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ES2633750T3 - Catalizador de oxidación diésel con estructura de capas para conversión mejorada de hidrocarburos - Google Patents

Catalizador de oxidación diésel con estructura de capas para conversión mejorada de hidrocarburos Download PDF

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ES2633750T3
ES2633750T3 ES10732093.9T ES10732093T ES2633750T3 ES 2633750 T3 ES2633750 T3 ES 2633750T3 ES 10732093 T ES10732093 T ES 10732093T ES 2633750 T3 ES2633750 T3 ES 2633750T3
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Wolfgang Torsten Mueller-Stach
Torsten Neubauer
H. Alfred Punke
Gerd Grubert
Atilio Siani
Corrina Freitag
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BASF SE
BASF Corp
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Abstract

Material compuesto catalizador de oxidación diésel estratificado para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diésel que comprende: (a) un sustrato portador; (b) una capa inferior revestida sobre dicho sustrato portador que comprende al menos una primera zeolita; (c) una capa media revestida sobre dicha capa inferior que comprende al menos un componente de metal precioso sobre un soporte de óxido metálico refractario y que está sustancialmente exenta de un tamiz molecular; y (d) una capa superior revestida sobre dicha capa media que comprende al menos una segunda zeolita, en el que la capa inferior comprende además gamma-alúmina activada y un componente de platino; en el que el óxido metálico refractario de la capa media comprende gamma-alúmina activada, en el que el al menos un componente de metal precioso de la capa media comprende un componente de platino y un componente de paladio, y en el que la capa superior comprende además gamma-alúmina activada y un componente de platino.

Description

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DESCRIPCION
Catalizador de oxidacion diesel con estructura de capas para conversion mejorada de hidrocarburos Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado para el tratamiento de las emisiones de gases de escape de un motor diesel y a un metodo para tratar una corriente de gases de escape diesel. Mas particularmente, la presente invencion se refiere a una estructura de catalizador que comprende tres capas distintas; en la que se situa una capa que contiene un componente de metal precioso catallticamente activo, que contiene platino y paladio, entre dos capas de almacenamiento de hidrocarburos que contienen, o mas zeolitas.
Antecedentes
La operacion de motores de combustion de mezcla pobre, por ejemplo, motores diesel y motores de gasolina de mezcla pobre, proporcionan al usuario una excelente economla de combustible, y tienen muy bajas emisiones de hidrocarburos en fase gaseosa y monoxido de carbono debido a su operacion con altas proporciones de aire/combustible en condiciones de mezcla pobre de combustible. Los motores diesel, en particular, tambien ofrecen ventajas significativas sobre los motores de gasolina en terminos de economla de combustible, durabilidad, y capacidad para generar un alto par a baja velocidad.
Sin embargo, desde el punto de vista de las emisiones, los motores diesel presentan problemas mas graves que sus homologos de ignicion con bujlas. Los problemas de emisiones se refieren a materia formada por partlculas (PM), oxidos de nitrogeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC) y monoxido de carbono (CO). NOx es un termino que se usa para describir diversas especies qulmicas de oxidos de nitrogeno, incluyendo monoxido de nitrogeno (NO) y dioxido de nitrogeno (NO2), entre otros.
Los catalizadores de oxidacion que comprenden metales preciosos tales como metales del grupo del platino (PGM) dispersos en un soporte de oxido metalico refractario se conocen por su uso en el tratamiento de los gases de escape de motores diesel con el fin de convertir los contaminantes gaseosos tanto de hidrocarburo como de monoxido de carbono por catalisis de la oxidacion de estos contaminantes en dioxido de carbono y agua. Generalmente, tales catalizadores estan contenidos en unidades denominadas catalizadores de oxidacion diesel (DOC), o de forma mas sencilla convertidores catallticos, que se colocan en la ruta de flujo de los gases de escape de un motor impulsado por diesel para tratar los gases de escape antes de que se emitan a la atmosfera. Por lo general, los catalizadores de oxidacion diesel estan formados sobre portadores de sustrato ceramico o metalico sobre los que se depositan una o mas composiciones de revestimiento de catalizador. Ademas de las conversiones de HC gaseoso, CO y la fraccion SOF de materia formada por partlculas, los catalizadores de oxidacion que contienen metales del grupo del platino (que estan por lo general dispersos en un soporte de oxido metalico refractario) estimulan la oxidacion de oxido nltrico (NO) a NO2.
Por ejemplo, el documento de Patente US 5.491.120 desvela catalizadores de oxidacion que contienen dioxido de cerio y un segundo oxido metalico en masa que puede ser uno o mas de dioxido de titanio, dioxido de circonio, dioxido de cerio-dioxido de circonio, sllice, alumina-sllice y alfa-alumina.
El documento de Patente US 5.627.124 desvela catalizadores de oxidacion que contienen dioxido cerio y alumina. Se desvela que cada uno tiene un area superficial de al menos aproximadamente 10 m2/g. Se desvela que la proporcion en peso de dioxido de cerio con respecto a alumina es de 1.5:1 a 1:1.5. Ademas se desvela que incluye opcionalmente platino. Se desvela que la alumina es preferentemente alumina activada.
El documento de Patente US 2001/053340 A1 desvela un catalizador de tres capas para la purificacion de gases de escape, comprendiendo el catalizador un sustrato, una capa interior que comprende zeolita, una capa intermedia que comprende paladio sobre alumina y una capa exterior que comprende zeolita. Con el fin de aumentar la actividad catalltica global se desvela ademas en el mismo que puede estar presente al menos un metal noble entre Pt, Rh y Pd. Por otra parte, el documento de Patente FR 2 799 665 A1 se refiere a un catalizador para la purificacion de gases de escape que incluye una capa de oxido inorganico que contienen metales nobles y de transition.
La tecnica anterior tambien muestra el conocimiento del uso de zeolitas, incluyendo zeolitas dopadas con metales, para tratar gases de escape diesel. El documento de Patente US 2008/045405 desvela un catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape, tales como la oxidacion de hidrocarburos sin quemar, y monoxido de carbono y la reduction de oxidos de nitrogeno. Mas particularmente, el documento de Patente US 2008/045405 se refiere a una composition de revestimiento que comprende dos capas de revestimiento distintas que contienen dos proporciones en peso claramente diferentes de Pt:Pd.
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Como se conoce bien en la tecnica, los catalizadores que se usan para tratar los gases de escape de los motores de combustion interna son menos eficaces durante los periodos de operacion a temperaturas relativamente bajas, tales como el periodo de arranque en frlo inicial de la operacion del motor, debido a que el escape del motor no esta a una temperatura lo suficientemente alta para una conversion catalltica eficaz de los componentes nocivos del escape. Para este fin, se conoce en la tecnica la inclusion de un material adsorbente, que puede ser una zeolita, como parte del sistema de tratamiento catalltico con el fin de adsorber contaminantes gaseosos, habitualmente hidrocarburos, y retenerlos durante el periodo de arranque en frlo inicial. A medida que la temperatura de los gases de escape aumenta, los hidrocarburos adsorbidos se conducen desde el adsorbente y se someten a tratamiento catalltico a mayor temperatura. A este respecto, vease, por ejemplo, el documento de Patente US 5.125.231 que desvela el uso de zeolitas dopadas con metales del grupo del platino como adsorbentes de hidrocarburos a baja temperatura as! como catalizadores de oxidacion.
Como se ha discutido anteriormente en el presente documento, los catalizadores de oxidacion que comprenden metales del grupo del platino (PGM) dispersos sobre un soporte de oxido metalico refractario se conocen por su uso en el tratamiento de emisiones de gases de escape de motores diesel. El platino (Pt) sigue siendo el metal del grupo del platino mas eficaz para oxidar CO y HC en un DOC, despues del envejecimiento a alta temperatura en condiciones de mezcla pobre y en presencia del azufre del combustible. No obstante, una de las ventajas principales del uso de catalizadores basados en paladio (Pd) es el menor coste del Pd en comparacion con el Pt. Sin embargo, los DOC basados en Pd muestran por lo general mayores temperaturas de inicio de catalisis para la oxidacion de CO y HC, especialmente cuando se usan con materiales de almacenamiento de HC, lo que causa potencialmente un retraso en el inicio de catalisis de HC y/o CO. Sin embargo, para maximizar la cantidad de hidrocarburos que se absorben durante la fase de arranque en frlo de un motor es deseable aumentar la capacidad de almacenamiento de hidrocarburos. Ademas, el aumento de la capacidad de almacenamiento de hidrocarburos evita la cobertura de los sitios de absorcion de metal precioso aumentando de ese modo la cantidad de sitios catallticamente activos que estan disponibles para la absorcion y conversion de CO. Este mecanismo permite una mejora de la conversion de monoxido de carbono ademas de una mejor conversion de hidrocarburos.
Dado que las normas de emisiones se vuelven mas rigurosas, existe el continuo objetivo de desarrollar sistemas de catalizador de oxidacion diesel (DOC) que proporcionen una mejora rendimiento, por ejemplo, rendimiento de inicio de catalisis. Por lo tanto, la presente invencion se refiere a un catalizador de oxidacion diesel con un diseno en capas con el fin de maximizar la capacidad de almacenamiento de hidrocarburos sin sacrificar la actividad catalltica del catalizador. Existe tambien el objetivo de utilizar los componentes de los DOC, por ejemplo, las zeolitas y el paladio, de forma tan eficaz como sea posible.
Sumario
Se proporcionan sistemas y componentes de escape y metodos de uso de los mismos que usan material catalltico de oxidacion diesel sobre un soporte. El soporte puede ser un diseno de flujo continuo usado para un catalizador de oxidacion diesel (DOC) o un diseno del flujo en pared usado para un filtro de hollln catalizado (CSF). La presente invencion se refiere a un material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado para el tratamiento de emisiones de gases de escape desde un motor diesel que comprende: un sustrato portador; una capa inferior revestida sobre dicho sustrato portador que comprende al menos una primera zeolita; una capa media revestida sobre dicha capa inferior que comprende al menos un componente de metal precioso sobre un soporte de oxido metalico refractario y que esta basicamente exento de un tamiz molecular; y una capa superior revestida sobre dicha capa media que comprende al menos una segunda zeolita, en el que la capa inferior comprende ademas gamma- alumina activada y un componente de platino; en el que el oxido metalico refractario de la capa media comprende gamma-alumina activada, en el que el al menos un componente de metal precioso de la capa media comprende un componente de platino y un componente de paladio, y en el que la capa superior comprende ademas gamma- alumina activada y un componente de platino.
Otro aspecto proporciona un metodo de tratamiento de una corriente de escape gaseosa de un motor diesel, incluyendo la corriente de escape hidrocarburos, monoxido de carbono, y otros componentes de los gases de escape, comprendiendo el metodo: poner en contacto la corriente de escape con materiales compuestos catalizadores de oxidacion diesel estratificados de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion. Otros metodos pueden incluir ademas dirigir la corriente de gases de escape diesel a un filtro de hollln situado corriente abajo del material compuesto catalizador de oxidacion diesel y un artlculo catalltico de reduccion catalltica selectiva (SCR) situado corriente arriba o corriente abajo del filtro de hollln catalizado (CSF).
Un aspecto adicional proporciona un sistema para el tratamiento de una corriente de escape de motor diesel que incluye hidrocarburos, monoxido de carbono, y otros componentes de los gases de escape, comprendiendo el sistema de tratamiento de emisiones: un conducto de escape en comunicacion fluida con el motor diesel a traves de un colector de escape; el material compuesto catalizador de oxidacion diesel de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion en el que el portador es un sustrato de flujo continuo o un sustrato de flujo en pared; y uno o mas de los siguientes en comunicacion fluida con el material compuesto: un filtro de hollln, un artlculo catalltico de reduccion catalltica selectiva (SCR) y un artlculo catalltico de almacenamiento y reduccion de NOx (NSR).
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Breve descripcion de las figuras
La Figura 1 proporciona un grafico de datos de conversion de hidrocarburos.
Descripcion detallada
Se proporcionan especlficamente sistemas y componentes de escape diesel donde la zeolita se situa en capas a ambos lados de la capa que contiene un componente de metal precioso tal como paladio y platino. Por lo tanto, las capas inferior y superior del catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion comprenden una zeolita que puede actuar como componente de almacenamiento de hidrocarburos (HC), con el fin de almacenar los HC durante el periodo de arranque en frlo del ciclo de conduccion. Despues del calentamiento del catalizador, el componente de almacenamiento de hidrocarburos (HC) liberara los HC almacenados que se convierten posteriormente sobre el catalizador.
El catalizador de oxidacion diesel de acuerdo con la presente invencion comprende al menos tres capas distintas sobre un sustrato portador, en el que la capa inferior y la capa superior comprenden al menos una zeolita y la capa media comprende al menos un componente PGM catallticamente activo. Las capas inferior y superior tienen una alta capacidad de almacenamiento de hidrocarburos y, debido a la separacion de las capas, la capa media tiene una alta eficacia de conversion sin interferencia negativa entre al menos un componente PGM catallticamente activo y al menos una zeolita. Los catalizadores de oxidacion diesel de acuerdo con la presente invencion tienen una conversion mejorada de hidrocarburos.
El catalizador de oxidacion diesel de acuerdo con la presente invencion tambien puede comprender capas adicionales. Estas capas se pueden disponer en cualquier orden y tambien pueden ser capas intermedias entre cualquiera de las capas o el sustrato portador descritos anteriormente. De acuerdo con la presente invencion, las capas adicionales pueden comprender cualquier material adecuado, por ejemplo un material poroso, por ejemplo un oxido metalico basico y un oxido de metal de transicion, o un material microporoso.
De acuerdo con la presente invencion, la capa media del catalizador de oxidacion diesel esta basicamente exenta de un tamiz molecular.
La referencia a un material compuesto catalizador significa un artlculo catalltico que incluye un sustrato portador, por ejemplo un sustrato en forma de panal, que tiene una o mas capas de revestimiento que contienen un componente catalltico, por ejemplo, un componente metalico del grupo de los metales preciosos que es eficaz para catalizar la oxidacion de hC, CO y/o NOx.
La referencia a "basicamente nada", "basicamente exento", y "sustancialmente exento" significa que el material indicado no se proporciona de forma intencionada en la capa indicada. Sin embargo, se reconoce que el material puede migrar o difundirse a la capa indicada en cantidades minoritarias que se consideran insustanciales (es decir < 10 % del material, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, o incluso un 1 %). Por lo tanto, como se usa en el presente documento, una "capa sustancialmente exenta de un material microporoso" no excluye que el material poroso que pueda estar presente en una capa que es macro o mesoporosa contenga una pequena cantidad de material microporoso.
Los soportes de oxido metalico refractario de alta superficie, tambien denominados materiales macroporosos en el presente documento, se refieren a partlculas de soporte que tienen poros mayores de 2 nm (20 A) y una distri bucion de poro amplia. Como se define en el presente documento, tales soportes de oxido metalico excluyen tamices moleculares, especlficamente, zeolitas. Los soportes de oxido metalico refractario de alta area superficial, por ejemplo, materiales de soporte de alumina, tambien denominados "gamma alumina" o "alumina activada", exhiben por lo general un area superficial BET en exceso de 60 metros cuadrados por gramo ("m2/g"), a menudo hasta aproximadamente 200 m2/g o mayor. Tal alumina activada es habitualmente una mezcla de las fases gamma y delta de la alumina, pero tambien puede contener cantidades apreciables de las fases eta, kappa y theta de la alumina. Se pueden usar oxidos metalicos refractarios distintos de la alumina activada como soporte para al menos algunos de los componentes catallticos en un catalizador dado. Por ejemplo, se conocen el dioxido de cerio masico, dioxido de circonio, alfa alumina y otros materiales para tal uso. Aunque muchos de estos materiales adolecen de la desventaja de tener un area superficial BET considerablemente menor que la alumina activada, la desventaja tiende a compensarse con una mayor durabilidad del catalizador resultante. "Area superficial BET" tiene su significado habitual de referirse al metodo de Brunauer, Emmett, Teller para la determinacion del area superficial por adsorcion de N2. Tambien se pueden determinar el diametro de poro y el volumen de poro usando una adsorcion de N2 de tipo BET. De forma deseable, la alumina activa tiene un area superficial especlfica de 60 a 350 m2/g, y por lo general de 90 a 250 m2/g. La carga sobre el soporte de oxido refractario es preferentemente de aproximadamente 6,1 aproximadamente 366 g/l (de aproximadamente 0,1 aproximadamente 6 g/in3), mas preferentemente de aproximadamente 122 a aproximadamente 305 g/l (de aproximadamente 2 aproximadamente 5 g/in3) y lo mas preferentemente de aproximadamente 183 a aproximadamente 244 g/l (de aproximadamente 3 aproximadamente
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Como se usa en el presente documento, los materiales microporosos y los tamices moleculares (usados de forma intercambiable), tales como zeolitas, se refieren a materiales, que pueden estar en forma de partlculas para soportar metales catallticos del grupo de los metales preciosos, teniendo los materiales una distribucion de poro basicamente uniforme, siendo el tamano medio de poro no mayor de 2 nm (20 A). La referencia a un "soporte que no es zeolita" en una capa de catalizador se refiere a un material que no es un tamiz molecular o una zeolita y que recibe metales preciosos, estabilizantes, promotores, aglutinantes, y similares a traves de asociacion, dispersion, impregnacion, u otros metodos adecuados. Algunos ejemplos de tales soportes incluyen, pero no se limitan, oxidos metalicos refractarios de alta area superficial. Una o mas realizaciones de la presente invencion incluyen un soporte de oxido metalico refractario de alta area superficial que comprende un compuesto activado seleccionado entre el grupo que consiste en alumina, dioxido de circonio, sllice, dioxido de titanio, sllice-alumina, dioxido de circonio-alumina, dioxido de titanio-alumina, dioxido de lantano-alumina, dioxido de lantano-dioxido de circonio-alumina, dioxido de bario- alumina, dioxido de bario-dioxido de lantano-alumina, dioxido de bario-dioxido de lantano-dioxido de neodimio- alumina, dioxido de circonio-sllice, dioxido de titanio-sllice, y dioxido de circonio-dioxido de titanio.
De acuerdo con la presente invencion, el catalizador de oxidacion para el tratamiento de emisiones de gases de escape desde un motor diesel comprende una capa media que esta basicamente exenta de un tamiz molecular. El catalizador de oxidacion para el tratamiento de emisiones de gases de escape desde un motor diesel.
El catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion comprende un sustrato portador. En principio, se puede usar cualquier sustrato portador adecuado conocido por el experto en la materia en el contexto de la presente invencion.
De acuerdo con la presente invencion, la composicion de catalizador de oxidacion de la presente invencion se dispone sobre un sustrato portador. El sustrato puede ser cualquiera de los materiales usados generalmente para la preparacion de catalizadores, y comprendera preferentemente una estructura ceramica o metalica en forma de panal. Se puede emplear cualquier sustrato adecuado, tal como un sustrato monolltico del tipo que tiene conductos de flujo de gas finos paralelos que se prolongan a traves del mismo desde una cara de entrada o de salida del sustrato, de un modo tal que los conductos estan abiertos al flujo de fluido a traves de los mismos (denominados en el presente documento sustratos de flujo continuo). Los conductos, que son basicamente rutas en llnea recta desde la entrada de fluido hasta la salida de fluido, estan definidos por paredes sobre las que se reviste el material catalltico como un revestimiento de modo que los gases fluyan a traves de los conductos en contacto con el material catalltico. Los conductos de flujo del sustrato monolltico son canales de paredes delgadas, que pueden tener una seccion transversal de cualquier forma y tamano adecuado tal como trapezoidal, rectangular, cuadrada, sinusoidal, hexagonal, ovalada, circular, etc.
Para un filtro de hollln catalizado, el sustrato puede ser un filtro de flujo en pared en forma de panal, un filtro de fibra enrollada o empaquetada, espuma de celda abierta, filtro de metal sinterizado, etc., siendo preferentes los filtros de flujo en pared. Los sustratos de flujo en pared utiles para soportar las composiciones de CSF tienen una pluralidad de conductos de flujo de gas finos basicamente paralelos que se prolongan a lo largo del eje longitudinal del sustrato. Por lo general, cada conducto esta bloqueado en un extremo del cuerpo del sustrato, con conductos alternativos bloqueados en las caras extremas opuestas.
Los sustratos de flujo en pared preferentes para su uso en el sistema de la invencion incluyen monolitos en forma de panal de pared porosa delgada a traves de los cuales pasa la corriente de fluido sin causar un aumento demasiado grande en la contrapresion o presion a traves del artlculo. Normalmente, la presencia de un artlculo de flujo en pared limpio creara una contrapresion de 2,5 mbar a 690 mbar (una columna de agua de 1 pulgada a 10 psig). Los sustratos de flujo en pared ceramicos que se usan en el sistema se forman preferentemente a partir de un material que tiene una porosidad de al menos un 40 % (por ejemplo, de un 40 a un 70 %) que tiene un tamano medio de poro de al menos 5 micrometros (por ejemplo, de 5 a 30 micrometros). Mas preferentemente, los sustratos tienen una porosidad de al menos un 50 % y tienen un tamano medio de poro de al menos 10 micrometros.
Tales portadores monollticos pueden contener hasta aproximadamente 140 (aproximadamente 900) o mas conductos (o "celdas") de flujo por cm (pulgada) cuadrado de seccion transversal, aunque se pueden usar con cantidades mucho menores. Por ejemplo, el portador puede tener de aproximadamente 7,75 a 93 (de aproximadamente 50 a 600), mas habitualmente de aproximadamente 31 a 62 (de aproximadamente 200 a 400), celdas por cm cuadrado [pulgada ("cpsi")]. Las celdas pueden tener secciones transversales que son rectangulares, cuadradas, circulares, ovaladas, triangulares, hexagonales, o ser de otras formas poligonales. Los sustratos de flujo continuo tienen por lo general un espesor de pared entre 0,005 y 0,254 cm (entre 0,002 y 0,1 pulgadas). Los sustratos de flujo continuo preferentes tienen un espesor de pared entre 0,005 y 0,038 cm (entre 0,002 y 0,015 pulgadas).
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Un sustrato ceramico adecuado se puede preparar a partir de cualquier material refractario adecuado, por ejemplo, cordierita, cordierita-alumina, nitruro de silicio, carburo de silicio, mullita de dioxido de circonio, espodumena, alumina-sllice magnesia, silicato de circonio, silimanita, silicatos de magnesio, circon, petalita, alumina, aluminosilicatos y similares.
Los sustratos portadores utiles para el catalizador de la presente invencion tambien pueden ser de naturaleza metalica y estar compuestos por uno o mas metales o aleaciones de metales. Los sustratos metalicos se pueden emplear en diversas formas tales como lamina corrugada o forma monolltica. Los soportes metalicos preferentes incluyen los metales y las aleaciones de metales resistentes al calor tales como titanio y acero inoxidable as! como otras aleaciones en las que el hierro es un componente sustancial o mayoritario. Tales aleaciones pueden contener uno o mas de nlquel, cromo y/o aluminio, y la cantidad total de estos metales puede comprender de forma ventajosa al menos un 15 % en peso de la aleacion, por ejemplo de un 10 a un 25 % en peso de cromo, de un 3 a un 8 % en peso de aluminio y hasta un 20 % en peso de nlquel. Las aleaciones tambien pueden contener pequenas cantidades o trazas de uno o mas metales distintos tales como manganeso, cobre, vanadio, titanio y similares. La superficie o los sustratos metalicos pueden estar oxidados a altas temperaturas, por ejemplo, 1000 °C y superior, para mejorar la resistencia a la corrosion de las aleaciones mediante la formacion de una capa de oxido sobre las superficies de los sustratos. Tal oxidacion inducida a alta temperatura puede mejorar la adherencia del soporte de oxido metalico refractario y estimular catallticamente los componentes metalicos en el sustrato.
La capa media del catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion comprende al menos platino y paladio como componente catallticamente activo. Ademas, se puede usar cualquier componente catallticamente activo adecuado, preferentemente al menos un metal de los metales del grupo del platino, por ejemplo al menos un metal seleccionado entre Rh, Au, y/o Ir.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion el catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente comprende al menos platino y paladio como el componente catallticamente activo.
La presente invencion se refiere al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que el componente catallticamente activo contiene Pt y Pd.
Las cantidades adecuadas de Pt y Pd varlan de 0,035 a 10,6 g/l (1 a 300 g/ft3). Son preferentes valores entre aproximadamente 0,35 y aproximadamente 7,8 g/l (aproximadamente 10 y aproximadamente 220 g/ft3). La proporcion entre Pt y Pd basada en peso, varla preferentemente entre aproximadamente 10/1 y aproximadamente 1/10. Los valores preferentes son entre aproximadamente 4/1 y aproximadamente 1/2.
De acuerdo con la presente invencion, la capa media comprende ademas un material de soporte de oxido metalico refractario. De acuerdo con la presente invencion, en particular es posible que la capa media comprenda el componente catallticamente activo disperso en el material de soporte de oxido metalico refractario.
De ese modo, la presente invencion se refiere al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de las emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa media comprende un material de soporte de oxido metalico refractario.
El material de soporte de oxido metalico refractario de la capa media comprende gamma-alumina activada.
Preferentemente, el material de soporte de oxido metalico refractario es un material con una porosidad entre 0,2 y 1,2 ml/g, preferentemente entre aproximadamente 0,6 y aproximadamente 1,0 ml/g. El material de soporte poroso tiene preferentemente un area superficial BET entre 30 y 300 m2/g, mas preferentemente entre aproximadamente 60 y aproximadamente 200 m2/g y el diametro medio de poro esta en el intervalo de 7 nm a 15 nm (70 A a 150 A).
Por lo tanto, la presente invencion se refiere al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa media comprende un material de soporte de oxido metalico refractario que comprende gamma-alumina activada.
La capa media del catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion puede comprender ademas componentes adicionales, por ejemplo componentes catallticamente activos o promotores adicionales. Los expertos en la materia conocen los promotores adecuados. Los promotores preferentes son, por ejemplo, oxido alcalinos tales como BaO, MgO, La2O3 o las mezclas de los mismos. Sin embargo, la capa media esta sustancialmente exenta de metales basicos en cantidades adecuadas para el almacenamiento de NOx (oxidos de nitrogeno); tales metales basicos pueden incluir, pero no se limitan a, Ba, Mg, K, y La, y similares.
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De acuerdo con una realizacion adicional, la presente invention se refiere de ese modo al catalizador de oxidation diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa media comprende ademas un oxido alcalino en una cantidad no adecuada para almacenamiento de NOx.
La capa inferior y la capa superior del catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion comprenden al menos una zeolita. De acuerdo con la presente invencion, la zeolita es adecuada para absorber hidrocarburos, es decir, puede actuar como componente de almacenamiento de hidrocarburos (HC) para la adsorcion de hidrocarburos (HC).
En principio, se puede usar cualquier zeolita para los catalizadores de oxidacion diesel de la presente invencion. En particular, la zeolita tiene un tamano de poro entre 0,3 y 1,0 nm, preferentemente entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 0,8 nm.
De acuerdo con una realizacion adicional, la presente invencion se refiere por lo tanto al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la zeolita de la capa inferior o la zeolita de la capa superior o la zeolita de la capa inferior y la capa superior tiene un tamano de poro de 0,3 a 1,0 nm.
Por lo general, se puede usar cualquier zeolita o material de tipo zeolita conocidos. La zeolita puede ser una zeolita natural o sintetica tal como faujasita, chabazita, clinoptilolita, mordenita, silicalita, zeolita X, zeolita Y, zeolita Y ultraestable, zeolita ZSM-5, zeolita ZSM-12, zeolita SSZ-3, zeolita SAPO5, ofretita, o una beta zeolita. Los materiales adsorbentes de zeolita preferentes tienen una elevada proportion de sllice con respecto a alumina. Las zeolitas pueden tener una proporcion molar sllice/alumina de al menos aproximadamente 25/1, preferentemente al menos aproximadamente 50/1, con intervalos utiles de aproximadamente 25/1 a 100011, de 50/1 a 500/1 as! como de aproximadamente 25/1 a 300/1, de aproximadamente 100/1 a 250/1, o alternativamente tambien se muestra a modo de ejemplo de aproximadamente 35/1 a 180/1. Las zeolitas preferentes incluyen ZSM, Y y beta zeolitas. Un adsorbente particularmente preferente puede comprender una beta zeolita del tipo desvelado en el documento de Patente US 6.171.556. La carga de zeolita no deberla ser menor de 6,1 g/l (0,1 g/in3) con el fin de garantizar suficiente capacidad de almacenamiento de HC y prevenir la liberation prematura de las parafinas almacenadas durante la rampa de temperatura que sigue al almacenamiento a baja temperatura. Preferentemente, el contenido de zeolita esta en el intervalo de aproximadamente 24,4 a aproximadamente 42,7 g/l (aproximadamente 0,4 a aproximadamente 0,7 g/in3). Una liberacion prematura de compuestos aromaticos y parafinas desde la zeolita puede causar un retraso en el inicio de catalisis de CO y HC.
En una realizacion, las una o mas zeolitas se pueden estabilizar mediante intercambio ionico con un metal de tierra rara. En otra realizacion, la capa o capas de revestimiento de la presente invencion pueden incluir uno o mas oxidos de tierra rara (por ejemplo, dioxido de cerio) para estimular la oxidacion de los HC pesados.
La presente invencion se refiere por lo tanto al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa inferior y la capa superior comprenden cada una una zeolita.
La capa inferior y la capa superior del catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion pueden comprender ademas componentes adicionales. De acuerdo con la presente invencion, la capa inferior y la capa superior del catalizador de oxidacion diesel comprenden ademas gamma-alumina activada y un componente de platino. Los materiales adecuados se han desvelado anteriormente.
De ese modo, la presente invencion se refiere al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa inferior y la capa superior comprenden ademas gamma-alumina activada y un componente de platino.
Por lo general, la capa inferior o la capa superior o la capa inferior y la capa superior del catalizador de oxidacion diesel comprenden un componente PGM catallticamente activo solo en una cantidad que es menor que la cantidad en la que esta comprendido el componente PGM catallticamente activo en la capa media.
La capa superior y la capa inferior contienen platino como componente PGM catallticamente activo, y opcionalmente Pd. Los intervalos adecuados para el Pt estan entre 0,035 y 1,8 g/l (1 a 50 g/ft3), los valores preferentes son entre aproximadamente 0,07 y aproximadamente 0,5 g/l (aproximadamente 2 y aproximadamente 15 g/ft3). En el caso en que este presente Pd, los intervalos adecuados son entre 0,035 y 1,1 g/l (1 y 30 g/ft3), preferentemente entre aproximadamente 0,07 y aproximadamente 0,5 g/l (aproximadamente 2 y aproximadamente 15 g/ft3).
De acuerdo con una realizacion adicional, la presente invencion se refiere al catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que se ha desvelado anteriormente, en el que la capa inferior o la capa superior o la capa inferior y la capa superior comprenden ademas al menos Pt como
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componente PGM catallticamente activo.
Los catalizadores de oxidacion diesel de la presente invencion se pueden preparar mediante cualquier metodo adecuado.
La composicion de cada capa del catalizador de oxidacion de la presente invencion se puede aplicar a las superficies de los sustratos mediante cualquier medio conocido en la tecnica. Por ejemplo, la composicion de catalizador se puede aplicar mediante revestimiento por pulverizacion, revestimiento en polvo, aplicacion con brocha o inmersion de una superficie en la composicion de catalizador.
En particular, las capas individuales se pueden aplicar mediante cualquier metodo adecuado y despues de que se haya aplicado una capa, se aplica preferentemente una etapa de secado o una etapa de secado y calcinacion antes de que se aplique la siguiente capa.
De acuerdo con la presente invencion, cada capa se puede aplicar sobre el sustrato o una capa inferior completamente o en forma de una zona que cubra el sustrato o la capa inferior en una cantidad de aproximadamente un 10 a un 100 % de la longitud del sustrato o la capa inferior. La parte no cubierta remanente del sustrato o la capa se pueden cubrir con otra capa como se ha desvelado anteriormente. Para los usos como catalizador de oxidacion diesel, tal zona cubre preferentemente de un 50 a un 100 % de la longitud del sustrato o la capa inferior, mas preferentemente de un 90 a un 100 %, por ejemplo un 100 %.
La presente invencion tambien se refiere a un metodo para tratar emisiones de corriente de gases de escape de motor diesel que contienen hidrocarburos (HC) quemados y monoxido de carbono (CO). Una corriente de gases de escape de un motor diesel se puede tratar en un dispositivo de tratamiento de emisiones que contiene el catalizador de oxidacion diesel de la presente invencion. De acuerdo con la presente invencion, la corriente de gases de escape entra en contacto en primer lugar con la capa superior y posteriormente entra en contacto con las capas media e inferior.
Durante la operacion, las emisiones de gases de escape de un motor de combustion de mezcla pobre que comprenden hidrocarburos, monoxido de carbono, oxidos de nitrogeno y oxidos de azufre se encuentran inicialmente con la capa superior, y despues de esto se encuentran con las capas media e inferior.
Durante la operacion, los gases de escape fluyen a traves del catalizador de oxidacion diesel desde el borde corriente arriba hacia el borde corriente abajo. Los componentes catallticamente activos contenidos en las capas oxidan los contaminantes de HC y CO contenidos en los gases de escape.
Las realizaciones adecuadas del catalizador de oxidacion diesel para el metodo de la presente invencion se han desvelado anteriormente.
De acuerdo con la presente invencion, el metodo para tratar una corriente de gases de escape diesel que se ha desvelado anteriormente comprende una capa media del catalizador de oxidacion diesel que esta sustancialmente exenta de un tamiz molecular.
El catalizador de oxidacion diesel (DOC) de la presente invencion se puede usar en un sistema de tratamiento de emisiones integrado que comprende uno o mas componentes adicionales para el tratamiento de las emisiones de gases de escape diesel. Por ejemplo, el sistema de tratamiento de emisiones puede comprender ademas un componente de filtro de hollln y/o un componente de reduction catalltica selectiva (SCR). El catalizador de oxidacion diesel se puede situar corriente arriba o corriente abajo del filtro de hollln y/o el componente de reduccion catalltica selectiva.
Ademas de tratar las emisiones de gases de escape mediante el uso de un catalizador de oxidacion, la presente invencion puede emplear un filtro de hollln para la retirada del material formado por partlculas. El filtro de hollln se puede situar corriente arriba o corriente abajo del DOC, pero se situa preferentemente corriente abajo del catalizador de oxidacion diesel. En una realization preferente, el filtro de hollln es un filtro de hollln catalizado (CSF). Se puede usar cualquier CSF adecuado de acuerdo con la presente invencion. Preferentemente, el CSF de la presente invencion comprende un sustrato revestido con una capa de revestimiento que contiene uno o mas catalizadores para retirar por combustion el hollln atrapado y/u oxidar las emisiones de corriente de gases de escape. En general, el catalizador de combustion de hollln puede ser cualquier catalizador conocido para la combustion de hollln. Por ejemplo, el CSF puede estar revestido con uno o mas oxidos refractarios de alta area superficial (por ejemplo, alumina, sllice, sllice alumina, dioxido de circonio, y dioxido de circonio alumina) y/o un catalizador de oxidacion (por ejemplo, dioxido de cerio-dioxido de circonio) para la combustion de los hidrocarburos no quemados y hasta cierto punto de la materia formada por partlculas. Sin embargo, el catalizador de combustion de hollln es preferentemente un catalizador de oxidacion que comprende uno o mas catalizadores de metales preciosos (PM) (platino, paladio, y/o rodio).
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En general, se puede usar cualquier sustrato de filtro de la tecnica, incluyendo, por ejemplo, un filtro de flujo en pared en forma de panal, un filtro de fibra enrollada o empaquetada, espuma de celda abierta, un filtro de metal sinterizado, etc., siendo preferentes los filtros de flujo en pared. Los sustratos de flujo en pared utiles para soportar las composiciones de CSF tienen una pluralidad de conductos de flujo de gas finos basicamente paralelos que se prolongan a lo largo del eje longitudinal del sustrato. Por lo general, cada conducto esta bloqueado en un extremo del cuerpo del sustrato, con conductos alternativos bloqueados en las caras extremas opuestas. Tales portadores monollticos pueden contener hasta aproximadamente 140 (aproximadamente 900) o mas conductos (o "celdas") de flujo por cm (pulgada) cuadrado de seccion transversal, aunque se pueden usar cantidades muy inferiores. Por ejemplo, el portador puede tener de aproximadamente 7,75 a 93 (aproximadamente 50 a 600), mas habitualmente de aproximadamente 31 a 62 (aproximadamente 200 a 400), celdas por cm cuadrado [pulgada ("cpsi")]. Las celdas pueden tener secciones transversales que son rectangulares, cuadradas, circulares, ovaladas, triangulares, hexagonales, o son de otras formas poligonales. Los sustratos de flujo en pared tienen por lo general un espesor entre 0,005 y 0,254 cm (entre 0,002 y 0,1 pulgadas). Los sustratos de flujo en pared preferentes tienen un espesor de pared entre 0,005 y 0,038 cm (entre 0,002 y 0,015 pulgadas).
Los sustratos de filtro de flujo en pared preferentes estan compuestos por materiales de tipo ceramico tales como cordierita, alfa-alumina, carburo de silicio, nitruro de silicio, dioxido de circonio, mullita, espodumena, alumina-sllice- magnesia o silicato de circonio, o de metal refractario poroso. Los sustratos de flujo en pared tambien pueden estar formados por materiales compuestos de fibra ceramica. Los sustratos de flujo en pared preferentes estan formados por cordierita, carburo de silicio y titanato de aluminio. Tales materiales son capaces de resistir el entorno, particularmente altas temperaturas, encontrado en el tratamiento de las corrientes de escape.
Los sustratos de flujo en pared preferentes para su uso en el sistema de la invencion incluyen panales (monolitos) de pared porosa a traves de los cuales pasa la corriente de fluido sin causar un aumento demasiado grande en la contrapresion o presion a traves del artlculo. Normalmente, la presencia de un artlculo de flujo en pared limpio creara una contrapresion de 2,5 mbar a 690 mbar (una columna de agua de 1 pulgada a 10 psig). Los sustratos de flujo en pared ceramicos que se usan en el sistema estan formados preferentemente por un material que tiene una porosidad de al menos un 40 % (por ejemplo, de un 40 a un 70 %) que tiene un tamano medio de poro de al menos 5 micrometros (por ejemplo, de 5 a 30 micrometros). Mas preferentemente, las sustancias tienen una porosidad de al menos un 50 % y tienen un tamano medio de poro de al menos 10 pm. Cuando se revisten sustratos con estas porosidades y estos tamanos medios de poro con las tecnicas que se describen posteriormente, se pueden cargar los niveles adecuados de las composiciones de catalizador CSF sobre los sustratos para conseguir una excelente eficacia de conversion de NOx y retirada por combustion de hollln. Estos sustratos aun son capaces de conservar las caracterlsticas de flujo de escape adecuadas, es decir, contrapresiones aceptables, a pesar de la carga de catalizador CSF. Los sustratos de flujo en pared adecuados se desvelan, por ejemplo, en el documento de Patente 4.329.162.
El filtro de flujo en pared poroso que se usa de acuerdo con la presente invencion esta opcionalmente catalizado dado que la pared de dicho elemento tiene sobre la misma o contenidos en la misma uno o mas materiales catallticos, tales como composiciones de catalizador CSF como se han descrito anteriormente en el presente documento. Los materiales catallticos que pueden estar presentes solo en el lado de entrada de la pared del elemento, solo en el lado de salida, en los lados tanto de entrada como de salida, o dentro de la propia pared pueden consistir en su totalidad, o en parte, en el material catalltico. En otra realization, la presente invencion puede incluir el uso de una o mas capas de revestimiento de materiales catallticos y las combinaciones de una o mas capas de materiales catallticos en las paredes de entrada y/o salida del elemento.
El sistema de tratamiento de gases de escape de la presente invencion puede comprender ademas un componente de reduction catalltica selectiva (SCR). El componente SCR se deberla situar corriente abajo del DOC y se puede situar corriente arriba o corriente abajo del filtro de hollln. Un componente de catalizador SCR para su uso en el sistema de tratamiento de emisiones es capaz de catalizar de forma eficaz la reduccion del componente NOx a temperaturas inferiores a 600 °C, de un modo tal que se puedan tratar los niveles de NOx adecuados incluso en condiciones de baja carga que estan asociadas por lo general temperaturas de escape inferiores. Preferentemente, el artlculo de catalizador es capaz de convertir al menos un 50 % del componente NOx en N2, dependiendo de la cantidad de reductor anadido al sistema. Otro atributo deseable para la composition es que posee la capacidad de catalizar la reaction de O2 con cualquier exceso de NH3 en N2 y H2O, de un modo tal que no se emite NH3 a la atmosfera. Las composiciones de catalizador SCR utiles que se usan en el sistema de tratamiento de emisiones tambien deberlan tener resistencia termica a temperaturas mayores de 650 °C. Tales altas temperaturas se pueden encontrar durante la regeneration del filtro de hollln catalizado corriente arriba.
Se describen composiciones de catalizador SCR adecuadas, por ejemplo, en los documentos de Patente US 4.961.917 y US 5.516.497. Las composiciones adecuadas incluyen uno o ambos de un promotor de hierro y un promotor del cobre presentes en una zeolita en una cantidad de aproximadamente un 0,1 a un 30 por ciento en peso, preferentemente de aproximadamente un 1 a un 5 por ciento en peso, del peso total de promotor mas zeolita. Ademas de su capacidad de catalizar la reduccion de NOx con NH3 en N2, las composiciones desveladas tambien pueden estimular la oxidation del exceso de NH3 con O2, especialmente para las composiciones que tienen mayores
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concentraciones de promotor.
En la realizacion 1, se proporciona un catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que comprende: (a) un sustrato portador; (b) una capa inferior revestida sobre dicho sustrato portador de comprende al menos una primera zeolita; (c) una capa media revestida sobre dicha capa inferior que comprende al menos un componente de metal precioso sobre un soporte de oxido metalico refractario y que esta sustancialmente libre de un tamiz molecular; y (d) una capa superior revestida sobre dicha capa media que comprende al menos una segunda zeolita, en el que la capa inferior comprende ademas gamma-alumina activada y un componente de platino; en el que el oxido de metal refractario de la capa media comprende gamma-alumina activada, en el que el al menos un componente de metal precioso de la capa media comprende un componente de platino y un componente de paladio, y en el que la capa superior comprende ademas gamma-alumina activada y un componente de platino.
2. El catalizador de oxidacion diesel de las realizaciones 1, en el que la capa media comprende ademas un oxido alcalino.
3. El catalizador de oxidacion diesel de la realizacion 1 o 2, en el que la zeolita de la capa inferior o la zeolita de la capa superior o la zeolita de la capa inferior y la capa superior tiene un tamano de poro de 0,3 a 1,0 nm.
4. Metodo para tratar una corriente de gases de escape diesel, comprendiendo el metodo las etapas de: i) proporcionar un catalizador de oxidacion diesel de acuerdo con cualquiera de las realizaciones 1 a 3; y (ii) poner en contacto dicha corriente de gases de escape diesel con dicho catalizador de oxidacion diesel para el tratamiento de las emisiones de gases de escape.
Se pueden usar otros disenos especlficos solos o en combinacion con los materiales compuestos catalizadores de oxidacion diesel estratificados de acuerdo con la presente invencion como sigue a continuacion:
la primera zeolita, la segunda zeolita, o ambas tienen cada una independientemente un tamano de poro de 0,3 a 1,0 nm;
la capa inferior y la capa superior estan ambas sustancialmente exentas de paladio;
la gamma alumina activada de la capa media tiene un area superficial en el intervalo de 80 a 200 m2/g, un volumen de poro en el intervalo de 0,6 a 1,0 cm3/g, y un diametro medio de poro en el intervalo de 7 nm a 15 nm (70 A a 150 A), y en la que la primera zeolita y la segunda zeolita comprenden ambas una beta zeolita;
una carga de componente de metal precioso total en una cantidad en el intervalo de 0,53 a 7,95 kg/m3 (15 a 225 g/ft3).
La presente invencion se ilustra adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos.
Ejemplos
1. Preparation del catalizador
Para la primera capa (inferior) se preparo una suspension de revestimiento que contenla 61 g/l (1 g/in3) de una gamma alumina, 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta, y una solution precursora de platino preferentemente con platino en forma de un complejo de Pt estabilizado con amina para dar un contenido de 0,18 g/l (5 g/ft3) de platino. La suspension se molio hasta un tamano de partlcula d90 de 15 pm y posteriormente se revistio sobre un monolito, se seco a 110 °C en aire y se calcino a 450 °C en aire.
Para la segunda capa (media) se preparo una suspension de revestimiento que contenla 91,5 g/l (1,5 g/in3) de una gamma alumina de alta porosidad, nitrato de paladio, y platino en forma de un complejo de Pt estabilizado con amina anadido para dar un contenido seco de Pt y Pd con una proportion en peso de 1,75:1 [2,5 g/l de Pt y 1,4 g/l de Pd (70 g/ft3 de Pt y 40 g/ft3 de Pd)]. Despues de moler la suspension, a continuacion se revistio posteriormente sobre la primera capa, se seco a 110 °C en aire y se calcino a 450 °C en aire.
Para la tercera capa (superior) se preparo una suspension de revestimiento usando el mismo procedimiento que se siguio para la primera capa con cantidades disminuidas de alumina de 21 g/l (0,35 g/in3), una carga de zeolita H-beta de 30,5 g/l (0,5 g/in3) y Pt para dar 0,18 g/l (5 g/ft3). Esta suspension se revistio sobre la segunda capa, se seco a 110 °C en aire y se calcino a 450 °C en aire.
2. Comparacion de las tecnologlas de catalizadores del estado de la tecnica con la tecnologla de la invencion
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Muestras de ensayo:
2.1 Muestra 1 COMPARATIVA: se sometio a ensayo un catalizador de tres capas que comprendla:
- capa 1: 61 g/l (1,0 g/in3) de alumina,
- capa 2: 91,5 g/l (1,5 g/in3) de alumina y 4 g/l (112 g/ft3) de Pt/Pd 1,8/1,
- capa 3: 12,2 g/l (0,2 g/in3) de alumina, 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta, 0,28 g/l (8 g/ft3) de Pt. La alumina tenia un volumen de poro total de adsorcion de punto individual en el intervalo de aproximadamente 0,85 cm3/g y un diametro medio de poro BET de aproximadamente 100 A.
2.2 Muestra 2 COMPARATIVA: se sometio a ensayo un catalizador de dos capas que comprendla:
- capa 1: 61 g/l (1,0 g/in3) de alumina, 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta
- capa 2: 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta, 79,3 g/l (1,3 g/in3) de alumina, 4,2 g/l (120 g/ft3) de Pt/Pd 2/1.
2.3 Muestra 3: se sometio a ensayo un catalizador de tres capas que comprendla:
- capa 1: 61 g/l (1,0 g/in3) de alumina, 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta, 0,18 g/l (5 g/ft3) de Pt,
- capa 2: 91,5 g/l (1,5 g/in3) de alumina y 3,9 g/l (110 g/ft3) de Pt/Pd 1,75/1. La alumina tenia un volumen de poro total de adsorcion de punto individual en el intervalo de aproximadamente 0,85 cm3/g y un diametro medio de poro BET de aproximadamente 100 A,
- capa 3: 21,4 g/l (0,35 g/in3) de alumina, 30,5 g/l (0,5 g/in3) de zeolita H-beta, 0,18 g/l (5 g/ft3) de Pt. Procedimiento de ensayo:
Todas las muestras se dejaron envejecer en un motor diesel de carga pesada de 4 cilindros con un desplazamiento de motor de 2,7 l durante 25 horas a una temperatura constante de 650 °C. A continuation se evaluaron los catalizadores para su actividad de inicio de catalisis en un motor diesel de 4 cilindros de 2,0 l. Para este ensayo de inicio de catalisis se calento cada catalizador durante 6 minutos a 350 °C para limpiar la superficie del catalizador de HC. A continuacion, el catalizador se acondiciono previamente a baja temperatura (130 °C) para exponer el catalizador a 6 g de HC total antes de aumentar la temperatura de 130 °C a 380 °C en 20 minutos. La conversion se calculo como el porcentaje entre la concentration de hidrocarburos convertidos y la concentration de entrada en el DOC.
Los resultados se muestran en la Tabla 1 (Figura 1) para la conversion de hidrocarburos (en %, eje y) en funcion de la temperatura de entrada (en °C, eje x).
Tabla 1:
HC, T70 °C CO, T50 °C
Muestra 1
Vease la Vease la
COMPARATIVA
Figura 1 Figura 1
Muestra 2
Vease la Vease la
COMPARATIVA
Figura 1 Figura 1
Muestra 3
Vease la Figura 1 Vease la Figura 1
Los resultados de la Tabla 1 (Figura 1) demuestran claramente que la muestra 3 exhibe una actividad mejorada de almacenamiento de hidrocarburos asi como una actividad de conversion muy buena en comparacion con las otras dos muestras.
La referencia en la presente memoria descriptiva a "una realization", "ciertas realizaciones", "una o mas realizaciones" o "una realizacion" significa que un rasgo, estructura, material, o caracteristica particular que se describe con respecto a la realizacion se incluye en al menos una realizacion de la invention. De ese modo, la aparicion de frases tales como "en una o mas realizaciones", "en ciertas realizaciones", "en una realizacion" o "en
una realizacion" en diversos lugares de la presente memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realizacion de la invencion. Ademas, los rasgos, estructuras, materiales, o caracterlsticas particulares se pueden combinar de cualquier forma adecuada en una o mas realizaciones.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado para el tratamiento de emisiones de gases de escape de un motor diesel que comprende:
    (a) un sustrato portador;
    (b) una capa inferior revestida sobre dicho sustrato portador que comprende al menos una primera zeolita;
    (c) una capa media revestida sobre dicha capa inferior que comprende al menos un componente de metal
    precioso sobre un soporte de oxido metalico refractario y que esta sustancialmente exenta de un tamiz
    molecular; y
    (d) una capa superior revestida sobre dicha capa media que comprende al menos una segunda zeolita,
    en el que la capa inferior comprende ademas gamma-alumina activada y un componente de platino; en el que el oxido metalico refractario de la capa media comprende gamma-alumina activada,
    en el que el al menos un componente de metal precioso de la capa media comprende un componente de platino y un
    componente de paladio, y
    en el que la capa superior comprende ademas gamma-alumina activada y un componente de platino.
  2. 2. El material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado de la reivindicacion 1, en el que la primera zeolita, la segunda zeolita, o ambas tienen cada una independientemente un tamano de poro de 0,3 a 1,0 nm.
  3. 3. El material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado de la reivindicacion 1, en el que la capa inferior y la capa superior estan ambas sustancialmente exentas de paladio.
  4. 4. El material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado de la reivindicacion 1, en el que la gamma alumina activada de la capa media tiene un area superficial en el intervalo de 80 a 200 m2/g, un volumen de poro en el intervalo de 0,6 a 1,0 cm3/g, y un diametro medio de poro en el intervalo de 70 A a 150 A, y en el que la primera zeolita y la segunda zeolita comprenden ambas una beta zeolita.
  5. 5. El material compuesto catalizador de oxidacion diesel estratificado de la reivindicacion 1 que tiene una carga total de componente de metal precioso en una cantidad en el intervalo de 0,53 a 7,95 kg/m3 (15 a 225 g/ft3).
  6. 6. Metodo para tratar una corriente de escape gaseosa de un motor diesel, incluyendo la corriente de escape hidrocarburos, monoxido de carbono, y otros componentes de gases de escape, comprendiendo el metodo: poner en contacto la corriente de escape con los materiales compuestos catalizadores de oxidacion diesel estratificados de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
  7. 7. Sistema para el tratamiento de una corriente de escape de motor diesel que incluye hidrocarburos, monoxido de carbono, y otros componentes de gases de escape, comprendiendo el sistema de tratamiento de emisiones:
    un conducto de escape en comunicacion fluida con el motor diesel a traves de un colector de escape;
    el material compuesto catalizador de oxidacion diesel de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el
    portador es un sustrato de flujo continuo o un sustrato de flujo en pared; y
    uno o mas de los siguientes en comunicacion fluida con el material compuesto: un filtro de hollln, un artlculo catalltico de reduccion catalltica selectiva (SCR) y un artlculo catalltico de almacenamiento y reduccion de NOx (NSR).
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