KR20170041900A - 배기가스를 처리하기 위한 구역화된 촉매 - Google Patents

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KR20170041900A
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팀 겐쇼
앤드류 뉴먼
구드문트 스미들러
올리비에 손탁
이사벨 팅가이
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존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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Abstract

TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하는 제1 SCR 촉매 구역; 및 구리 로딩된 소-기공 분자체를 포함하는 제2 SCR 촉매 구역을 포함하는 배기가스를 처리하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 제1 SCR 촉매 구역은 시스템을 통과하는 정상 배기가스 흐름에 대해서 제2 SCR 촉매 구역의 상류에 배치된다. 또한, 배기가스를 처리하기 위한 시스템의 사용 방법이 제공된다.

Description

배기가스를 처리하기 위한 구역화된 촉매{ZONED CATALYST FOR TREATING EXHAUST GAS}
본 발명은 연소 배기가스를 처리하기 위한 구역화된 촉매 시스템 및 방법에 관한 것이다.
엔진에서 탄화수소계 연료의 연소는 비교적 무해한 질소(N2), 수증기(H2O), 및 이산화탄소(CO2)를 적어도 부분적으로 함유하는 배기가스를 생성한다. 그러나, 배기가스는 또한 유독성 및/또는 독성 물질들, 예컨대 불완전 연소로부터의 일산화탄소(CO), 미연소 연료로부터의 탄화수소(HC), 과도한 연소 온도로 인한 질소 산화물(NOx), 및 미립자 물질(대부분 그을음)을 비교적 적은 부분으로 함유한다. 대기로 배출되는 연료 및 배기가스의 환경상의 영향을 완화하기 위해, 바람직하게는 다른 유독성 또는 독성 물질을 생성하지 않는 과정에 의해서 바람직하지 않은 성분의 양을 제거하거나 감소시키는 것이 바람직하다.
전형적으로, 린번 가스 엔진으로부터의 배기가스는 탄화수소 연료의 충분한 연소를 보장하도록 제공되는 높은 비율의 산소로 인해 순 산화 효과를 가진다. 이러한 가스에서 제거하는 것이 가장 곤란한 성분 중 하나는 산화질소(NO), 이산화질소(NO2) 및 아산화질소를 포함하는 NOx이다. NOx의 N2로의 환원은, 배기가스가 환원 대신에 산화 반응을 유리하게 하는 충분한 산소를 함유하기 때문에 특히 문제가 된다. 그렇지만, NOx는 선택적 촉매 환원(SCR)으로 흔히 알려진 과정에 의해서 환원될 수 있다. SCR 과정은 촉매의 존재하에 암모니아와 같은 환원제의 도움을 받아 NOx를 원소 질소(N2)와 물로 환원시키는 것을 수반한다. SCR 과정에서는 암모니아와 같은 기체상 환원제가, 배기가스가 SCR 촉매와 접촉하기 전에 배기가스 스트림에 첨가된다. 환원제는 촉매 위에 흡수되고, 가스가 촉매화된 기판을 통과하거나 지나감에 따라 NOx 환원 반응이 일어난다. 암모니아를 사용한 화학량론적 SCR 환원에 대한 화학식은 다음과 같다:
4NO + 4NH3 + O2 -> 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 -> 3N2 + 6H2O
NO + NO2 + 2NH3 -> 2N2 + 3H2O
교환된 전이금속을 가진 제올라이트가 SCR 촉매로 유용한 것으로 알려져 있다. 구리로 교환된 종래의 소 기공 제올라이트는 저온에서 높은 NOx 전환을 달성하는데 특히 유용하다. 그러나, 교환된 제올라이트의 전이금속 위에 흡수된 NO와 NH3의 상호작용은 N2O를 생성하는 바람직하지 않은 부반응을 초래할 수 있다. 이 N2O는 배기 스트림으로부터의 제거가 특히 문제가 된다. 따라서, 최소한의 N2O를 생성하면서 NOx의 높은 전환을 가져오는 개선된 방법에 대한 필요성이 여전히 있다. 본 발명은 특히 이 필요성을 충족한다.
본 출원인은, 하나는 바나듐계 촉매를 함유하고 나머지 하나는 구리 로딩된 분자체를 함유하며, 단 바나듐계 촉매가 구리 로딩된 분자체의 상류에 있는, 적어도 두 SCR 촉매 구역의 조합이 SCR 반응에서 전체적으로 높은 N2 선택성을 유지하면서 N2O의 바람직하지 않은 생성을 실질적으로 감소시킬 수 있음을 발견했다. 예를 들어, 금속 산화물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 - 4 중량 퍼센트 바나듐으로 로딩된 금속 산화물, 및 분자체의 총 중량을 기준으로 약 1 - 4 중량 퍼센트 구리로 로딩된 하류 소 기공 분자체에 의해서 높은 N2 선택성과 낮은 N2O 부산물이 달성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상류 바나듐계 촉매는 하류 구리계 촉매에 비해 더 높은 워시코트 로딩으로 존재한다.
따라서, 한 양태에서, (a) TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하는 제1 SCR 촉매 구역; 및 (b) 구리 로딩된 소-기공 분자체를 포함하는 제2 SCR 촉매 구역을 포함하며, 상기 제1 SCR 촉매 구역이 시스템을 통과하는 정상 배기가스 흐름에 대해서 제2 SCR 촉매 구역의 상류에 배치된 배기가스를 처리하기 위한 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에서, 내연 엔진으로부터 유래된 배기가스와 암모니아의 혼합물을 (a) TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하는 제1 SCR 구역; 및 (b) 구리 로딩된 소-기공 분자체를 포함하는 제2 SCR 구역과 연속하여 접촉시키는 단계를 포함하는 배기가스를 처리하기 위한 방법이 제공된다.
도 1은 구역화된 SCR 촉매의 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 2는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 3은 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 4는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 4a는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 5는 구역화된 SCR 촉매의 배열 및 암모니아 산화 촉매를 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 6은 2개의 기판을 포함하는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 6a는 2개의 기판을 포함하는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열 및 ASC 구역을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이다.
도 7은 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이며, 여기서 구역 중 하나는 압출된 촉매체에 있다.
도 7a는 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이며, 여기서 구역 중 하나는 압출된 촉매체에 있다.
도 8은 구역화된 SCR 촉매의 다른 배열을 가진 본 발명의 실시형태를 도시하는 도해이며, 여기서 구역들은 압출된 촉매체 상에 있다.
도 9는 구역화된 SCR 촉매를 포함하는 관통형 허니콤 기판의 도해이다.
도 9a는 관통형 허니콤 기판의 셀의 도해이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 배기가스를 처리하기 위한 시스템의 도해이다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 따른 배기가스를 처리하기 위한 시스템의 도해이다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른 배기가스를 처리하기 위한 다른 시스템의 도해이다.
환경 공기 질을 개선하기 위한, 특히 발전소, 가스 터빈, 린번 내연 엔진 등에 의해서 발생되는 배기가스 배출물을 처리하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 배기가스 배출물은 광범한 작동 온도 범위에 걸쳐서 NOx 농도를 감소시킴으로써 적어도 부분적으로 개선된다. NOx의 전환은 구역들에 배열된 둘 이상의 특정 NH3-SCR 촉매와 배기가스를 접촉시킴으로써 달성된다.
부분적으로, 본 시스템은 두 NH3-SCR 촉매 구역을 포함하며, (a) 제1 SCR 촉매 구역은 TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하고; 및 (b) 제2 SCR 촉매 구역은 구리 로딩된 소-기공 분자체를 포함하며, 여기서 제1 SCR 촉매 구역은 시스템을 통과하는 정상 배기가스 흐름에 대해서 제2 SCR 촉매 구역의 상류에 배치된다. 한 예에서, 바나듐계 촉매는 제1 구역에서 관통형 모노리스의 채널 벽 상에 및/또는 내부에 코팅되고, 구리 로딩된 소-기공 분자체는 제2 구역에서 관통형 모노리스의 채널 벽 상에 및/또는 내부에 코팅되며, 제1 구역이 제2 구역의 상류에 있다. 특정 실시형태에서, 제1 SCR 촉매 구역은 압출된 촉매체(예를 들어, 허니콤)의 형태일 수 있고, 제2 SCR 촉매 구역은 촉매체 상의 코팅이다. 다른 예에서, 바나듐계 촉매는 벽유동형 필터 상에 및/또는 내부에 코팅되고, 구리 로딩된 소-기공 분자체는 필터의 하류에 배치된 관통형 모노리스의 채널 벽 상에 및/또는 내부에 코팅된다.
도 1을 참조하면, 관통형 허니콤 기판(10)이 제1 촉매 구역(20) 및 제2 촉매 구역(30)을 가진 본 발명의 실시형태가 도시되며, 여기서 제1 및 제2 촉매 구역은 연속하며 접촉한다. 여기 사용된 용어인 "제1 구역" 및 "제2 구역"은 기판 상에서 구역의 배향을 나타낸다. 더 구체적으로, 구역들은 정상 작동 조건에서 처리될 배기가스가 제2 구역과 접촉하기 전에 제1 구역과 접촉하도록 일렬로 배향된다. 한 실시형태에서, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 중단없이 연속하는 방식으로 하나의 구역에 뒤따라 나머지 하나의 구역이 있도록 연속적으로 배열된다(즉, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역 사이에 필터와 같은 다른 배기가스 처리 작업이나 촉매가 없다). 따라서, 특정 실시형태에서, 제1 SCR 촉매 구역은 기판 또는 일련의 기판을 통과하거나 지나가는 정상 배기가스 흐름에 대해서 제2 SCR 촉매 구역의 상류에 있다.
제1 및 제2 SCR 촉매 구역의 촉매 재료의 차이는 배기가스의 상이한 처리를 가져온다. 예를 들어, 제1 SCR 촉매 구역은 부산물(저온에서 N2O를 포함한다)에 대해 더 낮은 선택성으로 NOx를 환원시키고, 제2 SCR 촉매 구역은 제1 SCR 촉매 구역에 비해 더 높은 효율로 NOx를 효과적으로 환원시킨다. 두 SCR 촉매 구역의 조합의 상승작용적 효과는 단일 촉매 시스템이나 다른 구역화된 배열과 비교해서 촉매의 전체적인 성능을 개선한다. 바람직하게, 제1 및 제2 구역은 접촉한다(즉, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역 사이에 촉매 활성층이 개재되지 않는다).
도 9에 구역화된 촉매 기판(2)이 도시되며, 여기서 기판은 기판을 통과하는 배기가스 흐름(1)의 정상 방향에 대해서 입구 단부(110)와 출구 단부(120)를 가진 허니콤 관통형 모노리스(100)이다. 기판은 입구 단부(110)에서 출구 단부(120)로 연장된 축 길이(190)를 가진다. 도 10은 배기가스가 통과하여 흐를 수 있는 개방된 채널(120)을 한정하는 채널 벽(110)을 가진 허니콤 기판의 단일 셀(200)을 도시한다. 채널 벽은 바람직하게 다공질 또는 반-다공질이다. 각 구역의 촉매는 벽의 표면의 코팅, 압출체로서 벽에 직접 포함된, 벽에 부분적으로 또는 완전히 침투한 코팅, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다.
도 1에서, 제1 SCR 촉매 구역(20)은 입구 단부(110)에서 제1 단부 지점(29)으로 연장된다. 제1 단부 지점은 축 길이(190)의 약 10 내지 90 퍼센트, 예를 들어 약 80-90 퍼센트, 약 10 내지 25 퍼센트 또는 약 20 - 30 퍼센트에 위치된다. 제2 SCR 촉매 구역(120)은 축 길이(190)를 따라 특정 거리만큼, 예를 들어 축 길이(190)의 약 20 내지 90 퍼센트, 예를 들어 약 60 내지 약 80 퍼센트 또는 약 50 내지 약 75 퍼센트만큼 출구 단부(120)로부터 연장된다. 바람직하게, 제2 SCR 촉매 구역은 제1 및 제2 SCR 촉매 구역이 접촉하도록 적어도 제1 단부 지점으로 연장된다. 축 길이는 바람직하게 24 인치 미만, 예컨대 약 1 내지 약 24 인치, 약 3 내지 약 12 인치, 또는 약 3 내지 8 인치이다.
도 2에 제1 SCR 촉매 구역(20)이 부분적으로 제2 SCR 촉매 구역(30)과 중첩한 바람직한 실시형태가 도시된다. 도 3에서는 제2 SCR 촉매 구역(30)이 제1 SCR 촉매 구역(20)과 부분적으로 중첩한다. 중첩은 바람직하게 기판의 축 길이의 90 퍼센트 미만, 예를 들어 약 80 내지 약 90 퍼센트, 약 40 미만, 약 40 내지 약 60, 약 10 내지 약 15 퍼센트, 또는 약 10 내지 약 25 퍼센트이다. 제2 SCR 촉매 구역이 제1 SCR 촉매 구역과 중첩한 실시형태에서, 중첩은 축 길이의 50 퍼센트를 초과할 수 있으며, 예컨대 80 - 90 퍼센트일 수 있다. 제1 SCR 촉매 구역이 제2 SCR 촉매 구역과 중첩한 실시형태에서, 중첩은 바람직하게 축 길이의 50 퍼센트 미만, 예를 들어 약 10 - 20 퍼센트이다.
도 4에서 제1 SCR 촉매 구역(20)은 제2 SCR 촉매 구역(30)과 완전히 중첩한다. 이러한 실시형태에서, 배기가스는 먼저 제1 SCR 촉매 구역과 접촉하고 그것에 의해서 적어도 부분적으로 처리된다. 배기가스의 적어도 일부는 제1 SCR 촉매 구역을 통해서 침투하고, 여기서 그것은 제2 SCR 촉매 구역과 접촉하며 더 처리된다. 처리된 배기가스의 적어도 일부는 제1 SCR 촉매 구역을 통해서 다시 침투하고 개방된 채널로 들어가서 기판을 빠져나간다. 도 4는 제1 및 제2 SCR 촉매 구역이 모두 기판의 전체 축 길이로 연장된 실시형태를 도시한다. 도 4a는 제2 SCR 촉매 구역이 출구 단부에서 기판의 전체 축 길이 미만으로 연장되고, 제1 SCR 촉매 구역은 기판의 전체 축 길이로 연장됨으로써 제2 SCR 촉매 구역과 완전히 중첩된 대안적인 실시형태를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태를 도시한다. 여기서, 제3 촉매 구역은 기판의 출구 단부에 근접하며, 바람직하게는 출구 단부로부터 연장된다. 제3 촉매 구역은 산화 촉매, 바람직하게는 암모니아를 산화시키기에 효과적인 촉매를 포함한다. 특정 실시형태에서, 촉매는, 바람직하게는 알루미나와 같은 금속 산화물 담지체 상의 하나 이상의 백금족 금속(PGM), 예컨대 Pt, Pd, 또는 이들의 조합을 포함한다. 산화 촉매는, 선택적으로 철 또는 PGM, 예컨대 팔라듐을 포함하는 금속으로 로딩된, FER 또는 BEA와 같은, 제올라이트를 포함할 수 있다. 층상 배열의 제2 및 제3 촉매 구역의 조합은 암모니아 슬립 촉매로서 작용하는데, 상류 SCR 반응에 의해서 소비되지 않은 과잉 암모니아의 적어도 일부가 제2 구역을 통과하여 제3 촉매 구역으로 보내지고, 여기서 그것은 H2O와 2차 NOx로 산화된다. H2O와 2차 NOx는 다시 제2 촉매 구역을 통과하고, 여기서 2차 NOx의 적어도 일부가 SCR-타입 반응을 통해서 N2와 H2O로 환원된다.
바람직하게, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 제1 SCR 촉매 구역이 제2 SCR 촉매 구역과 접촉하도록 연속적으로 배열된다. 특정 실시형태에서, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 배기가스 처리 시스템에 배열된 별도의 기판 상에 코팅되거나 포함되며, 이로써 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 일렬로 되고 접촉하거나 또는 배기가스 처리 촉매의 개재 없이 짧은 거리만큼 이격된다. 2개의 기판이 사용되는 경우 기판은 동일하거나 상이한 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판은 벽유동형 필터일 수 있고 제2 기판은 관통형 허니콤일 수 있거나, 제1 기판과 제2 기판은 상이한 기공도를 가질 수 있거나, 제1 및 제2 기판은 상이한 조성물일 수 있거나, 또는 상이한 셀 밀도를 가질 수 있고, 및/또는 제1 및 제2 기판은 상이한 길이일 수 있다. 도 6에서 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 배기가스 처리 시스템에 배열된 별도의 기판 상에 배열되며, 이로써 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 일렬로 되고 인접하지만 직접 접촉하지는 않게 된다. 특정 실시형태에서, 제1 기판과 제2 기판 사이의 최대 거리는 바람직하게 2 인치 미만, 더 바람직하게 1 인치 미만이고, 바람직하게는 제1 및 제2 SCR 촉매 구역 사이에 및/또는 제1 및 제2 기판 사이에 기판, 필터, 또는 촉매 재료가 개재되지 않는다. 도 6a에서 제2 기판은 기판의 출구 단부에서 기판의 총 길이 미만의 길이로 연장된 암모니아 산화 촉매 하부층(40)을 더 포함한다. 제2 SCR 촉매 구역은 산화 촉매를 완전히 덮고, 바람직하게는 기판의 길이로 연장된다.
특정 실시형태에서, 제1 SCR 촉매 구역은 압출된 허니콤 바디의 형태이다. 도 7에 도시된 실시형태는, 예를 들어 압출된 촉매 기판의 일부 상의 및/또는 내부의 코팅의 형태로 제2 SCR 촉매 구역(26)을 포함한다. 압출된 촉매 기판은 차례로 제1 SCR 촉매 구역(16)을 포함한다. 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은, 제1 구역이 배기가스(1)의 정상 흐름에 대해서 제2 구역의 상류에 있도록 배열된다. 구역(16)에서 촉매 활성 기판은 여기 설명된 다른 제1 SCR 촉매 구역의 것과 유사한 촉매 활성 재료를 포함한다. 도 7에서 제2 SCR 촉매 구역은 출구 단부에서 기판의 전체 길이 미만으로 연장된다. 도 7a에서는 제2 SCR 촉매 구역(26)이 산화 촉매(27)를 포함하는 제3 구역을 완전히 덮는다.
다른 실시형태에서, 제2 SCR 촉매 구역은 압출된 허니콤 바디의 형태이고, 제1 SCR 촉매 구역은, 예를 들어 허니콤 바디의 정면에서 구역으로서, 압출된 허니콤 바디 상에 배치된 워시코트의 형태이다.
도 8에서 촉매 활성 기판(300), 예를 들어 압출된 촉매 재료로 형성된 관통형 허니콤 바디가 제1 SCR 촉매 구역(310) 및 제2 SCR 촉매 구역(330)으로 코팅된다. 압출체의 촉매 성분은 수동적 NOx 흡수제, 보충적 SCR 촉매, 또는 배기가스를 처리하기 위한 다른 촉매일 수 있다. 제1 SCR 촉매 구역은 입구 단부(312)에서 축 길이(390)의 약 10 내지 80 퍼센트, 예를 들어 약 50 - 80 퍼센트, 약 10 내지 25 퍼센트, 또는 약 20 - 30 퍼센트에 위치된 제1 단부 지점(314)으로 연장된다. 제2 SCR 촉매 구역은 출구 단부(344)에서 축 길이(390)의 약 20 내지 80 퍼센트, 예를 들어 약 20 - 40 퍼센트, 약 60 내지 약 80 퍼센트, 또는 약 50 내지 약 75 퍼센트에 위치된 제2 단부 지점(332)으로 연장된다. 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 직접 접촉하지 않고, 따라서 상류 구역과 하류 구역 사이에 갭(320)이 존재한다. 바람직하게, 갭은 촉매층을 함유하지 않지만 대신에 처리될 배기가스에 직접 노출된다. 배기가스는 갭에서 촉매체와 접촉함으로써 배기가스가 처리되며, 이로써 예를 들어 배기가스에 있는 NOx의 일부가 선택적으로 환원된다. 제1 단부 지점(314)과 제2 단부 지점(332)에 의해서 한정된 갭은 바람직하게 축 길이의 75 퍼센트 미만, 예를 들어 축 길이(390)의 약 40 내지 약 60, 약 10 내지 약 15 퍼센트, 또는 약 10 내지 약 25 퍼센트이다.
선택적 NH3 산화 촉매는 하류 구역의 길이와 동일한 길이 또는 더 적은 길이만큼 출구 단부(344)에서 입구 단부(312)를 향해 연장된 구역에서 기판(300) 상에 및/또는 내부에 코팅된다. 선택적 NH3 산화 촉매는 바람직하게 하류 구역을 형성한 촉매 조성물에 의해서 완전히 덮인 하부층이다.
바나듐계 촉매는 바람직하게 금속 산화물 담지체의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 4 중량 퍼센트, 또는 약 1 내지 2 중량 퍼센트의 농도로 금속 산화물 상에 로딩된다. 바람직한 바나듐 성분은 바나듐의 산화물, 예컨대 바나디아(V2O5) 및 금속 바나데이트(예를 들어, FeVO4), 및 선택적으로 텅스텐의 산화물을 포함한다. 특정 실시형태에서, 바나듐 성분은 바나듐 성분의 총 중량을 기준으로 최대 약 25 중량 퍼센트, 바람직하게 약 1 내지 약 25 중량 퍼센트, 더 바람직하게 약 5 내지 약 20 중량 퍼센트, 및 더욱더 바람직하게 약 5 내지 약 15 중량 퍼센트의 텅스텐 산화물을 포함한다.
금속 바나데이트를 위한 적합한 금속은 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류 금속, 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 명세서 및 청구항의 목적에 있어서, 용어 "알칼리 토금속"은 주기율표의 II족 원소들 중 적어도 하나를 의미하고, "전이금속"은 주기율표의 IV-XI족 원소들 및 Zn 중 적어도 하나를 의미한다. 유용한 알칼리 토금속은 Mg, Ca, Sr, 및 Ba를 포함하고, 희토류 원소는 Sc, Y, 및 15개의 란탄족 원소, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu, 바람직하게 Er을 포함하며, 전이금속은 Fe, Bi, Al, Ga, In, Zn,　Mo, Cr, Sb 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 바나듐 성분은 선택적으로 WO3를 포함하는 철(III) 바나데이트이다.
금속 산화물 담지체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 유용한 금속 산화물은 TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3를 포함한다. 특정 실시형태에서, 금속 산화물 담지체 및 바나듐 성분은 약 100:1 내지 약 50:1의 중량비로 존재한다.
전형적으로, 바나듐 성분 및 금속 산화물 담지체는 자기-담지 촉매 입자의 형태이다. 다양한 실시형태에서, 금속 산화물 담지체는 약 10 내지 약 300 m2/g 이상의 표면적을 가질 것이다. 특정 실시형태에서, 금속 산화물 담지체는 약 10 내지 약 250 나노미터(nm), 바람직하게 약 10 내지 약 100nm의 평균 입자 크기를 가질 것이다.
바람직한 금속 산화물은 티타니아 또는 티타늄(IV) 산화물로서 또한 알려진 이산화티타늄(TiO2)이며, 바람직하게는 아나타아제 형태이다. 특정 실시형태에서, TiO2는 루타일 형태에 비해 아나타아제 형태가 적어도 90 중량 퍼센트, 더 바람직하게 적어도 95 중량 퍼센트이다. 특정 실시형태에서, TiO2는 화학적으로 안정화되고 및/또는 예를 들어 설페이트 가공의 최종 생성물로서 예비-하소된다. 이러한 화학적으로 안정화된 TiO2는 엑스선 회절법에서 TiO2 격자에 특이적인 엑스선 반사를 나타낸다.
다른 실시형태에서, 제1 SCR 촉매 구역은 금속 산화물 상에 담지된 바나듐과 분자체 - 베어(예를 들어, H+ 형태의 제올라이트) 또는 Fe로 로딩된 것 - 의 블렌드를 포함한다. 바람직하게, 블렌드는 블렌드에 있는 촉매 활성 성분의 총 중량을 기준으로 약 60 내지 약 99 중량 퍼센트 바나듐 성분과 약 1 내지 약 40 중량 퍼센트 분자체 성분을 포함한다. 특정 실시형태에서, 촉매 조성물은 약 60 내지 약 70, 약 75 내지 약 85, 또는 약 90 내지 약 97 중량 퍼센트 바나듐 성분 및 약 30 내지 약 40, 약 15 내지 약 25, 또는 약 3 내지 약 10 중량 퍼센트 분자체 성분을 포함한다.
블렌드를 위한 바람직한 바나듐 및 금속 산화물은 여기 설명된 것들을 포함하며, 선택적으로 여기 설명된 텅스텐 성분을 포함할 수 있다.
바람직하게, 블렌드를 위한 분자체는, 바람직하게는 프레임워크에 치환된 금속이 없는 알루미노실리케이트, 또는 페로실리케이트이다. 분자체, 특히 알루미노실리케이트는 H+ 형태이거나, 또는 전이금속으로 이온 교환된다. 바람직하게, 알루미노실리케이트는 알칼리 및 알칼리 토금속을 실질적으로 갖지 않는다. H+ 형태 분자체는 바람직하게 비-프레임워크 금속을 갖지 않는다. 특정 실시형태에서, 블렌드에서 분자체는 Fe 이외의 다른 임의의 비-프레임워크 금속을 갖지 않는다. 바람직하게, 이온 교환은 분자체의 합성 후에 일어난다.
유용한 MFI 동형은 ZSM-5, [Fe-Si-O]-MFI, AMS-1B, AZ-1, Bor-C, 보랄라이트, 엔실라이트, FZ-1, LZ-105, 뮤티나이트, NU-4, NU-5, 실리칼라이트, TS-1, TSZ, TSZ-III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, 및 ZMQ-TB를 포함하며, ZSM-5가 특히 바람직하다. 유용한 FER 동형은 페리어라이트, [Si-O]-FER, FU-9, ISI-6, 모노클리닉 페리어라이트, NU-23, Sr-D, 및 ZSM-35를 포함한다. 유용한 BEA 동형은 Beta, [Ti-Si-O]-*BEA, CIT-6, 및 체니사이트를 포함한다. 이러한 재료에서 전형적인 SiO2/Al2O3 몰 비율은 30 내지 100이고, 전형적인 SiO2/Fe2O3 몰 비율은 20 내지 300, 예컨대 20 내지 100이다.
블렌드를 위한 바람직한 분자체 프레임워크는 FER, MFI, 및 BEA를 포함한다. 특정 실시형태에서, 분자체는 소 기공 분자체가 아니다. 바람직하게, BEA 프레임워크는 교환된 철을 함유하거나, 또는 철 동형 BEA 분자 구조(BEA-타입 페로실리케이트라고도 한다)이며, 철 동형 BEA 분자 구조가 특히 바람직하다. 바람직한 특정 실시형태에서, BEA-타입 페로실리케이트 분자 구조는 (1) 약 20 내지 약 300의 SiO2/Fe2O3 몰 비율을 가진 철-함유 BEA-프레임워크 구조를 가지고, 및/또는 (2) 신선한 상태로 분리된 철 이온 Fe3 +으로서 함유된 철을 적어도 80%를 가지는 결정질 실리케이트이다.
바람직하게, 철-함유 BEA-프레임워크 구조는 약 25 내지 약 300, 약 20 내지 약 150, 약 24 내지 약 150, 약 25 내지 약 100, 또는 약 50 내지 약 80의 SiO2/Fe2O3 몰 비율을 가진다. mol 단위의 log(SiO2/Al2O3)의 상한은 특별히 제한되지는 않지만, 단 몰 단위의 log(SiO2/Al2O3)는 적어도 2이다(즉, SiO2/Al2O3 몰 비율이 적어도 100이다). 몰 단위의 log(SiO2/Al2O3)는 바람직하게 적어도 2.5(즉, SiO2/Al2O3 몰 비율이 적어도 310이다), 더 바람직하게 적어도 3(즉, SiO2/Al2O3 몰 비율이 적어도 1,000이다)이다. 몰 단위의 log(SiO2/Al2O3)가 4를 초과할 때는 즉, SiO2/Al2O3 몰 비율이 적어도 10,000이 된다.
특정 실시형태에서, 철은 분자체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트(wt%)의 농도로, 예를 들어 약 0.5 wt% 내지 약 5 wt%, 약 0.5 내지 약 1 wt%, 약 1 내지 약 5 wt%, 약 2 wt% 내지 약 4 wt%, 및 약 2 wt% 내지 약 3 wt%로 블렌드의 분자체에 존재한다. 철은 액체상 교환 또는 고체-이온 교환을 포함하는 본 분야에 잘 공지된 기술을 사용하여, 또는 초기 습윤 과정에 의해서 본 발명에서 사용하기 위한 분자체에 포함될 수 있다. 이러한 재료는 여기서 철-함유 또는 철-촉진된 분자체라고 언급된다.
본 발명의 촉매 조성물은 바나듐 성분과 분자체 성분을 블렌딩함으로써 제조될 수 있다. 블렌딩 기술의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 특정 실시형태에서, TiO2/WO3 현탁액이 제조되고, 여기에 V2O5 분말과 철-촉진된 분자체 분말이 첨가된다. 결과의 현탁액은 워시코트로서 조제될 수 있거나, 또는 분말 형태로 건조 및 하소될 수 있고, 이것이 이후 워시코트 또는 압출가능한 재료를 제조하는데 사용된다.
제2 촉매 구역은 촉매 활성 성분으로서 구리 로딩된 소 기공 분자체를 포함하는 제2 NH3-SCR 촉매 조성물, 및 선택적으로 다른 성분들, 특히 바인더와 같은 촉매 비활성 성분을 포함한다. 여기 사용된 "촉매 활성" 성분은 NOx의 촉매 환원 및/또는 NH3 또는 다른 질소계 SCR 환원제의 산화에 직접 참여하는 것이다. 반면, "촉매 비활성" 성분은 NOx의 촉매 환원 및/또는 NH3 또는 다른 질소계 SCR 환원제의 산화에 직접 참여하지 않는 것이다.
유용한 분자체는 결정질 또는 반결정질 재료이며, 이것은 예를 들어 알루미노실리케이트(제올라이트) 또는 실리코알루미노포스페이트(SAPO)일 수 있다. 이러한 분자체는, 예를 들어 고리에서 함께 연결된 반복하는 SiO4, AlO4, 및 선택적으로 PO4 사면체 단위로 구성되며, 이들은 규칙적인 결정질내 공동과 분자 치수의 채널을 가진 프레임워크를 형성한다. 사면체 단위(고리 구성원)의 특이적 배열은 분자체의 프레임워크를 생성하고, 관례상 각각의 특유한 프레임워크에는 국제 제올라이트 협회(IZA)에 의해 특유의 3-문자 코드(예를 들어, "CHA")가 배정된다. 분자체는 또한 둘 이상의 프레임워크, 예컨대 AEI와 CHA의 호생체일 수 있다. 특정 실시형태에서, 제2 구역은 둘 이상의 분자체의 블렌드를 포함한다. 바람직한 블렌드는 CHA 프레임워크, 더 바람직하게는 대부분의 CHA 프레임워크를 가진 적어도 하나의 분자체를 가진다.
특히 유용한 분자체는 소 기공 제올라이트이다. 여기 사용된 용어인 "소 기공 제올라이트"는 8개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가진 제올라이트 프레임워크를 의미한다. 바람직하게, 분자체의 주 결정질 상은 하나 이상의 소 기공 프레임워크로 구성되지만, 다른 분자체 결정질 상도 존재할 수 있다. 바람직하게, 주 결정질 상은 분자체 재료의 총량을 기준으로 적어도 약 90 중량 퍼센트, 더 바람직하게 적어도 약 95 중량 퍼센트, 및 더욱더 바람직하게 적어도 약 98 또는 적어도 약 99 중량 퍼센트 소 기공 분자체 프레임워크를 포함한다.
일부 예에서, 본 발명에서 사용하기 위한 소 기공 제올라이트는 적어도 하나의 치수가 4.3Å 미만인 기공 크기를 가진다. 한 실시형태에서, 소 기공 제올라이트는 ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG 및 ZON으로 구성되는 군으로부터 선택된 프레임워크를 가진다. 바람직한 제올라이트 프레임워크는 AEI, AFT, AFX, CHA, DDR, ERI, LEV, KFI, RHO, 및 UEI로부터 선택된다. 특정 용도에서, 바람직한 제올라이트 프레임워크는 AEI, AFT, 및 AFX, 특히 AEI로부터 선택된다. 특정 용도에서 바람직한 제올라이트 프레임워크는 CHA이다. 특정 용도에서는 ERI 프레임워크가 바람직하다. 본 발명에서 유용한 특정한 제올라이트는 SSZ-39, Mu-10, SSZ-16, SSZ-13, Sigma-1, ZSM-34, NU-3, ZK-5 및 MU-18을 포함한다. 다른 유용한 분자체는 SAPO-34 및 SAPO-18을 포함한다.
바람직한 알루미노실리케이트는 약 10 내지 약 50, 예를 들어 약 15 내지 약 30, 약 10 내지 약 15, 15 내지 약 20, 약 20 내지 약 25, 약 15 내지 약 18, 또는 약 20 내지 약 30의 실리카-대-알루미나 비율(SAR)을 가진다. 바람직한 SAPO는 2 미만, 예를 들어 약 0.1 내지 약 1.5 또는 약 0.5 내지 약 1.0의 SAR을 가진다. 분자체의 SAR은 종래의 분석에 의해서 결정될 수 있다. 이 비율은 분자체 결정의 견고한 원자 프레임워크에서의 비율을 가능한 근접하게 나타내고, 바인더 내의 또는 채널 내부의 양이온 또는 다른 형태의 규소나 알루미늄은 제외하는 것을 의미한다. 바인더 재료, 특히 알루미나 바인더와 조합된 후에는 분자체의 SAR을 직접 측정하는 것이 어려울 수 있으므로, 여기 설명된 SAR 값은 원래 분자체, 즉 다른 촉매 성분과 제올라이트의 조합 전의 SAR로서 표시된다.
다른 예에서, 제2 구역 분자체는 1 미만의 SAR을 가진 SAPO이다.
분자체는 알루미늄 이외의 다른 프레임워크 금속을 포함할 수 있다(즉, 금속-치환된 제올라이트). 분자체와 관련하여 여기 사용된 용어인 "금속 치환된"은 하나 이상의 알루미늄 또는 규소 프레임워크 원자가 치환하는 금속으로 대체된 분자체 프레임워크를 의미한다. 반면, 용어 "금속 교환된"은 제올라이트와 관련된 하나 이상의 이온 종(예를 들어, H+, NH4 +, Na+ 등)이 금속(예를 들어, 금속 이온 또는 자유 금속, 예컨대 금속 산화물)으로 대체된 분자체를 의미하며, 여기서 금속은 분자체 프레임워크 원자(예를 들어, T-원자)로서 포함되지 않지만, 대신에 분자체 프레임워크의 분자 기공에 또는 외부 표면에 포함된다. 교환된 금속은 "프레임워크-외 금속", 즉 분자체 내부에 및/또는 분자체 표면의 적어도 일부 상에, 바람직하게는 이온 종으로서 잔류하며, 알루미늄을 포함하지 않고, 분자체의 프레임워크를 구성하는 원자를 포함하지 않는 금속의 일종이다. 용어 "금속-로딩된 분자체"는 하나 이상의 프레임워크-외 금속을 포함하는 분자체를 의미한다. 여기 사용된 용어인 "알루미노실리케이트" 및 "실리코알루미노포스페이트"는 금속-치환된 분자체는 배제한다.
본 발명의 구리-로딩된 분자체는 프레임워크-외 금속으로서 분자체 재료 상에 및/또는 내부에 배치된 금속을 포함한다. 바람직하게, 구리의 존재 및 농도는 NOx 환원, NH3 산화 및 NOx 저장과 같은 과정들을 포함하는 디젤 엔진으로부터의 배기가스와 같은 배기가스의 처리를 촉진하면서 또한 N2O의 형성을 억제한다. 달리 명시되지 않는다면, 분자체 상에 로딩된 구리의 양 및 촉매 중 구리 농도는 상응하는 분자체의 총 중량 당 구리로서 언급되며, 따라서 기판 상의 촉매 워시코트 로딩의 양이나 촉매 워시코트에 있는 다른 재료들의 존재와 독립적이다.
특정 실시형태에서, 프레임워크-외 구리는 분자체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트(wt%)의 농도로, 예를 들어 약 0.5 wt% 내지 약 5 wt%, 약 0.5 내지 약 1 wt%, 약 1 내지 약 5 wt%, 약 2.5 wt% 내지 약 3.5 wt%, 및 약 3 wt% 내지 약 3.5 wt%로 제2 구역의 분자체에 존재한다.
구리에 더하여, 분자체는 하나 이상의 추가적인 프레임워크-외 금속을 더 포함할 수 있으며, 단 추가적인 프레임워크-외 금속은 구리에 비해 미량으로 존재하고(즉, < 50 mol. %, 예컨대 약 1 내지 30 mol. %, 약 1 - 10 mol. % 또는 약 1 - 5 mol. %), 철을 포함하지 않는다. 추가적인 프레임워크-외 금속은 금속-교환된 분자체를 형성하기 위해 촉매 산업에서 사용되는 인정된 촉매 활성 금속, 특히 연소 과정으로부터 유래된 배기가스를 처리하는데 촉매 활성인 것으로 알려진 금속들 중 어느 것일 수 있다. 특히 바람직한 것은 NOx 환원 및 저장 과정에서 유용한 금속이다. 이러한 금속의 예들은 금속 니켈, 아연, 텅스텐, 몰리브데늄, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 망간, 크로뮴, 바나듐, 니오븀, 뿐만 아니라 주석, 비스무스 및 안티모니; 백금족 금속, 예컨대 루테늄, 로듐, 팔라듐, 인듐, 백금, 및 귀금속, 예컨대 금 및 은을 포함한다. 바람직한 전이금속은 비금속이고, 바람직한 비금속은 크로뮴, 망간, 코발트, 니켈, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 것들을 포함한다.
본 발명의 특정 예에서, 구리-로딩된 분자체는 백금족 금속을 갖지 않는다. 본 발명의 특정 예에서, 구리-로딩된 분자체는 알칼리 및 알칼리 토금속을 갖지 않는다. 본 발명의 특정 예에서, 구리-로딩된 분자체는 구리 이외의 전이금속을 갖지 않는다.
바람직하게, 구리는 분자체 결정 내부에 고도로 분산된다. 전이금속 로딩은 바람직하게 완전히 이온 교환되며 및/또는 바람직하게 분자체 담지체의 교환 부위에 의해 수용될 수 있는 것보다 적게 이온 교환된다. 바람직하게, 촉매는 벌크 구리 산화물을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않고, 외부 분자체 결정 표면에 구리의 종을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않고, 및/또는 온도 프로그래밍된 환원(TPR) 분석 및/또는 UV-vis 분석에 의해서 측정했을 때 구리 금속 클러스터를 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않는다.
한 예에서, 금속-교환된 분자체는 촉매 활성 금속(들)의 가용성 전구체를 함유하는 용액에 분자체, 예를 들어 H-형태 분자체 또는 NH4-형태 분자체를 혼합함으로써 생성된다. 용액의 pH는 분자체 프레임워크를 포함하지 않는 분자체 구조 위에 또는 내부에 촉매 활성 금속 양이온의 침전을 유도하기 위해서 조정될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시형태에서, 분자체 재료는 이온 교환에 의해서 분자체 구조에 촉매 활성 금속 양이온의 포함을 허용하기에 충분한 시간 동안 금속 질산염이나 금속 아세테이트를 함유하는 용액에 침지된다. 교환되지 않은 금속 이온은 침전된다. 용도에 따라서, 교환되지 않은 이온의 일부는 자유 금속으로서 분자체 재료에 남을 수 있다. 다음에, 금속-교환된 분자체는 세척, 건조, 및 하소될 수 있다. 하소된 재료는 분자체의 표면에 또는 분자체 공동 내부에 각각 잔류하는 구리 산화물로서 구리의 특정 퍼센트를 포함할 수 있다.
일반적으로, 분자체에서 또는 분자체 상에서 촉매 금속 양이온의 이온 교환은 약 7의 pH에서 1 내지 24시간의 기간에 걸쳐서 최대 약 80℃에서 또는 실온에서 수행될 수 있다. 결과의 촉매 분자체 재료는 바람직하게 건조된 다음 적어도 약 500℃의 온도에서 하소된다.
특정 실시형태에서, 촉매 조성물은 구리 및 적어도 하나의 알칼리 또는 알칼리 토금속의 조합을 포함하며, 여기서 구리 및 알칼리 또는 알칼리 토금속(들)은 분자체 재료 상에 또는 내부에 배치된다. 알칼리 또는 알칼리 토금속은 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 또는 이들의 일부 조합으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 알칼리 또는 알칼리 토금속은 칼슘, 칼륨, 바륨, 및 이들의 조합을 포함한다.
특정 실시형태에서, 촉매 조성물은 마그네슘 및/또는 바륨을 본질적으로 갖지 않는다. 특정 실시형태에서, 촉매는 칼슘 및 칼륨을 제외한 임의의 알칼리 또는 알칼리 토금속을 본질적으로 갖지 않는다. 특정 실시형태에서, 촉매는 칼슘을 제외한 임의의 알칼리 또는 알칼리 토금속을 본질적으로 갖지 않는다. 특정 실시형태에서, 촉매는 바륨을 제외한 임의의 알칼리 또는 알칼리 토금속을 본질적으로 갖지 않는다. 그리고, 다른 특정 실시형태에서, 촉매는 칼륨을 제외한 임의의 알칼리 또는 알칼리 토금속을 본질적으로 갖지 않는다. 여기 사용된 용어 "본질적으로 갖지 않는"은 재료가 특정한 금속을 인식가능한 양으로 갖지 않는다는 것을 의미한다. 즉, 특정한 금속은, 특히 NOx를 선택적으로 환원시키거나 저장하는 재료의 용량과 관련하여 재료의 기본적인 물리적 및/또는 화학적 특성에 영향을 미칠 수 있는 양으로 존재하지 않는다. 특정 실시형태에서, 분자체 재료는 3 중량 퍼센트 미만, 더 바람직하게 1 중량 퍼센트 미만, 및 더욱더 바람직하게 0.1 중량 퍼센트 미만의 알칼리 함량을 가진다.
알칼리/알칼리 토금속은 이온 교환, 함침, 동형 치환 등과 같은 임의의 공지된 기술을 통해서 분자체에 첨가될 수 있다. 구리 및 알칼리 또는 알칼리 토금속은 임의의 순서로 분자체에 첨가될 수 있지만(예를 들어, 알칼리 또는 알칼리 토금속에 앞서, 이후에 또는 동시에 금속이 교환될 수 있다), 바람직하게 알칼리 또는 알칼리 토금속은 구리에 앞서 또는 동시에 첨가된다.
본 발명의 촉매 물품은 이종성 촉매 반응 시스템에 적용이 가능하다(즉, 기체 반응물과 접촉하고 있는 고체 촉매). 접촉 표면적, 기계 안정성, 및/또는 유체 흐름 특성을 개선하기 위해, SCR 촉매는 허니콤 코디어라이트 브릭과 같은 기판 상에 및/또는 내부에 배치된다. 특정 실시형태에서, 촉매 조성물 중 하나 이상은 워시코트(들)로서 기판에 적용된다. 또는 다르게는, 촉매 조성물 중 하나 이상은 필러, 바인더, 및 강화제와 같은 다른 성분과 함께 압출가능한 페이스트로 반죽되고, 이것이 이후 다이를 통해서 압출되어 허니콤 브릭이 형성된다.
본 발명의 특정 양태는 촉매 워시코트를 제공한다. 여기 설명된 구리-로딩된 분자체를 포함하는 워시코트는 바람직하게 용액, 현탁액 또는 슬러리이다. 적합한 코팅은 표면 코팅, 기판의 일부를 투과한 코팅, 기판을 침투한 코팅, 또는 이들의 일부 조합을 포함한다.
워시코트는 또한 비-촉매 성분, 예컨대 필러, 바인더, 안정제, 유동성 조정제, 및 알루미나, 실리카, 비-분자체 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 중 하나 이상을 포함하는 다른 첨가제들을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 워시코트 조성물은 그래파이트, 셀룰로오스, 녹말, 폴리아크릴레이트, 및 폴리에틸렌 등과 같은 기공형성제를 포함할 수 있다. 이들 추가적인 성분은 원하는 반응을 반드시 촉매하는 것은 아니지만, 대신에 예를 들어 작동 온도 범위를 증가시키고, 촉매의 접촉 표면적을 증가시키고, 기판에 대한 촉매의 밀착성을 증가시키는 등에 의해서 촉매 재료의 효능을 개선한다. 특정 실시형태에서, 구리-촉매의 워시코트 로딩은 >0.3 g/in3, 예컨대 >1.2 g/in3, >1.5 g/in3, >1.7 g/in3 또는 >2.00 g/in3, 및 <4.5 g/in3, 예컨대 2 - 4 g/in3이다. 특정 실시형태에서, 구리-촉매 워시코트는 약 0.8 내지 1.0 g/in3, 1.0 내지 1.5 g/in3, 1.5 내지 2.5 g/in3, 또는 2.5 내지 4.5 g/in3의 로딩으로 기판에 적용된다. 특정 실시형태에서, 바나듐-촉매의 워시코트 로딩은 >0.5 g/in3, 예컨대 >1.5 g/in3, >3 g/in3, 및 바람직하게 <6 g/in3, 예컨대 2 - 5 g/in3이다. 특정 실시형태에서, 바나듐-촉매 워시코트는 약 1 - 2 g/in3, 2 - 3 g/in3, 3 - 5 g/in3, 또는 5 - 6g/in3의 로딩으로 기판에 적용된다. 특정 실시형태에서, 바나듐 촉매를 함유하는 워시코트는 구리-촉매 워시코트 로딩에 비해 더 높은 농도로 기판에 적용된다. 더 바람직하게, 촉매 물품은 상응하는 구리-촉매 워시코트보다 더 높은 바나듐-촉매 워시코트 농도를 갖지만, 또한 바나듐-로딩에 비해 더 높은 전체 구리-로딩을 가진다. 이러한 실시형태는, 예를 들어 구리 촉매 워시코트에 비해 기판의 더 적은 구역 상에 바나듐 촉매의 높은 워시코트 로딩을 배치함으로써 달성될 수 있다.
특히 이동식 용도를 위한 바람직한 기판은 양 단부에서 개방되고 일반적으로 기판의 입구면에서 출구면으로 연장되며 높은 표면적-대-부피 비를 가져오는 다수의 인접한 평행한 채널을 포함하는 소위 말하는 허니콤 기하구조를 가진 관통형 모노리스를 포함한다. 특정 용도에서, 허니콤 관통형 모노리스는 바람직하게 높은 셀 밀도, 예를 들어 제곱인치 당 약 600 내지 1000 셀, 및/또는 약 0.18 - 0.35 mm, 바람직하게 약 0.20 - 0.25 mm의 평균 내부 벽 두께를 가진다. 다른 특정 용도에서, 허니콤 관통형 모노리스는 제곱인치 당 약 150 - 600 셀의 낮은 셀 밀도, 예컨대 제곱인치 당 약 200 - 400 셀을 가진다. 바람직하게, 허니콤 모노리스는 다공질이다. 코디어라이트, 탄화규소, 질화규소, 세라믹 및 금속에 더하여, 기판에 사용될 수 있는 다른 재료들은 질화알루미늄, 질화규소, 알루미늄 티타네이트, α-알루미나, 뮬라이트, 예를 들어 침상형 뮬라이트, 폴루사이트, 써밋, 예컨대 Al2OsZFe, Al2O3/Ni 또는 B4CZFe, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 단편을 포함하는 복합물을 포함한다. 바람직한 재료는 코디어라이트, 탄화규소 및 알루미나 티타네이트를 포함한다.
바람직한 필터 기판은 디젤 미립자 필터를 포함하고, 이동식 용도에 사용하기 위한 바람직한 디젤 미립자 필터는 벽유동형 필터, 예컨대 벽유동형 세라믹 모노리스를 포함한다. 다른 필터 기판은 관통형 필터, 예컨대 금속 또는 세라믹 폼 또는 섬유질 필터를 포함한다. 코디어라이트, 탄화규소 및 세라믹에 더하여, 다공질 기판에 사용될 수 있는 다른 재료들은, 제한은 아니지만 알루미나 실리카, 질화알루미늄, 질화규소, 알루미늄 티타네이트, α-알루미나, 뮬라이트, 폴루사이트, 지르콘, 지르코니아, 스피넬, 붕화물, 펠드스파, 티타니아, 융합 실리카, 붕화물, 세라믹 섬유 복합물, 이들 중 임의의 것의 혼합물, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 단편을 포함하는 복합물을 포함한다. 특히 바람직한 기판은 코디어라이트, 탄화규소, 및 AT가 우세한 결정질 상인 알루미늄 티타네이트(AT)를 포함한다.
벽유동형 필터의 다공질 벽은 벽을 통과하는 배기가스 흐름의 전형적인 방향에 대해서 입구측 및 출구측을 가진다. 입구측은 기판의 정면을 향해 개방된 채널에 노출된 입구 표면을 갖고, 출구측은 기판의 뒷면을 향해 개방된 채널에 노출된 출구 표면을 가진다.
디젤 엔진을 위한 벽유동형 필터 기판은 전형적으로 약 100 - 800 cpsi(제곱인치 당 채널), 예를 들어 약 100 내지 약 400 cpsi, 약 200 내지 약 300 cpsi, 또는 약 500 내지 약 600 cps를 함유한다. 특정 실시형태에서, 벽은 약 0.1 내지 약 1.5 mm, 예를 들어 약 0.15 내지 약 0.25 mm, 약 0.25 내지 약 0.35 mm, 또는 약 0.25 내지 약 0.50 mm의 평균 벽 두께를 가진다.
본 발명과 함께 사용하기 위한 벽유동형 필터는 바람직하게 적어도 70%, 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%의 효율을 가진다. 특정 실시형태에서, 효율은 바람직하게 약 75 내지 약 99%, 약 75 내지 약 90%, 약 80 내지 약 90%, 또는 약 85 내지 약 95%일 것이다.
필터의 기공도 및 평균 기공 크기의 유용한 범위는 특별히 제한되지는 않지만, 촉매 코팅의 입자 크기 및 점도와 상호관련되거나, 또는 이들을 결정하는데 사용된다. 여기 설명된 대로, 필터 기판의 기공도 및 평균 기공 크기는 베어 필터(예를 들어, 촉매 코팅이 없는)를 기준으로 결정된다. 일반적으로, 기판의 기공도는 적어도 약 40%, 더 바람직하게 적어도 약 50%, 예를 들어 약 50 내지 약 80%, 약 50 내지 약 70 퍼센트, 또는 약 55 내지 약 65 퍼센트이다. 기공도는 수은압입법을 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해서 측정될 수 있다. 일반적으로, 기판의 평균 기공 크기는 약 8 내지 약 40μm, 예를 들어 약 8 내지 약 12μm, 약 12 내지 약 20μm, 또는 약 15 내지 약 25μm이다. 특정 실시형태에서, 총 기공 부피 및/또는 기공의 총 수를 기준으로 기공의 적어도 약 50%, 및 더 바람직하게 적어도 약 75%는 이들 범위 내에 있다. 평균 기공 크기는 수은압입법을 포함하는 임의의 허용가능한 수단에 의해서 결정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 필터 기판은 약 12 내지 약 15μm의 평균 기공 크기 및 약 50 내지 약 55%의 기공도를 가진다. 바람직한 실시형태에서, 필터 기판은 약 18 내지 약 20μm의 평균 기공 크기 및 약 55 내지 약 65%의 기공도를 가진다.
제1 SCR 촉매 구역의 촉매 워시코트는 필터 벽의 입구측, 필터 벽의 출구측 상에 로딩될 수 있거나, 필터 벽에 부분적으로 또는 완전히 침투할 수 있거나, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다. 특정 실시형태에서, 필터는 여기 설명된 제1 또는 제2 SCR 촉매 구역을 위한 기판이다. 예를 들어, 벽유동형 필터가 제1 구역을 위한 기판으로서 사용될 수 있고, 관통형 허니콤이 제2 구역을 위한 기판으로서 사용될 수 있다. 다른 예에서, 관통형 허니콤이 제1 구역을 위한 기판으로서 사용될 수 있고, 벽유동형 필터가 제2 구역을 위한 기판으로서 사용될 수 있다. 제2 기판이 벽유동형 필터인 이러한 실시형태에서, 벽유동형 필터는, 바람직하게는 필터의 출구측 상에, ASC 구역을 형성하기 위한 NH3 산화 촉매를 더 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 여기 설명된 방법에 의해서 제조된 촉매 물품이다. 특정한 실시형태에서, 촉매 물품은, 제2 SCR 촉매 조성물이, 바람직하게는 워시코트로서, 기판에 적용되기 전이나 적용된 후에 제1 SCR 촉매 조성물을, 바람직하게는 워시코트로서, 기판에 층으로서 적용하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 생성된다.
특정 실시형태에서, 제2 SCR 촉매 조성물은 상부층으로서 기판 상에 배치되고, 다른 조성물, 예컨대 산화 촉매, 환원 촉매, 스캐빈징 성분, 또는 NOx 저장 성분이 하부층으로서 기판 상에 배치된다.
일반적으로, 제1 SCR 촉매 조성물을 함유하는 압출된 고형체의 생성은 바나듐 성분, 금속 산화물 담지체, 선택적으로 WO3, 바인더, 선택적인 유기 점도증진 화합물을 균질한 페이스트로서 블렌딩하는 것을 수반하며, 이것은 이후 바인더/바탕질 성분 또는 그것의 전구체 및 선택적으로 안정화된 세리아, 및 무기 섬유 중 하나 이상에 첨가된다. 블렌드는 혼합 또는 반죽 장치 또는 압출기에서 압착된다. 이 혼합물은 습윤성을 증진시키고 따라서 균일한 배치를 생산하기 위한 가공 조제로서 바인더, 기공형성제, 가소제, 계면활성제, 윤활제, 분산제와 같은 유기 첨가제들을 가진다. 다음에, 결과의 플라스틱 재료는, 특히 압출 다이를 포함하는 압출 프레스 또는 압출기를 사용하여 성형되고, 결과의 성형체는 건조 및 하소된다. 유기 첨가제들은 압출된 고형체의 하소 동안 "연소된다". 바람직하게, 바나듐 성분은 전체 압출된 촉매체에 전체적으로, 바람직하게는 전체적으로 균일하게 분산된다.
본 발명에 따른 압출된 촉매체는 일반적으로 제1 단부에서 제2 단부로 연장된 균일한 크기의 평행한 채널들을 가진 허니콤 형태의 단일체 구조를 포함한다. 채널을 한정하는 채널 벽은 다공질이다. 전형적으로, 외부 "스킨"이 압출된 고형체의 복수의 채널을 둘러싼다. 압출된 고형체는 임의의 원하는 단면으로, 예컨대 원형, 정사각형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 복수의 채널에서 개별 채널은 정사각형, 삼각형, 육각형, 원형 등일 수 있다.
여기 설명된 촉매 물품은 질소성 환원제, 바람직하게 암모니아와 질소 산화물의 반응을 촉진할 수 있으며, 이로써 원소 질소(N2)와 물(H2O)이 선택적으로 형성된다. 이러한 질소성 환원제의 예들은 암모니아 및 암모니아 하이드라진 또는 임의의 적합한 암모니아 전구체, 예컨대 요소((NH2)2CO), 탄산암모늄, 암모늄 카바메이트, 탄산수소암모늄 또는 암모늄 포메이트를 포함한다. 본 방법의 SCR 과정은 광범한 온도 범위(예를 들어, 약 150 - 700℃, 약 200 - 350℃, 약 350 - 550℃, 또는 약 450 - 550℃)에 걸쳐서 적어도 75%, 바람직하게 적어도 80%, 및 더 바람직하게 적어도 90%의 NOx(NO 및/또는 NO2) 전환을 가져올 수 있다.
배기가스 처리 시스템은 촉매 물품의 상류에 배치된 NAC 및/또는 질소성 환원제의 외부 공급원(예를 들어, 암모니아 또는 요소 인젝터)을 포함할 수 있다. 시스템은 SCR 촉매 구역이 원하는 효율에서 또는 그것을 넘어서, 예컨대 100℃ 위에서, 150℃ 위에서 또는 175℃ 위에서 NOx 환원을 촉매할 수 있다고 결정되었을 때만 유동하는 배기가스에 외부 질소성 환원제를 계량해 넣기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 질소성 환원제의 계량은 이론적 암모니아의 60% 내지 200%가 1:1 NH3/NO 및 4:3 NH3/NO2로 계산된 SCR 촉매로 들어가는 배기가스에 존재하도록 배열될 수 있다.
중요한 것은 본 발명에 따른 구역화된 촉매의 사용이 종래의 SCR 촉매에 비해서 적은 양의 N2O 부산물을 발생시킨다는 점이다. 즉, 본 방법의 SCR 과정은 SCR 입구에서 NO 및/또는 NO2를 기준으로 낮은 N2O 발생을 가져올 수 있다. 예를 들어, SCR 촉매 후 출구 N2O 농도와 비교하여 SCR 촉매에서 입구 NO 농도의 상대적인 비율은 광범한 온도 범위(예를 들어, 약 150 - 700℃, 약 200 - 350℃, 약 350 - 550℃, 또는 약 450 - 550℃)에 걸쳐서 약 25 초과, 약 30 초과(예를 들어, 약 30 내지 약 40), 약 50 초과, 약 80 초과, 또는 약 100 초과이다. 다른 예에서, SCR 촉매 후 출구 N2O 농도와 비교하여 SCR 촉매에서 입구 NO2 농도의 상대적인 비율은 광범한 온도 범위(예를 들어, 약 150 - 700℃, 약 200 - 350℃, 약 350 - 550℃, 또는 약 450 - 550℃)에 걸쳐서 약 50 초과, 약 80 초과, 또는 약 100 초과이다.
여기 설명된 금속-로딩된 분자체 촉매는 암모니아의 저장 또는 산화를 촉진할 수 있거나, 또는 알루미나 상에 담지된 백금 및/또는 팔라듐과 같은 산화 촉매와 결합될 수 있고, 또한 암모니아의 산화를 촉진할 수 있으며, 산화 과정에 의한 NOx의 바람직하지 않은 형성을 제한할 수 있다(즉, 암모니아 슬립 촉매(ASC)). 특정 실시형태에서, 본 발명의 촉매 물품은 기판의 출구 단부에서 ASC 구역을 함유한다. 다른 실시형태에서, 암모니아 슬립 촉매는 구역화된 SCR 촉매의 하류에서 별도의 브릭 상에 배치된다. 이들 별도의 브릭은 서로 인접하고 접촉할 수 있거나, 또는 특정 거리만큼 이격될 수 있으며, 단 이들은 서로 유체 연통되어야 하고, SCR 촉매 브릭이 암모니아 슬립 촉매 브릭의 상류에 배치되어야 한다.
특정 실시형태에서, SCR 및/또는 ASC 과정은 적어도 100℃의 온도에서 수행된다. 다른 실시형태에서, 이 과정(들)은 약 150℃ 내지 약 750℃의 온도에서 일어난다. 특정한 실시형태에서, 온도 범위는 약 175 내지 약 550℃이다. 다른 실시형태에서, 온도 범위는 175 내지 400℃이다. 또 다른 실시형태에서, 온도 범위는 450 내지 900℃, 바람직하게 500 내지 750℃, 500 내지 650℃, 450 내지 550℃, 또는 650 내지 850℃이다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 가스에서 NOx 화합물의 환원 및/또는 NH3 산화를 위한 방법이 제공되며, 이것은 상기 가스를 가스 중 NOx 화합물의 수준을 감소시키기에 충분한 시간 동안 여기 설명된 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 다음 단계들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 필터의 입구와 접촉하고 있는 그을음을 축적 및/또는 연소시키는 단계; (b) 바람직하게는 NOx 및 환원제의 처리를 수반하는 촉매 단계의 개재 없이, SCR 촉매와 접촉하기 전에 배기가스 스트림에 질소성 환원제를 도입하는 단계; (c) NOx 흡착제 촉매 또는 희박 NOx 트랩 위에서 NH3를 발생시키고, 바람직하게는 하류 SCR 반응에서 이러한 NH3를 환원제로서 사용하는 단계; (d) 배기가스 스트림을 DOC와 접촉시키는 단계로서, 이로써 탄화수소계 가용성 유기 분획(SOF) 및/또는 일산화탄소를 CO2로 산화시키고, 및/또는 NO를 NO2로 산화시키며, 이들은 차례로 미립자 필터에서 미립자 물질을 산화시키기 위해 사용될 수 있고; 및/또는 배기가스에서 미립자 물질(PM)을 감소시키는 단계; (e) 환원제의 존재하에 배기가스를 하나 이상의 하류 SCR 촉매 장치(들)(필터 또는 관통형 기판)과 접촉시켜서 배기가스에서 NOx 농도를 감소시키는 단계; 및 (f) 배기가스를 바람직하게는 SCR 촉매의 하류에서 암모니아 슬립 촉매와 접촉시키는 단계로서, 이로써 대기로 배기가스를 방출시키기 전이나 또는 배기가스가 엔진으로 진입/재진입하기 전 재순환 루프를 통해서 배기가스를 통과시키기 전에 암모니아의 전부는 아니지만 대부분을 산화시키는 단계.
여기 설명된 시스템은 배기가스를 처리하기 위한 적어도 하나의 추가적인 성분을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 SCR 구역과 적어도 하나의 추가적인 성분은 일체형 유닛으로 기능하도록 설계된다. 구역화된 SCR 촉매 물품 및 적어도 하나의 추가적인 성분은, 선택적으로 시스템을 통과하는 배기가스를 수송(channelling)하기 위한 도관의 하나 이상의 구역에 의해서 유체 연통된다.
한 실시형태에서, SCR 과정에서 소비하기 위한 질소계 환원제, 특히 NH3의 전부 또는 적어도 일부는 SCR 촉매의 상류에 배치된 NOx 흡착제 촉매(NAC), 희박 NOx 트랩(LNT) 또는 NOx 저장/환원 촉매(NSRC)(종합해서 NAC)에 의해서 공급될 수 있다. 특정 실시형태에서, NAC는 구역화된 SCR 촉매와 동일한 관통형 기판 상에 코팅된다. 이러한 실시형태에서, NAC 및 SCR 촉매는 SCR 구역의 상류에 있는 NAC와 일렬로 코팅된다.
본 발명에서 유용한 NAC 성분은 염기성 재료(예컨대 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 및 이들의 조합을 포함하는 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속), 및 귀금속(예컨대 백금), 및 선택적으로 환원 촉매 성분, 예컨대 로듐의 촉매 조합을 포함한다. NAC에 유용한 염기성 재료의 구체적인 종류는 세슘 산화물, 칼륨 산화물, 마그네슘 산화물, 나트륨 산화물, 칼슘 산화물, 스트론튬 산화물, 바륨 산화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 귀금속은 바람직하게 약 10 내지 약 200 g/ft3, 예컨대 20 내지 60 g/ft3로 존재한다. 또는 다르게는, 촉매의 귀금속은 약 40 내지 약 100 grams/ft3일 수 있는 평균 농도를 특징으로 한다.
특정 조건에서, 주기적인 부화 재생 사건 동안, NH3가 NOx 흡수제 촉매 위에서 발생될 수 있다. NOx 흡수제 촉매의 하류에 있는 SCR 촉매는 전체 시스템 NOx 환원 효율을 개선할 수 있다. 조합된 시스템에서, SCR 촉매는 부화 재생 사건 동안 NAC 촉매로부터 방출된 NH3를 저장할 수 있고, 정상 희박 작동 조건 동안 NAC 촉매를 통해서 빠져나온 NOx의 일부 또는 전부를 선택적으로 환원시키기 위해 저장된 NH3를 이용한다.
배기가스 처리 시스템은 배기가스에서 일산화질소를 이산화질소로 산화시키기 위한 산화 촉매(예를 들어, 디젤 산화 촉매(DOC))를 포함할 수 있으며, 이것은 배기가스에 질소성 환원제를 계량해 넣는 지점의 상류에 위치될 수 있다. 한 실시형태에서, 산화 촉매는, 예를 들어 200℃ 내지 550℃의 산화 촉매 입구 배기가스 온도에서 SCR 제올라이트 촉매로 들어가는 가스 스트림이 약 20:1 내지 약 1:10의 NO 대 NO2 부피비를 갖도록 개조된다. 산화 촉매는 관통형 모노리스 기판 상에 코팅된, 백금, 팔라듐 또는 로듐과 같은 적어도 하나의 백금족 금속(또는 이들의 일부 조합)을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 적어도 하나의 백금족 금속은 백금, 팔라듐 또는 백금과 팔라듐의 조합이다. 백금족 금속은 알루미나, 제올라이트, 예컨대 알루미노실리케이트 제올라이트, 실리카, 비-제올라이트 실리카 알루미나, 세리아, 지르코니아, 티타니아 또는 세리아와 지르코니아를 함유하는 혼합 또는 복합 산화물과 같은 고 표면적 워시코트 성분 상에 담지될 수 있다.
배기가스 처리 시스템은 제2 관통형 모노리스 또는 벽유동형 필터 상에 추가적인 SCR 촉매를 포함할 수 있고, 여기서 추가적인 SCR을 함유하는 제2 관통형 모노리스 또는 벽유동형 필터는 여기 설명된 제1 및 제2 SCR 촉매 구역의 상류 또는 하류에 이들과 유체 연통하여 위치된다. 추가적인 SCR 촉매는 바람직하게 금속-교환된 제올라이트, 예컨대 Fe-Beta, Fe-철-동형 Beta, Fe-ZSM5, Fe-CHA, Fe-ZSM-34, Fe-AEI, Cu-Beta, Cu-ZSM5, Cu-CHA, Cu-ZSM-34, 또는 Cu-AEI이다.
배기가스 처리 시스템은 적합한 미립자 필터, 예컨대 벽유동형 필터를 포함할 수 있다. 적합한 필터는 배기가스 스트림으로부터 그을음을 제거하는데 유용한 것들을 포함한다. 필터는 베어 필터일 수 있고, 수동적으로 재생되거나, 또는 그을음 연소 촉매나 가수분해 촉매를 함유할 수 있다. 필터는 SCR 촉매의 상류 또는 하류에서 배기가스 처리 시스템에 위치될 수 있다. 바람직하게, 필터는 DOC가 존재한다면 DOC의 하류에 위치된다. 베어 필터(즉, 촉매 코팅을 갖지 않는) 및 구역화된 SCR 촉매의 상류에 암모니아 인젝터를 포함하는 실시형태에서, 인젝터는 필터의 상류 또는 하류에 위치될 수 있지만, 단 그것은 구역화된 SCR 촉매의 상류에 위치되어야 한다. 가수분해 촉매를 함유하는 필터 및 하류 구역화된 SCR 촉매를 갖는 실시형태에서, 암모니아 인젝터는 바람직하게 필터의 상류에 위치된다.
도 10을 참조하면, 내연 엔진(501), 배기가스 처리 시스템(502), 시스템을 통과하는 배기가스 흐름 방향(1), 선택적인 DOC(510) 및/또는 선택적인 NAC(520), 선택적인 미립자 필터(570), 암모니아의 선택적인 외부 공급원 및 인젝터(530), 제1 및 제2 SCR 촉매 구역을 포함하는 구역화된 SCR 촉매(540), 선택적인 추가적인 SCR 촉매(550), 및 선택적인 ASC(560)를 포함하는 배기가스 처리 시스템이 도시된다.
도 11a는 바람직하게 필터의 출구측으로부터 코팅된 제1 SCR 촉매 구역을 함유하는 벽유동형 필터(620)의 상류에 수동적 NOx 흡수제(PNA)(610)를 포함하는 배기가스 처리 시스템을 도시한다. PNA는 알칼리 및/또는 알칼리 토금속, 예컨대 바륨, 스트론튬, 칼륨 및 금속 산화물, 예컨대 BaO, TiO2, ZrO2, CeO2, 및 Al2O3를 함유할 수 있다. 바람직하게, PNA는 PGM, 예컨대 로듐, 팔라듐, 백금, 또는 팔라듐 및 백금과 같은 금속들의 조합; 소 기공 프레임워크 또는 대 기공 프레임워크를 가진 것들을 포함하는 제올라이트(구체적인 예들은 CHA, AEI, AFX, BEA, MOR, FER, LEV, 및 ERI이다); 금속 산화물, 예컨대 바륨 산화물, 세륨 산화물, 또는 세륨 또는 바륨을 함유하는 혼합 금속 산화물; 및 전이금속 중 하나 이상을 함유한다. 바람직하게, PGM 또는 전이금속은 금속 산화물 또는 제올라이트에 의해서 담지된다. 특정 실시형태에서, PNA는 PGM, 예컨대 소 기공 제올라이트 상에 담지된 Pd 및 금속, 예컨대 제올라이트 상에 담지된 Fe, 예컨대 FER을 포함한다. 적합한 PGM 로딩은, 예를 들어 1 - 120 g/ft3일 수 있다. PNA의 개별 성분들은 적층되거나 단일 워시코트에 조합될 수 있다.
도 11a에 도시된 시스템은 필터의 하류에 위치된 제2 SCR 촉매 구역을 함유하는 관통형 기판을 더 포함한다. 이 시스템은 바람직하게 관통형 기판의 하류에 또는 관통형 기판의 후면 상에 별도의 브릭으로서 암모니아 슬립 촉매를 포함하며, 이것은 도 6a에 도시된 배열과 유사하다. 이 시스템은 선택적으로 SCR 환원제( 620)의 공급원, 예컨대 시스템에 암모니아 또는 암모니아 전구체를 도입하기 위한 인젝터를 포함할 수 있다.
도 11a에서 벽유동형 필터는 바람직하게 관통형 기판에 근접하지만, 둘 사이의 거리는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게, 유닛(630)과 유닛(640) 사이 또는 유닛(610)과 유닛(630) 사이에는 촉매 또는 필터가 개재되지 않는다. 바람직하게, 제2 SCR 촉매 구역과 ASC 사이에는 촉매가 개재되지 않는다. 바람직하게, 엔진과 PNA 또는 제2 SCR 촉매 구역 또는 ASC의 하류 사이에는 배기가스 처리 촉매가 개재되지 않는다.
다른 구성형태가 도 11b에 도시되는데, 여기서는 PNA와 제1 SCR 촉매 구역이 벽유동형 필터(635) 상에 코팅된다. 여기서, PNA는 벽 표면에 워시코트로서 필터의 입구측으로부터 코팅되며 및/또는 부분적으로 벽에 침투하고, 제1 SCR 촉매 구역은 벽 표면에 워시코트로서 필터의 출구측으로부터 코팅되며 및/또는 부분적으로 벽에 침투한다. 이 시스템은 필터의 하류에 위치된 제2 SCR 촉매 구역을 함유하는 관통형 기판을 더 포함한다. 이 시스템은 바람직하게 제1 및 제2 SCR 촉매 구역의 하류에 있는 별도의 기판 상에 또는 제2 SCR 촉매 구역을 함유하는 관통형 기판의 후면 상에 암모니아 슬립 촉매를 포함하며, 이것은 도 6a에 도시된 배열과 유사하다. 제1 환원제 공급부(예를 들어, 인젝터)가 필터의 상류에 위치되고, PNA에 의한 환원제의 산화를 초래하지 않는 조건에서 시스템에 환원제를 공급한다(예를 들어, 400℃ 미만의 온도에서). 선택적인 제2 환원제 공급부(예를 들어, 인젝터)는 제1 SCR 촉매 구역과 제2 SCR 촉매 구역 사이에 위치되며, 제1 환원제 공급부와 독립적으로 또는 협력하여 작동한다.
도 11b의 벽유동형 필터는 바람직하게 관통형 기판에 근접하지만, 둘 사이의 거리는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게, 유닛(635)과 유닛(640) 사이에는 촉매 또는 필터가 개재되지 않는다. 바람직하게, 제2 SCR 촉매 구역과 ASC 사이에는 촉매가 개재되지 않는다. 바람직하게, 엔진과 PNA 또는 제2 SCR 촉매 구역 또는 ASC의 하류 사이에는 배기가스 처리 촉매가 개재되지 않는다.
여기 설명된 배기가스 처리 방법은 내연 엔진(이동식 또는 고정식), 가스 터빈 및 석탄이나 오일 점화 발전소와 같은 연소 과정으로부터 유래된 배기가스에 대해 수행될 수 있다. 이 방법은 또한 리파이닝과 같은 산업 공정, 리파이너리 히터 및 보일러, 노, 화학 가공 산업, 코크스 오븐, 도시 폐기물 시설 및 소각장 등으로부터의 가스를 처리하는데 사용될 수 있다. 특정한 실시형태에서, 이 방법은 디젤 엔진, 린번 가솔린 엔진 또는 액화석유가스나 천연가스로 구동되는 엔진과 같은 차량의 린번 내연 엔진으로부터의 배기가스를 처리하기 위해 사용된다.

Claims (15)

  1. a. TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하는 제1 SCR 촉매 구역; 및
    b. 구리 로딩된 소-기공 분자체를 포함하는 제2 SCR 촉매 구역
    을 포함하며,
    상기 제1 SCR 촉매 구역은 시스템을 통과하는 정상 배기가스 흐름에 대해서 제2 SCR 촉매 구역의 상류에 배치되는 배기가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역은 제2 SCR 촉매 구역에 비해 더 높은 워시코트 로딩을 가지며, 전체 구리 로딩은 전체 바나듐 로딩보다 더 높은 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역은 약 0.5 - 4 중량 퍼센트 바나듐(금속 산화물의 총 중량을 기준으로)을 포함하고, 제2 SCR 촉매 구역은 약 1 - 4 중량 퍼센트 구리(분자체의 총 중량을 기준으로)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 SCR 촉매 구역은 구리 이외의 다른 전이금속을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역은 철 바나데이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 제1 및 제2 SCR 촉매 구역 사이에 배치된 임의의 배기가스 처리 촉매를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 입구 단부, 출구 단부, 및 입구 단부에서 출구 단부까지 측정된 축 길이를 가진 관통형 허니콤 기판 상에 코팅되고, 제1 및 제2 SCR 촉매 구역은 인접하거나 또는 적어도 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 SCR 촉매 구역의 하류에 산화 촉매 구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 제2 SCR 촉매 구역은 산화 촉매 구역과 완전히 중첩하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역은 축 길이를 가진 압출된 바나듐 촉매 허니콤이고, 제2 SCR 구역은 축 길이의 약 10 내지 90 퍼센트를 덮는 워시코트인 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역은 입구측 및 출구측을 가진 벽유동형 필터 상에 있고, 제2 SCR 촉매 구역은 관통형 허니콤 기판 상에 있으며, 단 제1 SCR 촉매 구역과 제2 SCR 촉매 구역 사이에 개재된 촉매는 없는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 제1 SCR 촉매 구역의 상류에 배치된 부분적 NOx 흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제2 SCR 촉매 구역의 하류에 관통형 기판 상에 코팅된 암모니아 슬립 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 12 항 또는 제 12 항에 종속될 때의 제 13 항에 있어서, 엔진 매니폴드 또는 터보차저 및 엔진 매니폴드 또는 터보차저로부터 부분적 NOx 흡수제로 배기가스를 수송하기 위한 도관을 더 포함하며, 단 시스템은 엔진 매니폴드 또는 터보차저와 부분적 NOx 흡수제 사이에 임의의 배기가스 처리 촉매를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 내연 엔진으로부터 유래된 배기가스와 암모니아의 혼합물을 (a) TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2, 및 Al2O3로부터 선택된 금속 산화물 상에 로딩된 바나듐을 포함하는 제1 SCR 구역, 및 (b) 구리-로딩된 소-기공 분자체를 포함하는 제2 SCR 구역과 연속하여 접촉시키는 단계를 포함하는 배기가스 처리 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102503324B1 (ko) * 2021-12-02 2023-02-28 주식회사 나노 탈질-산화 복합 촉매 구조체 및 그 제조방법

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112017010317B1 (pt) * 2014-11-19 2022-06-28 Johnson Matthey Public Limited Company Artigo catalisador, e, revestimento reativo catalítico
BR112017020825A2 (pt) 2015-03-30 2018-07-03 Basf Corp filtro particulado catalisado, e, método para fabricar um filtro particulado revestido
US9937489B2 (en) * 2015-06-18 2018-04-10 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system without a DOC having an ASC acting as a DOC in a system with an SCR catalyst before the ASC
JP6867956B2 (ja) * 2015-06-18 2021-05-12 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ ゾーン化排気システム
EP3356659B1 (en) * 2015-09-29 2020-06-10 Johnson Matthey Public Limited Company Zoned ammonia slip catalyst for use in combustion turbines
US10188986B2 (en) 2015-11-06 2019-01-29 Paccar Inc Electrochemical reductant generation while dosing DEF
US9757691B2 (en) * 2015-11-06 2017-09-12 Paccar Inc High efficiency and durability selective catalytic reduction catalyst
US9764287B2 (en) 2015-11-06 2017-09-19 Paccar Inc Binary catalyst based selective catalytic reduction filter
US10058819B2 (en) 2015-11-06 2018-08-28 Paccar Inc Thermally integrated compact aftertreatment system
GB201521123D0 (en) * 2015-11-30 2016-01-13 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst having a capture region for exhaust gas impurities
CN108472584A (zh) * 2015-12-22 2018-08-31 国际壳牌研究有限公司 催化剂床和用于还原氮氧化物的方法
US11179675B2 (en) 2015-12-22 2021-11-23 Shell Oil Company Reactor for reducing nitrogen oxides
JP7041062B2 (ja) * 2015-12-22 2022-03-23 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 触媒床、及び酸化窒素を減少させるための方法
DK3411132T3 (da) * 2016-02-01 2021-01-18 Umicore Ag & Co Kg Fremgangsmåde til fjernelse af dinitrogenoxid fra udløbsgas i nærværelse af en katalysator, der omfatter et fe-aei-zeolitmateriale, som i det væsentlige er fri for alkalimetal
US20170276053A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Caterpillar Inc. After-Treatment System
JP6827521B2 (ja) * 2016-07-14 2021-02-10 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Ｕｍｉｃｏｒｅ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧ バナジウムトラップｓｃｒシステム
WO2018018406A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Basf Corporation Supported catalyst, monolithic selective catalytic reduction (scr) catalyst, preparation method therefor, and method for nitrogen oxides removal
WO2018025245A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Basf Corporation Selective catalytic reduction articles and systems
KR20190091362A (ko) * 2016-12-20 2019-08-05 우미코레 아게 운트 코 카게 바나듐 산화물 및 철을 함유하는 분자체를 함유하는 scr 촉매 장치
JP6693406B2 (ja) * 2016-12-20 2020-05-13 三菱自動車工業株式会社 排気ガス浄化装置
US11229901B2 (en) * 2016-12-20 2022-01-25 Umicore Ag & Co. Kg SCR catalyst device containing vanadium oxide and molecular sieve containing iron
WO2018121676A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Basf Se An extruded honeycomb catalyst
US20190358615A1 (en) * 2017-02-08 2019-11-28 Basf Corporation Catalyst compositions
JP6605522B2 (ja) * 2017-03-09 2019-11-13 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP6386697B1 (ja) * 2017-03-23 2018-09-05 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
EP3581271A4 (en) * 2017-03-23 2020-01-22 Cataler Corporation EXHAUST GAS PURIFICATION CATALYST
DE102018107545A1 (de) * 2017-03-30 2018-10-04 Johnson Matthey Public Limited Company Asc/dec mit rückwärtig konzentrierter exothermenerzeugung
JP7170658B2 (ja) * 2017-03-30 2022-11-14 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー ＰＮＡ－ｓｃｒ－ａｓｃ近位連結システムのためのモレキュラーシーブ上の白金族金属及び卑金属
US10828603B2 (en) 2017-03-30 2020-11-10 Johnson Matthey Public Limited Company SCR with turbo and ASC/DOC close-coupled system
GB201705158D0 (en) * 2017-03-30 2017-05-17 Johnson Matthey Plc Catalyst article for use in a emission treatment system
WO2018183639A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Johnson Matthey Public Limited Company Single brick scr/asc/pna/doc close-coupled catalyst
GB2561834A (en) * 2017-04-24 2018-10-31 Johnson Matthey Plc Passive NOx adsorber
US10835866B2 (en) 2017-06-02 2020-11-17 Paccar Inc 4-way hybrid binary catalysts, methods and uses thereof
US10675586B2 (en) 2017-06-02 2020-06-09 Paccar Inc Hybrid binary catalysts, methods and uses thereof
KR102577389B1 (ko) * 2017-06-09 2023-09-15 바스프 코포레이션 촉매 물품 및 배기가스 처리 시스템
DE102017006059A1 (de) * 2017-06-27 2018-12-27 Daimler Ag Abgasanlage für einen Kraftwagen
CN107188139A (zh) * 2017-07-18 2017-09-22 华纳创新（北京）科技有限公司 一种一氧化氮发生装置及制备方法
EP3450016A1 (de) * 2017-08-31 2019-03-06 Umicore Ag & Co. Kg Palladium-zeolith-basierter passiver stickoxid-adsorber-katalysator zur abgasreinigung
JP2020531240A (ja) * 2017-08-31 2020-11-05 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Ｕｍｉｃｏｒｅ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧ 排気ガスを浄化するためのパラジウム／ゼオライト系受動的窒素酸化物吸着剤触媒
EP3450015A1 (de) * 2017-08-31 2019-03-06 Umicore Ag & Co. Kg Palladium-zeolith-basierter passiver stickoxid-adsorber-katalysator zur abgasreinigung
KR20200047651A (ko) * 2017-08-31 2020-05-07 우미코레 아게 운트 코 카게 배기 가스 정화용 수동적 질소 산화물 흡착제로서의 팔라듐/백금/제올라이트 기반 촉매의 용도
CN114961940A (zh) * 2017-12-08 2022-08-30 庄信万丰(上海)化工有限公司 用于汽油废气应用的新型三区两层twc催化剂
US10898889B2 (en) * 2018-01-23 2021-01-26 Umicore Ag & Co. Kg SCR catalyst and exhaust gas cleaning system
GB201805312D0 (en) * 2018-03-29 2018-05-16 Johnson Matthey Plc Catalyst article for use in emission treatment system
US11691125B2 (en) * 2018-04-30 2023-07-04 Basf Corporation Catalyst for the oxidation of NO, the oxidation of a hydrocarbon, the oxidation of NH3 and the selective catalytic reduction of NOx
US11266977B2 (en) * 2018-07-30 2022-03-08 Basf Corporation Vanadium-based selective catalytic reduction catalyst
WO2020089275A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 Basf Se Selective catalytic reduction catalyst on a filter substrate
US11007514B2 (en) 2019-04-05 2021-05-18 Paccar Inc Ammonia facilitated cation loading of zeolite catalysts
US10906031B2 (en) 2019-04-05 2021-02-02 Paccar Inc Intra-crystalline binary catalysts and uses thereof
JP2020182898A (ja) * 2019-05-07 2020-11-12 株式会社キャタラー アンモニア酸化触媒装置
KR20220069934A (ko) 2019-09-27 2022-05-27 존슨 매세이 카탈리스츠 (저머니) 게엠베하 고정형 방출원 배기 가스에서 CO 및 NOx 둘 모두를 처리하기 위한 다기능 촉매 물품
CN112570020B (zh) * 2019-09-29 2023-07-18 中石化南京化工研究院有限公司 一种脱硫脱硝催化剂及其制备方法
US10934918B1 (en) 2019-10-14 2021-03-02 Paccar Inc Combined urea hydrolysis and selective catalytic reduction for emissions control
EP4061510A1 (en) * 2019-11-22 2022-09-28 BASF Corporation An emission control catalyst article with enriched pgm zone
GB2593763B (en) * 2020-04-02 2022-08-24 Jaguar Land Rover Ltd Improvements in hydrocarbon selective catalytic reduction
EP3919165A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-08 Johnson Matthey Public Limited Company Method for forming a catalyst article
JP7273868B2 (ja) * 2021-01-14 2023-05-15 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー ディーゼルエンジンのための排気システム
BR112023017899A2 (pt) * 2021-03-10 2023-10-24 Basf Corp Artigo catalítico e método e sistema de tratamento de um gás de escape
CN113198452B (zh) * 2021-05-18 2022-08-12 贵州大学 一种金红石相固溶体脱硝催化剂及制备方法及应用
IT202200000941A1 (it) * 2022-01-20 2023-07-20 Fpt Motorenforschung Ag Un dispositivo di post-trattamento dei gas di scarico e un sistema di propulsione comprendente il dispositivo
IT202200000956A1 (it) * 2022-01-20 2023-07-20 Fpt Motorenforschung Ag Un sistema di post-trattamento dei gas di scarico e un sistema di propulsione comprendente il sistema di post-trattamento
CN114377683B (zh) * 2022-01-25 2023-11-14 大唐南京环保科技有限责任公司 一种抗砷中毒脱硝催化剂及其制备方法
WO2024017252A1 (en) * 2022-07-19 2024-01-25 Basf Corporation Catalytic article comprising vanadium-containing catalyst and oxidation catalyst

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3685063B2 (ja) * 1999-06-23 2005-08-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6626980B2 (en) * 2001-09-21 2003-09-30 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Mixed matrix membranes incorporating chabazite type molecular sieves
EP1961933B1 (de) * 2007-02-23 2010-04-14 Umicore AG & Co. KG Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
EP2117707B2 (en) * 2007-02-27 2018-08-15 BASF Corporation Copper cha zeolite catalysts
DK2517776T3 (da) * 2007-04-26 2014-09-22 Johnson Matthey Plc Overgangsmetal / KFIzeolitSCR-katalysator
DE202008018318U1 (de) * 2008-02-27 2012-11-27 Basf Corporation Kupfer-Cha-Zeolith-Katalysatoren
ATE460973T1 (de) * 2008-04-11 2010-04-15 Umicore Ag & Co Kg Abgasreinigungssystem zur behandlung von motorenabgasen mittels scr-katalysator
JP2009257226A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US8904767B2 (en) * 2008-10-31 2014-12-09 Volvo Lastvagnar Ab Method and apparatus for cold starting an internal combustion engine
US8544260B2 (en) * 2008-12-24 2013-10-01 Basf Corporation Emissions treatment systems and methods with catalyzed SCR filter and downstream SCR catalyst
EP2382031B2 (en) * 2008-12-24 2022-12-14 BASF Corporation Emissions treatment systems and methods with catalyzed scr filter and downstream scr catalyst
CN105715329A (zh) * 2009-02-20 2016-06-29 赫多特普索化工设备公司 用于净化柴油发动机的排出气体的方法
US8637426B2 (en) * 2009-04-08 2014-01-28 Basf Corporation Zoned catalysts for diesel applications
US8293182B2 (en) * 2010-05-05 2012-10-23 Basf Corporation Integrated SCR and AMOx catalyst systems
CN103842076A (zh) * 2011-08-03 2014-06-04 庄信万丰股份有限公司 挤出蜂窝状催化剂
EP2855017B1 (en) * 2012-06-01 2022-07-06 Johnson Matthey Public Limited Company Selective catalytic reduction wall flow filter incorporating a vanadate
US9017626B2 (en) * 2013-03-14 2015-04-28 Basf Corporation Selective catalytic reduction catalyst system
CA2902414A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Basf Corporation Selective catalytic reduction catalyst system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102503324B1 (ko) * 2021-12-02 2023-02-28 주식회사 나노 탈질-산화 복합 촉매 구조체 및 그 제조방법
US11752492B2 (en) 2021-12-02 2023-09-12 Nano Co., Ltd Denitrification-oxidation complex catalyst structure and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016024126A1 (en) 2016-02-18
BR112017002843A2 (pt) 2018-01-30
CN106714939B (zh) 2019-12-03
GB2533452B (en) 2017-05-24
JP6923436B2 (ja) 2021-08-18
GB201514496D0 (en) 2015-09-30
EP3180106B1 (en) 2022-02-16
US20160045868A1 (en) 2016-02-18
JP7229956B2 (ja) 2023-02-28
EP3180106A1 (en) 2017-06-21
RU2017108240A (ru) 2018-09-17
DE102015113415A1 (de) 2016-02-18
CN106714939A (zh) 2017-05-24
JP2017525554A (ja) 2017-09-07
US9579603B2 (en) 2017-02-28
BR112017002843B1 (pt) 2022-01-04
RU2017108240A3 (ko) 2019-01-22
JP2020110797A (ja) 2020-07-27
GB2533452A (en) 2016-06-22
RU2698817C2 (ru) 2019-08-30

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