JP2009542435A - 還元剤としてのアンモニアの使用下でリーンバーンエンジンの排ガス中の窒素酸化物を還元するための構造化scr触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
この比較例においては、鉄交換されたゼオライトをベースとする慣例のSCR触媒の変換プロフィールを試験した。そのような触媒は、典型的に300℃を上回る温度で最大変換率を有する変換プロフィールを示す。以下でVK1と称すこの比較触媒を製造するために、鉄交換されたゼオライトから成る触媒活性コーティング6.4gを、不活性のセラミックハニカム体上に施与した。該ハニカム体の体積は0.04lであった。それは、0.17mmの壁厚でcm2当たり62個のセルを有していた。
この比較例においては、銅交換されたゼオライトをベースとする慣例のSCR触媒の変換プロフィールを試験した。そのような触媒は、本出願人の経験によれば、銅の比較的高い酸化作用に基づき、一般に350℃を下回る温度で変換プロフィールを示す。以下でVK2と称すこの比較触媒を製造するために、銅交換されたゼオライトから成る触媒活性コーティング10gを、不活性のセラミックハニカム体上に施与した。該ハニカム体の体積は0.04lであった。それは、0.17mmの壁厚でcm2当たり62個のセルを有していた。
垂直の材料帯域配置を有する、2つの本発明による構造化SCR触媒の変換プロフィールおよび老化挙動を試験した。該触媒を製造するために、2つの材料帯域から成る触媒活性コーティングを、不活性セラミックハニカム担体上に施与した。このために、該ハニカム体にまず、比較例2からの触媒VK2に相当する銅交換されたゼオライトからの材料帯域を備え付け、かつ該コーティングの接着をより良好なものとするために500℃で2時間のあいだ空気中で焼成した。引き続き、比較例1からのVK1に相当する鉄交換されたゼオライトから成る別の材料帯域を施与した。このように、図3Aに相当する垂直の材料帯域配置を有し、かつ0.04lの触媒体積を有する2つの本発明による触媒を製造した。両触媒は、cm2当たり62個のセルのセル数および0.17mmの壁厚を有していた。この2つの本発明による触媒の本質的な違いは、次の表中に記載された材料帯域の量比にあった。
この実施例においては、図3Dの中で示されているように、材料帯域の水平配置を有する本発明による触媒を試験した。そのために、0.17mmの壁厚を有し、0.04lの体積およびcm2当たり62個のセルのセル数を有する不活性セラミックハニカム体に、2つの材料帯域から成るコーティングを備え付けた。まずそれに、鉄交換されたゼオライトから成る材料帯域を慣例の浸漬法において不活性担体の長さの半分まで施与した。その後にまだ未コーティングの半分に、銅交換されたゼオライトから成る材料帯域を備え付け、そうして2つの材料帯域がオーバーラップ帯域を持たずに接した。
(3) 不活性ハニカム体
(4) 排ガスと最初に接触する比較的高い温度での変換プロフィールを有する材料帯域
(5) SCR反応において触媒活性担体でない場合に、排ガスと続いて接触する比較的低い温度での変換プロフィールを有する材料帯域
(6) 不活性担体
(7) 排ガスと続いて接触する比較的低い温度での変換プロフィールを有する材料帯域としてのSCR反応における触媒活性担体
(8) 材料帯域のオーバーラップ領域
(9) 未コーティングの中間帯域
AおよびB 2つの材料帯域の可能な垂直配置
C オーバーラップ領域を有する不活性担体上での2つの材料帯域の水平配置
DおよびE オーバーラップ領域を持たない不活性担体上での2つの材料帯域の水平配置
F 排ガスと続いて接触する材料帯域がSCR反応における触媒活性担体である時の、部分的なオーバーラップ領域を有する2つの材料帯域の水平配置
Claims (20)
- 還元剤としてのアンモニアまたはアンモニアに分解されうる化合物の使用下で内燃機関のリーン排ガス中の窒素酸化物を還元するための、場合により触媒不活性担体上に施与されており、かつ排ガスと時間的に連続して接触する複数の触媒活性材料帯域から構成される構造化SCR触媒であって、その際、該材料帯域は、SCR反応の様々の変換プロフィールを示し、その際、浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域の変換プロフィールは、浄化されるべき排ガスと続いて接触する材料帯域の変換プロフィールより高い温度にある、前記構造化SCR触媒において、浄化されるべき排ガスと最初に接触する帯域が、鉄交換されたゼオライトを含有し、かつ浄化されるべき排ガスと続いて接触する材料帯域が、遷移金属交換されたゼオライトまたは五酸化バナジウム、三酸化タングステンおよび二酸化チタンまたはそれらの組み合わせ物から成る群から選択された遷移金属酸化物を含有するか、または遷移金属交換されたゼオライトおよび五酸化バナジウム、三酸化タングステンおよび二酸化チタンまたはそれらの組み合わせ物から成る群から選択された遷移金属酸化物を含有することを特徴とする、還元剤としてのアンモニアまたはアンモニアに分解されうる化合物の使用下で内燃機関のリーン排ガス中の窒素酸化物を還元するための構造化SCR触媒。
- 白金族金属を含有しないことを特徴とする、請求項1記載の構造化SCR触媒。
- 浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域の変換プロフィールが350℃〜500℃の温度領域中にあることを特徴とする、請求項2記載の構造化SCR触媒。
- 浄化されるべき排ガスと続いて接触する材料帯域の変換プロフィールが100℃〜400℃の温度領域中にあることを特徴とする、請求項2記載の構造化SCR触媒。
- 遷移金属交換されたゼオライトが、銅、マンガン、コバルト、ニッケル、銀および金またはそれらの組み合わせ物から成る群から選択された遷移金属を含有することを特徴とする、請求項4記載の構造化SCR触媒。
- 遷移金属交換されたゼオライトが銅を含有することを特徴とする、請求項5記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域が垂直に重ねて配置されており、その際、上の層が、浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の構造化SCR触媒。
- 浄化されるべき排ガスと続いて接触する材料帯域が、上の層と、担体として用いられるハニカム体との間に配置されていることを特徴とする、請求項7記載の構造化SCR触媒。
- 浄化されるべき排ガスと続いて接触する材料帯域が、担体として用いられるハニカム体と同一物であることを特徴とする、請求項7記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域の間に、遷移金属原子に対して拡散バリヤーとして作用する別のコーティングが配置されていることを特徴とする、請求項7から9までのいずれか1項記載の構造化SCR触媒。
- コーティングが主として、交換されなかったゼオライト("H−ゼオライト")またはアンモニウム交換されたゼオライトまたはその組み合わせ物を含有することを特徴とする、請求項10記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域が、排ガスの流方向に連続して配置されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域が、担体として用いられるハニカム体上に配置されていることを特徴とする、請求項12記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域が、流方向で0〜5ミリメートルの縦伸びを有するオーバーラップ領域を有することを特徴とする、請求項13記載の構造化SCR触媒。
- 材料帯域の間に、流方向で0〜5ミリメートルの縦伸びを有するハニカム体の未コーティング部分が配置されていることを特徴とする、請求項13記載の構造化SCR触媒。
- 浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域が、ハニカム体の長さの5〜95%を占めることを特徴とする、請求項13記載の構造化SCR触媒。
- 請求項1から16までのいずれか1項記載の構造化SCR触媒を含有する排ガス浄化装置。
- 還元剤としてのアンモニアまたはアンモニアに分解されうる化合物の使用下で内燃機関のリーン排ガスから窒素酸化物を除去するための、請求項1から16までのいずれか1項記載の構造化SCR触媒の使用。
- 還元剤としてのアンモニアまたはアンモニアに分解されうる化合物の使用下で内燃機関のリーン排ガスから窒素酸化物を除去するための、請求項16記載の構造化SCR触媒の使用であって、その際、該触媒は、350℃を超えない温度で主として運転され、かつ浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域が、ハニカム体の長さの5〜50%を占める、請求項16記載の構造化SCR触媒の使用。
- 還元剤としてのアンモニアまたはアンモニアに分解されうる化合物の使用下で内燃機関のリーン排ガスから窒素酸化物を除去するための、請求項16記載の構造化SCR触媒の使用であって、その際、該触媒は、350℃を上回る温度で主として運転され、かつ浄化されるべき排ガスと最初に接触する材料帯域が、ハニカム体の長さの50〜95%を占める、請求項16記載の構造化SCR触媒の使用。
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