RU2505686C2 - Каталитическая система регулирования выбросов для двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном газе - Google Patents

Каталитическая система регулирования выбросов для двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном газе Download PDF

Info

Publication number
RU2505686C2
RU2505686C2 RU2010139652/06A RU2010139652A RU2505686C2 RU 2505686 C2 RU2505686 C2 RU 2505686C2 RU 2010139652/06 A RU2010139652/06 A RU 2010139652/06A RU 2010139652 A RU2010139652 A RU 2010139652A RU 2505686 C2 RU2505686 C2 RU 2505686C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxidation catalyst
natural gas
engine
catalyst
palladium
Prior art date
Application number
RU2010139652/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010139652A (ru
Inventor
Эндрю Доминик НАНН
Мартин Винсент ТВИГГ
Original Assignee
Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани filed Critical Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани
Publication of RU2010139652A publication Critical patent/RU2010139652A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2505686C2 publication Critical patent/RU2505686C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, работающим на природном газе. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающий на бедной топливной смеси на основе природного газа, имеющий выхлопную систему, которая содержит катализатор окисления, который содержит комбинацию палладия и золота. Двигатель может использоваться в мобильном применении, например для обеспечения движения транспортного средства, или он может быть стационарным двигателем для выработки электроэнергии. Техническим результатом изобретения является усовершенствование регулирования выбросов из дизельного двигателя при общем улучшении состояния окружающей среды. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в регулировании выбросов. Более конкретно, изобретение относится к работающим на природном газе двигателям внутреннего сгорания, оборудованным каталитической системой регулирования выбросов, применяемой, как правило, на транспортных средствах, но которая может быть также использована и для обработки выбросов со стационарных энерговырабатывающих двигателей.
Во всем тексте описания и формулы изобретения выражение «дизельный двигатель» будет использовано по отношению к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.
Существует тенденция использовать сжатый природный газ в высоконагруженных дизельных двигателях, т.к. по меньшей мере частично такие двигатели «чище» по сравнению с двигателями, работающими на жидком дизельном топливе. Настоящее изобретение может найти применение как на вновь изготовленных двигателях, так и на дизельных двигателях, модифицированных для работы не на жидком дизельном топливе, а на природном газе. Природный газ можно удобно хранить в виде сжатого природного газа (CNG) или, если это приемлемо, в виде сжиженного природного газа (LNG).
Выражение «природный газ» относится к газам, содержащим более 30 об. % метана и получаемым из природных источников, таких как газовые скважины, и газов в смеси с другими более тяжелыми углеводородами, полученных в результате газификации биомасс, из процессов газификации каменного угля, с мусорных свалок или получаемых гидрогенизацией оксидов углерода или из других метанобразующих процессов.
Цетановое число (ЦЧ) самого метана и природного газа обычно слишком низко для их применения в качестве единственного топлива в каком-либо немодифицированном дизельном двигателе. Природный газ может, например, применяться в сочетании с предварительным впрыском дизельного топлива, что обеспечивает достаточную температуру для сгорания природного газа. Природный газ может быть использован один в дизельном двигателе, предварительно модифицированном таким образом, чтобы свеча зажигания обеспечивала зажигание природного газа в цилиндре(ах). Другие модификации двигателя включают, например, изменение коэффициента сжатия для оптимизации рабочих характеристик при работе на природном газе.
Работающие на природном газе двигатели могут эксплуатироваться в по меньшей мере одном из двух режимах: стехиометрически, с кислородом в химическом балансе с количеством сожженного природного газа, что, как правило, соответствует отношению воздух/топливо, равному почти 17, намного большему, чем для жидких углеводородов. В этом случае выбросы выхлопного газа могут регулироваться «трехходовым катализатором», подобно тем, которые используются в традиционных бензиновых двигателях. Второй рабочий режим является режимом, при котором кислород находится в избытке по сравнению с количеством природного газа. Такого рода работа с бедной топливной смесью обладает преимуществами в рабочих характеристиках и широко применяется в дизельных двигателях, модифицированных для работы на природном газе.
Традиционная система регулирования выхлопа для дизельного двигателя, работающего на бедной топливной смеси на основе природного газа, имеет катализатор окисления, при необходимости содержащий дополнительные компоненты, такие как ловушки для твердых частиц, например в форме катализированного сажевого фильтра, и катализаторы селективного восстановления (SCR-катализаторы) в сочетании с восстановительными инжекторными системами. Катализаторы окисления помещаются в системе выхлопа там, где для этого имеется пространство. Все современные высоконагруженные дизельные двигатели оснащены турбонагнетателем, который расположен вблизи выпускного коллектора, главным образом потому, что турбонагнетательный блок должен приводиться в действие выхлопом, одновременно сжимая поступающий воздух.
Мы полагаем, что в случае двигателей, работающих на природном газе, была бы полезной новая компоновка. В отличие от других, более тяжелых углеводородов для каталитического окисления метана необходима высокая температура, что зависит от специфических условий, таких как количество присутствующего метана, скорость потока и т.д. Как правило, эта температура составляет примерно 450°С или выше. Хотя работающий под нагрузкой высоконагруженный дизельный двигатель имеет температуру выхлопного газа порядка 600°С, в условиях неполной нагрузки эта температура значительно ниже, а турбонагнетатель имеет, как правило, большие размеры и, отбирая энергию для приведения в действие компрессора, резко охлаждает выхлопной газ. Так, турбонагнетательная установка приводит, как правило, к понижению температуры выхлопного газа на 100°С или более в зависимости от условий работы. С катализатором окисления, обычно расположенным на расстоянии 1 метра или более от турбонагнетателя, происходит дополнительное охлаждение выхлопного газа в выхлопной трубе, в результате чего конверсия метана над катализатором окисления невысока.
В настоящее время выбросы метана в США не регулируются по историческим причинам, связанным с первоначальными планами осуществлять регулирование выбросов как снижение образования озона. Отсюда и отсутствие потребности в снижении выбросов метана из двигателя или в улучшении каталитического превращения метана. Тем не менее, метан представляет собой настоящий «парниковый газ», и выбросы метана желательно свести к минимуму.
Уровень техники
В US 2005/0229900 раскрыта система выхлопа для двигателя внутреннего сгорания, например работающего на дизельном топливе, бензине или природном газе, и способы генерирования аммиака in situ для снижения некоторых компонентов выброса в выхлопном газе. Аммиак генерируется каталитически из богатого выхлопного газа, производимого первой группой цилиндров. Катализатор окисления может быть расположен перед турбонагнетателем с целью окисления NO в N02 в бедном выхлопном газе из второй группы цилиндров с образованием смеси NO/NO2 состава примерно 1:1.
В СА 2285780 раскрыты способ выработки энергии и система для выработки электроэнергии из природного газа, т.е. выработки электроэнергии на стационарном источнике. Система включает в себя каталитический конвертор, расположенный между двигателем и турбонагнетателем. Аналогичная система раскрыта в JP 11-350942.
В SAE 2001-01-0189 раскрыт предтурбинный катализатор окисления для обработки углеводорода и оксида углерода из дизельного двигателя транспортного средства.
Целью настоящего изобретения является усовершенствование регулирования выбросов из дизельного двигателя, работающего на бедной топливной смеси на основе природного газа, при общем улучшении состояния окружающей среды.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из своих аспектов настоящее изобретение предлагает дизельный двигатель, при необходимости высоконагруженный двигатель, работающий на бедной топливной смеси на основе природного газа, имеющий систему выхлопа, в которой содержится катализатор окисления. Двигатель может быть предназначен для применения с целью обработки выхлопного газа от мобильных, например транспортных, применений, таких как высоконагруженные дизельные двигатели для грузовиков, автобусов и т.п., или для обработки выхлопного газа от стационарных двигателей для выработки электроэнергии.
В одном из частных вариантов осуществления система выхлопа содержит в себе приводимый в действие выхлопным газом турбонагнетатель, где между двигателем и турбонагнетателем расположен катализатор окисления. В одном из вариантов осуществления катализатор окисления расположен в выхлопном коллекторе каждого цилиндра. В другом из вариантов осуществления катализатор окисления расположен непосредственно рядом с турбонагнетателем, например со стороны входа в кожух турбонагнетателя.
В разных вариантах осуществления катализатор окисления содержит по меньшей мере один благородный металл, например золото, серебро и металлы платиновой группы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину. Например, по меньшей мере один благородный металл может быть выбран из группы, содержащей платину, палладий и золото, включая их комбинации. В одном из предпочтительных вариантов осуществления благородный металл в катализаторе окисления состоит из какой-либо комбинации (возможно в виде сплава) палладия и золота.
В некоторых вариантах осуществления катализатор окисления содержит комбинацию палладия и золота, по меньшей мере часть которой может присутствовать в виде сплава. Этот вариант осуществления особенно выгоден по ряду причин. Во-первых, как можно убедиться из примеров, Pd/Au более активен при обработке метана, чем соизмеримый катализатор с одним Pd. Во-вторых, активность содержащих только палладий катализаторов может ухудшаться в результате отравляющего действия содержащейся в топливе серы. Однако, как следует из примеров, Pd/Au катализаторы легче десульфатируются, чем катализаторы с одним Pd. Кроме того, в варианте осуществления, в котором катализатор находится перед турбиной, катализатор может подвергаться действию более высоких температур выхлопного газа, что, в первую очередь, может уменьшить вероятность сульфатирования катализатора и/или подвергает катализатор воздействию таких температур выхлопного газа, которые могут удалять серу, адсорбировавшуюся на катализаторе в условиях движения, которые производят более холодные выхлопные газы. Pd/Au катализаторы обладают также высокой термостойкостью.
Согласно другому аспекту изобретение относится к транспортному средству, в определенных случаях большегрузному транспортному средству, имеющему двигатель согласно изобретению.
В еще одном аспекте изобретение предлагает способ повышения качества выбросов метана из дизельного двигателя, работающего на бедной топливной смеси на основе природного газа, включающий пропускание выхлопного газа из двигателя через катализатор окисления, пригодный для окисления метана при температуре выхлопного газа.
В одном из частных вариантов осуществления способ включает стадию направления обработанного катализатором окисления выхлопного газа в турбонагнетатель.
Хотя предтурбинные варианты осуществления настоящего изобретения требуют улучшенной «упаковки» компонентов системы, проблема при этом облегчается, поскольку объем катализатора окисления перед турбонагнетателем может быть значительно уменьшен по сравнению с традиционным катализатором окисления большого объема, расположенным после турбонагнетателя. Рассматривается и возможность сочетания предтурбинного катализатора окисления с послетурбинным катализатором окисления. В настоящем изобретении катализатор окисления подвергается воздействию неожиданно высоких температур выхлопного газа, а также пульсирующему давлению выхлопного газа, в результате чего он может проявлять высокую конверсионную эффективность в отношении метана.
Предполагается, что, хотя в выхлопном газе при его прохождении через катализатор(ы) окисления возникает небольшое падение давления, экзотерма, обусловленная окислением углеводородов, будет по крайней мере частично компенсирована в результате повышения температуры выхлопного газа и энергосодержания поступающего в турбонагнетатель выхлопного газа.
В зависимости от характеристик конкретного двигателя и эффективности регулирования выбросов система регулирования выбросов может включать в себя дополнительные компоненты. В частности, мы бы хотели упомянуть фильтры очистки от частиц и/или каталитических частиц (с пассивными или активными системами регулирования регенерации), ловушки для NOx или катализаторы превращения NOx и катализаторы конверсии системы селективного каталитического восстановления (SCR) с устройством для впрыска восстановителя. Дополнительные компоненты, такие как катализаторы разложения аммиака, могут быть расположены после SCR-катализатора. Рекомендуется электронное регулирование впрыска восстановителя.
Подходящие катализаторы окисления для применения в настоящем изобретении нагружают (от 0,353 до 8,83 г/см3) платиной, палладием или золотом, или их смесями с жаростойкими оксидами, наносимыми на носители в потоке. Носителями преимущественно являются металлические носители, но предусмотрены также и подходящие жаростойкие керамические носители. Могут быть использованы традиционные методы нанесения и структуры катализаторов.
С целью лучшего понимания изобретения предлагаются следующие, имеющие лишь иллюстративный характер примеры со ссылками на сопровождающие их чертежи, из которых:
фиг.1 - график, демонстрирующий активность окисления метана для ряда палладиевого, золотого и палладиево-золотого катализаторов как перед, так и после сульфатирования;
фиг.2 - график, демонстрирующий дифракцию рентгеновских лучей для AuPd-катализатора при нагревании от 30 до 80°C.
Примеры
Приготовление катализатора и методика испытаний
Ряд Pd-Au катализаторов, диспергированных на Al2O3 при атомном отношении Pd/Au от 0:1 до 1:0, был приготовлен следующим образом. К водной смеси нитрата палладия и HAuCl4, содержащей зернистый алюмооксидный носитель, добавляют основание с целью гидролиза и осаждения на носителе золота в форме Au0. Через необходимый период времени суспензию фильтруют, фильтрат промывают для удаления хлорид-ионов, полученный материал сушат и затем прокаливают. Приготовленные согласно этой методике катализаторы упоминаются в заявке как «свежие» катализаторы.
Катализаторы испытывают в микрореакторе, представляющем собой вертикальную реакционную трубку из нержавеющей стали диаметром 10 мм с порошком катализатора (0,4 г), удерживаемым на фритте из нержавеющей стали. Направляют сверху вниз поток газа (2 л/мин) и определяют состав газа на входе и на выходе с использованием различной автоматизированной аналитической аппаратуры, на основе чего обычным путем рассчитывают конверсию. Температуру катализаторного слоя термостатически выдерживают при ряде температур с помощью печки, охватывающей реакционную трубку, либо же повышают температуру от 110°C до заданной температуры со скоростью 10°C/мин. Катализаторы сульфатируют, пропуская газовую смесь, содержащую азот, водяной пар и 100-150 ч/млн диоксида серы (SO2), при 300°C в течение времени, достаточного для воздействия на катализатор заданным количеством серы в пределах от 15 до 400 мг серы на 1 г катализатора. Сульфатированный катализатор испытывают на окислительную активность при температурах от 110 до 500°C. По достижении 500°C катализатор выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, имитируя работу, во время которой катализатор может потерять некоторое количество серы. После этого катализатор охлаждают до 110°C и повторяют процедуру испытания на активность.
Пример 1
На фиг.1 демонстрируется активность окисления для ряда палладиевого, золотого и палладиево-золотого катализаторов перед и после сульфатирования. Испытуемый газ содержал оксид углерода (1000 ч/млн), оксид азота (200 ч/млн), диоксид серы (2 ч/млн), метан (900 ч/млн), диоксид углерода (4,5%), водяной пар (4,5%), кислород (8%) и в балансе азот. Результаты подтвердили, что катализатор обладает высокой активностью в отношении окисления метана (кривая A, 2% Pd). В отличие от этого катализатор, содержащий только золото, обладает низкой активностью в отношении окисления метана (кривая B, 0,5% Au). Неожиданным образом оказалось, что добавление золота к палладиевому катализатору значительно усиливает способность к окислению метана (кривая C, 2% Pd+0,5% Au).
В результате сульфатирования палладиевый катализатор обнаружил значительную потерю активности (кривая D, 2% Pd), а катализатор, содержащий палладий и золото, обнаружил большую потерю активности (E, 2% Pd+0,5% Au). Таким образом, несульфатированный палладиево-золотой катализатор обладает великолепной активностью, но низкой активностью, будучи сульфатированным. Катализатор же, содержащий относительно большое количество золота (B, 0,5% Pd и 1% Au), имел столь низкую активность в свежеприготовленном состоянии, что в сульфатированном состоянии его не испытывали.
Пример 2
Этот пример показывает, что палладиево-золотой катализатор десульфатируется и реактивируется в отношении реакций окисления при значительно более низких температурах, чем катализатор, содержащий только один палладий, и что это имеет место при более низких температурах, чем температуры перед турбонагнетателем на двигателе, работающем на природном газе, благодаря чему десульфатирование происходит эффективно и непрерывно, вследствие чего поддерживается высокая каталитическая активность. Катализаторы приготовляли и испытывали, как описано выше. Испытуемый газ содержал оксид углерода (1000 ч/млн), оксид азота (200 ч/млн), диоксид серы (2 ч/млн), пропилен (900 ч/млн на C1), диоксид углерода (4,5%), водяной пар (4,5%), кислород (12%) и в балансе азот. Полученные результаты испытаний приведены в таблице 1 в виде температуры, необходимой для достижения 80%-ной конверсии оксида углерода (COT80) и 50%-ной конверсии углеводородов (HCT50).
Таблица 1. Результаты испытаний для несульфатированного и сульфатированного катализатора после обработки в течение 20 мин при 500°C. Перед испытаниями катализаторы состаривали в течение 48 час при 750°C.
Катализатор/вес % Результаты для свежего катализатора После контакта с 45 мг S/г катализатора После реактивации 500°C/20 мин
COT80 HCT50 COT80 HCT50 COT80 HCT50
Au 1% 325 317        
Au/Pd 0,25/2% 160 168 262 231 230 219
Au/Pd 159 159 251 224 194 193
0,6/1,25%            
Au/Pd 0,8/0,8% 166 161 258 227 185 184
Au/Pd 1/0,5% 162 156 263 229 182 178
Pd 2,5% 175 185 272 242 245 233
Приведенные результаты показывают, что добавление золота к палладиевому катализатору снижает температуру, при которой сульфатированный катализатор реактивируется в отношении реакций окисления, и что этот эффект может быть существенным. Катализаторы состаривали перед испытаниями в течение 48 час при 750°C, и мы полагаем, что усиленная реактивация составов палладий/золото по крайней мере частично обусловлена тем, что золото и палладий образуют сплав. Дифракция рентгеновских лучей подтверждает образование сплава. Золото и палладий обладают почти идеальной взаиморастворимостью с соответствующим расширением решетки, линейно коррелирующимся с составом образующегося сплава.
На фиг.2 показано отражение рентгеновского излучения в области 2Θ от золота (III) и палладия (III). По мере нагрева образца от 30°C до 850°C растет интенсивность отражения фазы сплава между указанными двумя отражениями, подтверждая тем самым присутствие этой фазы.

Claims (10)

1. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающий на бедной топливной смеси на основе природного газа, имеющий выхлопную систему, содержащую катализатор окисления, который содержит комбинацию палладия и золота.
2. Двигатель по п.1, в котором выхлопная система содержит в себе приводимый в действие выхлопом турбонагнетатель, а катализатор окисления находится между двигателем и турбонагнетателем.
3. Двигатель по п.2, в котором катализатор окисления находится внутри выхлопного коллектора.
4. Двигатель по п.3, который содержит множество цилиндров, и каждый цилиндр содержит катализатор окисления внутри своего выхлопного коллектора.
5. Двигатель по п.2, в котором катализатор окисления находится внутри входа для выхлопного газа в турбонагнетатель.
6. Двигатель по п.1, в котором по меньшей мере некоторое количество палладия и золота присутствует в виде сплава.
7. Транспортное средство, при необходимости большегрузное транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающий на бедной топливной смеси на основе природного газа, по любому из п.п.1-6.
8. Стационарный двигатель для выработки электроэнергии по любому из п.п.1-6.
9. Способ повышения качества выбросов метана из двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающего на бедной топливной смеси на основе природного газа, включающий пропускание выхлопного газа из двигателя через катализатор окисления, пригодный для окисления метана при температуре выхлопного газа, причем катализатор окисления содержит комбинацию палладия и золота.
10. Способ по п.9, включающий подачу обработанного катализатором окисления выхлопного газа в турбонагнетатель.
RU2010139652/06A 2008-02-28 2009-02-27 Каталитическая система регулирования выбросов для двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном газе RU2505686C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0803670.9A GB0803670D0 (en) 2008-02-28 2008-02-28 Improvements in emission control
GB0803670.9 2008-02-28
PCT/GB2009/000563 WO2009106849A1 (en) 2008-02-28 2009-02-27 Improvements in emission control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010139652A RU2010139652A (ru) 2012-04-10
RU2505686C2 true RU2505686C2 (ru) 2014-01-27

Family

ID=39315630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010139652/06A RU2505686C2 (ru) 2008-02-28 2009-02-27 Каталитическая система регулирования выбросов для двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном газе

Country Status (10)

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

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0808427D0 (en) 2008-05-09 2008-06-18 Johnson Matthey Plc Apparatus
JP2011056379A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及びその製造方法
JP5855116B2 (ja) 2010-10-26 2016-02-09 ユミコア アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト ディーゼル酸化触媒
US20160153375A1 (en) * 2012-05-31 2016-06-02 General Electric Company Method for operating an engine
US11578684B2 (en) 2012-05-31 2023-02-14 Transportation Ip Holdings, Llc Method for operating an engine
GB2507720A (en) * 2012-09-28 2014-05-14 T Baden Hardstaff Ltd Exhaust heater upstream of oxidation catalyst
US9003781B2 (en) * 2013-01-24 2015-04-14 Ford Global Technologies, Llc Pre-turbocharger catalyst
US20150078975A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 International Engine Intellectual Property Company, Llc Natural gas engine aftertreatment system
US9228536B2 (en) * 2013-12-17 2016-01-05 Cummins Inc. Load shedding techniques for dual fuel engines
WO2015111079A1 (en) 2014-01-21 2015-07-30 Council Of Scientific & Industrial Research Non noble metal based diesel oxidation catalyst
KR101600958B1 (ko) * 2014-04-28 2016-03-08 희성촉매 주식회사 압축천연가스 자동차 배기가스 산화촉매 재생방법
DE102014223759A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Wacker Chemie Ag Entfernung von Sauerstoff aus Kohlenwasserstoff-haltigen Gasgemischen
LU92605B1 (de) * 2014-12-03 2016-06-06 Sc Concepts S A Einspritzungssteuergerät und verfahren zum ansteuern einer kraftstoffeinspritzung eines dieselmotors im mischbetrieb mit einem diesel-gas-kraftstoffgemisch
DE102014226669A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und Verfahren
DE102015205125A1 (de) * 2015-03-20 2016-09-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
CN107371373A (zh) * 2015-03-26 2017-11-21 巴斯夫公司 排气处理系统
JP6501115B2 (ja) * 2015-05-15 2019-04-17 株式会社 Ａｃｒ 二元燃料酸化触媒、二元燃料ｓｃｒ排ガス処理機構、二元燃料ディーゼル内燃機関、および、その制御方法
US10022667B2 (en) 2016-07-29 2018-07-17 Cummins Inc. Systems and methods for increasing nitrogen dioxide fraction in exhaust gas at low temperature

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94046006A (ru) * 1992-05-11 1996-12-10 Юнайтед Фьюалс Лимитед (GB) Двигатель внутреннего сгорания, способ его работы, автомобиль и стационарная генераторная установка с использованием этого двигателя
GB2396123A (en) * 2002-12-11 2004-06-16 Clean Air Partners Inc Heat retention of an oxidation catalyst of a multi-fuel engine
JP2006125261A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Yanmar Co Ltd 定置式エンジン発電装置
RU2308604C1 (ru) * 2006-03-01 2007-10-20 Олег Павлович Наумов Автоматическая газодизельная система трактора

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122673A (en) * 1973-09-28 1978-10-31 J. Eberspacher Internal combustion engine with afterburning and catalytic reaction in a supercharger turbine casing
JPH08296433A (ja) * 1995-04-28 1996-11-12 Isuzu Motors Ltd ガスエンジンの排出ガス浄化装置
US6230683B1 (en) * 1997-08-22 2001-05-15 Cummins Engine Company, Inc. Premixed charge compression ignition engine with optimal combustion control
JP3385874B2 (ja) * 1996-09-19 2003-03-10 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化装置
WO1999019060A1 (fr) * 1997-10-14 1999-04-22 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Catalyseur de purification de gaz d'echappement
JPH11350942A (ja) * 1998-06-04 1999-12-21 Osaka Gas Co Ltd ガス内燃機関および回転機器
US6173567B1 (en) * 1998-09-14 2001-01-16 The University Of Chicago Method to reduce diesel engine exhaust emissions
CA2285780A1 (en) 1999-10-08 2001-04-08 Thierry Leprince Power generation system
US6773565B2 (en) * 2000-06-22 2004-08-10 Kabushiki Kaisha Riken NOx sensor
US6852200B2 (en) * 2002-02-14 2005-02-08 Delphi Technologies, Inc. Non-thermal plasma reactor gas treatment system
DE10214343A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Omg Ag & Co Kg Partikelfilter mit einer katalytisch aktiven Beschichtung zur Beschleunigung der Verbrennung der auf dem Filter gesammelten Rußpartikel während einer Regenerationsphase
US20050229900A1 (en) * 2002-05-14 2005-10-20 Caterpillar Inc. Combustion engine including exhaust purification with on-board ammonia production
JP2004100489A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Hino Motors Ltd 排気白煙化防止装置
US6832473B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and system for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
JP4045935B2 (ja) * 2002-11-25 2008-02-13 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2004071646A2 (en) * 2003-02-12 2004-08-26 Delphi Technologies, Inc. SYSTEM AND METHOD OF NOx ABATEMENT
CA2453689A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-14 Westport Research Inc. Management of thermal fluctuations in lean nox adsorber aftertreatment systems
JP2005305397A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Aisin Seiki Co Ltd 一酸化炭素酸化触媒及びその製造方法並びに燃料電池用燃料改質システム
US20070227143A1 (en) * 2004-11-08 2007-10-04 Robel Wade J Exhaust purification with on-board ammonia production
US20060242906A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Macbain John A Reformer system and method of operating the same
US7435275B2 (en) * 2005-08-11 2008-10-14 Delphi Technologies, Inc. System and method of heating an exhaust treatment device
US7644578B2 (en) * 2005-11-07 2010-01-12 Delphi Technologies, Inc. Vehicle exhaust aftertreatment system
CA2534031C (en) * 2006-02-03 2008-06-10 Westport Research Inc. Method and apparatus for operating a methane-fuelled engine and treating exhaust gas with a methane oxidation catalyst
US7491003B2 (en) * 2006-04-24 2009-02-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for thermal development with vapor treatment
US7762060B2 (en) * 2006-04-28 2010-07-27 Caterpillar Inc. Exhaust treatment system
EP1878879A1 (de) * 2006-07-14 2008-01-16 Abb Research Ltd. Turbolader mit katalytischer Beschichtung
US20080053071A1 (en) * 2006-09-05 2008-03-06 Karen Adams System and Method for Reducing NOx Emissions
KR20080047950A (ko) * 2006-11-27 2008-05-30 나노스텔라 인코포레이티드 팔라듐-금을 포함하는 엔진 배기가스 촉매
US20080155972A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 James Joshua Driscoll Exhaust treatment system
US20080242535A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Geo2 Technologies, Inc. Honeycomb Structural Body and Method of Fabricating the Same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94046006A (ru) * 1992-05-11 1996-12-10 Юнайтед Фьюалс Лимитед (GB) Двигатель внутреннего сгорания, способ его работы, автомобиль и стационарная генераторная установка с использованием этого двигателя
GB2396123A (en) * 2002-12-11 2004-06-16 Clean Air Partners Inc Heat retention of an oxidation catalyst of a multi-fuel engine
JP2006125261A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Yanmar Co Ltd 定置式エンジン発電装置
RU2308604C1 (ru) * 2006-03-01 2007-10-20 Олег Павлович Наумов Автоматическая газодизельная система трактора

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0907817A2 (pt) 2015-07-21
US20110113774A1 (en) 2011-05-19
EP2257698A1 (en) 2010-12-08
CN101970820A (zh) 2011-02-09
GB2471582B (en) 2012-08-22
GB201013872D0 (en) 2010-09-29
GB0803670D0 (en) 2008-04-09
WO2009106849A1 (en) 2009-09-03
DE112009000423T5 (de) 2010-12-30
KR20100125358A (ko) 2010-11-30
JP5722048B2 (ja) 2015-05-20
CN101970820B (zh) 2015-07-15
RU2010139652A (ru) 2012-04-10
JP2011514950A (ja) 2011-05-12
GB2471582A (en) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2505686C2 (ru) Каталитическая система регулирования выбросов для двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном газе
JP6300527B2 (ja) ＮＯｘ還元触媒およびＥＧＲ回路を含む排気システム
JP5685757B2 (ja) 窒素酸化物吸蔵還元触媒、及びその製造方法
EP2530265B1 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method for diesel engine
JP2008543559A (ja) 燃焼生成物中のＮＯｘを還元する触媒の組み合わせ方法及び装置
US20140033685A1 (en) Exhaust system having ammonia slip catalyst and egr circuit
JP2017150493A (ja) 排気ガス制御の改善
JP5972274B2 (ja) ３連続のＳＣＲ触媒区画を使用する排気ガスＮＯｘ処理
JP6348110B2 (ja) 触媒組成物
KR20110025133A (ko) 배기가스 정화 장치
JP2015507127A (ja) 排気ガスシステム
JP4704964B2 (ja) ＮＯｘ浄化システム及びＮＯｘ浄化方法
Sumiya et al. Catalytic reduction of NOx and diesel exhaust
US11686236B1 (en) Device for the reduction of ammonia and nitrogen oxides emissions
KR102223431B1 (ko) 수소기체 및 산소기체 처리에 의해 질소산화물 저감성능이 향상된 Ir계 촉매, 수소기체 및 산소기체 처리에 의해 성능이 향상된 질소산화물 저감장치 및 저감방법
KR100909989B1 (ko) 디젤 또는 린번 엔진 배기가스 질소산화물 제거용ＤｅＮＯｘ 복합촉매
KR102243904B1 (ko) 일산화탄소 처리에 의해 질소산화물 저감성능이 향상된 Ir계 촉매, 일산화탄소 처리에 의해 질소산화물 저감성능이 향상된 질소산화물 저감장치 및 저감방법
KR20000006954U (ko) 유해 배기가스 저감형 자동차의 배기장치
KR200223225Y1 (ko) 자동차의 린번 엔진용 배기 후처리 장치
WO2022169815A1 (en) The use of ozone with lnt and mno2 catalyst for the treatment of residual pollutant for the exhaust gas of an internal engine combustion
Suga et al. High-Efficiency NOx Trap Catalyst with Highly Dispersed Precious Metal for Low Precious Metal Loading
JP2010229895A (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化システムの制御方法
JP2005113832A (ja) エンジン排気ガスの浄化方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200228