BRPI0706870A2

BRPI0706870A2 - Aparelho para a purificação de gás de exaustão e método para a purificação de gás de exaustão utilizando o aparelho para a purificação do gás de exaustão

Info

Publication number: BRPI0706870A2
Application number: BRPI0706870-0A
Authority: BR
Inventors: Juji Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2011-04-12
Also published as: EP1979585A1; CN101371017A; KR20080085871A; RU2008133619A; JP2007192055A; US20100205936A1; RU2392456C2; WO2007083639A1

Abstract

APARELHO PARA A PURIFICAçAO DE GáS DE EXAUSTAO E MéTODO PAPA A PURIFICAçAO DE GáS DE EXAUSTAO UTILIZANDO O APARELHO PARA A PURIFICAçAO DO GáS DE EXAUSTAO é utilizado de um aparelho para a purificação de gás de exaustão, o qual inclui um catalisador de redução da oclusão de NOx (2) e um catalisador de filtro (3) arranjados em série, e o gás de exaustão pode fluir do catalisador de redução da oclusão de NOx (2) ao catalisador de filtro (3) em um processo de fluxo normal, e em um processo de recuperação para permitir que o gás de exaustão adicionado com um agente redutor flua, e a direção do fluxo do gás de exaustão é invertida do catalisador de filtro (3) para o catalisador de redução da oclusão de NOx (2). Uma vez que o gás de exaustão é aquecido pelo calor da reação do catalisador de filtro (3), o catalisador de redução da oclusão de NOx (2) pode ser recuperado do envenenamento com enxofre no gás de exaustão a uma baixa temperatura. Desse modo, o superaquecimento do catalisador de filtro (3) é impedido. Portanto, a recuperação do envenenamento com enxofre pode ser incrementada, e também podem ser impedidas a deterioração e a ruptura do catalisador de filtro.

Description

APARELHO PARA A PURIFICAÇÃO DE GÁS DE EXAUSTÃO EMÉTODO PARA A PURIFICAÇÃO DE GÁS DE EXAUSTÃO UTILIZANDO OAPARELHO PARA A PURIFICAÇÃO DO GÁS DE EXAUSTÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um aparelho para apurificação de gás de exaustão, o qual compreende pelo menosum catalisador de redução da oclusão de NOx e um catalisadorde filtro arranjados em série, e um método para a purificaçãode gás de exaustão utilizando o mesmo.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA

Um catalisador para remover NOx eficientemente dogás de exaustão de um veículo é conhecido como um catalisadorde redução da oclusão de NOx. Tal catalisador de redução daoclusão de NOx é formado mediante o suporte de um material deoclusão de NOx, selecionado entre metais alcalinos, metaisalcalino-terrosos ou algo do gênero, e metais nobres, em umsuporte de óxido tal como alumina. Em uma atmosfera fina comoxigênio em excesso, o NOx é adsorvido em um material deoclusão de NOx na forma de nitrato ou nitrito. 0 gás deexaustão em uma atmosfera rica pode fluir de uma maneirapulsante, desse modo decompondo nitrato ou nitrito. 0 NOxemitido é reduzido e purificado por um componente de reduçãoque está presente de uma forma abundante na atmosfera.

No entanto, sob o catalisador de redução da oclusãode NOx, o óxido de enxofre (SOx) presente no gás de exaustãoreage com o material de oclusão de NOx, causandoindesejavelmente o envenenamento com enxofre relacionado àdeterioração do desempenho da oclusão de NOx. 0 material deoclusão de NOx envenenado com enxofre está presente na formade sulfato ou sulfito, que tem uma temperatura mais alta dedecomposição do que o nitrato ou o nitrito.

De acordo com tecnologias convencionais, otratamento para recuperar a função da oclusão de NOx domaterial de oclusão de NOx envenenado com enxofre éexecutado. 0 tratamento de recuperação é um processo parapermitir que o gás de exaustão em uma atmosfera rica à altatemperatura adicionado com um agente redutor flua de umamaneira pulsante para reduzir e decompor desse modo omaterial de oclusão de NOx envenenado com enxofre.

Por exemplo, a patente japonesa n° . 2605580descreve um método de redução e dessorção de SOx através dofluxo de entrada de um gás rico que tem uma baixaconcentração de oxigênio. De acordo com este método, foiverificado que o SOx é removido mais facilmente sob condiçõesde temperatura mais altas. Além disso, a publicação de pedidode patente japonês n° . H08-061052 descreve um método deaquecimento de um catalisador até 800-900°C a fim de emitirSOx de um material de oclusão de NOx envenenado com enxofre.

Além disso, a publicação de pedido de patente japonês n° .2000-230447 descreve um método de diminuição da temperaturado processo de recuperação mediante o suprimento de umagrande quantidade de gás de redução, tal como o CO.

No entanto, no caso onde o gás de exaustãoadicionado com agente redutor é adicionado ao catalisador deredução da oclusão de NOx, a temperatura na entrada docatalisador é mais baixa do que aquela na saída do mesmo, edesse modo a função de oclusão de NOx é recuperada de maneirainsuficiente perto da entrada. Conseqüentemente, a publicaçãode pedido de patente japonês n°. 2002-013413 descreve o fluxoinvertido de gás de exaustão do catalisador de redução daoclusão de NOx com a recuperação do envenenamento comenxofre. Em um estado normal, a temperatura na saída docatalisador é mais elevada do que aquela na entrada do mesmo,devido ao calor da reação do catalisador. Desse modo, quandoa direção do fluxo do gás de exaustão é invertida com otratamento de recuperação, a saída original que tem uma altatemperatura transforma-se em uma entrada, e desse modo talcalor é utilizado para recuperar a função de oclusão de NOx.

Por outro lado, quando a entrada original se transforma emuma saída, ela é colocada em contato com o gás de exaustãoque tem uma alta temperatura devido ao calor da reação docatalisador e, portanto, a função de oclusão de NOx tambémpode ser recuperada na entrada original.

Além disso, no gás de exaustão de um motor adiesel, uma vez que os componentes nocivos são descarregadosem uma forma particulada (material particulado: partículas decarbono, partículas de enxofre tais como sulfato, partículasde hidrocarboneto de elevado peso molecular, e outros ainda,daqui por diante indicado como "PM"), em comparação aosmotores a gasolina, os motores a diesel têm dificuldade napurificação do gás de exaustão.

0 purificador do gás de exaustão para os motores adiesel desenvolvidos até a presente data é principalmenteclassificado em um purificador de gás de exaustão do tipocoletor (fluxo da parede) e um purificador de gás de exaustãodo tipo aberto (fluxo direto). Particularmente, o purificadorde gás de exaustão do tipo coletor é conhecido como um corpodo tipo colméia de cerâmica obturado (filtro de PM diesel,daqui por diante indicado como "FPD"). O FPD, no qual ambasas extremidades abertas das células de uma estrutura do tipocolméia de cerâmica (por exemplo, um padrão quadriculado)compreendem células de entrada, células de saída e paredesdivisórias de células. Cada uma das células de entrada éobturada no lado a jusante da direção do fluxo do gás deexaustão. Cada uma das células de saída é contígua com asrespectivas células de entrada e obturada no lado a montanteda direção de fluxo do gás de exaustão. Cada uma das paredesdivisórias de células divide as células de entrada e ascélulas de saída respectivas. Através dos poros finos nasdivisórias de células, o gás de exaustão é filtrado e o PM édesse modo capturado, conseqüentemente tornando possível asupressão da descarga do PM.

No entanto, no FPD, uma vez que a perda de pressãodo gás da exaustão é aumentada devido à acumulação de PM, oPM acumulado precisa ser removido periodicamente ao utilizarqualquer meio a fim de regenerar o FPD. Desse modo, no casoonde a perda de pressão da exaustão é aumentada, formapropostos métodos convencionais para fluir o gás de exaustãoa alta temperatura ou executar um processo de aquecimento aoutilizar um queimador ou um aquecedor elétrico para queimar oPM acumulado a fim de regenerar o FPD. Em tal caso, noentanto, à medida que a quantidade acumulada de PM aumenta, atemperatura de combustão também aumenta, produzindoindesejavelmente a tensão de calor. Essa tensão de calorcausa freqüentemente danos ao FPD.

Recentemente, um FPD do tipo regenerativo contínuo(catalisador de filtro) foi desenvolvido mediante a formaçãode uma camada de revestimento tal como uma alumina nasuperfície da divisória de células do FPD e o suporte de ummetal nobre tal como a platina (Pt) sobre a camada derevestimento. De acordo com esse catalisador de filtro, umavez que o PM capturado é oxidado e queimado através da reaçãocatalítica do metal nobre, o PM pode ser queimadosimultaneamente com ou sucessivamente à captura do mesmo,desse modo tornando possível a recuperação da função dofiltro. Além disso, a reação catalítica ocorre a umatemperatura relativamente baixa e o PM pode ser queimado atémesmo se a quantidade coletada do mesmo for pequena. Dessemodo, o FPD é vantajosamente impedido de se romper devido àbaixa tensão de calor aplicada ao mesmo.

Além disso, é conhecido um catalisador de filtro,no qual uma camada de revestimento também é suportada com ummaterial de oclusão de NOx selecionado entre metaisalcalinos, metais alcalino-terrosos, e elementos terrasraras. De acordo com tal catalisador de filtro, na mesmaatmosfera fina que aquela no catalisador de redução daoclusão de NOx, o NOx ocluso no material de oclusão de NOx eo NOx emitido em uma atmosfera rica é reduzido, desse modoaumentando bastante o desempenho da purificação de NOx.

Portanto, no caso onde o gás de exaustão de um motor a dieselé purificado ao utilizar o catalisador de filtro acima, éadotado um sistema em que um agente redutor é adicionadointermitentemente ao gás de exaustão para formar desse modouma atmosfera rica. No entanto, esse catalisador de filtroque tem os materiais de oclusão de NOx suportados no mesmotem uma baixa atividade de oxidação de HC de metal nobre.

Desse modo, vários métodos de fixação de agente redutor a umcatalisador de filtro ou de diminuição da acumulação de PMprecisam ser pesquisados.

Por exemplo, a publicação de pedido de patentejaponês n°. 2002-021544 descreve uma tecnologia depurificação, na qual um catalisador de oxidação ou umcatalisador de redução da oclusão de NOx são dispostos nolado a montante de um catalisador de filtro, e o HC éadicionado ao gás de exaustão através da pós-aspersão decombustível em uma câmara de combustão ou através da adiçãode combustível ao gás de exaustão. Também é descrito que ocalor da reação do catalisador de oxidação ou do catalisadorde redução da oclusão de NOx fazem com que o PM acumulado noFPD ou catalisador de filtro seja queimado e o NOx reduzido epurificado.

Desta maneira, no caso onde o agente redutor, talcomo um óleo leve, é adicionado ao gás de exaustão, o agentede redução precisa ser adicionado antes que a capacidade deoclusão de NOx do catalisador de redução da oclusão de NOxfique saturada, a fim de recuperar a capacidade de adsorver oNOx. Conseqüentemente, até mesmo com a aceleração ou adesaceleração a uma baixa velocidade, o agente redutorprecisa ser adicionado a intervalos de tempo relativamentecurtos. Em tal caso, no entanto, uma vez que a temperatura dogás de exaustão é relativamente baixa e diminui ainda maiscom a adição do agente redutor, desse modo fica difícilreagir o agente redutor com NOx. Desse modo, o agente redutoradicionado é unido ao catalisador de filtro em um estado nãoreagido, e o metal do catalisador suportado é envenenado, e asua atividade é desse modo diminuída. Além disso, quando o PMadere ao agente redutor unido, as células da extremidadedianteira são indesejavelmente obturadas.

No caso do catalisador de filtro, a cinza éacumulada cada vez mais no catalisador, aumentandoindesejavelmente a perda de pressão do gás da exaustão.

No caso onde o catalisador de redução da oclusão deNOx é disposto no lado a montante do catalisador de filtro,há uma necessidade do tratamento de recuperação doenvenenamento com enxofre com respeito ao catalisador deredução da oclusão de NOx. Quando a temperatura do gás deexaustão que flui para o catalisador de redução da oclusão deNOx é, por exemplo, de 300°C, a distribuição da temperaturade cada catalisador é tal como ilustrado na FIGURA 9. A fimde executar um tratamento de recuperação, uma temperatura nãoinferior a 650°C é requerida. Desse modo, quando tal gás deexaustão de alta temperatura flui para o catalisador deredução da oclusão de NOx a montante, a temperatura docatalisador de filtro a jusante é aumentada, e o metal nobresuportado no catalisador de filtro pode ser deterioradodevido ao crescimento de grãos. Além disso, todo o PMacumulado no catalisador de filtro pode ser queimado de umavez, causando indesejavelmente tensão de calor. Emconseqüência disto, ura catalisador de filtro pode serdanificado.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

Conseqüentemente, a presente invenção foi elaboradapara solucionar os problemas descritos acima que ocorrem natécnica anterior, e as realizações da presente invençãoapresentam um aparelho para a purificação do gás de exaustão,o qual compreende um catalisador de redução da oclusão de NOxdisposto a montante do mesmo e um catalisador de filtrodisposto a jusante do mesmo, desse modo melhorando arecuperação do envenenamento com enxofre, impedindo adeterioração e a ruptura do catalisador de filtro.

0 aparelho para a purificação do gás de exaustãopara atingir o objetivo acima da presente invenção écaracterizado pelo fato de compreender um dispositivo desuprimento de agente redutor que adiciona um agente redutorao gás de exaustão, um primeiro catalisador que compreende umcatalisador de redução da oclusão de NOx obtido mediante aformação de uma camada do catalisador em uma superfície de umsubstrato do tipo colraéia que tem uma estrutura de fluxodireto, a camada do catalisador inclui um suporte de óxidoporoso e um material de oclusão de NOx e um metal nobresuportados no mesmo, um segundo catalisador obtido mediante aformação de uma camada de catalisador pelo menos em umasuperfície do substrato do filtro que tem uma estrutura defluxo de parede e inclui um suporte de óxido poroso e pelomenos um metal nobre suportado no mesmo, ura recipiente quetem pelo menos o primeiro catalisador e o segundo catalisadorarranjados em série, e um dispositivo de mudança da direçãoque muda a direção do fluxo do gás de exaustão no recipienteentre uma direção de fluxo normal e uma direção de fluxoreverso, em que na direção de fluxo normal o primeirocatalisador é disposto a montante da direção do fluxo do gásde exaustão e o segundo catalisador é disposto a jusante domesmo, na direção de fluxo reverso, o segundo catalisador édisposto a montante da direção do fluxo do gás de exaustão eo primeiro catalisador é disposto a jusante do mesmo.

No recipiente, o primeiro catalisador, o segundocatalisador, e um terceiro catalisador obtido mediante aformação de uma camada de catalisador que consiste em umsuporte de óxido poroso e metal nobre suportado no mesmo nasuperfície de um substrato do tipo colméia que tem umaestrutura de fluxo direto são arranjados seqüencialmente emsérie, e o dispositivo de mudança de direção muda depreferência (inverte) a direção do fluxo de gás de exaustãoentre uma direção de fluxo normal em uma seqüência doprimeiro catalisador, do segundo catalisador, e então doterceiro catalisador e a direção de fluxo reverso em umaseqüência do terceiro catalisador, do segundo catalisador, eentão do primeiro catalisador.

Além disso, o método para a purificação de gás deexaustão de acordo com a presente invenção é caracterizadopelo fato de compreender um processo de fluxo normal parapermitir que o gás de exaustão tipicamente flua e um processode recuperação para permitir que o gás de exaustão em umaatmosfera rica a alta temperatura, adicionado com um agenteredutor, flua de uma maneira pulsante de modo que um materialde oclusão de NOx envenenado com enxofre seja reduzido pararecuperar desse modo a função de oclusão de NOx, utilizando oaparelho para a purificação de gás de exaustão da presenteinvenção. No processo de recuperação, a direção do fluxo dogás de exaustão com o processo de fluxo normal é mudada(invertida).

Além disso, o método da presente invenção tambéminclui um processo de regeneração para permitir que o gás deexaustão em uma atmosfera fina adicionado com um agenteredutor flua de uma maneira pulsante para gerar desse modo ocalor de combustão que é então utilizado para queimar o PMacumulado no segundo catalisador para regenerar a função dacoleta de PM. No processo de regeneração, a direção do fluxodo gás de exaustão com o processo de fluxo normal é mudada(invertida).

0 aparelho para a purificação do gás de exaustão dapresente invenção compreende o dispositivo de mudança dedireção que muda a direção do fluxo do gás de exaustão norecipiente que tem o primeiro catalisador, composto por umcatalisador de redução da oclusão de NOx, e o segundocatalisador, servindo como um catalisador de filtro,arranjados em série, entre a direção de fluxo normal em que oprimeiro catalisador é disposto a montante da direção defluxo do gás de exaustão e o segundo catalisador é disposto ajusante do mesmo e a direção de fluxo reverso em que osegundo catalisador é disposto a montante da direção do fluxode gás de exaustão e o primeiro catalisador é disposto ajusante do mesmo. Além disso, no processo de recuperação dométodo para a purificação do gás de exaustão da presenteinvenção, a direção do fluxo do gás de exaustão com oprocesso do fluxo normal é mudada (invertida).

Desse modo, no caso onde o gás de exaustão flui emuma direção de fluxo normal para o segundo catalisador doprimeiro catalisador no processo do fluxo normal, a direçãodo fluxo do gás de exaustão no processo de recuperaçãotransforma-se na direção para o primeiro catalisador dosegundo catalisador. Com o processo de fluxo normal, aquantidade de envenenamento com enxofre é aumentada para olado a montante a uma temperatura baixa, e é maior noprimeiro catalisador do que no segundo catalisador, e tambémé maior no lado a montante do primeiro catalisador do que nolado a jusante do mesmo. Conseqüentemente, no caso onde adireção do fluxo do gás de exaustão é mudada (invertida) noprocesso de recuperação de modo que o segundo catalisador édisposto a montante com respeito ã direção do fluxo do gás deexaustão, o gás de exaustão é aquecido ainda mais pelo calorda reação do segundo catalisador e, portanto, a temperaturado primeiro catalisador fica mais alta do que aquela dosegundo catalisador. Conseqüentemente, no catalisador deredução da oclusão de NOx que constitui o primeirocatalisador, a recuperação do envenenamento com enxofre éincrementada.

No processo de fluxo normal, o segundo catalisador,que fica a jusante, tem uma temperatura mais alta do que oprimeiro catalisador, e a temperatura do lado a jusante dosegundo catalisador é mais elevada do que aquela do lado amontante do mesmo. Isto é, mesmo que a temperatura do gás deexaustão que flui para o segundo catalisador seja diminuídaaté 650 0C ou menos com o processo de recuperação, atemperatura do gás de exaustão que flui para o primeirocatalisador é elevada, e desse modo o primeiro catalisadorpode se recuperar suficientemente do envenenamento comenxofre. Desse modo, é possível inibir a deterioração e aruptura do segundo catalisador (catalisador de filtro) devidoao calor.

No caso onde o segundo catalisador (catalisador defiltro) também inclui os materiais de oclusão de NOxsuportados no mesmo, a quantidade de envenenamento comenxofre é maior no lado a montante do mesmo do que no lado ajusante do mesmo com o processo de fluxo normal. Quando adireção do fluxo do gás de exaustão é mudada (invertida) como processo de recuperação, a temperatura do gás de exaustãona saída do segundo catalisador é aumentada suficientementeaté mesmo à baixa temperatura do gás de exaustão que fluipara o segundo catalisador, e desse modo o tratamento darecuperação do segundo catalisador pode ser executado, e adeterioração e a ruptura do segundo catalisador (catalisadorde filtro) devido ao calor podem ser inibidas ao mesmo tempo.

No processo de fluxo normal, a cinza acumulada nosegundo catalisador (catalisador de filtro) é soprada pelogás de exaustão que flui de modo reverso com o processo derecuperação, e passada então através do primeiro catalisadorpara desse modo ser descarregada. Desse modo, a acumulaçãoexcessiva de cinza no segundo catalisador (catalisador defiltro) pode ser impedida, e o aumento na perda de pressão daexaustão pode ser inibida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os objetos e as características acima e outrosainda da presente invenção tornar-se-ão aparentes a partir daseguinte descrição das realizações preferidas, tomadasconjuntamente com os desenhos em anexo, nos quais:

a FIGURA 1 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo comuma primeira realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo normal,

a FIGURA 2 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo coma primeira realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo reverso,

a FIGURA 3 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo comuma segunda realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo normal,

a FIGURA 4 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo coma segunda realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo reverso,

a FIGURA 5 é um gráfico que ilustra a distribuiçãoda concentração de enxofre,

a FIGURA 6 é um gráfico que ilustra a distribuiçãoda concentração de cinza,

a FIGURA 7 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo comuma terceira realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo normal,

a FIGURA 8 é uma vista esquemática que ilustra oaparelho para a purificação do gás de exaustão de acordo comuma quinta realização da presente invenção, em que o gás deexaustão flui em uma direção de fluxo normal, e

a FIGURA 9 é uma vista esquemática que ilustra umadistribuição geral da temperatura do catalisador.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS

Várias realizações da presente invenção serãodescritas agora em detalhes com referência aos desenhosanexos.

De acordo com a presente invenção, o aparelho paraa purificação de gás de exaustão compreende um primeirocatalisador e um segundo catalisador. O primeiro catalisadorcompreende um catalisador de redução da oclusão de NOx, istoé, pode ser composto somente por um catalisador de redução daoclusão de NOx, ou por um catalisador de três vias ou umcatalisador de oxidação e um catalisador de redução daoclusão de NOx que foram aplicados e divididos.

O catalisador de redução da oclusão de NOx é obtidomediante a formação de uma camada de catalisador, queconsiste em um suporte de óxido poroso e um material eoclusão de NOx e metal nobre suportado no mesmo, sobre asuperfície de um substrato do tipo colméia que tem umaestrutura de fluxo direto. Alternativamente, um catalisadorde redução da oclusão de NOx convencional pode ser utilizado.

Os exemplos de substratos do tipo colméia incluem umsubstrato do tipo colméia monolítico, formado por cerâmicaresistente ao calor, tal como cordierita, ou um substrato dotipo colméia metálico formado por uma folha de metal. 0 oxidoporoso é selecionado entre a alumina, a titânia, a zircônia,a sílica, a céria, óxidos compostos formados por umapluralidade de espécies dos mesmos, e as misturas destes.

O material de oclusão de NOx é pelo menos umselecionado entre metais alcalinos, metais alcalino-terrosos,e elementos terras raras, e uma mistura de metal alcalino emetal alcalino terroso é de preferência útil. 0 material deoclusão de NOx é suportado de preferência em uma faixa de umaquantidade de 0,05 ~ 1 mol por litro do substrato do tipocolméia. O metal nobre é selecionado entre Pt, Rh, Pd, Ru eIr, e a Pt, que tem uma alta atividade de oxidação, éparticularmente útil. 0 metal nobre é suportado depreferência em uma faixa de uma quantidade de 0,1 ~ 5 g porlitro do substrato do tipo colméia.

0 segundo catalisador é um catalisador de filtroobtido mediante a formação de uma camada de catalisador queconsiste em um suporte de oxido poroso e pelo menos um metalnobre suportado no mesmo pelo menos na superfície de umsubstrato de filtro que tem uma estrutura de fluxo de parede.

O substrato de filtro é composto por células de entradaobturadas no lado a jusante da direção do fluxo do gás deexaustão, células de saída adjacentes às células de entrada eobturadas no lado a montante da direção do fluxo do gás deexaustão, e divisórias porosas de células que têm umapluralidade de poros finos e que separam as células deentrada e as células de saída. Como substrato do filtro, umFPD convencional feito de cerâmica resistente ao calor, talcomo cordierita ou carboneto de silício, pode ser utilizado.

Os poros finos da divisória de células do substratode filtro são de preferência distribuídos para que tenha, umaporosidade de 40 ~ 80% e um diâmetro médio de 10 ~ 50 μπκ Nocaso onde a porosidade ou o diâmetro médio caem fora da faixaacima, a eficiência da captura de PM é diminuída e a perda dapressão de exaustão pode ser aumentada.

Pelo menos a superfície do substrato de filtro, umacamada de catalisador, incluindo um suporte de óxido poroso epelo menos um metal nobre suportado no mesmo, é formada. Alémdisso, a camada de catalisador é de preferência formada nasuperfície interna dos poros finos da divisória de células. 0óxido poroso é selecionado entre a alumina, a titânia, azircônia, a sílica, a céria, os óxidos compostos formados poruma pluralidade de espécies dos mesmos, e as misturas destes.

0 metal nobre é um ou mais selecionados entre osmetais nobres de um grupo da platina, incluindo Pt, Rh, Pd,Ru e Ir. 0 metal nobre é suportado de preferência em umafaixa de uma quantidade de 0,1 ~ 5 g por litro do substratode filtro. Se a quantidade for menor do que o limiteinferior, a atividade é muito baixa e desse modo não éutilizável. Por outro lado, se a quantidade exceder o limitesuperior, a atividade é saturada e o custo é aumentado.

De preferência, a camada de catalisador do segundocatalisador inclui adicionalmente um material de oclusão deNOx que é selecionado entre metais alcalinos, metaisalcalino-terrosos, e elementos terras raras, e que ésuportado no mesmo, tal como no primeiro catalisador. Devidoao material de oclusão de NOx incluído na camada decatalisador, a atividade de purificação de NOx é aumentada. 0material de oclusão de NOx é suportado de preferência em umafaixa de uma quantidade de 0,051 mol por litro do substratode filtro. Se a quantidade for menor do que o limiteinferior, a atividade é muito baixa e desse modo nãoutilizável. Por outro lado, se a quantidade exceder o limitesuperior, o metal do catalisador é coberto, e desse modo asua atividade é diminuída.

A fim de formar a camada de catalisador sobre osubstrato de filtro, pó de óxido poroso é formado como umapasta juntamente com um componente aglutinante, tal como solde alumina, e água. Subseqüentemente, a pasta é unida àdivisória e em seguida queimada. Subseqüentemente, o metalnobre e um material de oclusão de NOx são suportados namesma. Embora a fixação da pasta à divisória de células possaser realizada ao empregar um processo de imersão típico, apasta pode ser carregada de maneira forçada nos poros finosda divisória de células através de insuflação ou sucção dear. Aqui, a pasta restante depois de ter sido carregada nosporos finos é de preferência removida.

A camada de catalisador é formada em uma faixa deuma quantidade de 30 ~ 200 g por litro do substrato defiltro. Se a quantidade da camada de catalisador for menor doque o limite inferior, a durabilidade do metal nobre ou domaterial de oclusão de NOx é diminuída. Por outro lado, se aquantidade exceder o limite superior, a perda da pressão éaumentada excessivamente e desse modo não é utilizável.

O aparelho para a purificação do gás de exaustão dapresente invenção compreende um dispositivo de suprimento deagente redutor que adiciona um agente redutor ao gás deexaustão. Por exemplo, um injetor que supre diretamente umagente redutor líquido, tal como óleo leve, ao gás deexaustão pode ser utilizado. Além disso, um agente redutorpode ser adicionado ao gás de exaustão sob uma condição ricade combustível com base na razão entre o ar e o combustívelna câmara de combustão. Além disso, o HC ativo, resultante daoxidação parcial de um agente redutor líquido, tal como umóleo leve, pode ser adicionado ao gás de exaustão. Para estafinalidade, é preferível que um catalisador de oxidação sejadisposto na extremidade mais alta da direção do fluxo do gásde exaustão no processo de recuperação.

Além disso, no recipiente, ura terceiro catalisadortambém é conectado ao primeiro catalisador e ao segundocatalisador em série, e desse modo o primeiro catalisador, osegundo catalisador e o terceiro catalisador, nessa ordem,são de preferência arranjados. O terceiro catalisador é depreferência pelo menos um selecionado entre um catalisador deredução da oclusão de NOx, um catalisador de três vias e umcatalisador de oxidação, e inclui de preferência pelo menoso catalisador de redução da oclusão de NOx.

Por exemplo, no caso onde o catalisador de reduçãoda oclusão de NOx é utilizado como terceiro catalisador, omesmo desempenho de purificação pode ser assegurado até mesmoquando o processo de fluxo normal é executado sem mudar adireção após o processo de recuperação. Desse modo, noprocesso de fluxo normal, uma vez que o segundo catalisador(catalisador de filtro) pode ser utilizado em duas direções,o PM e a cinza acumulada nos poros finos da divisória decélulas são descarregados sempre quando a direção de fluxo émudada, e um aumento na perda da pressão pode ser eficazmenteinibido.

Além disso, no caso onde o terceiro catalisador écomposto pelo catalisador de três vias ou pelo catalisador deoxidação, o gás de exaustão flui principalmente para oterceiro catalisador no processo de recuperação. Uma vez queo terceiro catalisador tem uma alta atividade de oxidação, ocalor gerado quando parte do agente redutor no gás deexaustão é oxidada é o responsável pelo aumento drástico datemperatura do gás de exaustão. Finalmente, mesmo que o gásde exaustão de baixa temperatura seja adicionado, arecuperação do envenenamento com enxofre permanece elevada,desse modo incrementando tal capacidade.

Além disso, no caso de onde o primeiro catalisadoré disposto no lado a montante da direção do fluxo do gás deexaustão, o primeiro catalisador é composto de preferênciapor um catalisador de oxidação ou um catalisador de três viasdisposto no lado a montante do gás de exaustão e umcatalisador de redução da oclusão de NOx disposto no lado ajusante do mesmo. Por outro lado, no caso onde o terceirocatalisador é disposto no lado a montante da direção do fluxodo gás de exaustão, o terceiro catalisador é composto depreferência por um catalisador de oxidação ou um catalisadorde três vias disposto no lado a montante do gás de exaustão eum catalisador de redução da oclusão de NOx disposto no ladoa jusante do mesmo. Nesses casos, ambas as funções sãoexecutadas, de modo que o aumento na perda da pressão daexaustão é inibido e a recuperação do envenenamento comenxofre é incrementada.

No método para a purificação do gás de exaustão dapresente invenção, a atmosfera do gás de exaustão em umprocesso de fluxo normal pode ser uma atmosfera de queimamagra ou uma atmosfera fina/rica alternadas. Neste últimocaso, a atmosfera rica também pode ser provida em um processode recuperação ou em um processo de regeneração, tal comodescrito a seguir.

No método para a purificação do gás de exaustão dapresente invenção, a temperatura do gás de exaustão quecontém o agente redutor com o processo da recuperação variade preferência de 650 a 700°C. Se a temperatura estiver acimado limite superior, resulta um crescimento de grãos do metalnobre no catalisador a jusante, ou o PM acumulado no segundocatalisador é queimado rapidamente, resultandoindesejavelmente em um substrato de filtro rompido. Por outrolado, se a temperatura estiver abaixo do limite inferior, arecuperação do envenenamento com enxofre é diminuída.

No método para a purificação do gás de exaustão dapresente invenção, um processo de regeneração também é depreferência executado ao permitir que o gás de exaustão naatmosfera fina adicionado com o agente redutor flua de umamaneira pulsante para gerar desse modo o calor de combustãoque é então utilizado para queimar o PM acumulado no segundocatalisador, regenerando desse modo a função de captura doPM. Embora o PM acumulado possa ser queimado através doprocesso de recuperação, uma vez que o processo derecuperação não é executado concomitantemente com o processode regeneração o tempo todo, o processo de regeneração é depreferência executado no caso onde o valor da perda dapressão da exaustão, determinado pela detecção contínua, caidentro de uma faixa predeterminada. Dessa maneira, noprocesso de regeneração, a atmosfera redutora é tipicamentemais fraca do que no processo de recuperação. Desse modo, épreferível que o processo de regeneração preceda o processode recuperação. No caso onde o processo de recuperaçãoprecede o processo de regeneração, a temperatura é aumentadadrasticamente, e desse modo o substrato do tipo colméia podeser dividido, ou pode ser derretido e danificado.Conseqüentemente, o processo de regeneração, que age paraaumentar gradualmente a temperatura, de preferência precede oprocesso de recuperação.

Além disso, com o processo de regeneração, adireção do fluxo do gás de exaustão no processo de fluxonormal é de preferência mudada. A quantidade de captura do PMpelo substrato de filtro é maior no lado a montante (célulade entrada) da direção do fluxo do gás de exaustão com oprocesso do fluxo normal. Além disso, um agente redutorlíquido é unido a uma parte de abertura da passagem da célulade entrada, e também uma grande quantidade de PM pode aderirà mesma. Portanto, no caso onde a direção do fluxo do gás deexaustão é mudada no processo de regeneração, o PM e a cinzapodem ser fundidos pelo fluxo do gás de exaustão, resultandoem uma eficiência de regeneração aumentada.

EXEMPLOS

A seguir, a presente invenção é descrita emdetalhes através dos seguintes exemplos e exemploscomparativos.

EXEMPLO 1

As FIGURAS 1 e 2 ilustram esquematicamente oaparelho para a purificação do gás de exaustão de.acordo coma presente invenção. No aparelho para a purificação do gás deexaustão, um catalisador de redução da oclusão de NOx 2(daqui por diante indicado como NSR2) como um primeirocatalisador e um catalisador de filtro 3 (daqui por dianteindicado como DPNR3) como um segundo catalisador, sãoarranjados seqüencialmente em série em um conversorcatalitico 1. Dessa maneira, o DPNR3 é um catalisador defiltro do tipo de redução da oclusão de NOx. Um tubo deexaustão 10 0 de um distribuidor de exaustão é dividido emduas passagens, isto é, uma primeira passagem 101 e umasegunda passagem 102, na frente do conversor catalitico 1.

Então, a primeira passagem 101 e a segunda passagem 102 sãocombinadas uma com a outra novamente. Isto é, a primeirapassagem 101 e a segunda passagem 102 são dispostasrespectivamente em um ou outro lado do conversor catalitico1, e conectadas então uma à outra. Além disso, na partedividida do tubo de exaustão 100, é disposta uma primeiraválvula 200 para comutar o gás de exaustão da tubulação deexaustão 100 para a primeira passagem 101 ou a segundapassagem 102. Além disso, na primeira passagem 101, édisposta uma segunda válvula 201 para entrar ou sair decomunicação entre a abertura do conversor catalitico Ieaprimeira passagem 101. Além disso, na segunda passagem 102, édisposta uma terceira válvula 2 02 para entrar ou sair decomunicação entre a outra abertura do conversor catalitico 1e a segunda passagem 102. Além disso, na tubulação deexaustão 100, também é disposto um injetor 103 para adicionaro óleo leve ao gás de exaustão.

O NSR2 compreende um substrato do tipo colméia àbase de cordierita (0,8 litro, número de células 400/pol2)que tem uma estrutura de fluxo direto e 270 g/l de uma camadade catalisador formada sobre o mesmo, em que a camada decatalisador inclui K, Ba, Li, e 5 g/l de Pt, suportados namesma. Além disso, o DPNR3 compreende um substrato de filtroà base de cordierita (2,0 litro, número de células 300/pol2)que tem uma estrutura de fluxo de parede e 150 g/l de umacamada de catalisador, em que a camada de catalisador incluiK, Ba, Li, e 5 g/l de Pt, suportados na mesma. A camada decatalisador é formada não somente na superfície da divisóriade células, mas também na superfície interna de poros finosda mesma.

<Teste>

O aparelho para a purificação do gás de exaustãoconstruído desse modo foi montado no sistema de exaustão deum motor a diesel para aspersão direta, contendo 2 litros devolume de ar de exaustão, em uma bancada de motor. Alémdisso, enquanto eram controladas as atmosferas magra e ricapara obter um ponto rico para 0,2 segundo a intervalos de 3 0segundos, um processo de fluxo normal por 100 horas(aproximadamente 5.000 km) foi executado sob condições quesimulam onze voltas dirigidas por automóveis reais. Aintervalos de dez horas durante o processo de fluxo normal,foi executado um processo de recuperação para adicionar oóleo leve ao gás de exaustão a uma vazão de 1.000 cm3/min por200 segundos utilizando o injetor 103.

No processo de fluxo normal, tal como ilustrado naFIGURA 1, a segunda passagem 102 é fechada pela primeiraválvula 200, a comunicação entre a primeira passagem 101 e oconversor catalítico 1 é permitida pela segunda válvula 201,e a comunicação entre a segunda passagem 102 e o conversorcatalítico 1 é bloqueada pela terceira válvula 202.

Conseqüentemente, o gás de exaustão flui para o conversorcatalítico 1 da primeira passagem 101, passa seqüencialmenteatravés do NSR2 e do DPNR3, e é descarregado então da segundapassagem 102.

No processo de recuperação, tal como ilustrado naFIGURA 2, a primeira passagem 101 é fechada pela primeiraválvula 200, uma comunicação entre a segunda passagem 102 e oconversor catalítico 1 é permitida pela terceira válvula 202,e uma comunicação entre a primeira passagem 101 e o conversorcatalítico 1 é bloqueada pela segunda válvula 201. Dessemodo, o gás de exaustão flui para o conversor catalítico 1 dasegunda passagem 102, passa seqüencialmente através do DPNR3e do NSR2, e é descarregado então da primeira passagem 101.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 1 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 2 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão no presente exemplo éfornecida na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1

<table>table see original document page 22</column></row><table>

Após a conclusão da operação, a eficiência dapurificação de NOx no processo de fluxo normal foi medida. Osresultados são fornecidos na Tabela 5 a seguir.

EXEMPLO 2

Tal como ilustrado nas FIGURAS 3 e 4, o aparelhopara a purificação do gás de exaustão do presente exemplo é omesmo aparelho para a purificação do gás de exaustão doExemplo 1, com a exceção que o NSR2, o DPNR3 e o NSR2 sãoarranjados seqüencialmente em um conversor catalítico 1. 0NSR2 provido em cada um dos dois lados de DPNR3 é o mesmo queno caso em que o NSR2 do Exemplo 1 está na metade. Tal comono Exemplo 1, tal aparelho para a purificação do gás deexaustão foi montado no sistema de exaustão de 2 litros de ummotor a diesel para aspersão direta, e o mesmo processo defluxo normal e o processo de recuperação foram executados.

Após o processo de recuperação, o processo de fluxonormal foi executado sob condições de ajuste de válvulainalterado, e o processo de recuperação foi então executadocom a direção de fluxo do gás de exaustão mudada. Isto é, noestado mostrado na FIGURA 3, o processo de fluxo normal foiexecutado por dez horas, depois do que o processo derecuperação foi executado no estado mostrado na FIGURA 4, emque as válvulas foram convertidas. Em seguida, o processo defluxo normal foi executado por dez horas sob condiçõesinalteradas, e o processo de recuperação foi então executadono estado mostrado na FIGURA 3, em que as válvulas foramconvertidas outra vez, depois do que o processo de fluxonormal foi executado por dez horas sob condições inalteradas.

Estes procedimentos foram repetidos.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 3 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 4 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão do presente exemplo éfornecida na Tabela 2 abaixo.

Tabela 2

<table>table see original document page 23</column></row><table>Além disso, no processo de recuperação, quando adireção do fluxo do gás de exaustão é qualquer uma entre adireção de fluxo normal e a direção de fluxo reverso, o gásde exaustão aquecido no NSR2 flui para o DPNR3. Desse modo,no processo de recuperação, um processo de regeneração paraqueimar o PM acumulado no DPNR3 também pode ser executado.Conseqüentemente, a Tabela 2 também é fornecida como a Tabela3 abaixo.

Tabela 3

<table>table see original document page 24</column></row><table>

Em seguida, a eficiência da purificação de NOx foimedida ao empregar o método do Exemplo 1. Além disso, após amedição da eficiência da purificação de NOx, o NSR2 e o DPNR3foram decompostos e a quantidade de envenenamento com enxofrefoi determinada através da análise de elementos. Além disso,a partir da diferença no peso comparado antes do teste, foicalculada a quantidade de cinza após a combustão do PM. Asquantidades de envenenamento com enxofre e de cinza forammedidas nas extremidades das entradas e saídas doscatalisadores. Os resultados são fornecidos na Tabela 5 e nasFIGURAS 5 e 6.

EXEMPLO COMPARATIVO 1

0 processo de fluxo normal e o processo derecuperação foram executados da mesma maneira que no Exemplo2 utilizando o aparelho para a purificação do gás de exaustãodo Exemplo 2, com a exceção que o estado mostrado na FIGURA 3foi mantido e o fluxo do gás de exaustão não foi desse modoinvertido.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãoda FIGURA 3 é ajustada em uma direção de fluxo normal e adireção do fluxo do gás de exaustão da FIGURA 4 é ajustada emuma direção de fluxo reverso, a direção do fluxo do gás deexaustão no presente exemplo comparativo é fornecida naTabela 4 a seguir. Isto é, no presente exemplo comparativo,em qualquer um entre o processo de fluxo normal e o processode recuperação, a direção do fluxo do gás de exaustão émantida em uma direção de fluxo normal.

Tabela 4

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Além disso, a eficiência da purificação de NOx foimedida através do método do Exemplo 1 e as quantidades deenvenenamento com enxofre e de cinza foram medidas através dométodo do Exemplo 2. Os resultados são fornecidos na Tabela 5e nas FIGURAS 5 e 6.

<Avaliação>

Tabela 5

<table>table see original document page 25</column></row><table>

De acordo com o método para a purificação do gás deexaustão nos exemplos, mesmo depois que o motor a diesel foidirigido por 100 horas, a eficiência da purificação de NOxera mais elevado do que no Exemplo Comparativo 1. No Exemplo2, a quantidade de envenenamento com enxofre era muito maisbaixa do que no Exemplo Comparativo 1. A partir disto, nosexemplos, a eficiência elevada da purificação de NOx éconsiderada como tendo sido obtida em virtude da recuperaçãoelevada do envenenamento com enxofre.

Além disso, no Exemplo Comparativo 1, em relação aométodo convencional para a purificação do gás de exaustão, aquantidade de envenenamento com enxofre era mais elevada parao lado a montante, e o envenenamento com enxofre de NSR2 naextremidade mais alta não foi recuperado nem mesmo através doprocesso de recuperação. Tal como no Exemplo 2, a direção dofluxo do gás de exaustão foi mudada para executar desse modoo processo da recuperação, por meio do que o NSR2 em ambos oslados do DPNR3 e do DPNR3 foram recuperados igualmente doenvenenamento com enxofre, e a quantidade de cinza do DPNR3foi diminuída.

EXEMPLO 3

Tal como ilustrado na FIGURA 7, o aparelho para apurificação do gás de exaustão da presente invenção é o mesmoaparelho para a purificação do gás de exaustão que no Exemplo1, com a exceção que o NSR2, o DPNR3 e um catalisador deoxidação 4 (daqui por diante indicado como "CCo4") sãoarranjados seqüencialmente em um conversor catalítico 1.Dessa maneira, o NSR2 é o mesmo tal como no caso em que oNSR2 do Exemplo 1 está na metade. Além disso, o CCo4 écomposto por um substrato do tipo colméia à base decordierita (2,0 litros, número de células 400/pol2) que temuma estrutura de fluxo direto e 16 0 g/l de uma camada decatalisador formada sobre o mesmo, em que a camada decatalisador inclui 5 g/l de Pt suportados na mesma.

Tal aparelho para a purificação do gás de exaustãofoi montado para o sistema de exaustão de dois litros de ummotor a diesel para a aspersão direta, tal como no Exemplo 1,e um processo de fluxo normal e um processo de recuperaçãoforam executados, tal como no Exemplo 2.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 7 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 4 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão do presente exemplo é amesma que no Exemplo 2, e é fornecida na Tabela 6 abaixo.

Tabela 6

<table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table>

Utilizando o método do Exemplo 1, a eficiência dapurificação de NOx foi medida, e a eficiência da purificaçãode HC também foi medida no processo de fluxo normal. Alémdisso, utilizando o método do Exemplo 2, as quantidades deenvenenamento com enxofre e de cinza foram medidas. Osresultados são mostrados na Tabela 10 a seguir. Uma vez queas quantidades de envenenamento com enxofre e de cinza são asmesmas que no Exemplo 2, um número relacionado a elas éomitido.

(Exemplo 4)

0 processo de fluxo normal e o processo derecuperação foram executados da mesma maneira que no Exemplo2 ao utilizar o aparelho para a purificação do gás deexaustão do Exemplo 3, com a exceção que a direção do fluxodo gás de exaustão foi mudada somente no processo derecuperação. Isto é, após o processo de recuperação, adireção do fluxo do gás de exaustão foi mudada outra vez edesse modo o processo de fluxo normal foi executado. Noprocesso de recuperação subseqüente, a direção do fluxo dogás de exaustão foi mudada. Isto é, no estado mostrado naFIGURA 7, um processo de fluxo normal foi executado por dezhoras. Em seguida, as respectivas válvulas foram convertidaspara ajustar desse modo o estado que corresponde à FIGURA 4,e desse modo o processo de recuperação foi executado, e oprocesso de fluxo normal foi executado então por dez horas noestado mostrado na FIGURA 7. Estes procedimentos foramrepetidos.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 7 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 4 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão do presente exemplo émostrada na Tabela 7 abaixo.

Tabela 7

<table>table see original document page 28</column></row><table>

Utilizando o método do Exemplo 3, a eficiência dapurificação de NOx e a eficiência da purificação de HC forammedidas, e as quantidades de envenenamento com enxofre e decinza foram medidas ao empregar o método do Exemplo 2. Osresultados são mostrados na Tabela 10 a seguir. Além disso,uma vez que as quantidades de envenenamento com enxofre e decinza são as mesmas que no Exemplo 2, um número relacionado aelas é omitido.

EXEMPLO 5

Tal como ilustrado na FIGURA 8, o aparelho para apurificação do gás de exaustão do presente exemplo é o mesmoaparelho para a purificação do gás de exaustão que no Exemplo1, com a exceção que o CCo4, o NSR2, o DPNR3, o NSR2 e o CCo4são arranjados seqüencialmente em um conversor catalitico 1.O NSR2 e o CCo4 são os mesmos que no caso em que cada umdentre o NSR2 e o CCo4 do Exemplo 4 estão na metade. Nopresente exemplo, embora o NSR2 e o CCo4 sejam formadosseparadamente, as respectivas camadas de catalisador de NSR ede CCo4 podem ser formadas em um único substrato do tipocolméia.

Tal aparelho para a purificação do gás de exaustãofoi montado em um sistema de exaustão de dois litros de ummotor a diesel para a aspersão direta tal como no Exemplo 1,e um processo de fluxo normal e um processo de recuperaçãoforam executados de acordo com o método do Exemplo 3.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 8 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 4 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão do presente exemplo émostrada na Tabela 8 abaixo.

Tabela 8

<table>table see original document page 29</column></row><table>

EXEMPLO COMPARATIVO 2

O processo do fluxo normal e o processo derecuperação foram executados da mesma maneira que no Exemplo3 utilizando o aparelho para a purificação do gás de exaustãodo Exemplo 3, com a exceção que o estado mostrado na FIGURA 7foi mantido e desse modo a direção do fluxo do gás deexaustão não foi invertida.

No caso onde a direção do fluxo do gás de exaustãomostrada na FIGURA 7 é ajustada em uma direção de fluxonormal e a direção do fluxo do gás de exaustão mostrada naFIGURA 4 é ajustada em uma direção de fluxo reverso, adireção do fluxo do gás de exaustão do presente exemplocomparativo é fornecida na tabela 9 a seguir. No presenteexemplo comparativo, em qualquer um dentre o processo defluxo normal e o processo de recuperação, a direção do fluxodo gás de exaustão foi mantida em uma direção de fluxonormal.Tabela 9

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Utilizando o método do Exemplo 3, a eficiência dapurificação de NOx e a eficiência da purificação de HC forammedidas, e as quantidades de envenenamento com enxofre e decinza foram medidas utilizando o método do Exemplo 2. Osresultados são mostrados na tabela 10 a seguir. Além disso,uma vez que as quantidades de envenenamento com enxofre e decinza são as mesmas que no exemplo comparativo 1, um númerorelacionado a elas é omitido.

<Avaliação>

Tabela 10

<table>table see original document page 30</column></row><table>

De acordo com o método para a purificação do gás deexaustão dos exemplos, mesmo depois que o motor a diesel foidirigido por 100 horas, a eficiência da purificação de NOx ea eficiência da purificação de HC eram mais elevadas do queno Exemplo Comparativo 2. Nos exemplos respectivos, aquantidade de envenenamento com enxofre era muito mais baixado que no Exemplo Comparativo 2. Conseqüentemente, aeficiência elevada da purificação de NOx é considerada comotendo sido obtida devido à recuperação elevada doenvenenamento com enxofre nos exemplos.

No Exemplo Comparativo 2, uma vez que a quantidadede envenenamento com enxofre foi aumentada para o lado amontante, o envenenamento com enxofre de NSR2 não foirecuperado nem mesmo através do processo de recuperação. Noentanto, quando a direção do fluxo do gás de exaustão foiinvertida para executar o processo de recuperação tal como noExemplo 3, o NSR2 e o DPNR3 foram recuperados igualmente doenvenenamento com enxofre, e a quantidade de cinza do DPNR3foi diminuída.

No entanto, quando da comparação dos exemplos, aeficiência da purificação de NOx do Exemplo 3 eraligeiramente mais baixa. Isto ocorre porque o ponto rico éconsumido no CCo4 devido ao fluxo do gás de exaustão naseqüência de CCo4, DPNR3, NSR2 no processo de fluxo normalcom a medição. Desse modo, é preferível que o NSR2 sejadisposto em ambos os lados do DPNR3.

Tal como descrito anteriormente, o aparelho para apurificação do gás de exaustão e o método para a purificaçãodo gás de exaustão, de acordo com a presente invenção, podemser aplicados não somente à purificação de gases de exaustãodos motores a diesel, mas também à purificação de gases deexaustão dos motores a gasolina, motores a gás, caldeiras,etc.

Embora a invenção tenha sido mostrada e descritacom respeito às realizações preferidas da mesma, deve ficarcompreendido por um técnico no assunto que várias mudanças emodificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter eâmbito da invenção tal como definido nas seguintesreivindicações.

Claims

1. APARELHO PARA A PURIFICAÇÃO DE GÁS DEEXAUSTÃO, caracterizado pelo fato de compreender:um dispositivo de suprimento de agente redutor queadiciona um agente redutor ao gás de exaustão;um primeiro catalisador que compreende umcatalisador da redução da oclusão de NOx obtido mediante aformação de uma camada de catalisador em uma superfície de umsubstrato do tipo colméia que tem uma estrutura de fluxodireto, em que a camada de catalisador inclui um suporte deóxido poroso e um material de oclusão de NOx e um metal nobresuportados na mesma;um segundo catalisador obtido mediante a formaçãode uma camada de catalisador pelo menos em uma superfície deum substrato de filtro que tem uma estrutura de fluxo deparede e que inclui um suporte de óxido poroso e pelo menosum metal nobre suportado no mesmo,·um recipiente que tem pelo menos o primeirocatalisador e o segundo catalisador arranjados em série; eum dispositivo de mudança de direção que muda umadireção do fluxo do gás de exaustão no recipiente entre umadireção de fluxo normal e uma direção de fluxo reverso, emque na direção de fluxo normal o primeiro catalisador édisposto no lado a montante de uma direção do fluxo do gás deexaustão e o segundo catalisador é disposto no lado a jusantedo mesmo, e na direção de fluxo reverso o segundo catalisadoré disposto no lado a montante da direção do fluxo do gás deexaustão e o primeiro catalisador é disposto no lado ajusante do mesmo.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o segundo catalisadorcompreende adicionalmente um material de oclusão de NOxsuportado na camada de catalisador.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que no recipiente, o primeirocatalisador, o segundo catalisador e um terceiro catalisadorsão arranjados em ordem, em que o terceiro catalisador éobtido mediante a formação de uma camada de catalisador sobreuma superfície de um substrato do tipo colméia que tem umaestrutura de fluxo direto, em que a camada de catalisadorinclui um suporte de óxido poroso e um metal nobre suportadono mesmo, e o dispositivo de mudança da direção muda adireção do fluxo do gás de exaustão entre uma direção defluxo normal em uma seqüência do primeiro catalisador, dosegundo catalisador e então do terceiro catalisador, e umadireção de fluxo reverso em uma seqüência do terceirocatalisador, do segundo catalisador e então do primeirocatalisador.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o terceiro catalisador é pelomenos um selecionado entre um catalisador de redução daoclusão de NOx, um catalisador de três vias e um catalisadorde oxidação.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o primeiro catalisadorcompreende um catalisador de oxidação ou um catalisador detrês vias disposto em um lado a montante do mesmo e umcatalisador de redução da oclusão de NOx disposto em um ladoa jusante do mesmo quando o primeiro catalisador é dispostono lado a montante da direção do fluxo do gás de exaustão, eo terceiro catalisador compreende um catalisador de oxidaçãoou um catalisador de três vias disposto em um lado a montantedo mesmo e um catalisador de redução da oclusão de NOxdisposto em um lado a jusante do mesmo quando o terceirocatalisador é disposto no lado a montante da direção do fluxodo gás de exaustão.

6. MÉTODO PARA A PURIFICAÇÃO DE GÁS DE EXAUSTÃOUTILIZANDO O APARELHO PARA A PURIFICAÇÃO DO GÁS DE EXAUSTÃO,caracterizado pelo fato de compreender um processo de fluxonormal para permitir que o gás de exaustão flua normalmente eum processo de recuperação para permitir que o gás deexaustão em uma atmosfera rica a alta temperatura adicionadocom um agente redutor flua de uma maneira pulsante de modoque um material de oclusão de NOx envenenado com enxofre sejareduzido para recuperar desse modo uma função da oclusão deNOx, em que uma direção do fluxo do gás de exaustão noprocesso de fluxo normal é mudada no processo de recuperação.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umprocesso de regeneração para permitir que o gás de exaustãoem uma atmosfera fina adicionado com o agente redutor flua deuma maneira pulsante para gerar desse modo o calor decombustão que é utilizado então para queimar o PM acumuladono segundo catalisador, regenerando desse modo uma função dacaptura de PM, em que a direção do fluxo do gás de exaustãono processo de fluxo normal é mudada no processo deregeneração.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o processo de regeneraçãoprecede o processo de recuperação.