CN116194192A - 用于处理内燃机废气的催化系统 - Google Patents

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A·彭克
A·T·尼格鲍姆
S·J·洛梅尔
E·埃梅兹
T·纽鲍尔
J·B·霍克
宋庠
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Abstract

本发明涉及一种用于处理柴油内燃机废气的系统,所述系统包括特定NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,其中在所述系统中该特定NOx吸附剂组件排列在该气体加热组件的上游,该还原剂喷射器排列在该SCR组件的上游,该气体加热组件排列在该还原剂喷射器的上游,该DOC组件排列在该还原剂喷射器的上游并且该DOC组件和该气体加热组件是直接连续组件。此外,本发明涉及一种制备该系统的方法及其用途。

Description

用于处理内燃机废气的催化系统
本发明涉及一种用于处理柴油内燃机废气的系统,一种制备该系统的方法,一种使用所述系统处理柴油内燃机废气的方法和所述系统的用途。
在汽车工业中持续需要降低发动机NOx排放,因为这些排放可能是有害的。因此,感兴趣的是避免NOx排放并符合现行法规。直接在冷启动期之后消除NOx排放尤其具有挑战性,因为在该催化系统上NOx转化的温度通常相对低。
DE 10 2018 101929公开了一种降低冷启动排放的系统,包括可以包含NOx吸附剂的第一选择性催化还原(SCR)催化转化器、设置在该第一SCR催化转化器下游的加热元件和设置在该加热元件下游的第二SCR催化转化器。US 2017/0284250 A1公开了一种包括设置在加热元件上游的NOx储存催化剂和设置在该加热元件下游的SCR催化剂的系统。此外,US10 480 369 B1公开了一种包括在发动机下游的电加热元件、设置在该电加热元件下游的可以与NOx吸附剂或柴油颗粒过滤器组合的柴油氧化催化剂(DOC)以及设置在该DOC下游的过滤器上选择性催化还原催化剂(SCRoF)的系统。WO 2019/077111 A1涉及一种废气清洁系统,包括包含长度为L的载体基材、被动氮氧化物吸附剂和控制该载体基材的温度的装置的催化剂以及第一SCR催化剂,其中所述载体基材除了该被动氮氧化物吸附剂外可以带有氧化催化剂。
本发明的目的是要提供一种可以显著降低总NOx排放的系统。目的尤其是要改进尤其在冷启动期间,即尤其是在300℃以下的温度下系统的NOx吸附和/或转化,显著降低总NOx排放。此外,本发明的目的是要确保后续冷启动的NOx吸附。因此,本发明尤其旨在提供一种尤其是对于当下游SCR转化率高时冷启动之后的情形显示低NOx解吸温度的系统。目的还是要提供一种当下游SCR转化率低时在冷启动期间吸附NOx的系统。
因此,惊人地发现一种用于处理柴油内燃机废气的系统可以解决上述问题,尤其是就有关NOx、CO和总烃(THC)中一种或多种的吸附和/或转化的改进性能而言,其中该系统特别地包括特定NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件和气体加热组件,并且其中所述组件特别地相对于废气料流的方向以特定顺序排列。
因此,惊人的是本发明的系统允许改进的催化活性。本发明的系统还就NOx释放和NOx吸附而言显示出优异性能,尤其是在冷启动期间以及更具体是当在全球统一轻型车测试规程(WLTC)中测试时。因此,按照本发明的系统当与现有技术的系统相比较时显示相对更低的NOx排放,尤其是在短时间的驾驶之后。此外,惊人地发现在NA催化剂和DOC之间使用电加热元件的系统尤其允许实现相对低的NOx、CO和THC排放。尤其当在WLTC中测试时,惊人地发现本发明的系统对于完整WLTC和在WLTC的城市部分均实现了相对低的排放。
用于处理废气的系统
因此,本发明涉及一种用于处理柴油内燃机废气的系统,所述系统包括NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,其中在所述系统中,该NOx吸附剂组件排列在该气体加热组件的上游,该还原剂喷射器排列在该SCR组件的上游,该气体加热组件排列在该还原剂喷射器的上游,该DOC组件排列在该还原剂喷射器的上游且该DOC组件和该气体加热组件是直接连续组件,其中该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料。
优选没有用于处理废气的其他组件排列在该DOC组件和该气体加热组件之间。
优选所述组件排列在废气导管中,优选以连续顺序排列,所述导管的上游端优选设计成排列在柴油内燃机的下游,其中更优选所述导管的上游端排列在柴油内燃机的下游。
优选该还原剂喷射器包括烃喷射器、烃缸内后喷射器和尿素喷射器中的一种或多种,优选尿素喷射器,优选由其构成,其中该还原剂喷射器优选排列在该DOC组件的下游。
第一替换排列
优选该DOC组件排列在该气体加热组件的上游,其中该DOC组件和该NOx吸附剂组件优选排列在该气体加热组件的上游。
优选(i.3)根据(i)的催化剂包括作为所述DOC组件的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,所述DOC涂层在至少70%第一基材的基材轴长上至少部分分配于该NOx吸附剂涂层上,该DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,其中该DOC涂层优选从第一基材的出口端分配到入口端。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层优选从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分基于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量优选以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层基于该NOx吸附剂涂层的重量以在80-99.75重量%,优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料。
优选根据(i)的催化剂以在0.5-8g/in3,优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(i.2)的NOx吸附剂涂层。
优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
优选根据(i.3)的DOC涂层至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上并且在80-100%,优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上延伸,其中根据(i.3)的DOC优选从第一基材的入口端到出口端至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上。
优选根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中根据(i.3)的DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pt计算的负载量包含该铂族金属组分,优选铂,
其中根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂和钯,其中铂与钯的重量比Pt:Pd分别作为元素计算更优选在1:1-11:1,更优选2:1-10:1,更优选3:1-5:1范围内,其中该重量比更优选为约4:1;
其中根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(i.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(i.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量。
优选根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(i.3)的DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,
所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
优选该沸石材料包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料相对于根据(i.3)的DOC涂层的沸石材料的重量比在1:1-10:1,优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
优选根据(i)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(i.3)的DOC涂层。
优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.3)的DOC涂层由铂族金属组分构成,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积,
并且其中该沸石材料优选为12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜,并且其中该沸石材料更优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(i.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,更优选金属直通型基材,所述第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长。
优选根据(i)的催化剂由(i.1)、(i.2)和(i.3)构成。
气体加热组件
优选(ii)该气体加热组件包括:
(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结(coupled)以允许从第一基材的通道排出的废气进入第二基材的通道;
其中第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
优选根据(ii.1)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
优选根据(ii.1)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长,根据(ii.1)的所述第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
优选根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材构成,所述基材为未涂敷基材。
优选根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)任选地,在至少50%第二基材的基材轴长上分配于第二基材的内壁表面上的NOx吸附剂涂层,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(ii.3)至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上并且在至少70%第二基材的基材轴长上延伸的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,该DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
优选在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的基材轴长上将根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层分配于第二基材的内壁表面上,
其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层优选从第二基材的出口端到入口端分配于第二基材的内壁表面上。
优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯。
优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分基于根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量优选以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料中。
优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层基于根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的重量优选以在80-99.75重量%,更优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料。
优选根据(ii)的气体加热组件以优选在0.5-8g/in3,更优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
优选根据(ii.3)的DOC涂层至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上并且在80-100%,优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上延伸,其中根据(ii.3)的DOC优选从第二基材的入口端到出口端至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上。
优选根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中根据(ii.3)的DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pt计算的负载量包含该铂族金属组分,优选铂,其中根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量;
优选根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分包含铂和钯,其中铂与钯的重量比Pt:Pd分别作为元素计算更优选在1:1-11:1,更优选2:1-10:1,更优选3:1-5:1范围内,其中该重量比更优选为约4:1。
优选根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝。
优选根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(ii.3)的DOC涂层进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;其中所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料优选包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料相对于根据(ii.3)的DOC涂层的沸石材料的重量比优选在1:1-10:1,更优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
优选根据(ii)的气体加热组件优选以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(ii.3)的DOC涂层。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.3)的DOC涂层由该铂族金属组分、该非沸石氧化物材料和该沸石材料构成,该非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积,并且该沸石材料优选为12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
优选根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积,
并且其中该沸石材料优选为12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜,其中该沸石材料包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(ii)的气体加热组件由(ii.1)、(ii.2)和(ii.3)构成。
优选根据(ii)的气体加热组件由(ii.1)和(ii.3)构成,其中根据(ii)的气体加热组件优选由(ii.1)、(ii.2)和(ii.3)构成。
优选根据(ii.3)的DOC涂层显示与根据(i.3)的DOC涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性,其中优选根据(ii)的气体加热组件的涂层显示与根据(i)的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
优选第一基材的出口端和第二基材的入口端彼此相对排列,其中由第一基材的出口端限定的表面的表面法线和由第二基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
优选第一基材的出口端和第二基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第一基材的出口端或者固定在第二基材的入口端或者固定在第一基材的出口端和第二基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
优选第一基材和第二基材一起形成单一基材,该单一基材包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(i.3)的DOC涂层和根据(ii.3)的DOC涂层一起形成单一DOC涂层,其中该单一DOC涂层优选至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上并且其中该单一DOC涂层优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸;
其中优选第一基材和第二基材一起形成单一基材,后者包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层和根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层一起形成单一NOx吸附剂涂层,并且其中根据(i.3)的DOC涂层和根据(ii.3)的DOC涂层一起形成单一DOC涂层;
其中该单一NOx吸附剂涂层优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸,和/或其中该单一DOC涂层优选至少部分分配于该单一NOx吸附剂涂层上并且优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸。
优选该系统进一步包括围绕根据(i)的第一基材和根据(ii)的第二基材的夹套,其中优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的入口端面以及优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的出口端面未被该夹套覆盖,其中该夹套优选包括一个或多个将第二基材连接于供电电源的装置。
第二替换排列
优选该DOC组件排列在该气体加热组件的下游。
优选该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上的NOx吸附剂涂层,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层优选从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分基于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量优选以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料中。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层基于该NOx吸附剂涂层的重量以在80-99.75重量%,优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料。
优选根据(i)的催化剂以在0.5-8g/in3,优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(i.2)的NOx吸附剂涂层。
优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
优选根据(i.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(i.1)的第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中根据(i.1)的第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长。
优选根据(i)的催化剂由根据(i.1)的第一基材和根据(i.2)的NOx吸附剂涂层构成。
优选该DOC组件包括在(iii)一种催化剂中,该催化剂包括:
(iii.1)第三基材,其包括入口端、出口端、从第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第三基材内壁限定的通道;
(iii.2)在至少70%第三基材的基材轴长上分配于第三基材的内壁表面上的第一DOC涂层,该第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;以及
(iii.3)任选地,至少部分分配于该第一DOC涂层上并且在至少20%第三基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,该第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,其中该第二DOC涂层优选从第三基材的出口端分配到入口端。
优选根据(iii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在0.5:1-5:1,更优选0.75:1-4.5:1,更优选1:1-4:1,更优选1.5:1-3:1范围内。
优选根据(iii.2)的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆、二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(iii.2)的第一DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
优选该沸石材料包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(iii.2)的第一DOC涂层的非沸石氧化物材料与根据(iii.2)的第一DOC涂层的沸石材料的重量比在1:1-10:1,优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
优选根据(iii)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(iii.2)的第一DOC涂层。
优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(iii.2)的第一DOC涂层由铂族金属组分,优选Pt和Pd构成,其中该非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆、二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积,并且其中该沸石材料优选为12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜,其中该沸石材料更优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选根据(iii.2)的第一DOC涂层在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(iii.1)的第三基材的基材轴长上延伸。
优选根据(iii)的催化剂包括根据(iii.3)的第二DOC涂层。
优选根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在2:1-20:1,更优选3:1-8:1,更优选4:1-7.5:1,更优选5:1-7:1范围内;
其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素Pt计算的负载量包含铂,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(iii.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量。
优选根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(iii)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选0.75-3g/in3,更优选1-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(iii.3)的第二DOC涂层。
优选98-100重量%,优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(iii.3)的第二DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,以及该非沸石氧化物材料构成。
优选根据(iii.3)的第二DOC涂层在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(iii.1)的第三基材的基材轴长上延伸。
优选根据(iii.1)的第三基材为直通型基材,优选堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(iii.1)的第三基材优选具有圆柱形,第三基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,根据(iii.1)的第三基材优选具有在1-10英寸,更优选1.5-7英寸,更优选2-5英寸范围内的轴长。
优选根据(iii)的催化剂由根据(iii.1)的第三基材、根据(iii.2)的第一DOC涂层以及优选根据(iii.3)的第二DOC涂层构成。
气体加热组件
优选(ii)该气体加热组件包括:
(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结以允许从根据(i.1)的第一基材的通道排出的气体进入根据(ii.1)的第二基材的通道;
其中将根据(iii.1)的第三基材的入口端和根据(ii.1)的第二基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的气体进入根据(iii.1)的第三基材的通道;
其中根据(ii.1)的第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
优选根据(ii.1)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
优选根据(ii.1)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,其中根据(i.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(i.1)的第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中根据(i.1)的第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长,所述根据(ii.1)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
优选根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材构成,所述基材为未涂敷基材。
优选根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上分配于根据(ii.1)的第二基材的内壁表面上的第一DOC涂层,该第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;
(ii.3)任选地,至少部分分配于根据(ii.2)的第一DOC涂层上并且在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,该第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
优选根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在0.5:1-5:1,更优选0.75:1-4.5:1,更优选1:1-4:1,更优选1.5:1-3:1范围内。
优选根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分包含铂,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素Pt计算的负载量包含铂,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(ii.2)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.2)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量。
优选根据(ii.2)的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝。
优选该非沸石氧化物材料显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
优选该非沸石氧化物材料显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(ii.2)的第一DOC涂层优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;
其中该沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁;
其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的非沸石氧化物材料与根据(ii.2)的第一DOC涂层的沸石材料的重量比优选在1:1-10:1,更优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
优选根据(ii)的气体加热组件以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(ii.2)的第一DOC涂层。
优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.2)的第一DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,该非沸石氧化物材料以及优选该沸石材料构成。
优选根据(ii.2)的第一DOC涂层在80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸。
任选地,根据(ii)的气体加热组件包含根据(ii.3)的第二DOC涂层。
优选根据(ii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在2:1-20:1,更优选3:1-8:1,更优选4:1-7.5:1,更优选5:1-7:1范围内。
优选根据(ii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝。
优选该非沸石氧化物材料显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
优选该非沸石氧化物材料显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(ii)的气体加热组件以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选0.75-3g/in3,更优选1-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(ii.3)的第二DOC涂层。
优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.3)的第二DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,以及该非沸石氧化物材料构成;
优选根据(ii.3)的第二DOC涂层在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸。
优选根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材、根据(ii.2)的第一DOC涂层以及优选根据(ii.3)的第二DOC涂层构成。
优选根据(ii)的气体加热组件的涂层显示与根据(iii)的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
优选根据(ii.1)的第二基材和根据(iii.1)的第三基材一起形成单一基材,该单一基材包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层和根据(iii.2)的第一DOC涂层一起形成单一第一DOC涂层,并且其中优选根据(ii.3)的第二DOC涂层和根据(iii.3)的第二DOC涂层一起形成单一第二DOC涂层;其中该单一第一DOC涂层优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长延伸,并且其中优选该单一第二DOC涂层优选在至少40%,更优选45-100%,更优选50-80%该单一基材的基材轴长上延伸。
优选第二基材的出口端和第三基材的入口端彼此相对排列,其中由第二基材的出口端限定的表面的表面法线和由第三基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
优选第二基材的出口端和第三基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第二基材的出口端或者固定在第三基材的入口端或者固定在第二基材的出口端和第三基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
SCR组件
优选该SCR组件包括在(iv)选择性催化还原(SCR)催化剂中,该催化剂包括:
(iv.1)第四基材,优选壁流过滤器基材,其包括入口端、出口端和从第四基材的入口端延伸到出口端的基材轴长;
(iv.2)分配于根据(iv.1)的第四基材的内壁表面上的选择性催化还原(SCR)涂层;
其中将根据(iv.1)的第四基材的入口端和如本文所公开实施方案中任一项所定义的根据(ii.1)的第二基材的出口端或如本文所公开实施方案中任一项所定义的根据(iii.1)的第三基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出或者从第三基材的通道排出的废气进入第四基材。
优选根据(iv.2)的SCR涂层包含含有铜和铁中一种或多种,优选铜的8元环孔沸石材料,其中分别作为CuO和Fe2O3计算的铜和铁中一种或多种,更优选作为CuO计算的铜的量基于含有铜和铁中一种或多种的该8元环孔沸石材料的重量在1-10重量%,优选2-8重量%,更优选3-6重量%范围内。
优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有选自CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,优选选自CHA、AEI、RTH、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自CHA和AEI的骨架类型,其中更优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有骨架类型CHA。
优选该8元环孔沸石材料的骨架结构包含四价元素Y、三价元素X和O,优选由其构成,其中Y为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种并且X为Al、B、In和Ga中的一种或多种,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算在2:1-45:1,优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内,其中Y优选包含Si,更优选为Si,并且其中X优选包含Al和B中的一种或多种,优选Al,更优选为Al和B中的一种或多种,优选Al。
优选根据上文所公开实施方案中任一项的系统由该NOx吸附剂组件、该DOC组件、该SCR组件和该气体加热组件构成。
因此,根据本发明的第一替换排列特别优选将作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层分配于第一基材上并将作为所述DOC组件的柴油氧化催化剂(DOC)涂层至少部分分配于如本文所定义的NOx吸附剂涂层上。进一步按照该第一替换排列,该气体加热组件包括如本文所定义的第二基材。
此外,根据本发明的第二替换排列特别优选将作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层分配于第一基材上,该气体加热组件包括第二基材并且将作为该DOC组件的DOC涂层分配于第三基材上。更优选该气体加热组件包含第一DOC涂层以及任选地,第二DOC涂层。
如上文所定义那样,该DOC组件排列在根据本发明第二替换排列的气体加热组件的下游。替换地,还可以设想将该DOC组件—为分配于第三基材上的DOC涂层—排列在包括第二基材的该气体加热组件上游。
制备系统的方法
此外,本发明涉及一种制备用于处理柴油内燃机废气的系统,优选制备根据本文所公开实施方案中任一项的用于处理柴油内燃机废气的系统的方法,所述方法包括:
(1)提供NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,
其中该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(2)将该NOx吸附剂组件排列在该气体加热组件的上游;
(3)将该还原剂喷射器排列在该SCR组件的上游;
(4)将该气体加热组件排列在该还原剂喷射器的上游;
(5)将该DOC组件排列在该还原剂喷射器的上游;
(6)将该DOC组件和该气体加热组件以直接连续的顺序排列。
优选没有用于处理废气的其他组件排列在根据(1)的DOC组件和根据(1)的气体加热组件之间。
优选所述组件排列在废气导管中,优选以连续顺序排列,所述导管的上游端优选设计成排列在柴油内燃机的下游,其中更优选所述导管的上游端排列在柴油内燃机的下游。
优选该DOC组件排列在该气体加热组件的上游,其中该DOC组件和该NOx吸附剂组件优选排列在该气体加热组件的上游。
优选该还原剂喷射器包括烃喷射器、烃缸内后喷射器(in-cylinder postinjector)和尿素喷射器中的一种或多种,更优选由其构成。
优选在其中该DOC组件和该NOx吸附剂组件包括在催化剂中的情况下,该催化剂按如下制备和/或该方法进一步包括:
(a)提供第一基材和NOx吸附剂混合物,后者包含水、铂族金属组分源和10元环孔沸石材料;
(b)在至少50%第一基材的基材轴长上将在(a)中得到的NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,第一基材包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(c)任选地,将在(b)中得到的涂敷基材在气体气氛,优选温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,该气体气氛优选为空气,
其中在(c)中的煅烧之前,分配于第一基材上的第一NOx吸附剂混合物的干燥在温度在90-150℃,优选100-120℃范围内的气体气氛中进行,该气体气氛优选为空气,优选进行0.5-4小时,更优选0.75-2小时范围内的时间;其中在(c)中的煅烧之前,将在(b)中得到的涂敷基材优选在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,该气体气氛更优选为空气,
(d)提供柴油氧化催化剂(DOC)混合物,其包含水,铂族金属组分源,包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,以及优选沸石材料;
(e)在至少70%第一基材的基材轴长上将在(d)中得到的柴油氧化混合物分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时范围内的时间;得到包含分配于其上的NOx吸附剂涂层和柴油氧化涂层的第一基材。
优选在(b)中在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将该NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,其中优选在(b)中将该第一NOx吸附剂混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
优选根据(a)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯。
优选将根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料用根据(a)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分源浸渍,其中浸渍优选通过将该10元环孔沸石材料与该铂族金属组分源,优选钯源,更优选硝酸钯溶液混合而进行,并且其中优选将该浸渍的10元环孔沸石材料分散于水中。
优选根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(d)的DOC混合物分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上,其中优选将根据(d)的DOC从第一基材的入口端到出口端分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上。
优选根据(d)的DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中更优选将根据(d)的非沸石氧化物材料用根据(d)的DOC混合物的铂族金属组分浸渍。
优选根据(d)的DOC混合物的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(d)的DOC混合物的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝。
优选根据(d)的DOC混合物进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
优选根据(a)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,更优选金属直通型基材,所述第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长。
优选根据(1)的气体加热组件包括第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道,以及其中将第二基材的入口端和根据(a)的第一基材的出口端联结以允许从第一基材的通道排出的废气进入第二基材的通道;
其中第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
优选第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
优选第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,其中第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的直径,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长,所述第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
优选根据(1)的气体加热组件按如下制备和/或该方法进一步包括:
(g.1)任选在至少50%第二基材的基材轴长上将NOx吸附剂混合物分配于第二基材的内壁表面上,该NOx吸附剂混合物包含铂族金属组分源和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(g.2)在至少70%第二基材的基材轴长上将柴油氧化催化剂(DOC)混合物分配于第二基材的内壁表面和/或由(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,该DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源。
优选在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的基材轴长上将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物分配于第二基材的内壁表面上,
其中优选将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物从第二基材的出口端到入口端分配于第二基材的内壁表面上。
优选根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯。
优选将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料用根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分源浸渍。
优选根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(g.2)的DOC混合物分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,其中优选将根据(g.2)的DOC混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上。
优选在80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(g.2)的DOC混合物分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,其中优选将根据(g.2)的DOC混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上。
优选根据(g.2)的DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂。
优选将根据(g.2)的非沸石氧化物材料用根据(g.2)的DOC混合物的铂族金属组分源浸渍;
其中根据(g.2)的DOC涂层的非沸石氧化物材料源优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料源优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料源更优选包含氧化铝和锰,其中根据(g.2)的DOC混合物的非沸石氧化物材料源更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝;
其中根据(g.2)的DOC混合物优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;其中所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料优选包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
优选第一基材的出口端和第二基材的入口端彼此相对排列,其中由第一基材的出口端限定的表面的表面法线和由第二基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
优选第一基材的出口端和第二基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第一基材的出口端或者固定在第二基材的入口端或者固定在第一基材的出口端和第二基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
优选将单一基材一起用作第一基材和第二基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(b)的NOx吸附剂混合物分配于该单一基材的内壁表面上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,
其中将根据(d)的DOC混合物和根据(g.2)的DOC混合物至少部分分配于涂敷有该单一NOx吸附剂涂层的该单一基材上而形成单一DOC涂层;
其中优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该NOx吸附剂涂层,和/或其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上将该单一DOC涂层至少部分分配于该单一基材的内壁表面和/或该NOx吸附剂涂层上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气;
其中更优选将单一基材一起用作第一基材和第二基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(b)的NOx吸附剂混合物和根据(g.1)的NOx吸附剂混合物分配于该单一基材的内壁上而形成单一NOx吸附剂涂层,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中将根据(d)的DOC混合物和根据(g.2)的DOC混合物至少部分分配于涂敷有该单一NOx吸附剂涂层的该单一基材上而形成单一DOC涂层;
其中优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该单一NOx吸附剂涂层,和/或其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上将该单一DOC涂层至少部分分配于该单一基材的内壁表面和/或该单一NOx吸附剂涂层上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气。
优选根据(a)的第一基材和第二基材由夹套围绕,其中优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的入口端面以及优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的出口端面未被该夹套覆盖,其中该夹套优选包括一个或多个将第二基材连接于供电电源的装置。
优选该DOC组件排列在该气体加热组件的下游。
优选在其中该NOx吸附剂组件包括在催化剂中的情况下,该催化剂按如下制备和/或该方法进一步包括:
(n.1)提供第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;(n.2)在至少50%第一基材的基材轴长上将NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂混合物包含铂族金属组分源和10元环孔沸石材料,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气。
优选在70-100%,优选80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(n.2)的NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,其中优选将根据(n.2)的第一NOx吸附剂混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
优选根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中优选将根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分浸渍在该10元环孔沸石材料上。
优选根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
优选根据(n.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(n.1)的第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中根据(n.1)的第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长。
优选在其中该DOC组件包括在催化剂中的情况下,该催化剂按如下制备和/或该方法进一步包括:
(d.1)提供第三基材,其包括入口端、出口端、从第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第三基材内壁限定的通道;
(d.2)在至少70%第三基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于第三基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(d.3)任选在至少20%第三基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有该第一DOC混合物的第三基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源,其中该第二DOC涂层优选从第三基材的出口端分配到入口端。
优选根据(d.2)的第一DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯。
优选根据(d.2)的非沸石氧化物材料源包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆、二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(d.2)的第一DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
优选在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(d.1)的第三基材的基材轴长上分配根据(d.2)的第一DOC混合物。
优选将该第二DOC混合物分配于涂敷有根据(d.3)的第一DOC混合物的第三基材上。
优选根据(d.3)的第二DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分源更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯。
优选根据(d.3)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(d.3)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积。
优选在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(d.1)的第三基材的基材轴长上分配根据(d.3)的第二DOC混合物。
优选根据(d.1)的第三基材为直通型基材,优选堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(d.1)的第三基材优选具有圆柱形,第三基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,根据(d.1)的第三基材优选具有在1-10英寸,更优选1.5-7英寸,更优选2-5英寸范围内的轴长。
优选该气体加热组件包括:
(g.1’)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(g.1’)的第二基材的入口端和根据(n.1)的第一基材的出口端联结以允许从根据(n.1)的第一基材的通道排出的气体进入根据(g.1’)的第二基材的通道;
其中将根据(d.1)的第三基材的入口端和根据(g.1’)的第二基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的气体进入根据(d.1)的第三基材的通道;
其中根据(g.1’)的第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
优选根据(g.1’)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
优选根据(g.1’)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案48所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述根据(g.1’)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
优选该方法进一步包括:
(g.2’)在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于根据(g.1’)的第二基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(g.3’)任选在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有根据(g.2’)的第一DOC混合物的第二基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
优选根据(g.1’)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
优选根据(g.1’)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,其中第一基材优选为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长,所述根据(g.1’)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
优选该气体加热组件按如下制备和/或该方法进一步包括:
(g.2’)在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于根据(g.1’)的第二基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(g.3’)优选在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有根据(g.2’)的第一DOC混合物的第二基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源。
优选根据(g.2’)的第一DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分源更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯。
优选根据(g.2’)的非沸石氧化物材料源包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料源更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝。
优选该非沸石氧化物材料源显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积。
优选该非沸石氧化物材料源显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
优选根据(g.2’)的第一DOC混合物进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;
其中优选在80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上分配根据(g.2’)的第一DOC混合物。
优选该气体加热组件包含根据(g.3’)的第二DOC涂层。
优选根据(g.3’)的第二DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,
其中根据(g.3’)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料源优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(g.3’)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
其中优选在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上分配根据(g.3’)的第二DOC混合物。
优选该气体加热组件的涂层显示与如本文所公开实施方案中任一项所定义的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
优选使用单一基材形成根据(g.1’)的第二基材和根据(d.1)的第三基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(g.2’)的第一DOC混合物和根据(d.2)的第一DOC混合物一起分配以形成单一第一DOC涂层,并且其中优选将根据(g.3’)的第二DOC混合物和根据(d.3)的第二DOC混合物一起分配以形成单一第二DOC涂层;其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该单一第一DOC混合物,并且其中优选在至少40%,更优选45-100%,更优选50-80%该单一基材的基材轴长上分配该单一第二DOC混合物。
优选第二基材的出口端和第三基材的入口端彼此相对排列,其中在由第二基材的出口端限定的表面的表面法线和由第三基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
优选第二基材的出口端和第三基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第二基材的出口端或者固定在第三基材的入口端或者固定在第二基材的出口端和第三基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
优选选择性催化还原(SCR)催化剂作为该SCR组件提供,该选择性催化还原(SCR)催化剂按如下制备:
(s.1)提供第四基材,优选壁流过滤器基材,其包括入口端、出口端和由第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长;
(s.2)将选择性催化还原(SCR)混合物分配于根据(s.1)的第四基材上;
其中将根据(s.1)的第四基材的入口端和根据(s.1)的第二基材的出口端或根据(d.1)的第三基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的废气进入第三基材。
优选根据(s.2)的SCR混合物包含含有铜和铁中一种或多种,优选铜的8元环孔沸石材料,其中分别作为CuO和Fe2O3计算的铜和铁中一种或多种,更优选作为CuO计算的铜的量基于含有铜和铁中一种或多种的该8元环孔沸石材料的重量在1-10重量%,优选2-8重量%,更优选3-6重量%范围内。
优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有选自CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,优选选自CHA、AEI、RTH、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自CHA和AEI的骨架类型,其中更优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有骨架类型CHA。
优选该8元环孔沸石材料的骨架结构包含四价元素Y、三价元素X和O,优选由其构成,其中Y为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种并且X为Al、B、In和Ga中的一种或多种,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算在2:1-45:1,优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内,其中Y优选包含Si,更优选为Si,并且其中X优选包含Al和B中的一种或多种,优选Al,更优选为Al和B中的一种或多种,优选Al。
优选该还原剂喷射器包括烃喷射器、烃缸内后喷射器和尿素喷射器中的一种或多种,优选尿素喷射器,优选由其构成,其中该还原剂喷射器优选排列在该DOC组件的下游。
方法限定的产品
本发明进一步涉及一种用于处理柴油内燃机废气的系统,优选一种根据本文所公开实施方案中任一项的用于处理柴油内燃机废气的系统,其可以由根据本文所公开实施方案中任一项的方法得到或者由其得到。
处理废气的方法
本发明进一步涉及一种处理柴油内燃机废气的方法,包括提供来自柴油内燃机的废气并使所述废气通过根据本文所公开实施方案中任一项的系统。
优选将还原剂,更优选烃和尿素中的一种或多种通过该还原剂喷射器喷入通过所述系统的废气中。
优选通过包括在所述系统中的用于加热包括在所述系统中的SCR组件、DOC组件和NA吸附剂组件中一种或多种的气体加热组件加热该废气。
本发明进一步涉及根据本文所公开实施方案中任一项的系统在处理柴油内燃机废气中的用途,所述用途包括使所述废气通过所述系统。
举例来说,该还原剂喷射器可以包括泵送机构和/或用于中断一种或多种还原剂进入废气的入口的阀,其中分别调节所述泵送装置和/或阀以提供所需量的该一种或多种还原剂进入废气中和/或将所述泵送装置和/或阀连接于控制装置,该控制装置优选整合在监控系统中以允许取决于在废气与该催化剂床的至少一部分接触时废气的所需组成而准确控制将该一种或多种还原剂引入废气中的速率。
在本发明上下文中,术语“内壁的表面”应理解为壁的“裸露”或“暴露”或“空白”表面,即呈未处理状态的壁表面,该壁表面除了表面可能被其污染的任何不可避免杂质外由壁材料构成。
在本发明上下文中,术语“由……构成”就一种或多种组分的重量%而言表示所述组分基于100重量%指定实体的重量%量。例如,措辞“其中0-0.001重量%的第一涂层由X构成”表示在100重量%构成所述涂层的组分中,0-0.001重量%为X。
在本发明上下文中,优选铂族金属组分包含相应一种或多种铂族金属或者相应一种或多种铂族金属的一种或多种混合物,更优选由其构成。
在本发明上下文中,铂族金属组分的重量/负载量以作为元素的相应铂族金属的重量/负载量或作为元素的相应铂族金属的重量/负载量之和计算。例如,若铂族金属组分为Rh,则所述铂族金属组分的重量作为元素Rh计算。作为另一实例,若铂族金属组分由Pt和Pd构成,则所述铂族金属组分的重量作为元素Pt和Pd计算。
在本发明上下文中,术语“给定组分/涂层的负载量”(以g/in3或g/ft3计)涉及所述组分/涂层的质量/基材体积,其中基材体积为由基材横截面乘以所述组分/涂层存在于其上的基材轴长所限定的体积。例如,若提及在x%基材轴长上延伸并且具有Xg/in3负载量的第一涂层负载量,则所述负载量涉及X克第一涂层/x%整个基材的体积(以in3计)。
此外,在本发明上下文中,术语“X为A、B和C中的一种或多种”—其中X为给定特征并且A、B和C各自表示所述特征的具体实现方式—应理解为公开了X为A或B或C或者A和B或者A和C或者B和C或者A和B和C。就此而言,应注意的是熟练人员能够将上述抽象术语转化成具体实例,例如其中X是化学元素并且A、B和C是具体元素如Li、Na和K,或者X是温度并且A、B和C是具体温度如10℃,20℃和30℃。就此而言进一步应注意的是熟练人员能够将上述术语延伸到所述特征的不太具体的实现方式,例如“X为A和B中的一种或多种”公开了X是A或B或A和B,或者所述术语的更具体实现方式,例如“X为A、B、C和D中的一种或多种”公开了X为A,或者B,或者C,或者D,或者A和B,或者A和C,或者A和D,或者B和C,或者B和D,或者C和D,或者A、B和C,或者A、B和D,或者B、C和D,或者A、B、C和D。
在本发明上下文中,非沸石氧化物材料的重量/负载量以作为氧化物的相应非沸石氧化物材料的重量/负载量或作为氧化物的相应非沸石氧化物材料的重量/负载量之和计算。例如,若非沸石氧化物材料是二氧化硅,则所述非沸石氧化物材料的重量作为SiO2计算。作为另一实例,若非沸石氧化物材料由包含Ti和Al的混合氧化物构成,则所述非沸石氧化物材料的重量作为TiO2和Al2O3之和计算。
在本发明上下文中,术语“基于该沸石材料的重量”涉及该沸石材料单独的重量,意味着没有铂族金属组分。
本发明由下面这套实施方案以及由所示从属关系和回溯引用得到的实施方案组合进一步说明。尤其要注意的是在其中提到一定范围实施方案的各种情况中,例如就术语如“实施方案1-4中任一项”而言,意欲对熟练技术人员明确公开该范围内的每一实施方案,即该术语的措辞应被熟练技术人员理解为与“实施方案1、2、3和4中任一项”是同义的。此外,明确应注意的是下面这套实施方案不是那套确定保护范围的权利要求,而是表示说明书中涉及本发明一般和优选方面的适当构成部分。
用于处理柴油内燃机废气的系统
1.一种用于处理柴油内燃机废气的系统,所述系统包括NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,其中在所述系统中该NOx吸附剂组件排列在该气体加热组件的上游,该还原剂喷射器排列在该SCR组件的上游,该气体加热组件排列在该还原剂喷射器的上游,该DOC组件排列在该还原剂喷射器的上游且该DOC组件和该气体加热组件是直接连续组件,其中该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料。
2.实施方案1的系统,其中没有用于处理废气的其他组件排列在该DOC组件和该气体加热组件之间。
3.实施方案1或2的系统,其中所述组件排列在废气导管中,优选以连续顺序排列,所述导管的上游端优选设计成排列在柴油内燃机的下游,其中更优选所述导管的上游端排列在柴油内燃机的下游。
4.实施方案1-3中任一项的系统,其中该还原剂喷射器包括烃喷射器、烃缸内后喷射器和尿素喷射器中的一种或多种,优选尿素喷射器,优选由其构成,其中该还原剂喷射器优选排列在该DOC组件的下游。
第一替换排列
5.实施方案1-4任一项的系统,其中该DOC组件排列在该气体加热组件的上游,其中该DOC组件和该NOx吸附剂组件优选排列在该气体加热组件的上游。
6.实施方案1-5中任一项,优选实施方案5的系统,其中根据(i)的催化剂进一步包括:
(i.3)作为所述DOC组件的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,所述DOC涂层在至少70%第一基材的基材轴长上至少部分分配于该NOx吸附剂涂层上,该DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,其中该DOC涂层优选从第一基材的出口端分配到入口端。
7.实施方案6的系统,其中在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(i.2)的NOx吸附剂涂层分配于第一基材的内壁表面上,其中优选将根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
8.实施方案6或7的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯。
9.实施方案6-8中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分优选基于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料中。
10.实施方案6-9中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
11.实施方案6-10中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层基于该NOx吸附剂涂层的重量以在80-99.75重量%,优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料。
12.实施方案6-11中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂以在0.5-8g/in3,优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(i.2)的NOx吸附剂涂层。
13.实施方案6-12中任一项的系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
14.实施方案6-13中任一项的系统,其中根据(i.3)的DOC涂层至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上并且在80-100%,优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上延伸,其中根据(i.3)的DOC优选从第一基材的入口端到出口端至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上。
15.实施方案6-14中任一项的系统,其中根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中根据(i.3)的DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pt计算的负载量包含该铂族金属组分,优选铂,其中根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂和钯,其中铂与钯的重量比Pt:Pd分别作为元素计算更优选在1:1-11:1,更优选2:1-10:1,更优选3:1-5:1,其中该重量比更优选为约4:1范围内;
其中根据(i.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(i.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(i.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量。
16.实施方案6-15中任一项的系统,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
17.实施方案6-16中任一项的系统,其中根据(i.3)的DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,
所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
18.实施方案17的系统,其中该沸石材料包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
19.实施方案17或18的系统,其中根据(i.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料相对于根据(i.3)的DOC涂层的沸石材料的重量比在1:1-10:1,优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
20.实施方案6-19中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(i.3)的DOC涂层。
21.实施方案6-20中任一项的系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.3)的DOC涂层由该铂族金属组分、优选如实施方案16所定义的非沸石氧化物材料和优选如实施方案17或18所定义的沸石材料构成。
22.实施方案6-21中任一项的系统,其中根据(i.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,更优选金属直通型基材,所述第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长。
23.实施方案6-22中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂由(i.1)、(i.2)和(i.3)构成。
气体加热组件
24.实施方案1-23,优选4-23,更优选6-23中任一项的系统,其中(ii)该气体加热组件包括:
(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口
端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结以允许从第一基材的通道排出的废气进入第二基材的通道;
其中第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
25.实施方案24的系统,其中根据(ii.1)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
26.实施方案24或25的系统,其中根据(ii.1)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案23所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述根据(ii.1)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
27.实施方案24-26中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材构成,所述基材为未涂敷基材。
28.实施方案24-26中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)任选地,在至少50%第二基材的基材轴长上分配于第二基材的内壁表面上的NOx吸附剂涂层,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(ii.3)至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上并且在至少70%第二基材的基材轴长上延伸的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,该DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
29.实施方案28的系统,其中在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的基材轴长上将根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层分配于第二基材的内壁表面上,其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层优选从第二基材的出口端到入口端分配于第二基材的内壁表面上。
30.实施方案28或29的系统,
-其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯;
-其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分优选包含在根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分优选基于根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料中;
-其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料优选具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内;
-其中根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层优选基于根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层的重量以在80-99.75重量%,更优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料;
-其中根据(ii)的气体加热组件以优选在0.5-8g/in3,更优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层;
-其中优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
31.实施方案28-30中任一项的系统,其中根据(ii.3)的DOC涂层至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上并且在80-100%,优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上延伸,其中根据(ii.3)的DOC优选从第一基材的入口端到出口端至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上。
32.实施方案28-31中任一项的系统,
-其中根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中根据(ii.3)的DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pt计算的负载量包含该铂族金属组分,优选铂,其中根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量;
其中根据(ii.3)的DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂和钯,其中铂与钯的重量比Pt:Pd分别作为元素计算更优选在1:1-11:1,更优选2:1-10:1,更优选3:1-5:1的范围内,其中该重量比更优选为约4:1;
-其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝;
其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
-其中根据(ii.3)的DOC涂层优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;其中所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料优选包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁;
-其中根据(ii.3)的DOC涂层的非沸石氧化物材料相对于根据(ii.3)的DOC涂层的沸石材料的重量比优选在1:1-10:1,更优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内;
-其中根据(ii)的气体加热组件优选以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包括根据(ii.3)的DOC涂层;
-其中优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.3)的DOC涂层由该铂族金属组分、该非沸石氧化物材料以及优选如实施方案17或18中所定义的沸石材料构成。
33.实施方案28-32中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件由(ii.1)和(ii.3)构成,其中根据(ii)的气体加热组件优选由(ii.1)、(ii.2)和(ii.3)构成。
34.实施方案28-33中任一项的系统,其中根据(ii.3)的DOC涂层显示与根据(i.3)的DOC涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性,其中优选根据(ii)的气体加热组件的涂层显示与根据(i)的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
35.实施方案24-34中任一项的系统,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端彼此相对排列,其中由第一基材的出口端限定的表面的表面法线和由第二基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
36.实施方案35的系统,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第一基材的出口端或者固定在第二基材的入口端或者固定在第一基材的出口端和第二基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
37.实施方案24-34中任一项的系统,其中第一基材和第二基材一起形成单一基材,该单一基材包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(i.3)的DOC涂层和根据(ii.3)的DOC涂层一起形成单一DOC涂层,其中该单一DOC涂层优选至少部分分配于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层上并且其中该单一DOC涂层优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸;
其中第一基材和第二基材一起形成单一基材,该单一基材包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层和根据(ii.2)的NOx吸附剂涂层一起形成单一NOx吸附剂涂层,并且其中根据(i.3)的DOC涂层和根据(ii.3)的DOC涂层一起形成单一DOC涂层;
其中该单一NOx吸附剂涂层优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸,和/或其中该单一DOC涂层优选至少部分分配于该单一NOx吸附剂涂层上并且优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸。
38.实施方案24-37中任一项的系统,进一步包括围绕根据(i)的第一基材和根据(ii)的第二基材的夹套,其中优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的入口端面以及优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的出口端面未被该夹套覆盖,其中该夹套优选包括一个或多个将第二基材连接于供电电源的装置。
第二替换排列
39.实施方案1-3中任一项的系统,其中该DOC组件排列在该气体加热组件的下游。
40.实施方案39的系统,其中该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上的NOx吸附剂涂层,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料。
41.实施方案40的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层优选从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
42.实施方案40或41的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中根据(i.2)的第一NOx吸附剂涂层以优选在30-300g/ft3,更优选45-200g/ft3,更优选60-150g/ft3,更优选60-100g/ft3或100-150g/ft3,更优选60-80g/ft3或100-140g/ft3范围内作为元素铂族金属,优选作为元素Pd计算的负载量包含该铂族金属组分,优选钯。
43.实施方案40-42中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中,其中该铂族金属组分优选基于根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的总重量以在0.5-10重量%,更优选1-6重量%,更优选1.25-4重量%,更优选1.5-3重量%范围内的量存在于所述沸石材料中。
44.实施方案40-43中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
45.实施方案40-44中任一项的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层基于该NOx吸附剂涂层的重量以在80-99.75重量%,优选85-99.5重量%,更优选90-99.25重量%,更优选95-99重量%范围内的量包含该10元环孔沸石材料。
46.实施方案40-45中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂以在0.5-8g/in3,优选1-5g/in3,更优选1.5-4.5g/in3,更优选2-4g/in3范围内的负载量包含根据(i.2)的NOx吸附剂涂层。
47.实施方案40-46中任一项的系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(i.2)的NOx吸附剂涂层由该铂族金属组分和该10元环孔沸石材料构成。
48.实施方案40-47中任一项的系统,其中根据(i.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(i.1)的第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中根据(i.1)的第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长。
49.实施方案40-48中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂由根据(i.1)的第一基材和根据(i.2)的NOx吸附剂涂层构成。
50.实施方案39-49中任一项的系统,其中该DOC组件包括在(iii)一种催化剂中,该催化剂包括:
(iii.1)第三基材,其包括入口端、出口端、从第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第三基材内壁限定的通道;
(iii.2)在至少70%第三基材的基材轴长上分配于第三基材的内壁表面上的第一DOC涂层,该第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;以及
(iii.3)任选地,至少部分分配于该第一DOC涂层上并且在至少20%第三基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,该第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,其中该第二DOC涂层优选从第三基材的出口端分配到入口端。
51.实施方案50的系统,其中根据(iii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在0.5:1-5:1,更优选0.75:1-4.5:1,更优选1:1-4:1,更优选1.5:1-3:1范围内。
52.实施方案50或51的系统,其中根据(iii.2)的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆、二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
53.实施方案50-52中任一项的系统,其中根据(iii.2)的第一DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
54.实施方案53的系统,其中该沸石材料包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
55.实施方案53或54的系统,其中根据(iii.2)的第一DOC涂层的非沸石氧化物材料与根据(iii.2)的第一DOC涂层的沸石材料的重量比在1:1-10:1,优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内。
56.实施方案50-55中任一项的系统,其中根据(iii)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(iii.2)的第一DOC涂层。
57.实施方案50-56中任一项的系统,其中98-100重量%,优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(iii.2)的第一DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,优选如实施方案52所定义的非沸石氧化物材料以及优选如实施方案53或54所定义的沸石材料构成。
58.实施方案50-57中任一项的系统,其中根据(iii.2)的第一DOC涂层在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(iii.1)的第三基材的基材轴长上延伸。
59.实施方案50-58中任一项的系统,其中根据(iii)的催化剂包含根据(iii.3)的第二DOC涂层。
60.实施方案59的系统,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在2:1-20:1,更优选3:1-8:1,更优选4:1-7.5:1,更优选5:1-7:1范围内;
其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素Pt计算的负载量包含铂,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(iii.3)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.3)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量。
61.实施方案59或60的系统,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
62.实施方案59-61中任一项的系统,其中根据(iii)的催化剂以在0.5-5g/in3,优选0.75-4g/in3,更优选0.75-3g/in3,更优选1-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(iii.3)的第二DOC涂层。
63.实施方案59-62中任一项的系统,其中98-100重量%,优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(iii.3)的第二DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,以及该非沸石氧化物材料构成。
64.实施方案59-63中任一项的系统,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(iii.1)的第三基材的基材轴长上延伸。
65.实施方案50-64中任一项的系统,其中根据(iii.1)的第三基材为直通型基材,优选堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(iii.1)的第三基材优选具有圆柱形,该基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,根据(iii.1)的第三基材优选具有在1-10英寸,更优选1.5-7英寸,更优选2-5英寸范围内的轴长。
66.根据实施方案50-65,优选59-65中任一项的系统,其中根据(iii)的催化剂由根据(iii.1)的第三基材、根据(iii.2)的第一DOC涂层以及优选根据(iii.3)的第二DOC涂层构成。
气体加热组件
67.实施方案39-66中任一项的系统,其中(ii)该气体加热组件包括:(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口
端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结以允许从根据(i.1)的第一基材的通道排出的气体进入根据(ii.1)的第二基材的通道;
其中将根据(iii.1)的第三基材的入口端和根据(ii.1)的第二基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的气体进入根据(iii.1)的第三基材的通道;
其中根据(ii.1)的第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
68.实施方案67的系统,其中根据(ii.1)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
69.实施方案67或68的系统,其中根据(ii.1)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案48所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述根据(ii.1)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
70.实施方案67-69中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材构成,所述基材为未涂敷基材。
71.实施方案67-69中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上分配于根据(ii.1)的第二基材的内壁表面上的第一DOC涂层,该第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;
(ii.3)任选地,至少部分分配于根据(ii.2)的第一DOC涂层上并且在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,该第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
72.实施方案71的系统,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在0.5:1-5:1,更优选0.75:1-4.5:1,更优选1:1-4:1,更优选1.5:1-3:1范围内,
其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分更优选包含铂,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层以优选在15-200g/ft3,更优选20-150g/ft3,更优选30-100g/ft3,更优选40-90g/ft3,更优选50-80g/ft3范围内作为元素Pt计算的负载量包含铂,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的铂族金属组分更优选负载于根据(ii.2)的非沸石氧化物材料上,更优选分别作为元素计算并且基于根据(ii.2)的非沸石氧化物材料的总重量以在1-5重量%,更优选2-4重量%范围内的负载量;
其中根据(ii.2)的非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝;
其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
其中根据(ii.2)的第一DOC涂层优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;
其中该沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁;
其中根据(ii.2)的第一DOC涂层的非沸石氧化物材料与根据(ii.2)的第一DOC涂层的沸石材料的重量比优选在1:1-10:1,更优选1.5:1-8:1,更优选2:1-4.5:1范围内;
其中根据(ii)的气体加热组件优选以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选1-3g/in3,更优选1.25-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(ii.2)的第一DOC涂层;
其中优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.2)的第一DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,该非沸石氧化物材料以及优选该沸石材料构成;
其中根据(ii.2)的第一DOC涂层优选在80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸。
73.实施方案71或72的系统,其中根据(ii)的气体加热组件包含根据(ii.3)的第二DOC涂层。
74.实施方案73的系统,其中根据(ii.3)的第二DOC涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯,其中Pt与Pd的重量比Pt:Pd作为元素Pt和Pd计算优选在2:1-20:1,更优选3:1-8:1,更优选4:1-7.5:1,更优选5:1-7:1范围内;
其中根据(ii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(iii.3)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝;
其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
其中根据(ii)的气体加热组件优选以在0.5-5g/in3,更优选0.75-4g/in3,更优选0.75-3g/in3,更优选1-2.5g/in3范围内的负载量包含根据(ii.3)的第二DOC涂层;
其中优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%根据(ii.3)的第二DOC涂层由该铂族金属组分,优选Pt和Pd,以及该非沸石氧化物材料构成;
其中根据(ii.3)的第二DOC涂层优选在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸。
75.实施方案67-74中任一项,优选72或74的系统,其中根据(ii)的气体加热组件由根据(ii.1)的第二基材、根据(ii.2)的第一DOC涂层以及优选根据(ii.3)的第二DOC涂层构成。
76.实施方案67-75中任一项的系统,其中根据(ii)的气体加热组件的涂层显示与根据(iii)的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
77.实施方案67-76中任一项的系统,其中根据(ii.1)的第二基材和根据(iii.1)的第三基材一起形成单一基材,该单一基材包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中根据(ii.2)的第一DOC涂层和根据(iii.2)的第一DOC涂层一起形成单一第一DOC涂层,并且其中优选根据(ii.3)的第二DOC涂层和根据(iii.3)的第二DOC涂层一起形成单一第二DOC涂层;其中该单一第一DOC涂层优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上延伸,并且其中优选该单一第二DOC涂层优选在至少40%,更优选45-100%,更优选50-80%该单一基材的基材轴长上延伸。
78.实施方案67-77中任一项的系统,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端彼此相对排列,其中由第二基材的出口端限定的表面的表面法线和由第三基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
79.实施方案78的系统,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第二基材的出口端或者固定在第三基材的入口端或者固定在第二基材的出口端和第三基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
SCR组件
80.实施方案1-79中任一项的系统,其中该SCR组件包括在(iv)选择性催化还原(SCR)催化剂中,该催化剂包括:
(iv.1)第四基材,优选壁流过滤器基材,其包括入口端、出口端和从第四基材的入口端延伸到出口端的基材轴长;
(iv.2)分配于根据(iv.1)的第四基材的内壁表面上的选择性催化还原(SCR)
涂层;
其中将根据(iv.1)的第四基材的入口端和根据(ii.1)的第二基材的出口端—就实施方案80引用实施方案24-38中任一项而言—或根据(iii.1)的第三基材的出口端—就实施方案80引用实施方案50-79中任一项而言—联结以允许从第二基材的通道排出或者从第三基材的通道排出的废气进入第四基材。
81.实施方案80的系统,其中根据(iv.2)的SCR涂层包含含有铜和铁中一种或多种,优选铜的8元环孔沸石材料,其中分别作为CuO和Fe2O3计算的铜和铁中一种或多种,更优选作为CuO计算的铜的量基于含有铜和铁中一种或多种的该8元环孔沸石材料的重量在1-10重量%,优选2-8重量%,更优选3-6重量%范围内。
82.实施方案81的系统,其中该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有选自CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,优选选自CHA、AEI、RTH、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自CHA和AEI的骨架类型,其中更优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有骨架类型CHA。
83.实施方案81或82的系统,其中该8元环孔沸石材料的骨架结构包含四价元素Y、三价元素X和O,优选由其构成,其中Y为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种并且X为Al、B、In和Ga中的一种或多种,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算在2:1-45:1,优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内,其中Y优选包含Si,更优选为Si,并且其中X优选包含Al和B中的一种或多种,优选Al,更优选为Al和B中的一种或多种,优选Al。
84.实施方案1-83中任一项的系统,由该NOx吸附剂组件、该DOC组件、该SCR组件和该气体加热组件构成。
制备系统的方法
85.一种制备用于处理柴油内燃机废气的系统,优选制备根据实施方案1-84中任一项的用于处理柴油内燃机废气的系统的方法,所述方法包括:
(1)提供NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,
其中该NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,该催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(2)将该NOx吸附剂组件排列在该气体加热组件的上游;
(3)将该还原剂喷射器排列在该SCR组件的上游;
(4)将该气体加热组件排列在该还原剂喷射器的上游;
(5)将该DOC组件排列在该还原剂喷射器的上游;
(6)将该DOC组件和该气体加热组件以直接连续的顺序排列。
86.实施方案85的方法,其中没有用于处理废气的其他组件排列在根据(1)的DOC组件和根据(1)的气体加热组件之间。
87.实施方案85或86的方法,其中所述组件排列在废气导管中,优选以连续顺序排列,所述导管的上游端优选设计成排列在柴油内燃机的下游,其中更优选所述导管的上游端排列在柴油内燃机的下游。
88.实施方案85-87中任一项的方法,其中该DOC组件排列在该气体加热组件的上游,其中该DOC组件和该NOx吸附剂组件优选排列在该气体加热组件的上游。
89.实施方案85-88中任一项的方法,该DOC组件和该NOx吸附剂组件包括在一种催化剂中,其中该催化剂按如下制备和/或其中该方法进一步包括:
(a)提供第一基材和NOx吸附剂混合物,后者包含水、铂族金属组分源和10元环孔沸石材料;
(b)在至少50%第一基材的基材轴长上将在(a)中得到的NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,第一基材包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(c)任选地,将在(b)中得到的涂敷基材在气体气氛,优选温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,该气体气氛优选为空气,
其中在(c)中的煅烧之前,分配于第一基材上的第一NOx吸附剂混合物的干燥在温度在90-150℃,优选100-120℃范围内的气体气氛中进行,该气体气氛优选为空气,优选进行0.5-4小时,更优选0.75-2小时范围内的时间;其中在(c)中的煅烧之前,将在(b)中得到的涂敷基材优选在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,该气体气氛更优选为空气,
(d)提供柴油氧化催化剂(DOC)混合物,其包含水,铂族金属组分源,包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料,以及优选沸石材料;
(e)在至少70%第一基材的基材轴长上将在(d)中得到的柴油氧化混合物分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时范围内的时间;得到包含分配于其上的NOx吸附剂涂层和柴油氧化涂层的第一基材。
90.实施方案89的方法,其中在(b)中在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将该NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,其中优选在(b)中将该第一NOx吸附剂混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
91.实施方案89或90的方法,其中根据(a)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯。
92.实施方案89-90中任一项的方法,其中将根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料用根据(a)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分源浸渍,其中浸渍优选通过将该10元环孔沸石材料与该铂族金属组分源,优选钯源,更优选硝酸钯溶液混合而进行,并且其中优选将该浸渍的10元环孔沸石材料分散于水中。
93.实施方案89-92中任一项的方法,其中根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(a)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
94.实施方案89-93中任一项的方法,其中在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(d)的DOC混合物分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上,其中优选将根据(d)的DOC从第一基材的入口端到出口端分配于根据(b)或(c)得到的包含分配于其上的NOx吸附剂涂层的第一基材上。
95.实施方案89-94中任一项的方法,其中根据(d)的DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中更优选将根据(d)的非沸石氧化物材料用根据(d)的DOC混合物的铂族金属组分浸渍。
96.实施方案89-95中任一项的方法,其中根据(d)的DOC混合物的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料更优选包含氧化铝和锰,其中根据(d)的DOC混合物的非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝。
97.实施方案89-96中任一项的方法,其中根据(d)的DOC混合物进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
98.实施方案89-97中任一项的方法,其中根据(a)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,更优选金属直通型基材,所述第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,第一基材优选具有在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内的轴长。
99.实施方案89-98中任一项的方法,其中根据(1)的气体加热组件包括第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道,以及其中将第二基材的入口端和根据(a)的第一基材的出口端联结以允许从第一基材的通道排出的废气进入第二基材的通道;
其中第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
100.实施方案99的方法,其中第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
101.实施方案99或100的方法,其中第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案23所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
102.实施方案99-101中任一项的方法,其中根据(1)的气体加热组件按如下制备和/或其中该方法进一步包括:
(g.1)任选在至少50%第二基材的基材轴长上将NOx吸附剂混合物分配于第二基材的内壁表面上,该NOx吸附剂混合物包含铂族金属组分源和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(g.2)在至少70%第二基材的基材轴长上将柴油氧化催化剂(DOC)混合物分配于第二基材的内壁表面和/或由(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,该DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源。
103.实施方案102的方法,其中在70-100%,优选80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的基材轴长上将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物分配于第二基材的内壁表面上,
其中优选将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物从第二基材的出口端到入口端分配于第二基材的内壁表面上。
104.实施方案102或103的方法,
-其中根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯;
-其中优选将根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料用根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的铂族金属组分源浸渍;
-其中根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料优选具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(g.1)的NOx吸附剂混合物的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
105.实施方案102-104中任一项的方法,其中在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(g.2)的DOC混合物分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,其中优选将根据(g.2)的DOC混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上。
106.实施方案102-105中任一项的方法,其中在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(g.2)的DOC混合物分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上,其中优选将根据(g.2)的DOC混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第二基材的内壁表面和/或根据(g.1)得到的基材的NOx吸附剂涂层上。
107.实施方案102-106中任一项的方法,
-其中根据(g.2)的DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,更优选包含铂,更优选为铂,其中更优选将根据(g.2)的非沸石氧化物材料用根据(g.2)的DOC混合物的铂族金属组分源浸渍;
-其中根据(g.2)的DOC涂层的非沸石氧化物材料源优选包含氧化铝、二氧化硅和二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝和二氧化硅中的一种或多种,更优选氧化铝,更优选γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料源优选进一步包含锰、硅和锆中的一种或多种,其中该非沸石氧化物材料源更优选包含氧化铝和锰,其中根据(g.2)的DOC混合物的非沸石氧化物材料源更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-98重量%,更优选90-97重量%范围内的量包含氧化铝;
-其中根据(g.2)的DOC混合物优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料优选具有选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;其中所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为Fe2O3计算的铁;或者其中该沸石材料优选包含铁,优选以在0.5-8重量%,更优选1-5重量%范围内的量包含作为Fe2O3计算的铁。
108.实施方案99-107中任一项的方法,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端彼此相对排列,其中由第一基材的出口端限定的表面的表面法线和由第二基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
109.实施方案108的方法,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第一基材的出口端和第二基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第一基材的出口端或者固定在第二基材的入口端或者固定在第一基材的出口端和第二基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
110.实施方案99-109中任一项的方法,其中将单一基材一起用作第一基材和第二基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(b)的NOx吸附剂混合物分配于该单一基材的内壁表面上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中将根据(d)的DOC混合物和根据(g.2)的DOC混合物至少部分分配于涂敷有该单一NOx吸附剂涂层的该单一基材上而形成单一DOC涂层;
其中优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该NOx吸附剂涂层,和/或其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上将该单一DOC涂层至少部分分配于该单一基材的内壁表面和/或该NOx吸附剂涂层上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气;
其中更优选将单一基材一起用作第一基材和第二基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(b)的NOx吸附剂混合物和根据(g.1)的NOx吸附剂混合物分配于该单一基材的内壁上而形成单一NOx吸附剂涂层,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中将根据(d)的DOC混合物和根据(g.2)的DOC混合物至少部分分配于涂敷有该单一NOx吸附剂涂层的该单一基材上而形成单一DOC涂层;
其中优选在至少50%,更优选70-100%,更优选80-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该单一NOx吸附剂涂层,和/或其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上将该单一DOC涂层至少部分分配于该单一基材的内壁表面和/或该单一NOx吸附剂涂层上,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气。
111.实施方案99-110中任一项的方法,其中根据(a)的第一基材和第二基材由夹套围绕,其中优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的入口端面以及优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第二基材的出口端面未被该夹套覆盖,其中该夹套优选包括一个或多个将第二基材连接于供电电源的装置。
112.实施方案85-87中任一项的方法,其中该DOC组件排列在该气体加热组件的下游。
113.实施方案112的方法,该NOx吸附剂组件包含在催化剂中,其中该催化剂按如下制备和/或其中该方法进一步包括:
(n.1)提供第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(n.2)在至少50%第一基材的基材轴长上将NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,该NOx吸附剂混合物包含铂族金属组分源和10元环孔沸石材料,其中优选将该涂敷基材在温度在90-150℃,更优选100-120℃范围内的气体气氛中干燥,优选干燥0.5-4小时,优选0.75-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气,其中优选将该干燥基材在温度在400-800℃,优选450-700℃,更优选550-650℃范围内的气体气氛中煅烧,优选煅烧0.25-5小时,优选0.5-2小时范围内的时间,该气体气氛优选为空气。
114.实施方案113的方法,其中在70-100%,优选80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%第一基材的基材轴长上将根据(n.2)的NOx吸附剂混合物分配于第一基材的内壁表面上,其中优选将根据(n.2)的第一NOx吸附剂混合物从第一基材的入口端到出口端分配于第一基材的内壁表面上。
115.实施方案113或114的方法,其中根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分更优选包含钯,更优选为钯,其中优选将根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分浸渍在该10元环孔沸石材料上。
116.实施方案113-115中任一项的方法,其中根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有选自FER、TON、其混合物及其混合类型的骨架类型,其中更优选根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料具有骨架类型FER,其中根据(n.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料的骨架结构优选包含四价元素Y、三价元素X和氧,更优选由其构成,其中Y优选为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种,更优选Si,并且X优选为Al、B、In和Ga中的一种或多种,更优选Al,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算优选在2:1-100:1,更优选10:1-55:1,更优选12:1-40:1,更优选15:1-28:1,更优选18:1-25:1范围内。
117.实施方案113-116中任一项的方法,其中根据(n.1)的第一基材为直通型基材或壁流过滤器基材,优选直通型基材,其中该直通型基材优选为堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(n.1)的第一基材优选具有圆柱形,第一基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中根据(n.1)的第一基材优选具有在0.5-8英寸,更优选1-5英寸,更优选1.25-3英寸范围内的轴长。
118.实施方案113-117中任一项的方法,该DOC组件包括在催化剂中的情况下,其中该催化剂按如下制备和/或其中该方法进一步包括:
(d.1)提供第三基材,其包括入口端、出口端、从第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第三基材内壁限定的通道;
(d.2)在至少70%第三基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于第三基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(d.3)任选在至少20%第三基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有该第一DOC混合物的第三基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源,其中该第二DOC涂层优选从第三基材的出口端分配到入口端。
119.实施方案118的方法,其中根据(d.2)的第一DOC混合物的铂族金属组分包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯。
120.实施方案118或119的方法,其中根据(d.2)的非沸石氧化物材料源包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆、二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积。
121.实施方案118-120中任一项的方法,其中根据(d.2)的第一DOC涂层进一步包含沸石材料,优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜。
122.实施方案118-121中任一项的方法,其中在80-100%,优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(d.1)的第三基材的基材轴长上分配根据(d.2)的第一DOC混合物。
123.实施方案118-122中任一项的方法,其中将该第二DOC混合物分配于涂敷有根据(d.3)的第一DOC混合物的第三基材上。
124.实施方案123的方法,其中根据(d.3)的第二DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该第二铂族金属组分源更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯。
125.实施方案123或124的方法,其中根据(d.3)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(d.3)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝,其中该非沸石氧化物材料更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积。
126.实施方案123-125中任一项的方法,其中在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(d.1)的第三基材的基材轴长上分配根据(d.3)的第二DOC混合物。
127.实施方案123-126中任一项的方法,其中根据(d.1)的第三基材为直通型基材,优选堇青石直通型基材和金属直通型基材中的一种或多种,其中根据(d.1)的第三基材优选具有圆柱形,第三基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,根据(d.1)的第三基材优选具有在1-10英寸,更优选1.5-7英寸,更优选2-5英寸范围内的轴长。
128.实施方案113-127中任一项的方法,其中该气体加热组件包括:(g.1’)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(g.1’)的第二基材的入口端和根据(n.1)的第一基材的出口端联结以允许从根据(n.1)的第一基材的通道排出的气体进入根据(g.1’)的第二基材的通道;
其中将根据(d.1)的第三基材的入口端和根据(g.1’)的第二基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的气体进入根据(d.1)的第三基材的通道;
其中根据(g.1’)的第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
129.实施方案128的方法,其中根据(g.1’)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
130.实施方案128或129的方法,其中根据(g.1’)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案48所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述根据(g.1’)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
131.实施方案128-130中任一项的方法,进一步包括:
(g.2’)在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于根据(g.1’)的第二基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(g.3’)任选在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有根据(g.2’)的第一DOC混合物的第二基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
132.实施方案131的方法,其中根据(g.1’)的第二基材为直通型基材,优选金属直通型基材,更优选金属导电性和/或导热性直通型基材。
133.实施方案131或132的方法,其中根据(g.1’)的第二基材具有圆柱形,第二基材的直径优选在3-10英寸,更优选3.5-8英寸,更优选4-6英寸范围内,其中更优选第二基材的直径在如实施方案48所定义的第一基材的直径的90-110%,优选95-105%,更优选98-102%范围内,所述根据(g.1’)的第二基材优选具有在0.15-2英寸,更优选0.20-1.5英寸,更优选0.30-1英寸范围内的轴长。
134.实施方案131-133中任一项的方法,其中该气体加热组件按如下制备和/或其中该方法进一步包括:
(g.2’)在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第一DOC混合物分配于根据(g.1’)的第二基材的内壁表面上,该第一DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源;
(g.3’)优选在至少70%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上将第二DOC混合物分配于涂敷有根据(g.2’)的第一DOC混合物的第二基材上,该第二DOC混合物包含铂族金属组分源以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料源。
135.实施方案134的方法,其中根据(g.2’)的第一DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,其中该铂族金属组分源更优选包含铂和钯,更优选为铂和钯;
其中根据(g.2’)的非沸石氧化物材料源优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中该非沸石氧化物材料源更优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
其中根据(g.2’)的第一DOC混合物优选进一步包含沸石材料,更优选12元环孔沸石材料,其中该12元环孔沸石材料具有优选选自BEA、FAU、USY、GME、MOR、OFF、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自BEA、USY、FAU、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型,其中更优选该12元环孔沸石材料具有骨架类型BEA,其中该沸石材料的骨架结构优选包含Si、Al和O,更优选由其构成,其中Si:Al的摩尔比作为SiO2:Al2O3计算优选在2:1-1200:1,更优选10:1-400:1,更优选15:1-100:1,更优选18:1-30:1,更优选20:1-26:1范围内,所述沸石材料优选包含至多0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%作为CuO计算的铜;
其中优选在80-100%,更优选90-100%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上分配根据(g.2’)的第一DOC混合物。
136.实施方案135的方法,其中该气体加热组件包含根据(g.3’)的第二DOC涂层。
137.实施方案136的方法,其中根据(g.3’)的第二DOC混合物的铂族金属组分源包含钯、铂、铑、铱、锇和钌中的一种或多种,优选钯、铂和铑中的一种或多种,更优选钯和铂中的一种或多种,
其中根据(g.3’)的第二DOC混合物的非沸石氧化物材料源优选包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-二氧化锆和二氧化硅-二氧化锆中的一种或多种,更优选氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝中的一种或多种,更优选二氧化硅-氧化铝,更优选二氧化硅掺杂的γ-氧化铝,其中根据(g.3’)的第二DOC涂层的非沸石氧化物材料优选基于该非沸石氧化物材料的重量以在80-99重量%,更优选85-95重量%,更优选88-90重量%范围内的量包含氧化铝;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于75m2/g,更优选大于100m2/g的BET比表面积;
其中该非沸石氧化物材料源更优选显示大于0.04cm3/g,更优选大于0.06cm3/g的孔体积;
其中优选在30-100%,优选35-80%,更优选40-60%,更优选45-55%根据(g.1’)的第二基材的基材轴长上分配根据(g.3’)的第二DOC混合物。
138.实施方案128-137中任一项的方法,其中该气体加热组件的涂层显示与如实施方案118-127中任一项所定义的催化剂的涂层基本相同,优选相同的化学和物理特性。
139.实施方案128-138中任一项的方法,其中使用单一基材形成根据(g.1’)的第二基材和根据(d.1)的第三基材,其包括入口端、出口端、从该单一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由该单一基材内壁限定的通道,其中将根据(g.2’)的第一DOC混合物和根据(d.2)的第一DOC混合物一起分配以形成单一第一DOC涂层,并且其中优选将根据(g.3’)的第二DOC混合物和根据(d.3)的第二DOC混合物一起分配以形成单一第二DOC涂层;其中优选在至少90%,更优选95-100%,更优选98-100%,更优选99-100%该单一基材的基材轴长上分配该单一第一DOC混合物,并且其中优选在至少40%,更优选45-100%,更优选50-80%该单一基材的基材轴长上分配该单一第二DOC混合物。
140.实施方案128-139中任一项的方法,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端彼此相对排列,其中由第二基材的出口端限定的表面的表面法线和由第三基材的入口端限定的表面的表面法线之间的角度优选在0-5°,更优选0-3°,更优选0-1°范围内。
141.实施方案140的方法,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端相互隔开,优选以在2-20mm,优选5-15mm,更优选8-12mm范围内的距离隔开,其中第二基材的出口端和第三基材的入口端优选由一个或多个间隔装置,优选一个或多个间隔棒相互隔开,其中给定的间隔棒优选固定在第二基材的出口端或者固定在第三基材的入口端或者固定在第二基材的出口端和第三基材的入口端,其中该一个或多个间隔装置,优选该一个或多个间隔棒优选是电绝缘的。
142.实施方案85-141中任一项的方法,其中选择性催化还原(SCR)催化剂作为该SCR组件提供,该选择性催化还原(SCR)催化剂按如下制备:
(s.1)提供第四基材,优选壁流过滤器基材,其包括入口端、出口端和由第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长;
(s.2)将选择性催化还原(SCR)混合物分配于根据(s.1)的第四基材上;
其中将根据(s.1)的第四基材的入口端和根据(s.1)的第二基材的出口端—就实施方案142引用实施方案99-111中任一项而言—或根据(d.1)的第三基材的出口端—就实施方案142引用实施方案118-141中任一项而言—联结以允许从第二基材的通道排出的废气进入第三基材。
143.实施方案142的方法,其中根据(s.2)的SCR混合物包含含有铜和铁中一种或多种,优选铜的8元环孔沸石材料,其中分别作为CuO和Fe2O3计算的铜和铁中一种或多种的量,更优选作为CuO计算的铜的量基于含有铜和铁中一种或多种的该8元环孔沸石材料的重量在1-10重量%,优选2-8重量%,更优选3-6重量%范围内。
144.实施方案143的方法,其中该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有选自CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,优选选自CHA、AEI、RTH、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型,更优选选自CHA和AEI的骨架类型,其中更优选该选择性催化还原涂层的8元环孔沸石材料具有骨架类型CHA。
145.实施方案142或143的方法,其中该8元环孔沸石材料的骨架结构包含四价元素Y、三价元素X和O,优选由其构成,其中Y为Si、Sn、Ti、Zr和Ge中的一种或多种并且X为Al、B、In和Ga中的一种或多种,其中Y:X的摩尔比作为YO2:X2O3计算在2:1-45:1,优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内,其中Y优选包含Si,更优选为Si,并且其中X优选包含Al和B中的一种或多种,优选Al,更优选为Al和B中的一种或多种,优选Al。
146.实施方案85-145中任一项的方法,其中该还原剂喷射器包括烃喷射器、烃缸内后喷射器和尿素喷射器中的一种或多种,优选尿素喷射器,优选由其构成,其中该还原剂喷射器优选排列在该DOC组件的下游。
147.一种用于处理柴油内燃机废气的系统,优选一种根据实施方案1-84中任一项的用于处理柴油内燃机废气的系统,其可以由根据实施方案85-146中任一项的方法得到或者由其得到。
148.一种处理柴油内燃机废气的方法,包括提供来自柴油内燃机的废气并使所述废气通过根据实施方案1-84或147中任一项的系统。
149.实施方案148的方法,其中将还原剂,优选烃和尿素中的一种或多种通过该还原剂喷射器喷入通过所述系统的废气中。
150.实施方案148或149的方法,其中通过包括在所述系统中的用于加热包括在所述系统中的SCR组件、DOC组件和NA吸附剂组件中一种或多种的气体加热组件加热该废气。
151.根据实施方案1-84或147中任一项的系统在处理柴油内燃机废气中的用途,所述用途包括使所述废气通过所述系统。
本发明由下列参考实施例、对比例和实施例进一步说明。
实施例
参考实施例1
1.1测定体积基粒度分布,尤其是Dv10、Dv50、Dv90值
体积基粒度分布通过使用现有技术设备的静态光散射方法测定,其中样品的光学浓度在5-10重量%范围内。
1.2测量BET比表面积
BET比表面积根据DIN 66131或DIN ISO 9277使用液氮测定。
1.3测定结晶度
沸石相对结晶度的测定经由X射线衍射使用ASTM Committee D32对催化剂,尤其是Subcommittee D32.05对沸石所管辖的测试方法进行。现行版本于2001年3月10日获批并于2001年5月公布,最初被公布为D5758-95。
参考实施例2:制备具有DOC功能催化剂(层状催化剂-FER)的NOx吸附剂
底涂层
用硝酸钯水溶液湿浸渍铵型镁碱沸石(具有骨架结构类型FER,SiO2:Al2O3摩尔比为21且相对于标准的结晶度(XRD)>80%)沸石材料,基于分散于水中的最终材料(沸石材料+钯)的重量得到2.31重量%的Pd负载量。将未涂敷直通型金属基材(总体积1.81L,400cpsi和40微米壁厚,圆柱形,直径:5.2英寸×长度:5.3英寸)在100%基材轴长上浸渍于所得淤浆中,形成底涂层。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。该底涂层中钯的负载量为120g/ft3并且总底涂层负载量为3g/in3
顶涂层
经由湿浸渍法用稳定化铂配合物的溶液浸渍包含5重量%MnO2的高孔隙度γ-氧化铝载体材料(95重量%Al2O3,5重量%作为MnO2计算的Mn),基于最终材料(Mn-氧化铝+铂)的重量得到3.2重量%的Pt负载量。将铵型β沸石材料(BEA,SiO2:Al2O3摩尔比为23且相对于标准的结晶度(XRD)>90%)加入该Pt-氧化铝混合物中。该Mn掺杂氧化铝与该β沸石材料的重量比为3.14:1。在100%基材轴长上将涂敷有该底涂层的基材用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成顶涂层。该顶涂层中铂的负载量为60g/ft3并且总顶涂层负载量为1.45g/in3。参考实施例1的催化剂示于图3中(具有任选的SCRoF(2))。
参考实施例3:气体加热组件
作为电加热基材以及因此作为气体加热组件,使用未涂敷直通型金属基材(总体积为0.164L,直径:5.66英寸×长度0.4英寸,130cpsi和50微米壁厚)。该基材可电加热,其中对实施例1和对比例1使用48V的电压,而对实施例4和5以及对比例2和3使用12V的电压。
对比例1:制备具有DOC功能催化剂(在包括上游加热基材的基材上的层状催化剂-FER)的NOx吸附剂(NA-)
非本发明对比例1的催化剂通过将如在参考实施例2中对底涂层所制备的Pd-FER淤浆施用于基材上而制备,该基材由在其上游部分中的未涂敷电加热基材(总体积0.164L,48伏特,直径:5.7英寸×长度0.4英寸,130cpsi和50微米壁厚)制成,在其下游部分电连接于未涂敷直通型金属基材(总体积1.85L,400cpsi和40微米壁厚,直径:5.7英寸×长度:4.45英寸)。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。该底涂层覆盖100%基材轴长。此外,在100%基材轴长上将如在参考实施例2中对顶涂层所制备的Pt/Mn-氧化铝/BEA淤浆施用于涂敷有该底涂层的基材上。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成顶涂层。对比例1的催化剂示于图3中(其中具有任选的SCRoF 2)。
实施例1:制备具有DOC功能催化剂(在包括下游加热基材的基材上的层状催化剂-FER)的NOx吸附剂(NA-)
本发明实施例1的催化剂通过将如在参考实施例2中对底涂层所制备的Pd-FER淤浆施用于基材上而制备,该基材由在其上游部分中的未涂敷直通型金属基材(总体积1.81L,400cpsi和40微米壁厚,直径:5.7英寸×长度:4.45英寸)制成,在其下游部分连接于未涂敷电加热直通型金属基材(总体积0.164L,48伏特,直径:5.7英寸×长度0.4英寸,130cpsi和50微米壁厚)。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。该底涂层覆盖100%基材轴长。此外,在100%基材轴长上将如在参考实施例2中对顶涂层所制备的Pt/Mn-氧化铝/BEA淤浆施用于涂敷有该底涂层的基材上。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成顶涂层。实施例1的催化剂示于图3中(具有任选的SCRoF 2)。
实施例2:测试参考实施例2的NA-DOC催化剂—模拟低温城市驾驶循环,NOx吸附评价
在800℃下在10%蒸汽/空气中陈化16小时之后以模拟低温城市驾驶模式在2L柴油机上测试参考实施例2的催化剂。驾驶循环根据新标欧洲驾驶循环(NEDC)的城市驾驶模式编制。该循环的平均温度为约170℃。该循环驾驶两次达1880s。该测试用在上述参考实施例2的NOx吸附剂-DOC样品下游的SCR催化剂制品进行。该SCR催化剂制品包含涂敷在过滤器基材上的Cu-CHA。在该NOx吸附剂-DOC制品和该SCR催化剂制品之间应用尿素投料喷射器以对该SCR反应输送还原剂。该测试系统示于图3中。在第一次测试之前将该NOx吸附剂-DOC样品的温度升至650℃并保持10分钟。
图1提供了第一轮测试的测试结果。所有配制剂吸附离开发动机的废气中的NOx高达约500s。图2提供了第二轮测试的测试结果。在第二轮测试中显示该测试系统的排放由参考实施例2的NA-DOC的下游SCR的NOx交握不足引起,这意味着由该NA-DOC解吸的NOx并未被该下游SCR完全转化。
实施例3:在系统中测试参考实施例2、对比例1和实施例1的催化剂-在柴油机上的WLTC评价
在800℃下在10%蒸汽/空气中陈化16小时之后将参考实施例2、对比例1和实施例1的催化剂各自在全球统一轻型车测试规程(WLTC)中在3L柴油机上测试。在第一次测试之前将该NOx吸附剂样品的温度升至650℃并保持10分钟,以除去预吸附的NOx。
用下游SCR催化剂评价参考实施例2、对比例1和实施例1的催化剂。该SCR催化剂制品包含涂敷在过滤器基材上的Cu-CHA(SCRoF)。在样品(包括NOx吸附剂功能和DOC功能的组件)和该SCR催化剂制品之间应用尿素投料喷射器以对该SCR反应输送还原剂。测试的系统示于图3中。
对于对比例1和实施例1,直接在该WLTC开始之后将该电加热元件开启450s。在额外50s之后将该加热元件再次开启400s。将该后加热元件的温度升至350℃的最大温度。
图4提供了试验结果。更粗的线是在该SCRoF之前样品的排放。细线显示在该SCR催化制品之后的NOx排放。参考实施例1和实施例1的催化剂吸附离开发动机的废气中的NOx高达约800s。对比例1的催化剂没有显示由该加热元件的太高入口温度引起的NOx吸附。参考实施例1和实施例1的催化剂在约800s之后现实NOx的高释放。对于发明实施例1,直接由该加热元件加热的下游SCRoF完全转化释放的NOx。
表1对于整个WLTC循环(23km)以及在600s之后仅对于城市驾驶部分(3km)以mg/km提供了该系统的NOx排放。仅实施例1(本发明)既对于完整WLTC又在该WLTC的城市部分期间实现了最低排放。这些值在该SCRoF的出口端测量。
表1
整个WLTC的NOx/mg/km 600s/3km WLTC之后的NOx/mg/km
参考实施例2 44 50
对比例1 11 60
实施例1 6 19
表2对于参考实施例1、对比例1和实施例1的催化剂/系统的完整WLTC循环以g/km显示CO和THC排放。
表2
CO/g/km THC/g/km
参考实施例2 0.23 0.038
对比例1 0.05 0.012
实施例1 0.15 0.03
由这些表和图4可见,根据本发明实施例1的系统与未与气体加热组件联结的NA-DOC催化剂(参考实施例1)相比允许大大降低NOx排放以及CO和THC(总烃)。惊人地发现该气体加热组件应设置在该NA-DOC催化剂的下游以对于降低NOx、CO和THC排放获得最好平衡。
参考实施例4:制备NOx吸附剂(NA)催化剂(FER)
用硝酸钯水溶液湿浸渍铵型镁碱沸石(具有骨架结构类型FER,SiO2:Al2O3摩尔比为21且相对于标准的结晶度(XRD)大于90%)沸石材料,基于该沸石材料的重量得到2.7重量%的Pd负载量。将未涂敷直通型蜂窝状堇青石基材(总体积0.6L,400cpsi和4密耳壁厚,直径:5.66英寸×长度:1.6英寸)在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时。钯的负载量为140g/ft3并且总涂层负载量为3g/in3
参考实施例5:制备DOC催化剂
底涂层
使用初湿含浸技术用稳定化铂配合物水溶液和硝酸钯水溶液浸渍包含95重量%作为Al2O3计算的Al和5重量%作为SiO2计算的Si,BET比表面积大于100m2/g且孔体积大于0.06cm3/g的高孔隙度γ-氧化铝载体材料。在加入铵型β沸石材料(BEA,SiO2:Al2O3摩尔比为23且相对于标准的结晶度(XRD)大于90%)下将该Pd/Pt-氧化铝粉末在水中淤浆化。该Si掺杂的氧化铝与该β沸石材料的重量比为4.3:1。将未涂敷直通型蜂窝状堇青石基材(总体积1.24L,400cpsi和4密耳壁厚,直径:5.66英寸×长度:3英寸)在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。钯和铂在该底涂层中的负载量分别为20g/ft3和40g/ft3并且总底涂层负载量为1.9g/in3
顶涂层
使用初湿含浸技术用稳定化铂配合物水溶液和硝酸钯水溶液浸渍包含95重量%作为Al2O3计算的Al和5重量%作为SiO2计算的Si,BET比表面积大于100m2/g且孔体积大于0.06cm3/g的高孔隙度γ-氧化铝载体材料。将该Pd/Pt-氧化铝粉末在水中淤浆化。将涂敷有该底涂层的基材在50%基材轴长上从该基材出口端到入口端用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成顶涂层。钯和铂在该顶涂层中的负载量(在50%基材长度上)分别为17g/ft3和103g/ft3并且总顶涂层负载量(在50%基材体积上)为1.5g/in3。总涂层负载量(底涂层和顶涂层)为2.65g/in3,其中钯负载量为28.5g/ft3且铂负载量为91.5g/ft3(总PGM负载量为120g/ft3)。
对比例2:制备包括DOC、电加热基材和DOC的系统
非本发明对比例2的系统通过将两种根据参考实施例5的柴油氧化催化剂和参考实施例3的电加热基材组合而制备,其中参考实施例5的第一DOC设置在参考实施例3的电加热基材上游并且参考实施例3的电加热基材设置在参考实施例5的第二DOC上游。
实施例4:制备包括NOx吸附剂(NA-)催化剂、电加热基材和DOC催化剂的系统
对于在具有骨架结构类型FER的沸石材料上尤其具有相对低Pd负载量的测试,制备在其他方面非常类似于实施例2的实施例4。
本发明实施例4的系统通过将参考实施例4的NOx吸附剂催化剂、参考实施例5的柴油氧化催化剂(DOC)和参考实施例3的电加热基材组合而制备,其中参考实施例4的NOx吸附剂催化剂设置在参考实施例3的电加热基材上游并且考实施例3的电加热基材设置在参考实施例5的DOC上游。
参考实施例6:制备NOx吸附剂(NA)催化剂(FER)
用硝酸钯水溶液湿浸渍铵型镁碱沸石(具有骨架结构类型FER,SiO2:Al2O3摩尔比为21且相对于标准的结晶度(XRD)>90%)沸石材料,在温度为110℃的空气中干燥1小时并在空气中在590℃下煅烧2小时,基于该沸石材料的重量得到2.3重量%的Pd负载量。将该Pd-FER粉末在水中淤浆化。将未涂敷直通型金属基材(总体积0.6L,400cpsi和40微米壁厚,直径:5.66英寸×长度:1.6英寸)在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时。钯的负载量为120g/ft3并且总涂层负载量为3g/in3
参考实施例7:制备DOC催化剂
底涂层
使用初湿含浸技术用稳定化铂配合物水溶液和硝酸钯水溶液浸渍包含95重量%作为Al2O3计算的Al和5重量%作为SiO2计算的Si,BET比表面积大于100m2/g且孔体积大于0.06cm3/g的高孔隙度γ-氧化铝载体材料。将该Pd/Pt-氧化铝粉末在水中淤浆化。将未涂敷直通型蜂窝状堇青石基材(总体积1.24L,400cpsi和4密耳壁厚,直径:5.66英寸×长度:3英寸)在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。钯和铂在该底涂层中的负载量分别为32.75g/ft3和65.5g/ft3并且总底涂层负载量为1.5g/in3
顶涂层
使用初湿含浸技术用硝酸钯水溶液浸渍包含95重量%作为Al2O3计算的Al和5重量%作为SiO2计算的Si,BET比表面积大于100m2/g,孔体积大于0.06cm3/g的高孔隙度γ-氧化铝载体材料。在加入铵型β沸石材料(BEA,SiO2:Al2O3摩尔比为23并且基于该沸石材料的重量和相对于标准的结晶度(XRD)大于90%)下将该Pd-氧化铝粉末在水中淤浆化。将涂敷有该底涂层的基材在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成顶涂层。钯在该顶涂层中的负载量为32.75g/ft3并且总顶涂层负载量为1.5g/in3
对比例3:制备包括DOC、电加热基材和DOC的系统
非本发明对比例3的系统通过将参考实施例7的柴油氧化催化剂、参考实施例5的柴油氧化催化剂和参考实施例3的电加热基材组合而制备,其中将参考实施例7的DOC设置在参考实施例3的电加热基材上游并将参考实施例3的电加热基材设置在参考实施例5的DOC上游。
实施例5:制备包括NOx吸附剂(NA-)催化剂、电加热基材和DOC催化剂的系统
本发明实施例5的系统通过将参考实施例6的NOx吸附剂催化剂、参考实施例5的柴油氧化催化剂(DOC)和参考实施例3的气体加热组件组合而制备,其中将参考实施例6的NOx吸附剂催化剂设置在参考实施例3的气体加热组件上游并将参考实施例3的电加热基材设置在参考实施例5的DOC上游。
实施例6:测试对比例2和3以及实施例4和5的系统-在柴油机上的WLTC评价-NOx排放
在800℃下在10%蒸汽/空气中陈化16小时之后将对比例2和3以及实施例4和5的系统在全球统一轻型车测试规程(WLTC)中在2L柴油机上测试。在第一次测试之前将该NOx吸附剂样品(在实施例4和5中)的温度升至650℃并保持10分钟,以除去预吸附的NOx。
用下游SCRoF评价对比例2和3以及实施例4和5的系统。该SCR催化剂制品包含涂敷在过滤器基材上的Cu-CHA(SCRoF)。在该NOx吸附剂和DOC制品与该SCR催化剂制品之间应用尿素投料喷射器以对该SCR反应输送还原剂。对比例2和实施例4的测试系统示于图3中。
直接在该WLTC开始之后开启所有系统的电加热元件。将该SCR制品前面的温度调节为200-250℃。将紧临该加热元件后面的温度升至380℃的最大温度。
表3对于整个WLTC循环(23km)以及在600s之后仅对于城市驾驶部分(3km)以mg/km提供了该系统的NOx排放。实施例4的系统既对于完整WLTC又在WLTC的城市部分期间实现了最低排放。实施例5的系统与对比例2和3的系统相比对于完整WLTC实现了更低排放。
表3
整个WLTC的NOx[mg/km] 600s WLTC之后的NOx[mg/km]
实施例4 5 20
对比例2 8 45
实施例5 8 32
对比例3 10 53
表4对于对比例2和实施例4的系统的完整WLTC循环以g/km显示CO和THC排放。这两个实施例显示来自该加热元件后面的DOC中的高温的非常低CO和THC排放。CO和THC排放与用对比例1的系统获得的排放相比也降低。实施例5的系统对于CO排放显示相似结果。
表4
Figure BDA0004138228840000911
Figure BDA0004138228840000921
由这些表可见,实施例4的系统对于所有三种组分—CO、THC和NOx提供了最低排放。因此,惊人地发现在NA催化剂和DOC之间使用电加热元件的另一处理系统(本发明系统)允许获得最低NOx、CO和THC排放。
此外,惊人地发现用于支持NA催化剂的两种类型基材,即堇青石和金属基材与用对比例获得的排放相比允许获大大降低的NOx、CO和THC排放。
实施例7:测试对比例2和实施例4的系统-在柴油机上的WLTC评价-N2O形成
在800℃下在10%蒸汽/空气中陈化16小时之后将对比例2和实施例4的系统在全球统一轻型车测试规程(WLTC)中在2L柴油机上测试。在系统的该DOC组件和该SCR催化剂之间排列尿素投料还原剂喷射器以对该SCR反应输送还原剂。
图5显示相对于该WLTC的距离的NOx排放与该WLTC的距离之商。由该数据图可见,实施例4的系统在驾驶2km之后实现了低于30mg/km的NOx排放。对于对比例2的系统而言,在驾驶4倍长,即8km之后实现低于30mg/km的NOx排放。图6提供了在该WLTC上温室气体N2O的排放。对比例2的系统与实施例4的系统相比显示更高的N2O排放。
参考实施例8:制备具有DOC功能催化剂(在包括下游加热基材的基材上的层状催化剂-FER)的NOx吸附剂(NA)
底涂层(NOx吸附剂涂层):
用硝酸钯水溶液湿浸渍铵型镁碱沸石沸石材料(具有骨架结构类型FER的沸石材料,SiO2:Al2O3摩尔比为21:1且相对于标准的结晶度(XRD)>80%),基于最终材料(沸石材料+钯)的重量得到1.48重量%的Pd负载量。向所得淤浆中加入乙酸锆混合物。计算乙酸锆的量以使得该底涂层中二氧化锆的量作为ZrO2计算基于该沸石材料的重量为5重量%。
将多孔未涂敷圆形直通型蜂窝状堇青石基材(总体积为1.85L,400cpsi和4密耳壁厚,直径为5.66英寸且长度为4.5英寸)在100%基材轴长上用所得淤浆涂敷。将涂敷基材在空气中在110℃下干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时,形成底涂层。钯在该底涂层中的负载量为70g/ft3,该FER在该底涂层中的负载量为2.7g/in3且ZrO2的负载量为0.135g/in3。该底涂层的负载量为2.9g/in3
顶涂层(DOC涂层):
对于出口顶涂层,经由湿浸渍法用铂浸渍包含5重量%MnO2的Al2O3载体材料(95重量%Al2O3,5重量%作为MnO2计算的Mn,BET比表面积大于100m2/g且孔体积大于0.06cm3/g)。在50%基材轴长上从带有Pd-FER底涂层的堇青石基材的出口端到入口端涂敷含有所得材料的淤浆。该出口顶涂层含有80g/ft3铂且该出口涂层的负载量为1.3g/in3
对于入口顶涂层,经由湿浸渍法用重量比为2:1的铂和钯浸渍包含5重量%SiO2的氧化铝载体材料。将Fe-β沸石材料(具有骨架结构类型BEA的沸石材料,SiO2:Al2O3摩尔比为23:1且相对于标准的结晶度(XRD)>90%以及Fe含量作为Fe2O3计算基于该沸石材料的重量为4.3重量%)加入该Pt/Pd-氧化铝淤浆中。Si掺杂的氧化铝与该β沸石材料的重量比为1:1。在50%基材轴长上从涂敷有Pd-FER底层和出口顶涂层的堇青石基材的入口端到出口端涂敷所得淤浆。该入口顶涂层含有13.3g/ft3铂和6.7g/ft3 Pd。该入口顶涂层的负载量为1.41g/in3
该顶涂层(出口顶涂层+入口顶涂层)的总负载量为1.355g/in3
参考实施例9:制备NOx吸附剂催化剂(NA)
用硝酸钯水溶液湿浸渍H-菱沸石沸石材料(具有骨架结构类型CHA,SiO2:Al2O3摩尔比为14且相对于标准的结晶度(XRD)>90%)并在空气中在590℃下煅烧2小时。所得Pd浸渍菱沸石基于最终材料(沸石材料+钯)的重量具有1.22重量%的Pd负载量。将所述Pd浸渍菱沸石分散于水中而得到淤浆。
将多孔未涂敷直通型堇青石蜂窝状基材(总体积为1.85L,400cpsi和4密耳壁厚,直径为5.66英寸且长度为4.5英寸)在100%基材轴长上用所述淤浆涂敷。将涂敷基材在温度为110℃的空气中干燥1小时,然后在空气中在590℃下煅烧2小时。涂敷基材上钯的负载量为60g/ft3且总洗涂层负载量为2.85g/in3
实施例8:制备包括具有NOx吸附剂(Pd-FER)组件和DOC组件的催化剂以及电加热基材的系统
本发明实施例8的系统通过将参考实施例8的包括NOx吸附剂组件和柴油氧化催化剂(DOC)组件的催化剂与参考实施例3的气体加热组件组合而制备,其中参考实施例8的催化剂设置在参考实施例3的气体加热组件上游。
对比例4:制备包括NOx吸附剂(Pd-CHA)催化剂和电加热基材的系统
本发明对比例4的系统通过将参考实施例9的包括NOx吸附剂组件的催化剂与参考实施例3的气体加热组件组合而制备,其中参考实施例9的催化剂设置在参考实施例3的气体加热组件上游。
实施例9:发明例和对比例的测试-模拟低温城市驾驶循环,NOx吸附评价
在800℃下在10%蒸汽(水)/空气中水热陈化16小时之后将根据实施例8的系统和根据对比例4的系统各自使用模拟低温城市驾驶模式在2L柴油机上测试。根据实施例8和对比例4的系统用设置在其下游的选择性催化还原(SCR)催化剂相互独立地测试。该SCR催化剂包含涂敷在3L过滤器基材上的Cu-CHA沸石。在该系统和该SCR催化剂之间应用适合对该SCR反应输送还原剂的尿素投料喷射器。
驾驶循环根据新标欧洲驾驶循环(NEDC)的城市驾驶模式编制。该循环的平均温度为约170℃。该循环驾驶两次达1880s。在第一轮测试之前将该NOx吸附剂催化剂的温度升至650℃并保持10分钟,以清除预吸附的NOx。
第一轮测试的测试结果示于图7中。这两个系统吸附离开发动机的废气中的一些NOx高达约500s。包括在根据对比例4的系统中的包含Pd-CHA沸石的NOx催化剂与包括在根据实施例8的系统中的NOx吸附剂催化剂相比在最初500s内显示更低NOx吸附并且在第一轮测试结束时也显示更低NOx释放。
在第二轮测试之前,将系统冷却至室温并且不进行高温预处理。第二轮测试的测试结果示于图8中。在第二轮测试中,根据对比例4的系统—因此包括具有Pd-CHA沸石的NOx吸附剂催化剂—并未显示NOx吸附,但是显示强NOx释放,因为在第一冷城市循环期间没有释放NOx。因此,根据对比例4的系统将要求不希望的热处理以释放储存的NOx,若将它在该冷城市循环上运行的话。根据实施例8的系统—因此包括具有Pd-FER沸石的NOx吸附剂催化剂—在第二冷城市循环中仍显示良好的NOx吸附。
附图简要说明
图1说明参考实施例2的模拟低温城市驾驶循环和NOx吸附评价(第一轮测试)。
图2说明参考实施例2的模拟低温城市驾驶循环和NOx吸附评价(第二轮测试)。
图3说明用于处理NOx、CO和THC排放的系统的示意图。该图尤其首先说明非本发明的第一系统,其包括参考实施例2的NA-DOC催化剂1—包括涂敷有NA(NOx吸附剂)涂层和在该NA涂层上的DOC(柴油氧化催化剂)涂层的基材—和在所述NA-DOC催化剂1下游的在过滤器基材上的选择性催化还原催化剂(SCRoF)2(该图未示出涂层)。此外,可以加入设置在该NA-DOC 1和该SCRoF 2之间的尿素喷射器。此外,该图说明非本发明的第二系统,其包括对比例1的NA-DOC催化剂—包含NA涂层和分配于该NA涂层上的DOC涂层(该图未示出涂层),其中该NA涂层分配于单一基材上,该单一基材包括设置在直通型基材4上游的气体加热组件3(该图未示出该涂层)和在该NA-DOC催化剂下游的在过滤器基材上的选择性催化还原催化剂(SCRoF)2(3+4+涂层)。此外,可以加入设置在该NA-DOC催化剂和该SCRoF 2之间的尿素喷射器。此外,该图说明根据本发明的系统,其包括包含NA涂层和分配于该NA涂层上的DOC涂层(该图未示出涂层)的实施例1的NA-DOC催化剂,其中该NA涂层分配于单一基材上,该单一基材包括设置在气体加热组件3上游的直通型基材4(该图未示出该涂层)和在所述NA-DOC催化剂下游的任选的在过滤器基材上的选择性催化还原催化剂(SCRoF)2(4+3+涂层)。此外,可以加入设置在该NA-DOC催化剂和该任选的SCRoF 2之间的尿素喷射器。
图4说明具有电加热的参考实施例2、实施例1和对比例1的NOx吸附剂DOC在柴油机上的WLTC评价(NOx排放)。
图5说明具有电加热的对比例2和实施例4的系统在柴油机上的WLTC评价(NOx排放)。
图6说明具有电加热的对比例2和实施例4的系统在柴油机上的WLTC评价(N2O排放)。
图7说明实施例8的系统和对比例4的系统的模拟低温城市驾驶循环和NOx吸附评价(第一轮测试)。
图8说明实施例8的系统和对比例4的系统的模拟低温城市驾驶循环和NOx吸附评价(第二轮测试)。
引用文献
-DE 10 2018 101929
-US 2017/0284250A1
-US 10 480 369 B1

Claims (15)

1.一种用于处理柴油内燃机废气的系统,所述系统包括NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,其中在所述系统中所述NOx吸附剂组件排列在所述气体加热组件的上游,所述还原剂喷射器排列在所述SCR组件的上游,所述气体加热组件排列在所述还原剂喷射器的上游,所述DOC组件排列在所述还原剂喷射器的上游且所述DOC组件和所述气体加热组件是直接连续组件,其中所述NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,所述催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,所述NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、
MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料。
2.权利要求1的系统,其中根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的铂族金属组分包含在根据(i.2)的NOx吸附剂涂层的10元环孔沸石材料中。
3.权利要求1或2的系统,其中所述DOC组件排列在所述气体加热组件的上游。
4.权利要求1-3中任一项的系统,其中根据(i)的催化剂进一步包括:(i.3)作为所述DOC组件的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,所述DOC涂层在至少70%第一基材的基材轴长上至少部分分配于所述NOx吸附剂涂层上,所述DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
5.权利要求1-4中任一项的系统,其中(ii)所述气体加热组件包括:(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结以允许从第一基材的通道排出的废气进入第二基材的通道;
其中第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
6.权利要求5的系统,其中根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)任选地,在至少50%第二基材的基材轴长上分配于第二基材的内壁表面上的NOx吸附剂涂层,所述NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(ii.3)至少部分分配于第二基材的内壁表面上和/或至少部分分配于根据(ii.2)的任选NOx吸附剂涂层上并且在至少70%第二基材的基材轴长上延伸的柴油氧化催化剂(DOC)涂层,所述DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
7.权利要求1的系统,其中所述DOC组件排列在所述气体加热组件的下游。
8.权利要求7的系统,其中所述DOC组件包括在(iii)一种催化剂中,所述催化剂包括:
(iii.1)第三基材,其包括入口端、出口端、从第三基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第三基材内壁限定的通道;
(iii.2)在至少70%第三基材的基材轴长上分配于第三基材的内壁表面上的第一DOC涂层,所述第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;以及
(iii.3)任选地,至少部分分配于所述第一DOC涂层上并且在至少20%第三基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,所述第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
9.权利要求7或8的系统,其中(ii)所述气体加热组件包括:
(ii.1)第二基材,其包括入口端、出口端、从第二基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第二基材内壁限定的通道;
其中将根据(ii.1)的第二基材的入口端和根据(i.1)的第一基材的出口端联结以允许从根据(i.1)的第一基材的通道排出的气体进入根据(ii.1)的第二基材的通道;
其中将根据(iii.1)的第三基材的入口端和根据(ii.1)的第二基材的出口端联结以允许从第二基材的通道排出的气体进入根据(iii.1)的第三基材的通道;
其中根据(ii.1)的第二基材的内壁是导热的,以允许将其加热而加热流过第二基材的通道的废气。
10.权利要求9的系统,其中根据(ii)的气体加热组件进一步包括:
(ii.2)在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上分配于根据(ii.1)的第二基材的内壁表面上的第一DOC涂层,所述第一DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料;
(ii.3)任选地,至少部分分配于根据(ii.2)的第一DOC涂层上并且在至少50%根据(ii.1)的第二基材的基材轴长上延伸的第二DOC涂层,所述第二DOC涂层包含铂族金属组分以及包含氧化铝、二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛中一种或多种的非沸石氧化物材料。
11.权利要求1-10中任一项的系统,其中所述SCR组件包括在(iv)选择性催化还原(SCR)催化剂中,所述催化剂包括:
(iv.1)第四基材,其包括入口端、出口端和从第四基材的入口端延伸到出口端的基材轴长;
(iv.2)分配于根据(iv.1)的第四基材上的选择性催化还原(SCR)涂层;
其中将根据(iv.1)的第四基材的入口端和根据(ii.1)的第二基材的出口端—就权利要求11引用权利要求5或6而言—或根据(iii.1)的第三基材的出口端—就权利要求11引用权利要求7-10中任一项而言—联结以允许从第二基材的通道排出或者从第三基材的通道排出的废气进入第四基材。
12.一种制备用于处理柴油内燃机废气的系统的方法,包括:
(1)提供NOx吸附剂组件、柴油氧化催化剂(DOC)组件、选择性催化还原(SCR)组件、气体加热组件和还原剂喷射器,
其中所述NOx吸附剂组件包括在(i)一种催化剂中,所述催化剂包括:
(i.1)第一基材,其包括入口端、出口端、从第一基材的入口端延伸到出口端的基材轴长和多个贯穿其中的由第一基材内壁限定的通道;
(i.2)作为所述NOx吸附剂组件的NOx吸附剂涂层,所述涂层在至少50%第一基材的基材轴长上分配于第一基材的内壁表面上,所述NOx吸附剂涂层包含铂族金属组分和具有选自FER、TON、
MTT、SZR、MWW、AEL、HEU、AFO、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架类型的10元环孔沸石材料;
(2)将所述NOx吸附剂组件排列在所述气体加热组件的上游;
(3)将所述还原剂喷射器排列在所述SCR组件的上游;
(4)将所述气体加热组件排列在所述还原剂喷射器的上游;
(5)将所述DOC组件排列在所述还原剂喷射器的上游;
(6)将所述DOC组件和所述气体加热组件以直接连续的顺序排列。
13.一种用于处理柴油内燃机废气的系统,可以由根据权利要求12的方法得到或者由其得到。
14.一种处理柴油内燃机废气的方法,包括提供来自柴油内燃机的废气并使所述废气通过根据权利要求1-11或13中任一项的系统。
15.根据权利要求1-11或13中任一项的系统在处理柴油内燃机废气中的用途,所述用途包括使所述废气通过所述系统。
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DE102017106766A1 (de) 2016-03-31 2017-10-05 Johnson Matthey Public Limited Company Im Abgas vorhandenes elektrisches Element für NOx-Speicherkatalysator- und SCR-Systeme
RU2723659C2 (ru) * 2016-04-13 2020-06-17 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Выхлопная система для дизельного двигателя
DE102017130314A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Johnson Matthey Public Limited Company Erhöhte NOx-Umwandlung durch Einführung von Ozon
DE102017113712A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
US20200263585A1 (en) * 2017-10-20 2020-08-20 Umicore Ag & Co. Kg Passive nitrogen oxide adsorber catalyst
US10711674B2 (en) 2017-10-20 2020-07-14 Umicore Ag & Co. Kg Passive nitrogen oxide adsorber catalyst
DE102018101929A1 (de) 2018-01-29 2019-08-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
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