RU2685426C1 - Композит катализатора окисления, способ обработки потока выхлопных газов и система обработки потока выхлопных газов - Google Patents
Композит катализатора окисления, способ обработки потока выхлопных газов и система обработки потока выхлопных газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685426C1 RU2685426C1 RU2016129041A RU2016129041A RU2685426C1 RU 2685426 C1 RU2685426 C1 RU 2685426C1 RU 2016129041 A RU2016129041 A RU 2016129041A RU 2016129041 A RU2016129041 A RU 2016129041A RU 2685426 C1 RU2685426 C1 RU 2685426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxidation catalyst
- washcoat
- substrate
- washcoat coating
- coating
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 235
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 149
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 149
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 4
- 238000005111 flow chemistry technique Methods 0.000 title 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 255
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 229
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 187
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 183
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 170
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 48
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims abstract description 45
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 100
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 87
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 51
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 45
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 44
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 41
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001657 ferrierite group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 3
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 149
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 6
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 5
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 3
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N (D)-(+)-Pantothenic acid Chemical compound OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(O)=O GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N 0.000 description 1
- 241000269350 Anura Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100202428 Neopyropia yezoensis atps gene Proteins 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide(NO) Natural products O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical group CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- UEYXPQOIOHOQON-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[Ti+4].[O-2].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4].[O-2].[V+5] UEYXPQOIOHOQON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N aluminum;hydroxy-[hydroxy(oxo)silyl]oxy-oxosilane;lithium Chemical compound [Li].[Al].O[Si](=O)O[Si](O)=O.O[Si](=O)O[Si](O)=O HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KTCSXXZAGAXTKG-UHFFFAOYSA-N barium(2+) lanthanum(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[La+3].[Ba+2] KTCSXXZAGAXTKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 239000012013 faujasite Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000622 irritating effect Effects 0.000 description 1
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 150000002941 palladium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052670 petalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003058 platinum compounds Chemical class 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N platinum(2+);dinitrate Chemical compound [Pt+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002602 strong irritant Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021654 trace metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/076—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- 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
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/072—Iron group metals or copper
-
- B01J35/19—
-
- 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
-
- 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
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2061—Yttrium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2063—Lanthanum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2065—Cerium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2066—Praseodymium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2068—Neodymium
-
- 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
- B01D2255/2073—Manganese
-
- 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
- B01D2255/50—Zeolites
- B01D2255/502—Beta zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/50—Zeolites
- B01D2255/504—ZSM 5 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
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9025—Three 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
- 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
- B01D53/9459—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
- B01D53/9477—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 separate bricks, e.g. exhaust systems
-
- 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
-
- 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
- B01J23/38—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
- B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/656—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/6562—Manganese
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к композиту катализатора окисления, способу и системе для обработки выбросов выхлопных газов из дизельного двигателя. Композит катализатора окисления включает первое покрытие типа «washcoat», включающее цеолит, Pt-компонент и первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую марганец, второе покрытие типа «washcoat», включающее вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, Pt-компонент и Pd-компонент при весовом соотношении Pt:Pd, находящемся в диапазоне от 10:1 до 1:10, и третье покрытие типа «washcoat», включающее палладий и компонент оксида редкоземельного элемента. Технический результат - уменьшение монооксида углерода и улучшение окисления NO. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл., 5 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к катализаторам окисления, которые уменьшают выброс СО при низкой температуре запуска. Точнее, варианты осуществления относятся к слоистым каталитическим композициям, содержащим 3 компонента, и к их применению для уменьшения выбросов монооксида углерода и углеводорода, для окисления монооксида азота в диоксид азота и для улучшения характеристик последующего СКВ в системах дизельных двигателей.
Эксплуатация двигателей, работающих на бедной смеси, например, дизельных двигателей и бензиновых двигателей, работающих на бедной смеси, для пользователя приводит к значительной экономии топлива и низкому выбросу газофазных углеводородов и монооксида углерода вследствие работы при больших отношениях воздух/топливо при условиях работы на бедной смеси. Кроме того, дизельные двигатели обладают существенными преимуществами по сравнению с бензиновыми (с искровым зажиганием) двигателями с точки зрения экономии топлива, долговечности и их способности создавать большой вращающий момент при низкой скорости.
Однако с точки зрения выбросов дизельные двигатели приводят к более значительным затруднениям по сравнению с двигателями с искровым зажиганием. Поскольку выхлопной газ дизельного двигателя является гетерогенной смесью, связанные с выбросами затруднения относятся к твердым частицам (ТЧ), оксидам азота (NOx), несгоревшими углеводородами (УВ) и монооксиду углерода (СО).
NOx является обозначением различных оксидов азота, включая, в частности, монооксид азота (NO) и диоксид азота (NO2). NO приводит к особым затруднениям, поскольку в верхней части атмосферы он превращается в NO2 и предполагается, что он участвует в процессе, известном, как фотохимическое образование смога, с помощью последовательности реакций в присутствии солнечного света и углеводородов, и вносит значительный вклад в кислотные дожди. С другой стороны, NO2 на уровне земной поверхности может быть сильным окислителем и оказывает сильное раздражающее воздействие на легкие.
Эффективное уменьшение выброса NOx из двигателей, работающих на бедной смеси, затруднительно обеспечить, поскольку для больших степеней превращения NOx обычно необходимы условия с большим содержанием восстановителей. Превращение компонента NOx в потоках выхлопных газов в безвредные компоненты обычно требует использования специальных стратегий уменьшения содержания NOx при условиях работы на бедной смеси. В одной из этих стратегий используется селективное каталитическое восстановление (СКВ) NOx, которое включает реакцию NOx в присутствии восстановителя (например, мочевины) над катализатором СКВ, например, катализаторами на основе оксида ванадия-диоксида титана или цеолиты, промотированные базовым металлом, таким как Cu, Fe или другие базовые металлы. Улучшение рабочих характеристик можно наблюдать, когда имеется адекватное отношение NO2/NOx в газе, подающемся на СКВ катализатор, в особенности в диапазоне низких температур (т.е. <250°С).
Известно, что катализаторы окисления, содержащие благородный металл, такой как металл платиновой группы (МПГ), диспергированный на подложке из огнеупорного оксида металла, используются при обработке выхлопных газов дизельных двигателей для превращения газообразных загрязнителей - углеводородов (УВ) и монооксида углерода путем катализа окисления этих загрязнителей с превращением в диоксид углерода и воду. Такие катализаторы обычно содержатся в системах, называющихся дизельными катализаторами окисления (ДКО), которые помещают на пути выхода выхлопных газов из дизельного двигателя для обработки выхлопных газов до их сброса в атмосферу. Обычно дизельные катализаторы окисления формируют на керамических или металлических подложках-носителях (таких как, например, проточный монолитный носитель), на которые наносят одну или более каталитических композиций. В дополнение к превращению газообразных УВ, СО и растворенных органических фракций (РОФ) твердых частиц, катализаторы окисления, которые содержат металлы платиновой группы (которые обычно диспергированы на подложке из огнеупорного оксида), промотируют окисление оксида азота (NO) в NO2.
Катализаторы, использующиеся для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, менее эффективны в периоды работы при относительно низкой температуре, такой как период работы двигателя во время начального холодного запуска двигателя, поскольку температура выхлопных газов недостаточна для эффективного каталитического превращения вредных компонентов выхлопных газов. В данной области техники известно, что для этого включают адсорбирующий материал, такой как цеолит, в качестве части системы каталитической обработки для адсорбции газообразных загрязнителей, обычно углеводородов, и их удерживания в период начального холодного запуска. При повышении температуры выхлопных газов адсорбированные углеводороды выносятся из адсорбента и подвергаются каталитической обработке при более высокой температуре.
Известно, что катализаторы окисления, содержащие металл платиновой группы (МПГ), диспергированный на подложке из огнеупорного оксида металла, используются для обработки выбросов выхлопных газов из дизельных двигателей. Платина (Pt) остается наиболее эффективным металлом для окисления СО и УВ в ДКО после высокотемпературного состаривания при условиях работы на бедной смеси и в присутствии серы, содержащейся в топливе. Одним из основных преимуществ использования катализаторов на основе палладия (Pd) является меньшая стоимость Pd по сравнению с Pt. Однако дизельные катализаторы окисления на основе Pd обычно характеризуются более высокими температурами запуска для окисления СО и УВ, в особенности при использовании для обработки выхлопных газов, содержащих большое количество серы (из топлив с большим содержанием серы) или при использовании с материалами, накапливающими УВ. Температура "запуска" для конкретного компонента является температурой, при которой в реакцию вступает 50% этого компонента. Содержащие Pd ДКО могут отравлять Pt, препятствуя превращению УВ и/или окислению NOx, и также могут сделать катализатор более восприимчивым к отравлению серой. Эти характеристики обычно ограничивают использование обладающих большим содержанием Pd катализаторов окисления при работе на бедной смеси, в особенности для дизельного двигателя с небольшим рабочим объемом, когда температура двигателя ниже 250°С для большинства условий эксплуатации.
В заявке на патент U.S. №13/624524, опубликованной, как U.S. 2013/0084222, предложен слоистый дизельный катализатор окисления, содержащий диоксид церия в качестве материала подложки для палладия. Хотя катализатор, описанный в U.S. 2013/0084222, дает ДКО с превосходными рабочими характеристиками для УВ и СО, желательно разработать дизельный катализатор окисления (ДКО), который обеспечивает повышенное содержание NO2 в выхлопных газах, выходящих из ДКО. Повышенное содержание NO2 желательно для улучшения последующего удаления NOx, в особенности для улучшения работы последующих СКВ катализаторов. Кроме того, желательно разработать дизельный катализатор окисления, который дополнительно снижает температуру запуска для СО.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым объектом настоящего изобретения является композит катализатора окисления для уменьшения выбросов выхлопных газов из двигателя, работающего на бедной смеси. В первом варианте осуществления композит катализатора окисления включает подложку-носитель, обладающую длиной, входным концом и выходным концом, каталитический материал катализатора окисления на носителе, указанный каталитический материал катализатора окисления включает первое покрытие типа «washcoat», включающее цеолит, Pt и первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn; второе покрытие типа «washcoat», включающее вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый (Pt) компонент и палладиевый (Pd) компонент при отношении Pt : Pd, находящемся в диапазоне примерно от 10:1 до 1:10; и третье покрытие типа «washcoat», включающее палладий и компонент оксида редкоземельного элемента, третье покрытие типа «washcoat» в основном свободно от платины. Композит катализатора окисления эффективен для уменьшения количества углеводорода и монооксида углерода и для окисления NO в NO2 в выхлопных газах двигателя, работающего на бедной смеси.
Во втором варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому варианту осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» дополнительно содержит палладиевый компонент и отношение Pt : Pd в первом покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне от 1:0 до 10:1.
В третьем варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому и второму вариантам осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от палладия.
В четвертом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - третьему вариантам осуществления, модифицирован, где палладиевый компонент содержится в количестве, находящемся в диапазоне от примерно 0,1 г/фут3 до примерно 10 г/фут3.
В пятом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - четвертому вариантам осуществления, модифицирован, где содержание Mn в первом покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне от 0,1% до 20% масс.
В шестом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий пятому варианту осуществления, модифицирован, где содержание Mn находится в диапазоне от 3 до 10% масс.
В седьмом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий пятому и шестому вариантам осуществления, модифицирован, где Mn находится в форме, выбранной из группы, состоящей из содержащего Mn твердого раствора с тугоплавким оксидом металла, диспергированного на поверхности тугоплавкого оксида металла путем пропитки Mn и дискретные частицы оксида марганца на частицах тугоплавкого оксида металла.
В восьмом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий пятому - седьмому вариантам осуществления, модифицирован, где Mn является производным растворимых соединений Mn или из объемных оксидов Mn.
В девятом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - восьмому вариантам осуществления, модифицирован, где соединения Mn выбраны из ацетата Mn, нитрата Mn, сульфата Mn или их комбинаций.
В десятом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - десятому вариантам осуществления, модифицирован, где объемный оксид Mn выбран из MnO, Mn2O3, MnO2 или их комбинаций.
В одиннадцатом варианте осуществления катализатор окисления, соответствующий пятому варианту осуществления, модифицирован, где первый тугоплавкий оксид металла включает оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия или их комбинации.
В двенадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - одиннадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» включает Pt компонент в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3.
В тринадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий двенадцатому варианту осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» дополнительно включает Pd компонент в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 0,1 г/фут3 до 10 г/фут3.
В четырнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - тринадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» включает гидротермически стабильный цеолит в форме 6- - 12-членных кольцевых структур, выбранный из ZSM-5, бета, морденита, Y цеолита, шабазита, феррьерита или их комбинаций.
В пятнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - четырнадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где вторая подложка из тугоплавкого оксида металла включает оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия или их комбинации.
В шестнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - пятнадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где второе покрытие типа «washcoat» включает Pt компонент в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3.
В семнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий пятнадцатому и шестнадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где второе покрытие типа «washcoat» включает Pd компонент в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3.
В восемнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - шестнадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от бария и второе покрытие типа «washcoat» в основном свободно от цеолита.
В девятнадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - семнадцатому вариантам осуществления, модифицирован, где третье покрытие типа «washcoat» включает компонент оксида редкоземельного элемента, выбранный из Се, Nd, Y, Pr, Zr, La или их комбинаций.
В двадцатом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий девятнадцатому варианту осуществления, модифицирован, где компонент оксида редкоземельного элемента включает диоксид церия и содержится в количестве, равном не менее 80% масс.
В двадцать первом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий двадцатому варианту осуществления, модифицирован, где диоксид церия содержится в количестве, равном не менее 99% масс.
В двадцать втором варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий двадцать первому варианту осуществления, модифицирован, где третье покрытие типа «washcoat» включает Pd компонент в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3, нанесенный на компонент оксида редкоземельного элемента.
В двадцать третьем варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий шестнадцатому варианту осуществления, модифицирован, где Mn диспергирован на подложке из тугоплавкого оксида металла, выбранного из группы, включающей оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия и их комбинации.
В двадцать четвертом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - двадцать третьему вариантам осуществления, модифицирован, где первое, второе и третье покрытия типа «washcoat» катализатора могут быть установлены наслоенными или позонными на проточную монолитную подложку в любой комбинации.
В двадцать пятом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий двадцать четвертому варианту осуществления, модифицирован, где третье покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на третье покрытие типа «washcoat» и первое покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на второе покрытие типа «washcoat».
В двадцать шестом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий двадцать четверному и двадцать пятому вариантам осуществления, модифицирован, где второе покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на входной конец подложки-носителя, третье покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на выходной конец подложки-носителя, первое покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на второе покрытие типа «washcoat» и третье покрытие типа «washcoat».
В двадцать седьмом варианте осуществления композит катализатора окисления, соответствующий первому - двадцать шестому вариантам осуществления, модифицирован, где подложка-носитель включает проточный монолит.
Вторым объектом настоящего изобретения является способ обработки потока выхлопных газов дизельного двигателя. В двадцать восьмом варианте осуществления способ включает контактирование потока выхлопных газов с композитом катализатора окисления, соответствующим первому - двадцать седьмому вариантам осуществления.
В двадцать девятом варианте осуществления способ, соответствующий двадцать восьмому варианту осуществления, модифицирован, где способ дополнительно включает пропускание потока выхлопных газов через композицию СКВ катализатора, расположенную вниз по течению непосредственно после катализатора окисления.
В тридцатом варианте осуществления способ, соответствующий двадцать девятому варианту осуществления, модифицирован, где композицию СКВ катализатора располагают на монолите с проточными стенками.
Третьим объектом настоящего изобретения является система обработки потока выхлопных газов двигателя, работающего на бедной смеси, включающего углеводороды, монооксид углерода и другие компоненты выхлопа. В тридцать первом варианте осуществления система включает выхлопную трубу, сообщающуюся по текучей среде с двигателем, работающим на бедной смеси, через выпускной коллектор; композит катализатора окисления, соответствующий первому - двадцать седьмому вариантам осуществления, где подложка-носитель представляет собой проточную подложку; и каталитический сажевый фильтр и СКВ катализатор, расположенные вниз по течению после катализатора окисления.
В тридцать втором варианте осуществления система, соответствующая тридцать первому варианту осуществления, модифицирована, где СКВ катализатор нанесен на каталитический сажевый фильтр.
В тридцать третьем варианте осуществления система, соответствующая двадцать первому и тридцать второму вариантам осуществления, модифицирована, где СКВ катализатор находится на проточной подложке вниз по течению непосредственно после катализатора окисления и каталитический сажевый фильтр находится вниз по течению после СКВ катализатора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлен вид в перспективе огнеупорного элемента носителя сотового типа, который может включать композиты катализатора окисления, соответствующие одному или большему количеству вариантов осуществления;
На фиг. 2 представлено частичное поперечное сечение, увеличенное по сравнению с фиг. 1, на котором представлен в увеличенном виде один из газовых каналов, приведенных на фиг. 1;
На фиг. 3 представлено поперечное сечение композитов катализатора окисления, соответствующих различным вариантам осуществления;
На фиг. 4A-4G представлены поперечные сечения композитов катализатора окисления, соответствующих различным вариантам осуществления;
На фиг. 5 приведена схема системы обработки выхлопных газов двигателя, соответствующей одному или большему количеству вариантов осуществления;
На фиг. 6 приведена схема системы обработки выхлопных газов двигателя, соответствующей одному или большему количеству вариантов осуществления; и
На фиг. 7 приведена схема системы обработки выхлопных газов двигателя, соответствующей одному или большему количеству вариантов осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перед описанием некоторых типичных вариантов осуществления настоящего изобретения, следует понять, что эти варианты осуществления просто иллюстрируют принципы и применение настоящего изобретения. Поэтому следует понимать, что в иллюстративные варианты осуществления можно внести многочисленные изменения и что можно разработать другие варианты настоящего изобретения без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения в том виде, в котором оно раскрыто.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, сохраняются превосходные характеристики катализатора по отношению к УВ и СО, а также образуются более значительные количества NO2 для стимулирования реакции СКВ на катализаторе СКВ, находящемся вниз по течению непосредственно после дизельного катализатора окисления. В одном или большем количестве вариантов осуществления катализатор окисления генерирует количество NO2, достаточное для низкотемпературного СКВ NOx над компонентом СКВ катализатора, находящемся вниз по течению непосредственно после катализатора окисления. При использовании в настоящем изобретении "вниз по течению после" не исключает нахождение промежуточного катализатора между катализатором окисления и СКВ катализатором. Разумеется, восстановительный инжектор находится вверх по течению перед СКВ катализатором и в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, вверх по течению непосредственно перед СКВ катализатором. Восстановитель обычно представляет собой восстановительное азотсодержащее соединение, такое как аммиак или предшественник аммиака, такой как мочевина или раствор мочевины. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления улучшаются другие функции дизельного катализатора окисления, такое как снижение температуры запуска СО и УВ.
Как известно в данной области техники, СКВ NOx в присутствии аммиака включает следующие реакции:
Реакция "(2)" называется быстрой реакцией СКВ. Авторы настоящего изобретения установили, что, когда СКВ катализатор находится вниз по течению после дизельного катализатора окисления, например, когда СКВ катализатор находится на фильтре или когда СКВ катализатор находится в потоке через подложку вниз по течению непосредственно после ДКО, углеводороды склонны подавлять быструю реакцию СКВ. Кроме того, при низкой температуре, например, равной от 150°С до 300°С или от 150°С до 250°С, обычные дизельные катализаторы окисления не приводят к образованию количества NO2, достаточного для промотирования СКВ NOx при температурах ниже 300°С и 250°С. Дизельный катализатор окисления, соответствующий одному или большему количеству вариантов осуществления настоящего изобретения, промотирует СКВ NOx при низкой температуре, например, ниже 300°С, и в некоторых вариантах осуществления ниже 250°С. В одном или большем количестве вариантов осуществления дизельный катализатор окисления захватывает УВ, препятствуя способности УВ подавлять быструю реакцию СКВ на СКВ катализаторе, находящемся вниз по течению после дизельного катализатора окисления.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения было установлено, что включение марганца в подложку из огнеупорного оксида металла дает катализатор окисления, который увеличивает содержание NO2 в выхлопных газах, выходящих из дизельного катализатора окисления (ДКО) и тем самым усиливает проходящую ниже по течению реакцию СКВ. Таким образом, в одном или большем количестве вариантов осуществления композит катализатора окисления включает подложку-носитель, обладающую длиной, входным концом и выходным концом, каталитический материал катализатора окисления на подложке-носителе, указанный каталитический материал катализатора окисления, включающий первое покрытие типа «washcoat», включающее цеолит, Pt и первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn, второе покрытие типа «washcoat», включающее вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый (Pt) компонент и палладиевый (Pd) компонент при отношении Pt : Pd, находящемся в диапазоне примерно от 10:1 до 1:10, и третье покрытие типа «washcoat», включающее палладий и компонент оксида редкоземельного элемента. В одном или большем количестве вариантов осуществления композит катализатора окисления эффективен для уменьшения количества углеводорода и монооксида углерода и для окисления NO в NO2 в выхлопных газах двигателя, работающего на бедной смеси.
Для терминов, использующихся в настоящем изобретении, применяются следующие определения.
При использовании в настоящем изобретении термин "композит катализатора" означает каталитическое изделие, включающее подложку-носитель, например, сотовую подложку, содержащую один или большее количество слоев покрытия типа «washcoat», включающих каталитический компонент, например, компонент МПГ, который эффективен для катализа окисления СО, УВ и NO.
При использовании в настоящем изобретении термин "покрытие типа «washcoat»" обладает обычным значением, использующимся в данной области техники для адгезивного покрытия типа "washcoat" из каталитического или другого материала, нанесенного на материал подложки-носителя, такого как сотовый элемент носителя, который является достаточно пористым, чтобы обеспечить прохождение обрабатываемого газового потока. Как известно в данной области техники, покрытие типа «washcoat» получают из дисперсии частиц в суспензии, которую наносят на подложку, сушат и прокаливают и получают пористое покрытие типа «washcoat».
При использовании в настоящем изобретении термины "подложка из тугоплавкого оксида металла" и "подложка" означает подстилающий обладающий большой площадью поверхности материал, на котором находятся дополнительные химические соединения или элементы. Частицы подложки обладают порами с размером, превышающим 20 , и широким распределением пор по размерам. По определению в настоящем изобретении такие подложки из оксида металла исключают молекулярные сита, особенно цеолиты. В предпочтительных вариантах осуществления можно использовать обладающие большой площадью поверхности подложки из тугоплавкого оксида металла, например, материалы подложки из оксида алюминия, также называющегося "гамма-оксидом алюминия" или "активированным оксидом алюминия", который обычно обладает площадью поверхности БЭТ, превышающей 60 квадратных метров на грамм ("м2/г"), часто примерно до 200 м2/г или более. Такой активированный оксид алюминия обычно представляет собой смесь гамма- и дельта-фаз оксида алюминия, но также может содержать значительные количества эта-, каппа- и тета-фаз оксида алюминия. Тугоплавкие оксиды металлов, не представляющие собой активированный оксид алюминия, можно использовать в качестве подложки по меньшей мере для некоторых из каталитических компонентов в данном катализаторе. Например, известно, что для этого используют объемный диоксид церия, диоксид циркония, альфа-оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана и другие материалы. Один или большее количество вариантов осуществления настоящего изобретения включают подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую активированное соединение, выбранное из группы, включающей оксид алюминия, диоксид циркония, диоксид кремния, диоксид титана, диоксид церия, оксид алюминия-диоксид кремния, диоксид циркония-оксид алюминия, диоксид титана-оксид алюминия, оксид лантана-оксид алюминия, оксид лантана-диоксид циркония-оксид алюминия, оксид бария-оксид алюминия, оксид бария-оксид лантана-оксид алюминия, оксид бария-оксид лантана-оксид неодима-оксид алюминия, диоксид циркония-диоксид кремния, диоксид титана-диоксид кремния или диоксид циркония-диоксид титана или их комбинации. Хотя многие из этих материалов характеризуются тем недостатком, что они обладают значительно меньшей площадью поверхности БЭТ, чем активированный оксид алюминия, этот недостаток компенсируется большей долговечностью или улучшением рабочих характеристик полученного катализатора. При использовании в настоящем изобретении термин "площадь поверхности БЭТ" обладает обычным значением и представляет собой площадь поверхности, определенную по методике Брунауэра - Эметта - Теллера по адсорбции N2. Диаметр пор и объем пор также можно определить с использованием экспериментов по адсорбции или десорбции N2 БЭТ-типа.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, первый компонент - покрытие типа «washcoat» включает подложку из тугоплавкого оксида металла, включающую оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия или их комбинации и включающую оксид марганца (Mn). В одном или большем количестве вариантов осуществления содержание марганца находится в диапазоне от 0,1% до 20% (включая 0,1, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7,0, 8,0, 9,0, 10,0, 15,0 и 20,0% масс.) в пересчете на массу подложки из тугоплавкого оксида металла. В предпочтительных вариантах осуществления содержание марганца находится в диапазоне от 3 до 10% масс.
Если не ограничиваться теорией, то можно полагать, что Mn на оксиде алюминия в заявленной форме нейтрален по отношению к отравлению серой. Другими словами, Mn не меняет устойчивость материала-носителя по отношению к сере. При использовании в настоящем изобретении термины "состаривание под действием серы" или "устойчивость по отношению к сере" или "стойкость по отношению к сере" означает способность катализатора окисления окислять NO, СО и УВ, которые содержатся в выхлопных газах, также после воздействия оксидов серы (SOx). Mn можно ввести в подложку из тугоплавкого оксида металла в объемной форме или в поверхностных формах, или в виде дискретных форм оксида марганца. В одном или большем количестве вариантов осуществления Mn образуется из растворимых соединений Mn, выбранных из ацетата Mn, нитрата Mn, сульфата Mn или их комбинаций. В других вариантах осуществления Mn образуется из объемных оксидов Mn, выбранных из MnO, Mn2O3, MnO2 и их комбинаций.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, подложку из тугоплавкого оксида металла пропитывают солью Mn. При использовании в настоящем изобретении термин "пропитывают" означает, что содержащий Mn раствор водится в поры материала, такого как цеолит или подложка из тугоплавкого оксида металла. В подробно описанных вариантах осуществления пропитывание металлами проводят с помощью пропитки по влагоемкости, при которой объем разбавленного раствора, содержащего Mn, примерно равен объему пор материала подложки. Пропитка по влагоемкости обычно приводит к равномерному, в основном, распределению раствора предшественника по системе пор материала. Другие методики добавления металлов также известны в данной области техники и их можно использовать.
Таким образом, в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления подложку из тугоплавкого оксида металла по каплям обрабатывают раствором Mn в планетарном смесителе для пропитки источника с помощью Mn. В других вариантах осуществления подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn, можно получить из коммерческих источников. В предпочтительных вариантах осуществления первый компонент - покрытие типа «washcoat» включает подложку из тугоплавкого оксида металла Mn/оксид алюминия, цеолит и Pt компонент.
Марганец можно включить в подложку из тугоплавкого оксида путем соосаждения марганца и предшественника тугоплавкого оксида подложки, и последующего прокаливания соосажденного материала, так чтобы материал тугоплавкого оксида подложки и марганец вместе находились в твердом растворе. Таким образом, в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, можно получить смешанные оксиды, содержащие оксиды марганца, алюминия, церия, кремния, циркония и титана.
Марганец также можно диспергировать на поверхности подложки из тугоплавкого оксида в виде дискретных частиц оксида марганца.
В одном или большем количестве вариантов осуществления Mn можно легировать одним или большим количеством металлов, выбранных из группы, включающей Fe, Ni, Со, Cu, Се, Sn, Ir и In. Следует понимать, что в таких случаях, когда Mn легирован одним или большим количеством металлов, может образоваться смешанный оксид.
Если не ограничиваться теорией, то в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, можно полагать, что марганец благоприятно взаимодействует с платиной. В одном или большем количестве вариантов осуществления комбинация марганца и платины, когда платина нанесена на содержащую марганец подложку, приводит к синергетическому эффекту с улучшением окисления NO. Было установлено, что катализаторы окисления, содержащие марганец без Pt, обладают очень слабой окислительной активностью по отношению к NO, что отличается от данных имеющейся патентной литературы, в которой существенная активность придается одному Mn. Однако в одном или большем количестве вариантов осуществления обнаружена неожиданная синергия, в соответствии с которой марганец промотирует платину с образованием композита катализатора окисления, включающего комбинацию марганца и платины, что дает более эффективный катализатор, чем катализатор на основе только платины.
При использовании в настоящем изобретении термин "металл платиновой группы" или "МПГ" означает один или большее количество химических элементов, определенных в Периодической системе элементов, включая платину (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), осмий (Os), иридий (Ir), рутений (Ru) и их смеси. В одном или большем количестве вариантов осуществления металл платиновой группы выбран из группы, включающей платину и палладий и их смеси. В других вариантах осуществления родий можно добавить в одно или большее количество покрытий типа «washcoat».
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, первый компонент - покрытие типа «washcoat» необязательно содержит Pd компонент, так что отношение Pt : Pd составляет от 1:0 до 10:1. Обычно не налагаются особые ограничения на полное содержание платины в первом компоненте - покрытии типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления содержание Pt в первом компоненте - покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3, и содержание Pd в первом компоненте - покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 0,1 г/фут3 до 10 г/фут3. В таких вариантах осуществления Pd добавляют в небольшом количестве к содержащему Pt первому компоненту - покрытию типа «washcoat» в количестве, составляющем не более 10% Pd в пересчете на массу МПГ в первом компоненте - покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления содержится менее примерно 10% Pd, включая менее примерно 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 и 1% масс. Pd.
В других вариантах осуществления первый компонент - покрытие типа «washcoat» в основном свободно от Pd. При использовании в настоящем изобретении выражение "в основном свободно от Pd" означает, что отсутствует Pd, специально добавленный к первому компоненту - покрытию типа «washcoat», точнее, любое содержание Pd в первом компоненте - покрытии типа «washcoat» обусловлено миграцией из других компонентов покрытия типа «washcoat».
В данной области техники известно включение адсорбирующего материала, которым может быть цеолит, в качестве части композита катализатора для абсорбции газообразных загрязнителей, обычно углеводородов, и их удерживания в период начального холодного запуска. При повышении температуры выхлопных газов адсорбированные углеводороды выводятся из адсорбента и подвергаются каталитической обработке при более высокой температуре. Таким образом, в одном или большем количестве вариантов осуществления первое покрытие типа «washcoat» включает соединение, накапливающее углеводород, такое как цеолит. При использовании в настоящем изобретении термин "молекулярные сита", такие как цеолиты, означает материалы, которые в измельченном виде могут образовать подложку для благородных каталитических металлов, материалы обладают в основном однородным распределением пор по размерам и средний размер пор не превышает 20 .
Обычно можно использовать цеолиты/алюмосиликаты любых структурных типов, таких как структурные типы ABW, АСО, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, АНТ, ANA, АРС, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, ВCТ, BEA, ВЕС, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, SCO, CFI, SGF, CGS, СНА, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, МЕР, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SGT, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WIE, WEN, YUG, ZON или их комбинации.
Цеолитом может быть любой натуральный или синтетический цеолит, такой как фожазит, шабазит, клиноптилолит, морденит, силикалит, цеолит X, цеолит Y, сверхстабильный цеолит Y, ZSM-5, ZSM-12, SSZ-3, SAPO 5, оффретит или бета цеолит. Конкретные примеры цеолитных материалов обладают большим отношением диоксид кремния: оксид алюминия. Цеолиты могут обладать молярным отношением диоксид кремния: оксид алюминия, составляющим по меньшей мере 25:1, предпочтительно по меньшей мере 50:1 и подходящие диапазоны составляют от 25:1 до 1000:1, от 50:1 до 500:1, а также от 25:1 до 300:1, от 100:1 до 250:1 или, альтернативно, также в качестве примера, от 35:1 до 180:1. Конкретные примеры цеолитов включают ZSM-5, Y и бета цеолиты.
В одном или большем количестве вариантов осуществления первое покрытие типа «washcoat» включает гидротермически стабильный цеолит в форме 6- - 12-членных кольцевых структур, выбранный из группы, включающей ZSM-5, бета цеолит, морденит, Y цеолит, шабазит, феррьерит или их комбинации. В предпочтительном варианте осуществления первое покрытие типа «washcoat» включает бета цеолит. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, первое покрытие типа «washcoat» включает цеолит в суммарном количестве, равном от 0,1 до 1 г/дюйм3, включая 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 и 1,0 г/дюйм3. В предпочтительном варианте осуществления первое покрытие типа «washcoat» включает цеолит в полном количестве, равном примерно 0,5 г/дюйм3.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, второе покрытие типа «washcoat» в основном свободно от цеолита. При использовании в настоящем изобретении термин "в основном свободно от цеолита" означает, что отсутствует цеолит, специально добавленный во второе покрытие типа «washcoat», и что содержится менее примерно 5% цеолита в пересчете на массу второго покрытия типа «washcoat».
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, второе покрытие типа «washcoat» включает вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый компонент и палладиевый компонент. В одном или большем количестве вариантов осуществления вторая подложка из тугоплавкого оксида металла выбрана из оксидов алюминия, кремния, циркония, титана, церия или их комбинаций.
Отношение количества платины к количеству палладия во втором покрытии типа «washcoat» может меняться в широких пределах. Обычно не налагаются особые ограничения на отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat» при условии, что отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat».
Не налагаются особые ограничения на отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat» при условии, что отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 10:1 до 1:10, включая 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 и 1:10. Содержание МПГ во втором покрытии типа «washcoat» может находиться в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 200 г/фут3.
В одном или большем количестве вариантов осуществления отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 0:1 до 1,1:1, включая 0:1, 0,1:1, 0,2:1, 0,3:1, 0,4:1, 0,5:1, 0,6:1, 0,7:1, 0,8:1, 0,9:1, 1:1 и 1,1:1. В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» в основном свободно от платины. При использовании в настоящем изобретении выражение "свободно от Pt" означает, что отсутствует Pt, специально добавленная в третье покрытие типа «washcoat», и что содержится менее примерно 5% Pt в пересчете на массу третьего покрытия типа «washcoat». Однако специалист в данной области техники понимает, что при загрузке некоторое количество Pt, содержащейся в первом и втором покрытиях типа «washcoat», может мигрировать в третье покрытие типа «washcoat», так что следовое количество металлической Pt может содержаться в третьем покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления содержится менее примерно 5% масс. Pt, включая менее примерно 5, 4, 3, 2 и 1% масс. Pt.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления отношение отношения количества платины к количеству палладия в третьем покрытии типа «washcoat» к отношению массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat» меньше или равно 0,9, включая отношения, равные 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 и 0,1.
Обычно не налагаются особые ограничения на содержание палладия во втором покрытии типа «washcoat» при условии, что отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления второе покрытие типа «washcoat» содержит платину и палладий при полном содержании, равном от примерно 20 до примерно 200 г/фут3, включая 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 и 200 г/фут3. Также не налагаются особые ограничения на содержание платины во втором покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления содержание Pt во втором покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3 и содержание Pd во втором покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне примерно от 10 г/фут3 до 100 г/фут3.
Обычно не налагаются особые ограничения на содержание палладия в третьем покрытии типа «washcoat» при условии, что отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» содержит палладий в количестве, равном от 6 до 100 г/фут3.
Обычно не налагаются особые ограничения на содержание платины в третьем покрытии типа «washcoat» при условии, что отношение массы платины к массе палладия в третьем покрытии типа «washcoat» меньше, чем отношение массы платины к массе палладия во втором покрытии типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» в основном свободно от платины. В предпочтительных вариантах осуществления третье покрытие типа «washcoat» содержит платину в количестве, равном от 0 до 15 г/фут3.
Поэтому в одном или большем количестве вариантов осуществления композит катализатора окисления включает подложку-носитель, обладающую длиной, входным концом и выходным концом, каталитический материал катализатора окисления на подложке-носителе, указанный каталитический материал катализатора окисления, включающую первое покрытие типа «washcoat», включающее цеолит, Pt и первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn, первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от палладия; второе покрытие типа «washcoat», включающее вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый (Pt) компонент и палладиевый (Pd) компонент при отношении Pt : Pd, находящемся в диапазоне примерно от 10:1 до 1:10; и третье покрытие типа «washcoat», включающее палладий и компонент оксида редкоземельного элемента, третье покрытие типа «washcoat» в основном свободно от платины.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, третий компонент - покрытие типа «washcoat» содержит пропитанный палладием материал подложки, включающий компонент оксида редкоземельного элемента. При использовании в настоящем изобретении термин "компонент оксида редкоземельного элемента" означает по меньшей мере один оксид редкоземельного металла, выбранного из группы, включающей Се, Pr, Nd, Eu, Sm, Yb и La и их смеси. В одном или большем количестве вариантов осуществления компонент оксида редкоземельного элемента содержит диоксид церия.
В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» содержит пропитанный палладием материал подложки, включающий диоксид церия в количестве, равном не менее 30% масс., в пересчете на полную массу материала подложки. В предпочтительных вариантах осуществления материал подложки третьего покрытия типа «washcoat» содержит диоксид церия в количестве, равном не менее 65% масс., включая не менее 75% масс., не менее 85% масс., не менее 95% масс. В особенно предпочтительных вариантах осуществления материал подложки третьего покрытия типа «washcoat» содержит диоксид церия в количестве, равном 100% масс., в пересчете на полную массу материала подложки.
В одном или большем количестве вариантов осуществления материал подложки третьего компонента - покрытия типа «washcoat» дополнительно содержит диоксид циркония и/или оксид алюминия. В других вариантах осуществления материал подложки третьего компонента - покрытия типа «washcoat» дополнительно содержит модификатор, выбранный из LaO3, Pr6O11, HfO2, Y2O3, Yb2O3, Nd2O3, NdO, WO3, SiO2, TiO2, MnO2, Al2O3, ZrO2 и их комбинаций. В предпочтительных вариантах осуществления компонент оксида редкоземельного элемента смешан с ZrO2, La2O3, Pr6O11 и/или HfO2. Например, в одном или большем количестве предпочтительных вариантов осуществления материал подложки третьего покрытия типа «washcoat» содержит материал диоксид церия-диоксид циркония, включающий CeO2: 45% масс., ZrO2: 43,5% масс., La2O3: 8% масс., Pr6O11: 2% масс., и HfO2: 1,5% масс.
В одном или большем количестве вариантов осуществления второе покрытие типа «washcoat» в основном свободно от редкоземельного оксида. При использовании в настоящем изобретении выражение "в основном свободно от редкоземельного оксида" означает, что отсутствует редкоземельный оксид, специально добавленный во второе покрытие типа «washcoat», и что содержится менее примерно 5% редкоземельного оксида (например, диоксида церия) в пересчете на массу второго покрытия типа «washcoat». Однако специалист в данной области техники понимает, что при загрузке некоторое количество редкоземельного оксида, содержащегося в третьем покрытии типа «washcoat» может мигрировать во второе покрытие типа «washcoat», так что небольшое количество редкоземельного оксида может содержаться во втором покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления содержится менее примерно 5% масс., редкоземельного оксида, включая менее примерно 5%, 4%, 3%, 2% и 1% масс., редкоземельного оксида.
Каждый из компонентов композита катализатора окисления, соответствующего настоящему изобретению, образуется из композиции покрытия типа «washcoat», которое содержит соответствующий материал подложки, описанный выше. В композицию покрытия типа «washcoat» также можно включать другие добавки, такие как связующие и стабилизаторы. Как раскрыто в патенте U.S. №4727052, пористые материалы подложки, такие как активированный оксид алюминия, можно термически стабилизировать для замедления нежелательного фазового перехода оксида алюминия из гамма-фазы в альфа-фазу при повышенных температурах. Стабилизаторы можно выбрать из числа компонентов - щелочноземельных металлов, выбранных из группы, состоящей из магния, бария, кальция и стронция. Материалы стабилизаторов, если они содержатся, добавляют в покрытие в количестве, равном примерно от 0,01 г/дюйм3 до 0,2 г/дюйм3.
В одном или большем количестве вариантов осуществления второе покрытие типа «washcoat» может дополнительно включать щелочноземельный металл, выбранный из группы, включающей Mg, Са, Sr и Ва. Щелочноземельный металл может содержаться в количестве, равном от примерно 20 г/фут3 до примерно 120 г/фут3 (включая 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 и 120 г/фут3).
В одном или большем количестве вариантов осуществления первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от щелочноземельного металла. В предпочтительных вариантах осуществления первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от бария. При использовании в настоящем изобретении термин "в основном свободно от бария" означает, что отсутствует барий, специально добавленный в первое покрытие типа «washcoat», и что содержится менее примерно 5% бария в пересчете на массу первого покрытия типа «washcoat». Однако специалист в данной области техники понимает, что при загрузке некоторое количество бария, содержащегося во втором покрытии типа «washcoat» может мигрировать в первое покрытие типа «washcoat», так что следовое количество бария может содержаться в первом покрытии типа «washcoat». В предпочтительных вариантах осуществления содержится менее примерно 5% масс., бария, включая менее примерно 4, 3, 2 и 1% масс., бария в первом покрытии типа «washcoat».
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, композит катализатора окисления может дополнительно включать подстилающий слой, расположенный между подложкой-носителем и слоем третьего покрытия типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления подстилающий слой содержит оксид алюминия, предпочтительно гамма-оксид алюминия. В вариантах осуществления, в которых содержится подстилающий слой, подстилающий слой нанесен на подложку-носитель и затем слой третьего покрытия типа «washcoat» можно нанести на подстилающий слой (сверху).
В одном или большем количестве вариантов осуществления катализатор окисления, включающий первое, второе и третье покрытия типа «washcoat», затем наносят на керамический или металлический проточный монолит или фильтр с проточными стенками. При использовании в настоящем изобретении термин первое, второе и третье "покрытия типа «washcoat»" используют для обозначения расположения дизельного катализатора окисления на подложке-носителе. Следует понимать, что не установлен конфетный порядок наслаивания или зонирования покрытий типа «washcoat». В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на третье покрытие типа «washcoat» и затем первое покрытие типа «washcoat» наносят сверху (или поверх) на второе покрытие типа «washcoat». В других вариантах осуществления первое покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на первое покрытие типа «washcoat» и третье покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на второе покрытие типа «washcoat». В других вариантах осуществления покрытия типа «washcoat» нанесены на подложку-носитель, так что одно покрытие типа «washcoat» находится до него и другое покрытие типа «washcoat» находится после него. Например, в одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» наносят на носитель и затем второе (входное) и первое (выходное) покрытия типа «washcoat» наносят сверху (поверх) на третье покрытие типа «washcoat». В других вариантах осуществления второе покрытие типа «washcoat» наносят на носитель и затем первое (входное) и третье (выходное) покрытия типа «washcoat» наносят сверху (поверх) на второе покрытие типа «washcoat». В других вариантах осуществления первое (входное) и третье (выходное) покрытия типа «washcoat» наносят на носитель, и второе покрытие типа «washcoat» затем наносят сверху (поверх) на первое и третье покрытия типа «washcoat». В других вариантах осуществления второе (входное) и третье (выходное) покрытия типа «washcoat» наносят на носитель, и затем первое покрытие типа «washcoat» наносят сверху (поверх) на второе и третье покрытия типа «washcoat». Специалист в данной области техники должен понимать, что возможно любое расположение трех слоев покрытия типа «washcoat»/компонентов в слоистой или зональной структуре.
При использовании в настоящем изобретении термины "вверх по течению" и "вниз по течению" означают относительные расположения вдоль потока выхлопных газов двигателя по направлению от двигателя к выхлопной трубе и двигатель расположен впереди и выхлопная труба и любые устройства для борьбы с загрязнениями, такие как фильтры и катализаторы, находятся вниз по течению после двигателя.
При использовании в настоящем изобретении термин "поток" в широком смысле означает любую комбинацию текущего газа, которая может содержать твердые или жидкие мелкие частицы. Термин "газовый поток" или "поток выхлопных газов" означает поток газообразных компонентов, таких как выхлопные газы двигателя, работающего на бедной смеси, который может содержать вовлеченные негазообразные компоненты, такие как жидкие капельки, мелкие твердые частицы и т.п. Поток выхлопных газов двигателя, работающего на бедной смеси, обычно дополнительно содержит продукты сгорания, продукты неполного сгорания, оксиды азота, горючие и/или углеродистые твердые частицы (сажа) и непрореагировавший кислород и азот.
В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления второе покрытие типа «washcoat» нанесено на входной конец подложки-носителя, и третье покрытие типа «washcoat» нанесено на выходной конец подложки-носителя, и первое покрытие типа «washcoat» наносят сверху (или поверх) на второе и третье покрытия типа «washcoat». В таких вариантах осуществления следует понимать, что платина концентрируется сверху на слое покрытия типа «washcoat» для усиления окисления NO.
Подложка-носитель
При использовании в настоящем изобретении термины "носитель" и "подложка" означают монолитный материал, на который помещают подложку из тугоплавкого оксида металла, обычно в форме покрытия типа «washcoat», содержащего множество основ, на которых находятся каталитические частицы. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, подложкой может быть любой из таких материалов, обычно использующихся для приготовления ДКО катализаторов, и он представляет собой металл или керамическую сотовую структуру. Можно использовать любую подходящую подложку, такую как монолитная подложка такого типа, который обладает множеством узких параллельных каналов для прохождения газа, проходящих насквозь и идущих от входной или выходной стороны подложки, так что каналы открыты для прохождения жидкости. Каналы, которые являются в основном прямыми путями от входа жидкости до выхода жидкости, образованы стенками, на которые каталитический материал нанесен в виде "покрытия типа «washcoat»", так что газы, проходящие через каналы, соприкасаются с каталитическим материалом. Покрытие типа «washcoat» получают путем приготовления взвеси, обладающей заданным содержанием твердых веществ (например, 30-50% масс.) подложек в жидкой среде, которую затем наносят на подложку-носитель и сушат и получают слой покрытия типа «washcoat».
Проточные каналы в монолитной подложке являются тонкостенными каналами, которые могут обладать сечением любой подходящей формы и размер, такой как трапециевидная, прямоугольная, квадратная, синусоидальная, шестиугольная, овальная, круговая и т.п. Такие структуры могут содержать от примерно 60 до примерно 600 или более отверстий для прохода газа (т.е. "ячеек") в пересчете на квадратный дюйм сечения.
Керамическую подложку можно изготовить из любого подходящего тугоплавкого материала, такого как кордиерит, кордиерит-альфа-оксид алюминия, нитрид кремния, карбид кремния, циркон муллит, сподумен, оксид алюминия-диоксид кремния-оксид магния, циркон силикат, силлиманит, силикаты магния, циркон, петалит, альфа-оксид алюминия, алюмосиликаты и т.п.
Подложки, подходящие для слоистых композитов катализатора окисления, соответствующих одному или большему количеству вариантов осуществления, также могут быть металлическими и могут состоять из одного или большего количества металлов или сплавов металлов. Можно использовать металлические подложки разных форм, таких как гофрированный лист или монолитная форма. Подходящие металлические подложки включают термостойкие металлы и сплавы металлов, такие как титан и нержавеющая сталь, а также другие сплавы, в которых железо является существенным или основным компонентом.
Получение композитов катализатора
Композиты катализатора окисления, соответствующие одному или большему количеству вариантов осуществления, можно изготовить в виде одного слоя или множества слоев. В некоторых случаях может быть целесообразно приготовить одну взвесь и использовать эту взвесь для образования множества слоев на подложке. Композиты катализатора можно получить по известным методикам, например, с помощью пропитки по влагоемкости. Типичная методика описана ниже.
Композит катализатора можно получить в виде слоев на монолитной подложке. Для получения первого слоя конкретного покрытия типа «washcoat» тонкоизмельченные частицы обладающего большой площадью поверхности тугоплавкого оксида металла, такого как гамма-оксид алюминия диспергируют в подходящем разбавителе, например, в воде. Затем подложку можно один или большее количество погрузить в такую взвесь или взвесь можно нанести на подложку, так что на подложку осадится необходимое количество оксида металла. Для включения компонентов, таких как благородные металлы (например, палладий, платина, родий и/или их комбинации) и стабилизаторы и/или промоторы, такие компоненты можно включить во взвесь до нанесения на подложку в виде смеси растворимых в воде или диспергирующихся в воде соединений или комплексов. Затем подложку с покрытием прокаливают путем нагревания, например, при температуре, равной 400-600°С, в течение от примерно 10 мин до примерно 4 ч. Если требуется платина и/или палладий, платиновый и палладиевый компоненты используют в виде соединений или комплексов для нанесения дисперсии компонента на подложку из тугоплавкого оксида металла, например, на активированный оксид алюминия. При использовании в настоящем изобретении термин "платиновый компонент" и "палладиевый компонент" означает любое соединение, комплекс и т.п., который после прокаливания или его использования разлагается или другим образом превращается в каталитически активную форму, обычно металл или оксид металла. Обычно используют водные растворы растворимых соединений или комплексов благородных металлов. Неограничивающие примеры подходящих соединений включают нитрат палладия, тетра-амминнитрат палладия, хлорид платины, тетраамминацетат платины и нитрат платины. Во время стадий прокаливания или по меньшей мере во время начальной фазы использования композита такие соединения превращаются в каталитически активную форму металла или его соединения.
Подходящей методикой приготовления любого слоя слоистого композита катализатора является приготовление смеси раствора необходимого соединения благородного металла (например, соединения платины и/или соединения палладия) и по меньшей мере одной подложки, такой как тонкоизмельченная обладающая большой площадью поверхности подложка из тугоплавкого оксида металла, например, гамма-оксида алюминия, которая является достаточно сухой, чтобы абсорбировать почти весь раствор с образованием влажного твердого вещества, которое затем объединяют с водой с образованием пригодной для нанесения взвеси. В одном или большем количестве вариантов осуществления взвесь является кислой, обладающей, например, значением рН, равным примерно от 2 до менее примерно 7. Значение рН взвеси можно снизить путем добавления к взвеси надлежащего количества неорганической кислоты или органической кислоты. Можно использовать их комбинации, если учитывать совместимость кислоты и сырья. Неорганические кислоты включают, но не ограничиваются только ими, азотную кислоту. Органические кислоты включают, но не ограничиваются только ими, уксусную, пропионовую, щавелевую, малоновую, янтарную, глутаминовую, адипиновую, малеиновую, фумаровую, фталевую, винную, лимонную кислоту и т.п. Затем при желании к взвеси можно добавить растворимые в воде или диспергирующиеся в воде соединения и/или стабилизаторы, например, ацетат бария, и промотор, например, нитрат лантана.
В одном или большем количестве вариантов осуществления взвесь измельчают, чтобы в основном все твердые вещества обладали частицами размером менее 18 мкм. Измельчение можно провести в шаровой мельнице или другом аналогичном оборудовании и содержание твердых веществ во взвеси может составлять, например, примерно 20-60% масс., или 30-40% масс.
Можно приготовить дополнительные слои, т.е. второй слой и нанести на первый слой таким же образом, как описано для осаждения первого слоя на подложку.
Композит катализатора, соответствующий одному или большему количеству вариантов осуществления, можно легче понять при рассмотрении фиг. 1 и 2. На фиг. 1 и 2 представлен тугоплавкий элемент подложки 2, соответствующий одному или большему количеству вариантов осуществления. Представленный на фиг. 1 тугоплавкий элемент подложки 2 обладает цилиндрической формой, включающей цилиндрическую наружную поверхность 4, заднюю концевую сторону 6 и переднюю концевую сторону 8, которая идентична концевой стороне 6. Элемент подложки 2 содержит множество образованных в нем тонких параллельных проточных каналов для газа 10. Как видно на фиг. 2, проточные каналы 10 образованы стенками 12 и проходят через подложку 2 от передней концевой стороны 6 до задней концевой стороны 8, каналы 10 не закрыты, так что обеспечивают проход текучей среды, например, потока газа в продольном направлении через подложку 2 по содержащимся в ней проточным каналам для газа 10. Как лучше видно на фиг. 2, стенки 12 обладают такими размерами и конфигурациями, что проточные каналы для газа 10 обладают в основном правильной многоугольной формой, в основном квадратной в проиллюстрированном варианте осуществления, но со скругленными углами в соответствии с патентом U.S. №4335023. Первое покрытие типа «washcoat» 14 связано со стенками или нанесено на стенки 12 элемента подложки. Как показано на фиг. 2, второе покрытие типа «washcoat» 16 нанесено на первое покрытие типа «washcoat» 14. В одном или большем количестве вариантов осуществления третье покрытие типа «washcoat» (не показано) можно нанести на второе покрытие типа «washcoat» 16.
Как показано на фиг. 2, элемент подложки 2 включает пустоты, образованные проточными каналами для газа 10, и площадь сечения этих каналов 10 и толщина стенок 12, образующих каналы, меняется при переходе от одного типа элемента подложки к другому. Аналогичным образом, масса покрытия типа «washcoat», нанесенного на такие подложки, меняется от случая к случаю. Следовательно, при описании количества покрытия типа «washcoat» или каталитического металлического компонента или другого компонента композиции удобно использовать единицы массы компонента в пересчете на единичный объем катализатора подложки. Поэтому единицы граммы на кубический дюйм ("г/дюйм3") и граммы на кубический фут ("г/фут3") используются в настоящем изобретении для указания массы компонента в пересчете на объем элемента подложки, включая объем пустот в элементе подложки.
В другом варианте осуществления слои покрытия типа «washcoat» можно нанести так, что покрытия типа «washcoat» образуют один слой, нанесенный на подложку. В некоторых случаях слои покрытия типа «washcoat» могут быть нанесены зонами, так что второе покрытие типа «washcoat» находится на переднем (входном) конце и третье покрытие типа «washcoat» находится на заднем (выходном) конце подложки, и затем первое покрытие типа «washcoat» можно нанести на второе и третье покрытия типа «washcoat».
Такие варианты осуществления зонального покрытия легче понять с помощью фиг. 3. На фиг. 3 представлен вариант осуществления зонального композита катализатора окисления 20 для уменьшения выбросов выхлопных газов из дизельного двигателя. Подложка 22, например, сотовый монолит, обладающая длиной 24 и входным или передним концом 34 и выходным или задним концом 32, содержит три отдельно нанесенные зоны покрытия типа «washcoat». Зона первого покрытия типа «washcoat» 26 расположена рядом с передним или входным концом 34 подложки 22. Зона второго покрытия типа «washcoat» 28 расположена рядом с задним или выходным концом 32. Зона третьего покрытия типа «washcoat» 30 расположена на первой 26 и второй 28 зонами покрытия типа «washcoat».
На фиг. 4A-4G представлены варианты осуществления зонального композита катализатора окисления 20 для уменьшения выбросов выхлопных газов из дизельного двигателя, где композит катализатора окисления нанесен в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления настоящего изобретения. Первое покрытие типа «washcoat» включает цеолит, Pt и первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn. Второе покрытие типа «washcoat» включает вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый (Pt) компонент и палладиевый (Pd) компонент при отношении Pt : Pd, находящемся в диапазоне примерно от 10:1 до 1:10. Третье покрытие типа «washcoat» содержит палладий и компонент оксида редкоземельного элемента.
Представленное на фиг. 4А, третье покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на третье покрытие типа «washcoat», и затем первое покрытие типа «washcoat» наносят сверху (или поверх) на второе покрытие типа «washcoat». Представленное на фиг. 4В, в других вариантах осуществления первое покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на второе покрытие типа «washcoat» и третье покрытие типа «washcoat» после этого наносят сверху (или поверх) на второе покрытие типа «washcoat».
В других вариантах осуществления покрытия типа «washcoat» нанесены на подложку-носитель, так что одно покрытие типа «washcoat» находится до него и другое покрытие типа «washcoat» находится после него. Представленное на фиг. 4С, например, третье покрытие типа «washcoat» наносят на носитель и затем первое и второе покрытия типа «washcoat» наносят сверху (поверх) на третье покрытие типа «washcoat». Представленное на фиг. 4D, второе покрытие типа «washcoat» наносят на носитель и затем первое и третье покрытия типа «washcoat» наносят сверху (поверх) на второе покрытие типа «washcoat». Представленное на фиг. 4Е в других вариантах осуществления первое и третье покрытия типа «washcoat» наносят на носитель и второе покрытие типа «washcoat» затем наносят сверху (поверх) на первое и третье покрытия типа «washcoat». Представленное на фиг. 4F в других вариантах осуществления первое и второе покрытия типа «washcoat» наносят на носитель и третье покрытие типа «washcoat» затем наносят сверху (поверх) на первое и второе покрытия типа «washcoat». Представленное на фиг. 4G второе и третье покрытия типа «washcoat» наносят на подложку-носитель, затем первое покрытие типа «washcoat» наносят сверху (или поверх) на второе и третье покрытия типа «washcoat». Специалист в данной области техники должен понимать, что возможно любое расположение трех слоев покрытия типа «washcoat»/компонентов, в слоистой или зональной структуре.
Композит катализатора окисления можно использовать в объединенной системе обработки выбросов, включающей один или большее количество дополнительных компонентов для обработки выбросов выхлопных газов дизеля. Таким образом, дополнительные варианты осуществления второго объекта настоящего изобретения относятся к системам обработки потока выхлопных газов из дизельного двигателя. Системы содержат слоистый композит катализатора окисления, соответствующий настоящему изобретению, выхлопную трубу, сообщающуюся по текучей среде с дизельным двигателем через выпускной коллектор, и одно или большее количество следующих, находящихся в жидкостной связи со слоистым композитом катализатора окисления устройств: каталитический сажевый фильтр (КСФ), устройство для селективного каталитического восстановления (СКВ), устройство для хранения и каталитического восстановления NOx (NSR).
В дополнение к обработке выбросов выхлопных газов путем использования композита катализатора окисления, соответствующего одному или большему количеству вариантов осуществления, можно использовать сажевый фильтр для удаления твердых частиц. Сажевый фильтр может находиться вверх по течению перед или вниз по течению после композита катализатора окисления, но обычно сажевый фильтр находится вниз по течению после композита катализатора окисления. В одном или большем количестве вариантов осуществления сажевый фильтр представляет собой каталитический сажевый фильтр (КСФ). КСФ может включать подложку, на которую нанесен слой покрытия типа «washcoat», содержащий один или большее количество катализаторов для выжигания захваченной сажи и/или окисления выбросов потока выхлопных газов. Обычно катализатор для выжигания сажи может представлять собой любой известный катализатор, предназначенный для сжигания сажи. Например, на КСФ можно нанести один или большее количество обладающих большой площадью поверхности тугоплавких оксидов (например, оксид алюминия или диоксид церия-диоксид циркония) для сжигания несгоревших углеводородов и в некоторой степени твердых частиц. Катализатор для выжигания сажи может представлять собой катализатор окисления, включающий один или большее количество катализаторов на основе благородного металла (БМ) (платина, палладий и/или родий).
Типичные системы обработки выбросов можно легче понять с помощью фиг. 5-7, на которых приведены схематичные представления системы обработки выбросов, соответствующей одному или большему количеству вариантов осуществления настоящего изобретения. В одном или большем количестве вариантов осуществления система включает выхлопную трубу, сообщающуюся по текучей среде с дизельным двигателем через выпускной коллектор; композит катализатора окисления, соответствующий одному или большему количеству вариантов осуществления, где подложка представляет собой проточную подложку или подложку с проточными стенками, и необязательно каталитический сажевый фильтр и СКВ катализатор находятся вниз по течению после композита катализатора окисления. Представленный на фиг. 5 в предпочтительном варианте осуществления СКВ катализатор 27 находится вниз по течению непосредственно после катализатора окисления 23 и между катализатором окисления и СКВ катализатором не находится промежуточный каталитический материал. В предпочтительном варианте осуществления вниз по течению после СКВ катализатора 27 помещают необязательный каталитический сажевый фильтр (КСФ) 33.
Обычно можно использовать любую известную фильтрующую подложку, включая, например, сотовый фильтр с проточными стенками, навитый или уплотненный волоконный фильтр, вспененный материал с открытыми порами, металлокерамический фильтр и т.п. и обычно используют фильтры с проточными стенками. Подложки с проточными стенками, применимые для нанесения на них КСФ композиций, содержат множество узких практически параллельных проточных каналов для газа, направленных вдоль продольной оси подложки. Обычно каждый канал блокирован на одном конце подложки, а чередующиеся каналы блокированы с противолежащих концевых сторон. Такие монолитные носители могут содержать примерно до 700 или большее количество проточных каналов (или "ячеек") в пересчете на один квадратный дюйм сечения, хотя можно использовать намного меньшее количество. Например, носитель может содержать примерно от 7 до 600, чаще примерно от 100 до 400 ячеек на один квадратный дюйм ("cpsi"). Ячейки могут обладать сечениями, которые являются прямоугольными, квадратными, круглыми, овальными, треугольными, шестиугольными или обладающими другими многоугольными формами. Подложки с проточными стенками обычно обладают стенками толщиной от 0,002 до 0,1 дюйма.
Типичные подложки фильтров с проточными стенками состоят из подобных керамике материалов, таких как кордиерит, альфа-оксид алюминия, карбид кремния, нитрид кремния, диоксид циркония, муллит, сподумен, оксид алюминия-диоксид кремния-оксид магния или силикат циркония, или из пористого тугоплавкого металла. Подложки с проточными стенками также можно приготовить из керамических волоконных композитных материалов.
В других вариантах осуществления типичную систему обработки выбросов можно легче понять с помощью фиг. 6, на котором приведено схематичное представление системы обработки выбросов 30. Представленный на фиг. 6, поток выхлопных газов, содержащий газообразные загрязнители (например, несгоревшие углеводороды, монооксид углерода и NOx) и твердые частицы передается по выхлопной трубе 40 из двигателя, работающего на бедной смеси 32, такого как дизельный двигатель, на дизельный катализатор окисления (ДКО) 34, который находится в форме композита катализатора окисления, соответствующего одному или большему количеству вариантов осуществления настоящего изобретения. В ДКО 34 несгоревшие газообразные и летучие углеводороды (т.е. летучие органические фракции (ЛОФ)) и монооксид углерода в основном сгорают с образованием диоксида углерода и воды. Кроме того, часть NO компонента NOx может окислиться в NO2 в ДКО. Затем поток выхлопных газов по выхлопной трубе 42 направляется на каталитический сажевый фильтр (КСФ) 36, который улавливает твердые частицы, содержащиеся в потоке выхлопных газов. КСФ 36 необязательно катализируется для пассивной регенерации. После удаления твердых частиц с помощью КСФ 36 поток выхлопных газов передается по выхлопной трубе 44. Предшественник аммиака (например, водный раствор мочевины) вводится по трубе 46 в выхлопную трубу 44. Поток выхлопных газов с добавленным аммиаком передается по выхлопной трубе 44 на последующий компонент селективного каталитического восстановления (СКВ) 38 для обработки и/или превращения NOx.
Другая типичная система обработки выбросов представлена на фиг. 7, на котором приведено схематичное представление системы обработки выбросов 50. Представленный на фиг. 7 поток выхлопных газов, содержащий газообразные загрязнители (например, несгоревшие углеводороды, монооксид углерода и NOx) и твердые частицы передается по выхлопной трубе 60 из двигателя, работающего на бедной смеси 52, такого как дизельный двигатель, на дизельный катализатор окисления (ДКО) 54, который находится в форме композита катализатора окисления в вариантах осуществления настоящего изобретения. В ДКО 54 несгоревшие газообразные и летучие углеводороды (т.е. ЛОФ) и монооксид углерода в основном сгорают с образованием диоксида углерода и воды. Кроме того, часть NO компонента NOx может окислиться в NO2 в ДКО. Затем поток выхлопных газов передается по выхлопной трубе 62. Предшественник аммиака (например, водный раствор мочевины) вводится по трубе 66 в выхлопную трубу 62. Поток выхлопных газов с добавленным аммиаком передается по выхлопной трубе 62 на компонент селективного каталитического восстановления нанесенный на каталитический сажевый фильтр (СКВнФ) 56 для улавливания твердых частиц, содержащихся в потоке выхлопных газов и обрабатывается и/или происходит превращение NOx. Поток выхлопных газов необязательно можно передавать по трубе 64 на последующий компонент селективного каталитического восстановления (СКВ) 58 для обработки и/или превращения NOx.
В этих вариантах осуществления каталитический компонент СКВ, подходящий для использования в системе обработки выбросов, может эффективно катализировать восстановление компонента NOx при температурах ниже 600°С, так что надлежащие количества NOx можно обработать даже при низком содержании, которые обычно связаны с более низкими температурами выхлопных газов. В частности, каталитическое устройство может превратить не менее 50% компонента NOx в N2 в зависимости от количества восстановителя, добавленного в систему. Другой желательной особенностью композиции является то, что она обладает способностью катализировать реакцию O2 с любым избытком NH3 с образованием N2 и Н2О, так что NH3 не выбрасывается в атмосферу. Подходящие каталитические композиции СКВ, использующиеся в системе обработки выбросов, также должны обладать термостойкостью при температуре выше 650°С. Такие высокие температуры могут наблюдаться во время регенерации последующего каталитического сажевого фильтра.
Подходящие каталитические композиции СКВ описаны, например, в патентах U.S. №№4961917 и 5516497, которые оба во всей своей полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. Композиции, раскрытые в патенте 4961917, включают содержащий железо и/или медь промотор, находящиеся в цеолите в количестве, равном примерно от 0,1 до 30% масс., предпочтительно примерно от 1 до 5% масс., в пересчете на полную массу промотора и цеолита.
В дополнение к способности катализировать восстановление NOx с помощью NH3 с образованием N2 раскрытые композиции также могут промотировать окисление избытка NH3 с помощью О2, в особенности в случае композиций, обладающих более значительными концентрациями промотора. Другие конкретные композиции СКВ, которые можно использовать в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления настоящего изобретения включают молекулярные сита с 8-членными кольцевыми небольшими порами, например, обладающие типом структуры, выбранным из группы, состоящей из AEI, AFT, AFX, СНА, ЕАВ, ERI, KFI, LEV, SAS, SAT и SAV. В предпочтительном варианте осуществления молекулярное сито с 8-членными кольцевыми небольшими порами обладает структурой СНА и представляет собой цеолит. Цеолит СНА может содержать медь. Типичные цеолиты СНА обладают отношением диоксид кремния: оксид алюминия (ОКА), превышающим примерно 15, и содержанием меди, превышающим примерно 0,2% масс. В более предпочтительном варианте осуществления молярное отношение диоксид кремния: оксид алюминия равно от примерно 15 до примерно 256 и содержание меди равно от примерно 0,2% масс., до примерно 5% масс. Другие подходящие для СКВ композиции включают нецеолитные молекулярные сита, обладающие кристаллической структурой СНА. Например, в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления можно использовать силикоалюмофосфаты, такие как SAPO-34, SAPO-44 и SAPO-18. Другие подходящие катализаторы СКВ могут включать смешанный оксид, включая один или более из V2O5, WO3 и TiO2.
Система может дополнительно включать каталитическое устройство для хранения и высвобождения NOx (NSR). В некоторых вариантах осуществления каталитическое устройство СКВ и/или NSR включено в систему.
Третьим объектом настоящего изобретения являются способы обработки потока выхлопных газов дизеля, содержащего монооксид углерода, углеводороды и NOx. В одном или большем количестве вариантов осуществления способ включает контактирование потока выхлопных газов с композитом катализатора окисления, соответствующим настоящему изобретению.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже с помощью представленных примеров. До описания некоторых типичных вариантов осуществления настоящего изобретения следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается особенностями конструкции или стадий способа, указанными в последующем описании. Настоящее изобретение может быть осуществлено в соответствии с другими вариантами осуществления и выполнено или осуществлено разными путями.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Исследование порошка
Готовили катализаторы, содержащие 2 компонента: (1) Pt на содержащей Mn подложке; и (2) Pd на содержащей Се подложке. Pt и Pd разделяли путем закрепления на разных носителях, оптимальных для каждого. Закрепление проводили путем прокаливания.
Для приготовления катализаторов раствор нитрата палладия добавляли к обладающему большой площадью поверхности оксидному материалу подложки из оксида церия. Затем отдельно раствор Pt-амина добавляли к содержащему 5% масс. Mn материалу подложки из оксида алюминия. Отдельные пропитанные порошки сушили при 120°С и прокаливали на воздухе при 500°С в течение 1 ч. Твердое вещество измельчали и просеивали и получали частицы размером 250-500 мкм. Катализатор состаривали на воздухе при 800°С в течение 20 ч в 10% Н2О.
Образец А
Катализатор образца А представляет собой одну порошкообразную смесь. Порошкообразная смесь содержит 4% Pt, нанесенного на 5% Mn на оксиде алюминия, и 4% Pd, нанесенного на объемный диоксид церия
Образец В
Катализатор образца В включает 2 порошкообразных слоя. Нижний слой содержит механическую смесь 4% Pd, нанесенного на объемный диоксид церия, и верхний слой содержит 4% Pt, нанесенного на 5% Mn на оксиде алюминия.
Образец С
Катализатор образца С представляет собой слоистый не содержащий диоксид церия контрольный образец. Нижний слой содержит 4% Pd, нанесенного на оксид алюминия, и верхний слой содержит 4% Pt, нанесенной на 5% Mn на оксиде алюминия.
Исследование: 200 мг образца (100 мг Pd/носитель и 100 мг Pt/носитель) разбавляли до объема образца, равного 1 мл (корундом). Все образцы состаривали на воздухе при 800°С в течение 20 ч в 10% Н2О. Продолжительность измерения: продолжительность приведения в равновесие равна 3 мин и с добавлением продолжительности отбора пробы, равной 30 с. Температура (°С): 125, 135, 150, 165, 180, 195, 210, 225, 250, 300, 350°С в 48х НТ(48-ячеек) устройстве; GHSV (Объемная скорость подачи газа): 45000 ч-1; Состав сырья: 700 ч.н.млн. СО, 80 ч.н.млн.-C1 пропилен, 340 ч.н.млн.-C1 декан/толуол (2/1), 70 ч.н.млн. NO, 10% О2, 10% СО2, 5% Н2О. Для каждого катализатора проводили два эксперимента, первый для дозревания катализатора, и данные второго эксперимента использовали для оценки катализатора.
В таблице 1 приведены температура запуска СО, температура запуска УВ и выход NO2 для катализаторов.
В таблице 1 показано, что использовано благоприятное влияние механического разделения Pt и Pd на общие рабочие характеристики, если использован оптимальный носитель для каждого МПГ. Наблюдается синергия слоев Pt и Pd, которая приводит к увеличению степени превращения СО по сравнению с контролем. Наилучшая функциональность обоих компонентов полностью использована в слоистой структуре (для механической смеси наблюдается меньшее благоприятное влияние на выход NO2 и активность УВ). Оптимальные слоистые структуры с разделением компонентов приводят к низкой температуре окисления СО и УВ и образованию большего количества NO2.
Пример 2: Комбинация трех компонентов в слоистой структуре на монолите с ядром, содержащим покрытие
Получали катализатор, содержащий 3 компонента: (1) Pt на содержащей Mn подложке; (2) Pd на содержащей Се подложке; и (3) Pt/Pd на подложке из оксида алюминия.
Катализатор содержит три слоя покрытия типа «washcoat»: верхнее покрытие из Pd на диоксиде церия, среднее покрытие из Pt/Pd на оксиде алюминия, и верхнее покрытие из Pt на 5% Mn на оксиде алюминия.
Приготовление катализатора:
Нижнее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки объемного диоксида церия с последующим прокаливанием при 500 С в течение 1 ч. Pd/диоксид церия смешивали с оксидом алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь размалывали с получением частиц размером 15 мкм и содержанием твердых веществ, равным 42%. Слой катализатора наносили на монолит в количестве, равном 0,6 г/дюйм3, и при содержании Pd, равном 5,9 г/фут3.
Среднее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% SiO2/оксид алюминия. Добавляли раствор Pt-амина, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,5 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 8 мкм и содержанием твердых веществ, равным 39%. Средний слой катализатора наносили на нижнее покрытие при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,6 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 22,5 г/фут3, и содержании Pd, равном 5,6 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% Mn на оксиде алюминия. По каплям добавляли раствор Pt-амина, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,3 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 18 мкм. Затем добавляли цеолит, затем перемешивали. Содержание твердых веществ составляло 34%. Верхний слой катализатора наносили на среднее покрытие при содержании покрытия типа «washcoat», равном 0,9 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 15,0 г/фут3, и содержании Pd, равном 1,0 г/фут3.
Пример 3: Комбинация трех компонентов в зональной структуре на монолите с ядром, содержащим покрытие Получали катализатор, содержащий 3 компонента: (1) Pt на содержащей Mn подложке; (2) Pd на содержащей Се подложке; и (3) Pt/Pd на подложке из оксида алюминия.
Катализатор находится в зональной конфигурации: нижнее покрытие из Pd на диоксиде церия в качестве задней зоны и Pt/Pd на оксиде алюминия в качестве передней зоны, и верхнее покрытие из Pt на 5% Mn на оксиде алюминия по всему монолиту.
Приготовление катализатора:
Нижнее покрытие типа «washcoat» на входе: Pd-нитрат использовали для пропитки SiO2/оксид алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь тщательно перемешивали. Pt-амин по каплям добавляли к взвеси, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4 с помощью HNO3. Затем взвесь размалывали с получением частиц размером 17 мкм и содержанием твердых веществ, равным 34%. Катализатор наносили на входную зону монолита размером 1 дюйм при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,7 г/дюйм3, содержании Pt, равном 56,3 г/фут3, и содержании Pd, равном 18,8 г/фут3.
Нижнее покрытие типа «washcoat» на выходе: Pd-нитрат использовали для пропитки объемного диоксида церия, затем прокаливали при 500°С в течение 1 ч. Pd/диоксид церия смешивали с оксидом алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь размалывали с получением частиц размером 13 мкм и содержанием твердых веществ, равным 42%. Катализатор наносили на выходную зону монолита размером 2 дюйма при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,2 г/дюйм3, и содержании Pd, равном 9,4 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: амин использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% Mn на оксиде алюминия, затем разбавляли деионизированной водой и перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,6 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 19 мкм. Затем добавляли цеолит, затем перемешивали. Содержание твердых веществ устанавливали равным 35%. Верхний слой катализатора наносили на входную и выходную зоны при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,0 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 18,8 г/фут3.
Пример 4: Комбинация трех компонентов в зональной структуре на монолите с ядром, содержащим покрытие
Получали катализатор, содержащий 3 компонента: (1) Pt на содержащей Mn подложке; (2) Pd на содержащей Се подложке; и (3) Pt/Pd на подложке из оксида алюминия.
Катализатор находится в зональной конфигурации: нижнее покрытие из Pd на диоксиде церия в качестве задней зоны и Pt/Pd на оксиде алюминия в качестве передней зоны, и верхнее покрытие из Pt на 5% Mn на оксиде алюминия по всему монолиту.
Приготовление катализатора:
Нижнее покрытие типа «washcoat» на входе: Pd-нитрат использовали для пропитки SiO2/оксид алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь тщательно перемешивали. Pt-амин по каплям добавляли к взвеси, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4 с помощью HNO3. Затем взвесь размалывали с получением частиц размером 20 мкм и содержанием твердых веществ, равным 34%. Катализатор наносили на входную зону монолита размером 1 дюйм при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,7 г/дюйм3, содержании Pt, равном 45,0 г/фут3, и содержании Pd, равном 15,0 г/фут3.
Покрытие типа «washcoat» на выходе: Pd-нитрат использовали для пропитки объемного диоксида церия, затем прокаливали при 500°С в течение 1 ч. Pd/диоксид церия смешивали с оксидом алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь размалывали с получением частиц размером 16 мкм и содержанием твердых веществ, равным 38%.
Катализатор наносили на выходную зону монолита размером 2 дюйма при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,4 г/дюйм3, и содержании Pd, равном 37,5 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: Pt-амин использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% Mn на оксиде алюминия. Влажный порошок разбавляли деионизированной водой, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,6 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 19 мкм. Затем добавляли цеолит, затем перемешивали. Содержание твердых веществ составляло 35%. Верхний слой катализатора наносили на входную и выходную зоны при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,0 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 15,0 г/фут3.
В таблице 2 приведен состав зонального катализатора.
Получение эталона А
Композит катализатора окисления получали путем нанесения двух слоев содержащей Pt и/или Pd водной взвеси на кордиеритную сотовую монолитную подложку.
Нижнее покрытие типа «washcoat»: Нижнее покрытие типа «washcoat» получали следующим образом: Материал подложки, представляющий собой 5% SiO2/Al2O3, пропитывали раствором нитрата Pd и тщательно перемешивали. Взвесь разбавляли деионизированной водой, затем пропитывали Pt-амином. Значение рН устанавливали равным 4,7 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 21 мкм, затем добавляли деионизированную воду и получали равное 38% содержание твердых веществ. Взвесь наносили на сотовый монолит. Монолит с покрытием сушили и затем прокаливали при температуре в диапазоне от 400-550°С в течение 2-4 ч. Содержание покрытия типа «washcoat» в нижнем покрытии составляло примерно 1,6 г/дюйм3 при полном содержании МПГ, равном 21,9 г/фут3, содержании Pt, равном 9,4 г/фут3, и содержании Pd, равном 12,5 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: Верхнее покрытие типа «washcoat» получали следующим образом: Материал подложки, представляющий собой 5% SiO2/Al2O3, пропитывали Pt-амином и тщательно перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,8 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 19,6 мкм. Добавляли цеолит и взвесь тщательно перемешивали. Добавляли алюминийоксидное связующее и получали равное 30,7% содержание твердых веществ. Взвесь наносили на кордиеритную подложку на нижнее покрытие. Монолит с покрытием сушили и затем прокаливали при температуре в диапазоне от 400-550°С в течение 2-4 ч. Содержание покрытия типа «washcoat» в верхнем покрытии составляло примерно 1,2 г/дюйм3 при содержании Pt, равном 28,1 г/фут3.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ
Исследование:
Катализаторы из примеров 2-4 состаривали при 800°С в течение 25 ч в 10% Н2О, 10% O2 в N2 и исследовали в условиях нестационарного лабораторного реактора, используя методику NEDC.
В таблице 3 приведены данные по конверсии СО и образованию NO2.
Как показано в таблице 3, любая комбинация трех слоев приводит к превосходным рабочим характеристикам для СО и образования NO2.
Пример 5: Комбинация трех компонентов в слоистой структуре
Получали катализатор, содержащий 3 компонента: (1) Pt на содержащей Mn подложке; (2) Pd на содержащей Се подложке; и (3) Pt/Pd на подложке из оксида алюминия.
Катализатор содержит три слоя покрытия типа «washcoat»: нижнее покрытие из Pd на диоксиде церия, среднее покрытие из Pt/Pd на оксиде алюминия и верхнее покрытие из Pt на 5% Mn на оксиде алюминия.
Приготовление катализатора:
Нижнее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки объемного диоксида церия, затем прокаливали при 500°С в течение 1 ч. Pd/диоксид церия смешивали с оксидом алюминия, затем разбавляли деионизированной водой. Взвесь размалывали с получением частиц размером 15 мкм и содержанием твердых веществ, равным 42%. Слой катализатора наносили на монолит в количестве, равном 1,6 г/дюйм3, и при содержании Pd, равном 44,5 г/фут3.
Среднее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% масс. SiO2/оксид алюминия. По каплям добавляли раствор Pt-амина, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,5 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 8 мкм и содержанием твердых веществ, равным 39%. Средний слой катализатора наносили на нижнее покрытие при содержании покрытия типа «washcoat», равном 1,5 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 50,0 г/фут3, и содержании Pd, равном 12,5 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: Pd-нитрат использовали для пропитки подложки, представляющей собой 5% Mn на оксиде алюминия. По каплям добавляли раствор Pt-амина, затем перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,3 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 18 мкм. Затем добавляли цеолит, затем перемешивали. Содержание твердых веществ составляло 34%. Верхний слой катализатора наносили на среднее покрытие при содержании покрытия типа «washcoat», равном 0,9 г/дюйм3, и содержании Pt, равном 40,0 г/фут3, и содержании Pd, равном 3,0 г/фут3.
Получение эталона В
Композит катализатора окисления получали путем нанесения двух слоев содержащей Pt и/или Pd водной взвеси на кордиеритную сотовую монолитную подложку.
Нижнее покрытие типа «washcoat»: Нижнее покрытие типа «washcoat» получали следующим образом: Материал подложки, представляющий собой 5% SiO2/Al2O3, пропитывали раствором нитрата Pd. Затем взвесь разбавляли деионизированной водой и пропитывали Pt-амином. Значение рН устанавливали равным 4,7 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 21 мкм. Содержание твердых веществ составляло 38%. Взвесь наносили на сотовый монолит. Монолит с покрытием сушили и затем прокаливали при температуре в диапазоне от 400-550°С в течение 2-4 ч. Содержание покрытия типа «washcoat» в нижнем покрытии равнялось примерно 1,6 г/дюйм3 при содержании Pt, равном 67,5 г/фут3, и содержании Pd, равном 27,0 г/фут3.
Верхнее покрытие типа «washcoat»: Верхнее покрытие типа «washcoat» получали следующим образом: Материал подложки, представляющий собой 5% SiO2/Al2O3, пропитывали Pt-амином и тщательно перемешивали. Значение рН устанавливали равным 4,8 с помощью HNO3. Взвесь размалывали с получением частиц размером 19,6 мкм. Добавляли цеолит и взвесь тщательно перемешивали. Добавляли алюминийоксидное связующее и получали равное 30,7% содержание твердых веществ. Взвесь наносили на кордиеритную подложку на нижнее покрытие. Монолит с покрытием сушили и затем прокаливали при температуре в диапазоне от 400-550°С в течение 2-4 ч. Содержание покрытия типа «washcoat» в верхнем покрытии составляло примерно 1,2 г/дюйм3 при содержании Pt, равном 40,0 г/фут3.
Катализаторы из примера 5 и эталон В наносили на полноразмерный монолит (5,66 дюйм × 3,82 дюйм, 400/4) и состаривали в печи в течение 16 ч при температуре, равной 800°С с помощью 10% пара, 10% О2 в N2. Образцы исследовали в дизельном двигателе объемом 3 л по методике NEDC.
Для исследования запуска каждый катализатор помещали вниз по течению после выхлопной трубы 6-цилиндрового 3-х литрового дизельного двигателя с облегченным режимом эксплуатации. Процедура исследования запуска включала две процедуры: (1) исследование отношения NO2/NOx и (2) исследование запуска СО и УВ. В процедуре (1) двигатель работал без РОГ (рециркуляция отработавших газов) и при концентрациях NOx, СО и УВ в потоке выхлопных газов, равных 600, 200, и 50 ч.н.млн соответственно. Скорости нагревания потока и газа при стандартных условиях составляли 60°С/мин и 115 м3/ч. В процедуре (2) объединяли стационарное состояние запуска с равным 22,50°С/мин линейным повышением температуры при использовании РОГ. Линейное повышение температуры запуска приводило к предварительной адсорбции УВ (примерно 0,5 г) до повышения температуры. Концентрации СО и УВ в потоке выхлопных газов были постоянными и равными 1200 ч.н.млн и 150 ч.н.млн (в пересчете на С3) соответственно. Скорость потока газа в этой процедуре равнялась 50 м3/ч.
Более низкая температура запуска характеризует улучшенную газовую активность.
В таблице 4 приведены результаты для температуры запуска для УВ и СО и отношения NO2/NOx.
Как показано в таблице 4 трехслойный катализатор превосходит эталон при запуске УВ и СО и по рабочим характеристикам NO2/NOx.
В настоящем изобретении указание на "один вариант осуществления", "некоторые варианты осуществления", "один или большее количество вариантов осуществления" или "вариант осуществления" означает, что конкретная особенность, структура, материал или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, наличие выражений, таких как "в одном или большем количестве вариантов осуществления" "в некоторых вариантах осуществления" "в одном варианте осуществления" или "в одном варианте осуществления" в разных разделах настоящего описания необязательно относится к одному и тому же варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, конкретные особенности, структуры, материалы или характеристики можно объединять любым подходящим образом в одном или большем количестве вариантов осуществления.
Хотя настоящее изобретение описано с использованием конфетных вариантов осуществления, следует понимать, что эти варианты осуществления просто иллюстрируют основные положения и применение настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в способы и аппараты настоящего изобретения без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения можно внести различные модификации и изменения. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение включает модификации и изменения, которые входят в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
Claims (38)
1. Композит катализатора окисления для уменьшения выбросов выхлопных газов из двигателя, работающего на бедной смеси, включающий: подложку-носитель, обладающую длиной, входным концом и выходным концом, каталитический материал катализатора окисления на подложке-носителе, указанный каталитический материал катализатора окисления включает первое покрытие типа «washcoat», включающее цеолит, Pt-компонент, первую подложку из тугоплавкого оксида металла, содержащую Mn, и необязательно Pd-компонент;
второе покрытие типа «washcoat», включающее вторую подложку из тугоплавкого оксида металла, платиновый (Pt) компонент и палладиевый (Pd) компонент при весовом соотношении Pt:Pd, находящемся в диапазоне от 10:1 до 1:10; и
третье покрытие типа «washcoat», включающее палладий и компонент оксида редкоземельного элемента, причем указанное третье покрытие типа «washcoat» в основном свободно от платины; причем композит катализатора окисления эффективен для уменьшения углеводорода и монооксида углерода и для окисления NO в NO2 в выхлопных газах двигателя, работающего на бедной смеси.
2. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором весовое соотношение Pt:Pd в первом покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне от 1:0 до 10:1.
3. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от палладия.
4. Композит катализатора окисления по п. 2, в котором палладиевый компонент содержится в первом покрытии типа «washcoat» в количестве, находящемся в диапазоне от 0,0035 г/л до 0,35 г/л.
5. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором содержание Mn в первом покрытии типа «washcoat» находится в диапазоне от 0,1 до 20% масс.
6. Композит катализатора окисления по п. 5, в котором содержание Mn находится в диапазоне от 3 до 10% масс.
7. Композит катализатора окисления по п. 5, в котором Mn находится в форме, выбранной из группы, состоящей из содержащего Mn твердого раствора с подложкой из тугоплавкого оксида металла, марганца, диспергированного на поверхности подложки из тугоплавкого оксида металла путем пропитки, и дискретных частиц оксида марганца на частицах подложки из тугоплавкого оксида металла.
8. Композит катализатора окисления по п. 5, в котором Mn является производным растворимых соединений Mn или объемных оксидов Mn.
9. Композит катализатора окисления по п. 8, в котором соединения Mn выбраны из ацетата Mn, нитрата Mn, сульфата Mn или их комбинаций.
10. Композит катализатора окисления по п. 8, в котором объемный оксид Mn выбран из MnO, Mn2O3, MnO2 или их комбинаций.
11. Композит катализатора окисления по п. 5, в котором первая подложка из тугоплавкого оксида металла включает оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия или их комбинацию.
12. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором первое покрытие типа «washcoat» включает Pt-компонент в количестве, находящемся в диапазоне от 0,35 г/л до 3,53 г/л.
13. Композит катализатора окисления по п. 12, в котором первое покрытие типа «washcoat» дополнительно включает Pd-компонент в количестве, находящемся в диапазоне от 0,0035 г/л до 0,35 г/л.
14. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором первое покрытие типа «washcoat» включает гидротермически стабильный цеолит в форме 6-12-членных кольцевых структур, выбранный из группы, состоящей из ZSM-5, бета, морденита, Y цеолита, шабазита, феррьерита и их комбинаций.
15. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором вторая подложка из тугоплавкого оксида металла включает оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, диоксид церия или их комбинацию.
16. Композит катализатора окисления по п. 15, в котором второе покрытие типа «washcoat» включает Pt-компонент в количестве, находящемся в диапазоне от 0,35 г/л до 3,53 г/л.
17. Композит катализатора окисления по п. 15, в котором второе покрытие типа «washcoat» включает Pd-компонент в количестве, находящемся в диапазоне от 0,35 г/л до 3,53 г/л.
18. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором первое покрытие типа «washcoat» в основном свободно от бария и второе покрытие типа «washcoat» в основном свободно от цеолита.
19. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором третье покрытие типа «washcoat» включает компонент оксида редкоземельного элемента, выбранный из группы, состоящей из Се, Nd, Y, Pr, Zr, La и их комбинаций.
20. Композит катализатора окисления по п. 19, в котором компонент оксида редкоземельного элемента включает диоксид церия и содержится в количестве, равном не менее 80% масс.
21. Композит катализатора окисления по п. 20, в котором диоксид церия содержится в количестве, равном не менее 99% масс.
22. Композит катализатора окисления по п. 21, в котором третье покрытие включает Pd-компонент в количестве, находящемся в диапазоне от 0,35 г/л до 3,53 г/л, нанесенный на компонент оксида редкоземельного элемента.
23. Композит катализатора окисления по п. 16, в котором Мn диспергирован на подложке из тугоплавкого оксида металла, выбранной из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида циркония, диоксида титана, диоксида церия и их комбинаций.
24. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором первое, второе и третье покрытия типа «washcoat» композита катализатора окисления могут быть установлены наслоенными или позонными, причем подложка-носитель представляет собой проточную монолитную подложку.
25. Композит катализатора окисления по п. 24, в котором третье покрытие типа «washcoat» нанесено на подложку-носитель, второе покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на третье покрытие типа «washcoat» и первое покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на второе покрытие типа «washcoat».
26. Композит катализатора окисления по п. 24, в котором второе покрытие типа «washcoat» нанесено на входной конец подложки-носителя, третье покрытие типа «washcoat» нанесено на выходной конец подложки-носителя и первое покрытие типа «washcoat» нанесено сверху на второе покрытие типа «washcoat» и третье покрытие типа «washcoat».
27. Композит катализатора окисления по п. 1, в котором подложка-носитель включает проточный монолит.
28. Способ обработки потока выхлопных газов дизельного двигателя, включающий контактирование потока выхлопных газов с композитом катализатора окисления по любому из пп. 1-27.
29. Способ по п. 28, дополнительно включающий пропускание потока выхлопных газов через композицию СКВ катализатора, расположенную вниз по течению непосредственно после композита катализатора окисления.
30. Способ по п. 29, в котором композицию СКВ катализатора располагают на монолите с проточными стенками.
31. Система обработки потока выхлопных газов дизельного двигателя, причем указанный поток включает углеводороды, монооксид углерода и другие компоненты выхлопа, указанная система включает:
выхлопную трубу, сообщающуюся по текучей среде с дизельным двигателем через выпускной коллектор;
композит катализатора окисления по любому из пп. 1-27, в котором подложка-носитель представляет собой проточную подложку; и
каталитический фильтр сажи и СКВ катализатор, расположенные вниз по течению после композита катализатора окисления.
32. Система по п. 31, в которой СКВ катализатор нанесен на каталитический сажевый фильтр.
33. Система по п. 31, в которой СКВ катализатор находится на проточной подложке вниз по течению непосредственно после композита катализатора окисления и каталитический сажевый фильтр находится вниз по течению после СКВ катализатора.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/107,781 | 2013-12-16 | ||
US14/107,781 US10864502B2 (en) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | Manganese-containing diesel oxidation catalyst |
PCT/US2014/070360 WO2015095058A1 (en) | 2013-12-16 | 2014-12-15 | Manganese-containing diesel oxidation catalyst |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016129041A RU2016129041A (ru) | 2018-01-23 |
RU2685426C1 true RU2685426C1 (ru) | 2019-04-18 |
Family
ID=53367242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016129041A RU2685426C1 (ru) | 2013-12-16 | 2014-12-15 | Композит катализатора окисления, способ обработки потока выхлопных газов и система обработки потока выхлопных газов |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10864502B2 (ru) |
EP (1) | EP3083044A4 (ru) |
JP (1) | JP6618911B2 (ru) |
KR (1) | KR102341049B1 (ru) |
CN (2) | CN112246276A (ru) |
CA (1) | CA2932354A1 (ru) |
MX (1) | MX2016007994A (ru) |
RU (1) | RU2685426C1 (ru) |
WO (1) | WO2015095058A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801380C1 (ru) * | 2020-02-11 | 2023-08-08 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Катализатор и способ каталитического окисления-деоксигенирования содержащего ненасыщенный углеводород газа |
Families Citing this family (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3485964B1 (en) * | 2013-12-06 | 2022-09-21 | Johnson Matthey Public Limited Company | Cold start catalyst and its use in exhaust systems |
GB201401115D0 (en) | 2014-01-23 | 2014-03-12 | Johnson Matthey Plc | Diesel oxidation catalyst and exhaust system |
GB201405868D0 (en) * | 2014-04-01 | 2014-05-14 | Johnson Matthey Plc | Diesel oxidation catalyst with NOx adsorber activity |
US9708949B2 (en) * | 2014-06-14 | 2017-07-18 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust aftertreatment system for a compression-ignition engine |
RU2702578C2 (ru) * | 2014-11-19 | 2019-10-08 | Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани | Объединение scr с pna для низкотемпературного контроля выхлопных газов |
MX2017010295A (es) * | 2015-02-09 | 2017-11-10 | Basf Corp | Catalizador de oxidacion diesel. |
MX2018001287A (es) * | 2015-07-30 | 2018-04-30 | Basf Corp | Catalizador de oxidacion diesel. |
DE102016207484A1 (de) * | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Umicore Ag & Co. Kg | Dieseloxidationskatalysator |
KR102401150B1 (ko) * | 2016-07-19 | 2022-05-25 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 디젤 산화 촉매 컨버터 |
JP6693406B2 (ja) * | 2016-12-20 | 2020-05-13 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
WO2018130569A1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalysts for treating exhaust gas |
EP3351300A1 (en) | 2017-01-20 | 2018-07-25 | SASOL Germany GmbH | Manganese oxide containing alumina composition, a method for manufacturing the same and use thereof |
RU2019128130A (ru) * | 2017-02-08 | 2021-03-09 | Басф Корпорейшн | Каталитические композиции |
KR102274104B1 (ko) * | 2017-03-03 | 2021-07-07 | 현대자동차주식회사 | 길이방향으로 촉매의 두께가 다른 가솔린 입자상 물질 필터 |
KR102514680B1 (ko) * | 2017-03-06 | 2023-03-30 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 망간을 함유하는 디젤 산화 촉매 |
WO2018167055A1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-09-20 | Basf Corporation | Pt/pd doc with enhanced co oxidation, hydrocarbon oxidation and no oxidation and improved sulfation/desulfation behavior |
JP6458827B2 (ja) * | 2017-06-05 | 2019-01-30 | マツダ株式会社 | エンジンの排気ガス処理装置 |
EP3449999A1 (de) * | 2017-08-31 | 2019-03-06 | Umicore Ag & Co. Kg | Passiver stickoxid-adsorber |
JP6865664B2 (ja) | 2017-09-25 | 2021-04-28 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用酸化触媒装置 |
CN108295649B (zh) * | 2018-01-11 | 2020-12-11 | 湖南美源环保科技有限公司 | 一种有机废气净化方法 |
JP6990606B2 (ja) * | 2018-03-05 | 2022-01-12 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 排ガス処理部材 |
US11351502B2 (en) | 2018-05-04 | 2022-06-07 | Catalytic Combustion Corporation | Metal foil catalyst for the control of emissions from diesel engines |
US10850264B2 (en) | 2018-05-18 | 2020-12-01 | Umicore Ag & Co. Kg | Hydrocarbon trap catalyst |
BR112021004522A2 (pt) * | 2018-09-13 | 2021-06-08 | Basf Corporation | catalisador de conversão de três vias, processo para preparar um catalisador de conversão de três vias, sistema de tratamento de gás de escape e uso de um catalisador |
EP3698865A1 (de) | 2019-02-20 | 2020-08-26 | Umicore Ag & Co. Kg | Platin- und manganhaltiger zeolith |
KR102654076B1 (ko) * | 2019-06-26 | 2024-04-05 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 압축 점화 내연기관을 위한 복합 구역화 산화 촉매 |
US11872542B2 (en) * | 2019-07-12 | 2024-01-16 | Basf Corporation | Catalyst substrate comprising radially-zoned coating |
CN112412588A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 汪利峰 | 柴油机尾气后处理催化剂单元 |
EP3888774A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-06 | Johnson Matthey Public Limited Company | Composite, zone-coated oxidation and exotherm generation catalyst |
BR112022006372A2 (pt) * | 2019-10-16 | 2023-10-03 | Johnson Matthey Plc | Catalisador de oxidação de amônia, óxido nítrico e compósito, e, sistema de escape para um motor veicular de ignição |
GB202004769D0 (en) * | 2019-10-16 | 2020-05-13 | Johnson Matthey Plc | Composite, zoned oxidation catalyst for a compression ignition internal combustion engine |
BR112022014729A2 (pt) * | 2020-01-27 | 2022-10-11 | Basf Corp | Composição de catalisador de oxidação, artigo catalítico, sistema de tratamento de gases de escape e método para tratar uma corrente de gás de escape |
CN116018201A (zh) | 2020-08-28 | 2023-04-25 | 巴斯夫公司 | 包含铂族金属和贱金属或类金属氧化物的氧化催化剂 |
CN115501908B (zh) * | 2022-09-13 | 2023-11-03 | 东风商用车有限公司 | 具有低温NOx吸附功能的抗硫SCR催化剂及其应用 |
JP2024055195A (ja) * | 2022-10-06 | 2024-04-18 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010037201A (ko) * | 1999-10-14 | 2001-05-07 | 이계안 | 디젤 자동차용 촉매 |
RU2372141C2 (ru) * | 2005-06-20 | 2009-11-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Катализатор для очистки выхлопного газа |
US20100180581A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Basf Catalysts Llc | Diesel oxidation catalyst composite with layer structure for carbon monoxide and hydrocarbon conversion |
Family Cites Families (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4335023A (en) | 1980-01-24 | 1982-06-15 | Engelhard Corporation | Monolithic catalyst member and support therefor |
US4727052A (en) | 1986-06-27 | 1988-02-23 | Engelhard Corporation | Catalyst compositions and methods of making the same |
US4961917A (en) | 1989-04-20 | 1990-10-09 | Engelhard Corporation | Method for reduction of nitrogen oxides with ammonia using promoted zeolite catalysts |
US5024981A (en) | 1989-04-20 | 1991-06-18 | Engelhard Corporation | Staged metal-promoted zeolite catalysts and method for catalytic reduction of nitrogen oxides using the same |
JPH05138026A (ja) | 1991-11-22 | 1993-06-01 | Toyota Motor Corp | デイーゼルエンジンの排気浄化用触媒 |
KR960033541A (ko) | 1995-03-16 | 1996-10-22 | 수가누마 아끼라 | 산화용 촉매 및 이의 제조방법 |
EP1897615A3 (en) | 1998-04-28 | 2009-01-07 | Basf Catalysts Llc | Monolithic catalysts and related process for manufacture |
US6129898A (en) * | 1998-08-17 | 2000-10-10 | Ford Global Technologies, Inc. | NOx trap catalyst for lean burn engines |
JP2002089246A (ja) | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Hitachi Ltd | 内燃機関の排ガス浄化方法および排ガス浄化装置 |
JP2003080033A (ja) | 2001-09-07 | 2003-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス脱硝方法及びそのシステム |
JP4626803B2 (ja) | 2005-01-27 | 2011-02-09 | 日産自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
US7576031B2 (en) | 2006-06-09 | 2009-08-18 | Basf Catalysts Llc | Pt-Pd diesel oxidation catalyst with CO/HC light-off and HC storage function |
US20080072578A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Kumar Sanath V | Treatment Systems and Methods for Internal Combustion Engine Exhaust Streams |
GB0620883D0 (en) | 2006-10-20 | 2006-11-29 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine |
KR20080103623A (ko) | 2007-05-25 | 2008-11-28 | 김문찬 | 일산화탄소와 휘발성유기화합물 제거 나노촉매 및 제조방법 |
WO2009014275A1 (en) | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Sk Energy Co., Ltd. | Exhaust gas treatment system for low exhaust temperature vehicle using catalytic combustion type diesel injector |
US7964167B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-06-21 | GM Global Technology Operations LLC | Method and architecture for oxidizing nitric oxide in exhaust gas from hydrocarbon fuel source with a fuel lean combustion mixture |
US8377400B2 (en) | 2008-10-03 | 2013-02-19 | GM Global Technology Operations LLC | Methods and systems for oxidizing nitric oxide in a gas stream |
CN102245295B (zh) | 2008-12-12 | 2014-09-03 | 韩国能源技术研究院 | 用于分解和氧化一氧化氮的双功能催化剂,用于减少尾气的设备的、包含该双功能催化剂的复合催化剂,以及它们的制备方法 |
US9440192B2 (en) * | 2009-01-16 | 2016-09-13 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems |
US8409518B2 (en) | 2009-03-16 | 2013-04-02 | GM Global Technology Operations LLC | Sulfur tolerant perovskite supported catalysts |
HUE027335T2 (en) | 2010-02-01 | 2016-09-28 | Johnson Matthey Plc | Extruded solid body three-way catalyst |
WO2011127095A2 (en) | 2010-04-05 | 2011-10-13 | Gonano Technologies, Inc. | Catalytic converters, insert materials for catalytic converters, and methods of making |
GB2481057A (en) | 2010-06-11 | 2011-12-14 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system comprising a catalyst with a downstream filter and SCR catalyst |
US8057767B1 (en) | 2010-08-10 | 2011-11-15 | GM Global Technology Operations LLC | Base metal oxides oxidation catalyst |
US8404201B2 (en) | 2010-08-10 | 2013-03-26 | GM Global Technology Operations LLC | Mn, Ce and Zr mixed oxides oxidation catalyst |
US8304366B2 (en) | 2010-11-24 | 2012-11-06 | Ford Global Technologies, Llc | System for remediating emissions and method of use |
US8226915B2 (en) | 2010-11-29 | 2012-07-24 | GM Global Technology Operations LLC | Coated perovskite-based catalysts, catalyst combinations and methods of treating a gas stream |
GB201021887D0 (en) * | 2010-12-21 | 2011-02-02 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for a lean burn internal combustion engine |
US8959894B2 (en) | 2011-03-24 | 2015-02-24 | GM Global Technology Operations LLC | Manganese-based oxides promoted lean NOx trap (LNT) catalyst |
CN103687812A (zh) | 2011-04-28 | 2014-03-26 | 日产自动车株式会社 | 层状复合氧化物、氧化催化剂及柴油颗粒过滤器 |
GB2492175B (en) | 2011-06-21 | 2018-06-27 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system for internal combustion engine comprising catalysed filter substrate |
IN2014CN02925A (ru) | 2011-09-23 | 2015-07-03 | Shubin Inc | |
US9044734B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-06-02 | Basf Se | Diesel oxidation catalyst with layered structure containing ceria composition as palladium support material for enhanced HC and CO gas conversion |
WO2013046150A1 (en) | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Pirelli & C. Eco Technology S.P.A. | Post-treatment system of an exhaust gas, catalyst useful for said system and processes for their preparation |
US8449852B1 (en) | 2011-12-01 | 2013-05-28 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalysts, systems and methods of treatment |
US8568674B1 (en) * | 2012-08-10 | 2013-10-29 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst composites |
MX2018001287A (es) * | 2015-07-30 | 2018-04-30 | Basf Corp | Catalizador de oxidacion diesel. |
-
2013
- 2013-12-16 US US14/107,781 patent/US10864502B2/en active Active
-
2014
- 2014-12-15 WO PCT/US2014/070360 patent/WO2015095058A1/en active Application Filing
- 2014-12-15 EP EP14871648.3A patent/EP3083044A4/en active Pending
- 2014-12-15 CN CN202011153426.2A patent/CN112246276A/zh active Pending
- 2014-12-15 RU RU2016129041A patent/RU2685426C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-12-15 KR KR1020167018874A patent/KR102341049B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-15 CN CN201480068399.5A patent/CN105916580A/zh active Pending
- 2014-12-15 MX MX2016007994A patent/MX2016007994A/es unknown
- 2014-12-15 CA CA2932354A patent/CA2932354A1/en not_active Abandoned
- 2014-12-15 JP JP2016540624A patent/JP6618911B2/ja active Active
-
2020
- 2020-11-20 US US16/953,533 patent/US11896962B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010037201A (ko) * | 1999-10-14 | 2001-05-07 | 이계안 | 디젤 자동차용 촉매 |
RU2372141C2 (ru) * | 2005-06-20 | 2009-11-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Катализатор для очистки выхлопного газа |
US20100180581A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Basf Catalysts Llc | Diesel oxidation catalyst composite with layer structure for carbon monoxide and hydrocarbon conversion |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801380C1 (ru) * | 2020-02-11 | 2023-08-08 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Катализатор и способ каталитического окисления-деоксигенирования содержащего ненасыщенный углеводород газа |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2932354A1 (en) | 2015-06-25 |
EP3083044A4 (en) | 2017-08-09 |
EP3083044A1 (en) | 2016-10-26 |
JP2017501032A (ja) | 2017-01-12 |
MX2016007994A (es) | 2016-11-11 |
KR102341049B1 (ko) | 2021-12-20 |
KR20160098399A (ko) | 2016-08-18 |
RU2016129041A (ru) | 2018-01-23 |
WO2015095058A1 (en) | 2015-06-25 |
US11896962B2 (en) | 2024-02-13 |
CN112246276A (zh) | 2021-01-22 |
US20210069684A1 (en) | 2021-03-11 |
JP6618911B2 (ja) | 2019-12-11 |
CN105916580A (zh) | 2016-08-31 |
US20150165423A1 (en) | 2015-06-18 |
US10864502B2 (en) | 2020-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2685426C1 (ru) | Композит катализатора окисления, способ обработки потока выхлопных газов и система обработки потока выхлопных газов | |
US11311865B2 (en) | Manganese-containing diesel oxidation catalyst | |
US20200346192A1 (en) | Diesel oxidation catalyst | |
KR102602376B1 (ko) | 디젤 산화 촉매 | |
EP2758168B2 (en) | Diesel oxidation catalyst with layered structure containing ceria composition as palladium support material for enhanced hc and co gas conversion | |
US9044734B2 (en) | Diesel oxidation catalyst with layered structure containing ceria composition as palladium support material for enhanced HC and CO gas conversion | |
KR20180129967A (ko) | 산화 촉매 조합을 위한 대역설정된 형태 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201216 |