RU2609005C2 - Способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц и фильтр твердых частиц - Google Patents

Способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц и фильтр твердых частиц Download PDF

Info

Publication number
RU2609005C2
RU2609005C2 RU2014104853A RU2014104853A RU2609005C2 RU 2609005 C2 RU2609005 C2 RU 2609005C2 RU 2014104853 A RU2014104853 A RU 2014104853A RU 2014104853 A RU2014104853 A RU 2014104853A RU 2609005 C2 RU2609005 C2 RU 2609005C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
filter
ammonia
active
nitrogen oxides
Prior art date
Application number
RU2014104853A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014104853A (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 RU2014104853A publication Critical patent/RU2014104853A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2609005C2 publication Critical patent/RU2609005C2/ru

Links

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B01D2255/10—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
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • 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
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • 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
    • 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
    • F01N2510/063—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction zeolites
    • 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)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Изобретение относится к катализированному фильтру с проточной фильтрующей стенкой и способу его получения. При этом способ 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, 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 больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок; в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через впускной конец впускных каналов; и г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц. Изобретение позволяет упростить способ получения катализированного фильтра. 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 (NH3), 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 норме 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, 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 больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок;
в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через впускной конец впускных каналов; и
г) сушка и термическая обработка корпуса фильтра с нанесенным покрытием с целью получения катализированного фильтра твердых частиц.
Преимущество второго катализатора, имеющего модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор перегородок, и частиц первого катализатора, имеющего больший модальный размер частиц, чем средний диаметр пор перегородок, заключается в том, чтобы позволить частицам второго катализатора эффективно диффундировать в перегородки, и препятствовать первому катализатору диффундировать в каналы, где удельная каталитическая активность является 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/CO=NH3+CO2+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. Поскольку его размер частиц меньше, чем размер диаметров пор в перегородках, катализатор СКВ также распределяется внутри пор в перегородках.
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 селективным окислительным катализатором аммиака, нанесенным на катализатор СКВ, 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 катализированный фильтр с проточной фильтрующей стенкой, который был приготовлен в соответствии с вышеописанным способом приготовления согласно изобретению.
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 100 г/л, и количество второго катализатора на фильтре, как правило, составляет от 10 до 140 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 модальным размером частиц больше, 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. Модальные размеры частиц конечной суспензии должны быть больше, 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, проматированного 2% меди в 200 мл деминерализованной воды на литровый фильтр. Добавляют диспергирующий агент Zephrym PD-7000 и противовспенивающую присадку. Суспензию измельчают в шаровой мельнице. Модальные размеры частиц должны быть меньше, 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 впускного конца фильтра на дисперсионной стороне фильтра с помощью стандартных способов нанесения пористого оксидного покрытия, сушится и прокаливается при 750°C.

Claims (12)

1. Способ получения катализированного фильтра с проточной стенкой, который включает в себя следующие этапы:
а) обеспечение корпуса фильтра с проточной стенкой со множеством продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками;
б) обеспечение 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 больше, чем средний диаметр пор пористых перегородок, и композиция второго катализатора имеет модальный размер частиц меньше, чем средний диаметр пор пористых перегородок;
в) нанесение на корпус фильтра пористого оксидного покрытия катализатора посредством введения пористого оксидного покрытия через впускной конец впускных 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 меньшей мере, один из 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:
обеспечение второго пористого оксидного покрытия, содержащего композицию катализатора, который является активным при селективном окислении аммиака; и
нанесение на часть выпускных каналов в зоне выпускного конца второго пористого оксидного покрытия.
6. Катализированный фильтр с проточной стенкой, полученный в соответствии с любым из пп. 1-5.
RU2014104853A 2011-07-13 2012-06-14 Способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц и фильтр твердых частиц RU2609005C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201100535 2011-07-13
DKPA201100535 2011-07-13
PCT/EP2012/061331 WO2013007468A1 (en) 2011-07-13 2012-06-14 Method for coating a catalysed particulate filter and a particulate filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014104853A RU2014104853A (ru) 2015-08-20
RU2609005C2 true RU2609005C2 (ru) 2017-01-30

Family

ID=46320941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104853A RU2609005C2 (ru) 2011-07-13 2012-06-14 Способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц и фильтр твердых частиц

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20140134063A1 (ru)
EP (1) EP2731720A1 (ru)
JP (1) JP6395603B2 (ru)
KR (1) KR20140033465A (ru)
CN (1) CN103796756B (ru)
BR (1) BR112014000488A2 (ru)
CA (1) CA2837918A1 (ru)
MX (1) MX2014000498A (ru)
RU (1) RU2609005C2 (ru)
WO (1) WO2013007468A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014141200A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst for treating exhaust gas
EP3257571A1 (de) 2016-06-13 2017-12-20 Umicore AG & Co. KG Partikelfilter mit integrierter nox-speicher- und h2s-sperrfunktion
DE102018108346A1 (de) * 2018-04-09 2019-10-10 Umicore Ag & Co. Kg Beschichteter Wandflussfilter
JP7178432B2 (ja) * 2021-01-18 2022-11-25 本田技研工業株式会社 排気浄化フィルタ

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
US20040076565A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-22 Gandhi Haren S. Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
WO2005021138A2 (en) * 2003-08-29 2005-03-10 Dow Global Technologies Inc. Improved diesel exhaust filter
US20080107806A1 (en) * 2004-08-21 2008-05-08 Umicore Ag & Co.Kg Method for Coating a Wall Flow Filter With a Coating Composition
WO2008122023A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Geo2 Technologies, Inc A selective catalytic reduction filter and method of using same
US20100101221A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Caterpillar Inc. CATALYSTS, SYSTEMS, AND METHODS FOR REDUCING NOx IN AN EXHAUST GAS
US20100175372A1 (en) * 2009-01-09 2010-07-15 Christine Kay Lambert Compact diesel engine exhaust treatment system
US20100275582A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust emission control device for internal combustion engine
EP2298432A1 (en) * 2009-08-21 2011-03-23 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifier
WO2011041769A2 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Basf Corporation Four-way diesel catalysts and methods of use

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE148368T1 (de) * 1991-04-22 1997-02-15 Corning Inc Katalytisches reaktorsystem
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
US6946013B2 (en) * 2002-10-28 2005-09-20 Geo2 Technologies, Inc. Ceramic exhaust filter
US7198764B2 (en) * 2003-03-05 2007-04-03 Delphi Technologies, Inc. Gas treatment system and a method for using the same
EP1961933B1 (de) * 2007-02-23 2010-04-14 Umicore AG & Co. KG Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
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
EP2558691B1 (de) * 2010-04-14 2016-08-03 Umicore AG & Co. KG Reduktionskatalytisch beschichtetes dieselpartikelfilter mit verbesserten eigenschaften
FR2964413B1 (fr) * 2010-09-02 2016-07-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa Filtre a particules a trois revetements catalytiques
EP2635375B1 (en) * 2010-11-02 2014-12-24 Haldor Topsøe A/S Method for the preparation of a catalysed particulate filter and catalysed particulate filter

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
US20040076565A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-22 Gandhi Haren S. Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
WO2005021138A2 (en) * 2003-08-29 2005-03-10 Dow Global Technologies Inc. Improved diesel exhaust filter
US20080107806A1 (en) * 2004-08-21 2008-05-08 Umicore Ag & Co.Kg Method for Coating a Wall Flow Filter With a Coating Composition
WO2008122023A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Geo2 Technologies, Inc A selective catalytic reduction filter and method of using 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
US20100175372A1 (en) * 2009-01-09 2010-07-15 Christine Kay Lambert Compact diesel engine exhaust treatment system
EP2298432A1 (en) * 2009-08-21 2011-03-23 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifier
WO2011041769A2 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Basf Corporation Four-way diesel catalysts and methods of use

Also Published As

Publication number Publication date
JP6395603B2 (ja) 2018-09-26
BR112014000488A2 (pt) 2017-02-21
JP2014525826A (ja) 2014-10-02
MX2014000498A (es) 2014-02-19
US20140134063A1 (en) 2014-05-15
EP2731720A1 (en) 2014-05-21
RU2014104853A (ru) 2015-08-20
CN103796756A (zh) 2014-05-14
WO2013007468A1 (en) 2013-01-17
CA2837918A1 (en) 2013-01-17
KR20140033465A (ko) 2014-03-18
CN103796756B (zh) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2609025C2 (ru) Катализированный фильтр твердых частиц и способ приготовления катализированного фильтра твердых частиц
US9346018B2 (en) Method for the preparation of a catalysed particulate filter and catalysed particulate filter
JP5907981B2 (ja) 触媒化微粒子フィルターの製造方法及び触媒化粒子フィルター
JP5863815B2 (ja) 触媒化微粒子フィルターの製造方法及び触媒化微粒子フィルター
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