EP2349537A1 - Partikelminderung mit kombiniertem scr- und nh3- schlupf - katalysator - Google Patents

Partikelminderung mit kombiniertem scr- und nh3- schlupf - katalysator

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Publication number
EP2349537A1
EP2349537A1 EP09748051A EP09748051A EP2349537A1 EP 2349537 A1 EP2349537 A1 EP 2349537A1 EP 09748051 A EP09748051 A EP 09748051A EP 09748051 A EP09748051 A EP 09748051A EP 2349537 A1 EP2349537 A1 EP 2349537A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
coating
oxidation catalyst
scr
active component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09748051A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Paulus
Klaus Wanninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sued Chemie IP GmbH and Co KG
Original Assignee
Sued Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sued Chemie AG filed Critical Sued Chemie AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
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    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
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Definitions

  • the present invention relates to a particulate filter comprising a porous support body, an SCR active component and an oxidation catalyst, wherein the SCR active component is present as a coating on the exhaust gas inlet surface and the inner surface of the porous support body and the oxidation catalyst as a coating on the exhaust gas outlet surface of the porous support body ,
  • the invention further relates to a
  • a method for producing the particulate filter, the use of the particulate filter for the treatment of exhaust gases from the combustion of fossil, synthetic or biofuels and an exhaust gas purification system containing the particulate filter according to the invention is a method for producing the particulate filter, the use of the particulate filter for the treatment of exhaust gases from the combustion of fossil, synthetic or biofuels and an exhaust gas purification system containing the particulate filter according to the invention.
  • An exhaust system for diesel internal combustion engines usually consists of the following components:
  • Particulate filters are used to filter soot particles from the exhaust gas of internal combustion engines, especially diesel engines, and thus to reduce their emission into the atmosphere.
  • various filter concepts such.
  • the real difficulty is not in the filtration of the soot particles, but in the regeneration of the filters used carbon carbon burns spontaneously depending on the operational composition of the particles only at temperatures between 500 ° C. and 700 ° C. However, these temperatures are generally only achieved, for example, by modern diesel engines at full load.
  • precursor compounds of ammonia are usually used, which are decomposed in the exhaust line of the vehicles with formation of ammonia.
  • AdBlue which is an approximately 32.5% eutectic solution of urea in water.
  • Other sources of ammonia include ammonium carbamate, ammonium formate or urea pellets. Often therefore also a hydrolysis catalyst (H-Cat) is used, which generates from the precursors NH 3 .
  • ammonia must first be formed from urea. This is done in two reaction steps, collectively referred to as the hydrolysis reaction. First, NH 3 and isocyanic acid are formed in a thermolysis reaction. Isocyanic acid is then reacted with water to form ammonia and carbon dioxide in the actual hydrolysis reaction.
  • reaction (2) At low temperatures ( ⁇ 300 0 C), the conversion proceeds predominantly via reaction (2). For a good low-temperature conversion, it is therefore necessary to set a NO 2 : NO ratio of about 1: 1. Under these circumstances, the reaction (2) already at temperatures from 170-200 0 C take place.
  • feed ratio ⁇ defined as the molar ratio of metered NH 3 to the NO x present in the exhaust gas.
  • ⁇ is directly proportional to the NO x reduction rate:
  • NO x conversion> 50% is achieved at temperatures above about 250 ° C. in today's SCR catalysts; optimum conversion rates are achieved in the temperature range from 250 ° to 450 ° C.
  • the dosing strategy is of great importance in catalysts with high NH 3 storage capacity, since the NH 3 -
  • SCR catalysts based on titanium dioxide, vanadium pentaoxide and tungsten oxide are predominantly used both in the power plant sector and in the automotive sector.
  • the use of SCR catalysts based on zeolites is known in the art. In this case, however, the zeolite functions only as an SCR-active component.
  • the prior art often employs a downstream ammonia trap catalyst which oxidizes excess ammonia from the SCR catalyst since ammonia is very detrimental to health and the environment.
  • a modern exhaust system includes a plurality of components that are usually integrated with the vehicle floor in the exhaust line. There the available limited space, it would therefore be desirable if the available space could be used more effectively.
  • WO 2005/016497 A1 discloses a combination of a particle filter with an SCR-active component.
  • DE 10 335 785 A1 discloses a filter substrate which is coated on the exhaust gas inlet side with an NO x storage component and on the exhaust gas outlet side with an SCR-active component.
  • WO 01/12320 A1 discloses a catalytic wall-flow filter which has on the exhaust gas inlet side an oxidation catalyst for HC, CO and NO and on the exhaust gas outlet side with a NO x absorber and a NO x -
  • the intermediate filter substrate has no catalytic coating and is only for particle filtration.
  • the same principle is disclosed in US 2004/0175315 A1. In both documents, the principle of the CRT (continuous regeneration trap) is revealed for the filters, with no filter regeneration required.
  • the object of the present invention was therefore to provide a particle filter in which a plurality of functions can be combined and which does not have the abovementioned disadvantages of the prior art, ie no CO and no nitrogen oxides are released during the regeneration phase.
  • a particle filter comprising a porous support body, an SCR active component and an oxidation catalyst, wherein the SCR active component as a coating on the exhaust gas inlet surface and the inner surface of the porous support body and the oxidation catalyst as a coating on the exhaust gas outlet surface of the porous support body present.
  • the oxidation catalyst preferably comprises platinum, rhodium and / or palladium on a metal oxide.
  • Suitable metal oxides are, for example, aluminum oxide, silicon oxide, iron oxide, cerium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, or a mixed oxide of the abovementioned. Ceria or a cerium / zirconium mixed oxide is particularly preferred. The cerium oxide or cerium / zirconium mixed oxide can also perform a promoter function.
  • the SCR active component preferably comprises a Fe zeolite, vanadium, tungsten, molybdenum and / or titanium.
  • a Fe zeolite in particular with a combination of Pt and Rh on Al 2 O 3 as the oxidation catalyst, wherein Pt may be replaced by Pd.
  • Ceria can also advantageously be contained as a promoter in the oxidation catalyst.
  • zeolite in the context of the present invention as defined by the International Mineralical Association (D.S. Coombs et al., Canadian Mineralogist, 35, 1979, 1571) is a crystalline substance from the group of
  • the zeolite for the SCR active component is preferably selected from the group consisting of AEL, BEA, CHA, EUO, FAO, FER, KFI, LTA, LTL, MAZ, MOR, MEL, MTW, LEV, OFF, TON and MFI.
  • the zeolite may also be in the H form.
  • a metal-exchanged zeolite can be used as SCR-active component.
  • the Si / Al modulus is preferably greater than 5, particularly preferably greater than 10 and particularly preferably 10 to 300.
  • the introduction of iron or other metals in the zeolites is carried out by methods known in the art, for example by metal exchange in solution or by solid state reactions.
  • the particle filter is designed as a wall-flow filter and comprises an open-pored porous material.
  • a wall-flow filter (wall-flow, Honey-Comb, also called closed system)
  • the offset with the soot particles exhaust gas is filtered when penetrating a porous filter wall.
  • the particles mainly remain suspended on the surface of the filter wall or remain in the interior of the filter wall by means of depth filtration. In both cases, however, it must be pointed out that the particles do not get caught by a sieve effect (the particles do not have to be larger than the holes through which the exhaust gas flows), but are mainly held in place by adhesion to the porous wall.
  • depth filtration also takes place at the beginning. By occupying the inner filter surfaces, the particles are deposited on the surface. It forms a particle layer (the so-called filter cake). at
  • Depth filters deposit the particles only in the inner filter structure.
  • the filter walls may consist of different porous materials.
  • the porous material is preferably an open-pore ceramic, an open-pore metal foam or a nonwoven.
  • the open-pore ceramic is advantageously selected from the group made of cordierite, alumina, mullite, silicon carbide and zirconium.
  • the porous walls may be arranged in the filter in different ways.
  • a channel structure is used, wherein the channels are mutually closed.
  • the wall-flow filter is in the form of a monolith having a plurality of flow channels, wherein a part of the flow channels are closed at the exhaust gas inlet side and a part of the flow channels at the exhaust gas outlet side.
  • the flow channels may have a square, round, rectangular, hexagonal or triangular cross-section. The exhaust gas is forced by the mutually closed channel structure to flow through the porous wall.
  • the wall thickness of a channel of the porous wall is preferably 0.5 to 2 mm, more preferably 0.75 to 1.5 mm.
  • the cell density is preferably 200 to 1600 cpsi, more preferably 400 to 800 cpsi.
  • the determination of the cell density can be done optically, for example with a laser measuring system.
  • the mean pore size is in the range of 5 to 50 microns, preferably 10 to 35 microns.
  • the pore volume is about 50 to 500 cm 3 / g, preferably 100 to 300 cm 3 / g, particularly preferably 150 to 250 cm 3 / g. The determination of the pore size and the
  • the differential pressure generated by the exhaust gas volume flow increases via the filter.
  • a threshold value that is, when a certain soot mass is stored, the regeneration of the filter is initiated.
  • the oxidation catalyst is present as a complete coating or as a partial coating with a gradient on the exhaust gas outlet surface of the porous material of the
  • the SCR-active component is present as a coating on the exhaust gas inlet surface and on the inner surface of the porous material of the wall-flow filter.
  • the exhaust gas inlet surface in the case of a wall-flow filter is the surface at which the exhaust gas enters the porous carrier, and according to the invention the inner surface can also be counted for this purpose.
  • the exhaust gas exit surface is the surface where the exhaust gas leaves the porous carrier body.
  • the particle filter is designed as a flow-through filter.
  • the flow-through filter is designed as a metallic or ceramic monolith with a multiplicity of flow channels.
  • the flow channels may have a square, round, rectangular, hexagonal or triangular cross-section.
  • the oxidation catalytic converter is present as a coating on the exhaust gas outlet surface of the flow-through filter, and the SCR catalytic converter is located on the exhaust gas inlet surface of the flow-through filter.
  • Flow filter is the surface at which the exhaust gas enters the flow channel, and according to the invention, the porous inner surface of the flow channel is counted to it.
  • the exhaust gas exit surface of the flow-through filter is the Surface at which the exhaust gas leaves the flow channel, according to the invention also here the porous inner surface of the flow channel is counted.
  • Exhaust gas exit surface comprises 10 to 30% of the surface area of the flow-through filter, preferably 15 to 25%. Accordingly, the exhaust gas inlet surface 70 to 90%, preferably 75 to 85%, the surface of the flow-through filter.
  • the particulate filter according to the invention is outstandingly suitable for the treatment of exhaust gases from the combustion of fossil, synthetic or biofuels, in particular for the treatment of exhaust gases from the combustion of diesel fuel (diesel fuel).
  • Exhaust treatment includes particulate filtration with active regeneration, selective catalytic reduction of NO x, and oxidation of NH 3 and optionally hydrocarbons and CO.
  • the particle filtration takes place on and in the porous wall of the particle filter (wall-flow filter, flow-through filter), where the SCR reaction also takes place.
  • the oxidation catalyst at the exhaust gas outlet side converts into normal operation (outside the filter regeneration) NH 3 to nitrogen.
  • the temperature is increased by internal engine measures. During the regeneration, temperatures up to 800 ° C. occur and therefore the urea dosing must be interrupted and NO x can be produced can not be reduced in a "conventional" way via the SCR process.
  • Oxidation catalyst is oxidized at the exit side of the DPF to CO 2 and simultaneously NO x is reduced and thus the CO concentration during the filter regeneration phase and at the same time could reduce NO x emissions.
  • CO and NO x react preferably according to the following scheme:
  • the oxidation catalyst according to the invention changes its function depending on the operating conditions. In normal operation, it serves as NH 3 slip catalyst for the oxidation of excess NH 3 and during filter regeneration it works on the 3-way principle for the conversion of NO x and CO.
  • the invention also provides an exhaust gas purification system comprising a diesel oxidation catalyst and a particulate filter according to the invention. It is further preferred that the exhaust gas purification system comprises a urea dosing device. Other known in the art systems for the supply of ammonia or its precursors are included here. The urea dosing device is appropriate between the
  • the exhaust gas purification system comprises a urea hydrolysis catalyst to convert ammonia precursors to ammonia.
  • Another object of the invention is a method for producing the particulate filter according to the invention, wherein the method comprises the steps of
  • the particle filter is preferably designed as a wall-flow filter or as a flow-through filter.
  • the coating of the porous support body with the SCR-active component is carried out by applying a washcoat, which usually usually aqueous slurries of solids are understood), containing the SCR-active component.
  • a washcoat which usually usually aqueous slurries of solids are understood
  • the application of the washcoat is carried out by methods known in the art, for example by simple methods, such as dipping the catalyst support in the washcoat and removing excess washcoat by blowing with air, as well as by coating processes using centrifuges.
  • spraying porous moldings with the washcoat there is also the possibility of spraying porous moldings with the washcoat.
  • Coating is usually used on alumina-based washcoats, which are characterized by their large surface area.
  • the coating of the supporting body with the oxidation catalyst takes place according to the invention on the entire exhaust gas outlet surface or a part of the exhaust gas outlet surface, with or without a gradient.
  • Gradient means that the layer thickness and / or the Precious metal concentration increase in the direction of the exhaust gas outlet side.
  • the coating of the exhaust gas outlet surface of the carrier body with the oxidation catalyst preferably takes place via a zone coating method.
  • Zone coating processes are based essentially on a dipping process in which the corresponding honeycomb body is only partially immersed in the coating suspension or solution. By the way of the immersion step, additional gradients can be generated.
  • the oxidation catalyst can be applied as a washcoat.
  • alumina washcoat metals such as the metals of the platinum group, z. B. by solution, total absorption or by impregnation with precious metal-containing solutions or by incorporation into the washcoat prior to coating integrated.
  • the surface available for the particle oxidation has a considerable influence on the catalytic conversion and in particular on the long-term stability of the catalyst.
  • the washcoat is dried and / or calcined. Drying takes place at about 100 to 200 ° C. The calcination takes place at 200 to 800 ° C., preferably 250 to 650 ° C.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • Diesel particulate filter designed as a wall-flow filter with three adjacent flow channels 5, 6, 7.
  • a carrier body is a monolithic cordierite support with 600 cpsi and an approximate pore diameter of 10 ⁇ tn.
  • the channel 6 is closed in the direction of the exhaust gas inlet side and the channels 5 and 7 are closed in the direction of the exhaust gas outlet side.
  • the porous support body is coated with a ZSM-5 type Fe zeolite on the exhaust gas entrance surface 10 and the inner surface of the cordierite porous monolith.
  • On the exhaust gas outlet surface 9 is a Pt / Rh
  • Fig. 2 shows an analog particulate filter made of a cordierite monolith having 600 cpsi and a pore diameter of about 10 ⁇ m.
  • the channels 5 and 7 in the direction of the exhaust gas outlet side facing areas closed and the channel 6 in the direction of Abgaseintritsseite facing side closed.
  • exhaust gas is forced through the SCR-active component (ZSM-5 type zeolite zeolite) to travel through the porous wall.
  • the catalytic SCR reaction takes place.
  • On the exhaust gas outlet surface 9 is a Pt / Rh coating, which is present only as a partial coating and also has a gradient. That is, the layer thickness and thus the noble metal loading take in
  • Oxidation catalyst also oxidized to nitrogen in the presence of oxygen.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelfilter umfassend einen porösen Trägerkörper, eine SCR-aktive Komponente und einen Oxidationskatalysator, wobei die SCR-aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vorliegt. Der Oxidationskatalysator wechselt erfindungsgemäß seine Funktion je nach Betriebsbedingungen. Im Normalbetrieb dient er als NH3-Schlupf-Katalysator zur Oxidation von überschüssigem NH3 und während der Filterregeneration arbeitet er nach dem 3-Wege-Prinzip zur Umsetzung von NOx und CO. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Partikelfilters, die Verwendung des Partikelfilters zur Behandlung von Abgasen aus der Verbrennung von fossilen, synthetischen oder Biobrennstoffen sowie ein Abgasreinigungssystem, das den erfindungsgemäßen Partikelfilter enthält.

Description

Partikelminderung mit kombiniertem SCR- und NH3-Schlupf-
Katalysator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelfilter umfassend einen porösen Trägerkörper, eine SCR-aktive Komponente und einen Oxidationskatalysator, wobei die SCR- aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vorliegt. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zur Herstellung des Partikelfilters, die Verwendung des Partikelfilters zur Behandlung von Abgasen aus der Verbrennung von fossilen, synthetischen oder Biobrennstoffen sowie ein Abgasreinigungssystem, das den erfindungsgemäßen Partikelfilter enthält.
Ein Abgassystem für Dieselverbrennungsmotoren besteht in der Regel aus den folgenden Komponenten:
• DOC zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und als KohlenwasserstoffSpeicher im Kaltstart;
• DPF zur Verminderung der Partikelemissionen;
• optional ein H-Katalysator zur Harnstoffaufbereitung;
• SCR-Katalysator zur Reduktion der Stickoxide; • Sperrkatalysator als Ammoniak-Oxidationskatalysator .
Unter DOC (Diesel -Oxidationskatalysator) versteht der Fachmann einen Katalysator, welcher einerseits im Kaltstart eine Kohlenwasserstoff -Speicherfunktion erfüllt und im Normalbetrieb unverbrannte Kohlenwasserstoffe oxidiert. Die Behandlung der Abgase von Dieselverbrennungsmotoren mit Katalysatoren erfordert konzeptionelle Änderungen an den Katalysatormaterialien, da ein Dieselmotor im Gegensatz zu einem Benzinmotor immer unter Sauerstoffüberschuss betrieben wird und der Katalysator somit nie reduktiven Bedingungen ausgesetzt ist.
Partikelfilter (DPF, Dieselpartikelfilter) werden eingesetzt, um Rußpartikel aus dem Abgas von Verbrennungsmotoren, speziell Dieselmotoren, herauszufiltern und so deren Ausstoß in die Atmosphäre zu vermindern. Dabei kommen verschiedene Filterkonzepte, wie z. B. so genannte „Wall-flow-Filter" oder Filter aus keramischen oder metallischen Schäumen zur Anwendung. Die eigentliche Schwierigkeit besteht aber nicht in der Filtration der Rußpartikel, sondern in der Regeneration der eingesetzten Filter. Kohlenstoffruß verbrennt je nach betriebsbedingter Zusammensetzung der Partikel spontan erst bei Temperaturen zwischen 5000C und 7000C. Diese Temperaturen werden aber z. B. von modernen Dieselmotoren im Allgemeinen nur bei Volllast erreicht.
Daher sind zusätzliche unterstützende Maßnahmen, beispielsweise zur Oxidation der aus dem Abgas abgetrennten Rußpartikel, notwendig. Dies kann durch Zusatz von Additiven oder durch eine katalytische Beschichtung der Filter oder Katalysatoren geschehen. Aus dem Stand der Technik sind Abgasreinigungskatalysatoren mit einer hohen Oxidationswirkung bekannt, so dass die Partikel bei einer tiefen Temperatur verbrannt werden können. Die Oberfläche der Filterkammer weistdeshalb oft eine katalytisch aktive Beschichtung zur Beschleunigung der Verbrennung der auf dem Filter gesammelten Rußpartikel auf. Die katalytisch aktive Beschichtung oxidiert das im Abgas enthaltene Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid. Das entstandene Stickstoffdioxid verbessert dann die Oxidation der abgelagerten Partikel.
Mit SCR {„selective catalytic reduction") wird die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden aus Abgasen von
Verbrennungsmotoren (und auch Kraftwerken) bezeichnet. Mit einem SCR-Katalysator werden nur die Stickoxide NO und NO2 selektiv reduziert, wobei für die Reaktion gewöhnlich NH3 (Ammoniak) zugemischt wird. Als Reaktionsprodukt entstehen nur die unbedenklichen Stoffe Wasser und Stickstoff. Für den
Einsatz in Kraftfahrzeugen ist das Mitführen von Ammoniak in Druckgasflaschen ein Sicherheitsrisiko. Deshalb werden gewöhnlich Vorläuferverbindungen des Ammoniaks eingesetzt, die im Abgasstrang der Fahrzeuge unter Ammoniakbildung zersetzt werden. Bekannt in diesem Zusammenhang ist beispielsweise die Verwendung von AdBlue , welches eine etwa 32,5 %-ige eutektische Lösung von Harnstoff in Wasser ist. Andere Ammoniakquellen sind beispielsweise Ammoniumcarbamat , Ammoniumformiat oder Harnstoffpellets. Oftmals wird deshalb auch noch ein Hydrolysekatalysator (H-Kat) eingesetzt, welcher aus den Vorläufersubstanzen NH3 generiert.
Vor der eigentlichen SCR-Reaktion muss aus Harnstoff zunächst Ammoniak gebildet werden. Dies geschieht in zwei Reaktionsschritten, die zusammengefasst als Hydrolysereaktion bezeichnet werden. Zunächst werden in einer Thermolysereaktion NH3 und Isocyansäure gebildet. Anschließend wird in der eigentlichen Hydrolysereaktion Isocyansäure mit Wasser zu Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt.
Zur Vermeidung von festen Ausscheidungen ist es erforderlich, dass die zweite Reaktion durch die Wahl geeigneter Katalysatoren und genügend hoher Temperaturen (ab 250 0C) ausreichend schnell erfolgt . Moderne SCR-Reaktoren übernehmen gleichzeitig die Funktion des Hydrolysekatalysators.
Das durch die Thermohydrolyse entstandene Ammoniak reagiert am SCR-Katalysator nach den folgenden Gleichungen:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (1) NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (2)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (3)
Bei niedrigen Temperaturen (<300 0C) läuft der Umsatz überwiegend über Reaktion (2) ab. Für einen guten Niedertemperaturumsatz ist es deshalb erforderlich, ein NO2: NO- Verhältnis von etwa 1:1 einzustellen. Unter diesen Umständen kann die Reaktion (2) bereits bei Temperaturen ab 170-200 0C erfolgen.
Die Oxidation von NO zu NOx erfolgt in einem vorgelagerten Oxidationskatalysator, der für einen optimalen Wirkungsgrad erforderlich ist.
Wird mehr Reduktionsmittel dosiert, als bei der Reduktion mit NOx umgesetzt wird, kann es zu einem unerwünschten NH3-Schlupf kommen. Die Entfernung des NH3 wird im Stand der Technik durch einen zusätzlichen Oxidationskatalysator hinter dem SCR- Katalysator erzielt. Dieser Sperrkatalysator oxidiert das gegebenenfalls auftretende Ammoniak zu N2 und H2O. Darüber hinaus ist eine sorgfältige Applikation der Harnstoffdosierung unerlässlich .
Eine für die SCR-Katalyse wichtige Kenngröße ist das so genannte Feedverhältnis α, definiert als das molare Verhältnis von zudosiertem NH3 zu dem im Abgas vorhandenen NOx. Bei idealen Betriebsbedingungen (kein NH3-Schlupf , keine Nebenreaktionen, keine NH3-Oxidation) ist α direkt proportional zur NOx-Reduktionsrate :
Bei α = 1 wird theoretisch eine hundertprozentige NOx-Reduktion erreicht. Im praktischen Einsatz kann bei einem NH3 -Schlupf von <20 ppm eine NOx-Reduktion von 90% im stationären und nichtstationären Betrieb erzielt werden.
Durch die vorgelagerte Hydrolysereaktion wird bei den heutigen SCR-Katalysatoren ein NOx-Umsatz >50% erst bei Temperaturen oberhalb von ca. 250 0C erreicht, optimale Umsatzraten werden im Temperaturfenster von 250 - 450 0C erzielt.
Die Dosierstrategie ist bei Katalysatoren mit hohem NH3- Speichervermögen von großer Wichtigkeit, da die NH3-
Speicherfähigkeit von SCR-Katalysatoren des Standes der Technik typischerweise mit steigender Temperatur abnimmt.
Derzeit werden sowohl im Kraftwerksbereich als auch im Automobilbereich überwiegend SCR-Katalysatoren auf Basis von Titandioxid, Vanadiumpentaoxid und Wolframoxid eingesetzt. Auch ist die Verwendung von SCR-Katalysatoren auf Basis von Zeolithen im Stand der Technik bekannt. In diesem Fall fungiert der Zeolith jedoch lediglich als SCR-aktive Komponente.
Ferner wird gemäß Stand der Technik häufig ein nachgeschalteter Ammoniak-Sperrkatalysator verwendet, welcher überschüssiges Ammoniak aus dem SCR-Katalysator oxidiert, da Ammoniak sehr schädlich für die Gesundheit und die Umwelt ist.
Wie zu erkennen ist, umfasst ein modernes Abgassystem eine Vielzahl von Komponenten, welche gewöhnlich am Fahrzeugboden im Abgasstrang integriert sind. Da dort der zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist, wäre es somit wünschenswert, wenn der zur Verfügung stehende Raum effektiver genutzt werden könnte .
Im Stand der Technik wurden deshalb bereits Anstrengungen unternommen, mehrere Katalysatorfunktionen in einem Bauteil zu vereinen.
Die WO 2005/016497 Al offenbart dazu eine Kombination eines Partikelfilters mit einer SCR-aktiven Komponente.
In der DE 10 335 785 Al ist ein Filtersubstrat offenbart, welches an der Abgaseintrittseite mit einer NOx- Speicherkomponente und an der Abgasaustrittseite mit einer SCR-aktiven Komponente beschichtet ist.
Die WO 01/12320 Al offenbart einen katalytischen Wandstromfilter, welcher auf der Abgaseintrittsseite mit einem Oxidationskatalysator für HC, CO und NO und auf der Abgasaustrittseite mit einem NOx-Absorber und einem NOx-
Reduktionskatalysator beschichtet ist. Das dazwischenliegende Filtersubstrat weist keine katalytische Beschichtung auf und dient nur der Partikelfilterung. Das gleiche Prinzip ist in der US 2004/0175315 Al offenbart. In beiden Schriften wird für die Filter das Prinzip des CRT (continuous regeneration trap) offenbart, wobei keine Filterregeneration erforderlich ist.
Bei nicht-kontinuierlichen Systemen, bei denen periodisch eine Filterregeneration erforderlich ist, stellt die Bildung von CO während der Regenerationsphase ein Problem dar. Ruß wird nicht nur zu CO2 sondern teilweise auch nur zu CO oxidiert . CO ist jedoch eine unerwünschte Komponente im Abgas. Ein weiteres Problem von mit SCR-aktiven Komponenten versehenen Partikelfiltern ist, dass während der Regenerationsphase des Filters sehr hohe Temperaturen (bis 800 0C) auftreten. Ab einer Temperatur von etwa 630 0C zersetzt sich jedoch NH3, in Gegenwart von Metalloxiden sogar früher. Aus diesem Grund muss während der Filterregeneration die Harnstoffdosierung unterbrochen werden, wodurch eine Umsetzung der Stickoxide während der Regenerationsphase unterbleibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb in der Bereitstellung eines Partikelfilters, bei dem mehrere Funktionen vereint werden können und der die oben genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, also während der Regenerationsphase kein CO und keine Stickoxide freigesetzt werden.
Die Aufgabe wurde gelöst durch einen Partikelfilter umfassend einen porösen Trägerkörper, eine SCR-aktive Komponente und einen Oxidationskatalysator, wobei die SCR-aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vorliegt .
Der Oxidationskatalysator umfasst bevorzugt Platin, Rhodium und/oder Palladium auf einem Metalloxid. Geeignete Metalloxide sind beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Eisenoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirkonoxid, oder ein Mischoxid der genannten. Bevorzugt ist insbesondere Ceroxid oder ein Cer- /Zirkon-Mischoxid. Das Ceroxid oder Cer-/Zirkon-Mischoxid kann dabei auch eine Promotorfunktion ausüben.
Die SCR-aktive Komponente umfasst bevorzugt einen Fe-Zeolith, Vanadium, Wolfram, Molybdän und/oder Titan. Besonders bevorzugt ist ein Fe-Zeolith, insbesondere mit einer Kombination von Pt und Rh auf Al2O3 als Oxidationskatalysator , wobei Pt durch Pd ersetzt sein kann. Vorteilhaft kann auch noch Ceroxid als Promotor in dem Oxidationskatalysator enthalten sein.
Unter dem Begriff „Zeolith" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition der International Mineralical Association (D.S. Coombs et al . , Canadian Mineralogist, 35, 1979, 1571) eine kristalline Substanz aus der Gruppe der
Aluminiumsilikate mit einer Raumnetzstruktur der allgemeinen Formel
Mx/n[ (AlO2) x (SiO2) y] • (H2O) Z
verstanden, die aus SiO4/AlO4-Tetraeder bestehen, die durch gemeinsame Sauerstoffatome zu einem regelmäßigen dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind.
Das Verhältnis von Si/Al=y/x beträgt immer > 1 gemäß der sog. „Löwenstein-Regel", die das benachbarte Auftreten zweier benachbarter negativ geladener AlO4 -Tetraeder verbietet. Dabei stehen bei einem geringen Si/Al-Verhältnis zwar mehr Austauschplätze für Metall zur Verfügung, der Zeolith wird jedoch zunehmend thermisch instabiler.
Der Zeolith für die SCR-aktive Komponente ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AEL, BEA, CHA, EUO, FAO, FER, KFI, LTA, LTL, MAZ, MOR, MEL, MTW, LEV, OFF, TON und MFI. Der Zeolith kann auch in der H-Form vorliegen. Ebenso kann auch ein metallausgetauschter Zeolith als SCR-aktive Komponente eingesetzt werden.
Das Si/Al-Modul beträgt bevorzugt größer 5, besonders bevorzugt größer 10 und besonders bevorzugt 10 bis 300. Das Einbringen von Eisen oder anderen Metallen in den Zeolithen erfolgt nach im Stand der Technik bekannten Methoden, beispielsweise durch Metalleintausch in Lösung oder durch Festkörperreaktionen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Partikelfilter als Wandstromfilter ausgebildet und umfasst ein offenporiges poröses Material.
Bei einem Wandstromfilter (Wall-Flow, Honey-Comb, auch Geschlossenes System genannt) wird das mit den Rußpartikeln versetzte Abgas bei der Durchdringung einer porösen Filterwand gefiltert. Die Partikel bleiben dabei bei Oberflächenfiltern hauptsächlich an der Oberfläche der Filterwand hängen oder verbleiben mittels Tiefenfiltration im Inneren der Filterwand. In beiden Fällen muss aber darauf hingewiesen werden, dass die Partikel nicht durch einen Siebeffekt hängen bleiben (die Partikel müssen also nicht größer sein als die Löcher, durch die das Abgas strömt) , sondern hauptsächlich durch Adhäsion an der porösen Wand festgehalten werden. Auch bei Oberflächenfiltern findet zu Beginn eine Tiefenfiltration statt. Mit Belegung der inneren Filterflächen erfolgt das Ablagern der Partikel auf der Oberfläche. Es bildet sich eine Partikelschicht (der sogenannte Filterkuchen) . Bei
Tiefenfiltern lagern sich die Partikel nur in der inneren Filterstruktur ab.
Die Filterwände, also die porösen Trägerkörper selbst, können aus unterschiedlichen porösen Materialien bestehen. Das poröse Material ist bevorzugt eine offenporige Keramik, ein offenporiger Metallschaum oder ein Vlies. Die offenporige Keramik ist vorteilhaft ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cordierit, Aluminiutnoxid, Mullit, Siliziumcarbid und Zirkonium.
Die porösen Wände können im Filter auf unterschiedliche Art angeordnet sein. Bevorzugt wird eine Kanalstruktur verwendet, wobei die Kanäle wechselseitig verschlossen sind. Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Wandstromfilter in Form eines Monolithen mit einer Vielzahl von Strömungskanälen vorliegt, wobei ein Teil der Strömungskanäle an der Abgaseintrittsseite und ein Teil der Strömungskanäle an der Abgasaustrittsseite verschlossen sind. Die Strömungskanäle können einen quadratischen, runden, rechteckigen, hexagonalen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen. Das Abgas wird durch die wechselseitig verschlossene Kanalstruktur gezwungen, die poröse Wand zu durchströmen.
Die Wandstärke eines Kanals der porösen Wand beträgt bevorzugt 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,75 bis 1,5 mm. Die Zelldichte beträgt bevorzugt 200 bis 1600 cpsi, besonders bevorzugt 400 bis 800 cpsi. Die Bestimmung der Zelldichte kann optisch, beispielsweise mit einem Lasermesssystem, erfolgen. Die mittlere Porengröße liegt im Bereich von 5 bis 50 μm, bevorzugt 10 bis 35 μm. Das Porenvolumen beträgt etwa 50 bis 500 cm3/g, bevorzugt 100 bis 300 cm3/g, besonders bevorzugt 150 bis 250 cm3/g. Die Bestimmung der Porengröße und des
Porenvolumens erfolgt über eine Porenvolumenimprägnierung nach der Quecksilberintrusionsmethode gemäß DIN 66133.
Durch die Ablagerung der Partikel an der Oberfläche bzw. im Inneren der Filterwand steigt der durch den Abgasvolumenstrom erzeugte Differenzdruck über den Filter an. Bei Erreichen eines Schwellwertes, wenn also eine bestimmte Rußmasse eingelagert ist, wird die Regeneration des Filters eingeleitet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt der Oxidationskatalysator als vollständige Beschichtung oder als Teilbeschichtung mit einem Gradient auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Materials des
Wandstromfilters vor. Entsprechend liegt die SCR-aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und auf der inneren Oberfläche des porösen Materials des Wandstromfilters vor.
Die Abgaseintrittsoberfläche bei einem Wandstromfilter ist die Oberfläche, an der das Abgas in den porösen Träger eintritt, wobei erfindungsgemäß auch die innere Oberfläche dazu gezählt werden kann. Die Abgasaustrittsoberfläche ist die Oberfläche, wo das Abgas den porösen Trägerkörper verlässt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Partikelfilter als Durchflussfilter ausgebildet.
Bevorzugt ist der Durchflussfilter als metallischer oder keramischer Monolith mit einer Vielzahl von Strömungskanälen ausgebildet. Die Strömungskanäle können einen quadratischen, runden, rechteckigen, hexagonalen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Auch bei dem Durchflussfilter befindet sich der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des Durchflussfilters und der SCR- Katalysator an der Abgaseintrittsoberfläche des Durchflussfilters. Die Abgaseintrittsoberfläche bei einem
Durchflussfilter ist die Oberfläche, an der das Abgas in den Strömungskanal eintritt, wobei erfindungsgemäß auch die poröse innere Oberfläche des Strömungskanals dazu gezählt wird. Die Abgasaustrittsoberfläche des Durchflussfilters ist die Oberfläche, an der das Abgas den Strömungskanal verlässt, wobei erfindungsgemäß auch hier die poröse innere Oberfläche des Strömungskanals dazu gezählt wird. Die
Abgasaustrittsoberfläche umfasst 10 bis 30 % der Oberfläche des Durchflussfilters, bevorzugt 15 bis 25 %. Entsprechend umfass die Abgaseintrittsoberfläche 70 bis 90 %, bevorzugt 75 bis 85 %, der Oberfläche des Durchflussfilters.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Oxidationskatalysator bevorzugt durch ein
Zonenbeschichtungsverfahren aufgebracht wird.
Der erfindungsgemäße Partikelfilter eignet sich hervorragend zur Behandlung von Abgasen aus der Verbrennung von fossilen, synthetischen oder Biobrennstoffen, insbesondere zur Behandlung von Abgasen aus der Verbrennung von Dieselbrennstoff (Dieselkraftstoff) .
Die Abgasbehandlung umfasst eine Partikelfilterung mit aktiver Regenerierung, eine selektive katalytische Reduktion von NOx und eine Oxidation von NH3 und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffen und CO. Die Partikelfilterung erfolgt erfindungsgemäß an und in der porösen Wand des Partikelfilters (Wandstromfilter, Durchflussfilter) , wo auch die SCR-Reaktion abläuft. Der Oxidationskatalysator an der Abgasaustrittsseite setzt im Normalbetrieb (außerhalb der Filterregeneratiosphase) NH3 zu Stickstoff um.
Während der aktiven Filterregeneration wird durch innermotorische Maßnahmen die Temperatur erhöht. Dabei wird vermehrt Kraftstoff eingespritzt und damit der Motor bei „fetten" Bedingungen und Sauerstoffmangel betrieben. Während der Regeneration treten Temperaturen bis 800 0C auf und daher muss die Harnstoffdosierung unterbrochen werden und NOx kann nicht auf „herkömmliche" Weise über das SCR-Verfahren reduziert werden.
Überraschenderweise konnte gefunden werden, dass während der Filterregenerationsphase entstehendes CO durch den
Oxidationkatalysator an der Austrittsseite des DPF zu CO2 oxidiert wird und simultan NOx reduziert wird und somit die CO- Konzentration während der Filterregenerationsphase und gleichzeitig NOx-Emissionen reduziert werden konnten. CO und NOx reagieren dabei bevorzugt nach folgendem Schema:
2 CO + 2 NO --> 2 CO2 + N2 alternativ: 4 CO + 2 NO2 --> 4 CO2 + N2
Eine entsprechende Funktionsweise ist vom 3 -Wege-Katalysator in Otto-Motoren bekannt. D.h. der Oxidationskatalysator wechselt erfindungsgemäß seine Funktion je nach Betriebsbedingungen. Im Normalbetrieb dient er als NH3-Schlupf- Katalysator zur Oxidation von überschüssigem NH3 und während der Filterregeneration arbeitet er nach dem 3 -Wege-Prinzip zur Umsetzung von NOx und CO.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Abgasreinigungssystem umfassend einen Dieseloxidationskatalysator und einen erfindungsgemäßen Partikelfilter. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Abgasreinigungssystem eine Harnstoffdosiervorrichtung umfasst. Auch andere im Stand der Technik bekannte Systeme zur Zuführung von Ammoniak oder seinen Vorstufen sind hier mit umfasst. Die Harnstoffdosiervorrichtung ist zweckmäßig zwischen dem
Dieseloxidationskatalysator und dem Partikelfilter angeordnet. Zudem ist es von Vorteil, wenn das Abgasreinigungssystem einen Harnstoffhydrolysekatalysator umfasst, um Ammoniakvorstufen in Ammoniak umzuwandeln. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Partikelfilters, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des
a) Bereitsteilens eines porösen Trägerkörpers, b) Beschichtens des porösen Trägerkörpers mit einer SCR- aktiven Komponente, c) Beschichten der Abgasaustrittsoberfläche des Trägerkörpers mit einem Oxidationskatalysator .
Bevorzugt wird der Partikelfilter als Wandstromfilter oder als Durchflussfilter ausgebildet.
Das Beschichten des porösen Trägerkörpers mit der SCR-aktiven Komponente erfolgt durch Aufbringen eines Washcaots, worunter üblicherweise meist wässrige Aufschlämmungen von Feststoffen verstanden werden), enthaltend die SCR-aktive Komponente. Das Aufbringen des Washcoats erfolgt nach im Stand der Technik bekannten Methoden, beispielsweise durch einfache Verfahren, wie das Eintauchen des Katalysatorträgers in den Washcoat und das Entfernen von überschüssigem Washcoat durch Ausblasen mit Luft, wie auch durch Beschichtungsverfahren unter Einsatz von Zentrifugen. Ebenso gibt es auch die Möglichkeit des Besprühens poröser Formkörper mit dem Washcoat. Als
Beschichtung werden zumeist in der Regel auf Aluminiumoxid basierende Washcoats eingesetzt, die durch ihre große Oberfläche charakterisiert sind.
Das Beschichten des Tragkörpers mit dem Oxidationskatalysator erfolgt erfindungsgemäß auf der gesamten Abgasaustrittsoberfläche oder einem Teil der Abgasaustrittsoberfläche, mit oder ohne einen Gradienten. Gradient bedeutet dabei, dass die Schichtdicke und/oder die Edelmetallkonzentration in Richtung zur Abgasaustrittsseite hin zunehmen. Das Beschichten der Abgasaustrittsoberfläche des Trägerkörpers mit dem Oxidationskatalysator erfolgt vorzugsweise über ein Zonenbeschichtungsverfahren.
Zonenbeschichtungsverfahren basieren im Wesentlichen auf einem Tauchverfahren, bei dem der entsprechende Wabenkörper nur teilweise in die Beschichtungssuspension oder -lösung eingetaucht wird. Durch die Art und Weise des Eintauchschrittes können zusätzlich Gradienten erzeugt werden.
Alternativ kann auch der Oxidationskatalysator als Washcoat aufgebracht werden. Dabei werden in dem auf beispielsweise Aluminiumoxid basierenden Washcoat Metalle, wie die Metalle der Platingruppe, z. B. durch Lösung, Totalabsorption oder durch Tränken mit Edelmetall-haltigen Lösungen oder durch Einarbeiten in den Washcoat vor der Beschichtung, integriert.
Die für die Partikeloxidation zur Verfügung stehende Oberfläche hat einen erheblichen Einfluss auf den katalytischen Umsatz und insbesondere auf die Langzeitstabilität des Katalysators. Zur Erhöhung der Stabilität der Aluiniumoxidoberflache oder allgemein der Metalloxidoberfläche des Washcoats können stabilisierende Elemente, wie z. B. Cer oder Lanthan, beigemischt werden.
Nach der Beschichtung mit der SCR-aktiven Komponente und dem Oxidationskatalysator erfolgt eine Trocknung und/oder Kalzinierung des Washcoats. Die Trocknung erfolgt etwa bei 100 bis 200 0C. Die Kalzinierung erfolgt bei 200 bis 800 0C, bevorzugt 250 bis 650 0C.
Die Erfindung wird nun anhand einiger nicht als beschränkend auf den Umfang der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert .
Ausführungsbeispiele :
Beispiel 1:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Dieselpartikelfilters, ausgeführt als Wandstromfilter mit drei benachbarten Strömungskanälen 5, 6, 7. Als Trägerkörper dient ein monolithischer Cordierit-Träger mit 600 cpsi und einem ungefähren Porendurchmesser von 10 μtn. Der Kanal 6 ist in Richtung der Abgaseintrittsseite verschlossen und die Kanäle 5 und 7 sind in Richtung der Abgasaustrittsseite verschlossen. Der poröse Trägerkörper ist mit einem Fe-Zeolith vom ZSM-5 Typ auf der Abgaseintrittsoberfläche 10 und der inneren Oberfläche des porösen Cordierit-Monolithen beschichtet. Auf der Abgasaustrittsoberfläche 9 befindet sich eine Pt/Rh-
Beschichtung, welche über die gesamte Abgasaustrittsoberfläche verteilt ist. Das Abgas aus der motorischen Verbrennung tritt in die Kanäle 5 und 7 ein und wird, da diese am Ende verschlossen sind, gezwungen durch den mit einer SCR-aktiven Komponente beschichten Cordierit-Träger in den Strömungskanal 6 zu strömen. Dabei findet die SCR-Reaktion statt. Beim Austritt aus dem Cordierit-Träger trifft das behandelte Abgas auf die Platin/Rhodium-Beschichtung, wobei nicht ungesetztes NH3 aus der SCR-Reaktion zu Stickstoff (in Gegenwart von Sauerstoff) oxidiert wird.
Überschüssiges NH3 im Normalbetrieb wird durch den Oxidationskatalysator in Gegenwart von Sauerstoff zu Stickstoff oxidiert.
Während der Regenerationsphase reagiert durch die Partikeloxidation erzeugtes CO mit vorhandenem NO zu Stickstoff und zusätzlich Wasser, wobei nicht verbrauchtes CO durch den im Abgasaustrittsbereich befindlichen Oxidationskatalysator zu unschädlichem CO2 oxidiert wird.
Beispiel 2;
Fig. 2 zeigt einen analogen Partikelfilter aus einem Cordierit-Monolithen mit 600 cpsi und einem Porendurchmesser von etwa 10 μm. Dort sind ebenfalls die Kanäle 5 und 7 in Richtung der Abgasaustrittsseite zugewandten Bereiche geschlossen sowie der Kanal 6 in Richtung der Abgaseintritsseite zugewandten Seite geschlossen. Auch hier wird wieder das Abgas gezwungen durch den mit einer SCR- aktiven Komponente (Fe-Zeolith vom ZSM-5-Typ) gezwungen, durch die poröse Wand zu wandern. Dort findet wiederum die katalytische SCR-Reaktion statt. Auf der Abgasaustrittsoberfläche 9 befindet sich eine Pt/Rh- Beschichtung, welche jedoch nur als Teilbeschichtung vorliegt und zudem einen Gradienten aufweist. Das heißt, die Schichtdicke und damit die Edelmetallbeladung nehmen in
Richtung zur Abgasaustrittseite hin, zu. Auch bei diesem Katalysatorsystem wird durch die SCR-aktive Beschichtung eine ausreichende Umsetzung von NOx zu N2 erreicht.
Überschüssiges NH3 im Normalbetrieb wird durch den
Oxidationskatalysator in Gegenwart von Sauerstoff ebenfalls zu Stickstoff oxidiert.
Während der Regenerationsphase reagiert durch die Partikeloxidation erzeugtes CO mit vorhandenem NO ebenfalls zu
Stickstoff und zusätzlich Wasser, wobei nicht verbrauchtes CO durch den im Abgasaustrittsbereich befindlichen Oxidationskatalysator zu unschädlichem CO2 oxidiert wird. Die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung eines DPF mit einem SCR-Katalysator und einem integriertem Oxidationskatalysator in Kombination mit aktiver Regenerierung ist somit in der Lage einerseits das Raumproblem bei einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs zu verbessern, als auch die eingangs genannten Probleme mit der CO- und NOx-Bildung während der Regenerationsphase des Partikelfilters zu eliminieren.

Claims

Patentansprüche
1. Partikelfilter umfassend einen porösen Trägerkörper, eine SCR-aktive Komponente und einen Oxidationskatalysator, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vorliegt, wobei der Partikelfilter als Wandstromfilter ausgebildet ist und ein offenporiges poröses Material umfasst .
2. Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. dass der Oxidationskatalysator bei Normalbetrieb NH3 oxidiert und während der Filterregeneration nach dem 3- Wege-Prinzip arbeitet.
3. Partikelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator Platin,
Rhodium und/oder Palladium auf einem Metalloxid umfasst.
4. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Eisenoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirkonoxid, oder ein Mischoxid davon ist.
5. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-aktive Komponente einen Fe- Zeolith, Vanadium, Wolfram, Molybdän und/oder Titan umfasst .
6. Partikelfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeolith ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus AEL , BEA, CHA, EUO , FAO , FER , KFI , LTA, LTL , MAZ , MOR , MEL , MTW , LEV, OFF , TON und MFI .
7. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das offenporige poröse Material eine offenporige Keramik, ein offenporiger Metallschaum oder ein Vlies ist.
8. Partikelfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die offenporige Keramik ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cordierit, Aluminiumoxid, Mullit, Siliziumcarbid und Zirkonium.
9. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator als vollständige Beschichtung oder als Teilbeschichtung mit einem Gradient auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Materials des Wandstromfilters vorliegt.
10. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-aktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und auf der inneren Oberfläche des porösen Materials des Wandstromfilters vorliegt.
11. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandstromfilter in Form eines Monolithen mit einer Vielzahl von Strömungskanälen vorliegt, wobei ein Teil der Strömungskanäle an der Abgaseintrittsseite und ein Teil der Strömungskanäle an der Abgasaustrittsseite verschlossen sind.
12. Partikelfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle einen quadratischen, runden, rechteckigen, hexagonalen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
13. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator durch ein
Zonenbeschichtungsverfahren aufgebracht wird.
14. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Behandlung von Abgasen aus der Verbrennung von fossilen, synthetischen oder Biobrennstoffen.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Abgase aus der Verbrennung von Dieselbrennstoff behandelt werden .
16. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbehandlung eine Partikelfilterung mit aktiver Regenerierung, eine selektive katalytische Reduktion von NOx und eine Oxidation von NH3 und/oder Kohlenwasserstoffen umfasst .
17. Abgasreinigungssystem umfassend einen Dieseloxidationskatalysator und einen Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
18. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 17, umfassend eine Harnstoffdosiervorrichtung .
19. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Harnstoffdosiervorrichtung zwischen dem Dieseloxidationskatalysator und dem Partikelfilter angeordnet ist.
20. Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, umfassend einen Harnstoffhydrolysekatalysator .
21. Verfahren zur Herstellung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des
a) Bereitsteilens eines porösen Trägerkörpers, b) Beschichtens des porösen Trägerkörpers mit einer SCR-aktiven Komponente, c) Beschichten der Abgasaustrittsoberfläche des Trägerkörpers mit einem Oxidationskatalysator .
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten des Tragkörpers mit dem
Oxidationskatalysator auf der gesamten Abgasaustrittsoberfläche oder einem Teil der Abgasaustrittsoberfläche mit oder ohne einen Gradienten erfolgt .
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Abgasaustrittsoberfläche des Trägerkörpers mit dem Oxidationskatalysator über ein Zonenbeschichtungsverfahren erfolgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter als Wandstromfilter ausgebildet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten des porösen Trägerkörpers mit der SCR-aktiven Komponente durch Aufbringen eines Washcaots, enthaltend die SCR-aktive Komponente , erfolgt .
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beschichtung mit der SCR- aktiven Komponente und dem Oxidationskatalysator eine Trocknung und/oder Kalzinierung erfolgt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2483537A4 (de) * 2009-10-02 2015-03-18 Basf Corp Viertakt-dieselkatalysatoren und verwendungsverfahren dafür

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8293182B2 (en) 2010-05-05 2012-10-23 Basf Corporation Integrated SCR and AMOx catalyst systems
FR2962923B1 (fr) * 2010-07-22 2015-01-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Composition catalytique et dispositif de traitement des gaz comprenant une telle composition
ES2531289T3 (es) * 2010-11-02 2015-03-12 Haldor Topsoe As Método para la preparación de un filtro de material en forma de partículas catalizado y filtro de material en forma de partículas catalizado
US9346018B2 (en) * 2010-11-02 2016-05-24 Haldor Topsoe A/S Method for the preparation of a catalysed particulate filter and catalysed particulate filter
FR2970292B1 (fr) * 2011-01-11 2015-03-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa Filtre a particules
FR2970293B1 (fr) * 2011-01-11 2015-05-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Filtre a particules
FR2970294B1 (fr) * 2011-01-11 2012-12-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement pour un moteur a combustion interne
US8722000B2 (en) 2011-03-29 2014-05-13 Basf Corporation Multi-component filters for emissions control
JP2012237282A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Toyota Industries Corp 触媒装置
KR101338068B1 (ko) * 2011-11-28 2013-12-06 현대자동차주식회사 Ｓｄｐｆ 및 그 제조방법
DE102012209852A1 (de) 2012-06-12 2013-12-12 Robert Bosch Gmbh Abgasreinigungssystem zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Dieselkraftfahrzeugs
JP6476115B2 (ja) 2012-08-17 2019-02-27 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ ゼオライトで活性化されるＶ／ＴｉＷ触媒
CN104936679B (zh) 2013-02-14 2017-08-18 托普索公司 用于从烟道气或废气中同时除去一氧化碳和氮氧化物的方法和催化剂
WO2014194225A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyzed filter for treating exhaust gas
US9687786B2 (en) * 2013-05-31 2017-06-27 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyzed filter for treating exhaust gas
JP5888312B2 (ja) * 2013-11-29 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
EP3110530A1 (de) 2014-02-28 2017-01-04 Haldor Topsøe A/S Verfahren zur reinigung von abgas aus einem kompressionszündungsmotor
US9662636B2 (en) * 2014-04-17 2017-05-30 Basf Corporation Zoned catalyst composites
KR20170018914A (ko) * 2014-06-16 2017-02-20 우미코레 아게 운트 코 카게 배기 가스 처리 시스템
US9649596B2 (en) * 2014-07-02 2017-05-16 Johnson Matthey Public Limited Company Perovskite with an ovlerlayer SCR component as an ammonia oxidation catalyst and a system for exhaust emission control on diesel engines
DE102015204012A1 (de) 2015-03-05 2016-09-08 Clariant International Ltd. SCR-Katalysator mit verbesserter Haftung
DE102015003126B4 (de) * 2015-03-12 2020-03-19 Daimler Ag Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage eines Fahrzeugs und Abgasanlage
KR102639603B1 (ko) * 2015-03-30 2024-02-23 바스프 코포레이션 디젤 배출물 제어를 위한 다기능 필터
US11213789B2 (en) * 2015-09-04 2022-01-04 Basf Corporation Integrated SCR and ammonia oxidation catalyst systems
WO2018054929A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-29 Umicore Ag & Co. Kg Diesel particle filter
GB2558371B (en) * 2016-10-28 2021-08-18 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter with partial surface coating
WO2018081682A1 (en) * 2016-10-31 2018-05-03 Johnson Matthey Public Limited Company Lta catalysts having extra-framework iron and/or manganese for treating exhaust gas
DE102016121509B4 (de) * 2016-11-10 2021-09-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
KR101896334B1 (ko) * 2016-11-28 2018-09-07 현대자동차 주식회사 배기가스 정화장치
GB2562160B (en) 2017-03-20 2021-06-23 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter with an ammonia slip catalyst
GB201705289D0 (en) * 2017-03-31 2017-05-17 Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh Selective catalytic reduction catalyst
JP7061622B2 (ja) * 2017-04-26 2022-04-28 ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット Ｓｃｒ触媒を有するファブリックフィルターバッグを用いて煙道ガスから有害化合物を除去するための方法およびシステム
CN110636893A (zh) * 2017-06-16 2019-12-31 优美科股份公司及两合公司 组合的烟尘过滤器和脲水解
WO2019072527A1 (de) * 2017-10-09 2019-04-18 Umicore Ag & Co. Kg Scr-aktiver katalysator
JP7049155B2 (ja) * 2018-03-30 2022-04-06 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP7097210B2 (ja) * 2018-03-30 2022-07-07 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
DE102018127955A1 (de) * 2018-11-08 2020-05-14 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktiver Partikelfilter mit hoher Filtrationseffizienz
CN110605114B (zh) * 2019-10-15 2022-04-01 南开大学 莫来石型氧化物负载型催化剂用于低温选择性催化还原脱硝的用途
DE102020207311B4 (de) 2020-06-11 2022-09-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Ammoniak-Sperrkatalysator, Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849399A (en) * 1987-04-16 1989-07-18 Allied-Signal Inc. Catalyst for the reduction of the ignition temperature of diesel soot
US5120695A (en) * 1989-07-28 1992-06-09 Degusaa Aktiengesellschaft (Degussa Ag) Catalyst for purifying exhaust gases from internal combustion engines and gas turbines operated at above the stoichiometric ratio
DE3929297C2 (de) * 1989-07-28 1996-03-14 Degussa Katalysator zur Reinigung von Abgasen aus überstöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotoren und Gasturbinen
JPH115020A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化システム
US6122603A (en) * 1998-05-29 2000-09-19 Powerweb, Inc. Multi-utility energy control system with dashboard
GB9919013D0 (en) 1999-08-13 1999-10-13 Johnson Matthey Plc Reactor
US6962614B2 (en) * 2000-08-22 2005-11-08 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Additive for diesel particulate filter
DE10054877A1 (de) * 2000-11-06 2002-05-29 Omg Ag & Co Kg Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden unter mageren Abgasbedingungen und Verfahren zur Abgasreinigung
DE10130338A1 (de) * 2001-06-26 2003-04-24 Forschungszentrum Juelich Gmbh Dieselrussfilter mit einem feindispers verteiltem Dieselrusskatalysator
US7107763B2 (en) * 2002-03-29 2006-09-19 Hitachi Metals, Ltd. Ceramic honeycomb filter and exhaust gas-cleaning method
JP2004060494A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
GB0220645D0 (en) * 2002-09-05 2002-10-16 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean burn ic engine
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
KR100469066B1 (ko) * 2003-04-14 2005-02-02 에스케이 주식회사 디젤차량 입자상 물질 제거용 필터 및 이의 제조방법
CA2522531C (en) * 2003-04-17 2012-07-24 Johnson Matthey Public Limited Company Method of decomposing nitrogen dioxide
US7465690B2 (en) * 2003-06-19 2008-12-16 Umicore Ag & Co. Kg Methods for making a catalytic element, the catalytic element made therefrom, and catalyzed particulate filters
DE10335785A1 (de) 2003-08-05 2005-03-10 Umicore Ag & Co Kg Katalysatoranordnung und Verfahren zur Reinigung des Abgases von mager betriebenen Verbrennungsmotoren
US7229597B2 (en) 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
JP4006645B2 (ja) * 2003-08-27 2007-11-14 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置
DE102004040549B4 (de) * 2004-08-21 2017-03-23 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch beschichtetes Partikelfilter und seine Verwendung
US7481983B2 (en) * 2004-08-23 2009-01-27 Basf Catalysts Llc Zone coated catalyst to simultaneously reduce NOx and unreacted ammonia
US7722829B2 (en) * 2004-09-14 2010-05-25 Basf Catalysts Llc Pressure-balanced, catalyzed soot filter
US7332454B2 (en) * 2005-03-16 2008-02-19 Sud-Chemie Inc. Oxidation catalyst on a substrate utilized for the purification of exhaust gases
DE602006009675D1 (de) * 2005-08-05 2009-11-19 Basf Catalysts Llc N dafür
US7655203B2 (en) * 2005-10-04 2010-02-02 General Electric Company Multi-component catalyst system and method for the reduction of NOx
US7431905B2 (en) * 2005-10-04 2008-10-07 General Electric Company Catalyst system and method for the reduction of NOx
US20090232714A1 (en) * 2005-10-06 2009-09-17 Akira Abe Particulate combustion catalyst, particulate filter, and exhaust gas clean-up system
US7740809B2 (en) * 2006-02-15 2010-06-22 Hitachi Metals, Ltd. Exhaust gas-cleaning apparatus
JP2007285295A (ja) * 2006-03-24 2007-11-01 Ngk Insulators Ltd 排気ガス浄化システム
WO2008011146A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Dow Global Technologies Inc. Improved zone catalyzed soot filter
DE102006038288A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem
DE102006038406A1 (de) * 2006-08-17 2008-02-21 Süd-Chemie AG Verfahren zum Beschichten oder Imprägnieren eines Katalysatorträgers
US7767175B2 (en) * 2007-01-09 2010-08-03 Catalytic Solutions, Inc. Ammonia SCR catalyst and method of using the catalyst
DE502007003465D1 (de) * 2007-02-23 2010-05-27 Umicore Ag & Co Kg Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
US7998423B2 (en) * 2007-02-27 2011-08-16 Basf Corporation SCR on low thermal mass filter substrates
WO2008122023A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Geo2 Technologies, Inc A selective catalytic reduction filter and method of using same
US8105542B2 (en) * 2007-06-19 2012-01-31 Hino Motors, Ltd. Engine exhaust gas purifier
EP2072773A1 (de) 2007-12-21 2009-06-24 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Behandlung von NOx im Abgas und dazugehöriges System
GB2457651A (en) * 2008-01-23 2009-08-26 Johnson Matthey Plc Catalysed wall-flow filter
US8038954B2 (en) * 2008-02-14 2011-10-18 Basf Corporation CSF with low platinum/palladium ratios

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010051983A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2483537A4 (de) * 2009-10-02 2015-03-18 Basf Corp Viertakt-dieselkatalysatoren und verwendungsverfahren dafür

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