KR101882841B1 - 촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터 - Google Patents

촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR101882841B1
KR101882841B1 KR1020137035008A KR20137035008A KR101882841B1 KR 101882841 B1 KR101882841 B1 KR 101882841B1 KR 1020137035008 A KR1020137035008 A KR 1020137035008A KR 20137035008 A KR20137035008 A KR 20137035008A KR 101882841 B1 KR101882841 B1 KR 101882841B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
ammonia
active
catalyst composition
nitrogen oxides
Prior art date
Application number
KR1020137035008A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140036278A (ko
Inventor
팔 엘. 가브리엘손
켈드 요한슨
Original Assignee
할도르 토프쉐 에이/에스
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 할도르 토프쉐 에이/에스 filed Critical 할도르 토프쉐 에이/에스
Publication of KR20140036278A publication Critical patent/KR20140036278A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101882841B1 publication Critical patent/KR101882841B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2832—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support granular, e.g. pellets
    • 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
    • B01D53/9463—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 one brick
    • B01D53/9468—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 one brick in different layers
    • 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
    • B01J35/56—
    • 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
    • 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
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • 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
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—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
    • F01N3/033—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
    • 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
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • 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
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • 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
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B01J29/85—Silicoaluminophosphates (SAPO compounds)
    • 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
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027—Powdering
    • B01J37/0036—Grinding
    • 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
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0219—Coating the coating containing organic compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

잔류 탄화수소 및 일산화탄소의 제거에 활성을 갖고 풍부 연소 엔진 작동 조건에서 질소 산화물이 수소 및/또는 일산화탄소와 반응하여 암모니아가 되는 반응을 촉매작용하는 제1 촉매로 그것의 입구측에서 촉매작용되고, 입구측에서 형성된 암모니아와의 반응에 의해 NOx의 선택적 환원에 활성을 갖는 제2 촉매로 그것의 출구측에서 촉매작용되는, 벽유동 미립자 필터의 제조 방법. 방법은 제1 촉매가 필터 벽 평균 기공 크기보다 작은 입자 크기를 갖고, 제2 촉매가 필터 벽 평균 기공 크기보다 큰 입자 크기를 갖는 것을 제공하고, 제1 및 제2 촉매를 출구 단부로부터 워시코팅을 위해 사용되는 하나의 현탁액으로 혼합하는 단계를 포함한다. 이로써 제1 촉매는 격벽으로 확산한다.

Description

촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터{METHOD FOR COATING A CATALYSED PARTICULATE FILTER AND A PARTICULATE FILTER}
본 발명은 다작용성 촉매화 엔진 배기 미립자 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공지된 NH3-선택적 촉매 환원(SCR) 공정에 의해 질소 산화물을 제거하는데에 활성인 3원촉매(TWC)로 촉매작용되고, 선택적으로 과량의 암모니아의 질소로의 산화에 활성을 갖는 촉매로 촉매작용되는 다작용성 촉매화 미립자 필터의 제조 방법이다.
다작용성 촉매화 필터는 가솔린 직접 분사(GDI) 엔진과 같은, 희박 연소 가솔린 엔진으로부터의 배기 가스의 정화에 특히 유용하다.
GDI 엔진은 가솔린이 사전 혼합된 분사 엔진보다 더 많은 탄소질 매연을 발생시킨다. 유럽에서 Euro 5+ Diesel 법안은 GDI에 대해 앞으로는 4.5mg/km의 미립자 질량 한계를 가지고 사용될 것으로 예상되는데, 이것은 상기 한계에 도달하기 위해 엔진 배기의 여과를 요구한다.
전형적으로, 자동차 용도에 사용하기 위한 필터는 벌집모양 구조체로 구성된 벽유동형(wall flow type) 필터이고, 여기서 미립자 물질은 벌집모양 구조의 격벽에 또는 안에 포획된다. 이들 필터는 가스 투과성 격벽에 의해 분리된 복수의 길이방향 유동 채널을 가진다. 가스 입구 채널은 그것의 가스 입구측에서 개방되고 반대 출구 단부에서 차단되고 가스 출구 채널은 출구 단부에서 개방되고 입구 단부에서 차단되어서, 벽유동 필터에 진입하는 가스 스트림이 격벽을 통해 강제된 후 출구 채널로 진입한다.
매연 입자에 더하여, 가솔린 엔진으로부터의 배기 가스는 질소 산화물(NOx), 일산화탄소 및 미연소 탄화수소를 함유하는데, 이것들은 건강 및 환경상의 위험을 나타내는 화합물이고 배기 가스로부터 감소 또는 제거되어야 한다.
NOx, 일산화탄소 및 탄화수소의 제거 또는 무해한 화합물로의 환원에 활성인 촉매는 그 자체가 본 분야에 알려져 있다.
특허 문헌은 엔진 배기 가스로부터의 유해한 화합물의 제거를 위한 별도의 촉매 장치를 포함하는 많은 정화 시스템을 개시한다.
암모니아 자체 또는 암모니아의 전구체로 배기 가스에 첨가된 암모니아와의 반응에 의해 NOx의 선택적 촉매 환원(SCR)과 함께 탄화수소 및 미립자 물질의 산화를 촉매작용하는 촉매로 코팅된 배기 가스 미립자 필터가 본 분야에 또한 알려져 있다.
상기 언급된 반응을 촉매작용하는 상이한 촉매들로 코팅된 다작용성 디젤 미립자 필터가 본 분야에 또한 알려져 있다.
공지된 다작용성 필터에서는, 상이한 촉매들이 필터의 상이한 구역들에서 세그먼트로 또는 구역으로 코팅되어 있다.
필터 상에 상이한 촉매들의 세그먼트로 또는 구역으로의 코팅은 값비싸고 어려운 제조 공정이다.
공지된 기술과 비교해, 본 발명은 질소 산화물의 암모니아와의 선택적 환원 그리고 탄화수소, 일산화탄소 및 과량의 암모니아의 제거를 위해 상이한 촉매들로 촉매화 미립자 필터의 제조를 위한 더 쉬운 방법을 제안한다.
따라서, 본 발명은
a) 가스 투과성 다공성 격벽에 의해 분리된 복수의 길이방향 입구 유동 채널 및 출구 유동 채널을 갖는 벽유동 필터 본체를 제공하는 단계;
b) 질소 산화물이 일산화탄소 및 수소와 반응하여 암모니아가 되는 반응에 활성인 제1 촉매 조성물과, 질소 산화물이 암모니아와 반응하여 질소가 되는 선택적 환원 반응에 활성인 제2 촉매 조성물을 포함하는 촉매 워시코트를 제공하는 단계로서, 제1 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 작은 입자 크기를 갖고, 제2 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 큰 입자 크기를 갖는 단계;
c) 워시코트의 출구 채널의 출구 단부로의 도입에 의해 필터 본체를 촉매 워시코트로 코팅하는 단계; 및
d) 코팅된 필터 본체를 건조 및 열처리하여 촉매화 미립자 필터를 얻는 단계를 포함하는, 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법을 제공한다.
제1 촉매가 격벽의 평균 기공 직경보다 작은 입자 크기를 갖고 제2 촉매 입자가 벽의 평균 기공 직경보다 큰 입자 크기를 갖는 것의 이점은 제1 촉매 입자가 격벽으로 효과적으로 확산하는 것을 허용하고 제2 촉매가 특이적 촉매 활성이 바람직하지 않은 채널로 확산하는 것을 방지하는 것이다.
그 다음 필터 본체를 상이한 촉매들로 입구 및 출구 유동 채널을 단일 워시코트로 코팅하는 것이 가능하다.
하기 반응:
NOx + H2/CO = NH3 + CO2 + H20
에 의해 NOx의 암모니아로의 반응에 유용한 촉매는 팔라듐, 백금, 팔라듐 및 로듐의 혼합물, 그리고 팔라듐, 백금 및 로듐의 혼합물이다.
이들 촉매는 가솔린 엔진의 풍부 연소 작동 조건, 즉 λ<1 하에서 암모니아 형성을 촉매작용한다. 팔라듐은 가장 많은 암모니아 형성을 갖는 바람직한 촉매이다.
따라서 상기 반응에 의해 입구 채널 내에서 형성된 암모니아는 필터의 격벽을 통해 출구 채널로 투과되고 풍부 작동 조건 동안 출구 유동 채널에서 SCR 촉매에서 흡착된다.
암모니아 형성 촉매 및 SCR 촉매는 둘 다 바람직하게는 각각 입구 채널 및 출구 채널을 향하는 면의 격벽에 부착된다.
엔진의 후속 희박 연소 작동 사이클에서, 배기 가스에 존재하는 NOx는 하기 반응에 의해 SCR 촉매에 저장된 암모니아와 반응한다:
NOx + NH3 = N2 + H2O
이미 상기에 언급된 바와 같이, SCR 촉매는 그 자체가 본 분야에 알려져 있다. 본 발명에서 사용을 위해, 질소 산화물의 선택적 환원에 활성인 바람직한 촉매는 제올라이트, 실리카 알루미늄 포스페이트, 이온 교환 제올라이트, 철 및/또는 구리로 촉진된 실리카 알루미늄 포스페이트, 하나 또는 그 이상의 비금속 산화물 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 사용을 위해 더 바람직한 SCR 촉매는 구리 및/또는 철로 촉진된, SAPO 34와 같은 캐버자이트 구조를 갖는 실리카 알루미늄 포스페이트이다.
NOx와 반응하지 않은 과량의 암모니아를 제거하기 위해, 벽유동 필터는 본 발명의 구체예에서 필터의 출구 단부의 영역에서 적어도 각 출구 유동 채널에 배열된 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함한다.
바람직한 암모니아 산화 촉매는 팔라듐, 백금 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
암모니아 산화 촉매와 접촉하여, 암모니아는 질소 및 물로 산화된다.
암모니아 산화 촉매는 출구 영역에서 필터의 출구 채널의 격벽 상에 직접 부착되거나, 또는 SCR 촉매 층의 표면상에 표면층으로서 제공될 수 있다.
본 발명은 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법을 추가로 제공한다.
그것의 광범위한 구체예에서 본 발명은
a) 가스 투과성 다공성 격벽에 의해 분리된 복수의 길이방향 입구 유동 채널 및 출구 유동 채널을 갖는 벽유동 필터 본체를 제공하는 단계;
b) 질소 산화물이 일산화탄소 및 수소와 반응하여 암모니아가 되는 반응에 활성인 제1 촉매 조성물과, 질소 산화물이 암모니아와 반응하여 질소가 되는 선택적 환원 반응에 활성인 제2 촉매 조성물을 포함하는 촉매 워시코트를 제공하는 단계로서, 제1 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 작은 모드 입자 크기를 갖고, 제2 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 큰 모드 입자 크기를 갖는 단계;
c) 워시코트의 출구 채널의 출구 단부로의 도입에 의해 필터 본체를 촉매 워시코트로 코팅하는 단계; 및
d) 코팅된 필터 본체를 건조 및 열처리하여 촉매화 미립자 필터를 얻는 단계를 포함하는, 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서의 사용을 위한 특이적 촉매 조성물은 상기 언급되고 청구항 2 내지 4 항에 더 개시된다.
본 발명의 추가 구체예에서, 필터는 과량의 암모니아의 질소 및 물로의 산화에 활성인 촉매인 소위 암모니아 슬립 촉매로 추가로 코팅된다.
따라서 이 구체예에서 본 발명의 방법은
암모니아의 선택적 산화에 활성인 촉매 조성물을 함유하는 제2 워시코트를 제공하는 단계; 및
출구 채널의 적어도 일부를 워시코트로 코팅하고 이어서 코팅에 촉매 워시코트로 코팅하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 사용을 위한 워시코트를 제조할 때, 보통 입자 형태인 촉매는 필요한 입자 크기로 밀링 또는 응집되고, 선택적으로 결합제, 점도 개선제, 발포제 또는 다른 처리 보조제의 첨가와 함께 물 또는 유기 용매에 현탁된다.
그 다음 필터는 필터에 진공을 인가하여 워시코트를 가압하거나 또는 침지 코팅에 의한 것을 포함하는 통상의 실시에 따라 워시코팅된다.
필터 상에 코팅된 제1 촉매의 양은 전형적으로 10 내지 140 g/l이고, 필터 상에 코팅된 제2 촉매의 양은 전형적으로 10 내지 100 g/l이다. 필터 상의 총 촉매 로딩은 전형적으로 40 내지 200 g/l의 범위이다.
본 발명에서의 사용을 위한 적합한 필터 재료의 예는 탄화규소, 티탄산알루미늄, 코디어라이트, 알루미나, 물라이트 또는 이들의 조합물이다.
실시예
제1 촉매 조성물의 현탁액은 제1 단계에서 산화세륨 상에 부착된 팔라듐 및 로듐의 분말 혼합물과 필터 벽 평균 기공 크기보다 작은 입자 크기의 알루미나 입자로부터 제조된다.
혼합물 제1 촉매의 현탁액은 리터 필터당 40 ml 탈염수 중의 20 g의 이들 분말을 혼합함으로써 제조된다. 분산제 Zephrym PD-7000 및 소포제를 첨가한다. 현탁액을 비드밀에서 밀링한다. 최종 현탁액의 입자 크기는 벽유동 필터의 벽에서 기공들의 평균 기공 직경보다 작아야 한다.
제2 촉매의 현탁액은 리터 필터당 200 ml 탈염수 중에 2% 구리로 촉진된 100 g의 실리카 알루미늄 포스페이트 SAPO-34를 혼합하고 분산시킴으로써 만들어진다. 분산제 Zephrym PD-7000 및 소포제를 첨가한다. 입자 크기는 벽유동 필터의 벽에서 기공들의 평균 기공 직경보다 커야한다.
그 다음 제1 촉매 및 제2 촉매의 현탁액을 하나의 현탁액으로 혼합한다.
종래의 높은 다공성(약 60% 및 벽 평균 기공 크기 약 18 μm)의 플러깅된 SiC 벽유동 필터가 사용된다.
제1 및 제2 촉매의 혼합 현탁액은 표준 워시코트 방법에 의해 필터 투과측의 출구 단부를 필터로부터 워시코팅하고, 건조하고 750℃에서 하소한다.

Claims (6)

  1. 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법으로서,
    a) 가스 투과성 다공성 격벽에 의해 분리된 복수의 길이방향 입구 유동 채널 및 출구 유동 채널을 갖는 벽유동 필터 본체를 제공하는 단계;
    b) 질소 산화물이 일산화탄소 및 수소와 반응하여 암모니아가 되는 반응에 활성인 제1 촉매 조성물과, 질소 산화물이 암모니아와 반응하여 질소가 되는 선택적 환원 반응에 활성인 제2 촉매 조성물을 포함하는 촉매 워시코트를 제공하는 단계로서, 상기 제1 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 작은 모드 입자 크기를 갖고, 상기 제2 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 큰 모드 입자 크기를 갖는 단계;
    c) 워시코트를 출구 채널의 출구 단부에 도입함으로써 필터 본체를 촉매 워시코트로 코팅하는 단계; 및
    d) 코팅된 필터 본체를 건조 및 열처리하여 촉매화 미립자 필터를 얻는 단계를 포함하고,
    질소 산화물의 암모니아로의 변환에 활성인 촉매는 팔라듐; 백금; 팔라듐 및 로듐의 혼합물; 또는 팔라듐, 백금 및 로듐의 혼합물;을 포함하며, 그리고
    질소 산화물의 선택적 환원에 활성인 촉매는 제올라이트, 실리카 알루미늄 포스페이트, 이온 교환 제올라이트, 철 및/또는 구리로 촉진된 실리카 알루미늄 포스페이트, 및 하나 또는 그 이상의 비금속 산화물 중 적어도 하나를 포함하는, 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 질소 산화물의 암모니아로의 변환에 활성인 촉매는 팔라듐으로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    암모니아의 산화에 활성인 촉매 조성물을 함유하는 제2 워시코트를 제공하는 단계; 및
    출구 단부의 영역에서 출구 채널의 일부를 상기 제2 워시코트로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화 벽유동 필터의 제조 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따라서 제조되는 촉매화 벽유동 필터로서,
    상기 촉매화 벽유동 필터는 촉매 워시코트로 코팅된 벽유동 필터 본체를 구비하고, 상기 벽유동 필터 본체는 가스 투과성 다공성 격벽에 의해 분리된 복수의 길이방향 입구 유동 채널 및 출구 유동 채널을 갖고,
    상기 촉매 워시코트는 질소 산화물이 일산화탄소 및 수소와 반응하여 암모니아가 되는 반응에 활성인 제1 촉매 조성물과, 질소 산화물이 암모니아와 반응하여 질소가 되는 선택적 환원 반응에 활성인 제2 촉매 조성물을 포함하며, 상기 제1 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 작은 모드 입자 크기를 갖고, 상기 제2 촉매 조성물은 다공성 격벽의 평균 기공 직경보다 큰 모드 입자 크기를 갖고,
    질소 산화물의 암모니아로의 변환에 활성인 촉매는 팔라듐; 백금; 팔라듐 및 로듐의 혼합물; 또는 팔라듐, 백금 및 로듐의 혼합물;을 포함하며, 그리고
    질소 산화물의 선택적 환원에 활성인 촉매는 제올라이트, 실리카 알루미늄 포스페이트, 이온 교환 제올라이트, 철 및/또는 구리로 촉진된 실리카 알루미늄 포스페이트, 및 하나 또는 그 이상의 비금속 산화물 중 적어도 하나를 포함하는, 촉매화 벽유동 필터.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020137035008A 2011-07-13 2012-06-14 촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터 KR101882841B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201100537 2011-07-13
DKPA201100537 2011-07-13
PCT/EP2012/061328 WO2013007466A1 (en) 2011-07-13 2012-06-14 Method for coating a catalysed particulate filter and a particulate filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140036278A KR20140036278A (ko) 2014-03-25
KR101882841B1 true KR101882841B1 (ko) 2018-07-31

Family

ID=46320938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137035008A KR101882841B1 (ko) 2011-07-13 2012-06-14 촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20140170033A1 (ko)
JP (1) JP6395602B2 (ko)
KR (1) KR101882841B1 (ko)
CN (1) CN103826745A (ko)
BR (1) BR112014000287A2 (ko)
CA (1) CA2837803A1 (ko)
MX (1) MX2014000499A (ko)
RU (1) RU2606185C2 (ko)
WO (1) WO2013007466A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2017140082A (ru) * 2015-05-19 2019-06-19 Хальдор Топсеэ А/С Способ, многофункциональный фильтр и система для удаления материала в виде частиц и вредных соединений из выхлопного газа двигателя
CN111305931A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 汪利峰 内燃机车壁流式颗粒过滤器的催化剂涂敷方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008510606A (ja) * 2004-08-21 2008-04-10 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト ウォールフロー型フィルタに被覆組成物を被覆するための方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0510498B1 (en) * 1991-04-22 1997-01-29 Corning Incorporated Catalytic reactor system
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
JP3387290B2 (ja) * 1995-10-02 2003-03-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用フィルター
US5981427A (en) * 1996-09-04 1999-11-09 Engelhard Corporation Catalyst composition
JP3888171B2 (ja) * 2002-01-28 2007-02-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置、および、該排気浄化装置のパティキュレートフィルタに触媒を担持させる触媒担持方法
US7332135B2 (en) * 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
US7198764B2 (en) * 2003-03-05 2007-04-03 Delphi Technologies, Inc. Gas treatment system and a method for using the same
US7611680B2 (en) * 2004-10-28 2009-11-03 Nanostellar, Inc. Platinum-bismuth catalysts for treating engine exhaust
DE202005008146U1 (de) * 2005-05-24 2005-07-28 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
DE502007003465D1 (de) * 2007-02-23 2010-05-27 Umicore Ag & Co Kg Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
JP2008212799A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Okayama Univ 排ガス中の窒素酸化物を接触還元するための触媒と方法
JP5110954B2 (ja) * 2007-05-09 2012-12-26 エヌ・イーケムキャット株式会社 選択還元型触媒を用いた排気ガス浄化触媒装置並びに排気ガス浄化方法
WO2009087819A1 (ja) * 2008-01-08 2009-07-16 Honda Motor Co., Ltd. 内燃機関の排気浄化装置
US20100101221A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Caterpillar Inc. CATALYSTS, SYSTEMS, AND METHODS FOR REDUCING NOx IN AN EXHAUST GAS
US9662611B2 (en) * 2009-04-03 2017-05-30 Basf Corporation Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts
DE102009033635B4 (de) * 2009-07-17 2020-11-05 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives Partikelfilter mit Schwefelwasserstoff-Sperrfunktion, seine Verwendung und Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Partikeln
GB201100595D0 (en) * 2010-06-02 2011-03-02 Johnson Matthey Plc Filtration improvements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008510606A (ja) * 2004-08-21 2008-04-10 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト ウォールフロー型フィルタに被覆組成物を被覆するための方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014524833A (ja) 2014-09-25
RU2606185C2 (ru) 2017-01-10
JP6395602B2 (ja) 2018-09-26
MX2014000499A (es) 2014-02-19
RU2014104855A (ru) 2015-08-20
KR20140036278A (ko) 2014-03-25
BR112014000287A2 (pt) 2017-02-14
CN103826745A (zh) 2014-05-28
WO2013007466A1 (en) 2013-01-17
CA2837803A1 (en) 2013-01-17
US20140170033A1 (en) 2014-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6182233B2 (ja) 触媒化微粒子フィルターの製造方法及び触媒化微粒子フィルター
KR101831933B1 (ko) 촉매화 미립자 필터 및 미립자 필터의 코팅 방법
KR101852378B1 (ko) 촉매화된 미립자 필터의 제조 방법 및 촉매화된 미립자 필터
KR101870412B1 (ko) 촉매화된 미립자 필터의 제조 방법 및 촉매화된 미립자 필터
JP6395603B2 (ja) 触媒微粒子フィルター及び微粒子フィルターの製造方法
KR101882841B1 (ko) 촉매화 미립자 필터의 코팅 방법 및 미립자 필터
EP2731718A1 (en) Method for coating a catalysed particulate filter and a particulate filter

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant