JP5909191B2 - 帯状触媒スートフィルタ - Google Patents
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- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
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-
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- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D2255/102—Platinum group metals
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
Description
入口端、出口端、入口端と出口端とに延在する軸方向長さを有するウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する;
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含む;
ここで、入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有し、これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのx%であり、xは、0<x<100である;
ここで、出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有し、これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの100−x%である;
ここで、最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する;
ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、0.5未満の被膜ローディング比でウォールフロー基板に存在する。被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3)):2番目の入口被膜ローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3))の比として計算される。
入口端、出口端、入口端と出口端とに延在する軸方向長さを有するウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する;
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含む;
ここで、入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有し、これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのx%であり、xは、0<x<100である。前記最初の入口被膜は酸化触媒を含む;
ここで、出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有し、これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの100−x%である。前記最初の出口被膜は酸化触媒を含む;
ここで、最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する;
ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、0.5未満の被膜ローディング比でウォールフロー基板に存在する。被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3)):2番目の入口被膜ローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3))の比として計算される。
(i)好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した38から75の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程;
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有する;
(ii)入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。
それによって、最初の入口被膜長が画定され、ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのx%であり、0<x<100である。最初の入口被膜のローディングは、好ましくは0.1から1g/inch3(g/(2.54cm)3)の範囲の予め決められた値に調整される;
(iii)(ii)の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。それによって、最初の出口被膜長が画定され、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの1−x%である。最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3)):最初の出口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3))の比として計算される被膜ローディング比が0.5より小さく、好ましくは0.10から0.45、更に好ましくは0.20から0.40、更に好ましくは0.30から0.35の範囲になるように調整される。
(i)好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した38から75の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程;
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有する;
(ii)入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。
それによって、最初の入口被膜長が画定され、ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのx%であり、0<x<100である。前記最初の入口被膜は酸化触媒を含み、最初の入口被膜のローディングは、好ましくは0.1から1g/inch3(g/(2.54cm)3)の範囲の予め決められた値に調整される;
(iii)(ii)の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。それによって、最初の出口被膜長が画定され、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの1−x%である。前記最初の出口被膜は酸化触媒を含み、最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3)):最初の出口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3))の比として計算される被膜ローディング比が0.5より小さく、好ましくは0.10から0.45、更に好ましくは0.20から0.40、更に好ましくは0.30から0.35の範囲になるように調整される。
(i)好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した38から75の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程;
(ii)入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのx%で画定される。0<x<100である。最初の入口被膜のローディングは、好ましくは0.1から1g/inch3(g/(2.54cm)3)の範囲の予め決められた値に調整される。
(iii)(ii)の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの1−x%で画定される。最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3)):最初の出口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3))の比として計算される被膜ローディング比が0.5より小さく、好ましくは0.10から0.45、更に好ましくは0.20から0.40、更に好ましくは0.30から0.35の範囲になるように調整される。
(iv)工程(iii)の後に、k個の更なる出口被膜を塗布する。ここで、(J+1)番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に位置し、前記(J+1)番目の出口被膜は出口端から(J+1)番目の出口被膜端まで延在し、これにより(J+1)番目の出口被膜の長さが画定される。(J+1)番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのyj+1%であって、0<yj+1≦100である。ここで、kは整数であって、k≧1であり、好ましくは1から4、より好ましくは1から3の範囲内にある。;ここで、jは製数であって1≦j≦kである。
1.触媒準備工程
1.1 入口/出口のウォッシュコートローディング比が0.3である帯状触媒スートフィルタ(サンプルA、本発明の実施形態)
入口/出口被膜のウォッシュコートローディング比が0.32の帯状触媒スートフィルタ
−入口被膜:20g/ft3Pt、10g/ft3Pd、0.3g/in3γアルミナ
−出口被膜:10g/ft3Pt、5g/ft3Pd、1.0g/in3γアルミナ
入口/出口被膜のウォッシュコートローディング比が略1(均一ウォッシュコートローディング)の帯状触媒スートフィルタ
−入口被膜:20g/ft3Pt、10g/ft3Pd、0.3g/in3γアルミナ
−出口被膜:10g/ft3Pt、5g/ft3Pd、0.3g/in3γアルミナ
サンプルAとBは、ドロップツーアイドル再生試験における最大温度が測定された。ドロップツーアイドル再生中に最大温度と勾配が低いほど、フィルタの最大スートローディングが高い。テストの前にサンプルは、2Lエンジン変位を有する4シリンダーのライトデューティディーゼルエンジンの排気流で、ローシティモード運転を経由して5.5g/l(l基板当たり=5.5g)のスートがローディングされた。
Claims (26)
- 入口端、出口端、入口端と出口端との間に延在する基板軸方向長さを含むウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する触媒スートフィルタであって、
複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含み;
入口通路の内壁は、最初の入口被膜を有し、該入口被膜が入口端から最初の入口被膜端まで延びることにより最初の入口被膜長が画定され、該最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのx%、0<x<100であり;
出口通路の内壁は、最初の出口被膜を有し、該出口被膜が出口端から最初の出口被膜端まで延びることにより最初の出口被膜長が画定され、該最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの100−x%であり;
最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定し;
最初の入口被膜と最初の出口被膜は、最初の入口被膜のローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3)):最初の出口被膜のローディング(g/インチ3(g/(2.54cm)3))の比として計算される被膜ローディング比が0.5未満であり;
最初の入口被膜は、少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含む酸化触媒を含み、
最初の出口被膜は、少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含む酸化触媒を含み、
PGM比は、最初の入口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))を、最初の出口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))で除したものと画定され、2から10であることを特徴とする触媒スートフィルタ。 - 被膜ローディング比は、0.10から0.45の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の触媒スートフィルタ。
- xは25から75の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜に含まれる酸化触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びこれらの2つ以上の混合物から成る群から選ばれる少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含むことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜は、5から100g/ft3(g/(30.48cm)3)の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の出口被膜に含まれる酸化触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びこれらの2つ以上の混合物から成る群から選ばれる少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含むことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の出口被膜は、5から100g/ft3(g/(30.48cm)3)の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- PGM比は、最初の入口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))を、最初の出口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))で除したものと画定され、3から7の範囲にあることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜及び最初の出口被膜にそれぞれ含まれる酸化触媒は、プラチナとパラジウムから成り、最初の入口被膜におけるプラチナ:パラジウムの質量比は、10:1から1:10の範囲にあり、及び最初の出口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、10:1から1:10の範囲にあることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜及び最初の出口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含むことを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 付加的にk個の更なる出口被膜を有し、
(J+1)番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に位置し、前記(J+1)番目の出口被膜は出口端から(J+1)番目の出口被膜端まで延在し、これにより(J+1)番目の出口被膜の長さが画定され、
(J+1)番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのyj+1%であって、0<yj+1≦100であり;kは整数であってk≧1であり;及び、jは整数であって1≦j≦kであることを特徴とする請求項1から10の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。 - xは100/(k+2)であることを特徴とする請求項11に記載の触媒スートフィルタ。
- 更なるk個の出口被膜の少なくとも一つは、少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含む酸化触媒を含むことを特徴とする請求項11又は12の何れかに記載の触媒スートフィルタ。
- k+1の出口被膜は合計で、5から100g/ft3(g/(30.48cm)3)の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項11から13の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- PGM比は、最初の入口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))を、k+1の出口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))で除したものと画定され、2から10の範囲にあることを特徴とする請求項11から14の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜及びk+1の出口被膜にそれぞれ含まれる酸化触媒は、プラチナとパラジウムから成り、最初の入口被膜におけるプラチナ:パラジウムの質量比は、10:1から1:10の範囲にあり、及びk+1の出口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、10:1から1:10の範囲にあることを特徴とする請求項11から15の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 更なるk個の出口被膜の少なくとも一つは、少なくとも一種の多孔質支持材料を含むことを特徴とする請求項11から16の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- ウォールフロー基板は、DIN 66133に従う水銀気孔率測定法により測定される38から75%の範囲の気孔率を有することを特徴とする請求項1から17の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 最初の入口被膜のローディングは、0.1から1g/インチ3(g/(2.54cm)3)であることを特徴とする請求項1から18の何れか1項に記載の触媒スートフィルタ。
- 請求項1から19の何れか1項に記載の触媒スートフィルタの製造方法であって、
(i)ウォールフロー基板を準備する工程であって、前記ウォールフロー基板は、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される複数の通路を有し;
前記複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路と、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有し;
(ii)入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程であって、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのx%で画定され、0<x<100であり、最初の入口被膜のローディングは予め決められた値に調整され;
(iii)(ii)の工程前、又は後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程であって、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの100−x%で画定され、最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3)):最初の出口被膜のローディング(g/inch3(g/(2.54cm)3))の比として計算される被膜ローディング比が0.5より小さくなるように調整され;
最初の入口被膜は、少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含む酸化触媒を含み、
最初の出口被膜は、少なくとも一種の白金族金属(PGM)を含む酸化触媒を含み、
PGM比は、最初の入口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))を、最初の出口被膜に含まれているPGMの総量(g/ft3(g/(30.48cm)3))で除したものと画定され、2から10であることを特徴とする製造方法。 - (iv)工程(iii)の後に、k個の更なる出口被膜を塗布する工程であって、(J+1)番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に、前記(J+1)番目の出口被膜が出口端から(J+1)番目の出口被膜端まで延在するように塗布され、これにより(J+1)番目の出口被膜の長さが画定され、(J+1)番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのyj+1%であって、0<yj+1≦100であり;ここで、kは整数であって、k≧1であり;jは整数であって1≦j≦kである、を更に含むことを特徴とする請求項20に記載の製造方法。
- (ii)において、xが100/(k+2)となるように最初の入口被膜が塗布されることを特徴とする請求項20又は21の何れかに記載の製造方法。
- ディーゼルエンジン排気流の処理システムであって、システムは、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通している排気導管;
請求項1から19の何れか1項の記載の触媒スートフィルタ;及び、
触媒スートフィルタと流体連通した:ディ−ゼル酸化触媒(DOC);選択接触還元(SCR)触媒;NOx吸蔵及び還元(NSR)触媒の内の一種を含むことを特徴とするシステム。 - 前記触媒スートフィルタは、DOCの下流に及びSCRの上流又は下流に配置されることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
- ディーゼルエンジン排気流の処理の方法であって、排気流はスート粒子を含み、前記方法は、排気流を請求項1から19の何れか1項に記載の触媒スートフィルタに接触させる工程を含むことを特徴とする方法。
- DOC又は触媒スートフィルタからの排気流を、更に選択接触還元(SCR)触媒を通すことを特徴とする請求項25に記載の方法。
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