RU2606185C2 - Способ нанесения покрытия на катализированный фильтр твердых частиц и фильтр твердых частиц - Google Patents

Способ нанесения покрытия на катализированный фильтр твердых частиц и фильтр твердых частиц Download PDF

Info

Publication number
RU2606185C2
RU2606185C2 RU2014104855A RU2014104855A RU2606185C2 RU 2606185 C2 RU2606185 C2 RU 2606185C2 RU 2014104855 A RU2014104855 A RU 2014104855A RU 2014104855 A RU2014104855 A RU 2014104855A RU 2606185 C2 RU2606185 C2 RU 2606185C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
filter
ammonia
porous
oxide coating
Prior art date
Application number
RU2014104855A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014104855A (ru
Inventor
Пар Л. ГАБРИЭЛЬССОН
Кельд ЙОХАНСЕН
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
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 Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2014104855A publication Critical patent/RU2014104855A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2606185C2 publication Critical patent/RU2606185C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2832—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support granular, e.g. pellets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
    • B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • 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
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B01J29/85—Silicoaluminophosphates [SAPO compounds]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027—Powdering
    • B01J37/0036—Grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0219—Coating the coating containing organic compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Изобретение относится к многофункциональному катализированному фильтру, который является полезным для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. А именно изобретение относится к катализированному фильтру с проточной фильтрующей стенкой, а также к способу его приготовления, который включает в себя следующие этапы: а) обеспечение корпуса фильтра с проточной фильтрующей стенкой со множеством продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками; б) нанесение пористого оксидного покрытия катализатора, содержащего композицию первого катализатора, которая является активной при реакции оксидов азота с оксидом углерода и водородом с получением аммиака, и композицию второго катализатора, которая является активной при селективном восстановлении оксидов азота посредством реакции с аммиаком с получением азота, при этом композиция первого катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок; в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через выпускной конец выпускных каналов; и г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к многофункциональному катализированному фильтру твердых частиц выхлопа двигателя. В частности, изобретение представляет собой способ приготовления многофункционального катализированного фильтра твердых частиц, который был катализирован тройным катализатором (ТК) и катализатором, являющимся активным при удалении оксидов азота посредством известного процесса селективного каталитического восстановления (СКВ) аммиаком (NН3), и, необязательно, катализатором, отличающимся активностью при окислении избытка аммиака с получением азота.
Многофункциональный катализированный фильтр, в частности, является полезным для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, работающих на бедных смесях, таких как двигатели с непосредственным впрыском бензина (НВБ).
Двигатели НВБ генерируют больше углеродистой сажи, чем бензиновые двигатели с впрыском топлива с предварительным смешением. В Европе законодательство, регламентирующее использование дизельных двигателей согласно нормы Евро 5+, как ожидается, будет применяться в отношении двигателей НВБ в будущем с предельным значением массы твердых частиц 4,5 мг/км, что требует фильтрации выхлопа двигателя, чтобы достичь вышеуказанного предела.
Как правило, фильтры для использования в автомобильной промышленности являются фильтрами с проточной фильтрующей стенкой, состоящими из корпуса с сотовой структурой, в которых твердые частицы захватываются на поверхности или внутри перегородок сотовой структуры. Эти фильтры имеют множество продольных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми перегородками. Газовые впускные каналы открыты на стороне впуска газа и заблокированы на противоположном выпускном конце, и газовые выпускные каналы открыты на выпускном конце и заблокированы на впускном конце, так что газовый поток, поступающий внутрь фильтра с проточной фильтрующей стенкой, продавливается через перегородки прежде, чем попадает в выпускные каналы.
В дополнение к сажевым частицам выхлопной газ от бензиновых двигателей содержит оксиды азота (NOx), оксид углерода и несгоревшие углеводороды, которые являются химическими соединениями, представляющими опасность для здоровья и окружающей среды, и содержание которых должно быть снижено или которые должны быть удалены из выхлопных газов.
Катализаторы, являющиеся активными при удалении или снижении содержания NOx, оксида углерода и углеводородов до безвредных соединений, являются сами по себе известными в данной области техники.
В патентной литературе описаны многочисленные системы очистки, включающие в себя отдельные блоки катализатора для удаления вредных соединений из выхлопных газов двигателя.
Также известны в данной области техники фильтры твердых частиц выхлопных газов, покрытые катализаторами, которые катализируют окисление углеводородов и твердых частиц совместно с селективным каталитическим восстановлением (СКВ) оксидов азота (NOx) посредством реакции с аммиаком, который добавляется как таковой или как его предшественник в выхлопные газы.
Многофункциональные фильтры твердых частиц выхлопа дизельных двигателей с покрытием различными катализаторами, которые катализируют упомянутые выше реакции, также известны в данной области техники.
В известных многофункциональных фильтрах различные катализаторы нанесены сегментно или зонально в различных зонах фильтра.
Сегментное или зональное нанесение различных катализаторов на фильтр является дорогостоящим и сложным подготовительным процессом.
По сравнению с известным способом данное изобретение предлагает более простой способ приготовления фильтров твердых частиц, катализированных различными катализаторами для селективного восстановления оксидов азота аммиаком и удаления углеводородов, оксида углерода и избытка аммиака.
Таким образом, изобретение предлагает способ приготовления катализированного фильтра с проточной фильтрующей стенкой, который включает в себя следующие этапы:
а) обеспечение корпуса фильтра с проточной фильтрующей стенкой со множеством продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками;
б) нанесение пористого оксидного покрытия катализатора, содержащего композицию первого катализатора, который является активным при реакции оксидов азота с оксидом углерода и водородом с получением аммиака, вместе с композицией второго катализатора, который является активным при селективном восстановлении оксидов азота посредством реакции с аммиаком с получением азота, при этом композиция первого катализатора имеет размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет размер частиц больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок;
в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через выпускной конец выпускных каналов; и
г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц.
Преимущество первого катализатора, имеющего меньший размер частиц, чем средний диаметр пор перегородок, и частиц второго катализатора, имеющего больший размер частиц, чем средний диаметр пор перегородок, заключается в том, чтобы позволить частицам первого катализатора эффективно диффундировать в перегородки, и препятствовать второму катализатору диффундировать в каналы, где удельная каталитическая активность является также нежелательной.
Таким образом, возможно покрыть корпус фильтра различными катализаторами внутри впускного и выпускного проточных каналов посредством одного пористого оксидного покрытия.
Применимыми катализаторами для реакции NOx с получением аммиака посредством следующей реакции:
NOx+H2/СО=NH3+СO2+H2O
являются палладий, платина, смесь палладия и родия, и смесь палладия, платины и родия.
Эти катализаторы катализируют образование аммиака при условиях работы бензинового двигателя, сжигающего богатые смеси, т.е. λ<1. Палладий является предпочтительным катализатором с наивысшим образованием аммиака.
Аммиак, таким образом образовавшийся внутри впускных каналов посредством описанной выше реакции, проникает через перегородки фильтра внутрь выпускных каналов и во время работы двигателя, сжигающего богатые смеси, адсорбируется в катализаторе СКВ внутри выпускных проточных каналов.
Как катализатор, образующий аммиак, так и катализатор СКВ предпочтительно наносятся на стенки перегородок на сторонах, обращенных к впускному каналу и выпускному каналу соответственно.
При последующем рабочем цикле двигателя, сжигающего бедные смеси, NOx, присутствующий в выхлопных газах, вступает в реакцию с аммиаком, хранящимся в катализаторе СКВ посредством следующей реакции:
NOx+NH3=N2+H2O.
Как уже упоминалось выше, катализаторы СКВ являются сами по себе известными в данной области техники. Для использования в настоящем изобретении предпочтительный катализатор, который является активным при селективном восстановлении оксидов азота, включает в себя по крайней мере один из катализаторов на основе цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, ионообменного цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, промотированного железом и/или медью, одного или более оксидов основного металла.
Другим предпочтительным катализатором СКВ для использования в настоящем изобретении является катализатор на основе двуокиси кремния и фосфата алюминия, имеющий структуру шабазита, такой как SAPO 34, промотированный медью и/или железом.
Для того чтобы удалить избыток аммиака, который не прореагировал с NOx, фильтр с проточной фильтрующей стенкой содержит, в одном варианте осуществления изобретения, дополнительно окислительный катализатор аммиака, расположенный в каждом выпускном проточном канале, по крайней мере в зоне выпускного конца фильтра.
Предпочтительный окислительный катализатор аммиака включает палладий, платину или их смесь.
При контакте с окислительным катализатором аммиака аммиак окисляется с получением азота и воды.
Окислительный катализатор аммиака может быть нанесен непосредственно на стенку перегородки в выпускных каналах фильтра в зоне выпуска или может быть нанесен как поверхностный слой на поверхности слоя катализатора СКВ.
Изобретение предлагает дополнительно способ приготовления катализированного фильтра с проточной фильтрующей стенкой.
В своем широком варианте реализации изобретение предлагает приготовление катализированного фильтра с проточной фильтрующей стенкой, включающее в себя следующие этапы:
а) обеспечение корпуса фильтра с проточной фильтрующей стенкой со множеством продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками;
б) нанесение пористого оксидного покрытия катализатора, содержащего композицию первого катализатора, который является активным при реакции оксидов азота с оксидом углерода и водородом с получением аммиака, и композицию второго катализатора, который является активным при селективном восстановлении оксидов азота посредством реакции с аммиаком с получением азота, при этом композиция первого катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок;
в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через выпускной конец выпускных каналов; и
г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц.
Конкретные каталитические композиции для использования в настоящем изобретении упоминаются выше и дополнительно описаны в пунктах 2-4.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения фильтр дополнительно покрыт так называемым катализатором проскока аммиака, который представляет собой катализатор, являющийся активным при реакции окисления избытка аммиака с получением азота и воды.
Таким образом, в этом варианте способ согласно изобретению включает в себя этапы:
нанесения второго пористого оксидного покрытия, содержащего композицию катализатора, который является активным при селективном окислении аммиака; и
нанесение, по крайней мере, на часть выпускных каналов пористого оксидного покрытия после нанесения пористого оксидного покрытия катализатора.
При подготовке пористых оксидных покрытий для использования в настоящем изобретении катализаторы, которые обычно находятся в форме частиц, измельчаются или агломерируются до необходимого размера частиц и суспендируются в воде или органических растворителях, необязательно с добавлением связующих веществ, улучшителей вязкости, пенообразующих веществ или других технологических добавок.
Затем на фильтр наносятся пористые оксидные покрытия в соответствии с общепринятой практикой, включая создание вакуума в фильтре, нанесение пористого оксидного покрытия под давлением или нанесение покрытия погружением.
Количество первого катализатора, нанесенного на фильтр, как правило, составляет от 10 до 140 г/л, и количество второго катализатора на фильтре, как правило, составляет от 10 до 100 г/л. Общая загрузка катализатора на фильтре обычно находится в диапазоне от 40 до 200 г/л.
Примерами приемлемых фильтрующих материалов для использования в изобретении являются карбид кремния, титанат алюминия, кордиерит, окись алюминия, муллит или их комбинация.
Пример
Суспензия композиции первого катализатора на первом этапе готовится из порошковой смеси палладия и родия, нанесенной на частицы оксида церия и окиси алюминия с размером частиц меньше, чем средний размер пор стенки фильтра.
Суспензия смеси первого катализатора готовится путем смешивания 20 г этих порошков в 40 мл деминерализованной воды на литровый фильтр. Добавляют диспергирующий агент Zephrym PD-7000 и противовспенивающую присадку. Суспензию измельчают в шаровой мельнице. Размеры частиц конечной суспензии должны быть меньше, чем средний диаметр пор в стенке фильтра с проточной фильтрующей стенкой.
Суспензия второго катализатора готовится посредством смешивания и диспергирования 100 г двуокиси кремния и фосфата алюминия SAPO-34, промотированного 2% меди в 200 мл деминерализованной воды на литровый фильтр. Добавляют диспергирующий агент Zephrym PD-7000 и противовспенивающую присадку. Размеры частиц должны быть больше, чем средний диаметр пор в стенке фильтра с проточной фильтрующей стенкой.
Суспензии первого катализатора и второго катализатора затем смешивают в одну суспензию.
Используется фильтр с высокопористой (около 60% со средним размером пор в стенке около 18 мкм) традиционно закупоренной проточной фильтрующей стенкой, изготовленной из карбида кремния.
Смешанная суспензия первого и второго катализатора наносится в качестве пористого оксидного покрытия от выпускного конца фильтра на стороне фильтрата фильтра с помощью стандартных способов нанесения пористого оксидного покрытия на стороне фильтрата, сушится и прокаливается при 750°С.

Claims (10)

1. Способ приготовления катализированного фильтра с проточной фильтрующей стенкой, который включает в себя следующие этапы:
а) обеспечение корпуса фильтра с проточной фильтрующей стенкой со множеством продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками;
б) нанесение пористого оксидного покрытия катализатора, содержащего композицию первого катализатора, которая является активной при реакции оксидов азота с оксидом углерода и водородом с получением аммиака, и композицию второго катализатора, которая является активной при селективном восстановлении оксидов азота посредством реакции с аммиаком с получением азота, при этом композиция первого катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок;
в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через выпускной конец выпускных каналов; и
г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц.
2. Способ по п.1, в котором катализатор, являющийся активным при конверсии оксидов азота в аммиак, включает палладий, платину, смесь палладия и родия, и смесь палладия, платины и родия.
3. Способ по п.1, в котором катализатор, являющийся активным при конверсии оксидов азота в аммиак, состоит из палладия.
4. Способ по п.1, в котором катализатор, являющийся активным при селективном восстановлении оксидов азота, включает в себя по крайней мере один из катализаторов на основе цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, ионообменного цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, промотированного железом и/или медью, и одного или более оксидов основного металла.
5. Способ по любому из пп.1-4, дополнительно включающий этапы: нанесения второго пористого оксидного покрытия, содержащего композицию катализатора, которая является активной при окислении аммиака; и нанесение на часть выпускных каналов в зоне выпускного конца второго пористого оксидного покрытия.
6. Катализированный фильтр с проточной фильтрующей стенкой, приготовленный в соответствии с любым из пп.1-5.
RU2014104855A 2011-07-13 2012-06-14 Способ нанесения покрытия на катализированный фильтр твердых частиц и фильтр твердых частиц RU2606185C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014104855A RU2014104855A (ru) 2015-08-20
RU2606185C2 true RU2606185C2 (ru) 2017-01-10

Family

ID=46320938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104855A RU2606185C2 (ru) 2011-07-13 2012-06-14 Способ нанесения покрытия на катализированный фильтр твердых частиц и фильтр твердых частиц

Country Status (9)

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

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018521258A (ja) * 2015-05-19 2018-08-02 ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット 粒子状物質および有害化合物をエンジン排気ガスから除去するための方法、多機能フィルタおよびシステム
CN111305931A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 汪利峰 内燃机车壁流式颗粒过滤器的催化剂涂敷方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
EP0766993A2 (en) * 1995-10-02 1997-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Filter for purifying exhaust gases
US20040076565A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-22 Gandhi Haren S. Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
DE202005008146U1 (de) * 2005-05-24 2005-07-28 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
US20080107806A1 (en) * 2004-08-21 2008-05-08 Umicore Ag & Co.Kg Method for Coating a Wall Flow Filter With a Coating Composition
EP1992409A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-19 N.E. Chemcat Corporation Selective catalytic reduction type catalyst, and exhaust gas purification equipment and purifying process of exhaust gas using the same
US20100058746A1 (en) * 2007-02-23 2010-03-11 Marcus Pfeifer Catalytic activated diesel particle filter with ammonia trap effect
US20100101221A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Caterpillar Inc. CATALYSTS, SYSTEMS, AND METHODS FOR REDUCING NOx IN AN EXHAUST GAS
US20100275582A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust emission control device for internal combustion engine
US20110014099A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Umicore Ag & Co.Kg Particulate filter with hydrogen sulphide block function

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU650120B2 (en) * 1991-04-22 1994-06-09 Corning Incorporated Catalytic reactor system
US5981427A (en) * 1996-09-04 1999-11-09 Engelhard Corporation Catalyst composition
JP3888171B2 (ja) * 2002-01-28 2007-02-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置、および、該排気浄化装置のパティキュレートフィルタに触媒を担持させる触媒担持方法
US7198764B2 (en) * 2003-03-05 2007-04-03 Delphi Technologies, Inc. Gas treatment system and a method for using the same
US7611680B2 (en) * 2004-10-28 2009-11-03 Nanostellar, Inc. Platinum-bismuth catalysts for treating engine exhaust
JP2008212799A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Okayama Univ 排ガス中の窒素酸化物を接触還元するための触媒と方法
US9662611B2 (en) * 2009-04-03 2017-05-30 Basf Corporation Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts
GB201100595D0 (en) * 2010-06-02 2011-03-02 Johnson Matthey Plc Filtration improvements

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
EP0766993A2 (en) * 1995-10-02 1997-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Filter for purifying exhaust gases
US20040076565A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-22 Gandhi Haren S. Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
US20080107806A1 (en) * 2004-08-21 2008-05-08 Umicore Ag & Co.Kg Method for Coating a Wall Flow Filter With a Coating Composition
DE202005008146U1 (de) * 2005-05-24 2005-07-28 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
US20100058746A1 (en) * 2007-02-23 2010-03-11 Marcus Pfeifer Catalytic activated diesel particle filter with ammonia trap effect
EP1992409A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-19 N.E. Chemcat Corporation Selective catalytic reduction type catalyst, and exhaust gas purification equipment and purifying process of exhaust gas using the same
US20100275582A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust emission control device for internal combustion engine
US20100101221A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Caterpillar Inc. CATALYSTS, SYSTEMS, AND METHODS FOR REDUCING NOx IN AN EXHAUST GAS
US20110014099A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Umicore Ag & Co.Kg Particulate filter with hydrogen sulphide block function

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014524833A (ja) 2014-09-25
KR20140036278A (ko) 2014-03-25
JP6395602B2 (ja) 2018-09-26
WO2013007466A1 (en) 2013-01-17
KR101882841B1 (ko) 2018-07-31
MX2014000499A (es) 2014-02-19
BR112014000287A2 (pt) 2017-02-14
US20140170033A1 (en) 2014-06-19
RU2014104855A (ru) 2015-08-20
CN103826745A (zh) 2014-05-28
CA2837803A1 (en) 2013-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2572610C2 (ru) Способ получения катализируемого сажевого фильтра и катализируемый сажевый фильтр
RU2609025C2 (ru) Катализированный фильтр твердых частиц и способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц
RU2564854C2 (ru) Способ получения катализируемого сажевого фильтра
KR101870412B1 (ko) 촉매화된 미립자 필터의 제조 방법 및 촉매화된 미립자 필터
RU2609005C2 (ru) Способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц и фильтр твердых частиц
RU2606185C2 (ru) Способ нанесения покрытия на катализированный фильтр твердых частиц и фильтр твердых частиц
EP2731718A1 (en) Method for coating a catalysed particulate filter and a particulate filter

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180731

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200615