BRPI1007323B1 - compósito de catalisador, método para tratar uma corrente de descarga gasosa de um motor a diesel, e sistema para tratar uma corrente de descarga de motor a diesel - Google Patents
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Description
“COMPÓSITO DE CATALISADOR, MÉTODO PARA TRATAR UMA CORRENTE DE DESCARGA GASOSA DE UM MOTOR A DIESEL, E, SISTEMA PARA TRATAR UMA CORRENTE DE DESCARGA DE MOTOR A DIESEL” REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] Este pedido reivindica o benefício da prioridade sob 35 U.S.C. § 119(e) para o Pedido Provisório U.S. Serial n* 61/145.413, depositado em 16 de janeiro de 2009, que é aqui incorporado por referência.
CAMPO TÉCNICO
[0002] Este está direcionado a um compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel e um método para tratar uma corrente de gás de descarga de diesel. Mais particularmente, a presente invenção está direcionada a uma estrutura de catalisador que compreende três camadas distintas; em que uma camada que contém um componente de metal precioso cataliticamente ativo, por exemplo, uma contendo paládio, está localizada entre as duas camadas de armazenagem de hidrocarboneto que contém, por exemplo, um ou mais zeólitos.
FUNDAMENTOS
[0003] A operação de motores de combustão pobre, por exemplo, motores a diesel e motores a gasolina de combustão pobre fornecem o usuário com excelente economia de combustível, e tem emissões muito baixas de hidrocarbonetos na fase gasosa e monóxido de carbono devido à sua operação em altas razões de ar/combustível sob condições de combustão pobre. Os motores a diesel, em particular, também oferecem vantagens significantes sobre os motores de gasolina em termo de sua economia de combustível, durabilidade, e sua capacidade de gerar alto torque em baixa velocidade.
[0004] A partir do ponto de vista das emissões, contudo, os motores a diesel apresentam problemas mais graves do que suas contrapartes de ignição por centelhas. Os problemas de emissão dizem respeito à 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 dióxido de nitrogênio (NO2), dentre outros.
[0005] Os catalisadores de oxidação que compreendem metais preciosos tais como metais do grupo da platina (PGM) dispersaram sobre um suporte de óxido metálico refratário são conhecidos para o uso no tratamento da descarga de motores a diesel de modo a converter os poluentes gasosos tanto de hidrocarboneto quanto de monóxido de carbono catalisando a oxidação destes poluentes para dióxido de carbono e água. Tais catalisadores estavam geralmente contidos em unidades chamadas de catalisadores de oxidação de diesel (DOC), ou mais simplesmente conversores catalíticos, que são colocados no caminho do fluxo do exaustor de um motor movido a diesel para tratar a descarga antes de escapar para a atmosfera. Tipicamente, os catalisadores de oxidação de diesel são formados em carreadores de substratos cerâmicos ou metálicos em que uma ou mais composições de revestimento de catalisador são depositadas. Além das conversões do HC gasoso, CO e a fração de SOF de matéria particulada, os catalisadores de oxidação que contém metais do grupo da platina (que são tipicamente dispersados sobre um suporte de óxido metálico refratário) promovem a oxidação de óxido nítrico (NO) para NO2.
[0006] Por exemplo, a US 5.491.120 divulga os catalisadores de oxidação contendo cério e um segundo óxido metálico volumoso que pode ser um ou mais de titânia, zircônia, céria-zircônia, sílica, alumina-sílica e alfa-alumina.
[0007] A US 5.627.124 divulga os catalisadores de oxidação contendo A céria e alumina. E divulgado que cada uma tem uma área superficial de pelo menos cerca de 10 m2 /g. A razão em peso de céria para alumina é divulgada ser de 1,5:1 a 1:1,5. Também é nesta divulgado opcionalmente incluir platino. A alumina é divulgada preferivelmente ser alumina ativada. A US 5.491.120 divulga os catalisadores de oxidação contendo céria e um segundo óxido metálico volumoso, que pode ser um ou mais de titânia, zircônia, céria-zircônia, sílica, alumina-sílica e alfa-alumina.
[0008] A técnica anterior também apresenta uma advertência quanto ao uso de zeólitos, incluindo zeólitos dopados com metal, para tratar descargas de diesel. A US 2008/045405 divulga um catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga, tal como a oxidação de hidrocarbonetos não queimados, e monóxido de carbono e a redução de óxidos de nitrogênio. Mais particularmente, a US 2008/045405 está direcionada a uma composição seladora que compreende duas camadas seladoras distintas contendo duas razões em peso claramente diferentes de Pt:Pd.
[0009] Como é bem conhecido na técnica, os catalisadores usados para tratar a descarga dos motores de combustão interna são menos eficazes durante os períodos de operação de temperatura relativamente baixa, tal como o período de partida fria inicial da operação do motor, porque a descarga do motor não está em uma temperatura suficientemente alta para a conversão catalítica eficaz de componentes nocivos na descarga. Para esta finalidade, é conhecido na técnica incluir um material adsorvente, que pode ser um zeólito, como parte de um sistema de tratamento catalítico de modo a adsorver os poluentes gasosos, geralmente, hidrocarbonetos, e retê-los durante o período de partida fria inicial. Ao passo que a temperatura do gás de descarga aumenta, os hidrocarbonetos adsorvidos são conduzidos do adsorvente e submetidos ao tratamento catalítico na temperatura mais elevada. Com relação a isto, ver, por exemplo, a US 5.125.231 que divulga o uso de zeólitos dopados com metais do grupo da platina como adsorventes de hidrocarboneto de baixa temperatura bem como catalisadores de oxidação.
[00010] Como divulgado mais acima, os catalisadores de oxidação que compreendem um metal do grupo da platina (PGM) dispersados sobre um suporte de óxido metálico refratário são conhecidos para o uso no tratamento de emissões de gases de descarga de motores a diesel. A platina (Pt) permanece o metal mais eficaz do grupo da platina para oxidar CO e HC em um DOC, depois a maturação em alta temperatura sob condições pobres e na presença do enxofre combustível. Todavia, uma das maiores vantagens de usar catalisadores com base em paládio (Pd) é o custo inferior do Pd se comparado ao Pt. Contudo, os DOCs com base em Pd tipicamente mostram maiores temperaturas de queima para a oxidação de CO e HC, especialmente quando usados com materiais de armazenamento de HC, causando potencialmente um atraso na queima de HC e ou CO. Contudo, para maximizar a quantidade de hidrocarbonetos que é absorvida durante a fase de partida fria de um motor, é desejável aumentar a capacidade de armazenamento de hidrocarbonetos. Além disso, o aumento da capacidade de armazenamento de hidrocarboneto previne a cobertura de locais de absorção de metal precioso deste modo aumentando a quantidade de locais cataliticamente ativos que são disponíveis para a absorção e conversão de CO. Este mecanismo leva a uma conversão de monóxido de carbono melhorada além de uma melhor conversão de hidrocarboneto.
[00011] Ao passo que os regulamentos quanto emissões se tornam mais severas, existe um objetivo contínuo de desenvolver sistemas catalisadores de oxidação de diesel (DOC) que fornecem um desempenho melhorado, por exemplo, o desempenho de queima. Consequentemente, a presente invenção é direcionada a um catalisador de oxidação de diesel com um modelo de camadas de modo a maximizar a capacidade de armazenamento de hidrocarboneto sem sacrificar a atividade catalítica do catalisador. Também existe um objetivo de utilizar componentes de DOCs, por exemplo, os zeólitos e paládio, tão eficazmente quanto possível.
SUMÁRIO
[00012] São fornecidos sistemas e componentes de descarga e métodos de usar os mesmos os quais usam um material catalítico de oxidação de diesel em um suporte. O suporte pode ser um modelo através do fluxo 3 usado para um catalisador de oxidação de diesel (DOC) ou modelo de fluxo em parede usado para um filtro de fuligem catalisado (CSF). A presente invenção diz respeito a um compósito de catalisador de oxidação de diesel em camada para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel que compreende: um substrato carreador; uma camada de fundo revestida sobre o dito substrato carreador que compreende pelo menos uma primeira peneira molecular; uma camada intermediária revestida sobre a dita camada de fundo que compreende pelo menos um componente de metal precioso sobre um suporte de óxido metálico refratário; e uma camada de topo revestida sobre a dita camada intermediária que compreende pelo menos uma segunda peneira molecular.
[00013] Outro aspecto fornece um método de tratar uma corrente de exaustão gasosa de um motor a diesel, a corrente de exaustão incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outro componentes de gás de descarga, o método que compreende: contatar a corrente de exaustão com o compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com as formas de realização da presente invenção. Outro métodos também podem incluir direcionar a corrente de gás de descarga de diesel um ou mais a um filtro de fuligem localizado a montante do compósito de catalisador de oxidação de diesel e um artigo catalítico de redução catalítica seletiva (SCR) localizada a jusante ou a montante do filtro de fuligem localizado (CSF).
[00014] Outro aspecto fornece um sistema para o tratamento de uma corrente de exaustão de motor a diesel incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outro componentes de gás de descarga, o sistema de tratamento de emissão que compreende: um conduíte de descarga em comunicação fluida com o motor a diesel por intermédio de uma tubulação de descarga; o compósito de catalisador de oxidação de diesel de acordo com as formas de realização da presente invenção em que o carreador é um substrato de fluxo direto ou um substrato de parede de fluxo; e um ou mais do seguinte em comunicação fluida com o compósito: um filtro de fuligem, um artigo catalítico de redução catalítica seletiva (SCR) e um artigo catalítico de redução e armazenamento de NOx (NSR).
[00015] Em uma ou mais formas de realização, o material catalítico de oxidação de diesel tem uma camada intermediária do catalisador que é substancialmente isenta de uma peneira molecular.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA FIGURA
[00016] A FIG. 1 fornece um gráfico dos dados de conversão de hidrocarboneto.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[00017] São especificamente fornecidos sistemas e componentes de descarga de diesel onde o zeólito está localizado em camadas em ambos os lados de uma camada contendo um componente de metal precioso tal como paládio. Portanto, a camada de fundo e de topo do catalisador de oxidação de diesel da presente invenção compreende um material microporoso que pode agir como um componente de armazenamento de hidrocarboneto (HC), por exemplo, um zeólito, de modo a armazenar as HCs durante o período de partida fria do ciclo de acionamento. Depois do aquecimento do catalisador, o componente de armazenamento de hidrocarboneto (HC) vai liberar os HCs armazenados que são subsequentemente convertidos no catalisador.
[00018] O catalisador de oxidação de diesel de acordo com a presente invenção compreende pelo menos três camadas separadas em um substrato carreador, em que o fundo e a camada de topo compreendem pelo menos um material microporoso e a camada intermediária compreende pelo menos um componente de PGM cataliticamente ativo. A camada de fundo e a camada de topo têm uma alta capacidade de armazenamento de hidrocarboneto e devido à separação das camadas, a camada intermediária tem alta eficácia de conversão sem a interferência negativa entre pelo menos um componente de PGM cataliticamente ativo e pelo menos um material microporoso. Os catalisadores de oxidação de diesel de acordo com a presente invenção têm uma conversão de hidrocarboneto melhorada.
[00019] O catalisador de oxidação de diesel de acordo com a presente invenção também pode compreender outras camadas. Estas camadas podem ser arranjadas em qualquer ordem e também podem ser camadas intermediárias entre qualquer uma das camadas ou o substrato carreador divulgado acima. De acordo com a presente invenção as camadas adicionais podem compreender qualquer material adequado, por exemplo um material poroso, por exemplo um óxido com base metálica e óxido de metal de transição, ou um material microporoso.
[00020] Preferivelmente, a camada intermediária do catalisador de oxidação de diesel de acordo com a presente invenção é substancialmente isenta de um material microporoso.
[00021] A referência a um compósito catalisador significa um artigo catalítico incluindo um substrato carreador, por exemplo um substrato de favo de mel, tendo uma ou mais camadas seladoras contendo um componente catalítico, por exemplo, um componente do grupo de metais preciosos que é eficaz para catalisar a oxidação de HC, CO e/ou NOx.
[00022] Referência a “essencialmente nenhum”, “essencialmente isento,” e “substancialmente isento” significa que o material citado não é intencionalmente fornecido na camada citada. E reconhecido, contudo, que o material pode migrar ou difundir a camada citada em quantidades menores consideradas ser não substanciais (isto é < 10 % do material, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, ou ainda 1 %). Como aqui usado, portanto, uma “camada substancialmente isenta de um material microporoso” é uma camada contendo não mais do que 10 % em peso de um material microporoso ou é completamente isento de um material microporoso. Contudo, de acordo com a presente invenção o termo “camada substancialmente isenta de um material microporoso” não exclui que o material poroso que pode estar presente em uma camada sendo macro- ou meso- poroso contenha uma pequena quantidade de material microporoso.
[00023] Os suportes de óxido metálico refratários de alta superfície, também chamados de materiais micro porosos aqui, se referem às partículas o de suporte tendo poros maiores do que 20 A e uma distribuição ampla de poro. Como aqui definido, tais suportes de óxidos metálicos excluem as peneiras moleculares, especialmente os zeólitos. Os suportes de óxido metálico refratários de alta área superficial, por exemplo, materiais de suporte de alumina, também indicados como “gama alumina” ou “alumina ativada,” tipicamente apresentam uma área superficial BET em excesso de 60 metros quadrados por grama (“m2/g”), muitas vezes, cerca de 200 m2/g ou maior. Tal alumina ativada é geralmente uma mistura das fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais de fases eta, kapa e teta alumina. Os óxidos metálicos refratários outros que não alumina ativada podem ser usados como um suporte para pelo menos alguns dos componentes catalíticos em um dado catalisador. Por exemplo, céria volumosa, zircônia, alfa alumina e outro materiais são conhecidos para tal uso. Embora muitos destes materiais sofram da desvantagem de ter uma área superficial BET consideravelmente menor do que a alumina ativada, esta desvantagem tende a ser compensada por uma maior durabilidade do catalisador resultante. A “área superficial de BET” tem seu significado habitual se referindo a Brunauer, Emmett, Teller method for determining surface area by N2 adsorption. O diâmetro de poro e volume de poro também podem ser determinados usando a adsorção de N2 tipo BET. Desejavelmente, a alumina ativa tem uma área superficial específica de 60 a 350 m2/g, e tipicamente de 90 a 250 m2/g. A carga no suporte de óxido refratário é preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 6 g/in3, mais preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 5 g/in3 e ainda mais preferivelmente de cerca de 3 a cerca de 4 g/in3.
[00024] Como aqui usado, os materiais micro porosos e peneiras moleculares (usados permutavelmente), tais como zeólitos, se referem aos materiais que podem na forma particulada suportar metais de grupo precioso catalítico, os materiais tendo uma distribuição de poro substancialmente o uniforme, com o tamanho de poro médio sendo de não mais do que 20 A. A referência a um “suporte não zeolítico” em uma camada catalisadora se refere a um material que não é uma peneira molecular ou zeólito e que recebe os metais preciosos, estabilizadores, promotores, aglutinantes, e outros através da associação, dispersão, impregnação, ou outros métodos adequados. Os exemplos de tais suportes incluem, mas não são limitados a, óxidos metálicos refratários de alta área superficial. Uma ou mais formas de realização da presente invenção incluem um suporte de óxido metálico refratário alta área superficial que compreende um composto ativado selecionado do grupo que consiste de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircônia-alumina, titânia- alumina, lantana-alumina, lantana-zircônia-alumina, barita-alumina, baritalantana-alumina, barita-lantana-neodímia-alumina, zircônia-sílica, titânia-sílica, e zircônia-titânia.
[00025] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada intermediária do catalisador é substancialmente isenta de um material microporoso.
[00026] O catalisador de oxidação de diesel da presente invenção compreende um substrato carreador. A princípio, qualquer carreador de substrato adequado conhecido ao técnico habilitado pode ser usado no contexto da presente invenção.
[00027] De acordo com a presente invenção, a composição catalisadora de oxidação da presente invenção é disposta em um substrato carreador. O substrato pode ser qualquer um daqueles materiais tipicamente usados para preparar os catalisadores, e preferivelmente compreenderá uma estrutura em favo de mel de cerâmica ou metálica. Qualquer substrato adequado pode ser utilizado, tal como um substrato monolítico do tipo que possui passagens de fluxo gasoso paralelas e finas que se entendem através de uma entrada ou uma face de saída do substrato, tal que as passagens são abertas ao fluxo fluido através destes (aqui indicados como substratos de fluxo direto). As passagens, que são essencialmente caminhos retos de sua entrada de fluidos até sua saída de fluidos, são definidas por paredes em que o material catalítico é revestido como um selador de modo que os gases que fluem através das passagens comunicam o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato monolítico são canais de parede fina, que podem ser de qualquer forma e tamanho transversal adequados tal como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc.
[00028] para um filtro de fuligem catalisado, o substrato pode ser um filtro de fluxo em paredes em forma de favo de mel, filtro de fibras enroladas ou empacotadas, espuma de célula aberta, filtro metálico sinterizado, etc., com os filtros de fluxo em parede sendo preferidos. Os substratos de fluxo em parede usados para suportar as composições de CSF têm uma pluralidade de passagens de fluxo gasoso finas substancialmente paralelas que se entendem ao longo do eixo longitudinal do substrato. Tipicamente, cada passagem é bloqueada em uma terminação do corpo do substrato, com passagens alternadas bloqueadas em terminações opostas.
[00029] Os substratos de fluxo em parede preferidos para o uso no sistema inventivo incluem favos de mel de parede porosa fina (monólito)s através dos quais a corrente fluida passa sem causar um aumento muito grande na retro-pressão ou pressão através do artigo. Normalmente, a presença de um artigo de fluxo em parede limpo criará uma retro-pressão de coluna de água de 1 polegada (2,54 cm) a 10 psig (69 kPa). Os substratos de fluxo em parede de cerâmica usados no sistema são preferivelmente formados de um material tendo uma porosidade de pelo menos 40 % (por exemplo, de 40 a 70 %) tendo um tamanho de poro médio de pelo menos 5 mícrons (por exemplo, de 5 a 30 mícrons). Mais preferivelmente, os substratos têm uma porosidade de pelo menos 50 % e têm um tamanho de poro médio de pelo menos 10 mícrons.
[00030] Tais carreadores monolíticos podem conter até cerca de 900 ou mais passagens de fluxo (ou “células”) por polegada quadrada de seção transversal, embora muito pouco possa ser usado. Por exemplo, o carreador pode ter de cerca de 50 a 600, mais usualmente de cerca de 200 a 400, células por polegada quadrada (“cpsi”). As células podem ter seções transversais que são retangulares, quadrados, circulares, ovais, triangulares, hexagonais, ou são de outras formas poligonais. Os substratos de fluxo direto tipicamente têm uma espessura de parede entre 0,002 e 0,1 polegadas. Os substratos de fluxo direto preferidos têm uma espessura de parede entre 0,002 e 0,015 polegadas (50,80 pm a 0,38 mm).
[00031] Um substrato de cerâmica adequado pode ser feito de qualquer material refratário adequado, por exemplo, cordierita, cordierita-alumina, nitreto de silício, carbeto de silício, mulito de zircônio, espodumeno, alumina-sílica magnésia, silicato de zircônio, silimanita, silicatos de magnésio, zircão, petalita, alumina, aluminossilicatos e outros.
[00032] Os carreadores de substrato úteis para os catalisadores da presente invenção também podem ser metálicos por natureza e ser compostos de um ou mais metais ou ligas metal. Os substratos metálicos podem ser utilizados em várias formas tais como lâmina ondulada ou forma monolítica. Os suportes metálicos preferidos incluem os metais resistentes ao calor e ligas metálicas tais como titânio e aço inoxidável bem como outras ligas em que o ferro é um componente substancial ou principal. Tais ligas podem conter uma ou mais de níquel, cromo e/ou alumínio, e a quantidade total destes metais pode vantajosamente compreender pelo menos 15 % em peso da liga, por exemplo, 10 a 25 % em peso de cromo, 3 a 8 % em peso de alumínio e até 20 % em peso de níquel. As ligas também podem conter pequenas quantidades ou quantidades traço de um ou mais outros metais tais como manganês, cobre, vanádio, titânio e outros. A superfície ou os substratos metálicos podem ser oxidados em altas temperaturas, por exemplo, 1000° C e maiores, para aumentar a resistência à corrosão das ligas formando-se uma camada de óxido nas superfícies dos substratos. Tal oxidação induzida por alta temperatura pode melhorar a aderência do suporte de óxido metálico refratário e promover cataliticamente os componentes metálicos ao substrato.
[00033] A camada intermediária do catalisador de oxidação de diesel da presente invenção compreende pelo menos um componente cataliticamente ativo. A princípio, qualquer componente cataliticamente ativo adequado pode ser usado. Preferivelmente, o componente cataliticamente ativo é pelo menos um metal dos metais do grupo da platina, por exemplo, pelo menos um metal selecionado de Pt, Pd, Rh, Au, e/ou Ir. No contexto da presente invenção, também é possível que o componente cataliticamente ativo compreenda dois ou mais metais dos metais do grupo da platina, em particular Pd e Pt.
[00034] Portanto, de acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que o componente cataliticamente ativo é pelo menos um metal dos metais do grupo da platina.
[00035] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que o componente cataliticamente ativo é pelo menos um metal selecionado de Pt, Pd, Rh, Au, e Ir.
[00036] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que o componente cataliticamente ativo contém Pt e Pd.
[00037] As quantidades adequadas de Pt e Pd variam de 1 a 300 g/ft3 (35,7 a 10.714 g/m3). São preferidos os valores entre cerca de 10 a cerca de 220 g/ft3 (357 a 7857 g/m3). A razão entre Pt e Pd em uma base em peso, varia preferivelmente entre cerca de 10/1 a cerca de 1/10. Os valores preferidos são entre cerca de 4/1 e cerca de 1/2.
[00038] E possível que o componente cataliticamente ativo seja usado como tal. Contudo, também é possível que a camada intermediária adicionalmente compreenda um material de suporte macro poroso. Em particular, é possível de acordo com a presente invenção que a camada intermediária compreenda o componente cataliticamente ativo dispersado em um material de suporte macro poroso.
[00039] Deste modo, de acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um material de suporte macro poroso.
[00040] Os materiais de suporte macro porosos adequados são conhecidos ao técnico habilitado. O material de suporte macro poroso da camada intermediária é preferivelmente um óxido de base metálica e / ou óxido de metal de transição que são selecionados do grupo incluindo os compostos de sílica, alumina, zircônia, titânia e misturas destes. Os suportes particularmente preferidos são compostos ativados com alta área superficial selecionados do grupo que consiste de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircônia-alumina, titânia-alumina, lantana-alumina, lantana-zircônia- alumina, barita-alumina, barita-lantana- alumina, barita-lantana-neodímia-alumina, zircônia-sílica, titânia-sílica, zircônia-titânia. Em particular são preferidos AI2O3, ZrCE, CeCE ou S1O2 bem como misturas destes.
[00041] Preferivelmente, 0 material de suporte macro poroso é um material com uma porosidade entre 0,2 a 1,2 ml/g, preferível entre cerca de 0,6 e cerca de 1,0 ml/g. O material de suporte poroso preferivelmente tem uma área superficial BET entre 30 e 300 m2/g, mais preferivelmente entre cerca de 60 e cerca de 200 in2/g e 0 diâmetro de poro médio é na faixa de 70 Ã a 150 Á.
[00042] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é, portanto, direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um material de suporte macro poroso selecionado de óxido de base metálica e óxidos de metal de transição.
[00043] A camada intermediária do catalisador de oxidação de diesel da presente invenção pode adicionalmente compreender outros componentes, por exemplo outros componentes ou promotores cataliticamente ativos. Os promotores adequados são conhecidos ao técnico habilitado. Os promotores preferidos são, por exemplo, óxidos alcalinos tais como BaO, MgO, La2Ü3 ou misturas destes. A camada intermediária, contudo, é substancialmente isenta de metais de base em quantidades adequadas para o armazenamento de NOx (óxidos de nitrogênio); tais metais de base que podem incluir, mas não são limitados a, Ba, Mg, K, e La, e outros.
[00044] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção deste modo é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um óxido alcalino em uma quantidade não adequada para o armazenamento de ΝΟχ.
[00045] A camada de fundo e a camada de topo do catalisador de oxidação de diesel da presente invenção compreende pelo menos um material microporoso. De acordo com a presente invenção, o material microporoso é adequado para absorver os hidrocarbonetos, isto é, pode agir como componente de armazenamento de hidrocarboneto (HC) para a adsorção dos hidrocarbonetos (HC).
[00046] A princípio, qualquer material microporoso pode ser usado para o catalisador de oxidação de diesel da presente invenção. Em particular, o material microporoso tem um tamanho de poro entre 0,3 a 1,0 nm, preferivelmente entre cerca de 0,5 e cerca de 0,8 nm.
[00047] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção, portanto, é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que o material microporoso da camada de fundo ou o material microporoso da camada de topo ou o material microporoso da camada de fundo e a camada de topo tem um tamanho de poro de 0,3 a 1,0 nm.
[00048] Tipicamente, qualquer material microporoso conhecido tal como um zeólito ou material semelhante a zeólito pode ser usado. Preferivelmente, o material de armazenamento de hidrocarboneto é um zeólito. O zeólito pode ser um zeólito natural ou sintético tal como faujasita, cabazita, clinoptilolita, mordenita, silicalita, zeólito X, zeólito Y, zeólito Y ulta-estável, zeólito ZSM-5, zeólito ZSM-12, zeólito SSZ-3, zeólito SAP05, ofretita, ou um beta zeólito. O materiais adsorventes de zeólito preferidos têm uma alta razão de sílica para alumina. Os zeólitos podem ter uma razão molar de sílica/alumina de pelo menos cerca de 25/1, preferivelmente de pelo menos cerca de 50/1, com faixas úteis de cerca de 25/1 a 1000/1, 50/1 a 500/1 bem como cerca de 25/1 a 300/1, de cerca de 100/1 a 250/1, ou alternativamente de cerca de 35/1 a 180/1 também são exemplificados. Os zeólitos preferidos include ZSM, Y e beta zeólitos. Um adsorvente particularmente adequado pode compreender um beta zeólito do tipo divulgado na US 6.171.556. A carga de zeólito não deve ser menor do que 0,1 g/in3 de modo a garantir uma capacidade de armazenamento de HC suficiente e para prevenir uma liberação prematura de parafinas armazenadas durante a inclinação de temperatura depois do armazenamento de baixa temperatura. Preferivelmente, o teor de zeólito é na faixa de cerca de 0,4 a cerca de 0,7 g/in3. Uma liberação prematura de aromáticos e parafinas do zeólito pode causar um atraso na queima do CO e HC.
[00049] Em uma forma de realização, o um ou mais zeólitos podem ser estabilizados pelo troca de íons com um metal terroso raro. Em outra forma de realização, a(s) camada(s) de selador da presente invenção podem incluir um ou mais óxidos de terras raras (por exemplo, céria) para promover a oxidação dos HCs pesados.
[00050] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é, portanto, direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que o material microporoso da camada de fundo ou o material microporoso da camada de topo ou o material microporoso da camada de fundo e da camada de topo é um zeólito.
[00051] A camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo do catalisador de oxidação de diesel da presente invenção pode adicionalmente compreender outros componentes. De acordo com a presente invenção, é possível que a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo do catalisador de oxidação de diesel adicionalmente compreendem um componente PGM cataliticamente ativo ou um material de suporte macro poroso. Os materiais adequados são divulgados acima.
[00052] Deste modo, de acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo adicionalmente compreendem um material de suporte macro poroso selecionado de óxido de base metálica e óxidos de metal de transição.
[00053] Tipicamente, a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo do catalisador de oxidação de diesel compreendem um componente de PGM cataliticamente ativo somente em uma quantidade que é menor do que a quantidade em que a camada intermediária compreende um componente de PGM cataliticamente ativo.
[00054] A camada de topo ou a camada de fundo podem ou não podem conter uma componente de PGM cataliticamente ativo, em particular Pt e ou Pd. No caso em que Pt está presente em cada revestimento, as faixas adequadas são entre 1 a 50 g/ft3 (38,70 a 1.785 g/m3), os valores preferidos são entre cerca de 2 a cerca de 15 g/ft3 (71a 535 g/m3). No caso onde Pd está presente, as faixas adequadas são entre 1 e 30g/ft3 (38,70 a 1.161 g/cm3) preferivelmente entre cerca de 2 a cerca de 15 g/ft3 (71a 535 g/m3).
[00055] De acordo com outra forma de realização, a presente invenção é direcionada ao catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel como divulgado acima, em que a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo adicionalmente compreendem um componente de PGM cataliticamente ativo.
[00056] De acordo com uma forma de realização preferida, a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo do catalisador de oxidação de diesel adicionalmente compreendem um componente de PGM cataliticamente ativo selecionado de Pt e Pd, em particular Pd e/ou um material de suporte macro poroso, em particular alumina.
[00057] O catalisador de oxidação de diesel da presente invenção pode ser preparado através de qualquer método adequado.
[00058] A composição de cada camada do catalisador de oxidação da presente invenção pode ser aplicada às superfícies do substrato por qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, a composição catalisadora pode ser aplicada através do revestimento por pulverização, revestimento em pó, ou escovação ou imersão de uma superfície na composição catalisadora.
[00059] Em particular, as camadas individuais podem ser aplicadas através de qualquer método adequado e depois uma camada foi aplicada, preferivelmente uma etapa de secagem ou uma etapa de secagem e uma etapa de calcinação são aplicadas antes da próxima camada ser aplicada.
[00060] De acordo com a presente invenção, cada camada pode ser aplicada no substrato ou uma camada abaixo completamente ou na forma de uma zona que cobre o substrato ou camada abaixo em uma quantidade de cerca de 10 a 100 % do comprimento do substrato ou camada abaixo. A parte não coberta restante do substrato ou camada pode ser coberta com outra camada como divulgado acima. Para os usos como catalisadores de oxidação de diesel, tais uma zona cobrem preferivelmente 50 a 100 % do comprimento do substrato ou camada abaixo, mais preferivelmente de 90 a 100 %, por exemplo 100 %.
[00061] A presente invenção também é direcionada a um método para tratar as emissões de corrente de gás de descarga do motor a diesel contendo hidrocarbonetos (HC) e monóxido de carbonos (CO) não queimados. Uma corrente de gás de descarga de um motor a diesel pode ser tratada em um dispositivo de tratamento de emissão contendo o catalisador de oxidação de diesel da presente invenção. De acordo com a presente invenção, a corrente de gás de descarga primeiro entra em contato com a camada de topo e subsequentemente entra em contato a camada de meio e de fundo.
[00062] Durante a operação, as emissões de gás de descarga de um motor de queima pobre que compreende hidrocarbonetos, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, e óxidos de enxofre, inicialmente encontram a camada de topo, e em seguida encontram a camada de meio e de fundo.
[00063] Durante a operação, os gases de descarga fluem através do catalisador de oxidação de diesel da extremidade a jusante para a extremidade a montante. Os componentes cataliticamente ativos contidos nas camadas oxidam poluentes de HC e CO contidos nos gases de descarga.
[00064] As formas de realização adequadas do catalisador de oxidação de diesel para o método da presente invenção são divulgadas acima.
[00065] De acordo com uma forma de realização, a presente invenção é direcionada ao método para tratar uma corrente de gás de descarga de diesel como divulgado acima, em que a camada intermediária do catalisador de oxidação de diesel é substancialmente isento de um material microporoso.
[00066] O catalisador de oxidação de diesel (DOC) da presente invenção pode ser usado em um sistema de tratamento de emissão integrada que compreende um ou mais componentes adicionais para o tratamento de emissões de gases de descarga de diesel. Por exemplo, o sistema de tratamento de emissão também pode compreender um componente de filtro de fuligem e/ou um componente de redução catalítica seletiva (SCR). O catalisador de oxidação de diesel pode estar localizado a jusante ou a montante do filtro de fuligem e/ou componente de redução catalítica seletiva.
[00067] Além de tratar as emissões de gases de descarga por intermédio do uso de um catalisador de oxidação, a presente invenção pode utilizar um filtro de fuligem para a remoção da matéria particulada. O filtro de fuligem pode estar localizado a jusante ou a montante do DOC, mas é preferivelmente localizado a montante do catalisador de oxidação de diesel. Em uma forma de realização preferida, o filtro de fuligem é um filtro de fuligem catalisado (CSF). Qualquer CSF adequado pode ser usado de acordo com a presente invenção. Preferivelmente, o CSF da presente invenção compreende um substrato revestido com uma camada seladora contendo um ou mais catalisadores par queimar a fuligem retida e ou oxidar as emissões da corrente de gás de descarga. Em geral, catalisador de queima de fuligem pode ser qualquer catalisador conhecido para a combustão da fuligem. Por exemplo, o CSF pode ser revestido com um ou mais óxidos refratários de alta área superficial (por exemplo, alumina, sílica, sílica alumina, zircônia, e zircônia alumina) e/ou um catalisador de oxidação (por exemplo, um céria-zircônia) para a combustão de hidrocarbonetos não queimados e até algum grau de matéria particulada. Contudo, preferivelmente o catalisador de queima de fuligem é um catalisador de oxidação que compreende um ou mais catalisadores de metal precioso (PM) (platina, paládio, e/ou ródio).
[00068] Em geral, qualquer substrato de filtro conhecido na técnica pode ser usado, incluindo, por exemplo, um filtro de fluxo em paredes em forma de favo de mel, filtro de fibras enroladas ou empacotadas, espuma de célula aberta, filtro metálico sinterizado, etc., com os filtros de fluxo em parede sendo preferidos. Os substratos de fluxo em parede úteis para suportar as composições de CSF têm uma pluralidade de passagens de fluxo gasoso finas substancialmente paralelas que se estendem ao longo do eixo longitudinal do substrato. Tipicamente, cada passagem é bloqueada em uma terminação do corpo do substrato, com passagens alternadas bloqueadas em terminações opostas. Tais carreadores monolíticos podem conter até cerca de 900 ou mais passagens de fluxo (ou “células”) por polegada quadrada de seção transversal, embora muito menos possa ser usado. Por exemplo, o carreador pode ter de cerca de 50 a 600, mais geralmente de cerca de 200 a 400, células per polegada quadrada (“cpsi”). As células podem ter seções transversais que são retangulares, quadradas, circulares, ovais, triangulares, hexagonais, ou são de outras formas poligonais. Os substratos de fluxo de parede tipicamente têm uma espessura de parede entre 0,002 e 0,1 polegadas (50,8 μπι a 2,54 mm). Os substratos de fluxo de parede preferidos têm uma espessura de parede entre 0,002 e 0,015 polegadas (50,8 pm a 3,81 mm).
[00069] Os substratos de filtro de fluxo de parede são compostos de materiais semelhantes a cerâmica tal como cordierita, alfa-alumina, carbeto de silício, nitreto de silício, zircônia, mulito, espodumeno, alumina-sílica-magnesia ou silicato de zircônio, ou de metal refratário poroso. Os substratos de fluxo de parede também podem ser formados de materiais de compósito de fibra de cerâmica. Os substratos de fluxo de parede preferidos são formados a partir de cordierita, carbeto de silício e titanato de alumínio. Tais materiais são capazes a resistir ao ambiente, temperaturas particularmente elevadas, encontrados no tratamento das correntes de exaustão.
[00070] Os substratos de fluxo de parede para o uso no sistema inventivo inclui favos de mel de parede porosa fina (monólito)s através dos quais a corrente fluida passa sem causar um aumento muito grande na retro-pressão ou na pressão através do artigo. Normalmente, a presença de um artigo de fluxo de parede limpo criará uma retro-pressão de uma coluna de água 1 polegada (2,54 cm) até 10 psig (69 kPa). Os substratos de fluxo de parede de cerâmica usados no sistema são preferivelmente formados de um material tendo uma porosidade de pelo menos 40 % (por exemplo, de 40 a 70 %) tendo um tamanho de poro médio de pelo menos 5 mícrons (por exemplo, de 5 a 30 mícrons). Mais preferivelmente, os substratos têm uma porosidade de pelo menos 50 % e têm um tamanho de poro médio de pelo menos 10 mícrons. Quando os substratos com estas porosidades e estes tamanhos de poro médios são revestidos com as técnicas descritas abaixo, os níveis adequados das composições de catalisador CSF podem ser carregados nos substratos para obter excelente eficácia de conversão de NOx e queima da fuligem. Estes substratos ainda são capazes de reter as características de fluxo de descarga adequadas, isto é, retro-pressões adequadas, com relação à carga catalisadora de CSF. Os substratos de fluxo de parede adequados são, por exemplo, divulgados na US 4.329.162.
[00071] O filtro de fluxo de parede porosa usado de acordo com a presente invenção é opcionalmente catalisado em que a parede do dito elemento tem neste ou contido neste um ou mais materiais catalíticos, tais composições de catalisador de CSF são descritas acima. Os materiais podem estar presentes no lado de entrada da parede do elemento sozinha, no lado de saída sozinho, tanto no lado de entrada quanto no lado de saída, ou dentro da parede por si podem consistir todos, ou em parte, do material catalítico. Em outra forma de realização, esta invenção pode incluir o uso de uma ou mais camadas seladoras de materiais catalíticos e combinações de uma ou mais camadas de materiais catalíticos nas paredes de entrada e/ou saída do elemento.
[00072] O sistema de tratamento de gás de descarga da presente invenção também pode compreender um componente de redução catalítica seletiva (SCR). O componente de SCR deve estar localizado a montante do DOC e pode estar localizado a jusante ou a montante do filtro de fuligem. Um componente catalisador de SCR adequado para o uso no sistema de tratamento de emissões é capaz de catalisar de maneira eficaz a redução do componente de NOx em temperaturas abaixo de 600° C, de modo que os níveis adequados de NOx podem ser tratados mesmo sob condições de baixa carga que tipicamente são associadas com baixas temperaturas de descarga. Preferivelmente, o artigo catalisador é capaz de converter pelo menos 50 % do componente de NOx para N2, dependendo da quantidade de redutor adicionado ao sistema.
[00073] Outro atributo desejável para a composição é que esta possui a capacidade de catalisar a reação de O2 com qualquer excesso de NH3 para N2 e H2O, de modo que NH3 não é emitido para a atmosfera. As composições catalisadoras de SCR usadas no sistema de tratamento de emissões também devem ter resistência térmica às temperaturas maiores do que 650° C. Tais altas temperaturas podem ser encontradas durante a regeneração do filtro de fuligem catalisado à jusante.
[00074] As composições catalisadoras de SCR são descritas, por exemplo, na US 4.961.917 e US 5.516.497. As composições adequadas incluem um ou ambos de um ferro e um promotor de cobre presentes em um zeólito em uma quantidade de cerca de 0,1 a 30 por cento em peso, preferivelmente de cerca de 1 a 5 por cento em peso, do peso total de promotor mais zeólito. Além de sua capacidade de catalisar a redução de NOx com NH3 para N2, as composições divulgadas também podem promover a oxidação do excesso NH3 com O2, especialmente para aquelas composições tendo maiores concentrações de promotor.
[00075] Na forma de realização 1, é fornecido um catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga de um motor a diesel que compreende: (a) um substrato carreador; (b) uma camada de fundo revestida sobre 0 dito substrato carreador que compreende pelo menos um material microporoso; (c) uma camada intermediária revestida sobre a dita camada de fundo que compreende pelo menos um componente cataliticamente ativo; (d) uma camada de topo revestida sobre a dita camada intermediária que compreende pelo menos um material microporoso.
[00076] No seguinte, os modelos preferidos para 0 catalisador em camadas são fornecidos, incluindo tais combinações como citadas usadas sozinhas ou em combinações não limitadas, usos para os quais são incluídos os sistemas e métodos de outros aspectos da presente invenção.
[00077] 2. O catalisador de oxidação de diesel da forma de realização 1, em que a camada intermediária é substancialmente isenta de um material microporoso.
[00078] 3. O catalisador de oxidação de diesel das formas de realização de 1 a 2, em que 0 componente cataliticamente ativo é pelo menos um metal dos metais do grupo da platina.
[00079] 4. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 3, em que o componente cataliticamente ativo é pelo menos um metal selecionado de Pt, Pd, Rh, Au, e Ir.
[00080] 5. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 4, em que o componente cataliticamente ativo contém Pt e Pd.
[00081] 6. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 5, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um material de suporte macro poroso.
[00082] 7. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 6, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um material de suporte macro poroso selecionado de óxidos de base metálica e óxidos de metal de transição.
[00083] 8. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 7, em que a camada intermediária adicionalmente compreende um óxido alcalino.
[00084] 9. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 8, em que o material microporoso da camada de fundo ou o material microporoso da camada de topo ou o material microporoso da camada de fundo e a camada de topo tem um tamanho de poro de 0,3 a 1,0 nm.
[00085] 10. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 9, em que o material microporoso da camada de fundo ou o material microporoso da camada de topo ou o microporoso da camada de fundo e a camada de topo é um zeólito.
[00086] 11.0 catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 10, em que a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo adicionalmente compreendem um material de suporte macro poroso selecionado de óxidos de base metálica e óxidos de metal de transição.
[00087] 12. O catalisador de oxidação de diesel de qualquer uma das formas de realização de 1 a 11, em que a camada de fundo ou a camada de topo ou a camada de fundo e a camada de topo adicionalmente compreendem um componente de PGM cataliticamente ativo.
[00088] 13. Um método para tratar uma corrente de gás de descarga de diesel, o método compreendendo as etapas de: i) fornecer um catalisador de oxidação de diesel que compreende: (a) um substrato carreador; (b) uma camada de fundo revestida sobre o dito substrato carreador que compreende pelo menos um material microporoso; (c) uma camada intermediária revestida sobre a dita camada de fundo que compreende pelo menos um componente de PGM cataliticamente ativo; (d) uma camada de topo revestida sobre a dita camada intermediária que compreende pelo menos um material microporoso; e (ii) comunicar a dita corrente de gás de descarga de diesel com o dito catalisador de oxidação de diesel para o tratamento de emissões de gases de descarga.
[00089] 14. O método da forma de realização 13, em que a camada intermediária do catalisador de oxidação de diesel é substancialmente isento de um material microporoso.
[00090] Outros modelos específicos podem ser usados sozinhos ou em combinação com o compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com a presente invenção como segue: o componente de metal precioso compreende Pt, Pd, ou ambos; o suporte de óxido metálico refratário da camada intermediária compreende um composto que é ativado, estabilizado, ou ambos selecionado do grupo que consiste de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircônia-alumina, titânia-alumina, lantana-alumina, lantana-zircônia-alumina, barita-alumina, barita-lantana-alumina, barita- lantana-neodímia-alumina, zircônia-sílica, titânia-sílica, e zircônia-titânia; a primeira peneira molecular, a segunda peneira molecular, ou ambas cada uma independentemente tem um tamanho de poro de 0,3 a 1,0 nm; a primeira peneira molecular, a segunda peneira molecular, ou ambas cada uma independentemente compreende um zeólito; a camada de fundo, a camada de topo, ou ambas cada uma independentemente compreende ainda um suporte de óxido metálico refratário; a camada de fundo, a camada de topo, ou ambas adicionalmente compreende um componente de metal precioso; a camada de fundo compreende um primeiro zeólito, gama-alumina ativada, e um componente de platina; a camada intermediária compreende alumina gama ativada, um componente de platina, e um componente de paládio, e é substancialmente isento de um zeólito; e a camada de topo compreende um segundo zeólito, gama-alumina ativada, e um componente de platina; a camada de fundo e a camada de topo são ambas substancialmente isentas de paládio. a alumina gama ativada da camada intermediária tem uma área superficial na faixa de 80 a 200 m2/g, um volume de poro na faixa de 0,6 a 1,0 o o o cm/g, e um diâmetro de poro médio na faixa de70Aal50A, e em que o primeiro zeólito e o segundo zeólito ambos compreendem um beta zeólito; uma carga de componente de metal precioso total em uma quantidade na faixa de 15 a 225 g/ft3 (0,53 a 7,95 kg/m3);
[00091] A presente invenção também é ilustrada por intermédio dos seguintes exemplos.
EXEMPLOS
[00092] 1 .Preparação do Catalisador [00093] Para a primeira camada (fundo) uma pasta fluida seladora foi preparada contendo 1 g/in3 de um gama alumina, 0,5 g/in3 de zeólito H-beta, e uma solução precursora de platina preferivelmente com platina como um complexo de Pt estabilizado com amina adicionado para fornecer um teor de 5 g/ft3 (178 g/m3) de platina. A pasta fluida foi triturada a um tamanho de partícula d90 de 15 pm e subsequentemente em sobre um monólito, secada em ar a 110° C e calcinada a 450° C em ar.
[00094] Para a segunda camada (meio) uma pasta fluida seladora foi preparada contendo 1,5 g/in3 de um gama alumina altamente poroso, Nitrato de Paládio, e Platino como um complexo de Pt estabilizado em amina adicionado para fornecer um teor seco de Pt e Pd em uma razão em peso de 1,75:1 (70 g/ft3 de Pt e 40 g/ft3 de Pd). Depois de triturar, a pasta fluida foi depois subsequentemente revestida sobre a primeira camada, secada em ar a 110° C e calcinada a 450° C em ar.
[00095] Para a terceira camada (topo) uma pasta fluida seladora foi preparada usando o mesmo procedimento seguido como para a primeira camada com quantidades diminuídas de alumina (0,35 g/in3), uma carga de zeólito H-beta de 0,5g/in3 e Pt para fornecer 5/ft3(178 kg/m3). Esta pasta fluida foi revestida sobre a segunda camada, secada a 110° C e calcinada a 450° C em ar.
[00096] 2. Comparação do estado das tecnologias do catalisador da técnica com a tecnologia da invenção.
Amostras de Teste: [00097] 2.1 Amostra 1 COMPARATIVA: Um catalisador de três camada foi testado o qual compreende: - camada 1: 1,0 g/in3 de alumina, - camada 2: 1,5 g/in3 de alumina e 112 g/ft3 (4.000 g/m3) de 1,8/1 dePt/Pd, - camada 3: 0,2 g/in3 de alumina, 0,5 g/in3 de zeólito H-beta, 8 g/ft3 (285 g/cm3) de Pt. A alumina tinha um volume de poro total de adsorção de ponto único na faixa de cerca de 0,85 cm3/g e um diâmetro de poro de BET médio de cerca de 100 Â.
[00098] 2.2 Amostra 2 COMPARATIVA: Um catalisador de duas camadas foi testado que compreende: - camada 1: 1,0 g/in3 de alumina, 0,5g/in3 de zeólito H-beta - camada 2: 0,5g/in3 de zeólito H-beta, l,3g/in3 de alumina, 120 g/ft3 (4.285 g/m3) de 2/1 de Pt/Pd [00099] 2.3 Amostra 3: Um catalisador de três camadas foi testado o qual compreende: - camada 1: 1,0 g/in3 de alumina, 0,5 g/in3 de zeólito H-beta, 5 g/ft3 (178 g/cm3) de Pt, - camada 2: 1,5 g/in3 de alumina e 110g/ft3 (3.928 g/m3) de 1,75/1 de Pt/Pd. A alumina tinha um volume de poro total de adsorção de ponto único na faixa de cerca de 0,85 cm3/g e um diâmetro de poro em BET médio de cerca de 100 Â. - camada 3: 0,35g/in3 de alumina, 0,5g/in3 de zeólito H-beta, 5g/ft3 (178 g/cm3) de Pt.
Procedimento de Teste: [000100] Todas as amostras foram maturadas e, um motor a diesel para carga leve de quatro cilindros com deslocamento de motor de 2,7 1 por 25 horas em uma temperatura constante de 650° C. Os catalisadores foram depois avaliados quanto sua atividade de queima em um motor a diesel de quatro cilindros de 2,0 1. Para este teste de queima cada catalisador foi aquecido por 6 minutos a 350° C para limpar a superfície do catalisador de HC. Depois o catalisador foi pré-condicionado em baixa temperatura (130° C) para expor o catalisador a 6 g de HC total antes de aumentar a temperatura de 130° C para 380° C dentro de 20 minutos. A conversão foi calculada como a razão entre a concentração de hidrocarboneto convertido e a concentração de entrada de DOC.
[000101] Os resultados são mostrados na Tabela 1 (FIG, 1) para a conversão de hidrocarboneto (em %, eixo y) como uma função da temperatura de entrada (em 0 C, eixo x).
Tabela 1: HC, T70 °C CO, T50 °C
Amostra 1 Se refere à figura 1 Se refere à figura 1 COMPARATIVA
Amostra 2 Se refere à figura 1 Se refere à figura 1 COMPARATIVA
Amostra 3 Se refere à figura 1 Se refere à figura 1 [000102] Os resultados na Tabela 1 (FIG. 1) demonstram claramente que a amostra 3 apresenta uma atividade de armazenamento de hidrocarboneto melhorada bem como uma atividade de conversão muito boa se comparado às outras duas amostras.
[000103] Por todo este relatório descritivo “uma forma de realização,” “certas formas de realização,” “uma ou mais formas de realização” ou “uma forma de realização” significam que um aspecto, estrutura, material, ou característica particulares descritos em conexão com a forma de realização estão incluídos em pelo menos uma forma de realização da invenção. Deste momo, as aparências das frases tais como “em uma ou mais formas de realização,” “em algumas formas de realização,” “em uma forma de realização” ou “em uma forma de realização” em vários lugares por todo este relatório descritivo não estão necessariamente se referindo à mesma forma de realização da invenção. Além disso, os aspectos, estruturas, materiais, ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais formas de realização.
[000104] A invenção foi descrita com uma referência específica às formas de realização e modificações destas descritas acima. Outras modificações e alterações podem ocorrer a outros na leitura e entendimento s do relatório específico. E intencionado incluir todas tais modificações e alterações à medida que estas estão dentro do escopo da invenção.
REIVINDICAÇÕES
Claims (7)
1. Compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas para o tratamento de emissões de gás de descarga de um motor a diesel, caracterizado pelo fato de compreender: (a) um substrato carreador; (b) uma camada de fundo revestida sobre o dito substrato carreador compreendendo um primeiro zeólito; (c) uma camada intermediária revestida sobre a dita camada de fundo compreendendo um componente de metal precioso sobre um suporte de óxido metálico refratário e sendo isento de uma peneira molecular; e (d) uma camada de topo revestida sobre a dita camada intermediária compreendendo um segundo zeólito, em que a camada de fundo compreende adicionalmente gama-alumina ativada e um componente de platina; em que o óxido metálico refratário da camada intermediária compreende gama-alumina ativada, em que o componente de metal precioso da camada intermediária compreende um componente de platina e um componente de paládio, e em que a camada de topo compreende adicionalmente gama-alumina ativada e um componente de platina.
2. Compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro zeólito, o segundo zeólito, ou ambos, cada um independentemente tem um tamanho de poro de 0,3 a 1,0 nm.
3. Compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de fundo e a camada de topo são ambas livres de paládio.
4. Compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alumina gama ativada da camada intermediária tem uma área superficial na faixa de 80 a 200 m2/g, um volume de poro na faixa de 0,6 a 1,0 cm3/g, e um diâmetro de 0 _ o poro médio na faixa de 70 A a 150 A, e em que o primeiro zeólito e o segundo zeólito ambos compreendem um zeólito beta.
5. Compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem uma carga total de componente de metal precioso em uma quantidade na faixa de 15 a 225 g/ft3 (0,53 a 7,95 kg/m3).
6. Método para tratar uma corrente de descarga gasosa de um motor a diesel, a corrente de descarga incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes de gás de descarga, caracterizado pelo fato de compreender: contatar a corrente de descarga com o compósito de catalisador de oxidação de diesel em camadas como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
7. Sistema para tratar uma corrente de descarga de motor a diesel que inclui hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes de gás de descarga, o sistema de tratamento de emissão caracterizado pelo fato de que compreende: um conduto de descarga em comunicação fluida com o motor a diesel via um tubo de distribuição de descarga; o compósito de catalisador de oxidação de diesel, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o carreador é um substrato de fluxo direto ou um substrato de parede de fluxo; e um ou mais dos seguintes em comunicação fluida com o compósito: um filtro de fuligem, um artigo catalítico de redução catalítica seletiva (SCR) e um artigo catalítico de armazenagem e redução de NOx (NSR).
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