção sem se afastar do escopo da invenção. Dessa forma, pretende-se que a presente invenção inclua modificações e variações que estão dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes. Será entendido que a invenção não está limitada aos detalhes de construção ou etapas do processo apresentadas na descrição a seguir. A invenção é capaz de outras incorporações e de ser praticada e realizada de várias maneiras. Números semelhantes referem-se a elementos semelhantes. Conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações, as formas singulares “um”, “uns” e “o/a” incluem referências no plural, a menos que o contexto dite claramente de outro modo.
[0044] A invenção fornece uma composição de catalisador que compreende uma mistura de partículas cataliticamente ativas e um material magnético (por exemplo, um material superparamagnético) capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado. O uso de aquecimento indutivo de um material magnético disperso dentro ou, de outro modo, em contato íntimo com o material de catalisador é um meio eficiente para direcionar o calor para o material de catalisador e é particularmente vantajoso em tempos em que um sistema catalisador necessita atingir uma temperatura de funcionamento propícia à atividade catalítica em um curto período de tempo, como durante a partida a frio de um motor. Ao permitir que um material de catalisador alcance uma temperatura desejada mais rapidamente, o avanço de poluentes gasosos indesejáveis normalmente associados com a operação do catalisador em baixa temperatura pode ser minimizado. Materiais magnéticos exemplares incluem materiais ferromagnéticos e paramagnéticos. Embora a forma do material magnético possa variar, em certas realizações, o material magnético está em uma forma particulada que é prontamente dispersível dentro de uma composição de catalisador e, em particular, incluindo materiais magnéticos de nanopartículas denotados como superparamagnéticos. No entanto, o material magnético, em certas realizações, pode ser usado sob a forma de nanofios, nanotubos, ou sob a forma de uma folha, contanto que o material magnético esteja em contato íntimo com o material catalisador.
[0045] Embora qualquer material capaz de aquecimento indutivo na presença de um campo eletromagnético alternado possa ser usado, materiais magnéticos vantajosos incluem materiais que compreendem um metal de transição ou um metal de terra rara, particularmente, óxidos compreendendo esses metais de transição ou metais de terras raras. “Metal de terra rara” refere- se a escândio, ítrio e série de lantânio, conforme definido na Tabela Periódica dos Elementos, ou óxidos dos mesmos. Exemplos de metais de terras raras incluem lantânio, tungstênio, cério, neodímio, gadolínio, ítrio, praseodímio, samário, háfnio, e misturas dos mesmos. Exemplos de metais de transição que poderiam ser usados como um componente dos materiais magnéticos incluem ferro, níquel e cobalto. Misturas de metais de transição e metais de terras raras podem ser usadas no mesmo material magnético.
[0046] As formas de óxido de muitos metais magnéticos são particularmente vantajosas para uso na presente invenção, visto que óxidos metálicos tendem a ser altamente estáveis nas temperaturas de operação frequentemente associadas com sistemas de catalisador usados para tratar emissões de motores. Em certas realizações, o material magnético compreende nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas (partículas SPION) ou terra rara contendo materiais particulados compreendendo partículas de neodímio-ferro-boro ou samário-cobalto. Em uma realização, o material magnético compreende partículas SPION (por exemplo, partículas de óxido de ferro (III)) que têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 100 nm, como cerca de 5 a cerca de 50 nm ou cerca de 10 a cerca de 40 nm.
[0047] O material magnético pode ser combinado com o material de catalisador de várias maneiras. Em certas realizações, o material magnético é misturado com o material catalisador antes de revestir um substrato. Por exemplo, o material magnético pode ser adicionado a uma pasta líquida de banho de revestimento e disperso dentro do material de catalisador antes do revestimento. De maneira alternativa, o próprio material magnético pode servir como um material de suporte para um metal cataliticamente ativo, o que significa que um metal cataliticamente ativo do tipo geralmente descrito no presente pedido (por exemplo, PGM ou metais básicos) podem ser adicionados como um revestimento de superfície no material magnético com o uso de vários processos, como impregnação ou secagem por aspersão. O material magnético também pode ser incorporado na parede de substrato de monólito em colmeia, ou revestido como uma camada separada que serve como a parte superior ou suporte inferior para componentes cataliticamente ativos. MATERIAL
DE CATALISADOR
[0048] As partículas cataliticamente ativas da composição de catalisador podem variar, sem se afastar da invenção, e incluir quaisquer materiais cataliticamente ativos comumente empregados em sistemas de controle de emissão para motores a gasolina ou diesel. Por exemplo, as partículas cataliticamente ativas podem ser uma parte de uma composição adaptada para um ou mais dentre oxidação de monóxido de carbono, oxidação de hidrocarbonetos, oxidação de NOx, oxidação de amônia e redução catalítica seletiva de NOx.
[0049] Esses materiais de catalisadores tipicamente incluirão um ou mais metais catalíticos impregnados ou trocados por íons em um suporte poroso, com suportes exemplares incluindo óxidos de metais refratários e peneiras moleculares. Em certas realizações, o metal catalítico é selecionado a partir de metais básicos, metais do grupo da platina, óxidos de metais básicos ou metais do grupo da platina, e combinações dos mesmos. Tipos de sistemas de catalisadores em que a composição de catalisador da invenção pode ser usada incluem catalisadores de oxidação diesel (DOC), filtros de fuligem catalisados (CSF), armadilhas de NOx pobres (LNT), catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR), catalisadores de oxidação de amônia (AMOx) e catalisadores de três vias (TWC). Exemplos adicionais incluem partículas cataliticamente ativas adaptadas para uso como um catalisador de hidrocarboneto orgânico volátil (VOC) ou um catalisador de oxidação de hidrocarbonetos em temperatura ambiente.
[0050] Como usado no presente pedido, “metal do grupo da platina” ou “PGM” refere-se a metais do grupo da platina ou óxidos dos mesmos, incluindo platina (Pt), paládio (Pd), rutênio (Ru), ródio (Rh), ósmio (Os), irídio (Ir), e misturas dos mesmos. Em certas realizações, o metal do grupo da platina compreende uma combinação de platina e paládio, como em uma razão, em peso, de cerca de 1:10 a cerca de 10:1. As concentrações de componente de PGM (por exemplo, Pt, Pd ou uma combinação dos mesmos) podem variar, mas tipicamente serão de cerca de 0,1%, em peso, a cerca de 10%, em peso, em relação ao peso do suporte poroso, como um material de suporte de óxido refratário (por exemplo, cerca de 1%, em peso, a cerca de 6%, em peso, em relação ao suporte de óxido refratário).
[0051] Como usado no presente pedido, “metal básico” refere-se a um metal de transição ou lantanídeo (por exemplo, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Au ou Sn) ou óxido do mesmo que é cataliticamente ativo para oxidação de CO, NO ou HC, ou promove que outro componente catalítico seja mais ativo para oxidação de CO, NO ou HC e, particularmente inclui cobre, manganês, cobalto, ferro, cromo, níquel, cério e combinações dos mesmos. Para facilidade de referência no presente pedido, as concentrações de metal básico ou materiais de óxido de metal básico são relatadas em termos de concentração de metal elementar ao invés da forma de óxido. A concentração total de metal básico no componente de óxido de metal básico (por exemplo, cobre, manganês, níquel, cobalto, ferro, cério, praseodímio e combinações dos mesmos) pode variar, mas tipicamente serão de cerca de 1%, em peso, a cerca de 50%, em peso, em relação ao peso do suporte poroso, como um material de suporte de óxido refratário (por exemplo, cerca de 10%, em peso, a cerca de 50%, em peso, em relação ao suporte de óxido refratário).
[0052] Como usado no presente pedido, “óxido refratário poroso” refere-se a materiais de óxido contendo metal poroso que exibem estabilidade química e física em altas temperaturas (por exemplo, cerca de 800°C), como temperaturas associadas com escape de motor a diesel. Óxidos refratários exemplares incluem alumina, sílica, zircônia, titânia, céria e misturas físicas ou combinações químicas dos mesmos, incluindo combinações atomicamente dopadas e incluindo grandes áreas superficiais ou compostos ativados como alumina ativada. Combinações exemplares de óxidos metálicos incluem alumina-zircônia, céria-zircônia, alumina-céria-zircônia, lantana-alumina, lantana-zircônia-alumina, bário-alumina, bário lantana-alumina, bário lantana- neodímia alumina e alumina-céria. Aluminas exemplares incluem boemita de poro grande, gama-alumina e delta/teta alumina. Aluminas comerciais úteis incluem aluminas ativadas, como gama-alumina de alta densidade de massa, gama-alumina de poros grandes de baixa ou média densidade, boemita e gama- alumina de poros grande de baixa densidade de massa.
[0053] Suporte de óxido refratário de área de superfície alta, como materiais de suporte de alumina, também citados como “gama alumina” ou “alumina ativada”, tipicamente exibem uma área de superfície de BET em excesso do 60 m2/g, com frequência até cerca de 200 m2/g ou superior. Essa alumina ativada é geralmente uma mistura das fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais de fases de alumina eta, kapa e teta. “Área de superfície de BET” tem seu significado comum de se referir ao método de Brunauer, Emmett, Teller para determinar a área de superfície por adsorção de N2. De forma desejável, a alumina ativa tem uma área superficial específica de 60 a 350 m2/g, e tipicamente 90 a 250 m2/g.
[0054] Como usado no presente pedido, o termo “peneiras moleculares” refere-se a zeólitos e outros materiais de estrutura zeolítica (por exemplo, materiais substituídos isomorficamente), que pode, na forma particulada, suportar materiais catalíticos. Peneiras moleculares são materiais com base em uma rede tridimensional extensa de íons de oxigênio contendo locais geralmente tipo tetraédricos e ter uma distribuição de poro substancialmente uniforme, com o tamanho de poro médio não maior que 20 A. Os tamanhos dos poros são definidos pelo tamanho do anel. Como usado no presente pedido, o termo “zeólito” refere-se a um exemplo específico de uma peneira molecular, incluindo ainda átomos de silício e alumínio. De acordo com uma ou mais realizações, considera-se que definindo as peneiras moleculares por seu tipo de estrutura, tem-se a intenção de incluir o tipo de estrutura e qualquer e todos os materiais de estrutura isotípicos como materiais de silício- alumino-fosfato (SAPO), alumino-fosfato (ALPO) e metal-alumino-fosfato (MeAPO) que têm o mesmo tipo de estrutura, bem como materiais de borosilicatos, galosilicatos, sílica mesoporosa como SBA-15 ou MCM-41, e similares.
[0055] Em certas realizações, a peneira molecular pode compreender um zeólito ou zeótipo selecionado a partir do grupo que consiste em uma chabazita, ferrierita, clinoptilolita, sílico-alumino-fosfato (SAPO), beta- zeolita, Y-zeolita, mordenita, faujasita, ZSM-5, materiais mesoporosos, e combinações dos mesmos. O zeólito pode ser trocado por íons com um metal, como um metal selecionado a partir do grupo que consiste em La, Ba, Sr, Mg, Pt, Pd, Ag, Cu, V, Ni, Co, Fe, Zn, Mn, Ce, e combinações dos mesmos.
[0056] A preparação da peneira molecular trocada por íon metálico tipicamente compreende um processo de troca iônica da peneira molecular em forma particulada com uma solução precursora metálica. Por exemplo, peneiras moleculares trocadas por íons metálicos foram anteriormente preparadas com o uso de técnicas de troca iônica descrita na patente US 9.138.732 por Bull et al. e patente US 8.715.618 por Trukhan et al., que são incorporadas ao presente pedido como referência em sua totalidade.
[0057] A razão de sílica para alumina em peneiras moleculares úteis como materiais catalíticos SCR podem variar ao longo de uma ampla faixa. Em uma ou mais realizações, peneiras moleculares úteis como materiais catalíticos SCR têm uma razão molar de sílica para alumina (SAR) na faixa de 2 para 300, incluindo 5 para 250, 5 para 200, 5 para 100 e 5 para 50.
[0058] Catalisadores de zeólito promovidos por metal, incluindo, entre outros, catalisadores de zeólitos promovidos por ferro e promovidos por cobre, para a redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio com amônia são particularmente vantajosos. O teor de metal promotor nesses catalisadores, calculado como óxido é, em uma ou mais realizações, pelo menos cerca de 0,1%, em peso, relatado sobre uma base livre de volátil. Em realizações específicas, o metal promotor compreende Cu, e o teor de Cu, calculado como CuO está na faixa de até cerca de 10%, em peso, incluindo 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 e 0,1%, em peso, em cada caso com base no peso total do componente de zeólito calcinado relatado em uma base livre de volátil. Em realizações específicas, o teor de Cu, calculado como CuO, está na faixa de cerca de 1 a cerca de 6%, em peso.
[0059] O material catalítico usado na invenção pode ser descrito com base na função e tipo, bem como materiais de construção conforme observado acima. Por exemplo, o material de catalisador pode ser um catalisador de oxidação de diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), uma armadilha de NOx pobre (LNT), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), ou um catalisador de três vias (TWC).
[0060] Um catalisador DOC ou CSF tipicamente compreende um ou mais componentes de PGM impregnados em um suporte de óxido de metal como alumina, opcionalmente incluindo ainda um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) como cério, e tipicamente fornece tanto oxidação de hidrocarbonetos como de monóxido de carbono.
[0061] Um catalisador LNT geralmente contém um ou mais componentes de PGM impregnados em um suporte e componentes de captura de NOx (por exemplo, cério e/ou óxidos de metais alcalinos terrosos). Um catalisador LNT é capaz de adsorver NOx sob condições pobres e reduzir o NOx armazenado para nitrogênio sob condições ricas.
[0062] Um catalisador SCR é adaptado para redução catalítica de óxidos de nitrogênio com um redutor na presença de uma quantidade apropriada de oxigênio. Redutores podem ser, por exemplo, hidrocarboneto, hidrogênio e/ou amônia. Catalisadores SCR tipicamente compreendem uma peneira molecular (por exemplo, um zeólito) de troca iônica com um metal promotor, como cobre ou ferro, com catalisadores SCR exemplares incluindo FeCHA e CuCHA.
[0063] O catalisador TWC refere-se à função de conversão de três vias, onde hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio são substancialmente convertidos simultaneamente. Tipicamente, um catalisador TWC compreende um ou mais metais do grupo da platina como paládio e/ou de ródio e opcionalmente platina, e um componente de armazenamento de oxigênio. Sob condições ricas, os catalisadores TWC tipicamente geram amônia.
[0064] Um catalisador AMOx refere-se a um catalisador de oxidação de amônia, que é um catalisador contendo um ou mais metais adequados para converter amônia, e que é geralmente apoiado em um material de suporte como alumina. Uma catalisador AMOx exemplar compreende um zeólito de cobre em conjunto com um metal do grupo da platina suportado (por exemplo, platina impregnada em alumina).
MÉTODO PARA FABRICAR A COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR
[0065] A preparação de um suporte poroso com um PGM ou um componente metálico básico compreende tipicamente impregnar o suporte poroso (por exemplo, um material de suporte de óxido refratário na forma particulada como alumina particulada) com um PGM ou uma solução de metal básico. Vários componentes de metal (por exemplo, platina e paládio) podem ser impregnados ao mesmo tempo ou separadamente, e podem ser impregnados nas mesmas partículas de suporte ou partículas de suporte separadas com o uso de uma técnica de umidade incipiente. As partículas de suporte são tipicamente secas suficientemente para absorver substancialmente toda a solução para formar um sólido úmido. Soluções aquosas de compostos solúveis em água ou complexos do componente de metal são tipicamente utilizados, como paládio ou nitrato de platina, tetra-amina paládio ou nitrato de platina, tetraamina paládio ou acetato de platina, nitrato de cobre (II), nitrato de manganês (II) e nitrato de amônio cérico. Após o tratamento das partículas de suporte com a solução de metal, as partículas são secas, como por tratamento térmico das partículas em temperatura elevada (por exemplo, 100 a 150°C) por um período de tempo (por exemplo, 1 a 3 horas) e, em seguida, calcinação para converter os componentes de metal para uma ou mais formas cataliticamente ativas. Um processo de calcinação exemplar envolve tratamento térmico em ar a uma temperatura de cerca de 400 a 550°C por 1 a 3 horas. O processo acima pode ser repetido conforme necessário para alcançar o nível desejado de impregnação. O material resultante pode ser armazenado como um pó seco sob a forma de pasta fluida.
[0066] A preparação de uma peneira molecular trocada por íon metálico tipicamente compreende um processo de troca iônica da peneira molecular em forma particulada com uma solução precursora metálica. Vários precursores metálicos podem ser trocados por íons ao mesmo tempo ou separadamente, podem usar a mesma solução externa ou soluções externas separadas, e são trocados por íons nas mesmas ou diferentes partículas de suporte.
[0067] Durante o processo de troca iônica, íons com forças de ligação mais fracas e que repousam em um suporte poroso, por exemplo, zeólito, são trocados por um íon metálico externo de interesse. Por exemplo, zeólitos preparados com íons sódio que repousam nos poros podem ser trocados por um íon diferente para formar um suporte poroso trocado por íons. Isto é realizado por preparação de uma pasta fluida do suporte poroso em uma solução contendo os íons metálicos externos de interesse a serem trocados. O calor pode ser aplicado opcionalmente durante este processo. O íon metálico externo pode agora se difundir nos poros do suporte e ser trocado pelo íon residente, isto é, sódio, para formar o suporte poroso trocado por íon metálico.
[0068] Por exemplo, em certas realizações, peneiras moleculares trocadas por íons metálicos foram preparadas com o uso de técnicas de troca iônica descrita na patente US 9.138.732 por Bull et al. e patente US 8.715.618 por Trukhan et al., que são incorporadas ao presente pedido como referência em sua totalidade. Estes processos de troca iônica descrevem a preparação de um catalisador de zeólito CHA trocado por íon de cobre.
SUBSTRATO
[0069] De acordo com uma ou mais realizações, o substrato para a composição de catalisador pode ser construído de qualquer material tipicamente usado para preparar catalisadores automotivos e tipicamente compreenderá uma estrutura em colmeia metálica ou cerâmica. O substrato tipicamente fornece uma pluralidade de superfícies de parede sobre as quais a composição de catalisador é aplicada e aderida, agindo assim como um portador para a composição de catalisador.
[0070] Substratos metálicos exemplares incluem metais resistentes ao calor e ligas metálicas, como titânio e aço inoxidável, bem como outras ligas na qual o ferro é um componente substancial ou principal. Essas ligas podem conter uma ou mais dentre níquel, cromo e/ou alumínio, e a quantidade total destes metais pode compreender vantajosamente pelo menos 15%, em peso, da liga, por exemplo, 10 a 25%, de cromo, 3 a 8%, em peso, de alumínio, e até 20%, em peso, de níquel. As ligas também podem conter quantidades pequenas ou traços de um ou mais outros metais, como manganês, cobre, vanádio, titânio e similares. A superfície ou os portadores de metal podem ser oxidados em altas temperaturas, por exemplo, 1000°C e superiores, para formar uma camada de óxido sobre a superfície do substrato, melhorando a resistência à corrosão da liga e facilitando a aderência da camada de banho de revestimento para a superfície metálica.
[0071] Materiais cerâmicos usados para construir o substrato podem incluir qualquer material refratário adequado, por exemplo, cordierita, mulita, cordierita-α alumina, nitreto de silício, mulita zircônio, espodumena, alumina-sílica magnésia, silicato de zircônio, silimanita, silicatos de magnésio, zircônio, petalita, α alumina, aluminosilicatos, e similares.
[0072] Qualquer substrato adequado pode ser empregado, como um substrato de fluxo monolítico que tem uma pluralidade de passagens de fluxo de gás paralelas e finas que se estendem a partir de uma entrada até uma face de saída do substrato, de modo que as passagens sejam abertas para o fluxo de fluido. As passagens, que são essencialmente vias retas a partir da entrada até a saída, são definidas por paredes na qual o material catalítico é revestido como um banho de revestimento 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 paredes finas, que podem ser de qualquer formato de seção transversal adequado, como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular e similares. Essas estruturas podem conter de cerca de 60 a cerca de 1200 ou mais aberturas de entrada de gás (isto é, “células”) por polegada quadrada de seção transversal (cpsi), mais geralmente de cerca de 46,497 a 92,994 células por centímetro quadrado de seção transversal (cerca de 300 a 600 cpsi). A espessura de parede de substratos de fluxo pode variar, com uma faixa típica estando entre 0,0508 e 2,54 mm (0,002 e 0,1 polegadas). Um substrato de fluxo representativo disponível comercialmente é um substrato de cordierita que tem 61,996 células por centímetro quadrado de seção transversal (400 cpsi) e uma espessura de parede de 152,4 mm (6 mil) ou 92,994 células por centímetro quadrado de seção transversal (600 cpsi) e uma espessura de parede de 101,6 mm (4 mil). No entanto, entende-se que a invenção não está limitada a um tipo, material ou geometria de substrato particular.
[0073] Em realizações alternativas, o substrato pode ser um substrato de fluxo de parede, em que cada passagem é bloqueada em uma extremidade do corpo do substrato com um tampão não poroso, com passagens alternadas bloqueadas nas faces de extremidades opostas. Isto exige que o fluxo de gás através das paredes porosas do substrato de fluxo de parede alcance a saída. Esses substratos monolíticos podem conter até cerca de 108,493 células por centímetro quadrado de seção transversal (cerca de 700 ou mais cpsi), como cerca de 15,499 a 61,996 células por centímetro quadrado de seção transversal (cerca de 100 a 400 cpsi) e mais tipicamente cerca de 30,998 a cerca de 46,497 células por centímetro quadrado de seção transversal (cerca de 200 a cerca de 300 cpsi). O formato da seção transversal das células pode variar conforme descrito acima. Substratos de fluxo de parede tipicamente têm uma espessura de parede entre 0,0508 e 2,54 mm (0,002 e 0,1 polegadas). Um substrato de fluxo de parede comercialmente disponível representativo é construído a partir de uma cordierita porosa, um exemplo da qual tem 30,998 células por centímetro quadrado de seção transversal (200 cpsi) e espessura de parede de 254 mm (10 mil) ou 46,497 células por centímetro quadrado de seção transversal (300 cpsi) com 203,2 mm (8 mil) de espessura de parede, e porosidade de parede entre 40 a 70%. Outros materiais cerâmicos como titanato de alumínio, carbeto de silício e nitreto de silício também são usados como substratos de filtro de fluxo de parede. No entanto, entende-se que a invenção não está limitada a um tipo, material ou geometria de substrato particular. Note que onde o substrato é um substrato de parede de fluxo, a composição de catalisador associada a este (por exemplo, composição de CSF) pode permear na estrutura dos poros das paredes porosas (isto é, parcialmente ou completamente obstruindo a aberturas dos poros), além disso, sendo disposto na superfície das paredes.
[0074] As Figuras 1A e 1B ilustram um substrato (2) exemplar na forma de um substrato de fluxo revestido com uma composição de banho de revestimento conforme descrito no presente pedido. Com referência à Figura 1A, o substrato (2) exemplar tem um formato cilíndrico e uma superfície externa cilíndrica (4), uma face de extremidade a montante (6) e uma face de extremidade a jusante correspondente (8), que são idênticas à face de extremidade (6). O substrato (2) tem uma pluralidade de passagens de fluxo de gás paralelas e finas (10) formadas nesse. Conforme visto na Figura 1B, as passagens de fluxo (10) são formadas por paredes (12) e se estendem através do portador (2) a partir da face de extremidade a montante (6) até a face de extremidade a jusante (8), as passagens (10) sendo desobstruídas de modo a permitir o fluxo de um fluido, por exemplo, um fluxo de gás, longitudinalmente através do portador (2) através de passagens de fluxo de gás (10) do mesmo. Conforme visto mais facilmente na Figura 1B, as paredes (12) são então dimensionadas e configuradas de modo que as passagens de fluxo de gás (10) tenham um formato poligonal substancialmente regular. Conforme mostrado, a composição de catalisador pode ser aplicada em múltiplas camadas distintas, se desejado. Na realização ilustrada, a composição de catalisador consiste tanto em uma camada inferior distinta (14) aderida às paredes (12) do membro portador como em uma segunda camada superior distinta (16) revestida sobre a camada inferior (14). A presente invenção pode ser praticada com uma ou mais (por exemplo, 2, 3 ou 4) camadas de catalisador e não é limitada à realização de duas camadas ilustrada na Figura 1B.
[0075] Ao descrever a quantidade de banho de revestimento ou componentes metálicos catalíticos ou outros componentes da composição, é conveniente usar unidades de peso de componente por unidade de volume de substrato de catalisador. Portanto, as unidades, gramas por polegada cúbica (“g/pol3”) e gramas por pé cúbico (“g/pé3”) são usadas no presente pedido para significar o peso de um componente por volume do substrato, incluindo o volume de espaços vazios do substrato. Outras unidades de peso por volume como g/L também são às vezes usadas. A carga total da composição de catalisador (incluindo metal catalítico e o material de apoio) sobre o substrato catalisador, como um substrato de fluxo monolítico, é tipicamente de cerca de 0,0305 para cerca de 0,3661 g/cm3 (cerca de 0,5 para cerca de 6 g/pol3), e mais tipicamente de 0,0610 a cerca de 0,3051 g/cm3 (cerca de i a cerca de 5 g/pol3). A carga total do PGM ou de um componente metálico básico sem material de apoio é tipicamente na faixa de cerca de 176,57 a cerca de 7062,93 g/m3 (cerca de 5 a cerca de 200 g/pé3) (por exemplo, 353,15 a 3531,47 g/m3 (10 a cerca de 100 g/pé3)). Nota-se que estes pesos por unidade de volume tipicamente são calculados pesando o substrato de catalisador antes e após tratamento com a composição de banho de revestimento de catalisador, e visto que o processo de tratamento envolve secagem e calcinação do substrato de catalisador em alta temperatura, estes pesos representam um revestimento de catalisador essencialmente livre de solvente conforme essencialmente toda água da pasta fluida do banho de revestimento foi removida.
PROCESSO DE REVESTIMENTO DO SUBSTRATO
[0076] A composição de catalisador pode ser usada sob a forma de um leito em balado de pó, microesferas ou grânulos extrudados. No entanto, em certas realizações vantajosas, a composição de catalisador é revestida em um substrato. A composição de catalisador pode ser misturada com água (se sob a forma seca) para formar uma pasta fluida para propósitos de revestimento de um substrato de catalisador. Em adição às partículas de catalisador, a pasta fluida pode conter opcionalmente como um ligante, espessantes associativos e/ou tensoativos (incluindo tensoativos aniônicos, catiônicos, não iônico ou anfotéricos). Em algumas realizações, o pH da pasta fluida pode ser ajustado, por exemplo, para um pH ácido de cerca de 3 a cerca de 5.
[0077] Quando presente, um ligante de alumina é tipicamente usado em uma quantidade de 0,00122 g/cm3 a cerca de 0,0305 g/cm3 (cerca de 0,02 g/pol3 a cerca de 0,5 g/pol3). O ligante alumina pode ser, por exemplo, boemita, gama-alumina ou delta/teta alumina.
[0078] A pasta fluida pode ser moída para melhorar a mistura das partículas e formação de um material homogêneo. A moagem pode ser realizada em um moinho de esferas, moinho contínuo ou outro equipamento similar, e o conteúdo de sólidos da pasta fluida pode ser, por exemplo, cerca de 20 a 60%, em peso, mais particularmente, cerca de 30 a 40%, em peso. Em uma realização, a pasta fluida pós-moagem é caracterizada por um tamanho de partícula D90 de cerca de 10 para cerca de 50 mícrons (por exemplo, cerca de 10 a cerca de 20 mícrons). O D90 é definido como o tamanho de partícula na qual cerca de 90% das partículas têm tamanho de partículas mais finas.
[0079] A pasta fluida é então revestida sobre o substrato de catalisador com o uso de uma técnica conhecida de revestimento lavável. Conforme usado no presente pedido, o termo “banho de revestimento” tem seu significado comum na técnica de um revestimento aderente fino de um material aplicado a um substrato, como um substrato de monólito de fluxo em colmeia ou um substrato de filtro, que é suficientemente poroso para permitir a passagem através do mesmo do fluxo de gás a ser tratado. Como usado no presente pedido e conforme descrito em Heck, Ronald e Robert Farrauto, Catalytic Air Pollution Control, Nova York: Wiley-Interscience, 2002, páginas 18-19, uma camada de banho de revestimento inclui uma camada de material distinto em composição na superfície de um substrato monolítico ou uma camada de banho de revestimento subjacente. Um substrato pode conter uma ou mais camadas de banho de revestimento, e cada camada de banho de revestimento pode ter funções catalíticas químicas únicas.
[0080] Em uma realização, o substrato é mergulhado uma ou mais vezes na pasta fluida ou, de outra forma, revestido com a pasta fluida. Posteriormente, o substrato revestido é seco a uma temperatura elevada (por exemplo, 100 a 150°C) por um período de tempo (por exemplo, 1 a 3 horas) e, em seguida, calcinado por aquecimento, por exemplo, em 400 a 600°C, tipicamente por cerca de 10 minutos a cerca de 3 horas. Após secagem e calcinação, a camada de revestimento de banho de revestimento final pode ser vista como essencialmente livre de solvente.
[0081] Após calcinação, a carga de catalisador pode ser determinada através do cálculo da diferença nos pesos revestidos e não revestidos do substrato. Como serão evidentes para os técnicos no assunto, a carga de catalisador pode ser modificada alterando reologia da pasta fluida. Além disso, o processo de revestimento/secagem/calcinação pode ser repetido conforme necessário para acumular o revestimento até o nível de carga ou espessura desejados.
[0082] A composição de catalisador pode ser aplicada como uma única camada ou em múltiplas camadas. Uma camada de catalisador resultante de repetidas banhos de revestimento do mesmo material de catalisador para acumular o nível de carga é tipicamente visto como uma única camada de catalisador. Em outra realização, a composição de catalisador é aplicada em múltiplas camadas, com cada camada tendo a mesma ou uma composição diferente. Além disso, a composição de catalisador pode ser revestida por zona, o que significa que um único substrato pode ser revestido com diferentes composições de catalisador em diferentes áreas ao longo da via de fluxo de efluente gasoso.
[0083] O material magnético pode ser adicionado à composição de catalisador antes de revestir o substrato. Por exemplo, os materiais magnéticos particulados são convenientemente adicionados à pasta fluida de banho de revestimento, preferencialmente antes da etapa de moagem, de modo que a ação de moagem irá melhorar a dispersão do material magnético ao longo de toda pasta fluida.
SISTEMA DE TRATAMENTO DE EMISSÃO
[0084] A presente invenção também fornece um sistema de tratamento de emissão que incorpora a composição de catalisador ou o artigo descrito no presente pedido. A composição de catalisador da presente invenção é tipicamente usada em um sistema de tratamento de emissões integrado que compreende um ou mais componentes adicionais para o tratamento de gasolina ou emissões de gases de escape de diesel. Como tal, os termos “fluxo de escape”, “fluxo de escape do motor”, “fluxo de gás de escape”, e similares, referem-se aos efluentes do motor, bem como ao efluente a jusante de um ou mais dentre outros componentes do sistema de catalisador, conforme descrito no presente pedido.
[0085] Um sistema de tratamento de emissões exemplar é ilustrado na Figura 2, que mostra uma representação esquemática de um sistema de tratamento de emissão (32). Conforme mostrado, a um fluxo de gás de escape contendo poluentes gasosos e matéria particulada é transportado através da tubulação de escape (36) de um motor (34) para um catalisador de oxidação diesel (DOC) (38). No DOC (38), gases não queimados e hidrocarbonetos não voláteis (isto é, o SOF) e monóxido de carbono são, em grande parte, queimados para formar dióxido de carbono e água. Além disso, uma proporção do NO do componente NOx pode ser oxidada para NO2 no DOC. O fluxo de escape é em seguida transportado através da tubulação de escape (40) para um filtro de fuligem catalisado (CSF) (42), que coleta a matéria particulada presente dentro do fluxo de gás de escape. O CSF (42) é opcionalmente catalisado para regeneração de fuligem passiva ou ativa. Após a remoção de matéria particulada, através do CSF (42), o fluxo de gás de escape é transportado através da tubulação de escape (44) para um componente de redução catalítica seletiva a jusante (SCR) (46) para o tratamento adicional e/ou conversão de NOx. Note que qualquer um ou todos os componentes de catalisador apontadas acima ou outros componentes de catalisador opcionais podem incluir a composição de catalisador da invenção que inclui o material magnético.
[0086] A Figura 4 fornece outra vista esquemática de um sistema de tratamento de emissão exemplar (50), em que a seta (52) mostra o sentido do deslocamento de um efluente do motor. Conforme mostrado, o sistema (50) inclui um catalisador DOC (54) adjacente a um CSF (56), com uma porta de adição de combustível a montante (58) adaptada para regeneração do CSF nos intervalos desejados. O sistema (50) inclui ainda um catalisador SCR (60) a jusante com um catalisador SCR adicional opcional e/ou catalisador AMOx (62) adjacente a este, e uma porta de injeção de ureia (64) a montante do catalisador SCR, adaptada para introduzir amônia colocada no sistema para os propósitos da reação do SCR. Na realização ilustrada, um ou ambos os catalisadores SCR (60) e o catalisador SCR/AMOx opcional (62) incluem um material magnético conforme descrito no presente pedido. Uma bobina elétrica (66) circunda o catalisador SCR (60) e o segundo catalisador SCR/AMOx opcional (62) a fim de se fornecer um campo magnético alternado (68), adaptado para aquecimento indutivo do material magnético. A bobina elétrica (66) é eletricamente conectada a uma fonte de energia (70) capaz de fornecer corrente elétrica alternada para a bobina, com potência de saída tipicamente na faixa de cerca de 5 a 50 kW e com uma frequência de cerca de 100 a 10000 kHz. Note que a realização ilustrada é meramente um exemplo da invenção. Em realizações alternativas, a bobina (66) pode ser colocada em outros locais, como também ao redor do catalisador DOC (54) ou outros componentes de catalisador do sistema.
[0087] O sistema (50) ainda inclui um sensor de temperatura opcional (72) posicionado para medir a temperatura de gases efluentes do motor que entram no catalisador SCR (60). Tanto a fonte de energia (70) como o sensor de temperatura (72) estão conectados de modo operacional a um controlador (74), que é configurado para controlar a fonte de energia e receber os sinais de temperatura a partir do sensor. Como seria entendido, o controlador (74) pode compreender hardware e software associado adaptado para permitir que o controlador forneça instruções para a fonte de energia para energizar a bobina elétrica (66) a qualquer momento quando o aquecimento indutivo do material magnético é desejado. O controlador pode selecionar o período de tempo para aquecimento indutivo com base em uma variedade de fatores, como baseado em um ponto de ajuste de temperatura particular associado com o sensor de temperatura (72), no período de tempo específico baseado na ignição do motor (por exemplo, um sistema de controle adaptado para aquecer indutivamente o material magnético por um determinado período de tempo após ignição do motor), ou em intervalos de tempo predefinidos específicos.
[0088] Embora a Figura 4 ilustre os componentes de aquecimento indutivo conforme associado com um catalisador SCR a jusante, a invenção não se limita a essas realizações. O material magnético apresentado no presente pedido pode ser adicionado a qualquer composição de catalisador para a qual o aquecimento indutivo poderia ser útil para manter a composição de catalisador em uma faixa de temperatura ótima para atividade catalítica. A faixa de temperatura desejada irá variar dependendo do tipo e função de catalisador, mas tipicamente estará na faixa de cerca de 100°C a 450°C, mais preferencialmente cerca de 150°C a 350°C. Em termos de exemplos ilustrativos específicos, um catalisador SCR tipicamente necessitará ser aquecido a pelo menos cerca de 150°C para promover atividade SCR útil; um catalisador DOC tipicamente necessitará ser aquecidos a pelo menos cerca de 120°C para oxidação de CO útil; e um LNT tipicamente necessita ser aquecido a pelo menos cerca de 200°C para armazenamento de NOx útil e pelo menos 300°C para regeneração útil/redução de NOx.
EXPERIMENTAL
[0089] Realizações da presente invenção são ilustradas em sua totalidade pelos exemplos a seguir, que são estabelecidos para ilustrar certas realizações da presente invenção e não para serem interpretados como limitantes da mesma.
[0090] Um substrato de fluxo em colmeia que tem uma altura de cerca de 70 mm e uma largura de cerca de 25 mm (espessura de parede de 0,1 mm) foi revestido com uma chabazita trocada por cobre (CuCHA) misturado com partículas SPION (razão, em peso, 1:1 de partículas de CuCHA para SPION) que têm um tamanho médio de partícula na faixa de 20 a 40 nm. O carregamento de catalisador/SPION total no substrato foi de cerca de 0,122 g/cm3 (2,0 g/pol3). Para propósitos comparativos, um segundo substrato em colmeia cerâmica de dimensões idênticas é revestido com 0,061 g/cm3 (1,0 g/pol3) de CuCHA. Ambos os substratos foram colocados dentro de uma bobina elétrica isolada associada com um aquecedor de indução de alta frequência de 10 kW com uma frequência de saída de 100 a 500 kHz. Uma vista superior da configuração experimental mostrando o substrato dentro da bobina é mostrada na Figura 5. A bobina circundava aproximadamente os três quartos superiores do substrato. A bobina elétrica foi energizada e a temperatura do substrato foi medida com o uso de uma câmera de formação de imagem térmica com uma resolução IR de 10.800 pixels, uma faixa de temperatura de 20 a 250°C, e uma precisão de medição de +/- 2°C. A temperatura de cada substrato foi medida ao longo do tempo. A Figura 6 ilustra a diferença na temperatura entre os dois substratos na marca dos 30 segundos. Conforme pode ser visto na Figura 6A, o substrato revestido com a composição de catalisador que inclui a partículas SPION atingiu uma temperatura de mais de 100°C, enquanto que o substrato comparativo sem partículas de SPION mostrado na Figura 6B permanece muito mais frio (cerca de 27°C) e essencialmente não é mais quente que a bobina circundante com base na intensidade de imagem da câmera de formação de imagens térmica. O gráfico completo do perfil de temperatura para o substrato revestido com partículas SPION é mostrado na Figura 7, que mostra que a temperatura do substrato atingiu 200°C em cerca de 120 segundos. A Figura 8 mostra o desempenho SCR para cada artigo catalisador. Este estudo comparativo ilustra que a presença de um material superparamagnético em uma composição de catalisador pode efetivamente aquecer um artigo catalisador com o uso de um sistema de aquecimento indutivo. Entretanto, o artigo catalisador Cu-CHA contendo SPION mostra perda de desempenho de SCR de 200°C tolerável, que é provavelmente devido a efeitos de diluição.
[0091] Embora a invenção divulgada no presente pedido tenha sido descrita por meio de realizações específicas e aplicações das mesmas, numerosas modificações e variações poderiam ser feitas a isto pelos técnicos no assunto sem se afastar do escopo da invenção apresentada nas reivindicações. Além disso, várias realizações da invenção podem ser usadas em outras aplicações que não aquelas para as quais foram especificamente descritas no presente pedido.

Claims (14)

1. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, compreendendo uma mistura de partículas cataliticamente ativas e um material magnético capaz de aquecimento indutivo em resposta a um campo eletromagnético alternado aplicado, em que as partículas cataliticamente ativas compreendem um ou mais metais catalíticos impregnados ou trocados por íons em um suporte poroso, caracterizada pelo material magnético ser superparamagnético e o suporte poroso ser uma zeólita.
2. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo material magnético estar na forma particulada em que o material magnético está, preferencialmente, na forma de nanopartículas.
3. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo material magnético compreender um metal de transição ou um metal de terra rara.
4. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo material magnético compreender nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas.
5. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo material magnético compreender um metal de terra rara contendo material particulado compreendendo partículas de neodímio-ferro-boro ou samário-cobalto.
6. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas partículas cataliticamente ativas serem adaptadas para um ou mais dentre oxidação de monóxido de carbono, oxidação de hidrocarbonetos, oxidação de NOx, oxidação de amônia, redução catalítica seletiva de NOx e armazenamento/redução de NOx.
7. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo um ou mais metais catalíticos mais preferencialmente serem selecionados a partir de metais básicos, metais do grupo da platina, óxidos de metais básicos ou de metal do grupo da platina, e combinações dos mesmos.
8. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas partículas cataliticamente ativas serem adaptadas para uso como um catalisador de oxidação diesel (38), um filtro de fuligem catalisado (42), uma armadilha de NOx pobre, um catalisador de redução catalítica seletiva (60), um catalisador de oxidação de amônia (62) ou um catalisador de três vias.
9. COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas partículas cataliticamente ativas serem adaptadas para uso como um catalisador de oxidação de hidrocarbonetos orgânicos voláteis ou um catalisador de oxidação de hidrocarbonetos em temperatura ambiente.
10. SISTEMA (32, 50) ADAPTADO PARA AQUECER UM MATERIAL DE CATALISADOR, caracterizado por compreender: um artigo catalisador sob a forma de um substrato (2) que compreende uma pluralidade de canais (10) adaptados para fluxo de gás e uma camada de catalisador (14, 16) aderida a cada canal (10), a camada de catalisador (14, 16) compreendendo uma composição de catalisador, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético.
11. SISTEMA (32, 50), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo condutor estar sob a forma de uma bobina de fio condutivo (66) ao redor de pelo menos uma porção do artigo catalisador.
12. SISTEMA (32, 50), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda uma fonte de energia elétrica (70) eletricamente conectada ao condutor para fornecimento de corrente alternada ao condutor.
13. SISTEMA (32, 50), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda um sensor de temperatura (72) posicionado para medir a temperatura de gases que entram no artigo catalisador e um controlador (74) em comunicação com o sensor de temperatura (72), o controlador (74) adaptado para controle da corrente recebida pelo condutor, de modo que o controlador (74) pode energizar o condutor com corrente quando o aquecimento indutivo da camada de catalisador (14, 16) é desejado.
14. MÉTODO PARA TRATAR EMISSÕES DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (34), caracterizado por compreender: produzir um gás de escape no motor de combustão interna (34); tratar o gás de escape em um sistema (32, 50) de controle de emissão, o sistema (32, 50) de controle de emissão compreendendo: um artigo catalisador sob a forma de um substrato (2) que compreende uma pluralidade de canais (10) adaptados para fluxo de gás e uma camada de catalisador (14, 16) aderida a cada canal (10), a camada de catalisador (14, 16) compreendendo uma composição de catalisador, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; e um condutor para receber corrente e gerar um campo eletromagnético alternado em resposta a isto, o condutor posicionado de modo que o campo eletromagnético alternado gerado é aplicado a pelo menos uma porção do material magnético; e energizar intermitentemente o condutor passando corrente através do mesmo para gerar um campo eletromagnético alternado e aquecer indutivamente o material magnético a fim de aquecer a camada de catalisador (14, 16) até uma temperatura desejada.
BR112018073135-8A 2016-05-11 2017-05-09 Composição de catalisador, sistema adaptado para aquecer um material de catalisador e método para tratar emissões de um motor de combustão interna BR112018073135B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662334811P 2016-05-11 2016-05-11
US62/334,811 2016-05-11
PCT/IB2017/052695 WO2017195107A2 (en) 2016-05-11 2017-05-09 Catalyst composition comprising magnetic material adapted for inductive heating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112018073135A2 BR112018073135A2 (pt) 2019-03-12
BR112018073135B1 true BR112018073135B1 (pt) 2022-05-10

Family

ID=60266376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112018073135-8A BR112018073135B1 (pt) 2016-05-11 2017-05-09 Composição de catalisador, sistema adaptado para aquecer um material de catalisador e método para tratar emissões de um motor de combustão interna

Country Status (12)

Country Link
US (2) US11697110B2 (pt)
EP (1) EP3454984A4 (pt)
JP (1) JP6955814B2 (pt)
KR (2) KR20220128674A (pt)
CN (1) CN109475855A (pt)
BR (1) BR112018073135B1 (pt)
CA (1) CA3023823A1 (pt)
MX (1) MX2018013792A (pt)
MY (1) MY197926A (pt)
RU (1) RU2736938C2 (pt)
WO (1) WO2017195107A2 (pt)
ZA (1) ZA201807704B (pt)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108236963B (zh) * 2017-12-20 2020-05-26 南京大学 生物质气体净化催化剂及其使用方法
CN111742121B (zh) * 2018-02-19 2022-08-16 巴斯夫公司 具有上游scr催化剂的排气处理系统
US10612440B2 (en) * 2018-04-10 2020-04-07 GM Global Technology Operations LLC Induction heating-assisted catalysts
JP7423532B2 (ja) * 2018-08-10 2024-01-29 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、排気ガス浄化装置、排気システム及びハニカム構造体の製造方法
BR112021006715A2 (pt) * 2018-11-02 2021-07-27 Basf Corporation sistema de tratamento de exaustão para um motor de queima enxuta e método para o tratamento de gases de exaustão de um motor de queima enxuta
JP7229272B2 (ja) * 2018-11-30 2023-02-27 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
WO2020195108A1 (ja) * 2019-03-22 2020-10-01 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
WO2020195278A1 (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
GB2582614A (en) 2019-03-28 2020-09-30 Johnson Matthey Plc An exhaust gas treatment system and the use thereof for the treatment of an exhaust gas
US20220154611A1 (en) * 2019-04-15 2022-05-19 Basf Corporation A selective catalytic reduction catalyst on a filter
CN110064404A (zh) * 2019-05-06 2019-07-30 东南大学 一种纤维素加氢磁性催化剂的制备及其应用方法
KR102063414B1 (ko) * 2019-06-19 2020-01-07 주식회사 디에이티신소재 탄화수소 개질용 전이 금속 촉매를 이용한 인덕션 가열 방식의 탄화수소 개질기
CN114340761A (zh) * 2019-09-11 2022-04-12 日本碍子株式会社 蜂窝结构体及尾气净化装置
PL3834936T3 (pl) 2019-12-10 2022-08-01 Johnson Matthey Public Limited Company Urządzenie i sposób powlekania podłoży warstwami pośrednimi
JP7463126B2 (ja) * 2020-02-21 2024-04-08 エヌ・イーケムキャット株式会社 Ｓｃｒ用電気加熱式触媒装置およびこれを用いた排ガス浄化方法
FR3107730A1 (fr) * 2020-02-28 2021-09-03 Faurecia Systemes D'echappement Ligne d’échappement
CA3175192A1 (en) * 2020-04-10 2021-10-14 Haroon B. OQAB Systems and methods for heating of dispersed metallic particles
EP3915679A1 (de) 2020-05-26 2021-12-01 UMICORE AG & Co. KG Katalysator, katalysatorsystem und abgasreinigungssystem zur reduzierung von ammoniak-emissionen
EP3957386A1 (de) 2020-08-18 2022-02-23 UMICORE AG & Co. KG Katalysator zur reduzierung von ammoniak-emmisionen
BR112023006318A2 (pt) * 2020-10-05 2023-05-09 Basf Corp Método para adsorver e dessorver óxidos de nitrogênio (nox) de um artigo catalisador e sistema para tratamento de uma corrente de gases de escape
CN116113497A (zh) * 2020-10-08 2023-05-12 巴斯夫公司 包括适于感应加热的基于铁氧体的磁性材料的催化剂组合物
WO2022094531A1 (en) * 2020-10-26 2022-05-05 Basf Corporation Catalyst with magnetic ferrite support material
DE112021004028T5 (de) * 2020-11-04 2023-05-17 Ngk Insulators, Ltd. Katalysatorträger und katalysatorsystem mit induktionserwärmung
CN113663513A (zh) * 2021-09-23 2021-11-19 大连海事大学 一种交变磁场强化催化剂的烟气脱硝方法
CN113663512A (zh) * 2021-09-23 2021-11-19 大连海事大学 一种静磁场强化催化剂的烟气脱硝方法
CN114832855B (zh) * 2022-05-13 2023-10-24 江西省科学院应用化学研究所 一种改性复合分子筛催化剂及其制备方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5603983A (en) * 1986-03-24 1997-02-18 Ensci Inc Process for the production of conductive and magnetic transitin metal oxide coated three dimensional substrates
RU2057578C1 (ru) * 1991-07-05 1996-04-10 Анатолий Иванович Витвицкий Способ дожигания горючих примесей
US7709115B2 (en) * 1994-08-25 2010-05-04 University Of Iowa Research Foundation Methods for forming magnetically modified electrodes and articles produced thereby
JPH0828250A (ja) * 1994-07-18 1996-01-30 Shimadzu Corp 自動車用誘導発熱式触媒コンバータ
JP3991447B2 (ja) * 1998-05-26 2007-10-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の誘導発熱式浄化装置
DE10230330A1 (de) * 2002-07-05 2004-01-22 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zum räumlich inhomogenen Beschichten eines Wabenkörpers und inhomogen beschichteter Wabenkörper
US7651753B2 (en) 2002-07-05 2010-01-26 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Process and apparatus for spatially inhomogeneously coating a honeycomb body and inhomogeneously coated honeycomb body
US6890670B2 (en) * 2002-09-16 2005-05-10 University Of Iowa Research Foundation Magnetically modified electrodes as well as methods of making and using the same
JP2005032784A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Tdk Corp 希土類フレキシブルシート磁石およびその製造方法
DE102004005997A1 (de) * 2004-02-06 2005-09-01 Hte Ag The High Throughput Experimentation Company Mit Eisenoxid stabilisierter Edelmetall-Katalysator zur Entfernung von Schadstoffen aus Abgasen von Mager-Motoren
WO2007095363A2 (en) * 2006-02-13 2007-08-23 Donaldson Company, Inc. Filter web comprising fine fiber and reactive, adsorptive or absorptive particulate
JP2007319735A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Fuji Xerox Co Ltd マイクロリアクター装置及び微小流路の洗浄方法
DK3300791T3 (da) * 2007-04-26 2019-06-11 Johnson Matthey Plc Overgangsmetal/zeolit-scr-katalysatorer
DE102007043748A1 (de) * 2007-09-13 2008-09-11 Basf Se Verfahren zur kontinuierlichen Abtrennung eines Zielproduktes X in Form von feinteiligem Kristallisat
DE102007059967A1 (de) * 2007-12-11 2009-06-18 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen mit Hilfe eines induktiv erwärmten Heizmediums
JP5495066B2 (ja) * 2008-12-25 2014-05-21 独立行政法人産業技術総合研究所 熱交換部一体型反応器
CN101530794A (zh) * 2009-04-17 2009-09-16 上海应用技术学院 一种铈锆固溶体的制备方法
GB201000019D0 (en) * 2010-01-04 2010-02-17 Johnson Matthey Plc Coating a monolith substrate with catalyst component
CN101797469B (zh) * 2010-03-18 2011-12-28 南京耦联科技有限公司 用于烟气脱硝的尿素热解反应器
US9242239B2 (en) * 2011-04-08 2016-01-26 Johnson Matthey Public Limited Company Catalysts for the reduction of ammonia emission from rich-burn exhaust
CN202044952U (zh) * 2011-04-26 2011-11-23 岳阳鸿升电磁科技有限公司 化工电磁感应设备
US20140131288A1 (en) * 2011-05-17 2014-05-15 Frank GU Superparamagnetic photocatalytic microparticles
GB2492175B (en) 2011-06-21 2018-06-27 Johnson Matthey Plc Exhaust system for internal combustion engine comprising catalysed filter substrate
US9387464B2 (en) * 2012-04-27 2016-07-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Iron oxide-zirconia composite oxide and method for producing same, and exhaust gas purification catalyst
WO2014018653A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 Kansas State University Research Foundation Nanoparticle catalyst capable of forming aromatic hydrocarbons from co2 and h2
US9488085B2 (en) * 2013-09-18 2016-11-08 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Catalytic converter structures with induction heating
BR112015013859B1 (pt) * 2012-12-13 2021-11-30 Basf Corporation Corpo de carbono ferromagnético, processos para a produção de um corpo de carbono ferromagnético e de um corpo de carbono, uso de um corpo de carbono ferromagnético, e, catalisador
DK3027310T3 (da) * 2013-07-31 2023-07-10 Res Triangle Inst Blandingsmetaljernoxider og anvendelser deraf
CN103446964A (zh) * 2013-08-29 2013-12-18 西北工业大学 一种羧基功能化的超支化磁性介孔二氧化硅复合微球的制备
GB2518418A (en) * 2013-09-20 2015-03-25 Johnson Matthey Plc Electrically heated catalyst for a compression ignition engine
ES2540026B1 (es) * 2013-12-18 2016-04-13 Universidad De Murcia Funcionalización de partículas magnéticas mediante sustitución nucleofilica de haluros orgánicos
KR101558735B1 (ko) * 2014-02-13 2015-10-08 포항공과대학교 산학협력단 무기나노입자를 담지한 수소화 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오매스 유래 탄화수소 화합물의 수소화 방법
US20150290632A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 Ford Global Technologies, Llc IRON AND COPPER-CONTAINING CHABAZITE ZEOLITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION
US9714387B2 (en) * 2014-06-05 2017-07-25 Alliance For Sustainable Energy, Llc Catalysts and methods for converting carbonaceous materials to fuels
US9579604B2 (en) * 2014-06-06 2017-02-28 Clean Diesel Technologies, Inc. Base metal activated rhodium coatings for catalysts in three-way catalyst (TWC) applications
US9999870B2 (en) * 2014-09-12 2018-06-19 Paul Gregory O'BRIEN Nanostructured solar selective catalytic supports
EP3043059A1 (en) * 2015-02-13 2016-07-13 Awad Rasheed Suleiman Mansour A magnetic filter containing nanoparticles used for saving fuel in a combustion chamber
CN108348855A (zh) * 2015-09-29 2018-07-31 庄信万丰股份有限公司 具有烟灰催化剂和scr催化剂的催化过滤器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240024860A1 (en) 2024-01-25
WO2017195107A3 (en) 2018-07-19
EP3454984A4 (en) 2019-12-18
RU2018143537A (ru) 2020-06-11
BR112018073135A2 (pt) 2019-03-12
CA3023823A1 (en) 2017-11-16
RU2736938C2 (ru) 2020-11-23
RU2018143537A3 (pt) 2020-06-17
EP3454984A2 (en) 2019-03-20
ZA201807704B (en) 2022-04-28
US11697110B2 (en) 2023-07-11
WO2017195107A2 (en) 2017-11-16
KR20220128674A (ko) 2022-09-21
MY197926A (en) 2023-07-25
JP6955814B2 (ja) 2021-10-27
JP2019523694A (ja) 2019-08-29
US20190070596A1 (en) 2019-03-07
CN109475855A (zh) 2019-03-15
MX2018013792A (es) 2019-03-21
KR20180135978A (ko) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240024860A1 (en) Catalyst Composition Comprising Magnetic Material Adapted for Inductive Heating
CN109641196B (zh) 钯柴油机氧化催化剂
KR102251530B1 (ko) 특정 입자 크기 분포를 갖는 금속 산화물 지지체 입자를 포함하는 촉매 조성물
JP6796084B2 (ja) パッシブ選択触媒還元に使用するための触媒スートフィルタ
BR112020003890A2 (pt) artigo catalítico de twc, método para reduzir os níveis de co, hc e nox e sistema de tratamento de emissão
BR112021011335A2 (pt) Composição de catalisador, processo para preparar a composição de catalisador, métodos para tratar uma corrente de exaustão gasosa e para reduzir níveis de hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxido de nitrogênio em uma corrente de exaustão gasosa, uso da composição de catalisador e sistema de exaustão para motores de combustão interna
BR112021011904A2 (pt) Artigo catalítico, processos para a preparação de um artigo catalítico, sistema de exaustão para motores de combustão interna, método para reduzir níveis de hidrocarbonetos e uso do artigo catalítico
KR102651643B1 (ko) 비금속으로 도핑된 산화 지르코늄 촉매 지지 물질
KR20210153645A (ko) 열수 안정성이 향상된 저온 NOx 흡착제
KR102471297B1 (ko) NOx 저감용 통합 SCR 촉매 및 LNT
WO2021231838A1 (en) Metal oxide-based scr catalyst composition
BR112021011920A2 (pt) Artigo catalítico em camadas, processo para a preparação do artigo catalítico em camadas, sistema de exaustão para motores de combustão interna, método para reduzir níveis de hidrocarbonetos e uso do artigo catalítico em camadas
US20240060441A1 (en) Catalyst with magnetic ferrite support material
KR20230143152A (ko) 자동차 가솔린 적용으로부터의 암모니아 배출물을 감소시키기 위한 배기가스 처리 시스템
BR112019018144A2 (pt) composições de catalisação, artigo, método de tratamento de uma corrente de escape, sistema de tratamento de emissões e método para preparar uma composição
WO2019087132A1 (en) Phosphorus-modified zirconia material as catalyst support
KR20240103063A (ko) 유도 가열용으로 적합한 자성 물질을 포함하는 촉매 조성물
JP2023545719A (ja) 誘導加熱式ＮＯｘ吸着剤
BR112020024141A2 (pt) composições de catalisador, artigo de catalisador, sistema de tratamento e método para reduzir um nível de nox
CN117940212A (zh) 包含铂、钯和铑的分区的三效转化催化剂
KR20240108379A (ko) 백금, 팔라듐, 및 로듐을 포함하는 구역화된 삼원 전환 촉매
BR112020024141B1 (pt) Artigo de catalisador, sistema de tratamento e método para reduzir um nível de nox

Legal Events

Date Code Title Description
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 09/05/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS

B24B Patent annual fee: requirement for complementing annual fee

Free format text: COMPLEMENTAR A RETRIBUICAO DA(S) 6A ANUIDADE(S), DE ACORDO COM TABELA VIGENTE, REFERENTE A(S) GUIA(S) DE RECOLHIMENTO 29409161949755494. UMA VEZ QUE A ANUIDADE FOI RECOLHIDA COMO PEDIDO.

B24E Patent annual fee: resolution cancelled

Free format text: ANULADA A PUBLICACAO CODIGO 24.2 NA RPI NO 2704 DE 01/11/2022 POR TER SIDO INDEVIDA, UMA VEZ QUE O RECOLHIMENTO DA 6A ANUIDADE FOI EFETUADO EM 09/05/2022, ATRAVES DA GRU 29409161949755494.