DE102017130314A1 - Erhöhte NOx-Umwandlung durch Einführung von Ozon - Google Patents

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Abstract

Beschrieben sind ein Abgasreinigungssystem und Verfahren zur Verringerung von Emissionen aus einem Abgasstrom, das einen stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NO-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, um NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon unter Bildung von NOumzusetzen, und einen SCR-Katalysator umfasst.

Description

  • HINTERGRUND
  • Das Erfordernis zum Verringern der Emission von schädlichen Nebenprodukten und die ständigen zunehmenden Zwänge zur Steigerung der Kraftstoffökonomie sind fortlaufende Herausforderungen bei Verbrennungsmotoren. Dieselmotoren produzieren eine Abgasemission, die allgemeinen mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthält, gegen die auf der ganzen Welt Gesetze durch zwischenstaatliche Organisationen erlassen werden: Kohlenstoffmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Oxide von Stickstoff (NOX) und teilchenförmiges Material bzw. Feinstaub (PM). Es gibt eine Vielzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen zum Behandeln eines oder mehrerer jeden Schadstofftyps. Diese Emissionssteuerungsvorrichtungen sind häufig als Teil eines Abgassystems kombiniert, um sicherzustellen, dass alle vier Klassen von Schadstoffen behandelt werden, bevor das Abgas in die Umwelt emittiert wird.
  • Verschiedene Verfahren zur Behandlung des Abgases laufen schneller ab, wenn die NOX-Spezies in dem Abgas höhere Prozentanteile von NO2 anstelle von NO umfasst. Infolgedessen kann es wünschenswert sein, ein Abgas mit höheren Prozentanteilen von NO2 bereitzustellen, um die NOX-Umwandlung in solche Verfahren umfassenden Systemen weiter zu verstärken
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Abgasreinigungssystem zur Verringerung von Emissionen aus einem Abgasstrom in der angegebenen Reihenfolge: einen stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, um NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon zur Bildung von NO2 umzusetzen, und einen SCR-Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst der stromaufseitige Katalysator einen Oxidationskatalysator und/oder einen Kaltstartkatalysator. Der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator kann ein Filtersubstrat umfassen. In einigen Ausführungsformen sind der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator auf einem einzelnen Substrat enthalten. Das System kann des Weiteren ein Mittel zum Erwärmen des Abgases stromauf des SCR-Katalysators, wie z.B. eine elektrische Heizvorrichtung, umfassen. In einigen Ausführungsformen befindet sich das Mittel zum Erwärmen des Abgases stromauf des Mittels zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon. Das Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon kann beispielsweise einen Ozongenerator umfassen. Das System kann ferner einen SCRF-Katalysator umfassen, der sich stromauf des SCR-Katalysators befinden kann. In einigen Ausführungsformen kann das System ferner einen ASC stromab des SCR-Katalysators umfassen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verringern von Emissionen aus einem Abgasstrom: ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, Oxidieren von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, und selektives katalytisches Reduzieren von NO2 zu Stickstoff durch In-Kontakt-bringen des produzierten NO2 aus der Oxidationsstufe mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart eines SCR-Katalysators. In einigen Ausführungsformen umfasst der stromaufseitige Katalysator einen Oxidationskatalysator und/oder einen Kaltstartkatalysator. Der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator kann ein Filtersubstrat umfassen. In einigen Ausführungsformen sind der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator auf einem einzelnen Substrat enthalten. Das Verfahren kann des Weiteren ein Erwärmen des Abgasstroms stromauf des SCR-Katalysators, beispielsweise durch eine elektrische Heizvorrichtung, umfassen. In einigen Ausführungsformen wird der Abgasstrom vor einem In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon erwärmt. In einigen Ausführungsformen wird das Ozon in den Abgasstrom injiziert. Die Stufe der selektiven katalytischen Reduktion kann ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit dem SCR-Katalysator umfassen und kann des Weiteren ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem SCRF-Katalysator umfassen. In einigen Ausführungsformen befindet sich der SCRF-Katalysator stromauf des SCR-Katalysators. Die Stufe der selektiven katalytischen Reduktion kann ferner ein In-Kontakt-bringen des Abgases mit einem ASC stromab des SCR-Katalysators umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das Reduktionsmittel Ammoniak.
  • In einigen Ausführungsformen werden etwa 20 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise etwa 50 Gew.-%, des NO in dem Abgasstrom, das mit dem Ozon in Kontakt gelangt, mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umgesetzt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Abgasstrom einen NO2/NOX-Prozentwert von etwa 20 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 50 Gew.-%, zu Beginn der selektiven katalytischen Reduktionsstufe. In einigen Ausführungsformen wird die Stufe des Oxidierens von NO zu NO2 bei Abgasstromtemperaturen unterhalb von 250 °C oder Temperaturen von etwa 30 °C bis etwa 250 °C durchgeführt. Die NOX-Umwandlung der Verfahren der vorliegenden Erfindung kann höher sein als eine NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass die Stufe des Oxidierens von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon fehlt; in einigen Ausführungsformen kann die NOX-Umwandlung etwa 4 % bis etwa 12 % höher oder etwa 5 % bis etwa 6 % höher sein. Die NOX-Umwandlung der Verfahren der vorliegenden Erfindung kann höher sein als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass die Stufe des Oxidierens von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon und die Erwärmungsstufe fehlen; in einigen Ausführungsformen kann die NOX-Umwandlung des Verfahrens etwa 4 % bis etwa 12 % höher oder etwa 8 % bis etwa 10 % höher sein.
  • Figurenliste
    • 1A zeigt ein System mit einem DOC, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 1B zeigt ein System mit einem Kaltstartkatalysator, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 2A zeigt ein System mit einem DOC, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 2B zeigt ein System mit einem Kaltstartkatalysator, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 3A zeigt ein System mit einem DOC, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 3B zeigt ein System mit einem Kaltstartkatalysator, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 4A zeigt ein System mit einem DOC, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung, einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 4B zeigt ein System mit einem Kaltstartkatalysator, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung, einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 5A zeigt ein System mit einem DOC, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem Ozongenerator, einer elektrischen Heizvorrichtung und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 5B zeigt ein System mit einem Kaltstartkatalysator, der mit einem PNA auf einem Filter gekoppelt ist, gefolgt von einem Ozongenerator, einer elektrischen Heizvorrichtung und einem stromabseitigen SCR-Katalysator.
    • 6 zeigt Testergebnisse für das System von 1A, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des DOC, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbett(mid-bed)temperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • 7 zeigt Testergebnisse für das System von 1B, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des Kaltstartkatalysators, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbetttemperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • Die 8A und 8B zeigen die NO2/NOX-% im zeitlichen Verlauf, gemessen an dem SCR-Einlass der Systeme der 1A bzw. 1B.
    • 9 zeigt die Testergebnisse für das System von 2A, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des DOC, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbetttemperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • 10 zeigt Testergebnisse für das System von 2B, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des Kaltstartkatalysators, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbetttemperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • 11 zeigt Testergebnisse für das System von 4A, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des DOC, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbetttemperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • 12 zeigt Testergebnisse für das System von 4B, einschließlich NOX-Messungen an dem Auslass des Kaltstartkatalysators, an dem Auslass des PNA und an dem Auslass des Gesamtsystems, der PNA-Mittelbetttemperatur und der SCR-Einlasstemperatur.
    • 13 zeigt die NOX-Umwandlung für die Systeme, die keinen Ozongenerator aufweisen (die Systeme der 1A und 1B), für Systeme, die einen Ozongenerator aufweisen (die Systeme der 2A und 2B) und für Systeme, die einen Ozongenerator und eine Heizvorrichtung aufweisen (die Systeme der 4A und 4B).
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung betreffen die Reinigung eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor. Die Erfindung ist insbesondere auf ein Reinigen eines Abgases aus einem Dieselmotor gerichtet.
  • Obwohl Stickstoffmonoxid (NO) die am reichlichsten vorhandene Stickstoffspezies in einem Motorabgasstrom ist, laufen verschiedene Verfahren zur Behandlung des Abgases schneller ab, wenn die NOX-Spezies NO2 anstelle von NO ist. Beispielsweise sind im Rahmen von Strategien zur Bekämpfung von NOX-Emissionen aus Magergemischmotoren, wie beispielsweise selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysatoren, Hinweise vorhanden, dass die Anwesenheit von NO2 vorteilhaft sein kann. Es ist daher wünschenswert, einen Abgasstrom an den SCR-Katalysator zu liefern, der einen erhöhten Prozentanteil von NO2 anstelle von NO enthält.
  • Daher sind die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung für eine Steigerung der NO-Oxidation zu NO2 (d.h. der NO2-Produktion) durch Einführen von Ozon (O3) in den Abgasstrom konfiguriert. Es wurde festgestellt, dass Ozon als ein Oxidationsmittel für das NO in dem Abgasstrom wirkt. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise Kaltstartbedingungen, ist die NO2-Produktion üblicherweise auf die Leistungsfähigkeit des Oxidationskatalysators stromauf eines SCR-Katalysators beschränkt. Es wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, dass eine höhere NO2-Produktion durch die NO-Oxidation mittels Ozon in Kombination mit der Einbeziehung eines stromaufseitigen Katalysators, der mit einem Passiv-NOX-Adsorber gekoppelt ist, zu einer höheren NOX-Umwandlung (d.h. geringeren NOX-Auspuffendrohremissionen) über ein SCR-Katalysatorsystem hinweg führen kann.
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen stromaufseitigen Katalysator, der mit einem NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, ein Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon zum Umsetzen des NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon zur Bildung von NO2, und einen SCR-Katalysator umfassen.
  • DOC
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Dieseloxidationskatalysator(en) umfassen. Oxidationskatalysatoren, und insbesondere Dieseloxidationskatalysatoren (DOCs) sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Oxidationskatalysatoren sind zum Oxidieren von CO zu CO2 und von Gasphasen-Kohlenwasserstoffen (HC) und einer organischen Fraktion von Dieselfeinstoffteilchen (lösliche organische Fraktion) zu CO2 und H2O ausgestaltet. Typische Oxidationskatalysatoren umfassen Platin und optional auch Palladium auf einem eine hohe Oberfläche aufweisenden anorganischen Oxidträger, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und einem Zeolith.
  • Kaltstart-Katalysator
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere KaltstartKatalysatoren umfassen. Ein Kaltstart-Katalysator ist eine Vorrichtung, die zum Adsorbieren von NOX und Kohlenwasserstoffen (HC) bei oder unterhalb einer festgelegten Temperatur und Umwandeln und Freisetzen des adsorbierten NOX und HC bei Temperaturen oberhalb der niedrigen Temperatur wirksam ist. Vorzugsweise beträgt die festgelegte Temperatur etwa 200 °C, etwa 250 °C oder liegt zwischen etwa 200 °C und etwa 250 °C. Ein Beispiel eines geeigneten Kaltstart-Katalysators ist in der WO 2015/085300 beschrieben, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen ist.
  • Ein Kaltstart-Katalysator kann einen Molekularsiebkatalysator und einen geträgerten Platingruppenmetallkatalysator umfassen. Der Molekularsiebkatalysator kann ein Edelmetall und ein Molekularsieb umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Der geträgerte Platingruppenmetallkatalysator umfasst ein oder mehrere Platingruppenmetalle und ein oder mehrere anorganische Oxidträger. Das Edelmetall ist vorzugsweise Palladium, Platin, Rhodium, Gold, Silber, Iridium, Ruthenium, Osmium oder Gemische hiervon.
  • Das Molekularsieb kann ein beliebiges natürliches oder ein synthetisches Molekularsieb, einschließlich Zeolithen, sein und ist vorzugsweise aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor aufgebaut. Die Molekularsiebe weisen typischerweise eine dreidimensionale Anordnung von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome verbunden sind, sie können jedoch auch zweidimensionale Strukturen sein. Die Molekularsiebgerüste sind typischerweise anionisch, die durch ladungskompensierende Kationen, typischerweise Alkali- und Erdalkalielemente (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumionen und auch Protonen ausgeglichen werden.
  • Das Molekularsieb kann vorzugsweise ein kleinporiges Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen, ein mittelporiges Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen oder ein großporiges Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen sein. Bevorzugter weist das Molekularsieb eine Gerüststruktur von AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON, EUO oder Gemischen hiervon auf.
  • Der geträgerte Platingruppenmetallkatalysator umfasst ein oder mehrere Platingruppenmetalle („PGM“) und einen oder mehrere anorganische Oxidträger. Das PGM kann Platin, Palladium, Rhodium, Iridium oder Kombinationen hiervon und in am stärksten bevorzugter Weise Platin und/oder Palladium sein. Die anorganischen Oxidträger umfassen in üblichster Weise Oxide der Elemente der Gruppen 2, 3, 4, 5, 13 und 14. Geeignete anorganische Oxidträger weisen vorzugsweise Oberflächen in dem Bereich von 10 bis 700 m2/g, Porenvolumina in dem Bereich von 0,1 bis 4 ml/g und Porendurchmesser von etwa 10 bis 1000 Ångström auf. Der anorganische Oxidträger ist vorzugsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Nioboxid, Tantaloxide, Molybdänoxide, Wolframoxide oder Mischoxide oder Verbundoxide von beliebigen zwei oder mehr hiervon, z.B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid oder Aluminiumoxid-Ceroxid-Zirconiumoxid. Aluminiumoxid und Ceroxid sind besonders bevorzugt.
  • Der geträgerte Platingruppenmetallkatalysator kann mittels beliebiger bekannter Maßnahmen hergestellt werden. Vorzugsweise werden das eine oder die mehreren Platingruppenmetall(e) auf das eine oder die mehreren anorganischen Oxid(e) mittels beliebiger bekannter Maßnahmen geladen, um den geträgerten PGM-Katalysator auszubilden, wobei die Art der Zugabe als nicht besonders kritisch erachtet wird. Beispielsweise kann eine Platinverbindung (z.B. Platinnitrat) durch Imprägnieren, Adsorption, lonenaustausch, Trockenimprägnierung, Fällung oder dergleichen auf ein anorganisches Oxid geträgert werden. Weitere Metalle, wie beispielsweise Eisen, Mangan, Cobalt und Barium, können dem geträgerten PGM-Katalysator auch hinzugefügt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Kaltstart-Katalysator kann mittels auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannter Verfahren hergestellt werden. Der Molekularsiebkatalysator und der geträgerte Platingruppenmetallkatalysator können physikalisch gemischt werden, um den Kaltstart-Katalysator herzustellen. Vorzugsweise umfasst der Kaltstart-Katalysator ferner ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat. In einer Ausführungsform werden der Molekularsiebkatalysator und der geträgerte Platingruppenmetallkatalysator auf das Durchfluss- oder Filtersubstrat aufgetragen und werden vorzugsweise unter Verwendung eines Washcoatverfahrens auf dem Durchfluss- oder Filtersubstrat abgelagert, um ein Kaltstart-Katalysatorsystem herzustellen.
  • Passiv-NOX-Adsorber
  • Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Passiv-NOX-Adsorber umfassen. Ein Passiv-NOX-Adsorber ist eine Vorrichtung, die zum Adsorbieren von NOX bei oder unterhalb einer niedrigen Temperatur und Freisetzen des adsorbierten NOX bei Temperaturen oberhalb der niedrigen Temperatur wirksam ist. Ein Passiv-NOX-Adsorber kann ein Edelmetall und ein kleinporiges Molekularsieb umfassen. Das Edelmetall ist vorzugsweise Palladium, Platin, Rhodium, Gold, Silber, Iridium, Ruthenium, Osmium oder Gemische hiervon. Vorzugsweise beträgt die niedrige Temperatur etwa 200 °C, etwa 250 °C oder liegt zwischen etwa 200 °C und etwa 250 °C. Ein Beispiel eines geeigneten Passiv-NOX-Adsorbers ist in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2015/0158019 beschrieben, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen ist.
  • Das kleinporige Molekularsieb kann ein beliebiges natürliches oder synthetisches Molekularsieb, einschließlich Zeolithen, sein und besteht vorzugsweise aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor zusammengesetzt. Die Molekularsiebe weisen typischerweise eine dreidimensionale Anordnung von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome verbunden sind, sie können jedoch auch zweidimensionale Strukturen sein. Die Molekularsiebgerüste sind typischerweise anionisch, die durch ladungskompensierende Kationen, typischerweise Alkali- und Erdalkalielemente (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumionen und auch Protonen ausgeglichen werden. Weitere Metalle (z.B. Fe, Ti und Ga) können in das Gerüst des kleinporigen Molekularsiebs eingebaut sein, um ein Molekularsieb mit eingebautem Metall herzustellen.
  • Vorzugsweise ist das kleinporige Molekularsieb aus einem Alumosilicat-Molekularsieb, einem metallsubstituierten Alumosilicat-Molekularsieb, einem Aluminophosphat-Molekularsieb oder einem metallsubstituierten Aluminophosphat-Molekularsieb ausgewählt. Bevorzugter ist das kleinporige Molekularsieb ein Molekularsieb mit dem Gerüsttyp ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON sowie Gemischen oder Verwachsungen von beliebigen zwei oder mehr hiervon. Besonders bevorzugte Verwachsungen der kleinporigen Molekularsiebe umfassen KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA und AEI-SAV. Am stärksten bevorzugt ist das kleinporige Molekularsieb AEI oder CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung.
  • Ein geeigneter Passiv-NOX-Adsorber kann mittels beliebiger bekannter Maßnahmen hergestellt werden. Beispielsweise kann das Edelmetall dem kleinporigen Molekularsieb zur Herstellung des Passiv-NOX-Adsorbers mittels beliebiger bekannter Maßnahmen zugegeben werden. Beispielsweise kann eine Edelmetallverbindung (z.B. Palladiumnitrat) durch Imprägnierung, Adsorption, lonenaustausch, Trockenimprägnierung, Fällung oder dgl. auf dem Molekularsieb geträgert werden. Weitere Metalle können dem Passiv-NOX-Adsorber ebenfalls zugegeben werden. Vorzugsweise befindet sich ein gewisser Teil des Edelmetalls (mehr als 1 Prozent des gesamten zugegebenen Edelmetalls) in dem Passiv-NOX-Adsorber im Inneren der Poren des kleinporigen Molekularsiebs. Bevorzugter befinden sich mehr als 5 Prozent der gesamten Menge des Edelmetalls im Inneren der Poren des kleinporigen Molekularsiebs; und noch bevorzugter können sich mehr als 10 Prozent oder mehr als 25 Prozent oder mehr als 50 Prozent der Gesamtmenge des Edelmetalls im Inneren der Poren des kleinporigen Molekularsiebs befinden.
  • Vorzugsweise umfasst der Passiv-NOX-Adsorber des Weiteren ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat. Der Passiv-NOX-Adsorber wird auf das Durchfluss- oder Filtersubstrat aufgetragen und vorzugsweise auf dem Durchfluss- oder Filtersubstrat unter Verwendung eines Washcoatverfahrens abgelagert, um ein Passiv-NOX-Adsorbersystem herzustellen.
  • Heizelement
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können ein Heizelement umfassen. Ein elektrisches Heizelement ist in der Abgaspassage des Verbrennungsmotors stromab eines stromaufseitigen Katalysators und/oder Passiv-NOX-Adsorbers und stromauf eines Mittels zum In-Kontakt-bringen von Ozon mit dem Abgasstrom enthalten. Es kann ein beliebiges geeignetes elektrisches Heizelement in den Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können ein Erwärmen mittels thermischem Motormanagement umfassen. Ein solches Heizsystem kann in einer solchen Weise bereitgestellt werden, dass es speziell die Temperaturen beim Anlassen erhöht.
  • In einem Aspekt umfasst ein elektrisches Heizelement einen elektrisch erwärmbaren Wabenkörper mit Enden und Stromanschlüssen, die jeweils an einem jeweiligen Ende angeordnet sind. Der Wabenkörper kann einen verdrehten Strompfad über einem elektrisch isolierenden Zwischenraum definieren.
  • In Aspekten, bei denen das elektrische Heizelement mit einem Katalysator/Adsorber gemäß Beschreibung hierin gekoppelt ist, können elektrisch isolierende Trägerelemente den Wabenkörper an dem mindestens einen Katalysatorträgerkörper befestigen. Alternativ kann der Katalysatorträgerkörper, der als Träger für das Heizelement dient, eine katalytisch aktive Beschichtung aufweisen. Beispielsweise kann die katalytisch aktive Beschichtung die Oxidation oder Reduktion von Bestandteilen in dem Abgas, insbesondere von Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenwasserstoffen, oder die Reduktion von NOX fördern. Der erwärmbare Wabenkörper kann auch mit einer solchen katalytisch aktiven Schicht versehen sein.
  • Der Katalysatorträgerkörper und/oder der Wabenkörper können aus glatten oder gewellten Metallblech-Schichten, die Waben bilden, gebildet sein.
  • Der Wabenkörper kann eine große Oberfläche aufweisen, so dass ein guter Wärmetransfer zu dem hindurchfließenden Abgas sichergestellt ist. Die erzeugte Wärme kann als Ergebnis und durch Strahlung schnell auf das Abgas oder eine stromabseitige Komponente übertragen werden. Eine möglicherweise durch Strahlung an einen Katalysatorträgerkörper, der stromauf in Richtung des Abgases angeordnet ist, abgegebene Heizleistung wird wiederum von diesem Körper an das Abgas abgegeben, so dass die volle Heizleistung für die stromabseitige Komponente zur Verfügung steht.
  • In einigen Aspekten kann der Wabenkörper so geformt sein, dass der Strompfad eine annähernd mäanderförmige oder spiralförmige Form aufweist.
  • In einigen Aspekten der Erfindung bildet das elektrische Heizelement eine einzelne Einheit mit einem Katalysatorsubstrat. Beispielsweise kann das elektrische Heizelement eine einzelne Einheit mit einem NOX-Speicherkatalysator bilden. In diesem Fall kann der NOX-Speicherkatalysator auf dem stromaufseitige Ende der Einheit aufgetragen sein, wobei sich das elektrische Heizelement an dem stromabseitigen Ende der Einheit befindet. In ähnlicher Weise kann das elektrische Heizelement eine einzelne Einheit mit einem selektiven Reduktions-Katalysator, einem Hydrolysekatalysator oder einem Oxidationskatalysator bilden, wobei der Katalysator auf dem stromaufseitigen oder stromabseitigen Ende der Einheit, wie für das spezielle System gewünscht, aufgetragen ist. Vorzugsweise, wenn das elektrische Heizelement ein einzelnes Substrat mit dem NOX-Speicherkatalysator bildet, umfasst das Substrat eine Wärmeisolierung zwischen der vorderen (nicht erwärmten) und der hinteren (erwärmten) Zone. Im Allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, dass der NOX-Speicherkatalysator und das Heizelement auf zwei unterschiedlichen Substraten vorhanden sind, um ein Erwärmen des NOX-Speicherkatalysators durch das elektrische Heizelement zu minimieren. Alternativ kann das elektrische Heizelement vollständig mit einer Katalysatorschicht, wie z.B. einem selektiven Reduktions-Katalysator, einem Hydrolysekatalysator oder einem Oxidationskatalysator, beschichtet sein.
  • Das elektrische Heizelement kann eine von einer beliebigen der anderen Komponenten des Systems gesonderte Komponente sein. Alternativ kann das elektrische Heizelement als Teil einer weiteren Komponente des Systems, wie z.B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eines Oxidationskatalysators, eines Kaltstart-Katalysators, eines Passiv-NOX-Adsorbers, eines SCR-/SCRF-Katalysators, eines Partikelfilters, eines Mischers oder eines Hydrolysekatalysators, gekoppelt sein.
  • Ozon
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung umfassen Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, um das NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon zur Bildung von NO2 umzusetzen. Beispielsweise kann das Ozon in den NO-enthaltenden Abgasstrom injiziert werden. Demgemäß kann das System einen Injektor zum Injizieren des Ozons in den NO enthaltenden Abgasstrom umfassen.
  • Der Motor kann einen Ozongenerator zum Erzeugen des Ozons umfassen. Das Ozon kann auf Wegen, die auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt sind, erzeugt werden. Beispielsweise kann der Ozongenerator eine Koronaentladungsröhre sein, durch die Luft zwischen zwei Elektroden, die bei einer großen Potenzialdifferenz gehalten werden, hindurchtritt. Alternativ kann der Ozongenerator eine Hochenergielampe zum Ionisieren des Sauerstoffs in der Luft zu Ozon sein.
  • Im Allgemeinen werden mindestens 50 %, mindestens 80 % und/oder etwa 100 % des NO in dem mit dem Ozon in Kontakt gelangenden Abgas mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umgesetzt. In einigen Ausführungsformen werden etwa 40 % bis etwa 100 %, etwa 40 % bis etwa 95 %, etwa 40 % bis etwa 90 %, etwa 40 % bis etwa 85 %, etwa 40 % bis etwa 80 %, etwa 40 % bis etwa 75 %, etwa 40 % bis etwa 70 %, etwa 40 % bis etwa 65 %, etwa 40 % bis etwa 60 %, etwa 45 % bis etwa 100 %, etwa 45 % bis etwa 95 %, etwa 45 % bis etwa 90 %, etwa 45 % bis etwa 85 %, etwa 45 % bis etwa 80 %, etwa 45 % bis etwa 75 %, etwa 45 % bis etwa 70 %, etwa 45 % bis etwa 65 %, etwa 45 % bis etwa 60 %, etwa 50 % bis etwa 100 %, etwa 50 % bis etwa 95 %, etwa 50 % bis etwa 90 %, etwa 50 % bis etwa 85 %, etwa 50 % bis etwa 80 %, etwa 50 % bis etwa 75 %, etwa 50 % bis etwa 70 %, etwa 50 % bis etwa 65 %, etwa 50 % bis etwa 60 %, etwa 60 % bis etwa 100 %, etwa 60 % bis etwa 95 %, etwa 60 % bis etwa 90 %, etwa 60 % bis etwa 85 %, etwa 60 % bis etwa 80 %, etwa 60 % bis etwa 75 %, etwa 60 % bis etwa 70 %, etwa 70 % bis etwa 100 %, etwa 70 % bis etwa 95 %, etwa 70 % bis etwa 90 %, etwa 70 % bis etwa 85 %, etwa 70 % bis etwa 80 %, etwa 80 % bis etwa 100 %, etwa 80 % bis etwa 95 %, etwa 80 % bis etwa 90 %, etwa 80 % bis etwa 85 %, etwa 90 % bis etwa 100 % oder etwa 90 % bis etwa 95 % des NO in dem mit dem Ozon in Kontakt gelangenden Abgas mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umgesetzt.
  • Es muss ausreichend Ozon verwendet werden, um den erforderlichen Umwandlungsgrad des NO durchzuführen. Die Umwandlung ist NO+O3 → NO2+O2. Im Allgemeinen wird das NO enthaltende Abgas mit mindestens 50 %, mindestens 80 % oder etwa 100 % der Ozonmenge, die für eine stöchiometrische Umsetzung mit dem NO zur Bildung von NO2 erforderlich ist, in Kontakt gebracht. In einigen Ausführungsformen wird das NO enthaltende Abgas mit etwa 40 % bis etwa 100 %, etwa 40 % bis etwa 95 %, etwa 40 % bis etwa 90 %, etwa 40 % bis etwa 85 %, etwa 40 % bis etwa 80 %, etwa 40 % bis etwa 75 %, etwa 40 % bis etwa 70 %, etwa 40 % bis etwa 65 %, etwa 40 % bis etwa 60 %, etwa 45 % bis etwa 100 %, etwa 45 % bis etwa 95 %, etwa 45 % bis etwa 90 %, etwa 45 % bis etwa 85 %, etwa 45 % bis etwa 80 %, etwa 45 % bis etwa 75 %, etwa 45 % bis etwa 70 %, etwa 45 % bis etwa 65 %, etwa 45 % bis etwa 60 %, etwa 50 % bis etwa 100 %, etwa 50 % bis etwa 95 %, etwa 50 % bis etwa 90 %, etwa 50 % bis etwa 85 %, etwa 50 % bis etwa 80 %, etwa 50 % bis etwa 75 %, etwa 50 % bis etwa 70 %, etwa 50 % bis etwa 65 %, etwa 50 % bis etwa 60 %, etwa 60 % bis etwa 100 %, etwa 60 % bis etwa 95 %, etwa 60 % bis etwa 90 %, etwa 60 % bis etwa 85 %, etwa 60 % bis etwa 80 %, etwa 60 % bis etwa 75 %, etwa 60 % bis etwa 70 %, etwa 70 % bis etwa 100 %, etwa 70 % bis etwa 95 %, etwa 70 % bis etwa 90 %, etwa 70 % bis etwa 85 %, etwa 70 % bis etwa 80 %, etwa 80 % bis etwa 100 %, etwa 80 % bis etwa 95 %, etwa 80 % bis etwa 90 %, etwa 80 % bis etwa 85 %, etwa 90 % bis etwa 100 % oder etwa 90 % bis etwa 95 % der Ozonmenge, die für eine stöchiometrische Umsetzung mit dem NO zur Bildung von NO2 erforderlich ist, in Kontakt gebracht.
  • Die Menge des Ozons kann üblicherweise etwa 0,04-0,16 %, bezogen auf das Volumen des Abgases, mit dem es in Kontakt gebracht wird, betragen. Der Ozongenerator wird entsprechend ausgewählt. Beispielsweise wurde festgestellt, dass für eine Abgasströmungsrate von 7500 Litern pro Stunde, enthaltend 400 ppm NO, eine vollständige Umwandlung zu NO2 erreicht werden kann, wenn 1 Liter Luft pro Minute zu einem Ozongenerator (Thermo Electron) zugeführt wird, der bei 60 % Kapazität betrieben wird; wenn der Betrieb auf eine Kapazität unterhalb von 40 % verringert wird oder die Luftströmung auf einen Wert unterhalb von 250 ml pro Minute verringert wird, nimmt die Umwandlungseffizienz erheblich ab.
  • Jegliches überschüssige Ozon über die Menge hinaus, die bei der Bildung des NO2 verwendet wird, kann über einem Katalysator zerstört werden. Jedoch kann überschüssiges Ozon in vorteilhafter Weise zum Fördern der Oxidation von Kohlenwasserstoffen in dem Abgas, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen, verwendet werden.
  • SCR-Katalysator
  • Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere SCR-Katalysatoren umfassen. Das System umfasst einen SCR-Katalysator, der stromab der Ozoneinführung positioniert ist. Erfindungsgemäße Systeme können ferner einen oder mehrere zusätzliche SCR-Katalysatoren umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann einen SCR-Katalysator umfassen, der stromab des Injektors zum Einführen von Ammoniak oder einer zu Ammoniak zersetzbaren Verbindung in das Abgas positioniert ist. Der SCR-Katalysator kann direkt stromab des Injektors zum Injizieren von Ammoniak oder einer zu Ammoniak zersetzbaren Verbindung positioniert sein (beispielsweise gibt es keinen dazwischenliegenden Katalysator zwischen dem Injektor und dem SCR-Katalysator).
  • Der SCR-Katalysator umfasst ein Substrat und eine Katalysatorzusammensetzung. Das Substrat kann ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat sein. Wenn der SCR-Katalysator ein Durchflusssubstrat aufweist, kann das Substrat die SCR-Katalysatorzusammensetzung umfassen (d.h. der SCR-Katalysator wird durch Extrusion erhalten) oder die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann auf dem Substrat angeordnet oder geträgert sein (d.h. die SCR-Katalysatorzusammensetzung wird mittels eines Washcoatverfahrens auf das Substrat appliziert).
  • Wenn der SCR-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist, dann handelt es sich um einen selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysator, der hier durch die Abkürzung „SCRF“ bezeichnet wird. Das SCRF umfasst ein Filtersubstrat und die selektive katalytische Reduktions(SCR)-Zusammensetzung. Bezugnahmen auf die Verwendung von SCR-Katalysatoren in der gesamten Anmeldung sollen ebenso, sofern anwendbar, die Verwendung von SCRF-Katalysatoren umfassen.
  • Die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung kann eine SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis, eine SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis oder ein Gemisch hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Solche SCR-Katalysatorformulierungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung kann eine SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis umfasst Vanadium oder Wolfram oder ein Gemisch hiervon, geträgert auf einem hitzebeständigen Oxid. Das hitzebeständige Oxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und Kombinationen hiervon besteht.
  • Die SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis kann ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und/oder ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3), geträgert auf einem hitzebeständigen Oxid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Titanoxid (z.B. TiO2), Ceroxid (z.B. CeO2) und einem Mischoxid oder Verbundoxid von Cer und Zirconium (z.B. CexZr(1-x)O2, wobei x = 0,1 bis 0,9, vorzugsweise x = 0,2 bis 0,5 ist) besteht, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Titanoxid (z.B. TiO2) ist, beträgt die Konzentration des Vanadiumoxids vorzugsweise 0,5 bis 6 Gew.-% (z.B. der SCR-Formulierung auf Metalloxidbasis) und/oder die Konzentration des Wolframoxids (z.B. WO3) beträgt 5 bis 20 Gew.-%. Bevorzugter sind das Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und das Oxid von Wolfram (z.B. WO3) auf Titanoxid (z.B. TiO2) geträgert.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Ceroxid (z.B. CeO2) ist, beträgt die Konzentration des Vanadiumoxids vorzugsweise 0,1 bis 9 Gew.-% (z.B. bezogen auf die SCR-Formulierung auf Metalloxidbasis) und/oder die Konzentration des Wolframoxids (z.B. WO3) beträgt 0,1 bis 9 Gew.-%.
  • Die SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis kann ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3), geträgert auf Titanoxid (z.B. TiO2), umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung kann eine SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis umfasst ein Molekularsieb, das optional ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb ist. Es ist bevorzugt, dass die SCR-Katalysatorformulierung ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfasst.
  • Im Allgemeinen kann die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis ein Molekularsieb mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith), einem Aluminophosphatgerüst (z.B. AIPO), einem Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO), einem ein Heteroatom enthaltenden Alumosilicatgerüst, einem ein Heteroatom enthaltenden Aluminophosphatgerüst (z.B. MeAl-PO, wobei Me für ein Metall steht) oder einem ein Heteroatom enthaltenden Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. MeAPSO, wobei Me für ein Metall steht) umfassen. Das Heteroatom (d.h. in einem ein Heteroatom enthaltenden Gerüst) kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zirconium (Zr), Zink (Zn), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das Heteroatom ein Metall ist (z.B. jedes der obigen, ein Heteroatom enthaltenden Gerüste kann ein metallenthaltendes Gerüst sein).
  • Es ist bevorzugt, dass die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis ein Molekularsieb mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith) oder einem Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst aufweist, (z. B. das Molekularsieb ein Zeolith ist), weist das Molekularsieb typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 5 bis 200 (z.B. 10 bis 200), vorzugsweise 10 bis 100 (z.B. 10 bis 30 oder 20 bis 80), beispielsweise 12 bis 40, bevorzugter 15 bis 30, auf.
  • Typischerweise ist das Molekularsieb mikroporös. Ein mikroporöses Molekularsieb weist Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 nm auf (z.B. gemäß der IUPAC-Definition von „mikroporös“ [siehe Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739-1758]).
  • Die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis kann ein kleinporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), ein mittelporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon umfassen.
  • Wenn das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, kann das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttypcode (FTC) repräsentiert ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, LTA, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SFW, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsung von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das kleinporige Molekularsieb eine durch einen FTC repräsentierte Gerüststruktur auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR und ITE besteht. Bevorzugter weist das kleinporige Molekularsieb eine durch einen FTC repräsentierte Gerüststruktur auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CHA und AEI besteht. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC CHA repräsentierte Gerüststruktur aufweisen. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC AEI repräsentierte Gerüststruktur aufweisen. Wenn das kleinporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC CHA repräsentiertes Gerüst aufweist, kann der Zeolith ein Chabazit sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb ist, kann das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttypcode (FTC) repräsentiert ist, der aus AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, -PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, -SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI und WEN oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsung von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC repräsentiert ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus FER, MEL, MFI und STT besteht. Bevorzugter weist das mittelporige Molekularsieb eine durch einen FTC repräsentierte Gerüststruktur auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus FER und MFI, insbesondere MFI besteht. Wenn das mittelporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC FER oder MFI repräsentiertes Gerüst aufweist, kann der Zeolith Ferrierit, Silicalit oder ZSM-5 sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb ist, kann das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttypcode (FTC) repräsentiert ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, -RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY und VET oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsung von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das großporige Molekularsieb eine durch einen FTC repräsentierte Gerüststruktur auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AFI, BEA, MAZ, MOR und OFF besteht. Bevorzugter weist das großporige Molekularsieb eine durch einen FTC repräsentierte Gerüststruktur auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus BEA, MOR und MFI besteht. Wenn das großporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC BEA, FAU oder MOR repräsentiertes Gerüst aufweist, kann der Zeolith ein Beta-Zeolith, Faujasit, Zeolith-Y, Zeolith-X oder Mordenit sein.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist.
  • Die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis umfasst vorzugsweise ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb. Das Übergangsmetall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Cobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium und Rhenium besteht.
  • Das Übergangsmetall kann Kupfer sein. Ein Vorteil von SCR-Katalysatorformulierungen, die ein Kupfer-ausgetauschtes Molekularsieb enthalten, besteht darin, dass derartige Formulierungen eine ausgezeichnete Niedertemperatur-NOX-Reduktionsaktivität aufweisen (beispielsweise kann diese besser als die Niedertemperatur-NOX-Reduktionsaktivität eines Eisen-ausgetauschten Molekularsiebs sein). Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung können einen beliebigen Typ von SCR-Katalysator umfassen, jedoch können SCR-Katalysatoren, die Kupfer umfassen, („Cu-SCR-Katalysatoren“) bemerkenswertere Vorteile aus den Systemen der vorliegenden Erfindung erfahren, da sie für die Wirkungen einer Sulfatierung besonders anfällig sind. Cu-SCR-Katalysatorformulierungen können beispielsweise Cu-ausgetauschtes SAPO-34, Cu-ausgetauschten CHA-Zeolith, Cu-ausgetauschte AEI-Zeolithe oder Kombinationen hiervon umfassen.
  • Das Übergangsmetall kann auf einer extra-Gerüst-Stelle auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs oder in einem Kanal, Hohlraum oder Käfig des Molekularsiebs vorhanden sein.
  • Typischerweise umfasst das Übergangsmetall-ausgetauschte Molekularsieb eine Menge von 0,10 bis 10 Gew.-% des Übergangsmetall-ausgetauschten Molekular(siebs), vorzugsweise eine Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%.
  • Im Allgemeinen umfasst der selektive katalytische Reduktions-Katalysator die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung in einer Gesamtkonzentration von 0,5 bis 4,0 g/Zoll3, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0 4,0 g/Zoll3.
  • Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann ein Gemisch einer SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis und einer SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis umfassen. Die (a) SCR-Katalysatorformulierung auf Metalloxidbasis kann ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3), geträgert auf Titanoxid (z.B. TiO2), umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, und (b) die SCR-Katalysatorformulierung auf Molekularsiebbasis kann ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfassen.
  • Wenn der SCR-Katalysator ein SCRF ist, kann das Filtersubstrat vorzugsweise ein Wandstromfiltersubstratmonolith, beispielsweise gemäß Beschreibung hierin in Verbindung mit einem katalysierten Rußfilter, sein. Der Wandstromfiltersubstratmonolith (z.B. SCR-DPF) weist typischerweise eine Zelldichte von 60 bis 400 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) auf. Es ist bevorzugt, dass der Wandstromfiltersubstratmonolith eine Zelldichte von 100 bis 350 cpsi, bevorzugter von 200 bis 300 cpsi aufweist.
  • Der Wandstromfiltersubstratmonolith kann eine Wanddicke (z.B. eine mittlere Innenwanddicke) von 0,20 mm bis 0,50 mm, vorzugsweise von 0,25 mm bis 0,35 mm (beispielsweise etwa 0,30 mm) aufweisen.
  • Im Allgemeinen weist der nicht beschichtete Wandstromfiltersubstratmonolith eine Porosität von 50 % bis 80 %, vorzugsweise von 55 % bis 75 % und bevorzugter von 60 % bis 70 % auf.
  • Der nicht beschichtete Wandstromfiltersubstratmonolith weist typischerweise eine mittlere Porengröße von mindestens 5 µm auf. Es ist bevorzugt, dass die mittlere Porengröße 10 µm bis 40 µm, wie beispielsweise 15 µm bis 35 µm, bevorzugter 20 µm bis 30 µm beträgt.
  • Das Wandstromfiltersubstrat kann ein symmetrisches Zelldesign oder ein asymmetrisches Zelldesign aufweisen.
  • Im Allgemeinen ist bei einem SCRF die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung in der Wand bzw. in den Wänden des Wandstromfiltersubstratmonoliths angeordnet. Zusätzlich kann die selektive katalytische Reduktionszusammensetzung auf den Wänden der Einlasskanäle und/oder auf den Wänden der Auslasskanäle angeordnet sein.
  • Zusätzliche Komponenten
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Komponenten, wie sie zum Erreichen des gewünschten Effekts in dem speziellen System geeignet sind, umfassen.
  • Reduktionsmittel/Harnstoffinjektor
  • Das System kann ein Mittel zum Einführen eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels in das Abgassystem stromauf des SCR- und/oder des SCRF-Katalysators umfassen. Es kann bevorzugt sein, dass das Mittel zum Einführen eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels in das Abgassystem sich direkt stromauf des SCR- oder SCRF-Katalysators befindet (beispielsweise gibt es keinen dazwischenliegenden Katalysator zwischen dem Mittel zum Einführen eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels und dem SCR- oder SCRF-Katalysator).
  • Das Reduktionsmittel wird zu dem strömenden Abgas mithilfe eines beliebigen geeigneten Mittels zum Einführen eines Reduktionsmittels in das Abgas zugegeben. Geeignete Mittel umfassen einen Injektor, eine Sprühvorrichtung oder eine Zuspeisungsvorrichtung. Solche Mittel sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt.
  • Das stickstoffhaltige Reduktionsmittel zur Verwendung in dem System kann Ammoniak per se, Hydrazin oder einen Ammoniakvorläufer, der aus der aus Harnstoff, Ammoniumcarbonat, Ammoniumcarbamat, Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumformiat bestehenden Gruppe ausgewählt ist, sein. Harnstoff ist besonders bevorzugt.
  • Das Abgassystem kann ferner ein Mittel zum Steuern der Einführung von Reduktionsmittel in das Abgas, um das darin befindliche NOX zu reduzieren, umfassen. Bevorzugte Steuerungsmittel können eine elektronische Steuereinheit, optional eine Motorsteuereinheit, umfassen und können zusätzlich einen NOX-Sensor, der sich stromab des NOX-ReduktionsKatalysators befindet, umfassen.
  • NOX-Speicherkatalysator
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere NOX-Speicherkatalysatoren umfassen. NOX-Speicherkatalysatoren können Vorrichtungen umfassen, die NOX entsprechend bestimmten Bedingungen, im Allgemeinen in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder mageren/fetten Abgasbedingungen, adsorbieren, freisetzen und/oder reduzieren. NOX-Speicherkatalysatoren können beispielsweise NOX-Speicherkatalysatoren können beispielsweise Passiv-NOX-Adsorber, Kaltstartkatalysatoren, NOX-Fallen und dergleichen umfassen.
  • NOX-Fallen
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere NOX-Fallen umfassen. NOX-Fallen sind Vorrichtungen, die NOX unter mageren Abgasbedingungen adsorbieren, das adsorbierte NOX unter fetten Bedingungen freisetzen und das freigesetzte NOX unter Bildung von N2 reduzieren.
  • Eine NOX-Falle von erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein NOX-Adsorptionsmittel für die Speicherung von NOX und einen Oxidations-/Reduktionskatalysator umfassen. Typischerweise reagiert Stickstoffmonoxidoxid mit Sauerstoff in Gegenwart des Oxidationskatalysators unter Bildung von NO2. Zweitens wird das NO2 durch das NOX-Adsorptionsmittel in Form eines anorganischen Nitrats adsorbiert (z.B. wird BaO oder BaCO3 auf dem NOX-Adsorptionsmittel zu Ba(NO3)2 umgewandelt). Zuletzt, wenn der Motor unter fetten Bedingungen läuft, zersetzen sich die gespeicherten anorganischen Nitrate, wobei NO oder NO2 gebildet wird, welche anschließend unter Bildung von N2 durch Reaktion mit Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen (oder über NHX- oder NCO-Zwischenprodukte) in Gegenwart des Reduktionskatalysators reduziert werden. Typischerweise werden die Stickstoffoxide in Gegenwart von Wärme, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffen in dem Abgassystem in Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt.
  • Die NOX-Adsorptionsmittelkomponente ist vorzugsweise ein Erdalkalimetall (wie z.B. Ba, Ca, Sr und Mg), ein Alkalimetall (wie z.B. K, Na, Li und Cs), ein Seltenerdmetall (wie z.B. La, Y, Pr und Nd) oder Kombinationen hiervon. Diese Metalle werden typischerweise in Form von Oxide angetroffen. Der Oxidations/Reduktionskatalysator kann ein oder mehrere Edelmetall(e) umfassen. Geeignete Edelmetalle können Platin, Palladium und/oder Rhodium umfassen. Vorzugsweise ist Platin enthalten, um die Oxidationsfunktion auszuführen, und Rhodium ist enthalten, um die Reduktionsfunktion auszuführen. Der Oxidations-/Reduktions-katalysator und das NOX-Adsorptionsmittel können auf ein Trägermaterial, wie beispielsweise ein anorganisches Oxid, zur Verwendung in dem Abgassystem geladen sein.
  • Ammoniakoxidationskatalysator
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Ammoniakoxidationskatalysatoren, die auch als Ammoniak-Sperrkatalysatoren bzw. Ammoniak-Slip-Katalysatoren („ASC“) bezeichnet werden, umfassen. Einer oder mehrere ASC können stromab eines SCR-Katalysators enthalten sein, um überschüssiges Ammoniak zu oxidieren und dessen Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. In einigen Ausführungsformen kann der ASC auf dem gleichen Substrat wie ein SCR-Katalysator enthalten sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Ammoniakoxidationskatalysatormaterial so gewählt sein, dass es die Oxidation von Ammoniak anstelle der Bildung von NOX oder N2O begünstigt. Bevorzugte Katalysatormaterialien umfassen Platin, Palladium oder eine Kombination hiervon, wobei Platin oder eine Platin/Palladium-Kombination bevorzugt ist. Vorzugsweise umfasst der Ammoniakoxidationskatalysator Platin und/oder Palladium, geträgert auf einem Metalloxid. Vorzugsweise ist der Katalysator auf einem eine große Oberfläche aufweisenden Träger, einschließlich - ohne darauf begrenzt zu sein - Aluminiumoxid, angeordnet.
  • Drei-Wege-Katalysatoren
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Drei-Wege-Katalysatoren (TWCs) umfassen. TWCs werden typischerweise in Benzinmotoren unter stöchiometrischen Bedingungen verwendet, um NOX zu N2, Kohlenstoffmonoxid zu CO2 und Kohlenwasserstoffe zu CO2 und H2O auf einer einzelnen Vorrichtung umzuwandeln.
  • Filter
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Partikelfilter umfassen. Partikelfilter sind Vorrichtungen, die Partikel aus dem Abgas von Verbrennungsmotoren reduzieren. Partikelfilter umfassen katalysierte Partikelfilter und bloße (nicht katalysierte) Partikelfilter. Katalysierte Partikelfilter, die auch als Rußfilter bezeichnet werden (für Diesel- und Benzinanwendungen), umfassen Metall- und Metalloxid-Komponenten (wie z.B. Pt, Pd, Fe, Mn, Cu und Ceroxid), um, zusätzlich zu einem Zerstören des von dem Filter eingefangenen Rußes, Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxid zu oxidieren.
  • Substrat
  • Katalysatoren und Adsorber der vorliegenden Erfindung können jeweils ferner ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat umfassen. In einer Ausführungsform kann der Katalysator/Adsorber auf das Durchfluss- oder Filtersubstrat aufgetragen und vorzugsweise auf dem Durchfluss- oder Filtersubstrat unter Verwendung eines Washcoatverfahrens abgelagert sein.
  • Die Kombination eines SCR-Katalysators und eines Filters ist als ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter(SCRF)-Katalysator bekannt. Ein SCRF-Katalysator ist eine Einzelsubstratvorrichtung, die die Funktionalität eines SCR und eines Partikelfilters kombiniert, und ist für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, falls gewünscht, geeignet. Die Beschreibung des und die Bezugnahmen auf den SCR-Katalysator in der gesamten Anmeldung sollen ebenfalls den SCRF-Katalysator, sofern anwendbar, umfassen.
  • Das Durchfluss- oder Filtersubstrat ist ein Substrat, das in der Lage ist, Katalysator/Adsorber-Komponenten zu enthalten. Das Substrat ist vorzugsweise ein keramisches Substrat oder ein metallisches Substrat. Das keramische Substrat kann aus einem beliebigen geeigneten hitzebeständigen Material, beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Ceroxid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid, Zeolithen, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Zirconiumsilicaten, Magnesiumsilicaten, Alumosilicaten, Metalloalumosilicaten (wie z.B. Cordierit und Spudomen) oder einem Gemisch oder Mischoxid von beliebigen zwei oder mehr hiervon hergestellt sein. Cordierit, ein Magnesiumalumosilicat, und Siliciumcarbid sind besonders bevorzugt.
  • Die metallischen Substrate können aus einem beliebigen geeigneten Metall und insbesondere wärmebeständigen Metallen und Metalllegierungen, wie beispielsweise Titan und nicht rostendem Stahl sowie ferritischen Legierungen, die Eisen, Nickel, Chrom und/oder Aluminium zusätzlich zu anderen Spurenmetallen enthalten, hergestellt sein.
  • Das Durchflusssubstrat ist vorzugsweise ein Durchflussmonolith mit einer Wabenstruktur mit vielen kleinen parallelen dünnwandigen Kanälen, die axial durch das Substrat verlaufen und sich von einem Einlass oder einem Auslass des Substrats her durch es hindurch erstrecken. Der Kanalquerschnitt des Substrats kann eine beliebige Form besitzen, ist jedoch vorzugsweise quadratisch, sinusförmig, dreieckig, rechteckig, hexagonal, trapezförmig, kreisförmig oder oval. Das Durchflusssubstrat kann ferner eine hohe Porosität aufweisen, die es ermöglicht, dass der Katalysator in die Substratwände eindringt.
  • Das Filtersubstrat ist vorzugsweise ein Wandstrommonolithfilter. Die Kanäle eines Wandstromfilters sind wechselweise blockiert, was erlaubt, dass der Abgasstrom in einen Kanal von dem Einlass her eintritt, anschließend durch die Kanalwände hindurchströmt und das Filter aus einem unterschiedlichen, zu dem Auslass führenden Kanal verlässt. Partikel in dem Abgasstrom werden so in dem Filter eingefangen.
  • Der Katalysator/Adsorber kann dem Durchfluss- oder Filtersubstrat mittels beliebiger bekannter Maßnahmen, beispielsweise mittels eines Washcoatverfahrens, hinzugefügt werden.
  • Kraftstoffinjektor
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren umfassen. Beispielsweise kann ein System einen sekundären Kraftstoffinjektor stromauf eines Dieseloxidationskatalysators umfassen. Ein beliebiger geeigneter Typ eines Kraftstoffinjektors kann in den Systemen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Ausführungsformen/Systeme
  • Die Systeme der vorliegenden Erfindung können einen stromaufseitigen Katalysator, der mit einem NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, um das NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umzusetzen, und einen SCR-Katalysator umfassen.
  • Der stromaufseitige Katalysator kann zwischen dem Motor und dem Mittel zur Ozoneinführung positioniert sein. Der stromaufseitige Katalysator kann einen Oxidationskatalysator, wie beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator, einen Kaltstartkatalysator oder Kombinationen hiervon umfassen.
  • Der stromaufseitige Katalysator kann mit einem Passiv-NOX-Adsorber gekoppelt sein. Wenn der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorber gekoppelt sind, kann der Passiv-NOX-Adsorber nahe bei oder direkt stromab des stromaufseitigen Katalysators platziert sein, oder sie können auf einem einzelnen Substrat enthalten sein. In einigen Ausführungsformen können der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorber entkoppelt sein, wobei der Passiv-NOX-Adsorber sich weiter stromab befindet.
  • Ein System kann ein Mittel zum Erwärmen des Abgases stromauf des SCR-Katalysators, wie beispielsweise eine elektrische Heizvorrichtung, umfassen. Das Mittel zum Erwärmen des Abgases kann sich stromauf des Mittels zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon befinden.
  • Ein System kann ferner einen SCRF-Katalysator umfassen. Der SCRF-Katalysator kann sich stromauf des SCR-Katalysators befinden. In einigen Ausführungsformen kann ein System des Weiteren einen ASC stromab des SCR-Katalysators umfassen.
  • Die Systeme der Erfindung können beliebige geeignete zusätzliche Komponenten zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses umfassen.
  • Verfahren
  • Die Verfahren zum Verringern von Emissionen aus einem Abgasstrom können ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist, ein Oxidieren von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon und ein selektives katalytisches Reduzieren von NO2 zu Stickstoff durch In-Kontakt-bringen des aus der Oxidationsstufe produzierten NO2 mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart eines SCR-Katalysators umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren ein Erwärmen des Abgasstroms stromauf des SCR-Katalysators, beispielsweise durch eine elektrische Heizvorrichtung. Der Abgasstrom kann erwärmt werden, bevor der Abgasstrom mit Ozon in Kontakt gebracht wird. In einigen Ausführungsformen kann der Abgasstrom auf eine Temperatur von etwa 30 °C bis etwa 250 °C erwärmt werden. In einigen Ausführungsformen wird der Abgasstrom erwärmt, bis die SCR-Katalysator-Einlasstemperatur eine Temperatur von etwa 200 °C bis etwa 235 °C, etwa 205 °C bis etwa 230 °C, etwa 210 °C bis etwa 225 °C oder etwa 215 °C bis etwa 220 °C erreicht. In einigen Ausführungsformen wird der Abgasstrom basierend auf einer festgelegten Zeitdauer, wie beispielsweise etwa 400 bis etwa 600 Sekunden eines FTP-Zyklus, erwärmt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren ein Injizieren von Ozon in den Abgasstrom. In einigen Ausführungsformen kann Ozon zu dem Abgasstrom hinzugefügt werden, bis die SCR-Katalysatoreinlasstemperatur eine gewünschte Temperatur erreicht, wie beispielsweise etwa 100 °C bis etwa 250 °C, etwa 110 °C bis etwa 240 °C, etwa 120 °C bis etwa 230 °C, etwa 130 °C bis etwa 220 °C, etwa 140 °C bis etwa 210 °C, etwa 150 °C bis etwa 200 °C, etwa 160 °C bis etwa 190 °C, etwa 170 °C bis etwa 180 °C, etwa 110 °C bis etwa 250 °C, etwa 120 °C bis etwa 250 °C, etwa 130 °C bis etwa 250 °C, etwa 140 °C bis etwa 250 °C, etwa 150 °C bis etwa 250 °C, etwa 160 °C bis etwa 250 °C, etwa 170 °C bis etwa 250 °C, etwa 180 °C bis etwa 250 °C, etwa 190 °C bis etwa 250 °C, etwa 200 °C bis etwa 250 °C, etwa 210 °C bis etwa 250 °C, etwa 220 °C bis etwa 250 °C, etwa 230 °C bis etwa 250 °C, etwa 150 °C bis etwa 250 °C, etwa 160 °C bis etwa 240 °C, etwa 170 °C bis etwa 230 °C, etwa 180 °C bis etwa 220 °C, etwa 190 °C bis etwa 220 °C, etwa 200 °C bis etwa 220 °C, etwa 100 °C, etwa 110 °C, etwa 120 °C, etwa 130 °C, etwa 140 °C, etwa 150 °C, etwa 160 °C, etwa 170 °C, etwa 180 °C, etwa 190 °C, etwa 200 °C, etwa 210 °C, etwa 220 °C, etwa 230 °C, etwa 240 °C oder etwa 250°C.
  • Die Stufe des Oxidierens von NO zu NO2 kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen wird diese Oxidationsstufe bei einer Abgasstromtemperatur von etwa 250 °C oder darunter, oder bei einer Abgasstromtemperatur unterhalb von etwa 250 °C durchgeführt. In einigen Ausführungsformen wird diese Oxidationsstufe bei einer Abgasstromtemperatur von etwa 30 °C bis etwa 250 °C, etwa 35 °C bis etwa 250 °C, etwa 40 °C bis etwa 250 °C, etwa 50 °C bis etwa 250 °C, etwa 60 °C bis etwa 250 °C, etwa 70 °C bis etwa 250 °C, etwa 80 °C bis etwa 250 °C, etwa 90 °C bis etwa 250 °C, etwa 100 °C bis etwa 250 °C, etwa 110 °C bis etwa 250 °C, etwa 120 °C bis etwa 250 °C, etwa 130 °C bis etwa 250 °C, etwa 140 °C bis etwa 250 °C, etwa 150 °C bis etwa 250 °C, etwa 160 °C bis etwa 250 °C, etwa 170 °C bis etwa 250 °C, etwa 180 °C bis etwa 250 °C, etwa 190 °C bis etwa 250 °C, etwa 200 °C bis etwa 250 °C, etwa 210 °C bis etwa 250 °C, etwa 220 °C bis etwa 250 °C, etwa 230 °C bis etwa 250 °C, etwa 30 °C bis etwa 240 °C, etwa 35 °C bis etwa 240 °C, etwa 40 °C bis etwa 240 °C, etwa 50 °C bis etwa 240 °C, etwa 60 °C bis etwa 240 °C, etwa 70 °C bis etwa 240 °C, etwa 80 °C bis etwa 240 °C, etwa 90 °C bis etwa 240 °C, etwa 100 °C bis etwa 240 °C, etwa 110 °C bis etwa 240 °C, etwa 120 °C bis etwa 240 °C, etwa 130 °C bis etwa 240 °C, etwa 140 °C bis etwa 240 °C, etwa 150 °C bis etwa 240 °C, etwa 160 °C bis etwa 240 °C, etwa 170 °C bis etwa 240 °C, etwa 180 °C bis etwa 240 °C, etwa 190 °C bis etwa 240 °C, etwa 200 °C bis etwa 240 °C, etwa 210 °C bis etwa 240 °C, etwa 220 °C bis etwa 240 °C oder etwa 230 °C bis etwa 240 °C durchgeführt.
  • Während der Stufe des Oxidierens von NO zu NO2 wird eine erhebliche Menge von NO in dem Abgasstrom, der mit dem Ozon in Kontakt gelangt, mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umgesetzt. In einigen Ausführungsformen beträgt die Menge von NO in dem Abgasstrom, der mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umgesetzt wird, etwa 10 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 15 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 20 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 25 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 30 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 35 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 40 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 45 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 10 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 15 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 20 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 30 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 35 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 40 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 45 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 50 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 55 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 60 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 65 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 70 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 75 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 80 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom, etwa 85 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom oder etwa 90 Gew.-% des NO in dem Abgasstrom.
  • Der Abgasstrom kann einen gewünschten NO2/NOX-Prozentwert aufweisen, bevor er mit Ozon in Kontakt gebracht und NO zu NO2 oxidiert wird. Ein solcher Wert kann als der NO2/NOX-Prozentwert zu Beginn der Oxidationsstufe bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen weist der Abgasstrom einen NO2/NOX-Prozentwert von etwa 10 % bis etwa 90 %, etwa 15 % bis etwa 85 %, etwa 20 % bis etwa 80 %, etwa 25 % bis etwa 75 %, etwa 30 % bis etwa 70 %, etwa 35 % bis etwa 65 %, etwa 40 % bis etwa 60 %, etwa 45 % bis etwa 55 %, etwa 10 % bis etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 %, etwa 60 %, etwa 65 %, etwa 70 %, etwa 75 %, etwa 80 %, etwa 85 % oder etwa 90 % auf.
  • Die Menge von in den Abgasstrom eingespeistem Ozon kann variiert werden, um einen gewünschten NO2/NOX-Prozentwert am Einlass des SCR-Katalysators zu erreichen. Die Menge des in den Abgasstrom eingespeisten Ozons kann variiert werden, um einen NO2/NOX-Prozentwert am Einlass des SCR-Katalysators von etwa 20 % bis etwa 80 %, etwa 20 % bis etwa 75 %, etwa 20 % bis etwa 70 %, etwa 25 % bis etwa 75 %, etwa 30 % bis etwa 70 %, etwa 35 % bis etwa 65 %, etwa 40 % bis etwa 60 %, etwa 45 % bis etwa 55 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 %, etwa 60 %, etwa 65 %, etwa 70 %, etwa 75 % oder etwa 80 % zu erreichen.
  • Um NO2 selektiv katalytisch zu Stickstoff zu reduzieren, kann der Abgasstrom, der das aus der oxidierenden „steam“ produzierte NO2 umfasst, mit dem SCR-Katalysator und einem Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ammoniak oder Harnstoff, in Kontakt gebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann diese Stufe des Weiteren ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem SCRF-Katalysator, der sich stromauf des SCR-Katalysators befinden kann, umfassen. Der Abgasstrom kann ferner mit einem ASC, der sich stromab des SCR-Katalysators befinden kann, in Kontakt gebracht werden.
  • Vorteile
  • Die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung können Vorteile im Hinblick auf eine höhere NOX-Umwandlung (d.h. geringere NOX-Auspuffendrohremissionen) über ein SCR-Katalysatorsystem hinweg liefern. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass eine höhere NO2-Produktion durch die NO-Oxidation mittels Ozon in Kombination mit der Einbeziehung eines stromaufseitigen Katalysators, der mit einem Passiv-NOX-Adsorber gekoppelt ist, zu einer erhöhten NOX-Umwandlung selbst über niedrigere Temperaturen hinweg, wie beispielsweise während eines Kaltstarts, führen kann. Ein weiterer Vorteil kann durch Einbeziehen eines Heizelements stromab der NO-Oxidation mittels Ozon geliefert werden.
  • In einigen Ausführungsformen können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, da sie die Fähigkeit besitzen, NO2 über einen breiten Temperaturbereich zu liefern, wodurch die NOX-Umwandlung in dem SCR-Katalysator gesteigert wird. Beispielsweise kann in einem typischen System bei niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise während eines Kaltstarts, die NO2-Produktion auf die Leistungsfähigkeit des Katalysators stromauf des SCR-Katalysators beschränkt sein. Jedoch kann bei den Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung bei SCR-Katalysatoreinlasstemperaturen von bis zu etwa 230 °C Ozon in den Abgasstrom als ein Oxidationsmittel eingeführt werden, um NO2 aus dem in dem Abgas (enthaltenen) NO zu produzieren. Während dieses Zeitraums niedrigerer Temperaturen kann die Kombination des stromaufseitigen Katalysators und des Passiv-NOX-Adsorberkatalysators NOX absorbieren, während der SCR-Katalysator aufgrund des durch Kontakt mit dem Ozon erzeugten NOX effizient funktionieren kann. Sobald die Temperatur des Abgasstroms ansteigt, kann genügend NOX durch den stromaufseitigen Katalysator erzeugt werden und die Einführung von Ozon kann gestoppt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Erwärmen des Abgasstroms stromauf der Ozoneinführung die Effizienz der NOX-Umwandlung des Gesamtsystems weiter steigern.
  • Die NOX-Umwandlung von Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung kann höher sein als die NOX-Umwandlung eines Systems oder eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass das Mittel zum / die Stufe des Oxidieren(s) von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon fehlt. In einigen Ausführungsformen ist die NOX-Umwandlung eines Systems und/oder eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung höher als die NOX-Umwandlung eines Systems oder eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass das Mittel zum / die Stufe des Oxidieren(s) von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon fehlt, und zwar um etwa 2 % bis etwa 20 %, etwa 2 % bis etwa 18 %, etwa 2 % bis etwa 16 %, etwa 4 % bis etwa 14 %, etwa 4 % bis etwa 12 %, etwa 4 % bis etwa 10 %, etwa 4 % bis etwa 8 %, etwa 4 % bis etwa 6 % oder etwa 5 % bis etwa 6 %.
  • Die NOX-Umwandlung von Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung kann höher sein als die NOX-Umwandlung eines Systems oder eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass das Mittel zum / die Stufe des Erwärmen(s) des Abgases stromauf des SCR-Katalysators und das Mittel zum / die Stufe des Oxidieren(s) von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon fehlt. In einigen Ausführungsformen ist die NOX-Umwandlung eines Systems und/oder eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung höher als die NOX-Umwandlung eines Systems oder eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Folgendes fehlt: (1) das Mittel zum / die Stufe des Erwärmen(s) des Abgases stromauf des SCR-Katalysators und (2) das Mittel zum / die Stufe des Oxidieren(s) von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, und zwar um etwa 2 % bis etwa 30 %, etwa 2 % bis etwa 28 %, etwa 4 % bis etwa 26 %, etwa 4 % bis etwa 24 %, etwa 4 % bis etwa 22 %, etwa 4 % bis etwa 20 %, etwa 4 % bis etwa 18 %, etwa 4 % bis etwa 16 %, etwa 4 % bis etwa 14 %, etwa 6 % bis etwa 12 % oder etwa 8 % bis etwa 10 %.
  • Definitionen
  • Der Begriff „Mischoxid“, wie hier verwendet, bezeichnet allgemein ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet herkömmlich bekannt ist. Der Begriff „Verbundoxid“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein eine Zusammensetzung von Oxiden mit mehr als einer Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet herkömmlich bekannt ist.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei angemerkt, dass der Ausdruck „Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd)“, wie er hier in Verbindung mit einer Region, Zone oder Schicht verwendet wird, sich auf die Gegenwart von sowohl Platin als auch Palladium bezieht. Das Wort „Kombination“ erfordert nicht, dass das Platin und das Palladium in Form eines Gemischs oder einer Legierung vorhanden sind, obwohl ein solches Gemisch oder eine solche Legierung von diesem Ausdruck umfasst sind.
  • Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen“, wie er hier verwendet wird, begrenzt den Umfang eines Merkmals, so dass es die angegebenen Materialien und beliebige weitere Materialien oder Stufen, die die grundsätzlichen Eigenschaften dieses Merkmals nicht wesentlich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen, umfasst. Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“ umfasst den Ausdruck „bestehend aus“.
  • Der Ausdruck „etwa“, wie er hier bei Bezugnahme auf einen Endpunkt eines numerischen Bereichs verwendet wird, umfasst den exakten Endpunkt des angegebenen numerischen Bereichs. So umfasst beispielsweise ein Ausdruck, der einen Parameter als (einen Wert) von bis zu „etwa 0,2“ aufweisend definiert, den Parameter (mit einem Wert) bis zu und einschließlich 0,2.
  • Wie hier verwendet, sind „stromauf“ und „stromab“ bzw. „stromaufseitig“ und „stromabseitig“ relativ zu der Richtung des Abgasstroms aus dem Motor und zur Atmosphäre.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1
  • Eine Reihe von Systemen wurde hergestellt und im Hinblick auf die NOX-Umwandlung getestet.
  • Als Erstes, wie in 1A gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten DOC, gefolgt von einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Wie in 1B gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten Kaltstartkatalysator, gefolgt von einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Wie in 2A gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten DOC, gefolgt von einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Wie in 2B gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten Kaltstartkatalysator, gefolgt von einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Wie in 4A gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten DOC, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung, einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Wie in 4B gezeigt, wurde ein System hergestellt, das einen mit einem PNA auf einem Filter gekoppelten Kaltstartkatalysator, gefolgt von einer elektrischen Heizvorrichtung, einem Ozongenerator und einem stromabseitigen SCR-Katalysator aufweist.
  • Jedes System wurde unter Verwendung von einen ISL 2007, 8,9-L-Hubraum, (verwendenden) kalten HDD-FTP-Zyklen getestet. Das NOX am Motorausgang betrug 4,0 g/hp-hr und das Ammoniak: NOX-Verhältnis betrug etwa 1,2 bis etwa 1,3. Die nachfolgenden Bedingungen wurden verwendet:
  • Für die Systeme der 1A und 1B wurden SCRF/SCR mit NH3 vor dem Kaltstart vorgesättigt.
  • Für die Systeme der 2A und 2B wurden SCRF/SCR mit NH3 vor dem Kaltstart vorgesättigt, ein Ozongenerator wurde laufen gelassen, bis die SCR-Einlasstemperatur 210 °C erreichte.
  • 6 zeigt die Ergebnisse für das System von 1A. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen an dem Auslass des DOC, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 82-%ige NOX-Umwandlung.
  • 7 zeigt die Ergebnisse für das System von 1B. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen am Auslass des Kaltstartkatalysators, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 85-%ige NOX-Umwandlung.
  • Die 8A und 8B zeigen die NO2/NOX-% im Zeitverlauf, gemessen am SCR-Einlass der Systeme der 1A bzw. 1B. Die Ergebnisse zeigen eine höhere NO2-Produktion bei Verwendung des Ozongenerators (d.h. dem System von 1B).
  • 9 zeigt die Ergebnisse für das System von 2A. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen am Auslass des DOC, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 87-%ige NOX-Umwandlung.
  • 10 zeigt die Ergebnisse für das System von 2B. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen am Auslass des Kaltstartkatalysators, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 91-%ige NOX-Umwandlung.
  • 11 zeigt die Ergebnisse für das System von 4A. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen am Auslass des DOC, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 97-%ige NOX-Umwandlung.
  • 12 zeigt die Ergebnisse für das System von 4B. Die Ergebnisse zeigen die NOX-Messungen am Auslass des Kaltstartkatalysators, am Auslass des PNA und am Auslass des Gesamtsystems. Die PNA-Mittelbetttemperatur und die SCR-Einlasstemperatur sind ebenfalls gezeigt. Das System erreichte eine 99-%ige NOX-Umwandlung.
  • 13 zeigt die NOX-Umwandlung für die Systeme, die keinen Ozongenerator aufweisen (die Systeme der 1A und 1B), für Systeme, die einen Ozongenerator aufweisen (die Systeme der 2A und 2B) und für Systeme, die einen Ozongenerator und eine Heizvorrichtung aufweisen (die Systeme der 4A und 4B). Die Ergebnisse zeigen, dass die Hinzufügung eines Ozongenerators zu einer 5- bis 6-%igen Zunahme der NOX-Umwandlung führt. Die Ergebnisse zeigen ferner, dass die Hinzufügung einer Heizvorrichtung zu einem einen Ozongenerator aufweisenden System zu einer 8- bis 10-%igen Zunahme der NOX-Umwandlung führt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/085300 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739-1758 [0052]

Claims (34)

  1. Abgasreinigungssystem für die Verringerung von Emissionen aus einem Abgasstrom, umfassend in folgender Reihenfolge: a. einen stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist; b. Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon, um NO in dem Abgasstrom mit dem Ozon unter Bildung von NO2 umzusetzen; c. einen SCR-Katalysator.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der stromaufseitige Katalysator einen Oxidationskatalysator und/oder einen Kaltstartkatalysator umfasst.
  3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator ein Filtersubstrat umfasst.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator auf einem einzelnen Substrat enthalten sind.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Mittel zum Erwärmen des Abgases stromauf des SCR-Katalysators umfasst.
  6. System nach Anspruch 5, wobei das Mittel zum Erwärmen des Abgases eine elektrische Heizvorrichtung umfasst.
  7. System nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das Mittel zum Erwärmen des Abgases sich stromauf des Mittels zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon befindet.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zum In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon einen Ozongenerator umfasst.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen SCRF-Katalysator umfasst.
  10. System nach Anspruch 9, wobei sich der SCRF-Katalysator stromauf des SCR-Katalysators befindet.
  11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen ASC stromab des SCR-Katalysators umfasst.
  12. Verfahren zum Verringern von Emissionen aus einem Abgasstrom, umfassend: a. In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem stromaufseitigen Katalysator, der mit einem Passiv-NOX-Adsorberkatalysator gekoppelt ist; b. Oxidieren von NO zu NO2 durch In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit Ozon; c. selektives katalytisches Reduzieren von NO2 zu Stickstoff durch In-Kontakt-bringen des von der Oxidationsstufe gebildeten NO2 mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart eines SCR-Katalysators.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der stromaufseitige Katalysator einen Oxidationskatalysator und/oder einen Kaltstartkatalysator umfasst.
  14. Verfahren nach den Ansprüchen 12-13, wobei der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator ein Filtersubstrat umfasst.
  15. Verfahren nach den Ansprüchen 12-14, wobei der stromaufseitige Katalysator und der Passiv-NOX-Adsorberkatalysator auf einem einzelnen Substrat enthalten sind.
  16. Verfahren nach den Ansprüchen 12-15, das ferner ein Erwärmen des Abgasstroms stromauf des SCR-Katalysators umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Abgasstrom durch eine elektrische Heizvorrichtung erwärmt wird.
  18. Verfahren nach den Ansprüchen 15-16, wobei der Abgasstrom vor einem In-Kontaktgelangen des Abgasstroms mit Ozon erwärmt wird.
  19. Verfahren nach den Ansprüchen 12-18, wobei das Ozon in den Abgasstrom injiziert wird.
  20. Verfahren nach den Ansprüchen 12-19, wobei die Stufe c ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit dem SCR-Katalysator umfasst.
  21. Verfahren nach den Ansprüchen 12-20, wobei die Stufe c ferner ein In-Kontakt-bringen des Abgasstroms mit einem SCRF-Katalysator umfasst.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei sich der SCRF-Katalysator stromauf des SCR-Katalysators befindet.
  23. Verfahren nach den Ansprüchen 12-22, wobei die Stufe c ferner ein In-Kontakt-bringen des Abgases mit einem ASC stromab des SCR-Katalysators umfasst.
  24. Verfahren nach den Ansprüchen 12-23, wobei das Reduktionsmittel Ammoniak ist.
  25. Verfahren nach den Ansprüchen 12-24, wobei etwa 20 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise etwa 50 Gew.-% des NO in dem mit dem Ozon in Kontakt gelangenden Abgasstrom mit dem Ozon zur Bildung von NO2 umgesetzt wird.
  26. Verfahren nach den Ansprüchen 12-25, wobei der Abgasstrom einen NO2/NOX-%-Wert von etwa 20 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 50 Gew.-%, zu Beginn von Stufe c umfasst.
  27. Verfahren nach den Ansprüchen 12-26, wobei die Stufe b bei Abgasstromtemperaturen von weniger als 250 °C durchgeführt wird.
  28. Verfahren nach den Ansprüchen 12-27, wobei die Stufe b bei Abgasstromtemperaturen von 30 °C bis 250 °C durchgeführt wird.
  29. Verfahren nach den Ansprüchen 12-28, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b fehlt.
  30. Verfahren nach den Ansprüchen 12-29, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens etwa 4 % bis etwa 12 % höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b fehlt.
  31. Verfahren nach den Ansprüchen 12-30, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens etwa 5 % bis etwa 6 % höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b fehlt.
  32. Verfahren nach den Ansprüchen 16-18, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b und die Erwärmungsstufe fehlen.
  33. Verfahren nach den Ansprüchen 16-18, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens etwa 4 % bis etwa 12 % höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b und die Erwärmungsstufe fehlen.
  34. Verfahren nach den Ansprüchen 16-18, wobei die NOX-Umwandlung des Verfahrens etwa 8 % bis etwa 10 % höher ist als die NOX-Umwandlung eines Verfahrens, das äquivalent ist, mit der Ausnahme, dass Stufe b und die Erwärmungsstufe fehlen.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3735310A1 (de) * 2018-01-05 2020-11-11 Umicore Ag & Co. Kg Passiver stickoxid-adsorber
US20190383189A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Deere & Company Exhaust gas treatment system with improved low temperature performance
CN110270209A (zh) * 2019-07-11 2019-09-24 成都锐思环保技术股份有限公司 一种燃煤锅炉脱硝的方法及系统
US11808190B2 (en) * 2019-08-08 2023-11-07 Johnson Matthey Public Limited Company System comprising vehicular compression ignition engine and an emissions control device comprising an electrically heatable element
CN110878712B (zh) * 2019-12-20 2021-01-19 潍柴动力股份有限公司 一种后处理系统及排气处理方法
WO2022069541A1 (en) * 2020-09-30 2022-04-07 Basf Corporation A catalytic system for the treatment of an exhaust gas of a combustion engine
CN112879140A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 凯龙高科技股份有限公司 一种满足近零排放的柴油机尾气后处理系统
US11441464B2 (en) 2021-02-02 2022-09-13 Saudi Arabian Oil Company Use of ozone with LNT and MnO2 catalyst for the treatment of residual pollutant for the exhaust gas of an internal engine combustion

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015085300A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Johnson Matthey Public Limited Company Cold start catalyst and its use in exhaust systems

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9801023D0 (en) * 1998-01-19 1998-03-18 Johnson Matthey Plc Combatting air pollution
JP3531489B2 (ja) * 1998-08-05 2004-05-31 三菱ふそうトラック・バス株式会社 燃焼排ガス用ＮＯ▲ｘ▼還元システム
DE19900967A1 (de) 1999-01-13 2000-07-20 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine
US6506351B1 (en) * 2000-08-11 2003-01-14 The Boc Group, Inc. Removal of nitrogen oxides from gas streams
TW200413085A (en) * 2003-01-28 2004-08-01 Ind Tech Res Inst Method and apparatus for treating waste gas containing PFC and/or HFC
US7090811B2 (en) * 2003-12-11 2006-08-15 General Motors Corporation Method of reducing NOx in diesel engine exhaust
JP4321485B2 (ja) * 2005-04-12 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置およびその方法
JP4887888B2 (ja) 2006-04-24 2012-02-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
RU2306440C1 (ru) * 2006-07-31 2007-09-20 Александр Григорьевич Дворянчиков Способ очистки отработавших газов и устройство для его осуществления
JP4367521B2 (ja) * 2007-04-27 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
US8776498B2 (en) * 2008-04-16 2014-07-15 Ford Global Technologies, Llc Air-injection system to improve effectiveness of selective catalytic reduction catalyst for gasoline engines
JP5608962B2 (ja) * 2008-07-25 2014-10-22 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム
CN101660468A (zh) * 2008-08-31 2010-03-03 上海徕普太阳能科技有限责任公司 内燃机消声与风冷静态触媒器的废气回收系统装置
CN101413416B (zh) * 2008-11-06 2012-06-06 宁波大学 柴油机排气净化装置
US7790127B1 (en) 2009-03-02 2010-09-07 Gm Global Technology Operations, Inc. NOx emission control system for hydrocarbon fueled power source
US9453443B2 (en) * 2009-03-20 2016-09-27 Basf Corporation Emissions treatment system with lean NOx trap
JP5369862B2 (ja) 2009-04-23 2013-12-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102010017614A1 (de) * 2010-06-28 2011-12-29 Nt Ablufttechnik Gmbh Reinigung von Abluft
WO2012123618A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Ecocat Oy Purification device
RU2597090C2 (ru) * 2011-05-31 2016-09-10 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Каталитический фильтр с двойной функцией
FI20115731A0 (fi) * 2011-07-07 2011-07-07 Ecocat Oy Uusi puhdistinlaitteisto
JP5456943B2 (ja) * 2011-09-21 2014-04-02 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置
GB2502364A (en) * 2012-05-25 2013-11-27 Gm Global Tech Operations Inc Method of reactivating a Passive NOx Adsorber
GB2514177A (en) * 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
EP3626330B1 (de) 2013-12-06 2023-11-22 Johnson Matthey Public Limited Company Passiver nox-adsorber bestehend aus palladium und kleinporigen zeolithen
CN103721563B (zh) * 2013-12-18 2016-01-20 浙江省环境保护科学设计研究院 一种催化臭氧氧化有机废气的处理装置及处理方法
GB201405868D0 (en) * 2014-04-01 2014-05-14 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst with NOx adsorber activity
JP6400367B2 (ja) * 2014-07-23 2018-10-03 日野自動車株式会社 オゾン発生装置
US9903291B2 (en) 2014-09-23 2018-02-27 Ford Global Technologies, Llc Method of controlling NOx by PNA
JP6333694B2 (ja) * 2014-09-30 2018-05-30 日野自動車株式会社 オゾン発生量制御装置
US9657626B2 (en) * 2015-05-18 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Emissions reduction system
DE102015108896B4 (de) 2015-06-05 2020-12-10 Denso Corporation Abgasnachbehandlungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren
US20170276053A1 (en) 2016-03-25 2017-09-28 Caterpillar Inc. After-Treatment System
US9926825B2 (en) * 2016-04-19 2018-03-27 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for exhaust purification for an internal combustion engine
CN205744071U (zh) * 2016-05-14 2016-11-30 东风商用车有限公司 一种带电加热器的发动机排气系统
DE102016112363B4 (de) 2016-07-06 2023-02-09 Denso Corporation Abgasnachbehandlungssystem
CN207761768U (zh) * 2017-12-25 2018-08-24 潍柴动力股份有限公司 一种发动机排气的后处理系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015085300A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Johnson Matthey Public Limited Company Cold start catalyst and its use in exhaust systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739-1758

Also Published As

Publication number Publication date
CN110199094B (zh) 2021-10-29
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GB201721317D0 (en) 2018-01-31
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US20180171850A1 (en) 2018-06-21
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