JP2008526508A5

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Publication number: JP2008526508A5
Application number: JP2007552246A
Authority: JP
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2026-01-19

Description

ＮＯ_２は、強力なオキシダントであるが、ディーゼル微粒子を燃焼するのに有用な役割をはたすことが、当業者により認められてきている。特許文献１は、触媒化されていないＤＰＦの上流で、重度の触媒化ＤＯＣの使用により、この反応を実施する。重度の触媒化ＤＯＣは、排気に存在するＮＯをＮＯ_２に転換し、それは、炭素の微粒子を酸化してフィルターを再生するのを助ける。その文献の実施例２における第一の要素として、１立方フィートあたり約８０ｇのＰｔを含む従来のセラミックモノリス支持触媒が使用された。白金の典型的な量は、ＤＯＣの１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり３０−９０ｇであると報告されている。最近では、これらの装置の製造者は、低温度の再生により助けられるために、重度の触媒化ＤＰＦを利用するシステムを導入している。全貴金属添加量は、現在、１立方フィートあたり９０−１２０ｇであると報告されている。このアプローチの結果は、システムを逃れる多量の過剰なＮＯ_２である。ＮＯ_２は、強力な肺刺激物であり、そして濃度は、ＭＳＨＡにより排気ガスにおいて制限されており、そしてＣＡＲＢにより排気窒素酸化物の２０％に規制されることが提案されている。しかし、このタイプのシステムでは、白金の高いコストおよびＮＯ_２排出の関連する問題にもかかわらず、満足する再生を達成するために多量の白金の添加を必要とすることが判明している。
他の工業的な努力として、Ｃｏｏｐｅｒタイプの煤煙フィルターの再生を改善して、高濃度のＮＯ _２排出物を産生し、セリウムまたは鉄の燃料添加剤を用いることによるＤＰＦの再生を助けることがなされている。例えば、特許文献２は、ＤＰＦを備えたＤＯＣ、または、具体的な濃度の記載はないがＮＯをＮＯ_２に酸化するのに十分な濃度の固定された白金添加物を備えたＤＰＦ単独を使用することを開示している。しかし、Ｃｏｏｐｅｒシステムに関連する白金の高いコストやＮＯ_２排出物の有害な作用といった問題については触れられていない。

ＤＰＦ支持体上の過剰の触媒添加量の悪影響を認識し、その認識に基づいて、減少するＰＭのレベル、コスト、耐久性、および、二次排出物やメンテナンスの間隔の間に新しいバランスを達成する、ディーゼルエンジン用の排出物コントロールのためのシステムに関する当業者の要請を満たすのが、本発明の他の特定な目的である。
これらの目的および他の目的は、改良されたディーゼル排気処理システムを提供する本発明により達成される。

本発明は、ＤＰＦ単独またはそれとＤＯＣとである触媒基体を含む排出物後処理装置の処理を用い、触媒基体は、貴金属例えば白金族金属の触媒を少量有する。触媒の量は、煤煙オキシダントとしての使用のためにＮＯからＮＯ_２への転換を目的として当業者により必要とされてきたのより少なく、好ましくは１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり１５ｇより少ない例えば１−１５ｇ、望ましくは１０ｇより少ないそして最も好ましくは３−５ｇの白金族金属の量の金属添加量を有する。これらの低い触媒量は、ＮＯ_２の過剰な排出が環境上の問題になってきているあまりに多い量のＮＯ_２を生ずることなく、煤煙を燃焼するのを助ける。ＤＰＦを触媒化するための好適な貴金属のなかに、上記の特許文献１に同定されているものがあり、特に白金族金属を含むものがある。

本発明の１つの態様では、軽度の触媒化ＤＰＦは、０．０１５−０．５ｐｐｍのＰｔおよび０．５−８ｐｐｍのＣｅおよび／または鉄とともに使用される、１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり１５ｇより少ない、例えば１−１５ｇ、望ましくは１０ｇより少ないそして好ましくは３−５ｇの白金族金属の添加量を有する。より多いそしてより低いレベルの添加剤は、処理または操業のサイクルの一部で使用できる。ＦＢＣ組成物のさらなる記述は、以下に示される。

好ましいＣＷＭＦは、貴金属の少量のコーティングによる触媒を有するアルミナ洗浄被覆を有するステンレス鋼ワイヤメッシュフィルターである。本発明では、この触媒添加量は、１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり１５ｇ以下、例えば１−１５ｇそして典型的に７−１４ｇであり、それは減少した被覆、硫酸塩への硫黄の低下した転換およびＮＯ_２排出物の減少の利点を有する。ＦＢＣと使用されて、ＣＷＭＦは、上流のＮＯ_２発生の必要なしに、低温度の煤煙酸化および４５−７５％の良好なＰＭの減少を示す。

【００３９】
（２５時間）
註：ＤＯＣ＝１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり７５ｇのＰＧＭ添加量
ＣＷＭＦ＝１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり１４ｇのＰＧＭ添加量
ＦＢＣ＝０．５ｐｐｍＰｔ／７．５ｐｐｍＣｅ、他に述べられていない限り。
【実施例２】

好ましいシステムは、１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり１４ｇの白金金属の添加量を有するヨーロッパ特許１３５０９３３のタイプのワイヤメッシュＤＰＦを含む。この装置は、その構造および金属量について、現在、未知のタイプである。１９９０（Ｃｅｒｔｉｆｉｅｄ１９９１Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ）Ｃｕｍｍｉｎｓ８．３Ｌのエンジンからのデータは、エンジンの動力計での反復ホット・スタート・テスト・サイクルで得られた。Ｎｏ．２ＤおよびＵＬＳＤに関するベースライン微粒子排出物は、０．２０２ｇ／馬力・時および０．２０１ｇ／馬力・時で同じであった。全窒素酸化物の％としての全ＮＯ_２排出物は、またベースライン燃料について１５％および１４％であって同様であった。

本発明は、低いレベルのＦＢＣを有する触媒化ワイヤメッシュフィルターの使用に関しているが、フィルター基体上の少ない貴金属の添加量およびＰＭの大きな減少および少ないＮＯ_２の発生が、他のタイプのフィルターに及ぼしうることが認識されるだろう。ＵＬＳＤ中の０．５ｐｐｍ／７．５ｐｐｍの白金／セリウムのＦＢＣを使用した１立方フィート（約０．０２８ｍ^３）あたり３ｇの白金を有する軽度に触媒化された菫青石（Ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）セラミックフィルターのテストでは、微粒子は、０．０８２ｇ／馬力・時から０．００７ｇ／馬力・時に低下した。それは、微粒子が９０％減少したことを示す。ＮＯ_２の排出物は、全窒素酸化物の排出物の１６％であり、それに対してＦＢＣ／ＤＰＦはベースライン燃料で１１−１３％であった。

Claims

燃料中２−１５ｐｐｍの全金属濃度で白金並びにセリウムおよび／または鉄を含む燃料親和性触媒をディーゼル燃料に添加し、そして燃焼により生成される排気を、その上に貴金属触媒を有する基体をもつディーゼル微粒子フィルターに通過させることからなり、前記貴金属触媒は前記基体の１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり１５ｇより少ない量で前記基体上に存在することを特徴とする排気の全窒素酸化物の３５％より少なくＮＯ_２の排出物をコントロールしつつディーゼルエンジンからの微粒子排出物を減少させる方法。
前記ディーゼル微粒子フィルターは、１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり１０ｇより少ない触媒金属の添加量を有する請求項１の方法。
前記燃料は、該燃料中に０．０５−０．５ｐｐｍの白金をもたらす燃料可溶性白金化合物を含む請求項１または２の方法。
前記ディーゼル微粒子フィルターは、１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり３−５ｇの触媒金属の添加量を有する請求項１から３のいずれか１項の方法。
前記燃料親和性触媒は、前記燃料中に０．０１−１．０ｐｐｍの白金をもたらす燃料可溶性白金化合物を含む請求項１から４のいずれか１項の方法で用いられるディーゼル排出物コントロールシステム。
ＮＯ_２の排出物を排気の窒素酸化物種の３７％より低くコントロールしつつ、そして燃料中で１５ｐｐｍより少ない全金属濃度で白金およびセリウムおよび／または鉄を含む燃料親和性触媒とともに使用されたとき、ディーゼルエンジンの排気中に設置された基体の１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり１５ｇより少ないように貴金属触媒の添加量を最小にしつつ、微粒子排出物を３０％より多く減少させることを特徴とするシステム。
燃料中で２から１５ｐｐｍの全金属濃度で白金並びにセリウムおよび／または鉄を含有する燃料親和性触媒を含むディーゼル燃料供給手段、およびその上が貴金属触媒により触媒化されている後処理装置を含み、前記貴金属触媒は前記後処理装置の基体の１立方フィート（０．０２８ｍ ^３）あたり１５ｇより少ない量で前記後処理装置に存在することを特徴とする改良されたディーゼル排出物コントロールシステム。
前記後処理装置は、白金により触媒化されそして１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり１０ｇより少ない前記白金の添加量を有する請求項７のディーゼル排出物コントロールシステム。
前記後処理装置は、ＤＰＦおよび／またはＤＯＣを含み、そして１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり３−５ｇの貴金属添加量を有する請求項７または８のディーゼル排出物コントロールシステム。
前記後処理装置は、触媒化ワイヤメッシュフィルターを含み、そして１立方フィート（０．０２８ｍ^３）あたり７−１４ｇの貴金属添加量を有する請求項７から９のいずれか１項のディーゼル排出物コントロールシステム。
ディーゼルエンジンの排気システムに、その上に貴金属触媒を有する基体をもつワイヤメッシュフィルターを用意し、そして１５ｐｐｍより少ない全燃料親和性触媒レベルで、セリウムおよび／または鉄と組み合わされた白金を含む低使用割合の燃料親和性触媒を含むディーゼル燃料を備えたディーゼルエンジンを操業することからなり、前記貴金属触媒は前記基体の１立方フィート（０．０２８ｍ ^３）あたり１５ｇより少ない量で前記基体上に存在することを特徴とする強力なディーゼル微粒子コントロールシステム。
ＮＯ_２排出物の実質的な増加なしに少なくとも６０％の微粒子減少をもたらす請求項１１のディーゼル微粒子コントロールシステム。