CN110582342B - 在多个层中具有铂族金属的asc - Google Patents

在多个层中具有铂族金属的asc Download PDF

Info

Publication number
CN110582342B
CN110582342B CN201880029754.6A CN201880029754A CN110582342B CN 110582342 B CN110582342 B CN 110582342B CN 201880029754 A CN201880029754 A CN 201880029754A CN 110582342 B CN110582342 B CN 110582342B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
coating
platinum group
substrate
catalytic article
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880029754.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110582342A (zh
Inventor
吕竞
N·格里纳姆
A·纽曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of CN110582342A publication Critical patent/CN110582342A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110582342B publication Critical patent/CN110582342B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8643—Removing mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
    • B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
    • B01D53/9472—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/44—Noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/723—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/80—Mixtures of different zeolites
    • B01J35/19—
    • B01J35/56—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902—Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022—Two layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
    • B01D2255/9032—Two zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
    • B01D2255/9035—Three zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/063—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction zeolites
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18—Ammonia
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

用于处理包含颗粒物质、烃、CO和氨气的废气流的催化制品，所述制品可以包括：(a)具有限定轴长的入口端和出口端的基材；(b)第一催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属；和(c)第二催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属。

Description

在多个层中具有铂族金属的ASC
背景技术
柴油发动机、固定式燃气轮机和其他系统中的烃燃烧产生必须受处理以去除氮氧化物(NOx)的废气，其包含NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)，其中NO是所形成NOx的大多数。NOx已知造成人体的多种健康问题以及引起多种有害的环境效应，包括形成烟雾和酸雨。为了减轻来自废气中NOx的人体和环境影响，期望的是优选通过不产生其他有害或有毒物质的方法来消除这些不期望的组分。
贫燃和柴油发动机中产生的废气通常具有氧化性。NOx需要在将NOx转化成单质氮(N2)和水、被称为选择性催化还原(SCR)的过程中被催化剂和还原剂选择性还原。在SCR过程中，在废气接触催化剂之前，将气体还原剂、通常为无水氨、氨水或尿素加入废气流。还原剂被吸收至催化剂上，并且NOx随着气体穿过或经过经催化基材而被还原。为了使NOx的转化最大化，通常需要将多于化学计量量的氨加入气流。然而，过量氨释放入大气将不利于人体健康和环境。另外，氨是苛性的，尤其是其含水形式。废气催化剂下游的废气管线区域中氨和水的冷凝可产生能损坏排气系统的腐蚀性混合物。因此，应消除废气中氨的释放。在许多常规排气系统中，在SCR催化剂下游安装氨氧化催化剂(也被称为氨泄漏催化剂或"ASC")，以通过将氨转化为氮气而从废气中去除氨。氨泄漏催化剂的使用能允许在典型的柴油行使循环内高于90％的NOx转化率。
将期望具有提供由SCR去除NOx和选择性将氨转化为氮气的催化剂，其中在车辆行驶循环内氨转化在宽温度范围内发生，并且形成最少的氧化氮和氧化亚氮副产物。
发明内容
根据本发明的一些实施方案，用于处理包含颗粒物质、烃、CO和氨气的废气流的催化制品包括：(a)具有限定轴长的入口端和出口端的基材；(b)第一催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属；和(c)第二催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长；和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长；和第二催化剂涂层覆盖基材的整个轴长和与第一催化剂涂层重叠。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层覆盖基材的整个轴长；和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层覆盖基材的整个轴长；和第二催化剂涂层覆盖基材的整个轴长和与第一催化剂涂层重叠。
在一些实施方案中，第一和/或第二涂层中的铂族金属包括铂、钯或其组合。第一和/或第二涂层中的分子筛可以包括沸石。第一和/或第二涂层中的贱金属可以包括，例如，铜、铁或其组合。
在一些实施方案中，第一涂层和第二涂层各自包含分布在沸石上的铂和分布在沸石上的铜。在一些实施方案中，第一涂层包含比第二涂层更高的铂族金属负载量。在一些实施方案中，第一涂层和第二涂层包含同等的铂族金属负载量。在一些实施方案中，第一涂层可以包含约0g/ft3至约10g/ft3或约1g/ft3至约5g/ft3的铂族金属负载量。在一些实施方案中，第二涂层可以包含约0g/ft3至约5g/ft3或约1g/ft3至约3g/ft3的铂族金属。在一些实施方案中，第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为约20:1至约1:3；约20:1至约1:1；约10:1至约1:2；约10:1至约1:1；约6:1至约1:1；约3:1至约1:1；或约3:0.5至约1:1。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层和第二催化剂涂层重叠以形成三个区，第一区主要去除NOx，第二区主要将氨气氧化为N2，和第三区主要氧化一氧化碳和烃。
在一些实施方案中，基材包括经挤出的SCR。在一些实施方案中，第一涂层和第二涂层位于基材的出口端上。
排放物处理系统可以包括排放包含颗粒物质、NOx和一氧化碳的废气流的柴油发动机；和本文所描述的催化制品(“ASC”)。在一些实施方案中，该系统可以包括在ASC的上游的SCR催化剂。在一些实施方案中，SCR催化剂与ASC紧密连接。在一些实施方案中，SCR催化剂和ASC催化剂位于单个基材上，和SCR催化剂位于基材的入口侧上和ASC催化剂位于基材的出口侧上。
减少废气流排放的方法可以包括使废气流与本文所描述的催化剂制品接触。
附图说明
图1描绘出现有技术的催化剂构造，其中在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有SCR催化剂。
图2描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，其中底层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个长度，和顶层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个长度。
图3描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，其中底层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个长度，和顶层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个长度。
图4描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，其中底层和顶层各自延伸基材的整个长度。
图5描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，其中底层延伸基材的长度和顶层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个长度。
图6描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，其中底层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的长度，和顶层延伸基材的长度。
图7描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，位于SCR催化剂的下游。
图8描绘出在底层中具有ASC和SCR催化剂和在顶层中具有ASC和SCR催化剂的催化剂构造，位于经挤出的SCR催化剂上。
图9显示出参比催化剂和本发明的实施例的催化剂的NH3转化率。
图10显示出参比催化剂和本发明的实施例的催化剂的NOx再生成量(re-make)。
具体实施方式
本发明的催化剂涉及具有SCR和ASC功能性的催化剂制品。该催化剂制品可具有第一催化剂涂层，其包含1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属；和第二催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属。传统上，这样的催化剂制品在顶层或前层中包含了SCR功能性，和在底层或后层中包含了ASC功能性。令人惊奇地发现，在顶层和底层两者中在分子筛上包含铂族金属提供了对于NH3转化的各种益处和优势，以及具有期望的选择性和催化剂活性的分区ASC构造。
本发明的催化制品可在具有轴长的基材上具有各种构造。在一些实施方案中，催化制品具有第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
在一些实施方案中，催化制品具有第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和第二催化剂涂层覆盖基材的整个轴长和与第一催化剂涂层重叠。
在一些实施方案中，催化制品具有第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层覆盖基材的整个轴长，和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
在一些实施方案中，催化制品具有第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层覆盖基材的整个轴长，和第二催化剂涂层覆盖基材的整个轴长和与第一催化剂涂层重叠。
在一些实施方案中，基材为经挤出的SCR。在经挤出的SCR基材的情况下，第一和第二涂层可位于该基材的出口端上。
氨氧化催化剂
本发明的催化剂制品可包括一种或多种氨氧化催化剂，也被称为氨泄漏催化剂(“ASC”)。一种或多种ASC可被包括有SCR催化剂或在SCR催化剂下游，用来氧化过量氨并阻止其释放至大气。在一些实施方案中，ASC可被包括在与SCR催化剂相同的基材上，或与SCR催化剂共混。在某些实施方案中，可选择氨氧化催化剂材料以有利于氨氧化成氮气而不是形成NOx或N2O。优选的催化剂材料包括铂、钯或它们的组合。氨氧化催化剂可包含负载于金属氧化物上的铂和/或钯。氨氧化催化剂可包含负载于分子筛如沸石上的铂和/或钯。在一些实施方案中，催化剂被设置在包括但不限于氧化铝的高表面积载体上。
在一些实施方案中，ASC组合物包含分布在分子筛上的铂族金属。ASC组合物可包含或基本上由基于分子筛的ASC配制物组成。
大体而言，基于分子筛的ASC配制物可包含具有铝硅酸盐骨架(例如沸石)、铝磷酸盐骨架(例如AlPO)、硅铝磷酸盐骨架(例如SAPO)、含杂原子的铝硅酸盐骨架、含杂原子的铝磷酸盐骨架(例如MeAlPO，其中Me为金属)或含杂原子的硅铝磷酸盐骨架(例如MeAPSO，其中Me为金属)的分子筛。杂原子(即，在含杂原子的骨架中)可选自由硼(B)、镓(Ga)、钛(Ti)、锆(Zr)、锌(Zn)、铁(Fe)、钒(V)和它们的任何两种或更多种的组合组成的组。优选杂原子为金属(例如上述含杂原子的骨架中的每一者可为包含金属骨架)。
优选基于分子筛的ASC配制物包含或基本上由具有铝硅酸盐骨架(例如沸石)或硅铝磷酸盐骨架(例如SAPO)的分子筛组成。
当分子筛具有铝硅酸盐骨架(例如分子筛为沸石)时，通常分子筛具有5至200(例如10至200)、10至100(例如10至30或20至80)、例如12至40或15至30的二氧化硅与氧化铝摩尔比(SAR)。在一些实施方案中，适合的分子筛具有>200、>600或>1200的SAR。在一些实施方案中，分子筛具有约1500至约2100的SAR。
通常，分子筛是微孔性的。微孔分子筛具有直径小于2nm(例如根据“微孔性”的IUPAC定义[参见Pure&Appl.Chem.，66(8)，(1994)，1739-1758])的孔。
基于分子筛的ASC配制物可包含小孔分子筛(例如具有八个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)，中孔分子筛(例如具有十个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)或大孔分子筛(例如具有十二个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)或者它们的两种或更多种的组合。
当分子筛为小孔分子筛时，小孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：ACO，AEI，AEN，AFN，AFT，AFX，ANA，APC，APD，ATT，CDO，CHA，DDR，DFT，EAB，EDI，EPI，ERI，GIS，GOO，IHW，ITE，ITW，LEV，LTA，KFI，MER，MON，NSI，OWE，PAU，PHI，RHO，RTH，SAT，SAV，SFW，SIV，THO，TSC，UEI，UFI，VNI，YUG和ZON，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，小孔分子筛具有由选自由以下组成的组的FTC表示的骨架结构：CHA，LEV，AEI，AFX，ERI，LTA，SFW，KFI，DDR和ITE。更优选地，小孔分子筛具有由选自由CHA和AEI组成的组的FTC表示的骨架结构。小孔分子筛可具有由FTC CHA表示的骨架结构。小孔分子筛可具有由FTC AEI表示的骨架结构。当小孔分子筛为沸石并具有由FTC CHA表示的骨架时，沸石可为菱沸石。
当分子筛为中孔分子筛时，中孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：AEL，AFO，AHT，BOF，BOZ，CGF，CGS，CHI，DAC，EUO，FER，HEU，IMF，ITH，ITR，JRY，JSR，JST，LAU，LOV，MEL，MFI，MFS，MRE，MTT，MVY，MWW，NAB，NAT，NES，OBW，-PAR，PCR，PON，PUN，RRO，RSN，SFF，SFG，STF，STI，STT，STW，-SVR，SZR，TER，TON，TUN，UOS，VSV，WEI和WEN，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，中孔分子筛具有由选自由以下组成的组的FTC表示的骨架结构：FER，MEL，MFI，和STT。更优选地，中孔分子筛具有由选自由FER和MFI组成的组、特别是MFI的FTC表示的骨架结构。当中孔分子筛为沸石且具有由FTC FER或MFI表示的骨架时，沸石可为镁碱沸石、硅沸石或ZSM-5。
当分子筛为大孔分子筛时，大孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：AFI，AFR，AFS，AFY，ASV，ATO，ATS，BEA，BEC，BOG，BPH，BSV，CAN，CON，CZP，DFO，EMT，EON，EZT，FAU，GME，GON，IFR，ISV，ITG，IWR，IWS，IWV，IWW，JSR，LTF，LTL，MAZ，MEI，MOR，MOZ，MSE，MTW，NPO，OFF，OKO，OSI，-RON，RWY，SAF，SAO，SBE，SBS，SBT，SEW，SFE，SFO，SFS，SFV，SOF，SOS，STO，SSF，SSY，USI，UWY，和VET，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，大孔分子筛具有由选自由以下组成的组的FTC表示的骨架结构：AFI，BEA，MAZ，MOR，和OFF。更优选地，大孔分子筛具有由选自由BEA、MOR和MFI组成的组的FTC表示的骨架结构。当大孔分子筛为沸石且具有由FTC BEA、FAU或MOR表示的骨架时，沸石可为β沸石、八面沸石、沸石Y、沸石X或丝光沸石。
大体而言，优选分子筛为小孔分子筛。
在一些实施方案中，铂族金属以铂族金属和载体的总重量的约0.5重量％至约10重量％、铂族金属和载体的总重量的约1重量％至约6重量％、铂族金属和载体的总重量的约1.5重量％至约4重量％、铂族金属和载体的总重量的约10重量％、铂族金属和载体的总重量的约0.5重量％、铂族金属和载体的总重量的约1重量％、铂族金属和载体的总重量的约2重量％、铂族金属和载体的总重量的约3重量％、铂族金属和载体的总重量的约4重量％、铂族金属和载体的总重量的约5重量％、铂族金属和载体的总重量的约6重量％、铂族金属和载体的总重量的约7重量％、铂族金属和载体的总重量的约8重量％、铂族金属和载体的总重量的约9重量％、或铂族金属和载体的总重量的约10重量％的量存在于载体上。
在一些实施方案中，催化剂制品可以包括在第一催化剂涂层中的ASC组合物和在第二催化剂涂层中的ASC组合物。在一些实施方案中，第一和第二催化剂涂层中的ASC组合物可包含彼此相同的配制。在一些实施方案中，第一和第二催化剂涂层中的ASC组合物可包含彼此不同的配制。
SCR催化剂
本发明的系统可以包括一种或多种SCR催化剂。
在一些实施方案中，催化剂制品可以包括在第一催化剂涂层中的SCR催化剂组合物和在第二催化剂涂层中的SCR催化剂组合物。在一些实施方案中，第一和第二催化剂涂层中的SCR催化剂组合物可包含彼此相同的配制。在一些实施方案中，第一和第二催化剂涂层中的SCR催化剂组合物可包含彼此不同的配制。
本发明的排气系统可包括位于注射器下游的SCR催化剂，所述注射器用于将氨或可分解为氨的化合物引入废气。SCR催化剂可直接置于注射器的下游(例如在注射器与SCR催化剂之间不存在介于其间的催化剂)，所述注射器用于注入氨或可分解为氨的化合物。
在一些实施方案中，SCR催化剂包括基材和催化剂组合物。基材可为流通式基材或过滤式基材。当SCR催化剂具有流通式基材时，基材可包括SCR催化剂组合物(即，通过挤出获得SCR催化剂)，或SCR催化剂组合物可被设置或负载于基材上(即，通过载体涂布方法将SCR催化剂组合物施加于基材上)。
当SCR催化剂具有过滤式基材时，其为选择性催化还原过滤器催化剂，在本文中被称为缩写“SCRF”。SCRF包括过滤式基材和选择性催化还原(SCR)组合物。贯穿本申请对使用SCR催化剂的引用被理解为也包括在可应用的情况下使用SCRF催化剂。
选择性催化还原组合物可包括基于金属氧化物的SCR催化剂配制物、基于分子筛的SCR催化剂配制物或它们的混合物，或者基本上由上述者组成。这类SCR催化剂配制物是本领域已知的。
选择性催化还原组合物可包含或基本上由基于金属氧化物的SCR催化剂配制物组成。基于金属氧化物的SCR催化剂配制物包含负载于耐火氧化物上的钒或钨或它们的混合物。耐火氧化物可选自由氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈和它们的组合组成的组。
基于金属氧化物的SCR催化剂配制物可包含负载于选自由二氧化钛(例如TiO2)、二氧化铈(例如CeO2)以及铈和锆的混合或复合氧化物(例如CexZr(1-x)O2，其中x＝0.1至0.9，优选x＝0.2至0.5)组成的组的耐火氧化物上的钒的氧化物(例如V2O5)和/或钨的氧化物(例如WO3)，或基本上由上述者组成。
当耐火氧化物是二氧化钛(例如TiO2)时，优选钒的氧化物的浓度为(例如基于金属氧化物的SCR配制物的)0.5至6重量％，和/或钨的氧化物(例如WO3)的浓度为5至20重量％。更优选地，钒的氧化物(例如V2O5)和钨的氧化物(例如WO3)负载于二氧化钛(例如TiO2)上。
当耐火氧化物是二氧化铈(例如CeO2)时，优选钒的氧化物的浓度为(例如基于金属氧化物的SCR配制物的)0.1至9重量％，和/或钨的氧化物(例如WO3)的浓度为0.1至9重量％。
基于金属氧化物的SCR催化剂配制物可包含或基本上由负载于二氧化钛(例如TiO2)上的钒的氧化物(例如V2O5)和任选的钨的氧化物(例如WO3)组成。
选择性催化还原组合物可包含或基本上由基于分子筛的SCR催化剂配制物组成。基于分子筛的SCR催化剂配制物包含分子筛，其任选地为过渡金属交换的分子筛。优选SCR催化剂配制物包含过渡金属交换的分子筛。
大体而言，基于分子筛的SCR催化剂配制物可包含具有铝硅酸盐骨架(例如沸石)、铝磷酸盐骨架(例如AlPO)、硅铝磷酸盐骨架(例如SAPO)、含杂原子的铝硅酸盐骨架、含杂原子的铝磷酸盐骨架(例如MeAlPO，其中Me为金属)或含杂原子的硅铝磷酸盐骨架(例如MeAPSO，其中Me为金属)的分子筛。杂原子(即，在含杂原子骨架中)可选自由硼(B)、镓(Ga)、钛(Ti)、锆(Zr)、锌(Zn)、铁(Fe)、钒(V)和它们的任两种或更多种的组合组成的组。优选杂原子为金属(例如上述含杂原子骨架中的每一者可为含金属骨架)。
优选基于分子筛的SCR催化剂配制物包含或基本上由具有铝硅酸盐骨架(例如沸石)或硅铝磷酸盐骨架(例如SAPO)的分子筛组成。
当分子筛具有铝硅酸盐骨架(例如分子筛为沸石)时，通常分子筛具有5至200(例如10至200)，优选10至100(例如10至30或20至80)、例如12至40，更优选15至30的二氧化硅与氧化铝摩尔比(SAR)。
通常，分子筛是微孔性的。微孔分子筛具有直径小于2nm(例如根据“微孔性”的IUPAC定义[参见Pure&Appl.Chem.，66(8)，(1994)，1739-1758])的孔。
基于分子筛的SCR催化剂配制物可包含小孔分子筛(例如具有八个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)，中孔分子筛(例如具有十个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)或大孔分子筛(例如具有十二个四面体原子的最大环尺寸的分子筛)或者它们的两种或更多种的组合。
当分子筛是小孔分子筛时，小孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：ACO、AEI、AEN、AFN、AFT、AFX、ANA、APC、APD、ATT、CDO、CHA、DDR、DFT、EAB、EDI、EPI、ERI、GIS、GOO、IHW、ITE、ITW、LEV、LTA、KFI、MER、MON、NSI、OWE、PAU、PHI、RHO、RTH、SAT、SAV、SFW、SIV、THO、TSC、UEI、UFI、VNI、YUG和ZON，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，小孔分子筛具有由选自由CHA、LEV、AEI、AFX、ERI、LTA、SFW、KFI、DDR和ITE组成的组的FTC表示的骨架结构。更优选地，小孔分子筛具有由选自由CHA和AEI组成的组的FTC表示的骨架结构。小孔分子筛可具有由FTC CHA表示的骨架结构。小孔分子筛可具有由FTC AEI表示的骨架结构。当小孔分子筛是沸石并具有由FTC CHA表示的骨架时，沸石可为菱沸石。
当分子筛是中孔分子筛时，中孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：AEL、AFO、AHT、BOF、BOZ、CGF、CGS、CHI、DAC、EUO、FER、HEU、IMF、ITH、ITR、JRY、JSR、JST、LAU、LOV、MEL、MFI、MFS、MRE、MTT、MVY、MWW、NAB、NAT、NES、OBW、-PAR、PCR、PON、PUN、RRO、RSN、SFF、SFG、STF、STI、STT、STW、-SVR、SZR、TER、TON、TUN、UOS、VSV、WEI和WEN，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，中孔分子筛具有由选自由FER、MEL、MFI和STT组成的组的FTC表示的骨架结构。更优选地，中孔分子筛具有由选自由FER和MFI组成的组、特别是MFI的FTC表示的骨架结构。当中孔分子筛是沸石并具有由FTCFER或MFI表示的骨架时，沸石可为镁碱沸石、硅沸石或ZSM-5。
当分子筛是大孔分子筛时，大孔分子筛可具有由选自由以下组成的组的骨架类型代码(FTC)表示的骨架结构：AFI、AFR、AFS、AFY、ASV、ATO、ATS、BEA、BEC、BOG、BPH、BSV、CAN、CON、CZP、DFO、EMT、EON、EZT、FAU、GME、GON、IFR、ISV、ITG、IWR、IWS、IWV、IWW、JSR、LTF、LTL、MAZ、MEI、MOR、MOZ、MSE、MTW、NPO、OFF、OKO、OSI、-RON、RWY、SAF、SAO、SBE、SBS、SBT、SEW、SFE、SFO、SFS、SFV、SOF、SOS、STO、SSF、SSY、USI、UWY和VET，或者它们的两种或更多种的混合物和/或共生物。优选地，大孔分子筛具有由选自由AFI、BEA、MAZ、MOR和OFF组成的组的FTC表示的骨架结构。更优选地，大孔分子筛具有由选自由BEA、MOR和MFI组成的组的FTC表示的骨架结构。当大孔分子筛是沸石并具有由FTC BEA、FAU或MOR表示的骨架时，沸石可为β沸石、八面沸石、沸石Y、沸石X或丝光沸石。
大体而言，优选分子筛为小孔分子筛。
基于分子筛的SCR催化剂配制物优选包含过渡金属交换的分子筛。过渡金属可选自由钴、铜、铁、锰、镍、钯、铂、钌和铼组成的组。
过渡金属可为铜。含有铜交换分子筛的SCR催化剂配制物的优势在于，这类配制物具有极佳的低温NOx还原活性(例如其可优于铁交换分子筛的低温NOx还原活性)。本发明的系统和方法可包括任何类型的SCR催化剂，但包括铜的SCR催化剂(“Cu-SCR催化剂”)可更显著受益于本发明的系统，因为它们特别易受硫酸盐化作用的影响。Cu-SCR催化剂配制物可包括例如Cu交换的SAPO-34、Cu交换的CHA沸石、Cu交换的AEI沸石或它们的组合。
过渡金属可存在于分子筛的外表面上的骨架外位点上，或者在分子筛的通道、腔或笼内。
通常，过渡金属交换的分子筛包含0.10至10重量％的量、优选0.2至5重量％的量的过渡金属交换的分子。
大体而言，选择性催化还原催化剂包括0.5至4.0g in-3、优选1.0至3.0g in-3的总浓度的选择性催化还原组合物。
SCR催化剂组合物可包含基于金属氧化物的SCR催化剂配制物和基于分子筛的SCR催化剂配制物的混合物。(a)基于金属氧化物的SCR催化剂配制物可包含或基本上由负载于二氧化钛(例如TiO2)上的钒的氧化物(例如V2O5)和任选的钨的氧化物(例如WO3)组成，并且(b)基于分子筛的SCR催化剂配制物可包含过渡金属交换的分子筛。
当SCR催化剂为SCRF时，过滤式基材可优选为壁流式过滤器基材整料。(例如SCR-DPF的)壁流式过滤器基材整料通常具有每平方英寸60至400个单元(cpsi)的单元密度。优选壁流式过滤器基材整料具有100至350cpsi、更优选200至300cpsi的单元密度。
壁流式过滤器基材整料可具有0.20至0.50mm、优选0.25至0.35mm(例如约0.30mm)的壁厚(例如平均内壁厚度)。
通常，未涂布的壁流式过滤器基材整料具有50至80％、优选55至75％且更优选60至70％的孔隙率。
未涂布的壁流式过滤器基材整料通常具有至少5μm的平均孔径。优选平均孔径为10至40μm，诸如15至35μm，更优选20至30μm。
壁流式过滤器基材可具有对称单元设计或不对称单元设计。
对于SCRF大体而言，选择性催化还原组合物被设置在壁流式过滤器基材整料的壁内。另外，选择性催化还原组合物可被设置在入口通道的壁上和/或出口通道的壁上。
第一和第二催化剂涂层和构造
本发明的实施方案可以包括1)分布在分子筛上的铂族金属和2)分布在分子筛上的贱金属的组合。在一些实施方案中，该组合可包含共混物或混合物。在一些实施方案中，分布在分子筛上的铂族金属可提供氧化性功能性，例如ASC功能性，和可如上文氨氧化催化剂部分中所述进行配制。在一些实施方案中，分布在分子筛上的贱金属可提供SCR催化剂功能性，和可如上文SCR催化剂部分中所述进行配制。
在一些实施方案中，第一催化剂涂层和第二催化剂涂层重叠以形成三个区：第一区主要去除NOx，第二区主要将氨气氧化为N2，和第三区主要氧化一氧化碳和烃。
在一些实施方案中，第一和/或第二涂层中的铂族金属包括铂、钯或其组合。在一些实施方案中，第一和/或第二涂层中的分子筛可包括沸石。在一些实施方案中，第一和/或第二涂层中的贱金属包括铜、铁或其组合。在一些实施方案中，第一涂层和第二涂层各自包含分布在沸石上的铂和分布在沸石上的铜。
在一些实施方案中，第一涂层包含比第二涂层更高的铂族金属负载量。在一些实施方案中，第一涂层和第二涂层包含同等的铂族金属负载量。第一涂层可以包含约0g/ft3至约10g/ft3、约0.5g/ft3至约10g/ft3、约1g/ft3至约10g/ft3、约1g/ft3至约9g/ft3、约1g/ft3至约8g/ft3、约1g/ft3至约7g/ft3、约1g/ft3至约6g/ft3、约1g/ft3至约5g/ft3、约2g/ft3至约4g/ft3、约0.5g/ft3、约1g/ft3、约2g/ft3、约3g/ft3、约4g/ft3、约5g/ft3、约6g/ft3、约7g/ft3、约8g/ft3、约9g/ft3、或约10g/ft3的铂族金属负载量。第二涂层包含约0g/ft3至约5g/ft3、约0.5g/ft3至约5g/ft3、约1g/ft3至约5g/ft3、约1g/ft3至约4g/ft3、约1g/ft3至约3g/ft3、约0.5g/ft3、约1g/ft3、约2g/ft3、约3g/ft3、约4g/ft3、或约5g/ft3的铂族金属负载量。
第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为约20:1至约1:3、约20:1至约1:1、约10:1至约1:2、约10:1至约1:1、约6:1至约1:1、约3:1至约1:1、约3:0.5至约1:1、约20:1、约15:1、约10:1、约8:1、约6:1、约5:1、约4:1、约3:1、约2:1、约3:0.5、约1:0.5、约1:1、约1:2、或约1:3。
参见图1，现有技术催化剂已知具有第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层包含SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，和第二催化剂涂层包含SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属。如图1a所示，第一涂层可从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和第二催化剂涂层可从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。如图1b所示，第一催化剂涂层可覆盖基材的整个轴长，和第二催化剂涂层可覆盖基材的整个轴长和与第一催化剂涂层重叠。
参见图2，本发明的实施方案的催化制品可以包括第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，和第二催化剂涂层包含SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，其中第二催化剂涂层中的铂族金属负载量小于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。催化制品可经构造使得第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
参见图3，本发明的实施方案的催化制品可以包括第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，和第二催化剂涂层包含SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，其中第二催化剂涂层中的铂族金属负载量与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。催化制品可经构造使得第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长和与第一催化剂涂层的部分重叠。
参见图4，本发明的实施方案的催化制品可以包括第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第一催化剂涂层延伸基材的整个长度，和第二催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第二催化剂涂层覆盖第一催化剂涂层，同样延伸基材的整个长度。如图4a所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可低于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。如图4b所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。
参见图5，本发明的实施方案的催化制品可以包括第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第一催化剂涂层延伸基材的整个长度，和第二催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第二催化剂涂层从入口端向出口端延伸，覆盖小于基材的整个长度和与第一催化剂涂层的部分重叠。如图5a所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可低于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。如图5b所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。
参见图6，本发明的实施方案的催化制品可以包括第一催化剂涂层和第二催化剂涂层，第一催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第一催化剂涂层从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个长度，和第二催化剂涂层具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属，第二催化剂涂层覆盖基材的整个长度，与第一催化剂涂层重叠。如图6a所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可低于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。如图6b所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。
参见图7，本发明的实施方案的催化制品可位于SCR催化剂的下游。在一些实施方案中，SCR催化剂和催化制品位于同一基材上。在一些实施方案中，SCR催化剂和催化制品在分开的、紧密连接的基材上。如图7a所示，具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属的第一催化剂涂层可从出口端向入口端延伸，和具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属的第二催化剂涂层可从出口端向入口端延伸，其中第二催化剂涂层覆盖第一催化剂涂层的全部或部分。第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可低于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。如图7b所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。
参见图8，本发明的实施方案的催化制品可涂布在经挤出的SCR催化剂上。具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属的第一催化剂涂层可从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，和具有SCR催化剂组分例如在分子筛上的贱金属和ASC组分例如在分子筛上的铂族金属的第二催化剂涂层可从出口端向入口端延伸，覆盖小于基材的整个轴长，其中第二催化剂涂层覆盖第一催化剂涂层的全部或部分。如图8a所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可低于第一催化剂涂层中的铂族金属负载量。如图8b所示，第二催化剂涂层中的铂族金属负载量可与第一催化剂涂层中的铂族金属负载量相同。
DOC
本发明的催化剂制品和系统可包括一种或多种柴油氧化催化剂。氧化催化剂且特别是柴油氧化催化剂(DOC)是本领域众所周知的。氧化催化剂被设计成将CO氧化为CO2并且将气相烃(HC)和柴油颗粒物的有机部分(可溶性有机部分)氧化为CO2和H2O。典型的氧化催化剂包括在诸如氧化铝、二氧化硅-氧化铝和沸石的高表面积无机氧化物载体上的铂和还任选的钯。
基材
本发明的催化剂可各自进一步包括流通式基材或过滤器基材。在一个实施方案中，催化剂可被涂布于流通式或过滤器基材上，并优选使用载体涂布程序沉积于流通式或过滤器基材上。
SCR催化剂和过滤器的组合被称为选择性催化还原过滤器(SCRF催化剂)。SCRF催化剂是组合了SCR和颗粒物过滤器的功能性的单一基材器件，并且根据需要适合于本发明的实施方案。贯穿本申请对SCR催化剂的描述和引用被理解为在可应用的情况下还包括SCRF催化剂。
流通式或过滤器基材是能够含有催化剂/吸附器组件的基材。基材优选为陶瓷基材或金属基材。陶瓷基材可由任何合适的耐火材料构成，例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化镁、沸石、氮化硅、碳化硅、硅酸锆、硅酸镁、铝硅酸盐、金属铝硅酸盐(诸如堇青石和锂辉石)，或者它们的任两种或更多种的混合物或混合氧化物。特别优选堇青石(一种镁铝硅酸盐)和碳化硅。
金属基材可由任何合适的金属构成，且具体而言耐热金属和金属合金，诸如钛和不锈钢以及除其他痕量金属外含有铁、镍、铬和/或铝的铁素体合金。
流通式基材优选为具有蜂窝体结构的流通式整料，该结构具有轴向穿过基材并从基材的入口或出口延伸贯穿的多个小的平行薄壁通道。基材的通道截面可为任意形状，但优选正方形、正弦形、三角形、矩形、六方形、梯形、圆形或椭圆形。流通式基材还可为高孔隙率的，这允许催化剂透入基材壁。
过滤器基材优选为壁流式整料过滤器。壁流式过滤器的通道是交替堵塞的，这允许废气流从入口进入通道，然后流经通道壁，并从通向出口的不同通道离开过滤器。因此，废气流中的颗粒物被捕集在过滤器中。
可由任何已知方式、诸如载体涂布程序将催化剂/吸附器加入流通式或过滤器基材。
还原剂/尿素注射器
系统可包括用于将含氮还原剂引入SCR和/或SCRF催化剂的上游的排气系统的构件。可优选用于将含氮还原剂引入排气系统的构件直接在SCR或SCRF催化剂的上游(例如在用于引入含氮还原剂的构件与SCR或SCRF催化剂之间不存在介于其间的催化剂)。
通过任何适合于将还原剂引入废气的构件将还原剂加入流动的废气。合适的构件包括注射器、喷雾器或进料器。这类构件是本领域众所周知的。
用于系统的含氮还原剂可为氨本身，肼或选自由尿素、碳酸铵、氨基甲酸铵、碳酸氢铵和甲酸铵组成的组的氨前体。特别优选尿素。
排气系统还可包括用于控制将还原剂引入废气以还原废气中的NOx的构件。优选的控制构件可包括电子控制单元、任选的发动机控制单元，并且可另外包括位于NO还原催化剂下游的NOx传感器。
系统和方法
本发明的排放物处理系统可以包括排放包含颗粒物质、NOx和一氧化碳的废气流的柴油发动机，和本文所述的催化制品。系统可以包括在催化制品的上游的SCR催化剂。在一些实施方案中，SCR催化剂与催化制品紧密连接。在一些实施方案中，SCR催化剂和催化制品位于单个基材上，和SCR催化剂位于基材的入口侧上和催化制品位于基材的出口侧上。
本发明的方法可以包括使废气流与本文所述的催化制品接触。
益处
本发明的催化剂制品可提供期望的催化活性和选择性。传统上，催化剂制品在顶层或前层中包含了SCR功能性，和在底层或后层中包含了ASC功能性。令人惊奇地发现，在顶层和底层两者中在分子筛上包含铂族金属提供了对于NH3转化的各种益处和优势，以及具有期望的选择性和催化剂活性的分区ASC构造。
例如，在第二涂层中铂族金属的存在可提供NH3转化的提高；这样的提高可能是由于改进的扩散，例如基于顶层的可达性(accessibility)。此外，在第二涂层中包含铂族金属可导致组合高度选择性区域(区1)和高度活性区域(区2和3)的分区ASC构造。例如，在一些实施方案中和如图2和3所示，第一催化剂涂层和第二催化剂涂层重叠以形成三个区：第一区主要去除NOx，第二区主要将氨气氧化为N2，和第三区主要氧化一氧化碳和烃。
此外，在第二涂层中铂族金属的存在提供了其中第一涂层和第二涂层包含同等量的铂族金属的构造。这样的构造可提供用一种载体涂层制备的简化产物，且可以任何方式使用。
除非上下文另有明确指示，如本说明书和随附权利要求书中使用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”包括复数指示物。因此，例如提及“一种催化剂”包括两种或更多种催化剂的混合物和类似物。
术语“氨泄漏”意指穿过SCR催化剂的未反应氨的量。
术语“载体”意指催化剂所固定的材料。
术语“煅烧”意指在空气或氧气中加热材料。该定义与煅烧的IUPAC定义一致。(IUPAC化学术语汇编第二版(“金典”)，由A.D.McNaught和A.Wilkinson汇编，BlackwellScientific Publications，Oxford(1997)。XML在线更正版：由M.Nic、J.Jirat、B.Kosata创建，http://goldbook.iupac.org(2006-)，由A.Jenkins更新汇编，ISBN0-9678550-9-8.doi：10.1351/goldbook.)进行煅烧以分解金属盐并促进催化剂内的金属离子交换以及将催化剂粘附于基材。煅烧中使用的温度取决于待煅烧材料中的组分，并且通常介于约400℃至约900℃，进行大约1至8小时。在一些情况下，可在至多约1200℃的温度进行煅烧。在涉及本文中所述方法的应用中，煅烧通常在约400℃至约700℃的温度进行大约1至8小时，优选在约400℃至约650℃的温度进行大约1至4小时。
除非另外指定，当为各种数值要素提供一个或多个范围时，所述一个或多个范围可包括所述值。
术语“N2选择性”意指氨至氮气的转化百分率。
术语“柴油氧化催化剂”(DOC)、“柴油放热催化剂”(DEC)、“NOx吸收剂”、“SCR/PNA”(选择性催化还原/被动NOx吸附器)、“冷启动催化剂”(CSC)和“三效催化剂”(TWC)是本领域众所周知的术语，用来描述用于处理来自燃烧过程的废气的各种类型的催化剂。
术语“铂族金属”或“PGM”指的是铂、钯、钌、铑、锇和铱。铂族金属优选铂、钯、钌或铑。
术语“下游”和“上游”描述在废气从基材或制品的入口端流向出口端的情况下催化剂或基材的定向。
实施例
制备催化剂，其具有如下所述配制物，包括参比配制物以及本发明的实施方案的配制物。
参比催化剂：
将具有在氧化铝底层上的Pt和SCR顶层的双层配制物用作参比实施例。
使用在氧化铝和裸沸石的共混物上包含0.17重量％Pt的载体涂层将底层施加于陶瓷基材。将该载体涂层施加于陶瓷基材，然后使用真空沿着基材抽拉该载体涂层。将制品干燥并在约500℃煅烧约1小时。制品上Pt的负载量为3g/ft3。
使用包含Cu-CHA的第二载体涂层将顶层施加于涂布有底层的基材，然后使用真空沿着基材抽拉该载体涂层。将制品干燥并在约500℃煅烧约1小时。顶层中Cu-CHA的负载量为2.0g/in3。
铂沸石共混催化剂：
使用包含在ZSM-5(SAR＝2000的MFI骨架)上的3重量％Pt和Cu-AEI的共混物的载体涂层，将底层施加于陶瓷基材。将该载体涂层施加于陶瓷基材，然后使用真空沿着基材抽拉该载体涂层。将制品干燥并在约500℃煅烧约1小时。制品上Pt和Cu-AEI的负载量分别为0至3g/ft3和0.9g/in3。
使用包含在ZSM-5(SAR＝2000的MFI骨架)上的3重量％Pt和Cu-AEI的共混物的载体涂层，将顶层施加于陶瓷基材。将该载体涂层施加于陶瓷基材，然后使用真空沿着基材抽拉该载体涂层。将制品干燥并在约500℃煅烧约1小时。制品上Pt和Cu-AEI的负载量分别为0至3g/ft3和0.9g/in3。
然后将制得的催化剂经受以下条件：
老化条件：580℃，在空气中10％H2O下，持续100小时
测试条件：500ppm NH3，10％O2，4.5％H2O，4.5％CO2，余量N2；SV＝150,000h-1
使用的命名法：底层Pt负载量x g/ft3/顶层Pt负载量y g/ft3＝x/y结果与结论：
图9和10显示了NH3转化率、N2O选择性和NOx再生成量，将参比催化剂与在底层和顶层中具有各种Pt分布的Pt沸石共混催化剂进行了比较。与参比催化剂相比，在所有Pt沸石共混催化剂中均看见明显的优势。通过改变Pt-沸石共混催化剂上的Pt负载量分布，可以调节NH3转化率和N2选择性。例如，从Pt(3/0)到Pt(2.5/0.5)，提高了NH3转化率，而选择性没有明显变化。当将Pt分布改变为(2/1)和(1.5/1.5)时，看到NH3转化率得到进一步改进，而对N2O选择性的影响却最小；但是，与Pt(3/0)的Pt沸石共混催化剂和参比催化剂相比，NOx的再生成量显著增加——这对于氧化催化剂和下游的第二SCR/ASC的应用可能是理想的，其中NH3转化和N2O选择性比NOx选择性重要得多。在顶层中包含Pt和在两层之间改变Pt分布的灵活性提供了另外的设计参数(在传统的两层氨泄漏催化剂中是无法达到的)，以调节NH3转化率和选择性，从而在单个系统目标和要求的基础上实现最佳的系统性能。

Claims (26)

1.用于处理包含颗粒物质、烃、CO和氨气的废气流的催化制品，所述制品包括：
a.基材，其具有限定轴长的入口端和出口端；
b.第一催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属；
c.第二催化剂涂层，其包含：1)分布在分子筛上的铂族金属，和2)分布在分子筛上的贱金属；
其中所述第一催化剂涂层为底层和所述第二催化剂涂层为顶层；和
其中所述第一催化剂涂层包含比所述第二催化剂涂层更高的铂族金属负载量。
2.根据权利要求1所述的催化制品，其中
a.所述第一催化剂涂层从所述出口端向所述入口端延伸，覆盖小于所述基材的整个轴长；和
b.所述第二催化剂涂层从所述入口端向所述出口端延伸，覆盖小于所述基材的整个轴长和与所述第一催化剂涂层的部分重叠。
3.根据权利要求1所述的催化制品，其中
a.所述第一催化剂涂层从所述出口端向所述入口端延伸，覆盖小于所述基材的整个轴长；和
b.所述第二催化剂涂层覆盖所述基材的整个轴长和与所述第一催化剂涂层重叠。
4.根据权利要求1所述的催化制品，其中
a.所述第一催化剂涂层覆盖所述基材的整个轴长；和
b.所述第二催化剂涂层从所述入口端向所述出口端延伸，覆盖小于所述基材的整个轴长和与所述第一催化剂涂层的部分重叠。
5.根据权利要求1所述的催化制品，其中
a.所述第一催化剂涂层覆盖所述基材的整个轴长；和
b.所述第二催化剂涂层覆盖所述基材的整个轴长和与所述第一催化剂涂层重叠。
6.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一和/或第二涂层中的铂族金属包括铂、钯或其组合。
7.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一和/或第二涂层中的分子筛包括沸石。
8.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一和/或第二涂层中的贱金属包括铜、铁或其组合。
9.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层和第二涂层各自包含分布在沸石上的铂和分布在沸石上的铜。
10.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层包含0.5g/ft3至10g/ft3的铂族金属负载量。
11.根据权利要求1所述的催化制品，其中第二涂层包含0.5g/ft3至5g/ft3的铂族金属。
12.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为20:1至1:1。
13.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一催化剂涂层和第二催化剂涂层重叠以形成三个区，第一区主要去除NOx，第二区主要将氨气氧化为N2，和第三区主要氧化一氧化碳和烃。
14.根据权利要求1所述的催化制品，其中所述基材包括经挤出的SCR。
15.根据权利要求14所述的催化制品，其中第一涂层和第二涂层位于所述基材的出口端上。
16.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层包含1g/ft3至5g/ft3的铂族金属负载量。
17.根据权利要求1所述的催化制品，其中第二涂层包含1g/ft3至3g/ft3的铂族金属。
18.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为10:1至1:1。
19.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为6:1至1:1。
20.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为3:1至1:1。
21.根据权利要求1所述的催化制品，其中第一涂层中的铂族金属与第二涂层中的铂族金属的重量比为3:0.5至1:1。
22.排放物处理系统，其包括：
a.柴油发动机，其排放包含颗粒物质、NOx和一氧化碳的废气流；
b.根据前述权利要求任一项所述的催化制品。
23.根据权利要求22所述的系统，还包括在所述催化制品的上游的SCR催化剂。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述SCR催化剂与所述催化制品紧密连接。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述SCR催化剂和所述催化制品位于单个基材上，所述SCR催化剂位于所述基材的入口侧上和所述催化制品位于所述基材的出口侧上。
26.减少废气流排放的方法，所述方法包括使所述废气流与根据权利要求1所述的催化制品接触。
CN201880029754.6A 2017-03-29 2018-03-28 在多个层中具有铂族金属的asc Active CN110582342B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762478147P 2017-03-29 2017-03-29
US62/478,147 2017-03-29
PCT/US2018/024784 WO2018183457A1 (en) 2017-03-29 2018-03-28 Asc with platinum group metal in multiple layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110582342A CN110582342A (zh) 2019-12-17
CN110582342B true CN110582342B (zh) 2022-02-15

Family

ID=62002428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880029754.6A Active CN110582342B (zh) 2017-03-29 2018-03-28 在多个层中具有铂族金属的asc

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10500571B2 (zh)
EP (1) EP3600624A1 (zh)
JP (1) JP7241692B2 (zh)
CN (1) CN110582342B (zh)
BR (1) BR112019020264A2 (zh)
DE (1) DE102018107549A1 (zh)
GB (4) GB2562879B (zh)
RU (1) RU2770069C2 (zh)
WO (1) WO2018183457A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10500571B2 (en) * 2017-03-29 2019-12-10 Johnson Matthey Public Limited Company ASC with platinum group metal in multiple layers
EP3600657B1 (en) * 2017-03-30 2022-02-16 Johnson Matthey Public Limited Company Single brick scr/asc/pna/doc close-coupled catalyst
GB201705158D0 (en) * 2017-03-30 2017-05-17 Johnson Matthey Plc Catalyst article for use in a emission treatment system
EP3600623A1 (en) * 2017-03-30 2020-02-05 Johnson Matthey Public Limited Company Asc/dec with rear-concentrated exotherm generation
WO2019012874A1 (ja) * 2017-07-11 2019-01-17 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
CN111801164A (zh) * 2018-03-14 2020-10-20 庄信万丰股份有限公司 具有原位Pt固定的氨漏失催化剂
GB201805312D0 (en) * 2018-03-29 2018-05-16 Johnson Matthey Plc Catalyst article for use in emission treatment system
US10828623B2 (en) * 2018-05-18 2020-11-10 Umicore Ag & Co. Kg Hydrocarbon trap catalyst
DE102019100099B4 (de) 2019-01-04 2022-09-08 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von katalytisch aktiven Wandflussfiltern, katalytisch aktiver Wandflussfilter und dessen Verwendung
EP3885029A1 (de) * 2020-03-24 2021-09-29 UMICORE AG & Co. KG Platin- und zinkhaltiger zeolith
EP3885040A1 (de) * 2020-03-24 2021-09-29 UMICORE AG & Co. KG Ammoniakoxidationskatalysator
US11712685B2 (en) 2020-03-31 2023-08-01 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst with in-situ PT fixing
WO2022090465A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Basf Corporation NOx ADSORBER (NA) CATALYST WITH TUNABLE NOx ADSORPTION AND DESORPTION PROPERTIES
CN112371118B (zh) * 2020-11-27 2023-02-24 中自环保科技股份有限公司 一种高效汽车尾气处理催化剂及其制备方法
JP2024500370A (ja) 2020-12-14 2024-01-09 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト 内燃機関からのＮＨ３及びＮＯｘ排出の削減のための触媒装置
CN115400787B (zh) * 2022-09-28 2024-02-23 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种氢内燃机催化剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102216582A (zh) * 2008-11-03 2011-10-12 巴斯夫公司 一体化SCR和AMOx催化剂系统
CN102985655A (zh) * 2010-05-05 2013-03-20 巴斯夫公司 集成的scr和amox催化剂系统
CN104379256A (zh) * 2012-04-05 2015-02-25 巴斯夫公司 具有co/hc点火和hc储存功能的pt-pd柴油氧化催化剂
CN105555403A (zh) * 2013-07-30 2016-05-04 庄信万丰股份有限公司 氨逸出催化剂
CN106163641A (zh) * 2014-04-01 2016-11-23 庄信万丰股份有限公司 具有 NOx吸附剂活性的柴油氧化催化剂

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133185A (en) * 1995-11-09 2000-10-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst
JPH11138005A (ja) * 1997-11-11 1999-05-25 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JPH11300211A (ja) * 1998-04-24 1999-11-02 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法
US7481983B2 (en) * 2004-08-23 2009-01-27 Basf Catalysts Llc Zone coated catalyst to simultaneously reduce NOx and unreacted ammonia
KR100765413B1 (ko) * 2005-07-06 2007-10-09 희성촉매 주식회사 암모니아 산화촉매 및 이를 이용한 슬립 암모니아 또는폐암모니아 처리장치
ATE464458T1 (de) * 2007-02-23 2010-04-15 Umicore Ag & Co Kg Katalytisch aktiviertes dieselpartikelfilter mit ammoniak-sperrwirkung
US7722845B2 (en) * 2007-02-27 2010-05-25 Basf Corporation Bifunctional catalysts for selective ammonia oxidation
WO2011061841A1 (ja) * 2009-11-19 2011-05-26 イビデン株式会社 ハニカム構造体及び排ガス浄化装置
US8101146B2 (en) * 2011-04-08 2012-01-24 Johnson Matthey Public Limited Company Catalysts for the reduction of ammonia emission from rich-burn exhaust
GB2492175B (en) * 2011-06-21 2018-06-27 Johnson Matthey Plc Exhaust system for internal combustion engine comprising catalysed filter substrate
KR101481600B1 (ko) * 2013-05-02 2015-01-14 희성촉매 주식회사 선택적 촉매 환원 (scr) 시스템에서의 암모니아 산화촉매
GB201401115D0 (en) * 2014-01-23 2014-03-12 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst and exhaust system
WO2016004151A1 (en) 2014-07-02 2016-01-07 Johnson Matthey Public Limited Company Perovskite with an ovlerlayer scr component as an ammonia oxidation catalyst and a system for exhaust emission control on diesel engines
GB2541500B (en) * 2015-06-18 2019-06-26 Johnson Matthey Plc NH3 overdosing-tolerant SCR catalyst
CN117065794A (zh) 2015-06-18 2023-11-17 庄信万丰股份有限公司 单层或双层氨泄漏催化剂
US10201807B2 (en) * 2015-06-18 2019-02-12 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst designed to be first in an SCR system
RU2018111984A (ru) * 2015-09-04 2019-10-04 Басф Се Интегрированные каталические системы окисления аммиака и scr
RU2742183C1 (ru) * 2015-09-29 2021-02-03 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Зонированный катализатор разложения аммиака для применения в газовых турбинах
US10500571B2 (en) * 2017-03-29 2019-12-10 Johnson Matthey Public Limited Company ASC with platinum group metal in multiple layers
US10669910B2 (en) * 2017-03-30 2020-06-02 Johnson Matthey Public Limited Company Platinum group metal and base metal on a molecular sieve for PNA-SCR-ASC close-coupled system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102216582A (zh) * 2008-11-03 2011-10-12 巴斯夫公司 一体化SCR和AMOx催化剂系统
CN102985655A (zh) * 2010-05-05 2013-03-20 巴斯夫公司 集成的scr和amox催化剂系统
CN104379256A (zh) * 2012-04-05 2015-02-25 巴斯夫公司 具有co/hc点火和hc储存功能的pt-pd柴油氧化催化剂
CN105555403A (zh) * 2013-07-30 2016-05-04 庄信万丰股份有限公司 氨逸出催化剂
CN106163641A (zh) * 2014-04-01 2016-11-23 庄信万丰股份有限公司 具有 NOx吸附剂活性的柴油氧化催化剂

Also Published As

Publication number Publication date
GB202112204D0 (en) 2021-10-13
GB2595988A (en) 2021-12-15
GB2595989A (en) 2021-12-15
GB2595988B (en) 2022-05-25
GB2595989B (en) 2022-05-18
CN110582342A (zh) 2019-12-17
US20180280945A1 (en) 2018-10-04
DE102018107549A1 (de) 2018-10-04
GB202112202D0 (en) 2021-10-13
WO2018183457A1 (en) 2018-10-04
RU2019134052A (ru) 2021-04-29
RU2019134052A3 (zh) 2021-04-29
GB201805129D0 (en) 2018-05-16
EP3600624A1 (en) 2020-02-05
GB2595990A (en) 2021-12-15
GB202112203D0 (en) 2021-10-13
JP7241692B2 (ja) 2023-03-17
JP2020515399A (ja) 2020-05-28
US11000838B2 (en) 2021-05-11
GB2562879A (en) 2018-11-28
RU2770069C2 (ru) 2022-04-14
GB2562879B (en) 2021-12-22
BR112019020264A2 (pt) 2020-04-22
US10500571B2 (en) 2019-12-10
US20200215520A1 (en) 2020-07-09
GB2595990B (en) 2022-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110582342B (zh) 在多个层中具有铂族金属的asc
CN110678250B (zh) 配合有涡轮的scr和asc/doc紧密连接的系统
RU2734384C2 (ru) Система выпуска отработавших газов без дизельного катализатора окисления (doc), имеющая катализатор проскока аммиака (asc), действующий, как doc, в системе с катализатором селективного каталитического восстановления (scr) перед asc
US11857925B2 (en) Single brick SCR/ASC/PNA/DOC close-coupled catalyst
US10669910B2 (en) Platinum group metal and base metal on a molecular sieve for PNA-SCR-ASC close-coupled system
CN110582341B (zh) 具有后部集中放热产生的asc/dec
JP7213251B2 (ja) より高いｎ２選択性を有する改善されたｎｈ３削減

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant