[go: up one dir, main page]

RU2755126C2 - КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx - Google Patents

КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx Download PDF

Info

Publication number
RU2755126C2
RU2755126C2 RU2019113163A RU2019113163A RU2755126C2 RU 2755126 C2 RU2755126 C2 RU 2755126C2 RU 2019113163 A RU2019113163 A RU 2019113163A RU 2019113163 A RU2019113163 A RU 2019113163A RU 2755126 C2 RU2755126 C2 RU 2755126C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
adsorber
mixed
composition
platinum
Prior art date
Application number
RU2019113163A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019113163A3 (ru
RU2019113163A (ru
Inventor
Дезире ДЮРАН-МАРТИН
Ребекка МАКСИМОВИЧ
Джонатан РЭДКЛИФФ
Радж Рао РАДЖАРАМ
Original Assignee
Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани filed Critical Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани
Publication of RU2019113163A publication Critical patent/RU2019113163A/ru
Publication of RU2019113163A3 publication Critical patent/RU2019113163A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2755126C2 publication Critical patent/RU2755126C2/ru

Links

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
    • 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
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • 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
    • B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
    • 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
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • 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
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—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
    • B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • 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
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0205—Impregnation in several steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • 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
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • 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
    • B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
    • 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
    • B01J37/08—Heat treatment
    • 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
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2042—Barium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2045—Calcium
    • 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
    • B01D2255/2068—Neodymium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91—NOx-storage component incorporated in the 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
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к композиции катализатора-адсорбера NОх, содержащей носитель и один или несколько металлов платиновой группы, расположенных на данном носителе, где один или несколько металлов платиновой группы выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, или смеси или сплава платины и палладия, где носитель содержит оксид церия, и где носитель содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит смесь неодима и самария или их оксидов. Изобретение относится также к катализатору-адсорберу NОх, системе очистки выбросов для очистки потока выхлопного газа сгорания, способу очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания. Технический результат изобретения заключается в разработке композиций катализатора-адсорбера NОх, которые имеют улучшенные параметры низкотемпературного сохранения NОх и, в определенных вариантах осуществления, легче активируются путем предварительного восстановления и сохраняют эту активацию после контакта с окислительными условиями. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 15 табл., 9 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение касается композиции катализатора-адсорбера NОх, катализатора-адсорбера NОх, содержащего данную композицию, и выхлопных систем для двигателей внутреннего сгорания, содержащих данный катализатор-адсорбер NОх.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатели внутреннего сгорания производят выхлопные газы, содержащие множество загрязнителей, включая оксиды азота ("NОх"), моноксид углерода и несгоревшие углеводороды, которые являются объектом государственного законодательства. Все более строгое государственное и региональное законодательство снизило количество загрязнителей, которое может выпускаться из дизельных или бензиновых двигателей. Системы контроля выбросов широко применяются для снижения количества этих загрязнителей, выпускаемых в атмосферу, и обычно они достигают очень высоких эффективностей, когда достигают своей рабочей температуры (обычно 200°С или выше). Однако эти системы относительно неэффективны ниже их рабочей температуры (период "холодного старта").
Одним из компонентов для обработки выхлопного газа, применяемым для очистки выхлопного газа, является катализатор-адсорбер NОх (или "ловушка NОх"). Катализаторы-адсорберы NОх представляют собой устройства, которые адсорбируют NОх в условиях выхлопа бедной смеси, выделяют адсорбированный NОх в условиях богатой смеси и восстанавливают выделившийся NОх с образованием N2. Катализатор-адсорбер NОх обычно включает в себя адсорбент NОх для сохранения NОх и катализатор окисления/восстановления.
Компонентом адсорбента NОх обычно является щелочноземельный металл, щелочной металл, редкоземельный металл или их комбинации. Эти металлы обычно находятся в форме оксидов. Катализатором окисления/восстановления обычно является один или несколько благородных металлов, предпочтительно платина, палладий и/или родий. Обычно платину включают, чтобы выполнять функцию окисления, а родий включают, чтобы выполнять функцию восстановления. Катализатор окисления/восстановления и адсорбент NОх обычно наносят на носитель, такой как неорганический оксид, для использования в выхлопной системе.
Катализатор-адсорбер NОх выполняет три функции. Во-первых, оксид азота реагирует с кислородом, давая NО2, в присутствии катализатора окисления. Во-вторых, NО2 адсорбируется адсорбентом NОх в форме неорганического нитрата (например, ВаО или ВаСО3 превращается в Ва(NО3)2) на адсорбенте NОх). Наконец, когда двигатель работает в условиях богатой смеси, сохраненные неорганические нитраты разлагаются, образуя NО или NО2, которые затем восстанавливаются, образуя N2, путем реакции с моноксидом углерода, водородом и/или углеводородами (или через промежуточные соединения NНх или NСО) в присутствии катализатора восстановления. Обычно оксиды азота превращаются в азот, диоксид углерода и воду в присутствии тепла, моноксида углерода и углеводородов в выхлопной системе.
Обычно адсорбенты NОх состоят из неорганических оксидов, таких как оксид алюминия, оксид кремния, оксид церия, оксид циркония, оксид титана или смешанные оксиды, на которые наносят, по меньшей мере, один металл платиновой группы. Международная заявка РСТ WО 2008/047170 раскрывает систему, в которой NОх из бедного выхлопного газа адсорбируется при температурах ниже 200°С и затем термически десорбируется выше 200°С. Описывается, что адсорбент NОх состоит из палладия и оксида церия или смешанного оксида, или композитного оксида, содержащего церий и, по меньшей мере, один другой переходный металл.
Международная заявка РСТ WО 2004/076829 раскрывает систему очистки выхлопного газа, которая включает в себя сохраняющий NОх катализатор, расположенный выше по ходу от катализатора СКВ. Сохраняющий NОх катализатор включает в себя, по меньшей мере, один из щелочных, щелочноземельных или редкоземельных металлов, который покрыт или активирован, по меньшей мере, одним металлом платиновой группы (Рt, Рd, Rh или Ir). Описывается, что особенно предпочтительный, сохраняющий NОх катализатор включает в себя оксид церия, покрытый платиной, и дополнительную платину в качестве катализатора окисления на носителе на основе оксида алюминия. ЕР 1027919 раскрывает адсорбент NОх, который содержит пористый носитель, такой как оксид алюминия, цеолит, оксид циркония и/или оксид лантана, и, по меньшей мере, 0,1 масс.% благородного металла (Рt, Рd и/или Rh). В качестве примера приводится платина, нанесенная на оксид алюминия.
Катализаторы-адсорберы NОх обычно контактируют с циклическими окислительными и восстановительными условиями. Во время окислительного цикла NОх сохраняется на катализаторе. Во время восстановительного цикла NОх выделяется и/или восстанавливается (например, в N2). В технике хорошо известно (Applied Catalysis B: Environmental 5 (1995) 367-376), что определенные катализаторы, такие как платина на оксиде церия (Рt-СеО2), могут активироваться путем предварительного восстановления. Однако такая активация может достигаться только выше относительно высокой температуры и возвращается после предварительного окисления.
При низких температурах (обычно ниже приблизительно 200°С) функция накопления NОх этих катализаторов неэффективна, и область развития данных катализаторов нуждается в улучшении. Также желательно разработать катализаторы, которые имеют небольшие или нулевые свойства накопления NОх при температурах больше конкретной, чтобы позволять регулировать, когда NОх выделяется для последующего превращения, например, с помощью другого катализатора ниже по ходу.
В любой автомобильной системе и способе желательно добиваться дополнительных улучшений систем очистки выхлопного газа. Авторы изобрели новую композицию катализатора-адсорбера NОх с улучшенными параметрами низкотемпературного сохранения NОх и улучшенными свойствами выделения NОх.
Неожиданно было обнаружено, что композиции катализатора-адсорбера NОх, содержащие металлы платиновой группы на носителе, который допирован смесью определенных металлов или оксидов металлов, имеют улучшенные параметры низкотемпературного сохранения NОх и, в определенных вариантах осуществления, легче активируются путем предварительного восстановления и сохраняют эту активацию после контакта с окислительными условиями.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте данного изобретения обеспечивается композиция катализатора-адсорбера, содержащая носитель и один или несколько металлов платиновой группы, расположенных на данном носителе; где один или несколько металлов платиновой группы выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, или смеси или сплава платины и палладия; где носитель содержит оксид алюминия, оксид церия, смешанный или композитный оксид церия/циркония, или смешанный или композитный оксид магния/алюминия; и где носитель содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит множество элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов.
Во втором аспекте данного изобретения обеспечивается катализатор-адсорбер NОх, содержащий композицию катализатора-адсорбера NОх, описанную выше, нанесенную на металлическую или керамическую подложку.
В третьем аспекте данного изобретения обеспечивается катализатор-адсорбер NОх, содержащий композицию катализатора-адсорбера NОх, описанную выше, где данную композицию катализатора экструдируют в форме прямопроточной или фильтрующей подложки.
В четвертом аспекте данного изобретения обеспечивается система очистки выбросов для двигателей внутреннего сгорания, содержащая катализатор-адсорбер NОх, описанный выше.
В пятом аспекте данного изобретения обеспечивается способ очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания, включающий приведение выхлопного газа в контакт с катализатором-адсорбером NОх, описанным выше.
В шестом аспекте данного изобретения обеспечивается применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, чтобы улучшить емкость низкотемпературного сохранения NОх носителя относительно эквивалентного носителя, который не содержит смешанного допирующего усилителя сохранения NОх.
В седьмом аспекте данного изобретения обеспечивается применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, чтобы улучшить активность восстановления NОх носителя во время продувки богатой смесью относительно эквивалентного носителя, который не содержит смешанного допирующего усилителя сохранения NОх.
В восьмом аспекте данного изобретения обеспечивается применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, чтобы улучшить селективность по N2 носителя во время продувки богатой смесью относительно эквивалентного носителя, который не содержит смешанного допирующего усилителя сохранения NОх.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 показывает концентрацию NОх при 250°С во время тестирования в циклических условиях бедной-богатой смеси образцов, выдержанных при 800°С.
Фигура 2 показывает концентрацию NОх при 150°С во время тестирования в циклических условиях бедной-богатой смеси образцов, выдержанных при 800°С и затем восстановленных при 300°С.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термин "тонкое покрытие" (washcoat) хорошо известен в технике и относится к вязкому покрытию, которое наносят на подложку, обычно во время получения катализатора.
Применяемое здесь сокращение "МПГ" относится к "металлу платиновой группы". Термин "металл платиновой группы", в общем, относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt, предпочтительно металлу, выбранному из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Ir и Pt. Обычно термин "МПГ" предпочтительно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из Rh, Pt и Рd.
Применяемый здесь термин "смешанный оксид", в общем, относится к смеси оксидов в одной фазе, как обычно известно в технике. Применяемый здесь термин "композитный оксид", в общем, относится к композиции оксидов, имеющей более чем одну фазу, как обычно известно в технике.
Применяемое здесь выражение "по существу свободный от" со ссылкой на материал означает, что данный материал может присутствовать в незначительном количестве, например ≤5 масс.%, предпочтительно ≤2 масс.%, более предпочтительно ≤1 масс.%. Выражение "по существу свободный от" охватывает выражение "не содержит".
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение касается композиции катализатора-адсорбера, содержащей носитель и один или несколько металлов платиновой группы, расположенных на данном носителе; где один или несколько металлов платиновой группы выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, или смеси или сплава платины и палладия; где носитель содержит оксид алюминия, оксид церия, смешанный или композитный оксид церия/циркония, или смешанный или композитный оксид магния/алюминия; и где носитель содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит множество элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов.
Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит множество (т.е. больше чем один, например два или больше) элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов.
Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может содержать множество, например больше чем один, любых соединений из соли, оксида, комплекса или других соединений, которые содержат вышеперечисленные элементы.
Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может присутствовать на поверхности носителя. Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, дополнительно или альтернативно, может быть внедрен в носитель. Одним примером смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, внедренного в носитель, будет замещение атомов носителя на атомы компонентов смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, например, в структуре решетки носителя.
Предпочтительно, носитель допируют смешанным допирующим усилителем сохранения NОх.
Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит множество элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов. Во избежание двусмысленности, смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может содержать более чем один другой элемент, выбранный из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов.
В некоторых вариантах осуществления смешанный допирующий усилитель сохранения NОх предпочтительно содержит самарий или его соль, оксид, комплекс или другое соединение в комбинации с, по меньшей мере, одним другим редкоземельным металлом, одним или несколькими щелочноземельными металлами или их смесью, и/или их оксидами.
Предпочтительно, смешанный допирующий усилитель сохранения NОх выбирают из смеси неодима и самария, гадолиния и празеодима, лантана и самария, лантана и стронция, самария и стронция, кальция и стронция или магния и стронция, или их оксидов. Во избежание недопонимания, это только примеры предпочтительных смесей элементов, и они не составляют исчерпывающий список всех возможностей, охватываемых изобретением.
В одном предпочтительном варианте осуществления данного изобретения смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит смесь неодима и самария или их оксидов. Например, смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может предпочтительно содержать смесь Nd2О3 и Sm2О3. Неожиданно было обнаружено, что эта комбинация допантов дает композицию катализатора-адсорбера NОх, которая имеет особенно высокую активность сохранения NОх в широком окне температур.
Смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может присутствовать в композиции катализатора-адсорбера NОх в любом количестве, но предпочтительно присутствует в количестве приблизительно 0,5-20 мол.%, более предпочтительно приблизительно 2-18 мол.%, еще более предпочтительно приблизительно 5-16 мол.% в расчете на полный мол.% всех компонентов смешанного допирующего усилителя сохранения NОх в композиции катализатора-адсорбера NОх. Например, смешанный допирующий усилитель сохранения NОх может присутствовать в количестве приблизительно 0,5, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 или 20 мол.%.
Компоненты смешанного допирующего усилителя сохранения NОх могут присутствовать в любом отношении относительно друг друга.
В вариантах осуществления, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит смесь двух металлов или оксидов металлов, два разных металла или оксида металлов могут присутствовать в любом соотношении. Предпочтительно, два разных металла или оксида металлов присутствуют в отношении от 1:10 до 10:1 в расчете на мол.%. Более предпочтительно, два разных металла или оксида металлов присутствуют в отношении от 1:3 до 3:1 в расчете на мол.%. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, в которых смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит смесь двух металлов или оксидов металлов, два разных металла или оксида металлов присутствуют в отношении 1:1 в расчете на мол.%.
Следовательно, один предпочтительный вариант осуществления данного изобретения содержит композицию катализатора-адсорбера NОх, содержащую смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, который содержит множество (т.е. больше чем один, например два или больше) элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов, в отношении от 1:10 до 10:1, предпочтительно в отношении от 1:3 до 3:1 и особенно предпочтительно в отношении 1:1 в расчете на мол.%. Один предпочтительный смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит 1:1 мол.% смесь неодима и самария, например 1:1 мол.% смесь Nd2О3 и Sm2О3.
Следовательно, один типичный вариант осуществления данного изобретения представляет собой композицию катализатора-адсорбера NОх, содержащую смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, который содержит 0,5-20 мол.%, предпочтительно 2-18 мол.%, более предпочтительно 5-16 мол.% 1:1 мол.% смеси Nd2О3 и Sm2О3. Один особенно предпочтительный вариант осуществления данного изобретения содержит в качестве смешанного допирующего усилителя сохранения NОх 16 мол.% смеси 1:1 мол.% Nd2О3 и Sm2О3.
Носитель предпочтительно содержит оксид алюминия, оксид церия, смешанный или композитный оксид церия/циркония, или смешанный или композитный оксид магния/алюминия. Предпочтительно, носитель содержит оксид церия, например, представляет собой оксид церия. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления носитель выбирают из группы, состоящей из оксида церия, смешанного оксида церия-циркония, смешанного оксида церия-магния-алюминия и смешанного оксида алюминия-церия-циркония.
В некоторых вариантах осуществления данного изобретения носитель дополнительно содержит барий. Следует заметить, однако, что не обязательно включать барий в сохраняющий NОх материал в композиции данного изобретения, т.е. барий является необязательным композиции данного изобретения. Другими словами, некоторые композиции данного изобретения по существу свободны от бария. Следовательно, некоторые композиции данного изобретения являются свободными от бария композициями катализатора-адсорбера NОх, содержащими смешанный допирующий усилитель сохранения NОх.
В вариантах осуществления, где сохраняющий NОх материал не содержит барий, предпочтительным носителем является композитный материал СеО2-ВаСО3. Такой материал может быть получен с помощью любого способа, известного в технике, например, пропиткой до появления влажности или распылительной сушкой. Если композиция катализатора-адсорбера NОх содержит барий, композиция катализатора-адсорбера NОх предпочтительно содержит от 0,1 до 10 массовых процентов бария и более предпочтительно от 0,5 до 5 массовых процентов бария, например, приблизительно 4,5 массовых процентов бария в расчете на % массы композиции.
Предпочтительные носители предпочтительно имеют площадь поверхности в интервале от 10 до 1500 м2/г, объем пор в интервале от 0,1 до 4 мл/г и диаметр пор приблизительно от 10 до 1000 ангстрем. Носители с высокой площадью поверхности, имеющие площадь поверхности больше чем 80 м2/г, являются особенно предпочтительными, например оксид церия или оксид алюминия с высокой площадью поверхности. Другие предпочтительные носители включают в себя композитные оксиды магния/алюминия, возможно дополнительно содержащие церийсодержащий компонент, например оксид церия. В таких случаях оксид церия может присутствовать на поверхности композитного оксида магния/алюминия, например в виде покрытия.
Композиции данного изобретения, которые по существу свободны от бария или не содержат барий в качестве сохраняющего NОх материала (например, композиции адсорбера NОх, свободные от бария), могут быть особенно выгодными, так как они запасают меньше NОх при температурах выше 100, 120, 150, 180, 200, 250 или 300°С, предпочтительно приблизительно 300°С, чем сравнимая барийсодержащая композиция. Другими словами, композиции данного изобретения, которые по существу свободны от бария или не содержат барий в качестве сохраняющего NОх материала, имеют улучшенные параметры выделения NОх при температурах выше 100, 120, 150, 180, 200, 250 или 300°С, предпочтительно приблизительно 300°С, чем сравнимая барийсодержащая композиция. Такие композиции могут также иметь улучшенную терпимость к сере относительно эквивалентной барийсодержащей композиции. В данном контексте выражение "улучшенная терпимость к сере" означает, что композиции данного изобретения, которые по существу свободны от бария, более устойчивы к сульфатированию или могут термически десульфатироваться при меньшей температуре, или и то, и другое, по сравнению с эквивалентной барийсодержащей композицией.
Один или несколько металлов платиновой группы (МПГ) выбирают из группы, состоящей из платины и палладия, или их смесей. Платина, палладий и их смеси особенно предпочтительны, например, смесь платины и палладия. Композиция катализатора-адсорбера NОх предпочтительно содержит от 0,1 до 10 массовых процентов МПГ, более предпочтительно от 0,5 до 5 массовых процентов МПГ и наиболее предпочтительно от 1 до 3 массовых процентов МПГ.
В вариантах осуществления, где МПГ является смесью платины и палладия, платина и палладий могут присутствовать в любом отношении. Предпочтительно, платина присутствует в отношении больше чем 1:1 с палладием, например, 2:1, 3:1, 4:1 или 5:1. В особенно предпочтительных вариантах осуществления, где МПГ является смесью платины и палладия, отношение платины и палладия составляет 2:1 или 5:1, особенно предпочтительно 2:1.
Таким образом, композиция катализатора-адсорбера NОх предпочтительно содержит, например, состоит по существу или состоит из смеси или сплава платины и палладия, расположенных на носителе, где носитель содержит, предпочтительно состоит по существу (например, состоит) из оксида церия и смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит множество (т.е. больше чем один, например два или больше) элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция, бериллия, магния, кальция, стронция и радия, или их оксидов, особенно предпочтительно смеси неодима, самария и их оксидов.
Композиция катализатора-адсорбера NОх данного изобретения может содержать дополнительные компоненты, которые известны специалистам. Например, композиции данного изобретения могут дополнительно содержать, по меньшей мере, одно связующее и/или, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество. Когда присутствует связующее, предпочтительны связующие из диспергируемого оксида алюминия.
Композиция катализатора-адсорбера NОх настоящего изобретения может быть приготовлена с помощью любого подходящего средства. Предпочтительно, один или несколько металлов платиновой группы и/или компоненты смешанного допирующего усилителя сохранения NОх (т.е. редкоземельные металлы или оксиды редкоземельных металлов, щелочноземельные металлы или оксиды щелочноземельных металлов, или их смеси, или их любой подходящий предшественник, например, соответствующий нитрат редкоземельного металла или нитрат щелочноземельного металла или их смеси) наносят на носитель с помощью любого подходящего средства, образуя композицию катализатора-адсорбера NОх. Например, можно использовать пропитку, адсорбцию, ионный обмен, пропитку до появления влажности, осаждение или подобное, или любое другое средство, обычно известное в технике. Метод добавления не считается особенно критичным.
Например, носитель можно пропитывать до появления влажности нитратным предшественником соответствующего оксида металла, сушить и прокаливать. Полученный допированный носитель можно затем пропитывать солью МПГ для достижения желаемого содержания МПГ, сушить и прокаливать.
Порядок добавления металла платиновой группы (МПГ) и смешанного допирующего усилителя сохранения NОх на носитель не считается критичным. Например, МПГ и смешанный допирующий усилитель сохранения NОх можно добавлять к носителю одновременно или можно добавлять последовательно в любом порядке. Предпочтительно, однако, смешанный допирующий усилитель сохранения NОх добавляют первым, а затем МПГ.
Дополнительный аспект данного изобретения представляет собой катализатор-адсорбер NОх, содержащий композицию катализатора-адсорбера NОх, описанную выше, нанесенную на металлическую или керамическую подложку. Подложка может быть прямопроточной подложкой или фильтрующей подложкой, но предпочтительно является прямопроточной монолитной подложкой.
Прямопроточная монолитная подложка имеет первую сторону и вторую сторону, задающие продольное направление между ними. Прямопроточная монолитная подложка имеет множество каналов, распространяющихся между первой стороной и второй стороной. Данное множество каналов распространяется в продольном направлении и обеспечивает множество внутренних поверхностей (например, поверхности стенок, задающих каждый канал). Каждый из множества каналов имеет отверстие на первой стороне и отверстие на второй стороне. Во избежание неясности, прямопроточная монолитная подложка не является стеннопроточным фильтром.
Первая сторона обычно находится на входном конце подложки, а вторая сторона находится на выходном конце подложки.
Каналы могут иметь постоянную ширину, и каждое множество каналов может иметь одинаковую ширину каналов.
Предпочтительно, в плоскости, перпендикулярной продольному направлению, монолитная подложка имеет от 100 до 500 каналов на квадратный дюйм, предпочтительно от 200 до 400 (от 15,5 до 77,5 каналов на квадратный см, предпочтительно от 31 до 62). Например, на первой стороне плотность открытых первых каналов и закрытых вторых каналов составляет от 200 до 400 каналов на квадратный дюйм. Каналы могут иметь сечения, которые являются прямоугольными, квадратными, круглыми, овальными, треугольными, шестиугольными или другой многоугольной формы.
Монолитная подложка действует как носитель для удерживания каталитического материала. Подходящие материалы для формирования монолитной подложки включают в себя керамические материалы, такие как кордиерит, карбид кремния, нитрид кремния, оксид циркония, муллит, сподумен, оксид алюминия-кремния-магния или силикат циркония, или пористый тугоплавкий металл. Такие материалы и их применение в изготовлении пористых монолитных подложек хорошо известны в технике.
Следует заметить, что описанная здесь, прямопроточная монолитная подложка представляет собой единый компонент (т.е. единый кирпич). Тем не менее, при формировании системы очистки выхлопа используемый монолит может формироваться путем соединения вместе множества каналов или путем соединения вместе множества меньших монолитов, описанных здесь. Такие технологии хорошо известны в технике, а также подходящие оболочки и конфигурации системы очистки выхлопов.
В альтернативном варианте осуществления данного изобретения катализатор-адсорбер NОх, содержащий описанную здесь композицию катализатора-адсорбера NОх, экструдируют в форме прямопроточной или фильтрующей подложки.
В вариантах осуществления, когда катализатор-адсорбер NОх содержит керамическую подложку, керамическая подложка может быть сделана из любого подходящего тугоплавкого материала, например, оксида алюминия, оксида кремния, оксида титана, оксида церия, оксида циркония, оксида магния, цеолитов, нитрида кремния, карбида кремния, силикатов циркония, силикатов магния, алюмосиликатов и металлоалюмосиликатов (таких как кордиерит и сподумен) или смеси или смешанного оксида любых двух или более из них. Кордиерит, алюмосиликат магния и карбид кремния особенно предпочтительны.
В вариантах осуществления, когда катализатор-адсорбер NОх содержит металлическую подложку, металлическая подложка может быть сделана из любого подходящего металла и, в частности, теплостойких металлов и металлических сплавов, таких как титан и нержавеющая сталь, а также ферритные сплавы, содержащие железо, хром и/или алюминий в добавление к другим следовым металлам.
Предпочтительно, катализатор-адсорбер NОх, описанный выше, готовят путем нанесения катализатора-адсорбера NОх, описанного выше, на подложку с использованием процедур получения тонкого покрытия. Типичный способ приготовления катализатора-адсорбера NОх с использованием процедуры получения тонкого покрытия представлен ниже. Следует понимать, что нижеописанный способ может меняться согласно разным вариантам осуществления данного изобретения.
Нанесение тонкого покрытия предпочтительно выполняют путем суспензирования сначала тонкоизмельченных частиц композиции катализатора-адсорбера NОх в подходящем растворителе, предпочтительно воде, получая суспензию. Суспензия предпочтительно содержит от 5 до 70 массовых процентов твердого вещества, более предпочтительно от 10 до 50 массовых процентов. Предпочтительно, частицы перемалывают или подвергают другому процессу измельчения, чтобы гарантировать, что по существу все твердые частицы имеют размер частиц меньше чем 20 микрон в среднем диаметре до формирования суспензии. Дополнительные компоненты, такие как стабилизаторы или промоторы, также могут вводиться в суспензию в виде смеси водорастворимых или вододиспергируемых соединений или комплексов.
Подложка затем может покрываться один или несколько раз данной суспензией так, что она будет осаждаться на подложке с желаемым содержанием композиции катализатора-адсорбера NОх.
Предпочтительно, катализатор-адсорбер NОх содержит подложку и, по меньшей мере, один слой на подложке. Предпочтительно, данный, по меньшей мере, один слой содержит композицию катализатора-адсорбера NОх, описанную выше. Это можно получать с помощью процедуры нанесения тонкого покрытия, описанной выше. Один или несколько дополнительных слоев могут добавляться к одному слою композиции катализатора-адсорбера NОх.
В вариантах осуществления, где присутствует один или несколько дополнительных слоев (т.е. в добавление к композиции катализатора-адсорбера NОх), данные один или несколько дополнительных слоев имеют состав, отличный от первого слоя, содержащего композицию катализатора-адсорбера NОх.
Один или несколько дополнительных слоев могут содержать одну зону или множество зон, например две или более зон. Когда один или несколько дополнительных слоев содержат множество зон, данные зоны предпочтительно являются продольными зонами. Множество зон или каждая отдельная зона могут присутствовать в виде градиента, т.е. зона может не иметь однородную толщину по всей ее длине, образуя градиент. Альтернативно, зона может иметь однородную толщину по всей ее длине.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления присутствует один дополнительный слой, т.е. второй слой.
Обычно второй слой содержит металл платиновой группы (МПГ) (ниже называется "второй металл платиновой группы"). Обычно предпочтительно, когда второй слой содержит второй металл платиновой группы (МПГ) в виде единственного металла платиновой группы (т.е. нет других МПГ компонентов, присутствующих в каталитическом материале за исключением указанных).
Второй МПГ может быть выбран из группы, состоящей из платины, палладия и комбинации или смеси платины (Рt) и палладия (Рd). Предпочтительно, металл платиновой группы выбирают из группы, состоящей из палладия (Рd) и комбинации или смеси платины (Рt) и палладия (Рd). Более предпочтительно, металл платиновой группы выбирают из группы, состоящей из комбинации или смеси платины (Рt) и палладия (Рd).
Обычно предпочтительно, когда второй слой предназначен (т.е. составлен) для окисления моноксида углерода (СО) и/или углеводородов (НС).
Предпочтительно, когда второй слой содержит палладий (Рd) и возможно платину (Рt) в массовом отношении от 1:0 (т.е. только Рd) до 1:4 (это эквивалентно массовому отношению Рt:Рd от 4:1 до 0:1). Более предпочтительно, второй слой содержит платину (Рt) и палладий (Рd) в массовом отношении <4:1, например ≤3,5:1.
Когда металл платиновой группы представляет собой комбинацию или смесь платины и палладия, второй слой содержит платину (Рt) и палладий (Рd) в массовом отношении от 5:1 до 3,5:1, предпочтительно от 2,5:1 до 1:2,5, более предпочтительно от 1:1 до 2:1.
Второй слой обычно дополнительно содержит носитель (ниже называется "второй носитель"). Второй МПГ обычно расположен или нанесен на второй носитель.
Второй носитель предпочтительно является тугоплавким оксидом. Предпочтительно, когда тугоплавкий оксид выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида кремния, оксида церия, оксида кремния-алюминия, оксида церия-алюминия, оксида церия-циркония и оксида алюминия-магния. Более предпочтительно, когда тугоплавкий оксид выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида церия, оксида кремния-алюминия и оксида церия-циркония. Еще более предпочтительно, когда тугоплавкий оксид представляет собой оксид алюминия или оксид кремния-алюминия, особенно оксид кремния-алюминия.
Особенно предпочтительный второй слой содержит носитель из оксида кремния-алюминия, платину, палладий, барий, молекулярное сито и металл платиновой группы (МПГ) на носителе из оксида алюминия, например оксиде алюминия, стабилизированном редкими землями. Особенно предпочтительно, когда этот предпочтительный второй слой содержит первую зону, содержащую носитель из оксида кремния-алюминия, платину, палладий, барий, молекулярное сито, и вторую зону, содержащую металл платиновой группы (МПГ) на носителе из оксида алюминия, например оксиде алюминия, стабилизированном редкими землями. Этот предпочтительный второй слой может иметь активность в качестве катализатора окисления, например дизельного катализатора окисления (ДКО).
Дополнительный предпочтительный второй слой содержит, состоит или по существу состоит из металла платиновой группы на оксиде алюминия. Этот предпочтительный второй слой может иметь активность в качестве катализатора окисления, например катализатора для получения NО2.
Дополнительный предпочтительный второй слой содержит металл платиновой группы, родий и церийсодержащий компонент.
В других предпочтительных вариантах осуществления присутствует более чем один предпочтительный второй слой, описанный выше, в добавление к композиции катализатора-адсорбера NОх. В таких вариантах осуществления один или несколько дополнительных слоев могут присутствовать в любой конфигурации, включая зонированные конфигурации.
Композиция катализатора-адсорбера NОх может быть расположена или нанесена на второй слой или подложку (например, множество внутренних поверхностей прямопроточной монолитной подложки), предпочтительно второй слой расположен или нанесен на композицию катализатора-адсорбера NОх.
Второй слой может быть расположен или нанесен на подложку (например, множество внутренних поверхностей прямопроточной монолитной подложки).
Второй слой может быть расположен или нанесен на всю длину подложки или композиции катализатора-адсорбера NОх. Альтернативно, второй слой может быть расположен или нанесен на часть, например, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% или 95% подложки или композиции катализатора-адсорбера NОх.
Предпочтительно, вся длина подложки покрыта композицией катализатора-адсорбера NОх.
Дополнительным аспектом данного изобретения является система очистки выбросов для очистки потока выхлопного газа сгорания, которая содержит катализатор-адсорбер NОх, описанный выше. В предпочтительных системах двигатель на бедной смеси представляет собой дизельный двигатель, предпочтительно дизельный двигатель малой мощности. Катализатор-адсорбер NОх может находиться в тесно прикрепленном положении или нижнем положении.
Система очистки выбросов обычно дополнительно содержит устройство контроля выбросов.
Устройство контроля выбросов предпочтительно расположено ниже по ходу от катализатора-адсорбера NОх. Альтернативно, устройство контроля выбросов может быть выше по ходу от катализатора-адсорбера NОх.
Примеры устройства контроля выбросов включают в себя фильтр дизельных частиц (ФДЧ), ловушку NОх в бедной смеси (LNТ), катализатор NОх в бедной смеси (LNС), катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ), дизельный катализатор окисления (ДКО), каталитический фильтр сажи (КФС), фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SCRFTM), катализатор устранения проскока аммиака (УПА), катализатор холодного старта (dСSСТМ) и комбинации двух или более из них. Такие устройства контроля выбросов хорошо известны в технике.
Некоторые из вышеупомянутых устройств контроля выбросов имеют фильтрующие подложки. Устройство контроля выбросов, имеющее фильтрующую подложку, может быть выбрано из группы, состоящей из фильтра дизельных частиц (ФДЧ), каталитического фильтра сажи (КФС) и фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Предпочтительно, когда система очистки выбросов содержит устройство контроля выбросов, выбранное из группы, состоящей из ловушки NОх в бедной смеси (LNТ), катализатора устранения проскока аммиака (УПА), фильтра дизельных частиц (ФДЧ), катализатора селективного каталитического восстановления (СКВ), каталитического фильтра сажи (КФС), фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух или более из них. Более предпочтительно, устройство контроля выбросов выбирают из группы, состоящей из фильтра дизельных частиц (ФДЧ), катализатора селективного каталитического восстановления (СКВ), каталитического фильтра сажи (КФС), фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух или более из них. Еще более предпочтительно, устройство контроля выбросов представляет собой катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) или фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда система очистки выбросов данного изобретения содержит катализатор СКВ или катализатор SCRFTM, данная система очистки выбросов может дополнительно содержать инжектор для ввода азотистого восстановителя, такого как аммиак или предшественник аммиака, такой как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевина, в выхлопной газ ниже по ходу от катализатора-адсорбера NОх и выше по ходу от катализатора СКВ или катализатора SCRFTM.
Такой инжектор может быть проточно присоединен к источнику (например, баку) предшественника азотистого восстановителя. Регулируемое вентилем дозирование предшественника в выхлопной газ может регулироваться подходящим программным средством управления двигателя и обратной связью с замкнутым контуром или открытым контуром, обеспечиваемой датчиками, контролирующими состав выхлопного газа.
Аммиак также может генерироваться путем нагрева карбамата аммония (твердое вещество), и генерированный аммиак может впрыскиваться в выхлопной газ.
Альтернативно или дополнительно к инжектору, аммиак может генерироваться in situ (например, во время регенерации в богатой смеси LNТ, расположенного выше по ходу от катализатора СКВ или катализатора SCRFTM), например катализатор-адсорбер NОх, содержащий катализатор-адсорбер NОх данного изобретения. Таким образом, система очистки выбросов может дополнительно содержать устройство управления двигателем для обогащения выхлопного газа углеводородами.
Катализатор СКВ или катализатор SCRFTM может содержать металл, выбранный из группы, состоящей, по меньшей мере, из одного из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантаноидов и переходных металлов группы VIII (например Fе, Мn), где данный металл наносят на тугоплавкий оксид или молекулярное сито. Металл предпочтительно выбирают из Се, Fе, Сu и комбинаций любых двух или более из них, более предпочтительно металл представляет собой Fе или Сu.
Тугоплавкий оксид для катализатора СКВ или катализатора SCRFTM может быть выбран из группы, состоящей из Аl2О3, ТiО2, СеО2, SiО2, ZrО2 и смешанных оксидов, содержащих два или более из них. Нецеолитный катализатор также может включать в себя оксид вольфрама (например, V2О5/WО3/ТiО2, WОх/СеZrО2, WОх/ZrО2 или Fе/WОх/ZrО2).
Особенно предпочтительно, когда катализатор СКВ, катализатор SCRFTM или тонкое покрытие из них содержит, по меньшей мере, одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или SАРО. Данное, по меньшей мере, одно молекулярное сито может быть мелко-, средне- или крупнопористым молекулярным ситом. Под "мелкопористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярные сита, имеющие максимальный размер кольца 8, такие как СНА; под "среднепористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца 10, такое как ZSМ-5; и под "крупнопористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца 12, такое как бета. Мелкопористые молекулярные сита потенциально выгодны для использования в катализаторах СКВ.
В системе очистки выбросов данного изобретения предпочтительными молекулярными ситами для катализатора СКВ и катализатора SCRFTM являются синтетические алюмосиликатные цеолитные молекулярные сита, выбранные из группы, состоящей из АЕI, ZSМ-5, ZSМ-20, ЕRI, включая ZSМ-34, морденита, ферриерита, ВЕА, включая Бета, Y, СНА, LЕV, включая Nu-3, МСМ-22 и ЕU-1, предпочтительно АЕI или СНА, и имеющие отношение оксида кремния к оксиду алюминия от приблизительно 10 до приблизительно 50, например от приблизительно 15 до приблизительно 40.
В первом варианте осуществления системы очистки выбросов система очистки выбросов содержит катализатор-адсорбер NОх данного изобретения и каталитический фильтр сажи (КФС). За катализатором-адсорбером NОх обычно следует (например, находится выше по ходу) каталитический фильтр сажи (КФС). Таким образом, например, выход катализатора-адсорбера NОх присоединяется к входу каталитического фильтра сажи.
Второй вариант осуществления системы очистки выбросов касается системы очистки выбросов, содержащей катализатор-адсорбер NОх данного изобретения, каталитический фильтр сажи (КФС) и катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ).
За катализатором-адсорбером NОх обычно следует (например, находится выше по ходу) каталитический фильтр сажи (КФС). За каталитическим фильтром сажи обычно следует (например, находится выше по ходу) катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ). Инжектор азотистого восстановителя может быть расположен между каталитическим фильтром сажи (КФС) и катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Таким образом, за каталитическим фильтром сажи (КФС) может следовать (например, находится выше по ходу) инжектор азотистого восстановителя, а за инжектором азотистого восстановителя может следовать (например, находится выше по ходу) катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ).
В третьем варианте осуществления системы очистки выбросов система очистки выбросов содержит катализатор-адсорбер NОх данного изобретения, катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) и либо каталитический фильтр сажи (КФС), либо фильтр дизельных частиц (ФДЧ).
В третьем варианте осуществления системы очистки катализатор-адсорбер NОх данного изобретения обычно расположен перед (например, выше по ходу) катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Инжектор азотистого восстановителя может находиться между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Таким образом, каталитическая монолитная подложка может быть расположена перед (например, выше по ходу) инжектором азотистого восстановителя, а инжектор азотистого восстановителя может быть расположен перед (например, выше по ходу) катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) расположен перед (например, выше по ходу) каталитическим фильтром сажи (КФС) или фильтром дизельных частиц (ФДЧ).
Четвертый вариант осуществления системы очистки выбросов содержит катализатор-адсорбер NОх данного изобретения и фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SСRFТМ). Катализатор-адсорбер NОх данного изобретения обычно расположен перед (например, выше по ходу) фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ).
Инжектор азотистого восстановителя может находиться между катализатором-адсорбером NОх и фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ). Таким образом, катализатор-адсорбер NОх может быть расположен перед (например, выше по ходу) инжектором азотистого восстановителя, а инжектор азотистого восстановителя может быть расположен перед (например, выше по ходу) фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ).
Когда система очистки выбросов содержит катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) или фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SСRFТМ), как в вариантах осуществления выхлопной системы от второго до четвертого, описанных выше, УПА может находиться ниже по ходу от катализатора СКВ или катализатора SСRFТМ (т.е. в виде отдельной монолитной подложки), или более предпочтительно зона на нижнем по ходу или замыкающем конце монолитной подложки, содержащей катализатор СКВ, может быть использована в качестве носителя для УПА.
Другой аспект данного изобретения касается транспортного средства. Данное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно дизельный двигатель. Данный двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно дизельный двигатель, присоединен к системе очистки выбросов данного изобретения.
Предпочтительно, когда дизельный двигатель организован или приспособлен работать на топливе, предпочтительно дизельном топливе, содержащем ≤50 ч/млн серы, более предпочтительно ≤15 ч/млн серы, например ≤10 ч/млн серы и еще более предпочтительно ≤5 ч/млн серы.
Данное транспортное средство может быть маломощным дизельным автомобилем (ММДА), как определено в законодательстве США или Европы. Маломощный дизельный автомобиль обычно имеет массу <2840 кг, более предпочтительно массу <2610 кг. В США маломощный дизельный автомобиль (ММДА) относится к дизельному автомобилю, имеющему брутто массу ≤8500 фунтов (фунты США) (3856 кг). В Европе термин маломощный дизельный автомобиль (ММДА) относится к (i) пассажирским автомобилям, имеющим не больше чем восемь сидений в дополнение к сиденью водителя и имеющим максимальную массу, не превышающую 5 тонн, и (ii) к автомобилям для перевозки грузов, имеющим максимальную массу, не превышающую 12 тонн.
Альтернативно, транспортное средство может быть мощным дизельным автомобилем (МДА), таким как дизельный автомобиль, имеющий полную массу >8500 фунтов (фунты США) (3856 кг), как определено в законодательстве США.
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания, включающий приведение выхлопного газа в контакт с катализатором-адсорбером NОх, описанным выше. В предпочтительных способах выхлопной газ представляет собой богатую газовую смесь. В других предпочтительных способах выхлопной газ циклически меняется между богатой газовой смесью и бедной газовой смесью.
В некоторых предпочтительных способах очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания выхлопной газ находится при температуре приблизительно от 180 до 300°С.
В других предпочтительных способах очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания выхлопной газ приводится в контакт с одним или несколькими другими устройствами контроля выбросов в добавление к катализатору-адсорберу NОх, описанному выше. Данное устройство или устройства контроля выбросов предпочтительно расположены ниже по ходу от катализатора-адсорбера NОх.
Примеры дополнительного устройства контроля выбросов включают в себя фильтр дизельных частиц (ФДЧ), ловушку NОх в бедной смеси (LNТ), катализатор NОх в бедной смеси (LNС), катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ), дизельный катализатор окисления (ДКО), каталитический фильтр сажи (КФС), фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SCRFTM), катализатор устранения проскока аммиака (УПА) и комбинации двух или более из них. Такие устройства контроля выбросов хорошо известны в технике.
Некоторые из вышеупомянутых устройств контроля выбросов имеют фильтрующие подложки. Устройство контроля выбросов, имеющее фильтрующую подложку, может быть выбрано из группы, состоящей из фильтра дизельных частиц (ФДЧ), каталитического фильтра сажи (КФС) и фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Предпочтительно, когда данный способ включает приведение выхлопного газа в кон с устройством контроля выбросов, выбранным из группы, состоящей из ловушки NОх в бедной смеси (LNТ), катализатора устранения проскока аммиака (УПА), фильтра дизельных частиц (ФДЧ), катализатора селективного каталитического восстановления (СКВ), каталитического фильтра сажи (КФС), фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM), катализатора холодного старта (dСSСТМ) и комбинаций двух или более из них. Более предпочтительно, устройство контроля выбросов выбирают из группы, состоящей из фильтра дизельных частиц (ФДЧ), катализатора селективного каталитического восстановления (СКВ), каталитического фильтра сажи (КФС), фильтрующего катализатора селективного каталитического восстановления (SCRFTM) и комбинаций двух или более из них. Еще более предпочтительно, устройство контроля выбросов представляет собой катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) или фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SCRFTM).
Когда способ данного изобретения включает приведение выхлопного газа в контакт с катализатором СКВ или катализатором SCRFTM, данный способ может дополнительно содержать впрыскивание азотистого восстановителя, такого как аммиак или предшественник аммиака, такой как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевина, в выхлопной газ ниже по ходу от катализатора-адсорбера NОх и выше по ходу от катализатора СКВ или катализатора SCRFTM.
Такое впрыскивание может выполняться с помощью инжектора. Данный инжектор может быть проточно присоединен к источнику (например, баку) предшественника азотистого восстановителя. Регулируемое вентилем дозирование предшественника в выхлопной газ может регулироваться подходящим программным средством управления двигателя и обратной связью с замкнутым контуром или открытым контуром, обеспечиваемой датчиками, контролирующими состав выхлопного газа.
Аммиак также может генерироваться путем нагрева карбамата аммония (твердое вещество), и генерированный аммиак может впрыскиваться в выхлопной газ.
Альтернативно или дополнительно к инжектору, аммиак может генерироваться in situ (например, во время регенерации в богатой смеси LNТ, расположенного выше по ходу от катализатора СКВ или катализатора SCRFTM). Таким образом, данный способ может дополнительно содержать обогащение выхлопного газа углеводородами.
Катализатор СКВ или катализатор SCRFTM может содержать металл, выбранный из группы, состоящей, по меньшей мере, из одного из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантаноидов и переходных металлов группы VIII (например Fе), где данный металл наносят на тугоплавкий оксид или молекулярное сито. Металл предпочтительно выбирают из Се, Fе, Сu и комбинаций любых двух или более из них, более предпочтительно металл представляет собой Fе или Сu.
Тугоплавкий оксид для катализатора СКВ или катализатора SCRFTM может быть выбран из группы, состоящей из Аl2О3, ТiО2, СеО2, SiО2, ZrО2 и смешанных оксидов, содержащих два или более из них. Нецеолитный катализатор также может включать в себя оксид вольфрама (например, V2О5/WО3/ТiО2, WОх/СеZrО2, WОх/ZrО2 или Fе/WОх/ZrО2).
Особенно предпочтительно, когда катализатор СКВ, катализатор SCRFTM или тонкое покрытие из них содержит, по меньшей мере, одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или SАРО. Данное, по меньшей мере, одно молекулярное сито может быть мелко-, средне- или крупнопористым молекулярным ситом. Под "мелкопористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярные сита, имеющие максимальный размер кольца 8, такие как СНА; под "среднепористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца 10, такое как ZSМ-5; и под "крупнопористым молекулярным ситом" авторы понимают здесь молекулярное сито, имеющее максимальный размер кольца 12, такое как бета. Мелкопористые молекулярные сита потенциально выгодны для использования в катализаторах СКВ.
В способе очистки выхлопного газа данного изобретения предпочтительными молекулярными ситами для катализатора СКВ и катализатора SCRFTM являются синтетические алюмосиликатные цеолитные молекулярные сита, выбранные из группы, состоящей из АЕI, ZSМ-5, ZSМ-20, ЕRI, включая ZSМ-34, морденита, ферриерита, ВЕА, включая Бета, Y, СНА, LЕV, включая Nu-3, МСМ-22 и ЕU-1, предпочтительно АЕI или СНА, и имеющие отношение оксида кремния к оксиду алюминия от приблизительно 10 до приблизительно 50, например от приблизительно 15 до приблизительно 40.
В первом варианте осуществления данный способ приведение выхлопного газа в контакт с катализатором-адсорбером NОх данного изобретения и каталитическим фильтром сажи (КФС). За катализатором-адсорбером NОх обычно следует (например, находится выше по ходу) каталитический фильтр сажи (КФС). Таким образом, например, выход катализатора-адсорбера NОх присоединяется к входу каталитического фильтра сажи.
Второй вариант осуществления способа очистки выхлопного газа касается способа, включающего приведение выхлопного газа в контакт с катализатором-адсорбером NОх данного изобретения, каталитическим фильтром сажи (КФС) и катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ).
За катализатором-адсорбером NОх обычно следует (например, находится выше по ходу) каталитический фильтр сажи (КФС). За каталитическим фильтром сажи обычно следует (например, находится выше по ходу) катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ). Инжектор азотистого восстановителя может быть расположен между каталитическим фильтром сажи (КФС) и катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Таким образом, за каталитическим фильтром сажи (КФС) может следовать (например, находится выше по ходу) инжектор азотистого восстановителя, а за инжектором азотистого восстановителя может следовать (например, находится выше по ходу) катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ).
В третьем варианте осуществления способа очистки выхлопного газа данный способ включает приведение выхлопного газа в контакт с катализатором-адсорбером NОх данного изобретения, катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ) и либо каталитическим фильтром сажи (КФС), либо фильтром дизельных частиц (ФДЧ).
В третьем варианте осуществления способа очистки выхлопного газа катализатор-адсорбер NОх данного изобретения обычно расположен перед (например, выше по ходу) катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Инжектор азотистого восстановителя может находиться между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Таким образом, катализатор-адсорбер NОх может быть расположен перед (например, выше по ходу) инжектором азотистого восстановителя, а инжектор азотистого восстановителя может быть расположен перед (например, выше по ходу) катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ). Катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) расположен перед (например, выше по ходу) каталитическим фильтром сажи (КФС) или фильтром дизельных частиц (ФДЧ).
Четвертый вариант осуществления способа очистки выхлопного газа содержит катализатор-адсорбер NОх данного изобретения и фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SСRFТМ). Катализатор-адсорбер NОх данного изобретения обычно расположен перед (например, выше по ходу) фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ).
Инжектор азотистого восстановителя может находиться между катализатором-адсорбером NОх и фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ). Таким образом, катализатор-адсорбер NОх может быть расположен перед (например, выше по ходу) инжектором азотистого восстановителя, а инжектор азотистого восстановителя может быть расположен перед (например, выше по ходу) фильтрующим катализатором селективного каталитического восстановления (SСRFТМ).
Когда система очистки выбросов содержит катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) или фильтрующий катализатор селективного каталитического восстановления (SСRFТМ), как в вариантах осуществления данного способа от второго до четвертого, описанных выше, УПА может находиться ниже по ходу от катализатора СКВ или катализатора SСRFТМ (т.е. в виде отдельной монолитной подложки), или более предпочтительно зона на нижнем по ходу или замыкающем конце монолитной подложки, содержащей катализатор СКВ, может быть использована в качестве носителя для УПА.
Другой аспект данного изобретения представляет собой применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх для улучшения емкости низкотемпературного сохранения NОх материала носителя по сравнению с эквивалентным материалом носителя, который не содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх. Это выгодно, так как при низких температурах (обычно ниже 200°С) функция сохранения NОх существующих катализаторов обычно является неэффективной и остается областью развития катализатора, которая нуждается в улучшении.
Другой аспект данного изобретения представляет собой применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх для улучшения активности уменьшения NОх носителем во время продувки богатой смесью по сравнению с эквивалентным носителем, который не содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх.
Другой аспект данного изобретения представляет собой применение смешанного допирующего усилителя сохранения NОх для улучшения селективности по N2 носителя во время продувки богатой смесью по сравнению с эквивалентным носителем, который не содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх. Это выгодно, так как катализатор с плохой селективностью может приводить к образованию N2О, а не N2, который сам является загрязнителем, и поэтому обычно нежелательно его образование в системах очистки выбросов.
ПРИМЕРЫ
Изобретение будет теперь проиллюстрировано с помощью следующих неограничивающих примеров.
Материалы
Материалы готовили согласно следующим общим способам:
Способ 1
СеО2 с высокой площадью поверхности (площадь поверхности=156 м2г-1) пропитывали до появления влажности нитратным предшественником соответствующего оксида металла из используемых допантов. Полученный допированный СеО2 сушили при 110°С на протяжении ночи с последующим прокаливанием на воздухе при 500°С/2ч. Затем допированный СеО2 пропитывали солью платины, достигая содержания Рt 1 масс.%. Рt-пропитанный допированный СеО2 сушили при 110°С и затем прокаливали на воздухе при 500°С/2ч. Таблица 1 ниже перечисляет разные приготовленные катализаторы. Для образца 1 не использовали допант из оксида металла.
Катализатор Допанты (мол. %)
1 1Pt/CeO2 - -
2 1Pt/Nd-CeO2 Nd (10) -
3 1Pt/Nd-Sm-CeO2 Nd (8) Sm (8)
4 1Pt/Gd-Pr-CeO2 Gd (8) Pr (8)
5 1Pt/La-Sm-CeO2 La (8) Sm (8)
6 1Pt/La-Sr-CeO2 La (7) Sr (4)
7 1Pt/Sm-Sr-CeO2 Sm (8) Sr (8)
8 1Pt/Ca-Sr-CeO2 Ca (5) Sr (2)
9 1Pt/Mg-Sr-CeO2 Mg (6) Sr (4)
Таблица 1
Способ 2
Рd
СеО2 с высокой площадью поверхности (площадь поверхности=156 м2г-1) пропитывали до появления влажности нитратным предшественником соответствующего оксида металла из используемых допантов. Полученный допированный СеО2 сушили при 110°С на протяжении ночи с последующим прокаливанием на воздухе при 500°С/2ч. Затем допированный СеО2 пропитывали солью палладия, достигая содержания Рd 1 масс.%. Рd-пропитанный допированный СеО2 сушили при 110°С и затем прокаливали на воздухе при 500°С/2ч. Таблица 2 ниже перечисляет разные приготовленные катализаторы. Для образца 1 не использовали допант из оксида металла.
Катализатор Допанты (мол. %)
1 1Pd/CeO2 - -
2 1Pd/Nd-CeO2 Nd (10) -
3 1Pd/Nd-Sm-CeO2 Nd (8) Sm (8)
Таблица 2
Способ 3
Рt/Рd
СеО2 с высокой площадью поверхности (площадь поверхности=156 м2г-1) пропитывали до появления влажности нитратным предшественником соответствующего оксида металла из используемых допантов. Полученный допированный СеО2 сушили при 110°С на протяжении ночи с последующим прокаливанием на воздухе при 500°С/2ч. Затем допированный СеО2 пропитывали солью платины и солью палладия, достигая содержания показанного в таблице 3 ниже. Рt/Рd-пропитанный допированный СеО2 сушили при 110°С и затем прокаливали на воздухе при 500°С/2ч. Таблица 3 ниже перечисляет разные приготовленные катализаторы. Для образца 1 не использовали допант из оксида металла.
Катализатор Допанты (мол. %)
1 0,83Pt/0,17Pd/CeO2 (5:1 Pt:Pd) - -
2 0,67Pt/0,33Pd/Nd-Sm-CeO2 (2:1 Pt:Pd) Nd (8) Sm (8)
3 0,83Pt/0,17Pd/Nd-Sm-CeO2 (5:1 Pt:Pd) Nd (8) Sm (8)
Таблица 3
Экспериментальные результаты
Тесты сохранения
Пример 1
Активность сохранения NОх в воздухе при 500°С каждого из порошкообразных каталитических материалов, полученных вышеописанными общими способами, определяли в газовой смеси, содержащей 60 ч/млн NО, 1500 ч/млн СО, 400 ч/млн С3Н6, 10% О2, 5% СО2 и 5% Н2О, остальное азот, используя 0,4 грамма каждого порошкового катализатора, отсеянного до 250<d<355 микрон, при объемной скорости потока газа 2 литра в минуту при МНSV 300 L⋅ч-1⋅г-1. Во время тестирования газовую смесь отводили от катализатора в течение первой минуты перед проходом сквозь образец в течение 5 минут при температуре сохранения (100, 150 или 200°С). За этой стадией адсорбции следовала температурно-программированная десорбция (ТПД) при скорости нагрева 15°С/минуту в присутствии NО-содержащего газа до тех пор, пока температура слоя не достигала приблизительно 270°С. Затем каждый каталитический материал взаимодействовал с восстановительной газовой смесью (лямбда=0,93) в течение 15 с.
Количество NОх и других газов, присутствующих в газовой смеси, измеряли, используя инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FТIR). Сохранение NОх, вычисленное как количество NО2, сохраненное на грамм катализатора за период 5 минут, показано в таблице 4 ниже.
Катализатор NO2 сохраненный (мг/г)
100°C 150°C 200°C
1 1Pt/CeO2 0,65 0,49 2,23
2 1Pd/CeO2 2,15 1,26 0,82
3 1Pt/Nd-CeO2 0,98 1,14 2,50
4 1Pd/Nd-CeO2 2,03 2,00 1,56
5 1Pt/Nd-Sm-CeO2 1,14 2,01 3,20
6 1Pt/Gd-Pr-CeO2 1,03 1,41 3,00
7 1Pt/La-Sm-CeO2 0,92 1,74 2,50
8 1Pt/La-Sr-CeO2 1,03 1,46 2,66
9 1Pt/Sm-Sr-CeO2 1,90 1,41 2,80
10 1Pt/Ca-Sr-CeO2 0,92 1,03 2,36
11 1Pt/Mg-Sr-CeO2 0,65 1,06 2,01
12 1Pd/Nd-Sm-CeO2 1,89 2,13 1,56
13 0,67Pt/0.33Pd/Nd-Sm-CeO2 1,12 2,72 2,42
14 0,83Pt/0.17Pd/Nd-Sm-CeO2 0,89 1,62 2,90
Таблица 4
Из результатов, показанных выше в таблице 4, ясно, что допированые СеО2 материалы, т.е. образцы 3-14 в таблице 4, в общем, сохраняют большее количество NОх, чем недопированные материалы, т.е. образцы 1 и 2. Также можно видеть, что и образец, содержащий Nd-Sm (например, образец 5), имел самую высокую емкость сохранения при 150 и 200°С, т.е. при относительно низких температурах. Заметно, что этот смешанный допирующий образец демонстрировал большее сохранение NО2, чем эквивалентный материал, содержащий только Nd (образец 3), показывая преимущественный синергетический эффект от введения множества допантов относительно одного допанта.
Из результатов, показанных в таблице 4, также можно видеть, что одинаковый эффект наблюдали для Рd-содержащих образцов, как и для Рt-содержащих образцов.
Пример 2
Также измеряли NО2, сохраненный при разных температурах, для образца Рt-Nd-Sm-СеО2 для разных содержаний Nd-Sm (относительно Рt-СеО2). Результаты также показаны в таблице 5 ниже.
Масс.% содержания Nd-Sm NO2 сохраненный (мг/г)
100°C 150°C 200°C
1 20 0,77 2,15 2,64
2 16 1,14 2,01 3,20
3 10 1,02 1,16 2,76
4 5 0,99 0,90 2,49
Таблица 5
Результаты в таблице 5 свидетельствуют, что, в общем, увеличение масс.% содержания усилителя сохранения NОх (в данном случае Nd-Sm смешанный допант) увеличивает количество сохраненного NО2 при 100, 150 и 200°С. Таблица 5 также показывает, однако, что при 200°С образец, содержащий 16 масс.% Nd-Sm смешанного допанта, имел более высокое сохранение, чем эквивалентный образец, содержащий 20 масс.% Nd-Sm.
Пример 3
Измеряли NО2, сохраненный при разных температурах, для образца Рt-Nd-Sm-СеО2 для разных содержаний Pt при постоянном содержании усилителя сохранения NОх (16,3 масс.% Nd-Sm). Результаты показаны в таблице 6 ниже.
Масс.% содержания Pt NO2 сохраненный (мг/г)
100°C 150°C 200°C
1 1 1,14 2,01 3,20
2 0,75 0,72 1,91 2,74
3 0,5 1,65 2,00 2,75
Таблица 6
Результаты в таблице 6 свидетельствуют, что содержание Pt более 0,5 масс.%, например 0,75 масс.% или 1 масс.%, является благоприятным для увеличения количества NО2, сохраняемого в условиях тестирования.
Пример 4
При использовании, во время продувки богатой смесью при 270°С, часть NОх, сохраненного катализатором-адсорбером NОх, выделяется в виде NО или NО2, а часть восстанавливается до N2 или N2О. Для очистки выхлопных газов желательно, чтобы основным продуктом во время продувки был N2.
Таблица 7 ниже показывает селективность (% N2 среди всех продуктов N2, N2О, NО, NО2) превращения NОх в N2 каждым катализатором во время этапа восстановления.
Катализатор % Селективность в N2 во во время продувки
100°C 150°C 200°C
1 1Pt/CeO2 66 62 70
2 1Pt/Nd-CeO2 94 94 93
3 1Pt/Nd-Sm-CeO2 95 92 96
4 1Pt/Gd-Pr-CeO2 90 91 94
5 1Pt/La-Sm-CeO2 93 91 97
6 1Pt/La-Sr-CeO2 85 86 93
7 1Pt/Sm-Sr-CeO2 87 90 96
8 1Pt/Ca-Sr-CeO2 83 83 89
9 1Pt/Mg-Sr-CeO2 84 83 93
Таблица 7
Из таблицы 7 можно видеть, что образцы, содержащие смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, значительно более селективны в получении N2 во время продувки богатой смесью, чем недопированный образец (образец 1). Nd-Sm допированный материал (образец 3) особенно селективен для N2 при 100, 150 и 200°С.
Пример 5
Активность сохранения NОх катализаторов, содержащих смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, также измеряли в условиях циклического окисления (бедная смесь) и восстановления (богатая смесь). Сначала образцы термически состаривали на воздухе при 800°С в течение 24 ч перед измерениями. Газовая смесь во время периода окисления и восстановления показана в таблице 8 ниже.
Газ Бедная смесь
(лямбда=2.30)		 Богатая смесь
(лямбда=0.95)
O2 12% 1.3%
CO2 6% 6%
H2O 6% 6%
NO 200 ч/млн 200 ч/млн
C3H6 200 ч/млн 1000 ч/млн
CO 1500 ч/млн 21000 ч/млн
H2 0 ч/млн 7500 ч/млн
N2 остальное остальное
Таблица 8
Окислительный период теста был 300 секунд, а восстановительный период 16 секунд. Масса использованного порошкообразного образца была 0,4 грамма, отсеянного до 250<d<355 микрон, а объемная скорость потока газа 2 литра в минуту при МНSV 300 л*ч-1*г-1. Система была при исходной температуре 150°С. Во время тестирования газовую смесь отводили от катализатора в течение первой минуты перед прохождением через образец и циклически варьировали между окислительными и восстановительными условиями в течение 3 полных циклов, заканчивая в восстановительных условиях. Затем температуру образца увеличивали и тестирование повторяли.
Влияние этих циклических условий на активность сохранения NОх катализаторов, содержащих усилитель сохранения NОх, при 250°С показано на фигуре 1. Из данных, показанных на фигуре 1, ясно, что для всех катализаторов степень сохранения NОх увеличивается после продувки богатой смесью, но данный эффект сильнее выражен для композиций, содержащих смешанный допирующий усилитель сохранения NОх.
Пример 6
Таблица 9 показывает количество NОх, сохраненное на этих состаренных катализаторах при разных температурах. Различие в степени сохранения NОх между 1ым и 3им циклами показывает активацию или деактивацию (т.е. образец не продувался в достаточной степени) во время контакта с богатой фазой теста.
Катализатор 150°C 200°C 250°C 300°C
1ый 3ий 1ый 3ий 1ый 3ий 1ый 3ий
1Pt/CeO2 1,37 0,98 1,04 1,49 0,64 1,56 0,74 1,71
1Pt/Nd-CeO2 1,40 1,21 1,25 1,59 1,27 1,87 1,38 2,76
1Pt/Nd-Sm-CeO2 1,39 1,08 0,92 1,39 1,12 2,97 2,77 3,21
Таблица 9
Из результатов, показанных в таблице 9, ясно, что при относительно низкой температуре 150°С образцы деактивировались вследствие недостаточной продувки. Однако выше этой температуры (например, при 200, 250 и 300°С) образцы, содержащие смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, активировались в большей степени, чем недопированый материал.
Пример 7
Дополнительное свидетельство преимущественного эффекта смешанного допирующего усилителя сохранения NОх на активацию Рt-СеО2 каталитического материала также наблюдали, когда эти катализаторы сначала восстанавливали при 300°С при лямбда=0,95 в течение 5 минут (богатая газовая смесь) перед циклическим тестированием.
Фигура 2 показывает концентрацию NОх во время циклического бедного-богатого теста при 150°С после восстановления состаренных образцов. Можно видеть, что катализатор, содержащий Nd-Sm в качестве смешанного допирующего усилителя сохранения NОх, показывает самую высокую активность сохранения.
Таблица 10 показывает количестве NОх, сохраненного на этих состаренных-восстановленных катализаторах при разных температурах.
Катализатор 150°C 200°C 250°C
1ый 3ий 1ый 3ий 1ый 3ий
1Pt/CeO2 2,50 2,00 2,71 2,40 2,30 2,33
1Pt/Nd-CeO2 2,70 2,95 3,75 4,02 3,29 3,34
1Pt/Nd-Sm-CeO2 3,00 3,20 4,14 4,49 3,90 4,19
Таблица 10
Из результатов, показанных в таблице 10, можно видеть, что все восстановленные образцы имели более высокую активность сохранения по сравнению с только состаренными образцами (т.е. образцами, показанными в таблице 1). Однако данный эффект был более выраженным в материале, содержащем смешанный допирующий усилитель сохранения NОх.
Дополнительное улучшение функции сохранения NОх наблюдали, если катализатор восстанавливали в более восстановительных условиях при 300°С лямбда=0,93 в течение 5 минут. Эти результаты показаны в таблице 11 ниже.
Катализатор 150°C 200°C 250°C
1ый 3ий 1ый 3ий 1ый 3ий
1Pt/CeO2 2,67 3,04 3,83 4,24 3,47 3,76
1Pt/Nd-CeO2 2,95 3,34 4,01 4,64 3,94 4,10
1Pt/Nd-Sm-CeO2 3,34 3,87 4,94 5,46 4,31 4,83
Таблица 11
Пример 8
1,24 г/дюйм3 (0,0757 г/см3) 10% Се на 20% МgО/Аl2О3 шпинели превращали в суспензию с дистиллированной водой и затем измельчали до d90 13-15 мкм. Затем к этой суспензии добавляли раствор 100 г/фут3 (3531 г/м3) малоната Рt и 20 г/фут3 (706 г/м3) нитрата Рd и перемешивали до однородности. Рt/Рd позволяли адсорбироваться на шпинельном носителе в течение 1 часа.
Затем к этому добавляли 3 г/дюйм3 (0,183 г/см3) недопированного СеО2 или Nd-Sm-СеО2 (приготовленного, как описано в способе 3 выше) и 0,2 г/дюйм3 (0,0122 г/см3) связующего оксида алюминия (Disperal), и перемешивали до однородности, образуя тонкое покрытие.
Затем тонкое покрытие наносили на керамический или металлический монолит, используя стандартные процедуры, сушили при 100°С и прокаливали при 500°С в течение 45 мин.
Каждый из катализаторов, образованных таким образом, тестировали в модельном цикле МVЕG-В, используя 1,6-литровый закрепленный дизельный двигатель. Выбросы измеряли до и после катализатора.
Результаты одного типичного цикла тестирования двигателя показаны в таблице 12 ниже.
Время (секунды) NOx сохранение @80% эффективность (г)
1Pt/CeO 2 1Pt/Nd-Sm-CeO 2
150 0,27 0,46
175 0,26 0,58
200 0,23 1
250 0,09 0,9
Таблица 12
Из результатов в таблице 12 можно видеть, что катализатор, содержащий смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, сохранял значительно больше NОх в каждый момент времени, в который выполняли измерение, чем сравнительный недопированный катализатор.
Пример 9
Керны образцов отбирали из каждого из катализаторов, описанных в примере 8 выше (т.е. 0,83Pt/0,17Pd/CeO2 и 0,83Pt/0,17Pd/Nd-Sm-CeO2). Керны предварительно нагревали до 400°С в газовой смеси, содержащей 6% СО2, 12% О2 и остальное N2, и затем выполняли семь циклов в бедных-богатых условиях, используя газовые смеси, показанные ниже в таблице 13 (в каждом случае балансом был азот). Циклы были из 120 секунд бедной смеси/10 секунд богатой смеси при объемной скорости (ОС) 40000 ч-1.
Бедная смесь Богатая смесь
O2 (%) 12 0,9
CO2 (%) 6 10
H2O (%) 6 12
NO (ч/млн) 200 100
C3H6 (ч/млн как C1) 500 3000
CO (ч/млн) 1500 21000
ч/млн - 7500
Таблица 13
Каталитическую активность определяли, используя лабораторный тест с синтетическим газом. Керны тестировали в газовом устройстве для тестирования модельной каталитической активности (SСАТ), используя входную газовую смесь в таблице 13. Тест состоял из шести циклов из 300 секунд бедной смеси/16 секунд богатой смеси.
Результаты одного типичного цикла теста SСАТ при низкой ОС (40000 ч-1) при 200°С показаны в таблицах 14 и 15 ниже.
Температура (°C) NOx сохранение (г/л)
1Pt/CeO 2 1Pt/Nd-Sm-CeO 2
150 0,1 0,3
175 0,1 0,5
200 0,2 0,8
250 0,6 1
Таблица 14
Из результатов в таблице 14 можно видеть, что катализатор, содержащий смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, сохранял значительно больше NОх в каждый момент времени, в который выполняли измерение, чем сравнительный недопированный катализатор.
Температура (°C) NOx конверсия (%)
1Pt/CeO 2 1Pt/Nd-Sm-CeO 2
150 4,6 11,4
175 2,6 23,2
200 17,8 28,3
250 40,1 52,8
Таблица 15
Из результатов в таблице 15 можно видеть, что конверсия NОх для катализатора, содержащего смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, была выше при всех температурах, чем для сравнительного недопированного катализатора.

Claims (15)

1. Композиция катализатора-адсорбера NОх, содержащая носитель и один или несколько металлов платиновой группы, расположенных на данном носителе;
где один или несколько металлов платиновой группы выбирают из группы, состоящей из палладия, платины, или смеси или сплава платины и палладия;
где носитель содержит оксид церия; и
где носитель содержит смешанный допирующий усилитель сохранения NОх, где смешанный допирующий усилитель сохранения NОх содержит смесь неодима и самария или их оксидов.
2. Композиция катализатора-адсорбера NОх по п. 1, в которой носитель выбирают из группы, состоящей из оксида церия, смешанного оксида церия-циркония, смешанного оксида церия-магния-алюминия и смешанного оксида алюминия-церия-циркония.
3. Композиция катализатора-адсорбера NОх по п. 1 или 2, дополнительно содержащая барий.
4. Композиция катализатора-адсорбера NОх по любому из пп. 1 или 2, где композиция катализатора-адсорбера NОх по существу свободна от бария.
5. Катализатор-адсорбер NОх, содержащий композицию катализатора-адсорбера NОх по любому из пп. 1-4, нанесенную на металлическую или керамическую подложку.
6. Катализатор-адсорбер NОх по п. 5, в котором подложка является прямопроточным монолитом или фильтрующим монолитом.
7. Катализатор-адсорбер NОх, содержащий композицию катализатора-адсорбера NОх по любому из пп. 1-4, в котором композиция катализатора экструдирована с образованием прямопроточной или фильтрующей подложки.
8. Система очистки выбросов для очистки потока выхлопного газа сгорания, содержащая двигатель внутреннего сгорания и катализатор-адсорбер NОх по любому из пп. 5-7.
9. Система очистки выбросов по п. 8, в которой двигатель внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель.
10. Система очистки выбросов по п. 8 или 9, дополнительно содержащая систему катализатора селективного каталитического восстановления, фильтр мелких частиц, фильтрующую систему селективного каталитического восстановления, пассивный адсорбер NОх, систему трехмаршрутного катализатора или их комбинации.
11. Способ очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания, в котором осуществляют приведение в контакт выхлопного газа с катализатором-адсорбером NОх по любому из пп. 5-7.
12. Способ очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания по п. 11, в котором выхлопной газ находится при температуре приблизительно от 100 до 300°С.
RU2019113163A 2016-10-04 2017-09-22 КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx RU2755126C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1616812.2A GB201616812D0 (en) 2016-10-04 2016-10-04 NOx adsorber catalyst
GB1616812.2 2016-10-04
PCT/GB2017/052841 WO2018065754A1 (en) 2016-10-04 2017-09-22 NOx ADSORBER CATALYST

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019113163A RU2019113163A (ru) 2020-11-06
RU2019113163A3 RU2019113163A3 (ru) 2021-03-19
RU2755126C2 true RU2755126C2 (ru) 2021-09-13

Family

ID=57571157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113163A RU2755126C2 (ru) 2016-10-04 2017-09-22 КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10391478B2 (ru)
EP (1) EP3548178A1 (ru)
KR (1) KR20190065342A (ru)
CN (1) CN109982777A (ru)
BR (1) BR112019006705A2 (ru)
DE (1) DE102017122847A1 (ru)
GB (2) GB201616812D0 (ru)
RU (1) RU2755126C2 (ru)
WO (1) WO2018065754A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2554859A (en) * 2016-10-04 2018-04-18 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst
JP2021531956A (ja) 2018-07-27 2021-11-25 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company 改良されたｔｗｃ触媒を含有する高ドーパント担体
CN109046346A (zh) * 2018-08-02 2018-12-21 中自环保科技股份有限公司 一种提高催化剂耐久性能的制备方法及其制备的催化剂
KR20210130220A (ko) * 2019-03-20 2021-10-29 바스프 코포레이션 조정 가능한 NOx 흡착제
CN112138716A (zh) * 2020-10-10 2020-12-29 安徽艾可蓝环保股份有限公司 一种低温NOx吸附催化剂及其制备方法和应用
CN112727567B (zh) * 2020-12-15 2023-03-10 济南大学 柴油机用颗粒物过滤器及其在一体化减少柴油机冷启动阶段NOx和碳烟颗粒排放中的应用
EP4052787A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-07 Johnson Matthey Public Limited Company Nox storage material

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0613714A2 (en) * 1993-01-11 1994-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst and process for purifying exhaust gases
RU2102379C1 (ru) * 1992-06-02 1998-01-20 Бп Кемикэлс Лимитед Способ получения уксусной кислоты
EP1913999A4 (en) * 2005-06-16 2009-02-11 Cataler Corp EMISSION CONTROL CATALYST
US20090084090A1 (en) * 2005-04-11 2009-04-02 Tadao Nakatsuji Catalyst and Catalyst Structure for Reduction of Nitrogen Oxides, and Method for Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides
EP2481473A2 (en) * 2011-01-26 2012-08-01 Ford Global Technologies, LLC LNT and SCR catalysts for combined LNT-SCR applications
WO2015085300A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Johnson Matthey Public Limited Company Cold start catalyst and its use in exhaust systems
US20150224478A1 (en) * 2012-11-21 2015-08-13 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidation Catalyst for Treating the Exhaust Gas of a Compression Ignition Engine
RU2014130019A (ru) * 2011-12-22 2016-02-20 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани УЛУЧШЕННАЯ ЛОВУШКА NOx
RU2597090C2 (ru) * 2011-05-31 2016-09-10 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Каталитический фильтр с двойной функцией

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3285857B2 (ja) 1989-07-06 2002-05-27 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6182443B1 (en) 1999-02-09 2001-02-06 Ford Global Technologies, Inc. Method for converting exhaust gases from a diesel engine using nitrogen oxide absorbent
DE19955456A1 (de) * 1999-11-17 2001-05-23 Degussa Verfahren zur Herstellung eines Stickoxid-Speichermaterials und damit hergestelltes Speichermaterial
FI118326B (fi) * 2000-04-10 2007-10-15 Ecocat Oy Adsorbenttikatalyytti
GB0028198D0 (en) 2000-11-20 2001-01-03 Johnson Matthey Plc High temperature nox-trap component
FR2845932A1 (fr) * 2002-10-17 2004-04-23 Rhodia Elect & Catalysis Composition catalytique a base d'alume, de manganese, de potassium, de rubidium ou de cesium et de platine et son utilisation comme piege a nox dans le traitement de gaz
US7332135B2 (en) * 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
DE10308287B4 (de) 2003-02-26 2006-11-30 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Abgasreinigung
US7238640B2 (en) * 2003-12-30 2007-07-03 Ford Global Technologies, Llc Minimization of purge NOx release from NOx traps by optimizing the oxygen storage capacity
EP1729872B1 (en) * 2004-03-27 2021-03-10 Umicore AG & Co. KG Nitrogen oxide storage catalyst
JP5134185B2 (ja) * 2004-08-02 2013-01-30 本田技研工業株式会社 窒素酸化物を接触還元する方法
RU2404855C2 (ru) * 2006-05-15 2010-11-27 Родиа Операсьон Композиция на основе оксидов циркония, церия, лантана и иттрия, гадолиния или самария, с высокой удельной поверхностью и способностью к восстановлению, способ получения и применение в качестве катализатора
GB0620883D0 (en) 2006-10-20 2006-11-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine
FR2930456B1 (fr) * 2008-04-23 2010-11-19 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium et d'yttrium, a reductibilite elevee, procedes de preparation et utilisation en catalyse
US8475752B2 (en) * 2008-06-27 2013-07-02 Basf Corporation NOx adsorber catalyst with superior low temperature performance
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
US9662611B2 (en) * 2009-04-03 2017-05-30 Basf Corporation Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts
GB0922195D0 (en) * 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in NOx traps
WO2011092523A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Johnson Matthey Plc NOx ABSORBER CATALYSTS
FR2959735B1 (fr) * 2010-05-06 2012-06-22 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium d'au moins une autre terre rare, a porosite specifique, procede de preparation et utilisation en catalyse.
WO2012096039A1 (ja) * 2011-01-13 2012-07-19 エヌ・イー ケムキャット株式会社 脱硝触媒組成物、及びそれを用いた脱硝方法
GB201401115D0 (en) * 2014-01-23 2014-03-12 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst and exhaust system
GB2554859A (en) * 2016-10-04 2018-04-18 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102379C1 (ru) * 1992-06-02 1998-01-20 Бп Кемикэлс Лимитед Способ получения уксусной кислоты
EP0613714A2 (en) * 1993-01-11 1994-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst and process for purifying exhaust gases
US20090084090A1 (en) * 2005-04-11 2009-04-02 Tadao Nakatsuji Catalyst and Catalyst Structure for Reduction of Nitrogen Oxides, and Method for Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides
EP1913999A4 (en) * 2005-06-16 2009-02-11 Cataler Corp EMISSION CONTROL CATALYST
EP2481473A2 (en) * 2011-01-26 2012-08-01 Ford Global Technologies, LLC LNT and SCR catalysts for combined LNT-SCR applications
RU2597090C2 (ru) * 2011-05-31 2016-09-10 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Каталитический фильтр с двойной функцией
RU2014130019A (ru) * 2011-12-22 2016-02-20 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани УЛУЧШЕННАЯ ЛОВУШКА NOx
US20150224478A1 (en) * 2012-11-21 2015-08-13 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidation Catalyst for Treating the Exhaust Gas of a Compression Ignition Engine
WO2015085300A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Johnson Matthey Public Limited Company Cold start catalyst and its use in exhaust systems

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.I. MIKHAILICHENKO AND others, Rare earth metals, Metallurgy, 1987, 232 p. *
GAILORD, G. MARK, Linear and stereoregular polymers. Polymerization with controlled chain growth, Foreign Literature Publishing House, Moscow, 1962, p. 318. *
SAMANTHA JONES, Ceria Based Catalysts for Low Temperature NOx Storage and Storage and Release, University of Kentucky UKnowledge, 26.07.2016, 161 с. *
SAMANTHA JONES, Ceria Based Catalysts for Low Temperature NOx Storage and Storage and Release, University of Kentucky UKnowledge, 26.07.2016, p. 161. *
Solid catalysts, their structure, composition and catalytic activity: Monograph 1 I.M. Kolesnikov, G.I. Vyakhirev, M. Yu. Kilyanov, V.A. Vinokurov, S.I. Kolesnikov - M .: State Unitary Enterprise Publishing House "Oil and Gas" Russian State University of Oil and Gas named after I. M. Gubkina, 2000.-372 p. *
А.И. МИХАЙЛИЧЕНКО И ДР., Редкоземельные металлы, Металлургия, 1987, 232 с.. *
ГЕЙЛОРД, Г. МАРК, Линейные и стереорегулярные полимеры. Полимеризация с контролируемым ростом цепи, Изд-во иностранной литературы, Москва, 1962, с.318. Твёрдые катализаторы, их структура, состав и каталитическая активность: Монография 1 И.М. Колесников, Г.И. Вяхирев, М.Ю. Кильянов, В.А. Винокуров, С.И. Колесников - М.: ГУП Издательство "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000.-372 с. *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190366303A1 (en) 2019-12-05
GB201616812D0 (en) 2016-11-16
KR20190065342A (ko) 2019-06-11
RU2019113163A3 (ru) 2021-03-19
GB201715305D0 (en) 2017-11-08
US20180093254A1 (en) 2018-04-05
WO2018065754A1 (en) 2018-04-12
CN109982777A (zh) 2019-07-05
EP3548178A1 (en) 2019-10-09
GB2561628B (en) 2021-02-17
GB2561628A (en) 2018-10-24
RU2019113163A (ru) 2020-11-06
BR112019006705A2 (pt) 2019-06-25
DE102017122847A1 (de) 2018-04-05
US10391478B2 (en) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10532344B2 (en) NOx trap
RU2754996C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2755126C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2756816C2 (ru) ТРЕХСЛОЙНЫЙ КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2757335C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2762194C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2757287C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
RU2747358C2 (ru) КАТАЛИЗАТОР-АДСОРБЕР NOx
US10974228B2 (en) NOx adsorber catalyst
JP7231555B2 (ja) ＮＯｘ吸着触媒
Chandler et al. NO x adsorber catalyst
Chandler et al. NO x trap