KR20100125358A - 배출 조절 개선 - Google Patents

배출 조절 개선 Download PDF

Info

Publication number
KR20100125358A
KR20100125358A KR1020107021421A KR20107021421A KR20100125358A KR 20100125358 A KR20100125358 A KR 20100125358A KR 1020107021421 A KR1020107021421 A KR 1020107021421A KR 20107021421 A KR20107021421 A KR 20107021421A KR 20100125358 A KR20100125358 A KR 20100125358A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
oxidation catalyst
exhaust
natural gas
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020107021421A
Other languages
English (en)
Inventor
앤드류 도미니크 눈
마틴 빈센트 트위그
Original Assignee
존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 filed Critical 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
Publication of KR20100125358A publication Critical patent/KR20100125358A/ko

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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
    • 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
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

산화 촉매를 포함하는 배기 시스템을 포함하는 린번 천연 가스-연료 디젤 기관을 개시한다. 상기 기관은 이동수단 응용에서, 예를 들어 자동차에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있거나, 이는 전력 생산용 정치 기관일 수 있다.

Description

배출 조절 개선{IMPROVEMENTS IN EMISSION CONTROL}
본 발명은 배출 조절 개선에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 특히, 전형적으로 자동차에 사용되나, 전력 생산용 정치 기관 (stationary engine)으로부터의 배출물을 처리하는데 또한 사용될 수 있는 촉매 배출 조절 시스템이 제공된 천연 가스-연료 내연 기관에 관한 것이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 걸쳐, 용어 "디젤 기관"은 압축 점화 내연 기관을 지칭하는 데 사용될 것이다.
대형 디젤 기관 (heavy-duty diesel engine)에서 압축된 천연 가스를 사용하는 경향이 있으며, 적어도 부분적으로 이러한 기관은 배기 가스 배출 측면에서 액체 디젤-연료 기관보다 "더 깨끗하다"는 인식 때문이다. 본 발명은 액체 디젤 연료보다는 천연 가스를 사용하도록 변형된 디젤 기관 및 새롭게 개발된 기관 모두에 적용될 수 있다. 편리하게는 천연 가스는 압축된 천연 가스 (CNG), 또는 적절한 경우 액화 천연 가스 (LNG)로 저장될 수 있다.
용어 "천연 가스"는 천연 가스정과 같은 광물원 및 다른 보다 고급의 탄화수소와 회합된 가스, 바이오매스의 가스화, 석탄 가스화 공정, 매립지로부터 수득되거나, 탄소 산화물의 수소화 및 기타 메탄 형성 공정에 의해 제조되는 30 부피％ 초과의 메탄을 함유하는 가스를 포함한다.
메탄 자체 및 천연 가스의 세탄가 (Cetane Number: CN)는 통상적으로 변형되지 않은 디젤 기관에서 연료로 단독으로 사용하기에는 너무 낮다. 천연 가스는 예를 들어, 천연 가스 연소에 충분한 온도를 제공하는 디젤 연료 파일럿 인젝션 (pilot injection)과 함께 사용될 수 있다. 천연 가스는 스파크 플러그 (spark plug)에 의해 실린더(들)에서 천연 가스가 점화되도록 변형된 디젤 기관에서 단독으로 사용될 수 있다. 다른 기관 변형은 예를 들어, 천연 가스를 사용할 때 성능이 최적화되도록 압축비를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
천연 가스를 사용하는 기관은 다음과 같은 두 모드 중 적어도 하나의 모드 하에 작동될 수 있다. 연소되는 천연 가스의 양과 산소가 화학양론적으로 화학적 균형을 이루게 하며, 이는 전형적으로 액체 탄화수소에서보다 훨씬 더 높은, 거의 17의 공기/연료 비에 상응한다. 이어서 배기 가스 배출은 통상적인 가솔린 기관에 사용되는 것과 유사한 "삼원 촉매"로 조절될 수 있다. 제2 작동 모드는 산소가 연소되는 천연 가스의 양을 초과하는 경우이다. 이러한 린번 (lean-burn) 작동은 성능 이점을 가지며, 천연 가스를 사용하도록 변형된 디젤 기관에서 일반적으로 사용된다.
린번 천연 가스-연료 디젤 기관을 위한 통상적인 배출 조절 시스템은 산화 촉매 (예를 들어, 촉매화된 그을음 필터 형태인 미립자 트랩과 같은 추가 성분과 함께 또는 없이) 및 SCR 촉매 (환원제 주입기 시스템과 함께)를 갖는다. 산화 촉매는 공간이 있는 경우 배기 시스템에 위치한다. 모든 현대적 대형 디젤 기관은 터보과급 (turbocharge)되며, 터보과급기는, 특히 터보과급기 유닛이 흡입 공기를 동시에 압축하면서 배기에 의해 동력을 공급받아야 하기 때문에, 기관의 다중 배기관에 가깝게 위치한다.
천연 가스 연료 기관의 경우, 신규한 배치가 유리할 것으로 믿어진다. 메탄은 특정 조건, 예컨대 존재하는 메탄의 양, 유속 등에 좌우되는 촉매 산화를 위해 다른 보다 고급의 탄화수소에 비해 고온이 요구된다. 온도는 전형적으로 약 450℃ 이상이다. 하중 하에 작동하는 대형 디젤 기관에서 대략 600℃의 배기 가스 온도가 발생하지만, 부분 하중 조건 하에서는 이보다 상당히 덜 하고, 터보과급기는 일반적으로 크기가 크고, 에너지를 추출하여 압축기에 동력을 공급하면서 배기 가스를 급격하게 냉각시킨다. 따라서, 터보과급기 설치는 일반적으로 작동 조건에 따라 100℃ 이상의 배기 가스 온도의 하락을 초래한다. 산화 촉매는 통상적으로 터보과급기로부터 1 미터 이상의 거리에 위치하며, 배기 파이프 중에서 배기 가스가 추가로 냉각되고, 결과적으로 산화 촉매 상에서의 메탄의 전환이 빈번하게 단지 낮다.
최근, 오존 형성을 감소시키는 배출 규제의 최초 의도에 기초한 역사적인 이유로 인해, 미국에서는 메탄 배출이 규제되지 않는다. 따라서, 기관으로부터의 메탄 배출을 감소시키거나 메탄의 촉매 전환을 개선시키기 위한 필요성이 없다. 그렇더라도, 메탄은 중요한 "온실 가스"이고 메탄 배출을 최소화하는 것은 바람직한 것이다.
US 2005/0229900호에는 내연 기관용 배기 시스템, 예를 들어 디젤, 가솔린 또는 천연 가스 기관용 배기 시스템, 및 배기의 특정 배출 성분을 감소시키기 위해 암모니아를 계 내에서 생성하는 방법이 개시되어 있다. 암모니아는 제1 실린더 군으로부터 생성되는 풍부 배기 가스로부터 촉매적으로 생성된다. 산화 촉매는 희박 배기 가스에서 NO를 NO2로 산화시키기 위해 터보과급기의 상류에 위치하여 제2 실린더 군으로부터 약 1:1의 NO:NO2 혼합물을 생성할 수 있다.
CA 2285780호에는 천연 가스로부터 에너지를 생산하기 위한, 즉 정치 전원 전력 생산을 위한 전력 생산 공정 및 시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은 기관 및 터보과급기 사이에 위치한 촉매 전환기를 포함한다. JP 11-350942호에는 유사한 시스템이 개시되어 있다.
SAE 2001-01-0189호에는 자동차 디젤 기관으로부터의 탄화수소 및 일산화탄소를 처리하기 위한 터보 전 (pre-turbo) 산화 촉매가 개시되어 있다.
본 발명은 환경의 전체적인 개선과 함께 린번 천연 가스-연료 디젤 기관의 배출 조절을 개선시키는 것을 의도한다.
한 양태에 따라, 본 발명은 산화 촉매를 포함하는 배기 시스템을 포함하는 린번 천연 가스-연료 디젤 기관, 임의로는 대형 기관을 제공한다. 상기 기관은 이동수단, 예를 들어 트럭, 버스 등을 위한 대형 디젤 기관과 같은 자동차 응용으로부터 배기 가스를 처리하는데, 또는 전력 생산용 정치 기관을 처리하는데 사용하기 위한 것일 수 있다.
특정 양태에서, 배기 시스템은 배기구동 터보과급기를 포함하며, 여기서 산화 촉매는 기관과 터보과급기 사이에 위치한다. 한 실시양태에서, 각각의 실린더를 위해 다중 배기관 내에 산화 촉매가 위치한다. 또다른 실시양태에서, 터보과급기의 바로 앞에, 예를 들어 터보과급기 하우징의 흡입 측면 내에 산화 촉매가 위치한다.
실시양태에서, 산화 촉매는 1종 이상의 귀금속, 즉 금, 은 및 백금족 금속: 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금을 포함한다. 예를 들어, 1종 이상의 귀금속은 백금, 팔라듐, 금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 산화 촉매 중 귀금속은 팔라듐 및 금의 조합, 임의로 합금으로 이루어진다.
특정 실시양태에서, 산화 촉매는 팔라듐 및 금의 조합을 포함하며, 이들 중 적어도 일부는 합금으로 존재할 수 있다. 본 실시양태는 많은 이유로 특히 유리하다. 첫째로, Pd:Au가 필적하는 Pd-단독 촉매보다 메탄을 처리하는데 더 활성인 것을 실시예로부터 알 수 있다. 둘째로, 팔라듐-단독 촉매의 활성은 연료에 존재하는 황에 의해 피독될 수 있다. 그러나, 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, Pd:Au 촉매는 Pd-단독 촉매보다 더 쉽게 탈황된다. 또한, Pd:Au 촉매가 터보 전에 위치하는 실시양태에서, 촉매는 제1 위치에서 촉매가 황화되는 가능성을 감소시킬 수 있는 보다 높은 배기 가스 온도에 노출될 수 있고/있거나 보다 차가운 배기 가스를 생성하는 운전 조건 동안 촉매 상에 흡착되는 임의의 황을 제거할 수 있는 배기 가스 온도에 노출된다. Pd:Au 촉매는 또한 비교적 높은 내열성을 나타낸다.
또다른 양태에 따라, 본 발명은 본 발명에 따른 기관을 포함하는 자동차, 임의로는 대형 자동차를 제공한다.
또다른 양태에서, 본 발명은 린번 천연 가스-연료 디젤 기관으로부터의 배기 가스를 배기 가스 온도에서 메탄을 산화시키는데 효과적인 산화 촉매에 통과시키는 것을 포함하는, 린번 천연 가스-연료 디젤 기관으로부터의 메탄 배출을 개선하는 방법을 제공한다.
특정 실시양태에서, 상기 방법은 산화 촉매에 의해 처리된 배기 가스를 터보과급기로 통과시키는 단계를 제공한다.
본 발명의 터보 전 실시양태에서는 시스템 성분의 개선된 "패키징 (packaging)"이 요구되지만, 터보과급기의 상류에 있는 산화 촉매의 부피가 터보과급기의 하류에 위치한 통상적인 큰 부피의 산화 촉매에 비해 상당히 감소될 수 있기 때문에 문제가 개선된다. 상류 산화 촉매가 하류 산화 촉매와 조합될 수 있음이 고려된다. 본 발명에서, 산화 촉매는 상당히 높은 배기 가스 온도 뿐만 아니라, 맥동 (pulsating) 배기 가스 압력에 노출되고, 메탄에 대해 높은 전환 효율을 나타낼 수 있다.
산화 촉매(들)에 통과할 때 배기 가스 압력의 일부 작은 손실이 있을 수 있으나, 탄화수소 산화로부터 발생한 발열이 배기 가스 온도 및 터보과급기로 들어가는 배기 가스의 에너지 함량을 증가시킴으로써 적어도 일부 보상될 것이다.
특정 기관의 특징 및 시행되는 배출 규제에 따라, 배출 조절 시스템은 추가의 성분을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명자들은 (수동 또는 능동 재생 조절 시스템을 갖는) 미립자 필터 및 촉매화된 미립자 필터, NOx-트랩 또는 NOx 전환 촉매, 및 환원제 주입 수단을 갖는 선택적인 촉매 환원 (SCR) 전환 촉매를 언급하고자 한다. 추가적인 성분, 예컨대 암모니아 분해 촉매는 SCR 촉매의 하류에 위치할 수 있다. 환원제 주입의 전자적 조절이 추천된다.
본 발명에 사용하기에 적합한 산화 촉매는 관류 (flow-through) 기판 상에 담지된 내화성 산화물과 함께 백금 또는 팔라듐 또는 금, 또는 이들의 혼합물로 적재된다 (10 내지 250 g/cu ft). 기판은 바람직하게는 금속성이나, 적합한 내화성 세라믹 기판을 또한 고려할 수 있다. 통상적인 촉매 침착 방법 및 촉매 구조체가 사용될 수 있다.
본 발명을 보다 쉽게 이해시키기 위해, 하기 실시예가 첨부되는 도면을 참고하여 단지 예시적으로 제공된다.
도 1은 황화 전 및 후 모두에서 일정 범위의 팔라듐, 금 및 팔라듐/금 촉매에 대한 메탄 산화 활성을 보여주는 그래프이다.
도 2는 30℃에서 850℃로 가열하는 동안의 AuPd 촉매의 XRD를 보여주는 그래프이다.
<실시예>
촉매 제조 및 시험 절차
Pd:Au의 원자 구성이 0:1 내지 1:0이고 Al2O3 상에 분산된 일련의 Pd-Au 촉매를 다음과 같이 제조하였다. 미립자 알루미나 지지체를 함유하는 질산팔라듐 및 HAuCl4의 수성 혼합물에 염기를 첨가하여 가수분해시키고 지지체 상에 Au0로서 금을 침착시켰다. 적절한 기간 후 슬러리를 여과하고, 여과물을 세척하여 염화물 이온을 제거하고 물질을 건조하고 이어서 소성시켰다. 이러한 기법에 따라 제조된 촉매를 여기에서 "프레시 (fresh)" 촉매로 지칭하였다.
수직 10 mm 직경의 스테인리스 강 반응 튜브를 갖는 미세반응기에서 스테인리스강 프릿 상에 유지된 촉매 분말 (0.4 g)로 촉매를 시험하였다. 가스 흐름 (2 리터/분)은 하향이었고 흡입 및 배출 가스 조성은 통상적인 방식으로 전환을 계산하는 다양한 자동화된 분석 장비로 측정하였다. 촉매 층 온도는 반응기 튜브를 둘러싸는 오븐에 의해 자동 온도 조절되어 설정 온도에서 유지되거나, 또는 10℃/분의 속도로 110℃에서 미리 설정된 시험 온도로 변화하였다. 예를 들어 촉매 g 당 15 내지 400 mg 범위의 소정량의 황에 촉매가 노출되도록, 질소, 수증기 및 100 내지 150 ppm의 이산화황 (SO2)을 함유하는 가스 혼합물을 300℃에서 일정 기간 동안 통과시킴으로써, 촉매를 황화시켰다. 이어서 황화된 촉매를 110℃ 내지 500℃의 온도에서 산화 활성에 대해 시험하였다. 500℃가 되었을 때 촉매를 이 온도에서 20분 동안 유지시켜 일부의 황이 촉매로부터 방출될 수 있는 때의 작업을 모사하였다. 이어서 이를 110℃로 냉각시키고 활성 시험 절차를 반복하였다.
실시예 1
도 1은 황화 전 및 후에 일정 범위의 팔라듐, 금 및 팔라듐/금 촉매에 대한 메탄 산화 활성을 보여준다. 시험 가스는 일산화탄소 (1000 ppm), 산화질소 (200 ppm), 이산화황 (2 ppm), 메탄 (900 ppm), 이산화탄소 (4.5％), 수증기 (4.5％), 산소 (8％) 및 나머지 양의 질소를 포함하였다. 이들 결과는 팔라듐 촉매가 메탄 산화에 대해 우수한 활성 (곡선 A, 2％ Pd)을 나타냄을 보여주었다. 반면에 금-단독 함유 촉매는 불량한 메탄 산화 활성 (곡선 B, 0.5％ Au)을 나타내었다. 놀랍게도, 팔라듐 촉매에 금을 첨가할 경우 메탄 산화 활성 (곡선 C, 2％ Pd + 0.5％ Au)이 상당히 개선되었다.
황화 시 팔라듐 촉매는 상당한 활성의 감소 (곡선 D, 2％ Pd)를 나타내었고,팔라듐 및 금을 함유한 촉매는 보다 큰 활성의 감소 (곡선 E, 2％ Pd + 0.5％ Au)를 나타내었다. 따라서, 황화되지 않은 팔라듐/금 촉매는 우수한 활성을 나타내었으며, 황화되었을 때 불량한 활성을 나타내었다. 비교적 많은 양의 금을 함유하는 촉매 (B, 0.5％ Pd 및 1％ Au)는 프레시 상태에서 불량한 활성을 나타내어 황화되었을 경우의 시험을 하지 않았다.
실시예 2
본 실시예는 팔라듐-단독 촉매보다 훨씬 더 낮은 온도에서의 산화 반응을 위해 팔라듐/금 촉매가 탈황되고 재활성화되는 것, 및 이것이 탈황이 천연 가스 연료 기관에서 효과적으로 지속적으로 일어나서 높은 촉매 활성이 유지되도록 천연 가스 연료 기관의 터보과급기 전에 존재하는 온도보다 더 낮은 온도에서 일어나는 것을 보여준다. 상기 기재된 바와 같이 촉매를 제조하고 시험하였다. 시험 가스는 일산화탄소 (1000 ppm), 산화질소 (200 ppm), 이산화황 (2 ppm), 프로펜 (C1으로서 900 ppm), 이산화탄소 (4.5％), 수증기 (4.5％), 산소 (12％) 및 나머지 양의 질소를 포함하였다. 얻어진 시험 결과를 80％ 일산화탄소 전환 (COT80) 및 50％ 탄화수소 전환 (HCT50)을 달성하기 위해 요구되는 온도의 형태로 표 1에 기재하였다.
Figure pct00001
이들 결과는 팔라듐 촉매에 금을 첨가할 경우, 황화된 촉매가 산화 반응을 위해 재활성화되는 온도가 낮아지고, 이 효과가 상당할 수 있음을 보여준다. 이들 촉매는 시험 전 750℃에서 48시간 동안 가열함으로써 에이징되었으며, 본 발명자들은 팔라듐/금 제형물의 개선된 재활성화가 합금을 형성하는 금 및 팔라듐에 의해 적어도 부분적으로 초래되었다고 믿는다. X-선 회절로 합금 형성을 확인하였다. 금 및 팔라듐은 형성된 합금의 조성과 선형으로 상관된 상응하는 격자 팽창을 갖는 거의 완벽한 상호 용해도를 나타내었다.
도 2는 2θ 범위에서의 금 (III) 및 팔라듐 (III)으로부터의 X-선 반사를 나타낸다. 도 2에 표시된 이들 2개의 반사 사이의 합금 상 반사는 촉매 샘플이 30℃에서 850℃로 가열됨에 따라 이 상의 존재를 나타내는 세기가 증가하였다.

Claims (13)

  1. 산화 촉매를 포함하는 배기 시스템을 포함하는 린번 천연 가스-연료 디젤 기관.
  2. 제1항에 있어서, 배기 시스템이 배기구동 터보과급기를 포함하고 산화 촉매가 기관과 터보과급기 사이에 위치하는 기관.
  3. 제2항에 있어서, 산화 촉매가 다중 배기관 내에 위치하는 기관.
  4. 제3항에 있어서, 기관이 다중 실린더를 갖고 각각의 실린더가 이의 다중 배기관 내에 산화 촉매를 갖는 기관.
  5. 제2항에 있어서, 산화 촉매가 터보과급기의 배기 가스 흡입구 내에 위치하는 기관.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 산화 촉매가 1종 이상의 귀금속을 포함하는 기관.
  7. 제6항에 있어서, 1종 이상의 귀금속이 백금, 팔라듐, 금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기관.
  8. 제7항에 있어서, 산화 촉매가 팔라듐 및 금의 조합을 포함하는 기관.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 일부의 팔라듐 및 금이 합금으로 존재하는 기관.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 기관을 포함하는 자동차, 임의로는 대형 자동차.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전력 생산용 정치 기관.
  12. 린번 천연 가스-연료 디젤 기관으로부터의 배기 가스를 배기 가스 온도에서 메탄을 산화시키는데 효과적인 산화 촉매에 통과시키는 것을 포함하는, 린번 천연 가스-연료 디젤 기관으로부터의 메탄 배출의 개선 방법.
  13. 제12항에 있어서, 산화 촉매에 의해 처리된 배기 가스를 터보과급기로 통과시키는 것을 포함하는 방법.
KR1020107021421A 2008-02-28 2009-02-27 배출 조절 개선 KR20100125358A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0803670.9 2008-02-28
GBGB0803670.9A GB0803670D0 (en) 2008-02-28 2008-02-28 Improvements in emission control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100125358A true KR20100125358A (ko) 2010-11-30

Family

ID=39315630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107021421A KR20100125358A (ko) 2008-02-28 2009-02-27 배출 조절 개선

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20110113774A1 (ko)
EP (1) EP2257698A1 (ko)
JP (1) JP5722048B2 (ko)
KR (1) KR20100125358A (ko)
CN (1) CN101970820B (ko)
BR (1) BRPI0907817A2 (ko)
DE (1) DE112009000423T5 (ko)
GB (2) GB0803670D0 (ko)
RU (1) RU2505686C2 (ko)
WO (1) WO2009106849A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0808427D0 (en) 2008-05-09 2008-06-18 Johnson Matthey Plc Apparatus
JP2011056379A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
WO2012055730A1 (de) 2010-10-26 2012-05-03 Umicore Ag & Co. Kg Dieseloxidationskatalysator
US20160153375A1 (en) * 2012-05-31 2016-06-02 General Electric Company Method for operating an engine
US11578684B2 (en) 2012-05-31 2023-02-14 Transportation Ip Holdings, Llc Method for operating an engine
GB2507720A (en) * 2012-09-28 2014-05-14 T Baden Hardstaff Ltd Exhaust heater upstream of oxidation catalyst
US9003781B2 (en) * 2013-01-24 2015-04-14 Ford Global Technologies, Llc Pre-turbocharger catalyst
US20150078975A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 International Engine Intellectual Property Company, Llc Natural gas engine aftertreatment system
US9228536B2 (en) * 2013-12-17 2016-01-05 Cummins Inc. Load shedding techniques for dual fuel engines
EP3096873A1 (en) 2014-01-21 2016-11-30 Council of Scientific and Industrial Research Non noble metal based diesel oxidation catalyst
KR101600958B1 (ko) * 2014-04-28 2016-03-08 희성촉매 주식회사 압축천연가스 자동차 배기가스 산화촉매 재생방법
DE102014223759A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Wacker Chemie Ag Entfernung von Sauerstoff aus Kohlenwasserstoff-haltigen Gasgemischen
LU92605B1 (de) * 2014-12-03 2016-06-06 Sc Concepts S A Einspritzungssteuergerät und verfahren zum ansteuern einer kraftstoffeinspritzung eines dieselmotors im mischbetrieb mit einem diesel-gas-kraftstoffgemisch
DE102014226669A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und Verfahren
DE102015205125A1 (de) * 2015-03-20 2016-09-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
EP3274087A4 (en) * 2015-03-26 2018-11-07 BASF Corporation Exhaust gas treatment system
JP6501115B2 (ja) * 2015-05-15 2019-04-17 株式会社 Ａｃｒ 二元燃料酸化触媒、二元燃料ｓｃｒ排ガス処理機構、二元燃料ディーゼル内燃機関、および、その制御方法
US10022667B2 (en) 2016-07-29 2018-07-17 Cummins Inc. Systems and methods for increasing nitrogen dioxide fraction in exhaust gas at low temperature

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122673A (en) * 1973-09-28 1978-10-31 J. Eberspacher Internal combustion engine with afterburning and catalytic reaction in a supercharger turbine casing
GB9210115D0 (en) * 1992-05-11 1992-06-24 United Fuels Ltd Improvements in or relating to internal combustion engines
JPH08296433A (ja) * 1995-04-28 1996-11-12 Isuzu Motors Ltd ガスエンジンの排出ガス浄化装置
US6230683B1 (en) * 1997-08-22 2001-05-15 Cummins Engine Company, Inc. Premixed charge compression ignition engine with optimal combustion control
JP3385874B2 (ja) * 1996-09-19 2003-03-10 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化装置
EP0968763A4 (en) * 1997-10-14 2002-06-12 Isuzu Ceramics Res Inst EXHAUST GAS PURIFICATION CATALYST
JPH11350942A (ja) * 1998-06-04 1999-12-21 Osaka Gas Co Ltd ガス内燃機関および回転機器
US6173567B1 (en) * 1998-09-14 2001-01-16 The University Of Chicago Method to reduce diesel engine exhaust emissions
CA2285780A1 (en) 1999-10-08 2001-04-08 Thierry Leprince Power generation system
US6773565B2 (en) * 2000-06-22 2004-08-10 Kabushiki Kaisha Riken NOx sensor
US6852200B2 (en) * 2002-02-14 2005-02-08 Delphi Technologies, Inc. Non-thermal plasma reactor gas treatment system
DE10214343A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Omg Ag & Co Kg Partikelfilter mit einer katalytisch aktiven Beschichtung zur Beschleunigung der Verbrennung der auf dem Filter gesammelten Rußpartikel während einer Regenerationsphase
US20050229900A1 (en) * 2002-05-14 2005-10-20 Caterpillar Inc. Combustion engine including exhaust purification with on-board ammonia production
JP2004100489A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Hino Motors Ltd 排気白煙化防止装置
US6832473B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and system for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
JP4045935B2 (ja) * 2002-11-25 2008-02-13 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2004053313A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-24 Clean Air Partners, Inc. Catalyst heat retention system for multi-fuel engine
EP1594594B1 (en) * 2003-02-12 2012-05-23 Delphi Technologies, Inc. SYSTEM FOR NOx ABATEMENT
CA2453689A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-14 Westport Research Inc. Management of thermal fluctuations in lean nox adsorber aftertreatment systems
JP2005305397A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Aisin Seiki Co Ltd 一酸化炭素酸化触媒及びその製造方法並びに燃料電池用燃料改質システム
JP4340622B2 (ja) * 2004-10-27 2009-10-07 ヤンマー株式会社 定置式エンジン発電装置
US20070227143A1 (en) * 2004-11-08 2007-10-04 Robel Wade J Exhaust purification with on-board ammonia production
US20060242906A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Macbain John A Reformer system and method of operating the same
US7435275B2 (en) * 2005-08-11 2008-10-14 Delphi Technologies, Inc. System and method of heating an exhaust treatment device
US7644578B2 (en) * 2005-11-07 2010-01-12 Delphi Technologies, Inc. Vehicle exhaust aftertreatment system
CA2534031C (en) * 2006-02-03 2008-06-10 Westport Research Inc. Method and apparatus for operating a methane-fuelled engine and treating exhaust gas with a methane oxidation catalyst
RU2308604C1 (ru) * 2006-03-01 2007-10-20 Олег Павлович Наумов Автоматическая газодизельная система трактора
US7491003B2 (en) * 2006-04-24 2009-02-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for thermal development with vapor treatment
US7762060B2 (en) * 2006-04-28 2010-07-27 Caterpillar Inc. Exhaust treatment system
EP1878879A1 (de) * 2006-07-14 2008-01-16 Abb Research Ltd. Turbolader mit katalytischer Beschichtung
US20080053071A1 (en) * 2006-09-05 2008-03-06 Karen Adams System and Method for Reducing NOx Emissions
KR20080047950A (ko) * 2006-11-27 2008-05-30 나노스텔라 인코포레이티드 팔라듐-금을 포함하는 엔진 배기가스 촉매
US20080155972A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 James Joshua Driscoll Exhaust treatment system
US20080242535A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Geo2 Technologies, Inc. Honeycomb Structural Body and Method of Fabricating the Same

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009000423T5 (de) 2010-12-30
JP2011514950A (ja) 2011-05-12
GB201013872D0 (en) 2010-09-29
CN101970820B (zh) 2015-07-15
RU2505686C2 (ru) 2014-01-27
US20110113774A1 (en) 2011-05-19
BRPI0907817A2 (pt) 2015-07-21
JP5722048B2 (ja) 2015-05-20
GB0803670D0 (en) 2008-04-09
EP2257698A1 (en) 2010-12-08
RU2010139652A (ru) 2012-04-10
WO2009106849A1 (en) 2009-09-03
CN101970820A (zh) 2011-02-09
GB2471582A (en) 2011-01-05
GB2471582B (en) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5722048B2 (ja) 排出物制御における改善
KR101553425B1 (ko) Ｐｄ―ａｕ-합금 촉매를 포함하는 린번 내부 연소 엔진용 배기 시스템
JP5685757B2 (ja) 窒素酸化物吸蔵還元触媒、及びその製造方法
KR101926206B1 (ko) NOx 환원 촉매 및 EGR 회로를 포함하는 배기 시스템
US20050160724A1 (en) Reduced-emissions combustion utilizing multiple-component metallic combustion catalyst and lightly catalyzed diesel oxidation catalyst
JP2008526508A5 (ko)
WO2014118574A1 (en) Exhaust system with a reformer catalyst
US7678734B2 (en) Oxidation catalysts
GB2508511A (en) Bimetallic catalyst
JP6348110B2 (ja) 触媒組成物
Goto et al. Applicable diesel oxidation catalyst for multi-diesel exhaust system
Twigg et al. Autocatalysts–past, present, and future
US11686236B1 (en) Device for the reduction of ammonia and nitrogen oxides emissions
KR102243904B1 (ko) 일산화탄소 처리에 의해 질소산화물 저감성능이 향상된 Ir계 촉매, 일산화탄소 처리에 의해 질소산화물 저감성능이 향상된 질소산화물 저감장치 및 저감방법
KR100909989B1 (ko) 디젤 또는 린번 엔진 배기가스 질소산화물 제거용ＤｅＮＯｘ 복합촉매
KR100680324B1 (ko) 자동차 배기가스의 질소 산화물 저감용 촉매 조성물
Suga et al. High-Efficiency NOx Trap Catalyst with Highly Dispersed Precious Metal for Low Precious Metal Loading
KR200223225Y1 (ko) 자동차의 린번 엔진용 배기 후처리 장치
KR19990071157A (ko) 자동차 배기가스 정화용 촉매
KR19990084401A (ko) 자동차 배기가스 정화용 촉매

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2015101006896; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20151123

Effective date: 20161222

S901 Examination by remand of revocation
E902 Notification of reason for refusal
S601 Decision to reject again after remand of revocation