RU2678582C2 - Зонированный каталитический нейтрализатор для снижения выбросов n2o - Google Patents

Зонированный каталитический нейтрализатор для снижения выбросов n2o Download PDF

Info

Publication number
RU2678582C2
RU2678582C2 RU2015150900A RU2015150900A RU2678582C2 RU 2678582 C2 RU2678582 C2 RU 2678582C2 RU 2015150900 A RU2015150900 A RU 2015150900A RU 2015150900 A RU2015150900 A RU 2015150900A RU 2678582 C2 RU2678582 C2 RU 2678582C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
catalytic
exhaust gas
catalytic zone
channel
Prior art date
Application number
RU2015150900A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015150900A3 (ru
RU2015150900A (ru
Inventor
Джованни КАВАТАЙО
Хунвэнь ЦЗЭНЬ
Кэролин Паркс ХАББАРД
Майкл Дэниел ШЕЙН
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
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 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Publication of RU2015150900A publication Critical patent/RU2015150900A/ru
Publication of RU2015150900A3 publication Critical patent/RU2015150900A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2678582C2 publication Critical patent/RU2678582C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • 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
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9427—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrous oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • 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
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • 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
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/894—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 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
    • 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
    • B01D2255/20753—Nickel
    • 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
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
    • B01D2255/9032—Two zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
    • B01D2255/9035—Three zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/402—Dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • 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
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • 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
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F01N2570/145—Dinitrogen oxide
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Landscapes

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

Abstract

Предложен каталитический нейтрализатор для снижения выбросов NO в системе выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащий носитель, сообщающийся с потоком отработавших газов, причем упомянутый носитель включает в себя вход отработавших газов и выход отработавших газов и имеет по меньшей мере один проход отработавших газов сквозь него, упомянутый носитель содержит первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, расположенную ниже по потоку от упомянутой первой каталитической зоны, при этом упомянутая первая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от 50 до 100 мас.% родия, с остатком, содержащим палладий и/или платину в любом массовом соотношении, а упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от 50 до 100 мас.% палладия, с остатком, содержащим родий и/или платину в любом массовом соотношении, при этом упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя никель-медный катализатор. Изобретение также относится к второму варианту каталитического нейтрализатора, в котором дополнительно упомянутая первая каталитическая зона в упомянутом проходе отработавших газов содержит входной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого входного канала сообщается с упомянутым входом отработавших газов, упомянутая вторая каталитическая зона содержит выходной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый второй конец упомянутого выходного канала сообщается с упомянутым выходом отработавших газов, и упомянутая третья каталитическая зона содержит промежуточный канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым вторым концом упомянутого входного канала, а упомянутый второй конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым первым концом упомянутого выходного канала, при этом упомянутый промежуточный канал ориентирован так, чтобы течение отработавших газов через упомянутый по меньшей мере один проход отработавших газов был обратным относительно направления течения в упомянутых входном и выходном каналах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Описанный здесь объект изобретения относится к каталитическому нейтрализатору, который содействует восстановлению оксидов азота в отработавших газах транспортного средства, а конкретнее, к каталитическому нейтрализатору, который снижает выбросы закиси азота (N2O) с отработавшими газами транспортного средства.
[0002] Природоохранное законодательство, относящееся к снижению выбросов из двигателей транспортных средств, становится все более и более строгим, требуя новых разработок для принятия мер в ответ на сложные задачи производства еще более чистых транспортных средств. Катализаторы долго использовались в системах выпуска отработавших газов автомобильных транспортных средств для преобразования загрязняющих веществ - монооксида углерода, углеводородов и оксидов азота (NOX) - в экологически более безвредные газы, такие как углекислый газ, водяной пар и азот. Длительное время было известно, что так называемые трехкомпонентные катализаторы (ТКК) могут использоваться для одновременного преобразования (нейтрализации) монооксида углерода, углеводородов и оксидов азота в экологически более безвредные газы. Как правило, такие ТКК включают в себя множество или множественные благородные металлы, такие как металлы платиновой группы (МПГ). Например, в системах ТКК использовались катализаторы, в состав которых входят сочетания родия (Rh) и платины (Pt) или палладия (Pd). Как правило, считается, что Pd более эффективен для нейтрализации CO и HC, тогда как Rh более эффективен для восстановления соединений NOX.
[0003] Оксиды азота вызывают возрастающую обеспокоенность состоянием окружающей среды. Например, Национальный научно-исследовательский совет в исследовании 2010 года оценил, что молекулы N2O, выпущенные в атмосферу, остаются неповрежденными в среднем в течение 120 лет, и воздействие на окружающую среду одного фунта N2O по атмосферному потеплению превосходит в 300 раз воздействие одного фунта углекислого газа. Все более и более строгие стандарты экономии топлива усугубляют проблему выработки NOx в транспортных средствах.
[0004] Таким образом, предпочтительно эксплуатировать двигатели транспортных средств в условиях бедной смеси, т.е. условиях, при которых отношение количества воздуха к количеству топлива (воздушно-топливное отношение) является большим, чем стехиометрическое, для улучшения эффективности использования топлива и более низких выбросов CO2. Однако, несмотря на то, что работа на бедной смеси улучшает экономию топлива, такая работа повышает трудность обработки и удаления газов NOX из систем выпуска отработавших газов транспортного средства. Это привело к разработке производителями транспортных средств так называемых уловителей обедненных NOX, которые увеличивают сложность и себестоимость систем выпуска отработавших газов в стремлении захватить и восстановить как можно больше NOΧ.
[0005] Другие условия, встречаемые во время нормальной работы моторных транспортных средств, также приводят к выработке избыточных газов NOX. Например, во время холодного запуска двигателей эффективность и производительность катализаторов понижена до тех пор, пока катализаторы не достигнут своей температуры розжига. Во время разгона транспортного средства усиленный поток отработавших газов, содержащих NOX и CO, приводит к неполному восстановлению соединений NOX до N2 и вызывает образование дополнительного N2O в каталитическом нейтрализаторе.
[0006] Соответственно, в данной области техники остается потребность в предложении более эффективных каталитических нейтрализаторов, которые способны устранять и регулировать выбросы загрязняющих газов в широком диапазоне условий эксплуатации.
КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Такие потребности удовлетворяются посредством вариантов осуществления настоящего изобретения, которые предусматривают каталитический нейтрализатор, содействующий восстановлению оксидов азота в отработавших газах транспортного средства, а конкретнее - каталитический нейтрализатор, который снижает выбросы закиси азота (N2O) с отработавшими газами транспортного средства.
[0008] В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрен каталитический нейтрализатор для снижения выбросов N2O в системе выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащий носитель, сообщающийся с потоком отработавших газов, причем носитель включает в себя вход отработавших газов и выход отработавших газов. Носитель имеет по меньшей мере один проход отработавших газов сквозь него. Носитель, который может быть в виде монолитной, многоячеистой сотовой конструкции, содержит первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, расположенную ниже по потоку от первой зоны. Первая каталитическая зона включает в себя катализатор из металлов платиновой группы (МПГ-катализатор), содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% родия, с остатком, содержащим платину и/или палладий в любом массовом соотношении. Вторая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% палладия, с остатком, содержащим платину и/или родий в любом массовом соотношении. Под «МПГ-катализатором» мы подразумеваем либо родий, либо платину, либо палладий, и их смеси. Предпочтительно, носитель содержит оксид церия, оксид циркония, оксид алюминия и их смеси в любом массовом соотношении.
[0009] В некоторых вариантах осуществления вторая каталитическая зона включает в себя никель-медный катализатор, который способствует дополнительному восстановлению любого N2O, все еще присутствующего в системе выпуска отработавших газов. В некоторых вариантах осуществления никель-медный катализатор содержит примерно 50 мас.% никеля и примерно 50 мас.% меди.
[0010] В еще одном варианте осуществления каталитический нейтрализатор включает в себя третью каталитическую зону ниже по потоку от второй каталитической зоны, причем катализатор с никелем и медью расположен в третьей каталитической зоне. В тех вариантах осуществления, которые включают в себя три каталитических зоны, нейтрализатор может быть выполнен так, что первая каталитическая зона в проходе отработавших газов содержит входной канал с первым и вторым концами, причем первый конец входного канала сообщается с входом отработавших газов. Вторая каталитическая зона содержит выходной канал с первым и вторым концами, причем второй конец выходного канала сообщается с выходом отработавших газов. Третья каталитическая зона содержит промежуточный канал с первым и вторым концами, причем первый конец упомянутого промежуточного канала сообщается со вторым концом входного канала, а второй конец промежуточного канала сообщается с первым концом выходного канала. Промежуточный канал ориентирован так, чтобы поток отработавших газов через упомянутый по меньшей мере один проход отработавших газов был обратным относительно направления потока во входном и выходном каналах.
[0011] Соответственно, признак настоящего изобретения состоит именно в восстановлении оксидов азота в отработавших газах транспортного средства, а конкретнее, в каталитическом нейтрализаторе, который снижает выбросы закиси азота (N2O) с отработавшими газами транспортного средства. Таким образом, предложен каталитический нейтрализатор для снижения выбросов N2O в системе выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащий носитель, сообщающийся с потоком отработавших газов, причем упомянутый носитель включает в себя вход отработавших газов и выход отработавших газов и имеет по меньшей мере один проход отработавших газов сквозь него, упомянутый носитель содержит первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, расположенную ниже по потоку от упомянутой первой зоны, при этом упомянутая первая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% родия, с остатком, содержащим палладий и/или платину в любом массовом соотношении, а упомянутая вторая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% палладия, с остатком, содержащим родий и/или платину в любом массовом соотношении. Предпочтительно, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутый носитель содержит оксид церия, оксид циркония, оксид алюминия и их смеси. Предпочтительно, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутый МПГ-катализатор в упомянутой первой каталитической зоне имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 300 грамм/фут3. Предпочтительно, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутый МПГ-катализатор в упомянутой второй каталитической зоне имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 300 грамм/фут3. Предпочтительно, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя никель-медный катализатор. Предпочтительнее, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутый никель-медный катализатор имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 2000 грамм/фут3. Предпочтительнее, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутый никель-медный катализатор имеет отношение никеля к меди >1. Предпочтительно, предложенный каталитический нейтрализатор дополнительно включает в себя третью каталитическую зону ниже по потоку от упомянутой второй каталитической зоны, включающую в себя катализатор, содержащий никель и медь. Предпочтительнее, в предложенном каталитическом нейтрализаторе упомянутая первая каталитическая зона в упомянутом проходе отработавших газов содержит входной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого входного канала сообщается с упомянутым входом отработавших газов, упомянутая вторая каталитическая зона содержит выходной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый второй конец упомянутого выходного канала сообщается с упомянутым выходом отработавших газов, и упомянутая третья каталитическая зона содержит промежуточный канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым вторым концом упомянутого входного канала, а упомянутый второй конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым первым концом упомянутого выходного канала, при этом упомянутый промежуточный канал ориентирован так, чтобы течение отработавших газов через упомянутый по меньшей мере один проход отработавших газов был обратным относительно направления течения в упомянутых входном и выходном каналах. Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из последующего подробного описания, прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Последующее подробное описание конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения может быть лучше всего понято при прочтении в сочетании со следующими чертежами, где подобная конструкция указана аналогичными ссылочными номерами и на которых:
[0013] фиг.1 - вид сбоку в перспективе с частичным разрезом двухбрикетного катализатора уровня техники для системы выпуска отработавших газов транспортного средства;
[0014] фиг.2 - вид по линии 2-2 на фиг.2, изображающий нанесенные поверх покрытия из пористого оксида («washcoated») слои катализатора на стенках носителя;
[0015] фиг.3 - вид сбоку в перспективе с частичным разрезом одного варианта осуществления двухзонного каталитического нейтрализатора по настоящему изобретению; фиг.3A - увеличенный вид сбоку по линии 3-3 на фиг.3;
[0016] фиг. 4 - схематический вид сбоку противоточного варианта осуществления изобретения, при котором используется третья каталитическая зона;
[0017] фиг.5 - график нейтрализации NOX в зависимости от температуры газа на входе для чисто Pd-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0018] фиг.6 - график образования N2O в зависимости от температуры газа на входе для чисто Pd-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0019] фиг.7 - график нейтрализации CO в зависимости от температуры газа на входе для чисто Pd-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0020] фиг.8 - график образования NH3 в зависимости от температуры газа на входе для чисто Pd-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0021] фиг.9 - график нейтрализации NOΧ в зависимости от температуры газа на входе для чисто Rh-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0022] фиг.10 - график образования N2O в зависимости от температуры газа на входе для чисто Rh-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах;
[0023] фиг.11 - график нейтрализации CO в зависимости от температуры газа на входе для чисто Rh-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах; и
[0024] фиг.12 - график образования NH3 в зависимости от температуры газа на входе для чисто Rh-го катализатора при меняющемся содержании CO в отработавших газах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0025] Газы, обнаруживаемые в отработавших газах большинства автомобильных транспортных средств, содержат всего лишь небольшие количества закиси азота (N2O), вырабатываемой во время сгорания топлива в двигателе. Скорее, проблема состоит в том, что N2O образуется на катализаторах в системе выпуска отработавших газов транспортного средства во время разных режимов работы. Закись азота образуется, когда транспортное средство эксплуатируется в условиях бедной смеси, т.е. углеводородное топливо сжигается при избытке кислорода/воздуха. Несмотря на то, что условия эксплуатации при бедной смеси дают преимущества, такие как улучшенная эффективность использования топлива и более низкие выбросы CO2, такая работа усиливает образование оксидов азота (NOX). Типично, производители использовали уловители обедненных NOX, содержащие катализаторы для поглощения соединений NOX, сопровождаемого восстановлением NOX, когда двигатель эксплуатируется в условиях богатой смеси (т.е. при избытке топлива по отношению к воздуху/кислороду). В качестве альтернативы, восстановление NOX достигается посредством впрыска восстановителя, такого как аммиак, в поток отработавших газов.
[0026] Мы определили, что работа в условиях бедной, а также богатой смеси вносит вклад в образование N2O традиционными трехкомпонентными катализаторами, типично используемыми в системах выпуска отработавших газов транспортного средства. Соединения NOX, которые перерабатываются, когда двигатель эксплуатируется в условиях бедной смеси, лишь частично восстанавливаются катализаторами, когда наступают условия богатой смеси или подается восстановитель. Так как условия в системе выпуска отработавших газов транспортного средства могут меняться, на ход восстановления NOX влияют относительные количества и типы восстановителя (H2 и CO), время пребывания в реакции (объемная скорость отработавших газов, определяемая как расход отработавших газов, деленный на объем катализатора) и температура отработавших газов. Когда транспортное средство прогрето не полностью, или когда транспортное средство разгоняется и объемная скорость отработавших газов возрастает, образуется N2O, а не N2, так как катализаторы имеют возможность лишь частично восстановить газы NOX.
[0027] Когда транспортное средство разгоняется, условия в системе выпуска отработавших газов изменяются. Эти изменения включают в себя более высокий расход отработавших газов, более высокую массу NO и более высокие уровни CO. Во время таких трудных ситуаций используемые в настоящее время типичные составы трехкомпонентного катализатора (ТКК) «переполняются». Результат состоит в том, что ТКК способен всего лишь частично восстанавливать NO, вырабатывая больше N2O вместо полного восстановления NO в N2.
[0028] Повышенная объемная скорость отработавших газов во время разгонов транспортного средства также вносит вклад в проблему образования N2O при понижении температуры катализатора до уровня ниже его оптимального активного состояния. Это происходит во время такого пониженного активного состояния трехкомпонентного катализатора, где вырабатывается большая часть N2O. Современные составы ТКК главным образом содержат Pd. Однако, CO в потоке отработавших газов может отравлять Pd и приводить в результате к повышению температуры розжига катализатора (определяемой как температура, при которой катализатор нейтрализует по меньшей мере 50% выбросов несгоревших углеводородов). Это дополнительно продлевает то время, в течение которого ТКК находится в таком пониженном активном состоянии, и приводит к выработке N2O в более широком диапазоне температур наряду со значительным накоплением N2O в отработавших газах, покидающих систему.
[0029] Обращаясь вначале к фиг.1 и 2, там показана типичное строение двухбрикетного каталитического нейтрализатора уровня техники для системы 10 выпуска отработавших газов транспортного средства, расположенной ниже по потоку от двигателя (не показан). Под «брикетом» мы подразумеваем основу монолитного сотового носителя, которая была подвергнута нанесению катализатора поверх покрытия из пористого оксида на ее внутренние поверхности. Система 10 включает в себя корпус 12, который окружает и содержит в себе носители 14 и 16 катализатора. Система также включает в себя вход 18 для горячих отработавших газов, проступающих из двигателя, и выход 20, где выходят очищенные газы. Как лучше всего показано на фиг.2, трехкомпонентный катализатор 20 на первом носителе 14 предназначен для одновременного окисления CO и любых несгоревших углеводородов, а также для восстановления соединений NOX. Типично, используются соединения металлов платиновой группы (МПГ), таких как платина, палладий и родий, нанесенные поверх покрытия из пористого оксида на внутренние поверхности сотовой конструкции носителя.
[0030] Первый носитель 14 типично имеет высокое удельное содержание благородного металла, такое как, например, 68 г/фут3 Pd и 2 г/фут3 Rh, при совокупном удельном содержании благородных металлов в 70 г/фут3. Как показано на фиг.2, типично, первый основной Pd-содержащий катализатор 20 нанесен поверх покрытия из пористого оксида на стенки носителя 14. Содержащий Rh катализатор 22 затем наносится на Pd-ое покрытие с образованием двухслойного покрытия на пористом оксиде. Считается, что Pd лучше для окисления CO и несгоревших углеводородов в потоке отработавших газов, тогда как Rh лучше для восстановления NOX. Типично, монолитная подложка имеет от примерно 400 до примерно 1200, а предпочтительнее примерно 900, ячеек на квадратный дюйм для повышения геометрической площади поверхности покрытия из пористого оксида.
[0031] Второй носитель 16 расположен ниже по потоку от первого носителя 14 и присутствует для того, чтобы способствовать снижению токсичности выбросов во время ситуаций высокого массового потока, которые возникают во время разгона и вождения по скоростным автомагистралям. Второй носитель 24 предназначен для обеспечения дополнительной нейтрализации NOX. Типично, удельные содержания благородных металлов у второго носителя, как правило, являются гораздо более низкими, например, 10 г/фут3 Pd и 2 г/фут3 Rh.
[0032] При таких типичных строении и составе носителей катализатора мы определили, что во время разгона транспортного средства катализатор на первом носителе вырабатывает N2O вследствие неполного восстановления соединений NOX трехкомпонентным катализатором и присутствия более высоких уровней монооксида углерода, которые подавляют активность трехкомпонентного катализатора. Катализатор на втором носителе не эффективен в отношении значительного снижения содержания N2O отработавших газов.
[0033] Чтобы устранить недостатки современных каталитических систем выпуска отработавших газов, варианты осуществления настоящего изобретения используют зонированный каталитический нейтрализатор, который включает в себя первую зону, которая содержит родиевый или обогащенный родием катализатор, и расположенную ниже по потоку от первой зоны вторую зону, которая содержит палладиевый или обогащенный палладием катализатор. Зоны с катализаторами могут быть размещены на отдельных конструкциях носителя катализатора, расположенных последовательно. В качестве альтернативы, зоны с катализаторами могут быть расположены последовательно на едином носителе катализатора.
[0034] Носитель или носители катализатора предпочтительно расположены близко к газовыпускному коллектору двигателя для приема раскаленных отработавших газов из него. Эта конфигурация называется в данной области техники «близкорасположенным» (англ. “close-coupled”) катализатором и предназначена для обеспечения более быстрого розжига катализатора (например, катализатор быстрее прогревается и достигает своей температуры розжига) после холодного запуска двигателя. Необязательно, вторая каталитическая зона может включать никель-медный катализатор. В качестве альтернативы, никель-медный катализатор может быть расположен в третьей каталитической зоне, расположенной ниже по потоку от второй каталитической зоны.
[0035] Как показано на фиг.3 и 3A, в одном варианте осуществления каталитический нейтрализатор 50 включает в себя носитель 52 катализатора в корпусе 53. Носитель 52 проиллюстрирован в виде монолитной сотовой структуры с многочисленными проходами отработавших газов сквозь нее. Предпочтительно, носитель выполнен из оксида церия, оксида циркония, оксида алюминия и их смесей. Нейтрализатор включает в себя вход 54 отработавших газов и выход 56 отработавших газов. Носитель 52 включает в себя первую каталитическую зону 58 и вторую каталитическую зону 60, расположенную непосредственно ниже по потоку от первой зоны. Первая зона 58 имеет катализатор из металлов платиновой группы (МПГ), содержащий родиевый или обогащенный родием катализатор 62, нанесенный на стенки носителя 52, тогда как вторая зона 60 имеет МПГ-катализатор, содержащий палладиевый или обогащенный палладием катализатор 64, нанесенный на стенки носителя. Под «МПГ-катализатором» мы подразумеваем либо родий, либо платину, либо палладий.
[0036] Как правило, первая каталитическая зона составляет от примерно 5 до примерно 35% длины носителя. В предпочтительном варианте осуществления первая каталитическая зона составляет от примерно 8 до примерно 30% длины. Если две каталитических зоны расположены на отдельных носителях, их относительные длины будут в таком же соотношении. Катализатор в первой зоне содержит от примерно 50 до примерно 100 мас.% родия с остатком, содержащим палладий и/или платину в любом массовом соотношении. Таким образом, количество палладия в первой каталитической зоне может меняться от 0 до примерно 50 мас.%, и количество платины в первой каталитической зоне может меняться от 0 до примерно 50 мас.%. Удельное содержание катализатора для первой зоны находится между примерно 0,5 и примерно 300 грамм/фут3.
[0037] Катализатор во второй зоне содержит от примерно 50 до примерно 100 мас.% палладия с остатком, содержащим платину и/или родий в любом массовом соотношении. Таким образом, количество родия во второй каталитической зоне может меняться от 0 до примерно 50 мас.%, и количество платины во второй каталитической зоне может меняться от 0 до примерно 50 мас.%. Удельное содержание катализатора во второй зоне составляет от примерно 0,5 до примерно 300 грамм/фут3.
[0038] За счет расположения родиевого или обогащенного родием катализатора так, что отработавшие газы двигателя встречают его первым, нейтрализация NOX усиливается, а образование N2O минимизируется. Не желая ограничиваться какой бы то бы ни было конкретной теорией, события разгона транспортного средства характеризуются более высокими расходами отработавших газов, причем отработавшие газы содержат относительно большие количества NOX и CO. В условиях более низкой температуры и богатой CO реакции, родий имеет более низкую температуру розжига, чем палладий, причем восстановление 50% NOX происходит при примерно 300°C для родия против примерно 400°C для палладия.
[0039] Родий имеет дополнительное преимущество по той причине, что он является хорошим катализатором реакции конверсии водяного газа, превращая присутствующий в отработавших газах CO в CO2 и H2. CO не оказывает неблагоприятного влияния на каталитическую активность родия, нейтрализуется больше CO, и меньше CO присутствует в находящихся ниже по потоку отработавших газов, что исключает неблагоприятное влияние на каталитическую активность зоны с палладиевым катализатором. Кроме того, H2, вырабатываемый в каталитической зоне с родием, используется находящимся ниже по потоку палладиевым или обогащенным палладием катализатором для усиления нейтрализации любого оставшегося N2O в потоке отработавших газов.
[0040] В еще одном варианте осуществления вторая каталитическая зона 60 включает в себя усилитель с никель-медным катализатором, который усиливает превращение (нейтрализацию) несгоревших углеводородов, монооксида углерода, NOΧ, N2O и NH3. Удельное содержание катализатора у никель-медного катализатора составляет от примерно 0,5 до примерно 2000 грамм/фут3 никеля и меди в сумме. Массовое отношение никеля к меди может меняться в широких пределах от примерно 1:99 до примерно 99:1. Предпочтительно, массовое отношение никеля к меди (Ni/Cu) имеет значение >1.
[0041] В качестве альтернативы, никель-медный катализатор может быть расположен в третьей каталитической зоне ниже по потоку от второй зоны. В одном упрощенном трехзонном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4, носитель катализатора выполнен с возможностью создавать компоновку с обратным потоком (противотоком). Как показано, отработавшие газы (изображенные стрелками) из двигателя (не показан) поступают в носитель 52 через вход 54 газов и текут через проход 55 газов (газоход). Отработавшие газы в начале подвергаются воздействию первой каталитической зоны 58 с родиевым или обогащенным родием катализатором, показанной в виде покрытия из пористого оксида на стенках носителя 52. По мере того, как отработавшие газы продолжают движение вдоль прохода 55 газов, они затем подвергаются воздействию второй каталитической зоны 60 с палладиевым или обогащенным палладием катализатором, показанной в виде покрытия из пористого оксида на стенках носителя 52. По мере того, как отработавшие газы продолжают движение через проход 55, они затем подвергаются воздействию третьей каталитической зоны 68 с никель-медным катализатором перед выпусканием через выход 56. Специалисты в данной области техники, что посредством использования коллекторов может быть построен многопроходный сотовый носитель для этого варианта осуществления с обратным потоком. Например, посредством надлежащего использования коллекторов отработавшие газы могут направляться во внутреннюю сердцевину сотового носителя и течь через проходы во внутренней сердцевине. По выходу из носителя, коллекторы направляют поток отработавших газов в обратном направлении течения через промежуточную зону вокруг внутренней сердцевины. В заключение, по выходу из промежуточной зоны, коллекторы направляют отработавшие газы через зону, прилегающую к наружной поверхности каталитического носителя. Вариант осуществления, показанный на фиг.4, добивается идентичных предыдущим вариантам преимуществ, а именно того, что нейтрализация NOX усиливается, а образование N2O минимизируется.
[0042] Для того чтобы варианты осуществления изобретения могли быть лучше поняты, обратимся к следующим примерам, которые предназначены для иллюстрации различных вариантов осуществления изобретения, но не предназначены для ограничения его объема.
Пример
[0043] Лабораторные испытания проводили, чтобы смоделировать условия разгона транспортного средства для отработавших газов, имеющих богатые уровни CO, то есть уровни CO, большие, чем стехиометрические для реакции 2NO + CO → N2 + CO2. Сравнивали два разных катализатора. Первый катализатор содержал родий на уровне 26 г/фут3. Второй катализатор содержал Pd на уровне 26 г/фут3. В каждом случае катализаторы были нанесены поверх покрытия из пористого оксида на стенки сотового носителя из оксида церия/оксида циркония диаметром 1 дюйм и 0,5 дюйма в длину, имевшего 400 ячеек на квадратный дюйм и толщину стенки 0,004 дюйма. Параметры оценки моделировали отработавшие газы с объемной скоростью 60000/час и общем расходе через реактор 6,44 литров/минуту. Оба катализатора подвергались старению в течение 16 часов при 900°C в гидротермальных условиях.
[0044] Использовали три разных уровня CO: стехиометрический уровень CO (2000 млн-1 как NO, так и CO), богатый уровень 1 CO (2000 млн-1 NO и 3000 млн-1 CO) и богатый уровень 2 CO (2000 млн-1 NO и 5000 млн-1 CO). В испытаниях сравнивали нейтрализацию NOX, образование N2O, нейтрализацию CO и образование NH3 с использованием двух разных катализаторов при возрастающих температурах газа на входе. Как показано на фиг.5-8, для Pd-го катализатора, богатые уровни CO, которые типично присутствуют в работающем на бедных смесях двигателе, сдерживают нейтрализацию NOX (фиг.5), вызывают образование N2O в более широком диапазоне температур (фиг.6), сдерживают нейтрализацию CO (фиг.7) и приводят к выработке всего лишь низких уровней NH3 (фиг.8). Для сравнения, как показано на фиг.9-12, Rh-ый катализатор добивался практически 100% нейтрализации NOΧ при 220°C для всех уровней CO (фиг.9), не образовал N2O при температуре катализатора выше 350°C (фиг.10), давал в результате большую нейтрализацию CO при более низких температурах (фиг.11) и вырабатывал относительно большие количества NH3 (фиг.12).
[0045] Результаты испытания показывают, что Rh-ый катализатор преобразовывал 50% соединений NOX при более низких температурах (220°C против 270°C для Pd) и не находился под влиянием богатых уровней CO, тогда как Pd-ый катализатор был подавлен на 130°C (сравните фиг.5 и 9). Кроме того, богатые CO условия приводили к образованию N2O для Pd-го катализатора в широком диапазоне температур, тогда как Rh-ый катализатор не приводил к образованию N2O выше 350°C (сравните фиг.6 и 10). Нейтрализация CO в богатых условиях сдвигалась на 330°C для Pd-го, но всего лишь на 15°C для Rh-го катализатора (сравните фиг.7 и 11). Богатые уровни CO не оказывали влияния на температуру розжига Rh-го катализатора, тогда как Pd-ый катализатор подавлялся на 130°C. Наконец, Rh-ый катализатор вырабатывал большие количества NH3 за счет образования H2 из реакции конверсии водяного газа (сравните фиг.8 и 12). Такие повышенные уровни NH3 помогают находящемуся ниже по потоку палладиевому или обогащенному палладием катализатору усиливать нейтрализацию любой оставшейся N2O в потоке отработавших газов.
[0046] Отметим, что термины, подобные «предпочтительно», «как правило» и «типично», не используются здесь для ограничения объема заявленного изобретения или в предположении, что некоторые признаки являются критическими, существенными или даже важными для конструкции или функционирования заявленного изобретения. Скорее, эти термины предназначены только для подчеркивания альтернативных или дополнительных признаков, которые могут быть или не быть использованы в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения.
[0047] Если только смысл не является явно противоположным, все приведенные здесь диапазоны считаются включающими все значения в пределах указанного диапазона, а также конечные точки.
[0048] В целях описания и характеристики настоящего изобретения заметим, что термин «практически» употребляется здесь для обозначения той присущей степени неопределенности, которая может быть приписана любому количественному сравнению, значению, измерению или другому представлению. Термин «практически» также употребляется здесь для обозначения той степени, с которой количественное представление может отклоняться от установленного опорного значения, не приводя к изменению основной функции рассматриваемого объекта изобретения.
[0049] Имея в наличии подробно описанное изобретение и при обращении к его частным вариантам осуществления, будет очевидно, что возможны модификации и варианты без отступления от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Более точно, хотя некоторые аспекты настоящего изобретения идентифицированы здесь как предпочтительные или особенно выгодные, предполагается, что настоящее изобретение не обязательно ограничено этими предпочтительными аспектами изобретения.
[0050] Ниже приведена формула изобретения.

Claims (13)

1. Каталитический нейтрализатор для снижения выбросов N2O в системе выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащий носитель, сообщающийся с потоком отработавших газов, причем упомянутый носитель включает в себя вход отработавших газов и выход отработавших газов и имеет по меньшей мере один проход отработавших газов сквозь него, упомянутый носитель содержит первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, расположенную ниже по потоку от упомянутой первой каталитической зоны, при этом упомянутая первая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от 50 до 100 мас.% родия, с остатком, содержащим палладий и/или платину в любом массовом соотношении, а упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от 50 до 100 мас.% палладия, с остатком, содержащим родий и/или платину в любом массовом соотношении, при этом упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя никель-медный катализатор.
2. Каталитический нейтрализатор по п.1, в котором упомянутый носитель содержит оксид церия, оксид циркония, оксид алюминия и их смеси.
3. Каталитический нейтрализатор по п.1, в котором упомянутый МПГ-катализатор в упомянутой первой каталитической зоне имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 300 г/фут3.
4. Каталитический нейтрализатор по п.1, в котором упомянутый МПГ-катализатор в упомянутой второй каталитической зоне имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 300 г/фут3.
5. Каталитический нейтрализатор по п.1, в котором упомянутый никель-медный катализатор имеет удельное содержание катализатора от примерно 0,5 до примерно 2000 г/фут3.
6. Каталитический нейтрализатор по п.1, в котором упомянутый никель-медный катализатор имеет отношение никеля к меди >1.
7. Каталитический нейтрализатор по п.1, дополнительно включающий в себя третью каталитическую зону ниже по потоку от упомянутой второй каталитической зоны, включающую в себя катализатор, содержащий никель и медь.
8. Каталитический нейтрализатор по п.7, в котором упомянутая первая каталитическая зона в упомянутом проходе отработавших газов содержит входной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого входного канала сообщается с упомянутым входом отработавших газов, упомянутая вторая каталитическая зона содержит выходной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый второй конец упомянутого выходного канала сообщается с упомянутым выходом отработавших газов, и упомянутая третья каталитическая зона содержит промежуточный канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым вторым концом упомянутого входного канала, а упомянутый второй конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым первым концом упомянутого выходного канала, при этом упомянутый промежуточный канал ориентирован так, чтобы течение отработавших газов через упомянутый по меньшей мере один проход отработавших газов был обратным относительно направления течения в упомянутых входном и выходном каналах.
9. Каталитический нейтрализатор для снижения выбросов N2O в системе выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащий:
носитель, сообщающийся с потоком отработавших газов, причем упомянутый носитель включает в себя вход отработавших газов и выход отработавших газов и имеет по меньшей мере один проход отработавших газов сквозь него, причем упомянутый носитель содержит:
первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, расположенную ниже по потоку от упомянутой первой каталитической зоны, при этом упомянутая первая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% родия, с остатком, содержащим палладий и/или платину в любом массовом соотношении, а упомянутая вторая каталитическая зона включает в себя МПГ-катализатор, содержащий от примерно 50 до примерно 100 мас.% палладия, с остатком, содержащим родий и/или платину в любом массовом соотношении, и
дополнительно включает в себя третью каталитическую зону ниже по потоку от упомянутой второй каталитической зоны, включающую в себя катализатор, содержащий никель и медь,
при этом упомянутая первая каталитическая зона в упомянутом проходе отработавших газов содержит входной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого входного канала сообщается с упомянутым входом отработавших газов, упомянутая вторая каталитическая зона содержит выходной канал с первым и вторым концами, причем упомянутый второй конец упомянутого выходного канала сообщается с упомянутым выходом отработавших газов, и упомянутая третья каталитическая зона содержит промежуточный канал с первым и вторым концами, причем упомянутый первый конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым вторым концом упомянутого входного канала, а упомянутый второй конец упомянутого промежуточного канала сообщается с упомянутым первым концом упомянутого выходного канала, при этом упомянутый промежуточный канал ориентирован так, чтобы течение отработавших газов через упомянутый по меньшей мере один проход отработавших газов был обратным относительно направления течения в упомянутых входном и выходном каналах.
RU2015150900A 2014-12-03 2015-11-26 Зонированный каталитический нейтрализатор для снижения выбросов n2o RU2678582C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/558,820 2014-12-03
US14/558,820 US9764286B2 (en) 2014-12-03 2014-12-03 Zoned catalyst system for reducing N2O emissions

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015150900A RU2015150900A (ru) 2017-05-31
RU2015150900A3 RU2015150900A3 (ru) 2018-12-17
RU2678582C2 true RU2678582C2 (ru) 2019-01-30

Family

ID=55974390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150900A RU2678582C2 (ru) 2014-12-03 2015-11-26 Зонированный каталитический нейтрализатор для снижения выбросов n2o

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9764286B2 (ru)
CN (1) CN105673157A (ru)
BR (1) BR102015030226A2 (ru)
DE (1) DE102015120904B4 (ru)
RU (1) RU2678582C2 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6372513B2 (ja) * 2016-04-13 2018-08-15 トヨタ自動車株式会社 触媒コンバーター
CA3061311A1 (en) * 2017-04-28 2019-10-23 Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method using the same
CN111032194A (zh) * 2017-09-18 2020-04-17 福特全球技术公司 用于汽车排放控制的催化器
CN111741812A (zh) 2018-02-21 2020-10-02 株式会社科特拉 排气净化催化剂装置
CN113260776A (zh) * 2018-12-19 2021-08-13 巴斯夫公司 催化制品以及其制造和使用方法
US20220212169A1 (en) * 2019-06-20 2022-07-07 Basf Corporation Automotive 3-way catalyst system containing a tail pipe catalyst
CN110508133B (zh) * 2019-09-26 2021-11-12 宁夏三元中泰冶金有限公司 工业烟气脱硫脱硝、除尘一体化系统及其工艺方法
US20210213425A1 (en) * 2020-01-13 2021-07-15 Umicore Ag & Co. Kg Three-way-catalyst
US11224861B2 (en) 2020-06-08 2022-01-18 Umicore Ag & Co. Kg Layered TWC
CN113847123B (zh) * 2020-06-28 2022-11-25 长城汽车股份有限公司 车辆及其尾气后处理系统
CN114607491B (zh) * 2020-12-07 2023-09-08 长城汽车股份有限公司 一种氧化亚氮的后处理装置、车辆后处理系统和车辆
CN115487859B (zh) * 2022-09-30 2024-01-30 东风商用车有限公司 一种n2o催化剂及车辆尾气处理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057483A (en) * 1990-02-22 1991-10-15 Engelhard Corporation Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components
WO1997043035A1 (en) * 1996-05-14 1997-11-20 Engelhard Corporation Exhaust gas catalyst comprising multilayered upstream zones
US20040001781A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Engelhard Corporation Multi-zone catalytic converter
RU2363527C2 (ru) * 2004-02-11 2009-08-10 Умикоре Аг Унд Ко. Кг Каталитический нейтрализатор для очистки отработавших газов с осевым варьированием концентрации драгоценных металлов и способы изготовления этого каталитического нейтрализатора
EP2308596A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-13 Ford Global Technologies, LLC Cu/zeolite SCR catalyst for NOx reduction in exhaust gases and manufacture method thereof

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4172047A (en) 1978-09-18 1979-10-23 Ford Motor Company Catalyst of rhodium on alpha alumina-coated substrate
EP0098702A3 (en) 1982-07-02 1987-08-26 Ti Cox Limited Slide assembly for a vehicle seat
EP0899002A2 (en) 1997-08-26 1999-03-03 General Motors Corporation Promoted three-way catalyst and process for lean NOx reduction
US7332135B2 (en) 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
US7795172B2 (en) 2004-06-22 2010-09-14 Basf Corporation Layered exhaust treatment catalyst
US7870724B2 (en) 2004-11-09 2011-01-18 Ford Global Technologies, Llc Lean NOx trap with PGM zoned axially
US7718150B2 (en) 2007-04-17 2010-05-18 Ford Global Technologies, Llc Reverse platinum group metal zoned lean NOx trap system and method of use
DE102009010711A1 (de) 2009-02-27 2010-09-30 Umicore Ag & Co. Kg Stickoxid-Speicherkatalysator zum Einsatz im Kraftfahrzeug in motornaher Position
US8637426B2 (en) * 2009-04-08 2014-01-28 Basf Corporation Zoned catalysts for diesel applications
DE102009017347A1 (de) 2009-04-14 2010-10-28 Audi Ag Katalytische Reduktion von Stickstoffdioxid
US8557204B2 (en) 2010-11-22 2013-10-15 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream single-layer catalyst
US8323599B2 (en) 2010-11-22 2012-12-04 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream multi-layer catalyst
US8617496B2 (en) 2011-01-19 2013-12-31 Basf Corporation Three way conversion catalyst with alumina-free rhodium layer
GB2492175B (en) 2011-06-21 2018-06-27 Johnson Matthey Plc Exhaust system for internal combustion engine comprising catalysed filter substrate
US9012353B2 (en) 2011-08-10 2015-04-21 Clean Diesel Technologies, Inc. Palladium solid solution catayst and methods of making
CN102400745B (zh) * 2011-10-26 2013-10-16 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种三元催化器及其催化层的涂覆方法
CN102513165A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 刘碧兰 一种高效尾气净化三元催化剂涂敷方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057483A (en) * 1990-02-22 1991-10-15 Engelhard Corporation Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components
WO1997043035A1 (en) * 1996-05-14 1997-11-20 Engelhard Corporation Exhaust gas catalyst comprising multilayered upstream zones
US20040001781A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Engelhard Corporation Multi-zone catalytic converter
RU2363527C2 (ru) * 2004-02-11 2009-08-10 Умикоре Аг Унд Ко. Кг Каталитический нейтрализатор для очистки отработавших газов с осевым варьированием концентрации драгоценных металлов и способы изготовления этого каталитического нейтрализатора
EP2308596A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-13 Ford Global Technologies, LLC Cu/zeolite SCR catalyst for NOx reduction in exhaust gases and manufacture method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US20160158699A1 (en) 2016-06-09
BR102015030226A2 (pt) 2016-06-14
RU2015150900A3 (ru) 2018-12-17
DE102015120904A1 (de) 2016-06-09
CN105673157A (zh) 2016-06-15
DE102015120904B4 (de) 2023-06-29
US9764286B2 (en) 2017-09-19
RU2015150900A (ru) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2678582C2 (ru) Зонированный каталитический нейтрализатор для снижения выбросов n2o
US9810120B2 (en) Exhaust gas purifying system
RU2504668C2 (ru) Выхлопная система для двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях
US8397488B2 (en) Method for cleaning internal combustion engine exhaust gases
US7246488B2 (en) Exhaust gas purifying system
CN112867563B (zh) 用于汽油发动机的废气净化系统
US11614015B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
EP3639922B1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US11859526B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US11547969B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US7870724B2 (en) Lean NOx trap with PGM zoned axially
US20210388748A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
WO2020079143A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
JP2010101310A (ja) 鞍乗り型車両
Takeori et al. Study of an Aftertreatment System for HLSI Lean-burn Engine
KR20200134608A (ko) 배기가스 후처리 장치
JP2006187675A (ja) 排気ガス浄化用触媒
Cavataio et al. Zoned catalyst system for reducing N 2 O emissions
WO2011040365A1 (ja) 鞍乗り型車両
EP2788118B1 (en) Exhaust gas cleaning catalyst apparatus with control unit, exhaust gas cleaning method using said apparatus

Legal Events

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

Effective date: 20201127