Катализатор для выхлопных газов, содержащий два различных катализатора благородный металл/молекулярное сито

Предложен катализатор для выхлопных газов, эффективно адсорбирующий NOx и углеводороды (НС) при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и эффективно осуществляющий конверсию и высвобождающий адсорбированные NOx и НС при температурах, которые выше пониженной температуры, причем указанный катализатор для выхлопных газов содержит первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор, при этом первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито, при этом второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито, при этом первое молекулярное сито отлично от второго молекулярного сита, причем первый благородный металл и второй благородный металл представляют собой палладий, и причем пониженная температура лежит в диапазоне от 200 до 250°С. Также предложена выхлопная система для двигателей внутреннего сгорания и способ обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Технический результат - разработать катализатор для выхлопных газов, который обладает повышенной устойчивостью к сере и соответствующую выхлопную систему, позволяющую снизить выбросы в период холодного запуска при пониженной температуре. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 табл., 13 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к катализаторам для выхлопных газов и их использованию в выхлопной системе двигателей внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В двигателях внутреннего сгорания образуются выхлопные газы, содержащие различные загрязняющие примеси, в том числе, оксиды азота («NOx»), монооксид углерода и несгоревшие углеводороды, которые являются предметом регулирования государственного законодательства. Для уменьшения количества этих загрязняющих примесей, выбрасываемых в атмосферу, широко используются системы снижения токсичности выхлопных газов, и обычно удается достичь очень высокой эффективности по достижении этими системами рабочей температуры (обычно, 200°С или выше). Однако, эти системы относительно неэффективны, когда температура ниже рабочей (в период «холодного запуска»).

Например, современное применение селективного каталитического восстановления (selective catalytic reduction - SCR) с использованием мочевины, реализуемое с целью соответствия стандартам Euro 6b по выбросам, предусматривает увеличение температуры в точке дозирования мочевины выше 180°С до того, как станет возможным введение мочевины и ее использование для конверсии NOx. При температуре ниже 180°С конверсия NOx в современных системах сопряжена с трудностями, и в будущем принимаемом в Европе и США законодательстве особое значение будет придаваться низкотемпературному накоплению и конверсии NOx. В настоящее время это достигается различными способами нагревания, однако, это отрицательно влияет на выбросы СО2.

Поскольку в еще более строгом национальном и местном законодательстве уменьшены количества загрязняющих примесей, которые могут быть выброшены в атмосферу из дизельных или бензиновых двигателей, снижение выбросов в период холодного запуска становится главной ожидающей решения задачей. Таким образом, требуют исследования способы снижения количества NOx, выбрасываемых в условиях холодного запуска.

Например, в опубликованной заявке на патент США № 2012/0308439 описан катализатор холодного запуска, содержащий (1) цеолитный катализатор, включающий основной металл, благородный металл и цеолит, и (2) нанесенный на подложку катализатор на основе металла платиновой группы, включающий один или несколько металлов платиновой группы и один или несколько носителей в форме неорганических оксидов.

В Международной заявке РСТ WO 2008/047170 описана система, в которой NOx обедненных выхлопных газов адсорбируют при температуре менее 200°С, а затем подвергают термической десорбции при температуре более 200°С. Указано, что адсорбент NOx состоит из палладия и оксида церия или смешанного оксида или составного оксида, содержащего церий и, по меньшей мере, один другой переходный металл.

В опубликованной заявке на патент США № 2011/0005200 описана каталитическая система, в которой одновременно удаляется аммиак и интенсифицируется общая конверсия NOx благодаря размещению каталитической композиции аммиак-селективного каталитического восстановления («NH3-SCR») по потоку после ловушки обедненных NOx. Указано, что катализатор NH3-SCR адсорбирует аммиак, образующийся во время обогащенных импульсов в ловушке обедненных NОх. Накопленный аммиак затем вступает в реакцию с NОх, выделяющимися из расположенной выше по потоку ловушки обедненных NОх, благодаря чему увеличивается степень конверсии NОх с одновременным расходованием накопленного аммиака.

В Международной заявке РСТ WO 2004/076829 описана система очистки выхлопных газов, которая включает катализатор, накапливающий NOx, который расположен по потоку до катализатора SCR. Катализатор, накапливающий NOx, включает, по меньшей мере, один щелочной, щелочноземельный или редкоземельный металл, который покрыт или активирован, по меньшей мере, одним металлом платиновой группы (Pt, Pd, Rh или Ir). Указано, что особенно предпочтительный катализатор, накапливающий NOx, содержит оксид церия, покрытый платиной, и, дополнительно, платину в качестве катализатора окисления на подложке на основе оксида алюминия. В ЕР 1027919 описан материал, адсорбирующий NOx, который содержит пористый материал подложки, такой как оксид алюминия, цеолит, оксид циркония, оксид титана и/или оксид лантана, и, по меньшей мере, 0,1% вес. драгоценного металла (Pt, Pd и/или Rh). В качестве примера приведен случай, когда платина нанесена на подложку из оксида алюминия.

Для любой автомобильной системы или вовлеченного процесса желательно дальнейшее усовершенствование систем обработки выхлопных газов, особенно в условиях холодного запуска. Авторами изобретения разработан катализатор для выхлопных газов и соответствующая выхлопная система, позволяющие снизить выбросы в период холодного запуска при пониженной температуре. Новый катализатор для выхлопных газов также обладает повышенной устойчивостью к сере.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет собой катализаторы, эффективные с точки зрения адсорбции NOx и углеводородов (НС) при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и эффективные с точки зрения конверсии (преобразования) и высвобождения адсорбированных NOx и НС при температурах, которые выше пониженной температуры. Один из катализаторов для выхлопных газов содержит благородный металл и молекулярное сито и характеризуется инфракрасным (ИК) спектром с характеристическим пиком поглощения в диапазоне от 750 см-1 до 1050 см-1, помимо пиков поглощения непосредственно молекулярного сита. Катализатор для выхлопных газов также содержит благородный металл и молекулярное сито, при этом более 5 процентов количества благородного металла расположено внутри пор молекулярного сита. Катализатор для выхлопных газов также содержит первый и второй молекулярно-ситовый катализатор. Первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито, и второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито, при этом первое и второе молекулярное сита различны. Изобретение также охватывает выхлопные системы, включающие катализаторы для выхлопных газов, и способ обработки выхлопных газов с использованием этих катализаторов для выхлопных газов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Катализаторы для выхлопных газов, составляющие настоящее изобретение, эффективны с точки зрения адсорбции NOx и углеводородов (НС) при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и конверсии и высвобождения адсорбированных NOx и НС при температурах, которые выше этой пониженной температуры. Предпочтительно, пониженная температура лежит в диапазоне, примерно, от 200°С до 250°С, более предпочтительно, составляет около 200°С.

Один из катализаторов для выхлопных газов, предлагаемый изобретением, содержит благородный металл и молекулярное сито. Этот катализатор для выхлопных газов характеризуется ИК спектром с характеристическим пиком поглощения в диапазоне от 750 см-1 до 1050 см-1, более предпочтительно, в диапазоне от 800 см-1 до 1000 см-1, или в диапазоне от 850 см-1 до 975 см-1. Этот характеристический пик поглощения дополняет пики поглощения ИК спектра собственно молекулярного сита (т.е., не модифицированного молекулярного сита).

В другом варианте осуществления изобретения, катализатор для выхлопных газов настоящего изобретения содержит благородный металл и молекулярное сито, при этом некоторое количество благородного металла (более 1 процента всего добавленного благородного металла) в катализаторе для выхлопных газов расположено внутри пор молекулярного сита. Предпочтительно, более 5 процентов общего количества благородного металла расположено внутри пор молекулярного сита; более предпочтительно, более 10 процентов или более 25% или более 50 процентов общего количества благородного металла может быть расположено внутри пор молекулярного сита.

В другом варианте осуществления изобретения катализатор для выхлопных газов настоящего изобретения содержит благородный металл и молекулярное сито и характеризуется ИК спектром с характеристическим пиком поглощения в диапазоне от 750 см-1 до 1050 см-1 (более предпочтительно, в диапазоне от 800 см-1 до 1000 см-1, или в диапазоне от 850 см-1 до 975 см-1), и некоторое количество благородного металла (более 1 процента всего добавленного благородного металла, предпочтительно, более 5 процентов всего добавленного благородного металла) в катализаторе для выхлопных газов расположено внутри пор молекулярного сита. Более предпочтительно, более 10 процентов или более 25% или более 50 процентов общего количества благородного металла расположено внутри пор молекулярного сита.

Благородным металлом, предпочтительно, является палладий, платина, родий, золото, серебро, иридий, рутений, осмий или их смеси; более предпочтительно, палладий, платина, родий или их смеси. Особенно предпочтителен палладий.

Молекулярное сито может представлять собой любое природное или искусственное молекулярное сито, включая цеолиты, и, предпочтительно, образовано алюминием, кремнием и/или фосфором. Обычно, молекулярные сита имеют трехмерную структуру из SiO4, AlO4 и/или PO4, которые соединены общими атомами кислорода, но также могут иметь и двумерную структуру. Как правило, структура или каркас молекулярного сита анионные, уравновешиваемые компенсирующими заряд катионами, обычно, щелочными и щелочноземельными элементами (например, Na, K, Mg, Ca, Sr и Ва), ионами аммония, а также протонами.

Предпочтительно, молекулярное сито выбрано из алюмосиликатного молекулярного сита, металл-замещенного алюмосиликатного молекулярного сита, алюмофосфатного молекулярного сита или металл-замещенного алюмофосфатного молекулярного сита.

Предпочтительно, молекулярное сито представляет собой мелкопористое молекулярное сито с максимальным размером кольца восемь тетраэдрических атомов, среднепористое молекулярное сито с максимальным размером кольца десять тетраэдрических атомов или крупнопористое молекулярное сито с максимальным размером кольца двенадцать тетраэдрических атомов.

Если молекулярное сито представляет собой мелкопористое молекулярное сито, это, предпочтительно, молекулярное сито со структурой или каркасом типа ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON, а также смеси или срастания любых двух или более. Более предпочтительно, мелкопористый цеолит является AEI или CHA. Особенно предпочтительные срастания мелкопористых молекулярных сит включают KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA и AEI-SAV. Наиболее предпочтительно, мелкопористое сито является AEI или CHA или срастанием AEI-CHA.

Если молекулярное сито представляет собой среднепористое молекулярное сито, это, предпочтительно, молекулярное сито с каркасом типа MFI, FER, MWW или EUO. Если молекулярное сито представляет собой крупнопористое молекулярное сито, это, предпочтительно, молекулярное сито с каркасом типа CON, BEA, FAU, MOR или EMT.

Катализатор для выхлопных газов может быть получен любым известным способом. Например, благородный металл может быть добавлен к молекулярному ситу с образованием катализатора для выхлопных газов любым известным способом, прием добавления не считается имеющим решающее значение. Например, соединение благородного металла (такое как нитрат палладия) может быть нанесено на молекулярное сито путем пропитки, адсорбирования, ионного обмена, методом начальной влажности, осаждения и т.п. К катализатору для выхлопных газов также могут быть добавлены другие металлы.

Предпочтительно, катализатор для выхлопных газов дополнительно содержит проточный носитель или фильтрующий носитель. В одном из вариантов осуществления изобретения катализатор для выхлопных газов нанесен в виде покрытия на проточный или фильтрующий носитель, предпочтительно, осажден на проточный или фильтрующий носитель посредством процедуры нанесения грунтовки с получением каталитической системы для выхлопных газов.

Проточный или фильтрующий носитель представляет собой носитель, способный удерживать каталитические компоненты. Носитель, предпочтительно, представляет собой керамический носитель или металлический носитель. Керамический носитель может быть изготовлен из любого пригодного жаропрочного материала, например, оксида алюминия, оксида кремния, оксида титана, оксида церия, оксида циркония, оксида магния, цеолитов, нитрида кремния, карбида кремния, силикатов циркония, силикатов магния, алюмосиликатов, металл-алюмосиликатов (таких как кордиерит и сподумен) или смеси или смешанного оксида любых двух или более из них. Кордиерит, магнийалюмосиликат и карбид кремния являются особенно предпочтительными.

Металлические носители могут быть изготовлены из любого пригодного металла, в частности, из термостойких металлов и металлических сплавов, таких как титан и нержавеющая сталь, а также ферритных сплавов, содержащих железо, никель, хром и/или алюминий, помимо других металлов в следовых количествах.

Проточный носитель, предпочтительно, представляет собой проточный монолит с сотовой структурой, в которой имеется множество тонких параллельных тонкостенных каналов, идущих в осевом направлении через носитель по всей длине от его входного или выходного конца. Поперечное сечение канала может иметь любую форму, однако, предпочтительной формой является квадратная, синусоидальная, треугольная, прямоугольная, гексагональная, трапецеидальная, круглая или овальная.

Фильтрующий носитель, предпочтительно, является фильтрующим сквозь стенки монолитом. Каналы фильтрующего сквозь стенки монолита попеременно блокированы, благодаря чему поток выхлопных газов входит в канал со входного конца, затем проникает сквозь стенки канала и выходит из фильтрующего монолита через другой канал, открытый к выходному концу. Таким образом, материал в виде частиц, присутствующий в потоке выхлопных газов, улавливается фильтром.

Катализатор для выхлопных газов может быть добавлен к проточному или фильтрующему монолиту любым известным способом. Типичный способ изготовления катализатора для выхлопных газов с использованием приема нанесения грунтовки описан ниже. Следует понимать, что описанный ниже способ может быть изменен в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения.

Предварительно подготовленный катализатор для выхлопных газов может быть добавлен к проточному или фильтрующему носителю на стадии нанесения грунтовки. В качестве альтернативы, катализатор для выхлопного газа может быть образован на проточном или фильтрующем носителе путем, во-первых, нанесения на носитель в виде грунтовки не модифицированного молекулярного сита с получением носителя с покрытием из молекулярного сита. Затем к носителю с покрытием из молекулярного сита может быть добавлен благородный металл, это может быть выполнено путем пропитки и т.п.

Стадию нанесения грунтовки, предпочтительно, осуществляют путем, во-первых, суспендирования в надлежащем растворителе, предпочтительно воде, тонко измельченных частиц катализатора для выхлопных газов (или не модифицированного молекулярного сита) с получением суспензии. Дополнительные компоненты, такие как оксиды переходных металлов, связующие, стабилизаторы или промоторы, также могут быть введены в суспензию в форме смеси водорастворимых или диспергируемых в воде соединений. Предпочтительно, суспензия содержит от 10 до 70% вес. твердой фазы, более предпочтительно, от 20 до 50% вес. До изготовления суспензии частицы катализатора для выхлопных газов (или не модифицированного молекулярного сита), предпочтительно, подвергают такой обработке, направленной на уменьшение их размера (например, размолу), что в итоге средний размер твердых частиц составляет менее 20 мкм в диаметре.

Проточный или фильтрующий носитель затем может быть погружен один или несколько раз в суспензию, либо суспензия может быть нанесена в качестве покрытия на носитель так, что на носитель оказывается нанесенным необходимое количество каталитических материалов. Если благородный метал не введен в молекулярное сито до стадии нанесения грунтовки на проточный или фильтрующий носитель, носитель с покрытием из молекулярного сита, обычно сушат и обжигают, после чего благородный металл может быть нанесен на носитель с молекулярным ситом любым известным способом включая пропитку, адсорбирование или ионный обмен, например, с соединением благородного металла (такого как нитрат палладия). Предпочтительно, суспенизию наносят на всю длину проточного или фильтрующего носителя, так что грунтовка, представляющая собой катализатор для выхлопных газов, покрывает всю поверхность носителя.

После того, как проточный или фильтрующий носитель снабжен покрытием из катализатора для выхлопных газов и пропитан, если нужно, благородным металлом, носитель с покрытием, предпочтительно, сушат, затем обжигают путем нагревания с получением покрытого катализатором для выхлопных газов носителя. Предпочтительно, обжиг проводят при температуре от 400 до 600°С в течении, приблизительно, от 1 до 8 часов.

В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения проточный или фильтрующий носитель состоит из катализатора для выхлопных газов. В этом случае катализатор для выхлопных газов экструдируют с образованием проточного или фильтрующего носителя. Экструдированный в форме носителя катализатор для выхлопных газов, предпочтительно, представляет собой сотовый проточный монолит.

Экструдированные молекулярно-ситовые носители и сотовые структуры и способы их изготовления известны в данной области. См., например, патенты США №№ 5492883, 5565394 и 5633217 и исправленный патент США № 34804. Обычно, материал молекулярного сита смешивают с постоянным связующим, таким как силиконовая смола, и временным связующим, таким как метилцеллюлоза, смесь экструдируют с образованием полуфабриката сотовой структуры, который затем подвергают обжигу и спеканию с получением готового молекулярно-ситового проточного монолита. Молекулярное сито может содержать благородный металл до экструдирования, так что монолитный катализатор для выхлопных газов получают на стадии экструдирования. В качестве альтернативы, благородный металл может быть добавлен к заранее полученному молекулярно-ситовому монолиту с образованием монолитного катализатора для выхлопных газов.

В отдельном варианте осуществления изобретения катализатор для выхлопных газов содержит первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор. Первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито. Второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито. Первое и второе молекулярные сита отличны друг от друга. В этом варианте осуществления изобретения катализатор для выхлопных газов может включать один или несколько дополнительных молекулярно-ситовых катализаторов (например, третий молекулярно-ситовый катализатор и/или четвертый молекулярно-ситовый катализатор), при условии, что дополнительное(ые) молекулярное(ые) сито(а) отлично(ы) от первого и второго молекулярных сит.

Первый благородный металл и второй благородный металл независимо друг от друга выбирают из платины, палладия, родия, золота, серебра, иридия, рутения, осмия или их смесей; предпочтительно, они независимо друг от друга выбраны из палладия, платины, родия или их смесей. Более предпочтительно, и первый благородный металл, и второй благородный металл представляют собой палладий.

Первое молекулярное сито, предпочтительно, является мелкопористым молекулярным ситом с каркасом типа ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON, а также смесями или срастаниями любых двух или более. Более предпочтительно, мелкопористый цеолит является AEI или CHA. Особенно предпочтительные срастания мелкопористых молекулярных сит включают KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA и AEI-SAV. Наиболее предпочтительно, мелкопористое сито является AEI или CHA или срастанием AEI-CHA.

Второе молекулярное сито, предпочтительно, является среднепористым или крупнопористым молекулярным ситом. Среднепористое молекулярное сито, это, предпочтительно, молекулярное сито с каркасом типа MFI, FER, MWW или EUO. Крупнопористое молекулярное сито, это, предпочтительно, молекулярное сито с каркасом типа CON, BEA, FAU, MOR или EMT. Более предпочтительно, среднепористое или крупнопористое молекулярное сито это MFI или BEA.

Катализатор для выхлопных газов может быть изготовлен способами, хорошо известными в предшествующем уровне техники. Первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор могут быть физически смешаны с образованием катализатора для выхлопных газов. Предпочтительно, катализатор для выхлопных газов дополнительно содержит проточный носитель или фильтрующий носитель. В одном из вариантов осуществления изобретения первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор нанесены в форме покрытия на проточный или фильтрующий носитель, предпочтительно, осаждены на проточный или фильтрующий носитель с использованием приема нанесения грунтовки с получением каталитической системы для выхлопных газов.

Пригодные проточные и фильтрующие носители описаны выше.

Первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор могут быть добавлены к проточному или фильтрующему носителю любым известным способом. Типичный способ изготовления катализатора для выхлопных газов с использованием приема нанесения грунтовки описан ниже. Следует понимать, что описанный ниже способ может быть изменен в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Кроме того, порядок добавления первого молекулярно-ситового катализатора и второго молекулярно-ситового катализатора к проточному или фильтрующему носителю не рассматривается как имеющий решающее значение. Таким образом, первый молекулярно-ситовый катализатор может быть нанесен на носитель в виде грунтовки до второго молекулярно-ситового катализатора, либо второй молекулярно-ситовый катализатор может быть нанесен на носитель в виде грунтовки до первого молекулярно-ситового катализатора, либо оба - первое и второе - молекулярные сита могут быть нанесены на носитель в виде грунтовки одновременно.

Заранее изготовленный первый молекулярно-ситовый катализатор может быть добавлен к проточному или фильтрующему носителю на стадии нанесения грунтовки. В качестве альтернативы, первый молекулярно-ситовый катализатор может быть образован на проточном или фильтрующем носителе путем, сначала, нанесения на носитель не модифицированного молекулярного сита с получением покрытого молекулярным ситом носителя. После этого к носителю с покрытием из молекулярного сита может быть добавлен благородный металл, что может быть выполнено путем пропитки и т.п.

Стадию нанесения грунтовки, предпочтительно, осуществляют, как описано выше. Предпочтительно, суспензию первого молекулярно-ситового катализатора наносят на всю длину проточного или фильтрующего носителя, так что содержащая первый молекулярно-ситовый катализатор грунтовка покрывает всю поверхность носителя.

После того, как проточный или фильтрующий носитель покрыт суспензией первого молекулярно-ситового катализатора и пропитан, если нужно, благородным металлом, носитель с покрытием, предпочтительно, сушат, после чего обжигают путем нагревания с получением покрытого молекулярно-ситовым катализатором носителя. Предпочтительно, обжиг проводят при температуре от 400 до 600°С в течении, приблизительно, от 1 до 8 часов.

Нанесение грунтовки, содержащей второй молекулярно-ситовый катализатор, предпочтительно, проводят в соответствии с процедурой, описанной выше. Предпочтительно, суспензию, содержащую катализатор PGM на подложке, наносят на всю длину проточного или фильтрующего носителя так, что грунтовка, содержащая катализатор PGM на подложке, покрывает всю поверхность носителя.

После того, как на проточный или фильтрующий носитель нанесены суспензии и первого, и второго молекулярно-ситового катализатора, его, предпочтительно, сушат, после чего обжигают путем нагревания с получением катализатора для выхлопных газов. Предпочтительно, обжиг проводят при температуре от 400 до 600°С в течении, приблизительно, от 1 до 8 часов.

В альтернативном варианте осуществления изобретения проточный или фильтрующий носитель состоит из первого молекулярно-ситового катализатора, второго молекулярно-ситового катализатора или и первого, и второго молекулярно-ситового катализатора. В этом случае, первый, второй или оба молекулярно-ситовых катализатора экструдируют с образованием проточного или фильтрующего носителя. При отсутствии в экструдированном носителе, первый или второй молекулярно-ситовый катализатор наносят на экструдированный проточный или фильтрующий носитель. Экструдированный носитель, предпочтительно, представляет собой сотовый проточный монолит.

Предпочтительно, катализатор для выхлопных газов включает первый слой, содержащий первый молекулярно-ситовый катализатор, и второй слой, содержащий второй молекулярно-ситовый катализатор. Обычно, первый слой может быть расположен на носителе, а второй слой располагается на первом слое. В качестве альтернативы, второй слой может быть расположен на носителе, тогда первый слой располагается на втором слое.

В отдельном варианте осуществления изобретения катализатор для выхлопных газов включает первую зону, содержащую первый молекулярно-ситовый катализатор, и вторую зону, содержащую второй молекулярно-ситовый катализатор. Первая зона может находиться по потоку до второй зоны так, что первая зона вступает в контакт с выхлопными газами раньше, чем вторая зона, или, в качестве альтернативы, вторая зона может находиться по потоку до первой зоны так, что вторая зона вступает в контакт с выхлопными газами раньше, чем первая зона. Предпочтительно, вторая зона расположена по потоку до первой зоны так, что выхлопные газы вступают в контакт со вторым молекулярно-ситовым катализатором раньше, чем вступают в контакт с первым молекулярно-ситовым катализатором. Эти две зоны могут находиться на одном и том же каталитическом элементе (или каталитическом блоке), или первая зона, содержащая первый молекулярно-ситовый катализатор, может находиться на ином отдельном блоке (или каталитическом элементе), нежели вторая зона, содержащая второй молекулярно-ситовый катализатор.

Изобретение также включает выхлопную систему для двигателей внутреннего сгорания, включающую данный катализатор для выхлопных газов. Выхлопная система, предпочтительно, включает одно или несколько дополнительных устройств последующей обработки, пригодных для удаления загрязняющих примесей из выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания при нормальных рабочих температурах. Предпочтительно, выхлопная система включает катализатор для выхлопных газов и один или несколько других каталитических элементов, выбранных из: (1) катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), (2) фильтра твердых частиц, (3) фильтра SCR, (4) катализатора, адсорбирующего NOx, (5) тройного катализатора, (6) катализатора окисления или их сочетания. Катализатор для выхлопных газов, предпочтительно, представляет собой элемент, отдельный от какого-либо из перечисленных выше устройств последующей обработки. В качестве альтернативы, катализатор для выхлопных газов может быть встроен как элемент в любое из перечисленных выше устройств последующей обработки.

Эти устройства последующей обработки хорошо известны в данной области техники. Катализаторы селективного каталитического восстановления (SCR) представляют собой катализаторы, обеспечивающие восстановление NOx до N2 в ходе реакции с соединениями азота (такими как аммиак или мочевина) или углеводородами (восстановление обедненных NОх). Типичный катализатор SCR образован катализатором оксид ванадия/оксид титана, катализатором оксид ванадия/оксид вольфрама или катализатором металл/цеолит, таким как железо/бета-цеолит, медь/бета-цеолит, медь/SSZ-13, медь/SAPO-34, Fe/ZSM-5 или медь/ZSM-5.

Фильтры твердых частиц - это устройства, которые снижают содержание твердых частиц в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. Фильтры твердых частиц включают катализируемые фильтры и простые (некатализируемые) фильтры твердых частиц. Катализируемые фильтры твердых частиц (применяемые на дизельных и бензиновых двигателях) содержат металлы и оксиды металла (такие как Pt, Pd, Fe, Mn, Cu и оксид церия), предназначенные для окисления углеводородов и монооксида углерода в дополнение к разложению сажи, захваченной фильтром.

Фильтры селективного каталитического восстановления (SCRF) представляют собой устройства с одним носителем, которые объединяют функции SCR и фильтра твердых частиц. Их используют для снижения выбросов NOx и твердых частиц двигателями внутреннего сгорания. Помимо покрытия катализатором SCR фильтр твердых частиц также может содержать другие металлы и оксиды металла (такие как Pt, Pd, Fe, Mn, Cu и оксид церия), предназначенные для окисления углеводородов и монооксида углерода в дополнение к разложению сажи, захваченной фильтром.

Катализаторы, адсорбирующие NOx (NOx adsorber catalyst - NAC) разработаны для адсорбции NOx в условиях обедненного выхлопа, высвобождения адсорбированного NOx в условиях обогащенного выхлопа и восстановления высвобожденного NOx до N2. Обычно, NAC включают накапливающий NOx компонент (например, Ba, Ca, Sr, Mg, K, Na, Li, Cs, La, Y, Pr и Nd), окисляющий компонент (предпочтительно, Pt) и восстанавливающий компонент (предпочтительно, Rh). Эти компоненты находятся на одной или более подложках.

Тройные катализаторы (three-way catalyst - TWC), обычно, используют в бензиновых двигателях в стехиометрических условиях с целью конверсии NOx в N2, монооксида углерода в СО2, углеводородов в СО2 и Н2О в одном устройстве.

Катализаторы окисления, и в частности катализаторы окисления для дизельного двигателя (diesel oxidation catalyst - DOC), хорошо известны в данной области техники. Катализаторы окисления разработаны для окисления СО до СО2, а газообразных углеводородов (НС) и органической фракции дизельных твердых частиц (растворимой органической фракции) -до СО2 и Н2О. Типичные катализаторы окисления содержат платину и, необязательно, также палладий, нанесенные на подложку из неорганического оксида с большой площадью поверхности, такую как оксид алюминия, оксид кремния-алюминия и цеолит.

Выхлопная система может быть сконструирована так, что катализатор для выхлопных газов будет расположен рядом с двигателем, а дополнительное(ые) устройство(а) последующей обработки будет находиться по потоку ниже катализатора для выхлопных газов. Таким образом, при нормальных рабочих условиях выхлопные газы двигателя сначала проходят через катализатор для выхлопных газов до вступления в контакт с устройством(ами) последующей обработки. В качестве альтернативы, выхлопная система может включать клапаны или другие направляющие газ устройства, так что во время низкотемпературного периода (обычно, ниже температуры, лежащей в диапазоне, примерно, от 150 до 250°С, предпочтительно, 200°С, при измерении у устройства последующей обработки), выхлопные газы направляются для вступления в контакт с устройством(ами) последующей обработки до поступления на катализатор для выхлопных газов. Когда устройство(а) последующей обработки достигает рабочей температуры (примерно, от 150 до 250°С, предпочтительно, 200°С при измерении у устройства последующей обработки), поток выхлопных газов перенаправляется для вступления в контакт в катализатором для выхлопного газа до вступления в контакт с устройством(ами) последующей обработки. Благодаря этому температура катализатора для выхлопных газов остается низкой более длительное время, таким образом, повышается эффективность катализатора для выхлопных газов, и, одновременно, устройство(а) последующей обработки быстрее достигает рабочей температуры. Например, в патенте США № 5656244, положения которого включаются в настоящий документ путем ссылки, описано средство регулирования потока выхлопных газов во время холодного запуска и нормальных рабочих условий.

Изобретение также включает способ обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Этот способ включает адсорбирование NOx и углеводородов (НС) на катализаторе для выхлопных газов при пониженной температуре или ниже пониженной температуры, конверсию и термическую десорбцию NOx и НС с катализатора для выхлопных газов при температуре, превышающей эту пониженную температуру, и каталитическое удаление десорбированных NOx и НС на каталитическом элементе, расположенном по потоку ниже катализатора для выхлопных газов. Предпочтительно, пониженная температура лежит в диапазоне, примерно, от 200°С до 250°С, более предпочтительно, около 200°С.

Каталитический элемент по потоку ниже катализатора для выхлопных газов представляет собой катализатор SCR, фильтр твердых частиц, фильтр SCR, катализатор, адсорбирующий NOx, тройной катализатор, катализатор окисления или их сочетание.

Нижеследующие примеры лишь поясняют изобретение. Специалистам в данной области очевидны многочисленные измерения, не выходящие за рамки сущности изобретения и объема формулы изобретения.

Пример 1: Изготовление катализаторов, состоящих из благородного металла и молекулярного сита

Палладий добавляли к различным молекулярным ситам в соответствии со следующей общей методикой: Порошкообразный катализатор готовили путем влажной пропитки молекулярного сита, используя в качестве прекурсора нитрат палладия. После сушки при 100°С образцы обжигали при 500°С. Затем образцы подвергали гидротермическому состариванию при 750°С на воздухе, содержащем 10% Н2О. Заполнение Pd во всех образцах составляло 1% вес. Примеры Pd катализаторов на подложке из молекулярного сита перечислены в таблице 1.

Пример 2: Изготовление сравнительного катализатора

Сравнительный катализатор 2А (Pd/СеО2) изготовили по методике, приведенной в WO 2008/047170, путем пропитки Pd подложки из СеО2 и гидротермического состаривания при 750°С на воздухе, содержащем 10% Н2О. Заполнение Pd составило 1% вес.

Пример 3: Методики испытания способности накопления NOx

Катализатор (0,4 г) выдерживали при температуре адсорбции, равной приблизительно 80°С, 2 минуты в газовой смеси, содержащей NO, подаваемой с расходом 2 литра в минуту с часовой массовой скоростью 300 л*ч-1-1. Стадия адсорбции сопровождалась термопрограммированной десорбцией (temperature-programmed desorption - TPD) со скоростью 10°С/мин в присутствии содержащего NO газа до тех пор, пока температура слоя не достигала, примерно, 400°С, чтобы освободить катализатор от всех адсорбированных NOx для следующего испытания. Затем испытание повторяли, начиная с температуры 100°С вместо 80°С; следующее повторение начинании с температуры 150°С; и следующее повторение начинали с температуры 170°С.

Содержащая NO газовая смесь и на стадии адсорбции, и на стадии десорбции включала 12% об. О2, 200 частей на миллион NO, 5% об. СО2, 200 частей на миллион СО, 50 частей на миллион С10Н22 и 5% об. Н2О.

Накопление NOx рассчитывали как количество накопленного NO2 на литр катализатора относительно монолита, содержащего катализатор в количестве, примерно, 3 г/дюйм3 (0,18 г/см3). Результаты, полученные при различных температурах, приведены с таблице 1.

Результаты, приведенные в таблице 1, показывают, что все катализаторы на молекулярно-ситовой подложке, также как и сравнительный катализатор 2А, могут накапливать NOx при пониженной температуре. Вообще, катализаторы на подложке из мелкопористого молекулярного сита обладают большей способностью накопления NOx при температуре выше 150°С; тогда как катализаторы на подложке из крупнопористого молекулярного сита обладают большей способностью накопления NOx при температуре ниже 100°С.

Пример 4: Методики испытания способности накопления NOx после воздействия серы

Катализаторы для выхлопных газов 1Е, 1Н и 1К, а также сравнительный катализатор 2А, подвергли сильному сульфированию путем приведения их в контакт с газом, содержащим SO2 (100 частей на миллион SO2, 10% О2, 5% СО2 и Н2О, остальное - N2) при 300°С с целью добавления, примерно, 64 мг S на грамм катализатора. Способность этих катализаторов к накоплению NOx до и после сульфирования измеряли при 100°С в соответствии с методикой примера 3. Результаты представлены в таблице 2.

Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что катализаторы для выхлопных газов настоящего изобретения сохраняют значительную способность накопления NOx даже после воздействия значительного количества серы. Сравнительный катализатор 2А (Pd/СеО2), напротив, почти полностью теряет способность накопления NOx при тех же условиях сульфирования. Катализаторы для выхлопных газов настоящего изобретения обладают намного большей устойчивостью к сере.

Пример 5: Изготовление и оценка катализаторов на молекулярно-ситовой подложке с различным заполнением палладием

Палладий добавляли к различным молекулярным ситам в соответствии с методикой примера 1. Заполнение Pd изменяли от 0,25 до 2% вес. Образцы подвергали гидротермическому состариванию при 750°С на воздухе, содержащем 10% Н2О. Подвергнутые состариванию образцы затем испытывали на их способность к накоплению NOx в соответствии с методикой примера 3. Способность образцов к накоплению NOx при различных температурах представлена в таблице 3.

Результаты, приведенные в таблице 3, показывают, что с увеличением заполнения Pd увеличивается способность к накоплению NOx.

Пример 6: Изготовление палладиевых катализаторов на смешанной молекулярно-ситовой подложке

Палладиевые катализаторы на молекулярно-ситовой подложке сначала изготавливали индивидуально в соответствии с методикой примера 1. Затем эти катализаторы смешивали друг с другом в эквивалентном соотношении на основании их веса. Смешанные катализаторы затем подвергали гидротермическому состариванию при 750°С на воздухе, содержащем 10% Н2О. Примеры смешанных катализаторов приведены в таблице 4.

Пример 7: Оценка смешанных катализаторов

Индивидуальные катализаторы (0,2 г) и их смеси (0,4 г) выдерживали при температуре адсорбции, равной 80°С, 1 минуту в содержащей NO газовой смеси, подаваемой с расходом 2 литра в минуту с часовой массовой скоростью 300 л*ч-1-1. Стадия адсорбции сопровождалась термопрограммированной десорбцией (TPD) со скоростью 100°С/мин в присутствии содержащего NO газа до тех пор, пока температура слоя не достигала, примерно, 400°С. Содержащая NO газовая смесь и на стадии адсорбции, и на стадии десорбции включала 12% об. О2, 200 частей на миллион NO, 5% об. СО2, 200 частей на миллион СО, 50 частей на миллион С10Н22 и 5% об. Н2О.

Способность накопления NOx рассчитывали за 1 минуту выдерживания при 80°С, а также в ходе последующего увеличения температуры от 80 до 200°С. Результаты приведены в таблице 4.

Результаты, представленные в таблице 4, показывают, что возможно оптимизировать способность накопления NOx при различных температурах путем комбинирования различных типов молекулярных сит, используемых в качестве подложек для каталитически активных металлов.

Пример 8: Нанесение грунтовки палладиевых катализаторов на молекулярно-ситовой подложке

Порошкообразные палладиевые катализаторы на молекулярно-ситовой подложке изготавливали в соответствии с методикой примера 1. Заполнение Pd составляло 1,4% вес. для всех образцов. Каждый порошкообразный образец затем суспендировали и смешивали со связующим - оксидом алюминия. Смесь наносили в виде покрытия на проточный кордиеритовый носитель так, чтобы заполнение Pd составляло 50 г/фут3 (1,77 кг/м3). Каталитическое покрытие сушили, затем обжигали, нагревая до 500°С на 4 часа. Примеры катализаторов приведены в таблице 5.

Пример 9: Нанесение грунтовки палладиевых катализаторов на молекулярно-ситовой подложке вместе с платиновым компонентом

Нанесенные в виде грунтовки катализаторы примера 8 дополнительно покрывали вторым слоем Pt катализатора на подложке из оксида алюминия. Нитрат платины добавляли к водной суспензии частиц оксида алюминия (размолотых до среднего размера частиц менее 10 мкм в диаметре) с получением каталитической суспензии Pt/оксид алюминия. Затем каталитическую суспензию Pt/оксид алюминия наносили на носитель с покрытием Pd/молекулярное сито так, чтобы заполнение Pt составляло 25 г/фут3 (0,88 кг/м3), готовый носитель с покрытием сушили, после чего подвергали обжигу путем нагревания до 500°С на 4 часа. Примеры содержащих Pt катализаторов также приведены в таблице 5.

Пример 10: Нанесение грунтовки палладиевых катализаторов на смешанной молекулярно-ситовой подложке

Порошкообразные палладиевые катализаторы на молекулярно-ситовой подложке изготавливали в соответствии с методикой примера 1. Заполнение Pd составляло 1,4% вес. для всех образцов. Затем два выбранных порошкообразных образца суспендировали и смешали в весовом отношении 1:1, после чего в смешанную суспензию добавили связующее - оксид алюминия. Эту смесь нанесли в виде покрытия на проточный кордиеритовый носитель так, чтобы заполнение Pd составляло 50 г/фут3 (1,77 кг/м3). Каталитическое покрытие сушили, затем обжигали, нагревая до 500°С на 4 часа. Примеры катализаторов приведены в таблице 5.

Пример 11: Нанесение грунтовки палладиевых катализаторов на смешанной молекулярно-ситовой подложке вместе с платиновым компонентом

Нанесенные в виде грунтовки катализаторы примера 10 дополнительно покрывали вторым слоем Pt катализатора на подложке из оксида алюминия. Нитрат платины добавляли к водной суспензии частиц оксида алюминия (размолотых до среднего размера частиц менее 10 мкм в диаметре) с получением каталитической суспензии Pt/оксид алюминия. Затем каталитическую суспензию Pt/оксид алюминия наносили на носитель с покрытием Pd/молекулярное сито так, чтобы заполнение Pt составляло 25 г/фут3 (0,88 кг/м3), готовый носитель с покрытием сушили, после чего подвергали обжигу путем нагревания до 500°С на 4 часа. Примеры содержащих Pt катализаторов также приведены в таблице 5.

Пример 12: Оценка катализаторов, нанесенных в виде грунтовки

Все нанесенные в виде грунтовки катализаторы испытывали на стержневом образце (диаметр 2,54 см х длина 7,62 см) проточного кордиеритового носителя с каталитическим покрытием. Каталитические стержни сначала подвергали состариванию в проточной печи в гидротермических условиях (5% Н2О, остальное - воздух) при 750°С в течении 16 часов. Эти стержни затем подвергали испытанию на каталитическую активность в лабораторном реакторе, используя поток газа, состав которого соответствовал массовому расходу индивидуальных компонентов выхлопных газов. Расход газа составлял 21,2 л/мин, что соответствовало часовой объемной скорости газа 300000 ч-1 (GHSV=30000 ч-1).

Катализаторы испытывали в обедненных условиях, используя искусственный поток выхлопных газов, состоящий из 200 частей на миллион NO, 200 частей на миллион СО, 50 частей на миллион декана, 10% О2, 5% СО2, 5% Н2О, остальное - азот (объемные %). Катализатор подвергали воздействию этого потока газа, сначала при постоянной температуре на входе, равной 80°С, в течении 100 секунд, после чего температуру газа на входе увеличивали до 650°С со скоростью 100°С/мин.

Способность накопления NOx этих катализаторов при 80°С в течении 100 секунд и в ходе последующего увеличения температуры от 80 до 200°С приведена в таблице 5. Суммарная эффективность накопления и конверсии НС и суммарная эффективность конверсии СО для катализатора при температуре ниже 200°С также приведены в таблице 5.

Результаты, представленные в таблице 5, показывают, что катализаторы на крупнопористом молекулярном сите обладают большей способностью накопления NOx при пониженных температурах, тогда как катализаторы на мелкопористом молекулярном сите обладают большей способностью накопления NOx при более высоких температурах. Катализаторы на крупнопористом молекулярном сите также обладают более высокой эффективностью накопления и конверсии НС. Сравнивая результаты для смешанных катализаторов с результатами для катализаторов с соответствующим молекулярно-ситовым компонентом одного типа, можно видеть, что смешанные катализаторы, в целом, сохраняют высокую способностью накопления NOx в более широком температурном диапазоне.

Пример 13: Оценка зонированных катализаторов

Зонированные каталитические системы подвергали оценке путем комбинирования на половине длины стержня катализаторов, полученных в примере 9С: Pd/BEA снизу и Pt/Al2O3 сверху, а на другой половине стержня - катализаторов, полученных в примере 9А: Pd/СНA снизу и Pt/Al2O3 сверху. В системе примера 13А половина стержня примера 9С помещена перед половиной стержня примера 9А, тогда как в системе примера 13В половина стержня примера 9А помещена перед половиной стержня примера 9С. Эти системы оценивали по тем же методикам, что и в примере 12. Результаты оценки приведены в таблице 5.

Результаты, представленные в таблице 5, показывают, что зонированные системы, особенно примера 11А, обладают высокой способностью накопления NOx в намного более широком температурном диапазоне, чем соответствующие индивидуальные катализаторы.

Таблица 1:
Способность накопления NOx (г NO2/л)
Катализатор Молекулярное сито Способность накопления NOx при различных температурах (г NO2/л)
80°С 100°С 150°С 170°С
CHA (SAR=12) 0,42 0,50 0,62 0,60
CHA (SAR=13) 0,34 0,43 0,52 0,51
CHA (SAR=17) 0,20 0,36 0,42 0,42
1D CHA (SAR=22) 0,28 0,39 0,43 0,42
1E CHA (SAR=26) 0,28 0,41 0,43 0,45
AEI (SAR=20) 0,33 0,46 0,60 0,57
1G ERI (SAR=12) 0,08 0,21 0,22 0,20
1H MFI (SAR=23) 0,35 0,49 0,41 0,28
1J FER (SAR=18) 0,16 0,19 0,08 0,07
1K BEA (SAR=28) 0,68 0,53 0,14 0,07
1L BEA (SAR=37) 0,33 0,38 0,01 NM*
1M FAU (SAR=30) 0,11 0,10 0,12 0,14
1N MOR (SAR=30) 0,07 0,06 NM* NM*
1P CHA (SAPO-34) 0,29 0,34 0,40 0,41
1Q AFI-CHA (SAPO) 0,22 0,22 0,25 0,23
2А** - (Pd/CeO2) 0,29 0,31 0,41 0,38
*NM: не измеряли
** Сравнительный пример

Таблица 2:
Способность накопления NOx (г NO2/л)
Катализатор Способность накопления NOx при 100°С до сульфирования Способность накопления NOx при 100°С после сульфирования
0,41 0,28
0,49 0,40
0,53 0,47
2А* 0,31 0,01
* Сравнительный пример

Таблица 3:
Способность накопления NOx (г NO2/л)
Катализатор Молекулярное сито Заполнение Pd (% вес.) Способность накопления NOx при различных температурах (г NO2/л)
80°С 100°С 150°С 170°С
1E CHA (SAR=26) 1 0,28 0,41 0,43 0,45
CHA (SAR=26) 2 0,43 0,60 0,67 0,66
1K BEA (SAR=28) 1 0,68 0,53 0,14 0,07
BEA (SAR=28) 0,75 0,63 NM* NM* NM*
BEA (SAR=28) 0,50 0,50 NM* NM* NM*
5D BEA (SAR=28) 0,25 0,31 NM* NM* NM*
*NM: не измеряли

Таблица 4:
Способность накопления NOx (г NO2/л)
Катализатор Молекулярное сито Способность накопления NOx (г NO2/л)
1 минута при 80°С Нагревание от 80 до 200°С
CHA (SAR=26) 0,23 0,09
AEI (SAR=20) 0,29 0,13
1H MFI (SAR=23) 0,25 0,07
1K BEA (SAR=28) 0,38 -0,08
6A 1Е+1Н 0,17 0,13
6B 1F+1Н 0,18 0,21
1Е+1К 0,17 0,17
6D 1F+1К 0,17 0,20
6E 1Н+1К 0,18 0,16

Таблица 5:
Оценка катализаторов, нанесенных в виде грунтовки
Ката-
лиза-тор
Молекулярное сито Способность накопления NOx при 80°С (г NO2/л) Способность накопления NOx при нагревании от 80 до 200°С (г NO2/л) Суммарная эффективность накопления и конверсии НС ниже 200°С (%) Суммарная эффективность конверсии СО ниже 200°С (%)
Pd/CHA 0,21 0,33 26 46
Pd/MFI 0,19 0,26 95 28
Pd/BEA 0,33 0,29 96 39
Pd/CHA c Pt/Al2O3 0,19 0,28 46 47
Pd/MFI c Pt/Al2O3 0,18 0,12 97 29
Pd/BEA c Pt/Al2O3 0,33 -0,02 98 50
10А Pd/BEA+Pd/MFI 0,27 0,16 96 35
10В Pd/BEA+Pd/CHA 0,29 0,22 97 42
11А (Pd/BEA+Pd/MFI) c Pt/Al2O3 0,28 -0,01 98 46
11В (Pd/BEA+Pd/CHA) c Pt/Al2O3 0,27 0,10 97 46
13А ½9C+½9А 0,30 0,12 89 54
13В ½9А+½9С 0,23 0,07 88 44

1. Катализатор для выхлопных газов, эффективно адсорбирующий NOx и углеводороды (НС) при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и эффективно осуществляющий конверсию и высвобождающий адсорбированные NOx и НС при температурах, которые выше пониженной температуры, причем указанный катализатор для выхлопных газов содержит первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор, при этом первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито, при этом второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито, при этом первое молекулярное сито отлично от второго молекулярного сита,
причем первый благородный металл и второй благородный металл представляют собой палладий, и

причем пониженная температура лежит в диапазоне от 200 до 250°С.

2. Катализатор по п. 1, в котором более 5 процентов общего количества первого благородного металла расположено внутри пор первого молекулярного сита, и более 5 процентов общего количества второго благородного металла расположено внутри пор второго молекулярного сита.

3. Катализатор по п. 1, в котором первое молекулярное сито представляет собой мелкопористое молекулярное сито, выбранное из группы типов каркаса, состоящей из ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON и срастаний любых двух или более.

4. Катализатор по п. 3, в котором мелкопористое молекулярное сито выбрано из группы типов каркаса, состоящей из AEI и СНА.

5. Катализатор по п. 1, в котором второе молекулярное сито представляет собой среднепористое или крупнопористое молекулярное сито, выбранное из группы типов каркаса, состоящей из ВЕА и MFI.

6. Катализатор по п. 1, в котором катализатор для выхлопных газов нанесен в виде покрытия на проточный или фильтрующий носитель.

7. Катализатор по п. 1, в котором катализатор для выхлопных газов экструдирован с образованием проточного или фильтрующего носителя.

8. Катализатор по п. 1, в котором катализатор для выхлопных газов включает первый слой, содержащий первый молекулярно-ситовый катализатор, и второй слой, содержащий второй молекулярно-ситовый катализатор.

9. Катализатор по п. 1, в котором катализатор для выхлопных газов включает первую зону, включающую первый молекулярно-ситовый катализатор, и вторую зону, включающую второй молекулярно-ситовый катализатор.

10. Катализатор по п. 9, в котором первая зона, включающая первый молекулярно-ситовый катализатор расположен на ином отдельном блоке, нежели вторая зона, включающая второй молекулярно-ситовый катализатор.

11. Выхлопная система для двигателей внутреннего сгорания, включающая катализатор для выхлопных газов по любому из предшествующих пунктов и каталитический элемент, выбранный из группы, состоящей из катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), фильтра твердых частиц, фильтра SCR, катализатора, адсорбирующего NOx, тройного катализатора, катализатора окисления или их сочетаний.

12. Способ обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, способ включает адсорбирование NOx и углеводородов (НС) на катализаторе для выхлопных газов по любому из предшествующих пунктов при пониженной температуре или ниже пониженной температуры, конверсию и термическую десорбцию NOx и НС с катализатора для выхлопных газов при температуре, превышающей пониженную температуру, и каталитическое удаление десорбированных NOx и НС на каталитическом элементе, расположенном по потоку ниже катализатора для выхлопных газов,

причем пониженная температура лежит в диапазоне от 200 до 250°С.

13. Способ по п. 12, в котором второй молекулярно-ситовый катализатор расположен по потоку выше первого молекулярно-ситового катализатора так, что выхлопные газы вступают в контакт со вторым молекулярно-ситовым катализатором до контактирования с первым молекулярно-ситовым катализатором.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя заключается в том, что определяют состояние частичного окисления каталитического нейтрализатора на основании скоростей реакций каждой из группы окислителей, содержащей NOx, O2, H2O и CO2 соединения отработавших газов, и группы восстановителей, содержащей CO, HC, H2, H2O соединения отработавших газов, на протяжении каталитического нейтрализатора, одномерной модели, усредненной по пространству и времени, и уравнений баланса масс и энергетического баланса для текучей фазы и тонкого покрытия каталитического нейтрализатора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом воздуха. Способ для системы двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух через теплообменник (166) и в одну или более камер (30) сгорания двигателя.

Уловитель содержит подложку, содержащую по меньшей мере один проток для выхлопных газов в ней, со стенками протока для выхлопных газов, содержащими улавливающий углеводороды материал и окислительный катализатор.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к управлению клапаном рециркуляции отработавших газов. Способ управления двигателем, согласно которому при работе двигателя с воздушно-топливным отношением, настроенным беднее стехиометрического, в ответ на обеднение воздушно-топливного отношения отработавших газов ниже порогового значения закрывают клапан рециркуляции отработавших газов, причем указанное пороговое значение увеличивают при увеличении скорости вращения коленчатого вала двигателя и нагрузки двигателя.

Предложено катализаторное изделие для обработки выхлопного газа, включающее подложку, содержащую первый слой катализатора, размещенный на и/или внутри подложки, и второй слой катализатора, нанесенный поверх первого слоя катализатора; в котором первый слой катализатора содержит первый катализатор окисления, который представляет собой палладий на носителе, а второй слой катализатора содержит смесь (i) второго катализатора окисления, состоящего из палладия на носителе, и (ii) катализатора селективного восстановления NOX и/или накопления NH3, второй катализатор селективного восстановления NOX и/или накопления NH3 представляет собой цеолит, на который загрузили Fe и/или Cu; и в котором первый и второй катализаторы окисления представляют собой различные составы.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы для оптимизации потребления воды из системы впрыска воды, осуществляющей впрыск воды в двигатель в зависимости от таких параметров работы двигателя, как детонация, температура отработавших газов и потребность в разбавлении.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Описана бортовая система диагностики для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способам и системам для подавления преждевременного воспламенения в двигателе, работающем с продувочным воздухом. Устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения, используемое для обеспечения положительного перекрытия между впускным и выпускным клапанами, настраивается в ответ на указание преждевременного воспламенения, чтобы кратковременно уменьшать перекрытие клапанов.

Изобретение может быть использовано в сельскохозяйственных транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания. Сельскохозяйственное транспортное средство имеет двигатель внутреннего сгорания, систему нейтрализации отработавших газов, присоединенную к двигателю внутреннего сгорания, и накопитель (4), служащий для хранения топлива (5) и субстанции (6), подлежащей подаче в систему нейтрализации отработавших газов.

Изобретение относится к системе выпуска для двигателя с воспламенением от сжатия (дизельного двигателя), которая включает в себя катализатор окисления, в частности дизельный катализатор окисления, и к транспортному средству, включающему в себя систему выпуска.

Предложено катализаторное изделие для обработки выхлопного газа, включающее подложку, содержащую первый слой катализатора, размещенный на и/или внутри подложки, и второй слой катализатора, нанесенный поверх первого слоя катализатора; в котором первый слой катализатора содержит первый катализатор окисления, который представляет собой палладий на носителе, а второй слой катализатора содержит смесь (i) второго катализатора окисления, состоящего из палладия на носителе, и (ii) катализатора селективного восстановления NOX и/или накопления NH3, второй катализатор селективного восстановления NOX и/или накопления NH3 представляет собой цеолит, на который загрузили Fe и/или Cu; и в котором первый и второй катализаторы окисления представляют собой различные составы.

Изобретение может быть использовано в сельскохозяйственных транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания. Сельскохозяйственное транспортное средство имеет двигатель внутреннего сгорания, систему нейтрализации отработавших газов, присоединенную к двигателю внутреннего сгорания, и накопитель (4), служащий для хранения топлива (5) и субстанции (6), подлежащей подаче в систему нейтрализации отработавших газов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам прогрева элементов гидропривода. Система энергосберегающего контурного прогрева элементов гидропривода содержит штатную гидросистему машины, гидробак (9), регулируемый гидронасос (4), гидрораспределитель (11), гидроцилиндр (12), напорную (7) и сливную (8) гидролинии.

Изобретение относится к выхлопной системе автомобильного двигателя. Выхлопная система автомобильного двигателя включает в себя компонент выхлопной системы (3) и непроводящий удерживающий элемент (5).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системе обогрева ассенизаторских машин (например, КО-505А), в частности к обогреву предохранительных клапанов бака.

Изобретение относится к конструкции выхлопной линии автотранспортного средства, снабженного двигателем внутреннего сгорания. Автомобильное транспортное средство (1) содержит: передний мост (2) и задний мост (3); двигатель внутреннего сгорания (4) в переднем подкапотном пространстве (5); выхлопную линию (7) двигателя внутреннего сгорания (4), включающую: средства очистки (8), содержащие катализатор окисления (81), фильтр частиц (83), сгруппированные в первом подкапотном пространстве (5); акустические средства (9) уменьшения шума выхлопа; причем все акустические средства (9) расположены перед задним мостом (3) автомобильного транспортного средства (1), выхлопной конец (71) выхлопной линии (7) размещен перед задним мостом (3) автотранспортного средства (1), причем автотранспортное средство снабжено двигателем (4) с литражом от 1L до 1,6L.

Изобретение может быть использовано в транспортных средствах (ТС) с двигателем (230) внутреннего сгорания (ДВС), выпускная система которых снабжена фильтром (261) частиц.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Кронштейн крепления опорной трубы глушителя выполнен из пластины, согнутой с образованием двух опорных сторон, расположенных в параллельных плоскостях и выполненных с возможностью опоры на противоположные внутренние стенки лонжерона U-образного поперечного сечения.

Изобретение относится к системе выпуска отработавших газов двигателей транспортных средств. Сущность изобретения: система выпуска отработавших газов для транспортного средства, содержащего кабину и двигатель внутреннего сгорания, установленный в моторном отсеке, содержит устройство для очистки отработавших газов, размещенное вне моторного отсека и содержащее впускной патрубок, в который поступают отходящие газы из двигателя, и выпускной патрубок, который транспортирует очищенные газы в конечную часть системы выпуска газов.

Изобретение относится к разработке катализаторов для осуществления термохимической конверсии углеводородных и кислородсодержащих топлив за счет тепла отходящих газов двигателей внутреннего сгорания, являющихся составной частью гибридных силовых установок.

Изобретение относится к композиции катализатора для обработки выхлопных газов, содержащей алюмосиликатное молекулярное сито, имеющее структуру AEI и молярное отношение кремнезема к глинозему от 20 до 30, и от 1 до 5 мас.% промотирующего металла, в расчете на общую массу материала молекулярного сита.

Предложен катализатор для выхлопных газов, эффективно адсорбирующий NOx и углеводороды при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и эффективно осуществляющий конверсию и высвобождающий адсорбированные NOx и НС при температурах, которые выше пониженной температуры, причем указанный катализатор для выхлопных газов содержит первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор, при этом первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито, при этом второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито, при этом первое молекулярное сито отлично от второго молекулярного сита, причем первый благородный металл и второй благородный металл представляют собой палладий, и причем пониженная температура лежит в диапазоне от 200 до 250°С. Также предложена выхлопная система для двигателей внутреннего сгорания и способ обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Технический результат - разработать катализатор для выхлопных газов, который обладает повышенной устойчивостью к сере и соответствующую выхлопную систему, позволяющую снизить выбросы в период холодного запуска при пониженной температуре. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 табл., 13 пр.

Наверх