RU2489206C2 - Катализатор окисления для оснащенных дизельным двигателем транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ - Google Patents
Катализатор окисления для оснащенных дизельным двигателем транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489206C2 RU2489206C2 RU2011101634/04A RU2011101634A RU2489206C2 RU 2489206 C2 RU2489206 C2 RU 2489206C2 RU 2011101634/04 A RU2011101634/04 A RU 2011101634/04A RU 2011101634 A RU2011101634 A RU 2011101634A RU 2489206 C2 RU2489206 C2 RU 2489206C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- oxidation catalyst
- catalyst
- mixed
- oxide
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 54
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 claims abstract description 16
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 claims abstract description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 abstract description 10
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical class [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 5
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 5
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum ion Chemical class 0.000 description 1
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Natural products O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000010710 diesel engine oil Substances 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052645 tectosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- 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
-
- 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
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/12—Silica and alumina
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- 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
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/30—Silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9207—Specific surface
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ. Описан катализатор окисления, имеющий корпус-носитель и каталитически активное покрытие из платины, активного оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния, причем оксид алюминия и смешанный оксид алюминия и кремния каталитически активированы платиной, которая присутствует на активном оксиде алюминия в количестве от 55 до 95 мас.% от всего ее присутствующего в катализаторе количества, а в остальном количестве нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния, при этом количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния составляет от 1:1,5 до 1:4. Описаны системы снижения токсичности отработавших газов для транспортных средств с дизельными двигателями (варианты), в которых по ходу потока отработавших газов перед сажевым фильтром расположен катализатор окисления, описанный выше, либо по ходу потока отработавших газов перед катализатором селективного каталитического восстановления расположен описанный выше катализатор окисления.
Описан способ снижения токсичности отработавших газов с использованием катализатора окисления. Технический эффект - повышение производительности по окислению NO при одновременной высокой стойкости к отравлению сернистыми соединениями. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к области снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, устанавливаемых на транспортные средства для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, прежде всего к наиболее пригодному для применения в этих целях катализатору окисления (каталитическому нейтрализатору окислительного типа).
Катализаторы окисления, применяемые для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей, прежде всего катализаторы окисления на основе платины на оксиде алюминия, хорошо известны из уровня техники. Такие катализаторы используют для окисления содержащихся в ОГ дизельных двигателей вредных газообразных веществ - монооксида углерода СО и углеводородов НС - присутствующим в ОГ дизельных двигателей в повышенной концентрации кислородом до безвредных соединений - диоксида углерода СО2 и водяного пара. Наряду с монооксидом углерода СО и углеводородами НС в ОГ дизельных двигателей присутствуют оксиды азота NOx и твердые частицы, образование которых обусловлено неполным сгоранием дизельного топлива и моторного масла в цилиндре двигателя при слишком низких температурах и которые преимущественно представляют собой сажу и при определенных условиях органические агломераты.
Транспортные средства для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, такие, например, как городские автобусы, автомобили-мусоровозы, строительные или сельскохозяйственные машины, часто эксплуатируются в принципиально ином режиме, нежели легковые автомобили с дизельным двигателем. По этой причине ОГ дизельных двигателей, устанавливаемых на транспортные средства для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, имеют иные параметры и характеризуются значительно меньшей температурой и иным составом. Так, в частности, содержание оксидов азота в таких ОГ существенно ниже, а относительное содержание твердых частиц при определенных условиях гораздо выше, чем в ОГ дизельных двигателей легковых автомобилей. Аналогично отработавшим газам дизельных двигателей легковых автомобилей в ОГ дизельных двигателей транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ в следовых количествах присутствуют далее оксиды серы SOx, образование которых обусловлено сгоранием серусодержащих органических соединений, присутствующих в дизельном топливе. Оксиды серы действуют как катализаторный яд, поскольку они хемосорбируются на активных платиновых центрах и тем самым блокируют их, делая их недоступными для требуемых каталитических превращений. На легковых автомобилях с дизельным двигателем подобные яды удаляют путем термической десорбции, периодически обогащая для этого горючую смесь и повышая таким путем температуру ОГ до более 400°С. Аналогичный способ, реализуемый на легковых автомобилях с дизельным двигателем, предусматривает также периодическую активную регенерацию фильтра для улавливания твердых частиц, называемого также сажевым фильтром, при которой скопившиеся в фильтре частицы сажи каталитически выжигают взаимодействием с присутствующим в ОГ кислородом. Подобный способ применяется прежде всего для регенерации сажевых фильтров, выполненных в виде сажевых фильтров с проницаемыми стенками их каналов, однако может использоваться и для регенерации фильтров иных типов.
На транспортных средствах для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ многих типов удаление сернистых соединений путем активной термической десорбции и активная регенерация сажевых фильтров невозможны из-за слишком низкой температуры ОГ. Проведение этих процессов по причине типичного для транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ режима их эксплуатации обычно невозможно без принятия дополнительных мер по нагреву, что приводит к неприемлемому увеличению расхода топлива. Поэтому системы снижения токсичности ОГ, устанавливаемые на транспортные средства для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, необходимо оснащать не подверженными отравлению серой агрегатами для снижения токсичности ОГ, которые способны эффективно удалять из отработавших газов СО, НС и твердые частицы и не требуют для сохранения своей работоспособности проведения активной регенерации сажевых фильтров или принятия специальных мер по удалению сернистых соединений.
Для решения этой задачи в принципе пригодна описанная в ЕР 0341832 комбинация из катализатора окисления и сажевого фильтра, при условии применения безнапорного (открытого) сажевого фильтра-подложки. В подобном случае регенерация сажевого фильтра происходит in situ в результате взаимодействия накопленных в фильтровальной ткани частиц сажи с NO2, образуемом на предшествующем катализаторе окисления. При этом обычно используют катализаторы окисления, содержащие платину, нанесенную на оксид алюминия. Помимо этого в ЕР 1147801 говорится о пригодности применения оксида алюминия, стабилизированного диоксидом кремния в количестве примерно 5 мас.%, в качестве носителя для платины в катализаторе окисления, на котором происходит образование NO2.
Известные из уровня техники катализаторы окисления, содержащие гомогенно распределенную платину на одном или нескольких оксидных носителях, например, на оксиде алюминия, смешанном оксиде алюминия и кремния, оксиде церия или цеолите, обладают достаточно высокой производительностью по окислению НС, СО и NO и нередко обладают также исключительно высокой стойкостью к термическому старению. Однако такие катализаторы склонны к отравлению оксидами серы, и поэтому при их длительной эксплуатации неизбежно возникает необходимость в удалении сернистых соединений путем термической десорбции. По указанным причинам применение подобных катализаторов на транспортных средствах для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, оснащенных дизельными двигателями, образующиеся при работе которых ОГ имеют описанные выше параметры, не позволяет добиться удовлетворительных результатов.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать катализатор окисления для оснащенных дизельным двигателем и сажевым фильтром транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, который обладал бы высокой производительностью по окислению NO даже при низких температурах ОГ, высокой долговременной стабильностью и исключительно высокой стойкостью к отравлению сернистыми соединениями.
Между способностью окислять NO до NO2 и стойкостью к отравлению оксидами серы существует конфликт целей, причина которого заключается в кислом характере оксидов азота (NOx) и оксидов серы (SOx). Катализаторы, которые проявляют высокую степень превращения на них NO, преимущественно содержат слегка основные оксидные носители, на которых хорошо хемисорбируются и оксиды серы. Вследствие этого, например, платина, нанесенная только на оксид алюминия и/или на стабилизированный редкоземельным элементом оксид алюминия, проявляет высокое сродство к SOx и соответственно высокую склонность к отравлению. Катализаторы же, в которых платина гомогенно распределена на слегка кислом оксидном носителе, например, на диоксиде кремния или смешанном оксиде алюминия и кремния, проявляют в условиях длительного старения обычно высокую стойкость к отравлению SOx, но лишь при умеренной степени превращения на них NO.
Авторами настоящего изобретения неожиданно было установлено, что определенное распределение всего используемого в катализаторе количества платины на оксидных носителях - активном оксиде алюминия и смешанном оксиде алюминия и кремния - позволяет эффективно решить указанный конфликт целей между производительностью по окислению NO и склонностью к отравлению оксидами серы.
При этом под термином "активный оксид алюминия" подразумеваются следующие высокодисперсные материалы: активный глинозем, пирогенный оксид алюминия, α-оксид алюминия, δ-оксид алюминия, θ-оксид алюминия и прежде всего γ-оксид алюминия, а также диаспор и бемит. Однако термин "активный оксид алюминия" не охватывает никакие легированные или стабилизированные редкоземельными элементами или иными оксидами оксиды алюминия, а также никакие гомогенные смешанные оксиды или твердые растворы оксида алюминия с другими оксидами.
Термин "смешанный оксид алюминия и кремния" охватывает следующие высокодисперсные оксидные носители: алюмосиликаты (тектосиликаты), в которых четырехвалентные атомы кремния в образованной SiO2 пространственной сетчатой структуре замещаются трехвалентными атомами алюминия, за исключением цеолитов, незо-, соро-, никло-, ино- и филлосиликаты, содержащие тетраэдрические [SiO4]-звенья в качестве основных структурных фрагментов и ионы алюминия в качестве противокатионов, алюмосиликаты в виде легированного или стабилизированного диоксидом кремния оксида алюминия, которые наряду с тетраэдрическими [SiO4]-звеньями могут в качестве основных структурных фрагментов содержать также октаэдрические [AlO6]-звенья и возможно [AlO4]-звенья, гомогенные смешанные оксиды и твердые растворы оксида алюминия и диоксида кремния, а также смеси вышеуказанных соединений.
Основываясь на этих данных, положенную в основу изобретения задачу можно решить с помощью катализатора окисления, имеющего корпус-носитель (или каркас-носитель) и каталитически активное покрытие из платины, активного оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния, отличающегося тем, что оксид алюминия и смешанный оксид алюминия и кремния каталитически активированы платиной, которая присутствует на активном оксиде алюминия в количестве от 55 до 95 мас.% от всего ее присутствующего в катализаторе количества, а в остальном количестве нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния. В предлагаемом в изобретении катализаторе количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния составляет от 1:1,5 до 1:4.
В предпочтительном варианте количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния в предлагаемом в изобретении катализаторе оставляет от более 1:1,5 до 1:4. При этом согласно данным, полученным авторами настоящего изобретения, характер распределения платины между обоими оксидными носителями влияет преимущественно на характеристики окисления NO, тогда как количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния преимущественно оказывает влияние на стойкость катализатора к отравлению сернистыми соединениями. Этот фактор можно использовать для оптимального согласования состава катализатора окисления в важных согласно изобретению пределах изменения соответствующих величин с конкретными условиями применения катализатора. Так, в частности, в предлагаемом в изобретении катализаторе окисления, предназначенном, например, для применения на транспортном средстве с пассивно регенерируемым сажевым фильтром ОГ дизельного двигателя, когда должно обеспечиваться наличие максимально возможного количества NO2, количество платины на активном оксиде алюминия предпочтительно должно составлять от 60 до 80 мас.%, особенно предпочтительно от 70 до 75 мас.%, от всего ее присутствующего в катализаторе количества. При высоком же содержании, кроме того, SOx в нейтрализуемых ОГ, когда требуется особо высокая стойкость катализатора к отравлению, соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния предпочтительно должно составлять от 1:2 до 1:4. В том же случае, когда, например, при гарантированном применении высококачественного топлива можно ожидать пониженного содержания SOx в ОГ, количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния с целью повысить эффективность окисления NO предпочтительно выбирать в пределах от более 1:1,5 до 1:2,5, особенно предпочтительно от более 1:1,5 до 1:2.
В предпочтительных вариантах выполнения предлагаемого в изобретении катализатора локальная концентрация платины на оксиде алюминия по меньшей мере вдвое выше ее локальной концентрации на смешанном оксиде алюминия и кремния. Более предпочтительно, чтобы концентрация платины на оксиде алюминия в пересчете на суммарное количество оксида алюминия и нанесенной на него платины в два-шесть раз превышала концентрацию платины на смешанном оксиде алюминия и кремния в пересчете на суммарное количество самой платины и смешанного оксида алюминия и кремния.
Влияние на стойкость предлагаемого в изобретении катализатора окисления к отравлению оказывает также содержание диоксида кремния SiO2 в смешанном оксиде алюминия и кремния. Предпочтительно в этом отношении использовать обладающие высокоразвитой поверхностью смешанные оксиды алюминия и кремния с содержанием SiO2 от 5 до 40 мас.% в пересчете на общую массу смешанного оксида алюминия и кремния и с удельной поверхностью более 60 м2/г (определяемой методом Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота (БЕТ-поверхностью)). Более предпочтительны смешанные оксиды алюминия и кремния с содержанием SiO2 от 5 до 25 мас.% в пересчете на общую массу смешанного оксида алюминия и кремния. В тех вариантах выполнения предлагаемого в изобретении катализатора, в которых особое внимание уделяется характеристике образования NO, наиболее предпочтительно использовать смешанные оксиды алюминия и кремния с содержанием SiO2 от 5 до 10 мас.% в пересчете на общую массу смешанного оксида алюминия и кремния и с удельной поверхностью от 150 до 220 м2/г.
В предлагаемом в изобретении катализаторе для достижения свойств, позволяющих решить положенную в основу изобретения задачу, помимо оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния не требуется использовать никакие дополнительные оксидные носители. В предлагаемом в изобретении катализаторе прежде всего нежелательно присутствие дополнительных основных оксидов, поскольку они существенно снижают стойкость катализатора к отравлению серой. Предлагаемый в изобретении катализатор окисления в предпочтительных вариантах его выполнения не содержит оксиды редкоземельных элементов, прежде всего оксид церия, оксид лантана, оксид празеодима и оксид неодима. Помимо этого предлагаемый в изобретении катализатор в предпочтительных вариантах его выполнения не содержит цеолитные соединения и цеолитоподобные материалы с нижним предельным значением ширины каналов более 4 ангстрем (Å), поскольку подобные материалы обладают способностью накапливать углеводороды и поэтому прежде всего при температурах ниже 200°С могут в результате протекания окислительно-восстановительных реакций между этими накопленными ими углеводородами и NO, соответственно NO2 нежелательно снижать степень образования NO2.
Содержание платины в предлагаемом в изобретении катализаторе окисления в предпочтительном варианте составляет от 0,07 до 7 г на литр объема корпуса-носителя катализатора. В более предпочтительном варианте содержание платины составляет от 0,15 до 1,5 г на литр объема корпуса-носителя катализатора, особенно предпочтительно от 0,17 до 0,7 г на литр объема корпуса-носителя катализатора. Присутствие других благородных металлов, прежде всего палладия и родия, может при определенных условиях отрицательно сказываться на производительности катализатора по окислению NO и/или на его стойкости к отравлению. Наличие иридия, рутения и золота также может отрицательно влиять на окислительную производительность катализатора. Помимо этого дополнительное применение прежде всего палладия и/или родия привело бы к нежелательному удорожанию катализатора. Поэтому предлагаемый в изобретении катализатор в предпочтительных вариантах его выполнения помимо платины не содержит никакой другой благородный металл, прежде всего не содержит палладий и родий. В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении катализатор не содержит также никакой благородный металл, выбранный из группы, включающей иридий, рутений и золото.
Платину можно вводить в катализатор обычными, известными из уровня техники методами путем пропитки, сорбции, осаждения, а также описанными в литературе методами пропитки по влагоемкости. В предпочтительном варианте платину в виде ее приемлемого водорастворимого соединения-предшественника добавляют в суспензию для нанесения покрытия, содержащую оксид алюминия и/или смешанный оксид алюминия и кремния, и определенным образом путем сорбции и/или осаждения фиксируют на оксидных носителях. Приготовленную таким путем суспензию для нанесения покрытия, в которой платина присутствует в предварительно зафиксированном на оксиде алюминия и на смешанном оксиде алюминия и кремния виде в соответствующих изобретению количественных пропорциях, подвергают размолу и обычными методами нанесения покрытия путем погружения, просасывания и прокачивания наносят на керамический или металлический сотовый элемент либо, если это более предпочтительно, на металлический или керамический фильтрующий элемент. Полученную таким путем подложку с нанесенным на нее покрытием подвергают для окончательного изготовления предлагаемого в изобретении катализатора прокаливанию и при необходимости термическому восстановлению в атмосфере, содержащей газообразную смесь из водорода и азота.
Изготовленный таким путем катализатор пригоден для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей путем пропускания ОГ через предлагаемый в изобретении катализатор окисления. Предлагаемый в изобретении катализатор окисления пригоден прежде всего для снижения токсичности ОГ дизельных двигателей, когда ОГ на входе в катализатор окисления постоянно имеют температуру ниже 500°С, что характерно или типично для таких транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ, как городские автобусы, автомобили-мусоровозы, а также строительные и (самоходные) рабочие машины.
С этой целью предлагаемый в изобретении катализатор размещают в системе снижения токсичности ОГ, устанавливаемой на транспортных средствах с дизельным двигателем, по ходу потока ОГ перед сажевым фильтром, который в предпочтительном варианте выбран из группы, включающей металлические и керамические проточные фильтры-подложки, спеченные из металлического порошка фильтрующие элементы, а также керамические и металлические вязаные и тканые структуры.
В другом варианте предлагаемый в изобретении катализатор можно размещать в системе снижения токсичности ОГ, устанавливаемой на транспортных средствах с дизельным двигателем, по ходу потока ОГ перед СКВ-катализатором. Подобный СКВ-катализатор обеспечивает при необходимости восстановление оксидов азота до азота ("деазотирование" ОГ) путем их селективного каталитического восстановления (сокращенно "СКВ") с помощью восстановителя, дозируемого в выпускной тракт из внешнего источника. В качестве такого восстановителя преимущественно используют аммиак или высвобождающее его соединение, такое, например, как мочевина или карбамат аммония. Аммиак, образовавшийся при определенных условиях in situ из его соединения-предшественника, в реакции компропорционирования взаимодействует на СКВ-катализаторе с оксидами азота, содержащимися в ОГ, с образованием азота и воды. Степень деазотирования на СКВ-катализаторе при температурах ОГ ниже 250°С, которых следует ожидать при размещении катализатора под днищем транспортного средства, всегда особенно высока в том случае, когда соотношение NO2/NOx в катализаторе окисления, расположенном по ходу потока ОГ перед СКВ-катализатором, устанавливается на величину в пределах от 0,3 до 0,7, предпочтительно от 0,4 до 0,6. Изменяя содержание платины, распределение платины между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния, а также количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния в указанных в настоящем описании пределах, предлагаемый в изобретении катализатор окисления можно оптимально согласовать и для применения в подобных системах снижения токсичности ОГ.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на некоторых примерах со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы, на которых показано:
на фиг.1 - графики, отражающие степень превращения NO в NO2 на предлагаемом в изобретении катализаторе К1 и на известном из уровня техники катализаторе VK1 после искусственного состаривания в SO2-содержащих ОГ,
на фиг.2 - графики, отражающие степень превращения NO в NO2 на предлагаемом в изобретении катализаторе в свежеизготовленном состоянии (К1'') и после искусственного состаривания в SO2-содержащих ОГ (К1),
на фиг.3 - графики, отражающие степень превращения NO в NO2 на предлагаемом в изобретении катализаторе КГ и на известном из уровня техники катализаторе VK1' после искусственного состаривания в гидротермальной атмосфере, и
на фиг.4 - графики, отражающие степень превращения NO в NO2 на предлагаемом в изобретении катализаторе К2 с количественным соотношением между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния 1:2 и на сравнительном катализаторе VK2 с количественным соотношением между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния 2,5:1 после искусственного состаривания каждого из них в SO2-содержащих ОГ.
Пример 1
В этом примере изготавливали предлагаемый в изобретении катализатор с количественным соотношением между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния 1:2. Для этого сначала оксид алюминия суспендировали в воде. Затем к приготовленной суспензии добавляли половину от всего вводимого в катализатор количества платины, инжектируя в суспензию обычное, водорастворимое соединение-предшественник платины. После этого к суспензии добавляли смешанный оксид алюминия и кремния (удельная поверхность: ~212 м2/г (БЭТ), содержание SiO2: 10 мас.%) и затем в суспензию инжектировали остальное количество платины.
Из приготовленной таким путем суспензии известным из уровня техники методом нанесения покрытий погружением наносили покрытие на кордиеритовый сотовый элемент с плотностью расположения каналов, равной 62 канала на кв.см площади поперечного сечения, и с толщиной стенок каналов, равной 0,17 мм. Затем снабженный покрытием сотовый элемент сушили и в течение 4 ч прокаливали при 350°С.
Изготовленный таким путем, готовый катализатор содержал платину в количестве 0,883 г на литр объема сотового элемента. Из этого катализатора для исследования его каталитической активности и стойкости к старению вырезали три цилиндрических керна диаметром 25,4 мм и длиной 76,2 мм, которые ниже обозначаются как К1, К1' и К1''.
Сравнительный пример 1
Для сравнительных исследований использовали имеющийся в продаже катализатор окисления для дизельных двигателей с таким же содержанием платины (0,883 г на литр объема сотового элемента), в котором платина во всем количестве была нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния с относительным содержанием SiO2 5 мас.% и который помимо этого содержал цеолитные соединения. Такой имеющийся в продаже катализатор окисления для дизельных двигателей также имел корпус-носитель в виде кордиеритового сотового элемента с плотностью расположения каналов, равной 62 канала на кв.см площади поперечного сечения, и с толщиной стенок каналов, равной 0,17 мм.
Из этого сравнительного катализатора для сравнительных исследований его каталитической активности и стойкости к старению вырезали два цилиндрических керна диаметром 25,4 мм и длиной 76,2 мм, которые ниже обозначаются как VK1 и VK1'.
Пример 2
В этом примере изготавливали второй предлагаемый в изобретении катализатор, который отличался от катализатора из примера 1 лишь тем, что он содержал платину в количестве только 0,706 г на литр объема сотового элемента.
Из этого катализатора также вырезали цилиндрический керн диаметром 25,4 мм и длиной 76,2 мм, который ниже обозначается как К2.
Сравнительный пример 2
Аналогично примерам 1 и 2 изготавливали еще один сравнительный катализатор. Он содержал платину в количестве 0,706 г/л и имел не соответствующее изобретению количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния, равное 2,5:1.
Из этого сравнительного катализатора также вырезали цилиндрический керн диаметром 25,4 мм и длиной 76,2 мм, который ниже обозначается как VK2.
Состаривание катализаторов
Перед исследованием свойств кернов по окислению NO их за исключением керна К1'', который испытывали в свежеизготовленном состоянии, подвергали в специальных условиях предварительной термической обработке и тем самым целенаправленному состариванию в искусственно созданных условиях.
С этой целью керны К1, VK1, К2 и VK2 в течение 48 ч обрабатывали при 350°С в атмосфере азота, содержавшей СО2 в количестве 10 об.%, О2 в количестве 10 об.%, Н2О в количестве 10 об.%, SO2 в количестве 85 об. част./млн и NO в количестве 270 об. част./млн (в проточном режиме с расходом 15000 ч-1). Таким путем достигали обычной потери активности катализаторов в SO2-содержащих ОГ.
Керны КГ и VK1' в течение 16 ч обрабатывали при 700°С в атмосфере азота, содержавшей H2O в количестве 10 об.% и O2 в количестве 10 об.%. Таким путем достигали потери активности катализатора при его длительной работе в гидротермальных ОГ.
Исследование способности катализаторов по окислению NO при различной степени их старения
Все керны исследовали в лабораторной системе выпуска модельных ОГ для определения их каталитической активности в реакции окисления NO, проводя при этом испытания при следующих условиях:
| Состав модельных ОГ | |
| СО [об. част./млн] | 350 |
| H2 [об. част./млн] | 116 |
| НС в виде C1 [об. част./млн] | 270 |
| NO [об. част./млн] | 270 |
| О2 [об.%] | 6 |
| Н2О [об.%] | 10 |
| CO2 [об.%] | 10,7 |
| Условия проведения испытаний | |
| Среднечасовая скорость подачи газа [ч-1] | 50000 |
| Коэффициент избытка воздуха λ | 1,377 |
| Пределы и скорость изменения температуры модельных ОГ | 75-500°С, 15 К/мин |
На фиг.1 представлены графики, отражающие степень превращения NO в NO2 на предлагаемом в изобретении катализаторе К1 из примера 1 и на известном из уровня техники сравнительном катализаторе VK1 из сравнительного примера 1 после их искусственного состаривания в SO2-содержащих ОГ. При температуре в интервале от 200 до 400°С степень окисления NO на предлагаемом в изобретении катализаторе явно выше, чем на известном из уровня техники катализаторе.
На фиг.2 представлены графики, позволяющие сравнить между собой степень превращения NO на предлагаемом в изобретении катализаторе из примера 1 в свежеизготовленном состоянии (К1'') и после искусственного состаривания в SO2-содержащих ОГ (К1). Из приведенных на этом чертеже графиков со всей очевидностью следует, что воздействие SO2-содержащих ОГ на предлагаемый в изобретении катализатор практически не оказывает никакого отрицательного влияния на его активность по окислению NO.
Для определения долговременной стабильности предлагаемого в изобретении катализатора из примера 1 катализатор КГ и известный из уровня техники сравнительный катализатор VK1' из сравнительного примера 1 исследовали также на предмет их активности по окислению NO после искусственного состаривания в гидротермальных условиях. Полученные при этом результаты в графическом виде представлены на фиг.3. Из приведенных на этом чертеже графиков со всей очевидностью следует, что в интервале от 200 до 400°С предлагаемый в изобретении катализатор проявляет также лучшую долговременную стабильность касательно его активности по окислению NO.
На фиг.4 представлены графики, позволяющие проиллюстрировать, насколько велико влияние количественного соотношения между оксидными носителями на эффективное разрешение конфликта целей между способностью к окислению NO и стойкостью к отравлению SO2. С этой целью между собой сопоставляли активность по окислению NO, которую после искусственного состаривания в SO2-содержащих ОГ проявляют предлагаемый в изобретении катализатор К2 из примера 2 с количественным соотношением в нем между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния 1:2 и сравнительный катализатор VK2 из сравнительного примера 2 с количественным соотношением в нем между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния 2,5:1. Из приведенных на этом чертеже графиков со всей очевидностью следует, что избыток оксида алюминия приводит к чрезвычайно высокой потере способности к окислению NO при воздействии SO2-содержащих ОГ на сравнительный катализатор с избытком оксида алюминия, тогда как предлагаемый в изобретении катализатор практически без ущерба для его способности к окислению NO выдерживают нагрузку в SO2-содержащей атмосфере.
Claims (13)
1. Катализатор окисления, имеющий корпус-носитель и каталитически активное покрытие из платины, активного оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния, отличающийся тем, что оксид алюминия и смешанный оксид алюминия и кремния каталитически активированы платиной, которая присутствует на активном оксиде алюминия в количестве от 55 до 95 мас.% от всего ее присутствующего в катализаторе количества, а в остальном количестве нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния, при этом количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния составляет от 1:1,5 до 1:4.
2. Катализатор окисления по п.1, отличающийся тем, что смешанный оксид алюминия и кремния содержит SiO2 в количестве от 5 до 40 мас.% в пересчете на общую массу смешанного оксида алюминия и кремния.
3. Катализатор окисления по п.2, отличающийся тем, что смешанный оксид алюминия и кремния имеет удельную поверхность более 60 м2/г (определяемую методом Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота (БЕТ-поверхность)).
4. Катализатор окисления по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержание в нем платины составляет от 0,07 до 7 г на литр объема корпуса-носителя.
5. Катализатор окисления по п.4, отличающийся тем, что он помимо платины не содержит никакой иной благородный металл, прежде всего не содержит палладий и родий.
6. Катализатор окисления по п.4, отличающийся тем, что он не содержит никакой иной благородный металл, выбранный из группы, включающей иридий, рутений и золото.
7. Катализатор окисления по п.1, отличающийся тем, что он не содержит оксиды редкоземельных элементов, прежде всего не содержит оксид церия, оксид лантана, оксид празеодима и оксид неодима.
8. Катализатор окисления по п.1, отличающийся тем, что он не содержит цеолитные соединения и цеолитоподобные материалы с нижним предельным значением ширины каналов более 4 ангстрем.
9. Система снижения токсичности отработавших газов (ОГ) для транспортных средств с дизельными двигателями, в которой по ходу потока ОГ перед сажевым фильтром расположен катализатор окисления, имеющий корпус-носитель и каталитически активное покрытие из платины, активного оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния, отличающаяся тем, что в катализаторе окисления оксид алюминия и смешанный оксид алюминия и кремния каталитически активированы платиной, которая присутствует на активном оксиде алюминия в количестве от 55 до 95 мас.% от всего ее присутствующего в катализаторе количества, а в остальном количестве нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния, при этом количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния составляет от 1:1,5 до 1:4.
10. Система снижения токсичности ОГ по п.9, отличающаяся тем, что сажевый фильтр выбран из группы, включающей металлические и керамические проточные фильтры-подложки, спеченные из металлического порошка фильтрующие элементы, керамические и металлические вспененные структуры, а также керамические и металлические вязаные и тканые структуры.
11. Система снижения токсичности отработавших газов (ОГ) для транспортных средств с дизельными двигателями, в которой по ходу потока ОГ перед катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ-катализатором) расположен катализатор окисления, имеющий корпус-носитель и каталитически активное покрытие из платины, активного оксида алюминия и смешанного оксида алюминия и кремния, отличающаяся тем, что в катализаторе окисления оксид алюминия и смешанный оксид алюминия и кремния каталитически активированы платиной, которая присутствует на активном оксиде алюминия в количестве от 55 до 95 мас.% от всего ее присутствующего в катализаторе количества, а в остальном количестве нанесена на смешанный оксид алюминия и кремния, при этом количественное соотношение между оксидом алюминия и смешанным оксидом алюминия и кремния составляет от 1:1,5 до 1:4.
12. Способ снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей, отличающийся тем, что ОГ пропускают через катализатор окисления по одному из пп.1-8.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что ОГ на входе в катализатор окисления всегда имеют температуру ниже 500°С.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP08011154 | 2008-06-19 | ||
| EP08011154.4 | 2008-06-19 | ||
| PCT/EP2009/004117 WO2009152971A1 (de) | 2008-06-19 | 2009-06-09 | Oxidationskatalysator für nutzfahrzeuge mit dieselmotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011101634A RU2011101634A (ru) | 2012-09-20 |
| RU2489206C2 true RU2489206C2 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=40010569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011101634/04A RU2489206C2 (ru) | 2008-06-19 | 2009-06-09 | Катализатор окисления для оснащенных дизельным двигателем транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8445403B2 (ru) |
| EP (1) | EP2300156A1 (ru) |
| JP (1) | JP5404778B2 (ru) |
| KR (1) | KR101571660B1 (ru) |
| CN (1) | CN102065997B (ru) |
| BR (1) | BRPI0914166B1 (ru) |
| RU (1) | RU2489206C2 (ru) |
| WO (1) | WO2009152971A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106560242A (zh) * | 2015-10-01 | 2017-04-12 | 清洁柴油技术有限公司 | 载体氧化物的类型对作为柴油氧化催化剂的增效pgm的抗硫性的影响 |
| RU2790665C2 (ru) * | 2018-03-14 | 2023-02-28 | Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани | Каталитический нейтрализатор проскока аммиака с закреплением pt in situ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5338973B2 (ja) * | 2010-04-08 | 2013-11-13 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| KR101915552B1 (ko) * | 2012-04-27 | 2018-11-06 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 내연 엔진으로부터의 배기 가스의 정제를 위한 방법 및 시스템 |
| US9266092B2 (en) | 2013-01-24 | 2016-02-23 | Basf Corporation | Automotive catalyst composites having a two-metal layer |
| EP2772302A1 (en) | 2013-02-27 | 2014-09-03 | Umicore AG & Co. KG | Hexagonal oxidation catalyst |
| US20160136617A1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-05-19 | Clean Diesel Technologies, Inc. | Synergized PGM Catalyst with Low PGM Loading and High Sulfur Resistance for Diesel Oxidation Application |
| CN112166213A (zh) | 2018-04-04 | 2021-01-01 | 尤尼弗瑞克斯 I 有限责任公司 | 活化的多孔纤维和包括该纤维的产品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2186621C1 (ru) * | 2001-04-18 | 2002-08-10 | Закрытое акционерное общество "Катализаторная компания" | Катализатор для очистки отходящих газов с избытком кислорода от оксидов азота, способ его получения и способ очистки отходящих газов |
| RU2279311C2 (ru) * | 2000-03-28 | 2006-07-10 | УМИКОРЕ АГ унд Ко. КГ. | Однослойный высокоэффективный катализатор для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и способ его приготовления (варианты) |
| JP2007000697A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co Ltd | 排ガス浄化触媒 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS523358B2 (ru) * | 1971-11-08 | 1977-01-27 | ||
| JPS5888034A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-26 | Toshiba Corp | 排ガス浄化用触媒体及びその製造方法 |
| US4902487A (en) | 1988-05-13 | 1990-02-20 | Johnson Matthey, Inc. | Treatment of diesel exhaust gases |
| DE3940758A1 (de) * | 1989-12-09 | 1991-06-13 | Degussa | Verfahren zur reinigung der abgase von dieselmotoren |
| US5849255A (en) * | 1995-06-07 | 1998-12-15 | Asec Manufacturing | Treatment of diesel exhaust gas using zeolite catalyst |
| DE19614540A1 (de) | 1996-04-12 | 1997-10-16 | Degussa | Dieselkatalysator |
| DE19756144A1 (de) | 1997-12-17 | 1999-07-01 | Degussa | Oxidationskatalysator für Verbrennungsmotoren |
| JPH11244664A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Hino Motors Ltd | 排ガス浄化方法及び装置 |
| US6165430A (en) * | 1998-07-20 | 2000-12-26 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for treating diesel engine exhaust gas |
| DE19854794A1 (de) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Degussa | Katalysator für die Reinigung der Abgase eines Dieselmotors |
| US20020028745A1 (en) | 1999-10-15 | 2002-03-07 | Alla Jurievna Krylova | Process for the preparation of high activity carbon monoxide hydrogenation catalysts; the catalyst compositions, use of the catalysts for conducting such reactions, and the products of such reactions |
| ES2250035T3 (es) | 2000-03-01 | 2006-04-16 | UMICORE AG & CO. KG | Catalizador para la purificacion de los gases de escape de motores diesel y proceso para su preparacion. |
| DE10020100A1 (de) | 2000-04-22 | 2001-10-31 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts | Verfahren und Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden |
| JP4642978B2 (ja) * | 2000-08-08 | 2011-03-02 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| US6872685B2 (en) * | 2002-11-08 | 2005-03-29 | Chevron U.S.A. Inc. | Method for preparing a highly homogeneous amorphous silica-alumina composition |
| JP4815108B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2011-11-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| US20060179825A1 (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-17 | Eaton Corporation | Integrated NOx and PM reduction devices for the treatment of emissions from internal combustion engines |
| JP4695962B2 (ja) * | 2005-10-20 | 2011-06-08 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 排気ガス浄化用酸化触媒、それを用いた一体構造型酸化触媒及び排気ガス浄化方法 |
| US8119075B2 (en) | 2005-11-10 | 2012-02-21 | Basf Corporation | Diesel particulate filters having ultra-thin catalyzed oxidation coatings |
| DE102006013234A1 (de) | 2006-03-22 | 2007-11-29 | Hte Ag The High Throughput Experimentation Company | Oxidationskatalysator |
-
2009
- 2009-06-09 JP JP2011513913A patent/JP5404778B2/ja active Active
- 2009-06-09 KR KR1020117001326A patent/KR101571660B1/ko active IP Right Grant
- 2009-06-09 BR BRPI0914166-9A patent/BRPI0914166B1/pt active IP Right Grant
- 2009-06-09 RU RU2011101634/04A patent/RU2489206C2/ru active
- 2009-06-09 CN CN200980122971.0A patent/CN102065997B/zh active Active
- 2009-06-09 US US12/999,031 patent/US8445403B2/en active Active
- 2009-06-09 EP EP09765551A patent/EP2300156A1/de not_active Withdrawn
- 2009-06-09 WO PCT/EP2009/004117 patent/WO2009152971A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279311C2 (ru) * | 2000-03-28 | 2006-07-10 | УМИКОРЕ АГ унд Ко. КГ. | Однослойный высокоэффективный катализатор для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и способ его приготовления (варианты) |
| RU2186621C1 (ru) * | 2001-04-18 | 2002-08-10 | Закрытое акционерное общество "Катализаторная компания" | Катализатор для очистки отходящих газов с избытком кислорода от оксидов азота, способ его получения и способ очистки отходящих газов |
| JP2007000697A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co Ltd | 排ガス浄化触媒 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106560242A (zh) * | 2015-10-01 | 2017-04-12 | 清洁柴油技术有限公司 | 载体氧化物的类型对作为柴油氧化催化剂的增效pgm的抗硫性的影响 |
| RU2790665C2 (ru) * | 2018-03-14 | 2023-02-28 | Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани | Каталитический нейтрализатор проскока аммиака с закреплением pt in situ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101571660B1 (ko) | 2015-11-25 |
| RU2011101634A (ru) | 2012-09-20 |
| WO2009152971A1 (de) | 2009-12-23 |
| BRPI0914166A2 (pt) | 2015-10-20 |
| EP2300156A1 (de) | 2011-03-30 |
| JP2011524252A (ja) | 2011-09-01 |
| BRPI0914166B1 (pt) | 2017-07-18 |
| US20110229392A1 (en) | 2011-09-22 |
| CN102065997A (zh) | 2011-05-18 |
| KR20110030618A (ko) | 2011-03-23 |
| CN102065997B (zh) | 2014-02-05 |
| US8445403B2 (en) | 2013-05-21 |
| JP5404778B2 (ja) | 2014-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101841905B1 (ko) | 디젤 엔진의 배기 가스로부터 질소 산화물을 제거하기 위한 촉매 컨버터 | |
| RU2721563C2 (ru) | Катализатор окисления для двигателя с воспламенением от сжатия | |
| JP5652848B2 (ja) | 窒素酸化物除去用触媒およびそれを用いた窒素酸化物除去方法 | |
| EP2922631B1 (en) | Catalysed soot filter for treating the exhaust gas of a compression ignition engine | |
| JP4588824B2 (ja) | ディーゼルエンジンの排ガスの浄化のための触媒 | |
| RU2479341C2 (ru) | Устройство для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя | |
| RU2559502C2 (ru) | Усовершенствованный каталитический нейтрализатор окислительного типа для снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя | |
| JP5746720B2 (ja) | 圧力平衡化された触媒付き排気物品 | |
| EP2692437B1 (en) | Ammonia oxidation catalyst, exhaust gas purification device using same, and exhaust gas purification method | |
| US6813884B2 (en) | Method of treating diesel exhaust gases | |
| RU2489206C2 (ru) | Катализатор окисления для оснащенных дизельным двигателем транспортных средств для перевозки пассажиров, грузов и для нетранспортных работ | |
| US8420035B2 (en) | Coating composition for diesel oxidation catalysts | |
| JP2007534467A (ja) | リーンバーンエンジンからの排気ガスから汚染物質を除去するための酸化鉄で安定化された貴金属触媒 | |
| MX2008016328A (es) | Monitoreo de catalizador de sistema de tratamiento de escape de motor diesel. | |
| EP1166854B1 (en) | Exhaust gas purifing catalyst and method for purifying exhaust gas | |
| KR20220095236A (ko) | 미립자 필터 | |
| JP2023539494A (ja) | 微粒子フィルター | |
| US20170128914A1 (en) | Exhaust gas treatment system | |
| WO2020219376A1 (en) | Catalyzed gasoline particulate filter | |
| JP3408905B2 (ja) | ディーゼルエンジン排ガス浄化触媒およびディーゼルエンジン排ガス浄化方法 | |
| RU2789587C2 (ru) | Улучшенные катализаторы twc, содержащие высокоэффективную подложку с допирующей добавкой | |
| KR100892520B1 (ko) | 루테늄과 칼륨이 함유된 ＮＯｘ 흡장-환원 촉매 | |
| UCHISAWA et al. | Soot oxidation in particulate filter regeneration |