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包含多功能催化剂的尾气处理系统的制作方法

2023-02-04 18:08:45 来源:中国专利 TAG:

包含多功能催化剂的尾气处理系统
1.本发明通常涉及选择性催化还原(scr)催化领域,尤其是在汽车应用中。更具体而言,本发明涉及一种处理稀燃发动机尾气的系统,包括柴油氧化催化剂、烃注入装置和/或氮还原剂注入装置以及包含scr催化剂和另一氧化催化剂的多功能催化剂。此外,本发明涉及一种使用本发明的尾气处理系统处理尾气的方法以及一种制备本发明的尾气处理系统的方法。
2.氮氧化物(no
x
)的有害组分导致大气污染。no
x
含于废气,如来自内燃机(例如在汽车和卡车中)、燃烧装置(例如由天然气、油或煤加热的发电厂)和硝酸生产厂的废气中。使用各种处理方法来降低尾气中的no
x
并且因此降低大气污染。一种类型的处理涉及催化还原氮氧化物。存在两种方法:(1)其中将一氧化碳、氢气或低级烃用作还原剂的非选择性还原方法;和(2)其中将氨或氨前体用作还原剂的选择性还原方法。在选择性还原方法中,可以用少量还原剂实现氮氧化物的高度除去。
3.该选择性还原方法称为scr(选择性催化还原)方法。该scr方法使用还原剂(例如氨或氨前体)在大气氧存在下对氮氧化物催化还原,导致主要形成氮气和蒸汽:
4.4no 4nh3 o2→
4n2 6h2o(标准scr反应)
5.2no2 4nh3→
3n2 6h2o(缓慢scr反应)
6.no no2 2nh3→
2n2 3h2o(快速scr反应)
7.该方法被认为是用于从发动机尾气除去氮氧化物的最可行技术之一。在典型的尾气中,氮氧化物主要由no构成(》90%),后者在氨存在下通过该scr催化剂转化成氮气和水(标准scr反应)。nh3是最有效的还原剂之一,尽管尿素也可以用作氨前体。该scr方法中所用催化剂通常应在例如低于200℃到600℃或更高的宽温度范围内具有良好催化活性。在烟灰过滤器的再生过程中和scr催化剂的再生过程中通常会遇到更高温度。对于烟灰过滤器,再生是指定期需要除去过滤器内积聚的烟灰。大于500℃的温度通常需要20分钟或更长以有效燃烧烟灰。在发动机正常操作过程中不会遇到该类温度。
8.随着时间的推移收集尾气的次要组分或者它们与该scr催化剂相互作用,随着时间的推移降低该催化剂的有效性。为了维持高效力,需要定期除去这些污染物。例如,硫氧化物可以与氨反应而形成硫酸铵,后者阻断该催化剂上的活性位点,导致活性损失。还有,scr催化剂在低于约300℃的温度下长期操作可能导致烃类在催化剂表面上积聚。最终这些烃类也阻断活性位点,导致催化活性损失。
9.考虑到该scr催化剂的污染,定期需要更高温度以除去这些和其他污染物并维持高催化效力。达到再生scr催化剂的温度要求加入烃及其在该scr催化剂上游的氧化催化剂上的氧化,以将尾气温度提高到其中该scr催化剂可以发生脱硫的点。这样做时,该氧化催化剂的烃逃逸出来和逃逸到该选择性催化还原催化剂上可能导致结焦并且因此导致该scr组分的失活。此外,在该氧化催化剂上以此方式产生放热也可以在该scr催化剂消除nox的活性不够时用来将其加热,其中所述步骤可能同样导致烃逃逸及其随后在该scr组分上结焦。
10.wo 2018/224651 a2涉及一种尾气处理系统,其中所述文献尤其公开了一种尾气
处理系统,其包括为包含钯的doc的第一催化剂以及在其下游的scr催化剂,其中所述scr催化剂包含含有铜和/或铁的沸石材料。根据wo 2018/224651 a2的优选实施方案,该doc不含铂且位于其下游的该scr催化剂包含优选为钯的铂族金属。所述文献进一步教导离开该doc的hc逃逸可以由位于其下游的该scr催化剂处理,其中不含钯的scr催化剂就烃类消除而言显著好于含有钯的scr催化剂。
11.另一方面,wo 2019/159151 a1涉及一种包括紧密耦合scr催化剂和位于其下游的doc的尾气处理系统。
12.wo 2014/151677 a1公开了一种分区doc及其在包括位于该doc下游的scr的系统中的用途。
13.us 2011/078997 a1公开了涂敷由pd/氧化铝淤浆的scr负载过滤器。
14.wo 2016/160953 a1公开了一种催化颗粒过滤器,其包含两个scr催化剂涂层以及随后的铂族金属第三涂层。
15.鉴于当前技术,仍然需要可以减轻现有技术缺点的尾气处理系统。尤其需要一种可以有效避免该scr催化剂由于来自位于其上游的氧化催化剂的烃逃逸而结焦,但仍对nox的选择性催化还原显示出高效力并且可以长时间维持的尾气处理系统。
16.详细描述
17.因此,本发明的目的是要提供一种改进的尾气处理系统,尤其是就该scr催化剂的抗结焦能力而言。因此,惊人地发现来自scr催化剂的烃逃逸以及其由于来自位于其上游的氧化催化剂的烃逃逸而结焦二者可以通过在该scr催化剂中包括铂族金属,尤其是钯以提供多功能催化剂(mfc)而显著降低。尤其惊人地发现所述出人意料的技术效果在其中该氧化催化剂相对于内燃机位于紧密耦合位置的情况下特别显著,结果考虑到在该尾气系统所述位置的尺寸限制由于其体积减小而倾向于更大的烃逃逸。
18.因此,本发明涉及一种用于处理稀燃发动机尾气的尾气处理系统,其中所述尾气包含烃和nox,该尾气处理系统包括:
19.(i)将烃注入尾气料流中的装置;
20.(ii)包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层的柴油氧化催化剂(doc),其中该催化剂涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成;
21.(iii)将含氮还原剂注入尾气料流中的装置;和
22.(iv)包括氧化催化剂和用于选择性催化还原nox的选择性催化还原(scr)催化剂,优选由其构成的多功能催化剂(mfc),其中该mfc包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层,其中该催化剂涂层包含该氧化催化剂和该scr催化剂,其中该氧化催化剂包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含钯和/或铂,优选钯,优选由其构成,并且其中该scr催化剂包含负载有铜和/或铁,优选铜的沸石材料;
23.其中该烃注入装置、该doc、该含氮还原剂注入装置和该mfc顺次位于尾气管道中,
24.其中该将烃注入尾气料流中的装置位于该doc的上游,其中该doc位于该mfc的上游并且其中该将含氮还原剂注入尾气料流中的装置位于该doc和该mfc之间。
25.优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的doc之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据
(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
26.优选该尾气处理系统进一步包括位于根据(ii)的doc上游的稀燃发动机。
27.优选根据(ii)的doc紧密耦合于该稀燃发动机,其中优选该稀燃发动机是柴油机。
28.优选该稀燃发动机通过产生包含受控量的烃类的尾气料流,优选通过二次燃料喷射而用作根据(i)的将烃注入尾气料流中的装置。
29.优选根据(i)的将烃注入尾气料流中的装置位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间。
30.优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(i)的烃注入装置之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(i)的烃注入装置之间以及根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
31.优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
32.优选根据(ii)该doc的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成。
33.优选根据(ii)该doc的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,更优选由其构成。
34.优选根据(ii)该doc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
35.优选根据(ii)存在于该doc中的一种或多种铂族金属负载于一种或多种选自假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、氧化镧、氧化镧稳定化氧化铝、二氧化硅稳定化氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛、二氧化铈、二氧化铈-二氧化锆、铝硅酸盐、二氧化硅和稀土金属倍半氧化物—包括其混合物,优选选自假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛和二氧化硅稳定化氧化铝—包括其混合物的耐火金属氧化物上,其中更优选存在于该doc中的一种或多种铂族金属负载于假勃姆石和/或二氧化硅稳定化氧化铝上,更优选负载于假勃姆石和2-6重量%二氧化硅稳定化氧化铝的等重混合物上。
36.优选根据(ii)该一种或多种耐火金属氧化物载体的粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选1-20微米,更优选2-18微米,更优选3-17微米,更优选4-16微米,更优选5-15微米,更优选7-12微米范围内,其中更优选根据(ii)该耐火金属氧化物载体的粒度分布的dv90值在10-12微米范围内,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量。
37.优选根据(ii)该doc的催化剂涂层除了该耐火金属氧化物载体外含有粘合剂,优选基于各层中存在的组分的总干重计算在2-7重量%,更优选3-6重量%范围内,其中更优
选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,更优选二氧化锆、氧化铝及其混合物中的一种或多种,更优选由其构成,其中更优选二氧化锆作为粘合剂含于该催化剂涂层中。
38.优选根据(ii)该doc中存在的催化剂涂层总负载量基于入口涂层和出口涂层中存在的所有组分的总干重计算在31-183g/l(0.5-3g/in3),优选46-153g/l(0.75-2.5g/in3),更优选61-140g/l(1.0-2.3g/in3),更优选67-110g/l(1.1-1.8g/in3),更优选73-104g/l(1.2-1.7g/in3),更优选79-92g/l(1.3-1.5g/in3)范围内。
39.优选根据(ii)将该催化剂涂层分成限定上游区的催化入口涂层和限定下游区的催化出口涂层,其中该doc的基材具有入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由基材内壁限定的通道;其中该多个通道的内壁包括由入口端延伸到入口涂层端的催化入口涂层,由此限定入口涂层长度,其中该入口涂层长度为基材轴长的x%,其中0《x《100;其中该多个通道的内壁包括由出口端延伸到出口涂层端的出口涂层,由此限定出口涂层长度,其中该出口涂层长度为基材轴长的(100-x)%;其中该入口涂层长度限定该doc的上游区并且该出口涂层长度限定该doc的下游区;其中该入口涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成;其中该出口涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成。
40.优选根据(ii)该doc的入口涂层中所含铂族金属的总负载量在0.18-2.83g/l(5-80g/ft3),优选0.53-2.65g/l(15-75g/ft3),更优选0.71-2.47g/l(20-70g/ft3),更优选1.06-2.30g/l(30-65g/ft3),更优选1.41-2.12g/l(40-60g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)该入口涂层中所含铂族金属的总负载量在大于1.77g/l(50g/ft3)至小于2.12g/l(60g/ft3)范围内。
41.优选根据(ii)该doc的入口涂层具有在5:1-1:5,优选4:1-1:4,更优选2:1-1:3,更优选1:1-1:2,更优选1:1.4-1:1.8范围内的pt/pd重量比。
42.优选根据(ii)该doc的出口涂层中所含铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在0.04-2.47g/l(1-70g/ft3),优选0.04-1.77g/l(1-50g/ft3),更优选0.04-1.06g/l(1-30g/ft3),更优选0.04-0.71g/l(1-20g/ft3),更优选0.07-0.53g/l(2-15g/ft3),更优选0.11-0.28g/l(3-8g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)该出口涂层中所含铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在大于0.14g/l(4g/ft3)至小于0.21g/l(6g/ft3)范围内。
43.优选根据(ii)该doc的出口涂层具有在10:1-1:0,优选5:1-1:1,更优选4:1-2:1,更优选3.5:1-2.5:1范围内的pt/pd重量比。
44.优选根据(ii)该入口涂层长度x作为该doc的基材的基材轴长的%在5-80,优选10-70,更优选15-60,更优选20-60,更优选25-55,更优选30-50,更优选35-45范围内。
45.优选根据(ii)该doc的入口涂层和/或出口涂层不含超出污染物范围,即小于pt和pd总重量的2重量%,优选小于pt和pd总重量的1重量%,更优选小于pt和pd总重量的0.5重量%的pt和/或pd以外的铂族金属。
46.优选根据(ii)该doc的入口和出口通道的内壁包含由基材的入口端涂层长度延伸到出口端涂层长度的内涂层。
47.优选根据(ii)该doc的内涂层包含假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化
镧、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化钡及其混合物中的一种或多种,优选假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧及其混合物中的一种或多种,任选由其构成,更优选该内涂层包含假勃姆石,任选由其构成。
48.优选根据(ii)没有铂族金属蓄意存在于该doc的内涂层中。
49.优选根据(ii)该doc的内涂层具有在0.1-25微米,优选5-15微米,更优选7-13微米,更优选8-12微米范围内的粒度分布的dv90值;其中更优选根据(ii)该内涂层具有在9-11微米范围内的粒度分布的dv90值,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量。
50.优选根据(ii)该doc的内涂层基于该内涂层的总干质量计算含有小于0.1重量%的铂族金属,优选小于0.01重量%的铂族金属。
51.优选根据(ii)该doc的基材具有在15-92g/l(0.25-1.5g/in3),优选31-76g/l(0.5-1.25g/in3),更优选55-67g/l(0.9-1.1g/in3)范围内的内涂层负载量。
52.优选根据(ii)在该内涂层和该doc的基材之间没有层。
53.优选根据(ii)在该内涂层和该doc的含有铂族金属的入口和/或出口涂层之间没有层。
54.优选根据(ii)存在于该doc中的铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在0.35-1.77g/l(10-50g/ft3),优选0.53-1.59g/l(15-45g/ft3),更优选0.71-1.41g/l(20-40g/ft3),更优选0.74-1.02g/l(21-29g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)存在于该doc中的铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在大于0.81g/l(23g/ft3)至小于0.88g/l(25g/ft3)范围内。
55.优选根据(ii)该doc具有在2.54-25.4cm(1-10英寸),优选3.81-20.32cm(1.5-8英寸),更优选5.08-17.78cm(2-7英寸),更优选5.08-15.24cm(2-6英寸),更优选7.62-12.7cm(3-5英寸)范围内的总长度,优选基材长度。
56.优选根据(ii)该doc具有在10.16-43.18cm(4-17英寸),优选17.78-38.10cm(7-15英寸),更优选20.32-35.56cm(8-14英寸),更优选22.86-33.02cm(9-13英寸),更优选22.86-27.94cm(9-11英寸)范围内的总宽度,优选基材宽度。
57.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料具有aei、gme、cha、mfi、bea、fau、mor类型或其中两种或更多种的混合物的骨架结构,优选aei、cha、bea类型或其中两种或更多种的混合物的骨架结构,更优选cha或aei类型骨架结构,更优选cha类型骨架结构。
58.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料包含铜,其中该沸石材料中所含铜的量作为cuo计算基于该沸石材料的总重量优选在0.1-10.0重量%,更优选2.0-7.0重量%,更优选2.5-5.5重量%,更优选2.5-3.5重量%范围内;其中该沸石材料中所含铁的量作为fe2o3计算基于该沸石材料的总重量优选在0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%范围内。
59.优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%的沸石材料骨架结构由si、al、o以及任选h和p中的一种或多种构成,其中在该骨架结构中si与al的摩尔比作为sio2:al2o3摩尔比计算优选在2:1-50:1,更优选4:1-45:1,更优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内。
60.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料包含铁,其中该沸石材料中所
含铁的量作为fe2o3计算基于该沸石材料的总重量优选在0.1-10.0重量%,更优选1.0-7.0重量%,更优选2.5-5.5重量%范围内,并且其中优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%的沸石材料骨架结构由si、al、o以及任选h和p中的一种或多种构成,其中在该骨架结构中si与al的摩尔比作为sio2:al2o3摩尔比计算优选在2:1-50:1,更优选4:1-45:1,更优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内。
61.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料,优选具有骨架类型cha的沸石材料具有的平均晶粒尺寸经由扫描电子显微术测定为至少0.5微米,优选0.5-1.5微米,更优选0.6-1.0微米,更优选0.6-0.8微米。
62.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层进一步包含金属氧化物粘合剂,其中该金属氧化物粘合剂优选包含二氧化锆、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅以及包含zr、al、ti和si中两种或更多种的混合氧化物中的一种或多种,更优选包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选包含二氧化锆;其中该涂层包含负载量在1.22-12g/l(0.02-0.2g/in3),优选4.88-11g/l(0.08-0.18g/in3)范围内的该金属氧化物粘合剂。
63.优选在(iv)中该一种或多种铂族金属负载于耐火金属氧化物上,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物包含二氧化锆、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛中的一种或多种,优选二氧化锆和氧化铝中的一种或多种。
64.优选根据(iv),该一种或多种铂族金属负载于二氧化锆上。
65.优选90-100重量%,优选95-100重量%,更优选99-100重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物由二氧化锆构成。
66.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层以在61-275g/l(1.0-4.5g/in3),优选92-244g/l(1.5-4.0g/in3),更优选122-214g/l(2.0-3.5g/in3),更优选128-183g/l(2.1-3g/in3),更优选128-159g/l(2.1-2.6g/in3)范围内的负载量包含该沸石材料。
67.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层作为元素铂族金属计算以在0.04-2.83g/l(1-80g/ft3),优选0.53-2.12g/l(15-60g/ft3),更优选0.71-1.77g/l(20-50g/ft3),更优选0.88-1.59g/l(25-45g/ft3),更优选0.88-1.24g/l(25-35g/ft3)范围内的负载量包含该一种或多种铂族金属。
68.优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含负载于耐火金属氧化物上的一种或多种铂族金属、具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料以及优选如实施方案41所定义的金属氧化物粘合剂,优选由其构成,其中99-100重量%的所述耐火金属氧化物由锆和氧,优选二氧化锆构成。
69.优选0-0.0035g/l,优选0-0.00035g/l,更优选0-0.000035g/l,更优选0-0.0000035g/l的铂、铱、锇和铑中一种或多种包含在根据(iv)的mfc的涂层中,其中更优选0-0.0000035g/l的铂、铱、锇和铑包含在根据(iv)的mfc的涂层中。
70.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层不含铂,优选不含铂和铑,更优选不含铂、铱、锇和铑。
71.优选0-2重量%,优选0-1重量%,更优选0-0.1重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含负载一种或多种铂族金属的耐火金属氧化物由二氧化铈和氧化铝构成,其中更优选0-0.1重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物由二氧化铈、氧化铝、
二氧化钛、氧化镧和氧化钡构成。
72.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含负载一种或多种铂族金属的耐火金属氧化物不含二氧化铈和氧化铝,优选不含二氧化铈、氧化铝和二氧化钛,更优选不含二氧化铈、氧化铝、二氧化钛、氧化镧和氧化钡。
73.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含作为单层涂层包含的具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料和负载于二氧化锆上的钯,其中该单层涂层分配于根据(iv)的mfc的基材的至少一部分内壁上。
74.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料并且该一种或多种铂族金属负载于包含二氧化锆、氧化铝和二氧化钛中一种或多种,优选氧化铝和二氧化锆中一种或多种的耐火金属氧化物上,以及该催化剂涂层由该具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料包含于其中的罩面层和负载于耐火金属氧化物上的铂族金属包含于其中的内涂层构成,其中该内涂层分配于根据(iv)的mfc的基材内壁的至少一部分表面上并且该罩面层分配于该内涂层上。
75.优选根据(iv)的mfc的内涂层中所含铂族金属为钯。
76.优选根据(iv)的mfc的内涂层中所含耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,优选由其构成。
77.优选60-100重量%,优选70-90重量%,更优选75-85重量%根据(iv)的mfc的内涂层中所含耐火金属氧化物由氧化铝构成。
78.优选根据(iv)的mfc的内涂层作为元素钯计算以在0.04-1.77g/l(1-50g/ft3),优选0.18-1.06g/l(5-30g/ft3),更优选0.35-0.88g/l(10-25g/ft3),更优选0.42-0.54g/l(12-18g/ft3)范围内的负载量包含钯。
79.优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的内涂层包含负载于耐火金属氧化物上的钯,优选由其构成,其中99.5-100重量%的所述耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选由其构成。
80.优选根据(iv)的mfc的罩面层以在61-275g/l(1-4.5g/in3),优选92-244g/l(1.5-4g/in3),更优选122-244g/l(2-4g/in3),更优选153-214g/l(2.5-3.5g/in3)范围内的负载量包含该沸石材料。
81.优选95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的内涂层包含负载于耐火金属氧化物上的钯,优选由其构成,其中99.5-100重量%的所述耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选由其构成;并且其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的罩面层包含具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料以及优选如权利要求41所定义的金属氧化物粘合剂,优选由其构成。
82.优选0-0.0035g/l,优选0-0.00035g/l,更优选0-0.000035g/l的铂、铱、锇和铑中一种或多种包含在根据(iv)的mfc的内涂层中,其中更优选0-0.000035g/l的铂、铱、锇和铑包含在根据(iv)的mfc的内涂层中。
83.优选根据(iv)的mfc的内涂层不含铂和铑,优选不含铂、铑、铱和锇。
84.优选根据(iv)的mfc由分配于基材上的涂层构成。
85.优选根据(iv)的mfc的基材包含陶瓷或金属物质。
86.优选根据(iv)的mfc的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成;或者其中根据(iv)的mfc的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,优选由其构成。
87.优选根据(iv)的mfc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
88.优选根据(iv)的mfc具有在2.54-25.4cm(1-10英寸),优选3.81-20.32cm(1.5-8英寸),更优选5.08-17.78cm(2-7英寸),更优选5.08-15.24cm(2-6英寸),更优选5.08-10.16cm(2-4英寸)范围内的长度,优选基材长度。
89.优选根据(iv)的mfc具有在10.16-43.18cm(4-17英寸),优选17.78-38.10cm(7-15英寸),更优选20.32-35.56cm(8-14英寸),更优选22.86-33.02cm(9-13英寸),更优选22.86-27.94cm(9-11英寸)范围内的宽度,优选基材宽度。
90.优选根据(iv)的mfc的催化剂涂层在基材长度的20-100%,优选50-100%,更优选75-100%,更优选95-100%,更优选99-100%上分配于根据(iv)的mfc的基材内壁上。
91.本发明还涉及一种同时选择性催化还原nox、氧化烃、氧化一氧化氮和氧化氨的方法,包括:
92.(1)提供来自柴油机的尾气料流,包含nox、氨、一氧化氮和烃中的一种或多种;
93.(2)使在(1)中提供的尾气料流通过根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气系统。
94.此外,本发明涉及一种制备根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统的方法,所述方法包括根据一种包括下列步骤的方法制备柴油氧化催化剂(doc):
95.(a)制备一种包含铂族金属、耐火金属氧化物载体和水的第一淤浆,
96.(b)提供基材,
97.(c)将在(a)中得到的第一淤浆分配于根据(b)的基材上,涂敷入口通道的内壁以使得该入口涂层从入口端延伸至入口涂层端,由此限定入口涂层长度,其中该入口涂层长度为基材轴长的x%,其中0《x《100,得到淤浆处理基材;
98.(d)干燥在(c)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有入口涂层的基材;(e)煅烧在(c)中得到的淤浆处理基材,得到入口涂敷基材,
99.(f)制备一种包含铂族金属、耐火金属氧化物载体和水的第二淤浆,
100.(g)将根据(f)得到的第二淤浆分配于根据(e)得到的基材上,涂敷出口通道的内壁以使得该出口涂层从出口端延伸至出口涂层端,由此限定出口涂层长度,其中该出口涂层长度为基材轴长的(100-x)%,得到入口涂敷和出口淤浆处理基材,
101.(h)干燥在(g)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有入口和出口涂层的基材,
102.(j)煅烧在(g)中得到的淤浆处理基材,得到doc,优选根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统中所含根据(ii)的doc。
103.优选步骤(a)和/或步骤(f)进一步包括下列步骤:
104.(1.1)提供耐火金属氧化物载体,其包含假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化硅稳定化二氧化钛、氧化镧、氧化镧稳定化氧化铝、二氧化硅稳定化氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、二氧化铈-二氧化锆、铝硅酸盐、二氧化硅、稀土金属倍半氧化物及其混合物,优选假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛、二氧化硅稳定化氧化铝及其混合物,优选假勃姆石和/或二氧化硅稳定化氧化铝,优选假勃姆石和2-6重量%二氧化硅稳定化氧化铝的等重混合物,优选由其构成;优选其中该耐火金属氧化物载体为酸性的,优选具有在2至小于7范围内的ph,其中优选该ph通过加入无机酸硝酸和/或选自乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、酒石酸和柠檬酸中一种或多种的有机酸,优选乙酸调节;
105.(1.2)借助初湿含浸法加入铂族金属,其中优选该铂族金属包含铂,优选钯和铂,优选由其构成,得到负载于耐火金属氧化物上的铂族金属,优选负载于耐火金属氧化物上的第一铂族金属;
106.(1.3)任选用根据(1.1)的相同耐火金属氧化物载体和根据(1.2)的不同铂族金属重复步骤(1.1)和(1.2),得到负载于耐火金属氧化物上的第二铂族金属并将负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属混合,得到负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物;
107.(1.4)任选将钡盐和/或镧盐加入由(1.2)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)得到的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物中,得到含有钡和/或镧的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或含有钡和/或镧的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物,
108.(1.5)任选将粘合剂加入由(1.2)或(1.4)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)或(1.4)得到的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物中,其中优选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,优选二氧化锆、氧化铝及其混合物,优选二氧化锆,优选由其构成;
109.(1.6)任选研磨由(1.2)、(1.4)或(1.5)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)、(1.4)或(1.5)得到的负载于耐火金属氧化物上的机械混合铂族金属,得到负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或负载于耐火金属氧化物上的铂族金属的机械混合物,其具有的粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选1-20微米,更优选2-18微米,更优选3-17微米,更优选4-16微米,更优选5-15微米,更优选7-12微米范围内;其中更优选该耐火金属氧化物载体或负载于耐火金属氧化物上的机械混合铂族金属的粒度分布的dv90值在10-12微米范围内,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量;
110.(1.7)将由(1.2)、(1.4)、(1.5)或(1.6)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)、(1.4)、(1.5)或(1.6)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属的机械混合物分散于水中,从而得到根据步骤(a)的第一淤浆和/或根据步骤(f)的第二淤浆。
111.优选步骤(a)和/或步骤(f)进一步包括加入粘合剂,优选基于各层中存在的组分的总干重计算在2-7重量%,优选3-6重量%范围内,其中优选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,优选二氧化锆、氧化铝及其混合物,优选二氧化锆,优选由其构成。
112.优选根据(b)的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成。
113.优选根据(b)的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,更优选由其构成。
114.优选根据(ii)该doc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
115.优选在步骤(b)中提供的基材具有内涂层,优选通过包括下列的步骤得到:
116.(b.1)提供耐火金属氧化物载体,其包含假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化钡及其混合物中的一种或多种,优选假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧及其混合物中的一种或多种,任选由其构成,更优选该内涂层包含假勃姆石,任选由其构成;
117.(b.2)任选研磨在(b.1)中提供的耐火金属氧化物载体,优选得到粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选5-15微米,更优选7-13微米,更优选8-12微米范围内的耐火金属氧化物载体;其中更优选得到粒度分布的dv90值在9-11微米范围内的耐火金属氧化物载体,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量;
118.(b.3)用根据(b.1)或(b.2)得到的耐火金属氧化物载体涂敷该基材的入口和出口的整个长度,得到内涂基材;
119.(b.4)任选干燥和/或煅烧根据(b.3)得到的内涂基材,得到干燥和/或煅烧的内涂基材。
120.优选在(b)中提供的基材具有在15-92g/l(0.25-1.5g/in3),优选31-76g/l(0.5-1.25g/in3),更优选55-67g/l(0.9-1.1g/in3)范围内的内涂层负载量。
121.优选根据步骤(b)没有铂族金属蓄意存在于该doc的内涂层中。
122.优选根据步骤(b)该doc的内涂层基于该内涂层的总干质量计算含有小于0.1重量%的铂族金属,优选小于0.01重量%的铂族金属。
123.优选根据步骤(b)在该内涂层和该doc的基材之间没有层。
124.优选在步骤(c)中涂敷入口通道的内壁以使得该入口涂层从入口端延伸至入口涂层端,由此限定入口涂层长度,其中该入口涂层长度作为该doc的基材的基材轴长的%为x并且在5-80,优选10-70,更优选15-60,更优选20-60,更优选25-55,更优选30-50,更优选35-45范围内。
125.本发明还涉及一种制备根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统的方法,所述方法包括根据一种包括下列步骤的方法制备多功能催化剂(mfc):
126.(a’)制备一种包含钯、包含锆和铝中一种或多种的氧化物材料和水的淤浆,(b’)将在(a)中得到的淤浆分配于基材上,得到淤浆处理基材;
127.(c’)任选地,干燥在(b’)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有涂层的基材;
128.(d’)煅烧在(b’)中得到的淤浆处理基材,优选在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材,得到mfc催化剂,优选根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中
任一项的尾气处理系统中所含根据(iv)的mfc。
129.优选(a’)包括:
130.(a’.1)将钯前体的水溶液,优选硝酸钯水溶液与包含锆和铝中一种或多种的氧化物材料混合,得到负载于该氧化物材料上的钯;
131.(a’.2)煅烧在(a’.1)中得到的负载于该氧化物材料上的钯;
132.(a’.3)将在(a’.2)中得到的煅烧的负载于该氧化物材料上的钯与分配助剂,优选酒石酸和单乙醇胺中的一种或多种,更优选酒石酸和单乙醇胺混合。
133.优选(a’)进一步包括:
134.(a’.4)将在(a’.3)中得到的混合物研磨至根据参考实施例1测定的粒度dv90在1-20微米,优选5-15微米,更优选9-11微米范围内。
135.优选根据(a’.1),将钯前体的水溶液,优选硝酸钯水溶液滴加到该氧化物材料中。
136.优选根据(a’.2),将该负载于该氧化物材料上的钯在温度在490-690℃,优选540-640℃,更优选570-610℃范围内的气体气氛中煅烧。
137.优选根据(a’.2),将该负载于该氧化物材料上的钯在气体气氛中煅烧2-6小时,优选3-5小时范围内的持续时间。
138.优选在(b’)中将该淤浆分配于基材—其中该基材具有一定基材长度—上包括将该淤浆分配于基材长度的20-100%,优选50-100%,更优选75-100%,更优选95-100%,更优选99-100%上。
139.优选根据(c’),将该淤浆处理基材在温度在90-200℃,优选110-180℃,更优选120-160℃范围内的气体气氛中干燥,其中更优选将该淤浆处理基材在气体气氛中干燥5-300分钟,更优选10-120分钟,更优选20-60分钟范围内的持续时间。
140.优选根据(c’),将该淤浆处理基材在温度在90-200℃,优选100-150℃,更优选110-130℃范围内的气体气氛中干燥优选在5-300分钟,更优选5-60分钟,更优选7-20分钟范围内的持续时间;并且进一步在温度在90-200℃,优选140-180℃,更优选150-170℃范围内的气体气氛中干燥优选在5-300分钟,更优选10-80分钟,更优选20-40分钟范围内的持续时间。
141.优选根据(d’),将在(b’)中得到的淤浆处理基材,优选在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材在温度在300-600℃,优选400-500℃,更优选425-475℃范围内的气体气氛中煅烧。
142.优选根据(d’),将在(b’)中得到的淤浆处理基材,优选在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材在气体气氛中煅烧在5-120分钟,优选10-90分钟,更优选15-50分钟,更优选20-40分钟范围内的持续时间。
143.进一步优选该制备根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统的方法包括根据一种由下列步骤构成的方法制备多功能催化剂(mfc):
144.(a’)制备一种包含钯、包含锆和铝中一种或多种的氧化物材料和水的淤浆,
145.(b’)将在(a’)中得到的淤浆分配于基材上,得到淤浆处理基材;
146.(c’)干燥在(b’)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有涂层的基材;
147.(d’)煅烧在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材,得到mfc催化剂,优选根据本技术
所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统中所含根据(iv)的mfc。
148.本发明还涉及一种制备根据本技术所述的本发明尾气处理系统的特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统的方法,其中所述方法包括根据涉及制备所述doc的方法的本技术所述的本发明特定和优选实施方案中任一项制备柴油氧化催化剂(doc)并且进一步包括根据涉及制备所述mfc的方法的本技术所述的本发明特定和优选实施方案中任一项制备多功能催化剂(mfc)。
149.根据本发明,术语“铂族金属”涉及由pt、pd、rh、ru、os和ir构成的金属组,优选由pt、pd和rh构成的金属组。
150.在本发明的含义内,紧密耦合催化剂与地板下催化剂的不同在于它位于包含该mfc的主催化剂箱的上游和外部。在本发明的含义内尤其优选紧密耦合催化剂,尤其是根据本发明的特定和优选实施方案的紧密耦合doc紧临,优选最紧临该稀燃发动机。
151.本发明由下面这套实施方案以及由所示从属关系和回溯引用得到的实施方案组合进一步说明。尤其要注意的是在其中提到一定范围实施方案的各种情况中,例如就术语如“实施方案(1)-(4)中任一种”而言,意欲对熟练技术人员明确公开该范围内的每一实施方案,即该术语的措辞应被熟练技术人员理解为与“实施方案(1)、(2)、(3)和(4)中任一种”是同义的。
152.此外,明确应注意的是下面这套实施方案不是那套确定保护范围的权利要求,而是表示说明书中涉及本发明一般和优选方面的适当构成部分。
153.根据实施方案(1),本发明涉及一种用于处理稀燃发动机尾气的尾气处理系统,其中所述尾气包含烃和nox,该尾气处理系统包括:
154.(i)将烃注入尾气料流中的装置;
155.(ii)包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层的柴油氧化催化剂(doc),其中该催化剂涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成;
156.(iii)将含氮还原剂注入尾气料流中的装置;和
157.(iv)包括氧化催化剂和用于选择性催化还原nox的选择性催化还原(scr)催化剂,优选由其构成的多功能催化剂(mfc),其中该mfc包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层,其中该催化剂涂层包含该氧化催化剂和该scr催化剂,其中该氧化催化剂包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含钯和/或铂,优选钯,优选由其构成,并且其中该scr催化剂包含负载有铜和/或铁,优选铜的沸石材料;
158.其中该烃注入装置、该doc、该含氮还原剂注入装置和该mfc顺次位于尾气管道中,
159.其中该将烃注入尾气料流中的装置位于该doc的上游,其中该doc位于该mfc的上游并且其中该将含氮还原剂注入尾气料流中的装置位于该doc和该mfc之间。
160.使实施方案(1)具体化的优选实施方案(2)涉及所述系统,其中在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的doc之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
161.使实施方案(1)或(2)具体化的另一优选实施方案(3)涉及所述系统,其中该尾气处理系统进一步包括位于根据(ii)的doc上游的稀燃发动机。
162.使实施方案(3)具体化的另一优选实施方案(4)涉及所述系统,其中根据(ii)的doc紧密耦合于该稀燃发动机,其中优选该稀燃发动机是柴油机。
163.使实施方案(3)或(4)具体化的另一优选实施方案(5)涉及所述系统,其中该稀燃发动机通过产生包含受控量的烃类的尾气料流,优选通过二次燃料喷射而用作根据(i)的将烃注入尾气料流中的装置。
164.使实施方案(3)-(5)中任一项具体化的另一优选实施方案(6)涉及所述系统,其中根据(i)的将烃注入尾气料流中的装置位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间。
165.使实施方案(3)-(6)中任一项具体化的另一优选实施方案(7)涉及所述系统,其中在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(i)的烃注入装置之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(i)的烃注入装置之间以及根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
166.使实施方案(3)-(7)中任一项具体化的另一优选实施方案(8)涉及所述系统,其中在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间,其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于该稀燃发动机和根据(ii)的doc之间以及根据(ii)的doc和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的mfc之间。
167.使实施方案(1)-(8)中任一项具体化的另一优选实施方案(9)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成。
168.使实施方案(1)-(9)中任一项具体化的另一优选实施方案(10)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,更优选由其构成。
169.使实施方案(1)-(10)中任一项具体化的另一优选实施方案(11)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
170.使实施方案(1)-(11)中任一项具体化的另一优选实施方案(12)涉及所述系统,其中根据(ii)存在于该doc中的一种或多种铂族金属负载于一种或多种选自假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、氧化镧、氧化镧稳定化氧化铝、二氧化硅稳定化氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛、二氧化铈、二氧化铈-二氧化锆、铝硅酸盐、二氧化硅和稀土金属倍半氧化物—包括其混合物,优选选自假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛和二氧化硅稳定化氧化铝—包括其混合物的耐火金属氧化物上,其中更优选存在于该doc中的一种或多种铂族金属负载于假勃姆石和/或二氧化硅稳定化氧化铝上,更优选负载于假勃姆石和2-6重量%二氧化硅稳定化氧化铝的等重混合物上。
171.使实施方案(11)-(12)中任一项具体化的另一优选实施方案(13)涉及所述系统,其中根据(ii)该一种或多种耐火金属氧化物载体的粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选
1-20微米,更优选2-18微米,更优选3-17微米,更优选4-16微米,更优选5-15微米,更优选7-12微米范围内,其中更优选根据(ii)该耐火金属氧化物载体的粒度分布的dv90值在10-12微米范围内,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量。
172.使实施方案(11)-(13)中任一项具体化的另一优选实施方案(14)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的催化剂涂层除了该耐火金属氧化物载体外含有粘合剂,优选基于各层中存在的组分的总干重计算在2-7重量%,更优选3-6重量%范围内,其中更优选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,更优选二氧化锆、氧化铝及其混合物中的一种或多种,更优选由其构成,其中更优选二氧化锆作为粘合剂含于该催化剂涂层中。
173.使实施方案(1)-(14)中任一项具体化的另一优选实施方案(15)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc中存在的催化剂涂层总负载量基于入口涂层和出口涂层中存在的所有组分的总干重计算在31-183g/l(0.5-3g/in3),优选46-153g/l(0.75-2.5g/in3),更优选61-140g/l(1.0-2.3g/in3),更优选67-110g/l(1.1-1.8g/in3),更优选73-104g/l(1.2-1.7g/in3),更优选79-92g/l(1.3-1.5g/in3)范围内。
174.使实施方案(1)-(15)中任一项具体化的另一优选实施方案(16)涉及所述系统,其中根据(ii)将该催化剂涂层分成限定上游区的催化入口涂层和限定下游区的催化出口涂层,其中该doc的基材具有入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由基材内壁限定的通道;其中该多个通道的内壁包括由入口端延伸到入口涂层端的催化入口涂层,由此限定入口涂层长度,其中该入口涂层长度为基材轴长的x%,其中0《x《100;其中该多个通道的内壁包括由出口端延伸到出口涂层端的出口涂层,由此限定出口涂层长度,其中该出口涂层长度为基材轴长的(100-x)%;其中该入口涂层长度限定该doc的上游区并且该出口涂层长度限定该doc的下游区;其中该入口涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成;其中该出口涂层包含一种或多种铂族金属,其中该一种或多种铂族金属包含铂,优选铂和钯,优选由其构成。
175.使实施方案(16)具体化的另一优选实施方案(17)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的入口涂层中所含铂族金属的总负载量在0.18-2.83g/l(5-80g/ft3),优选0.53-2.65g/l(15-75g/ft3),更优选0.71-2.47g/l(20-70g/ft3),更优选1.06-2.30g/l(30-65g/ft3),更优选1.41-2.12g/l(40-60g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)该入口涂层中所含铂族金属的总负载量在大于1.77g/l(50g/ft3)至小于2.12g/l(60g/ft3)范围内。
176.使实施方案(16)或(17)具体化的另一优选实施方案(18)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的入口涂层具有在5:1-1:5,优选4:1-1:4,更优选2:1-1:3,更优选1:1-1:2,更优选1:1.4-1:1.8范围内的pt/pd重量比。
177.使实施方案(16)-(18)中任一项具体化的另一优选实施方案(19)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的出口涂层中所含铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在0.04-2.47g/l(1-70g/ft3),优选0.04-1.77g/l(1-50g/ft3),更优选0.04-1.05g/l(1-30g/ft3),更优选0.04-0.71g/l(1-20g/ft3),更优选0.07-0.53g/l(2-15g/ft3),更优选0.11-0.28g/l(3-8g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)该出口涂层中所含铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在大于0.14g/l(4g/ft3)至小于0.22g/l(6g/ft3)范围内。
178.使实施方案(16)-(19)中任一项具体化的另一优选实施方案(20)涉及所述系统,
其中根据(ii)该doc的出口涂层具有在10:1-1:0,优选5:1-1:1,更优选4:1-2:1,更优选3.5:1-2.5:1范围内的pt/pd重量比。
179.使实施方案(16)-(20)中任一项具体化的另一优选实施方案(21)涉及所述系统,其中根据(ii)该入口涂层长度x作为该doc的基材的基材轴长的%在5-80,优选10-70,更优选15-60,更优选20-60,更优选25-55,更优选30-50,更优选35-45范围内。
180.使实施方案(16)-(21)中任一项具体化的另一优选实施方案(22)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的入口涂层和/或出口涂层不含超出污染物范围,即小于pt和pd总重量的2重量%,优选小于pt和pd总重量的1重量%,更优选小于pt和pd总重量的0.5重量%的pt和/或pd以外的铂族金属。
181.使实施方案(16)-(22)中任一项具体化的另一优选实施方案(23)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的入口和出口通道的内壁包含由基材的入口端涂层长度延伸到出口端涂层长度的内涂层。
182.使实施方案(23)具体化的另一优选实施方案(24)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的内涂层包含假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化钡及其混合物中的一种或多种,优选假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧及其混合物中的一种或多种,任选由其构成,更优选该内涂层包含假勃姆石,任选由其构成。
183.使实施方案(16)-(24)中任一项具体化的另一优选实施方案(25)涉及所述系统,其中根据(ii)没有铂族金属蓄意存在于该doc的内涂层中。
184.使实施方案(16)-(25)中任一项具体化的另一优选实施方案(26)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的内涂层具有在0.1-25微米,优选5-15微米,更优选7-13微米,更优选8-12微米范围内的粒度分布的dv90值;其中更优选根据(ii)该内涂层具有在9-11微米范围内的粒度分布的dv90值,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量。
185.使实施方案(16)-(26)中任一项具体化的另一优选实施方案(27)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的内涂层基于该内涂层的总干质量计算含有小于0.1重量%的铂族金属,优选小于0.01重量%的铂族金属。
186.使实施方案(16)-(27)中任一项具体化的另一优选实施方案(28)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc的基材具有在15-92g/l(0.25-1.5g/in3),优选31-75g/l(0.5-1.25g/in3),更优选55-67g/l(0.9-1.1g/in3)范围内的内涂层负载量。
187.使实施方案(16)-(28)中任一项具体化的另一优选实施方案(29)涉及所述系统,其中根据(ii)在该内涂层和该doc的基材之间没有层。
188.使实施方案(16)-(29)中任一项具体化的另一优选实施方案(30)涉及所述系统,其中根据(ii)在该内涂层和该doc的含有铂族金属的入口和/或出口涂层之间没有层。
189.使实施方案(1)-(30)中任一项具体化的另一优选实施方案(31)涉及所述系统,其中根据(ii)存在于该doc中的铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在0.35-1.77g/l(10-50g/ft3),优选0.53-1.59g/l(15-45g/ft3),更优选0.71-1.41g/l(20-40g/ft3),更优选0.74-1.02g/l(21-29g/ft3)范围内;其中更优选根据(ii)存在于该doc中的铂族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在大于0.81g/l(23g/ft3)至小于0.88g/l(25g/ft3)范围内。
190.使实施方案(1)-(31)中任一项具体化的另一优选实施方案(32)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc具有在2.54-25.4cm(1-10英寸),优选3.81-20.32cm(1.5-8英寸),更优选5.08-17.78cm(2-7英寸),更优选5.08-15.24cm(2-6英寸),更优选7.62-12.7cm(3-5英寸)范围内的总长度,优选基材长度。
191.使实施方案(1)-(32)中任一项具体化的另一优选实施方案(33)涉及所述系统,其中根据(ii)该doc具有在10.16-43.18cm(4-17英寸),优选17.78-38.10cm(7-15英寸),更优选20.32-35.56cm(8-14英寸),更优选22.86-33.02cm(9-13英寸),更优选22.86-27.94cm(9-11英寸)范围内的总宽度,优选基材宽度。
192.使实施方案(2)-(33)中任一项具体化的另一优选实施方案(34)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料具有aei、gme、cha、mfi、bea、fau、mor类型或其中两种或更多种的混合物的骨架结构,优选aei、cha、bea类型或其中两种或更多种的混合物的骨架结构,更优选cha或aei类型骨架结构,更优选cha类型骨架结构。
193.使实施方案(34)具体化的另一优选实施方案(35)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料包含铜,其中该沸石材料中所含铜的量作为cuo计算基于该沸石材料的总重量优选在0.1-10.0重量%,更优选2.0-7.0重量%,更优选2.5-5.5重量%,更优选2.5-3.5重量%范围内;其中该沸石材料中所含铁的量作为fe2o3计算基于该沸石材料的总重量优选在0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%范围内。
194.使实施方案(34)或(35)具体化的另一优选实施方案(36)涉及所述系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%的沸石材料骨架结构由si、al、o以及任选h和p中的一种或多种构成,其中在该骨架结构中si与al的摩尔比作为sio2:al2o3摩尔比计算优选在2:1-50:1,更优选4:1-45:1,更优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内。
195.使实施方案(34)具体化的另一优选实施方案(37)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料包含铁,其中该沸石材料中所含铁的量作为fe2o3计算基于该沸石材料的总重量优选在0.1-10.0重量%,更优选1.0-7.0重量%,更优选2.5-5.5重量%范围内,并且其中优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%的沸石材料骨架结构由si、al、o以及任选h和p中的一种或多种构成,其中在该骨架结构中si与al的摩尔比作为sio2:al2o3摩尔比计算优选在2:1-50:1,更优选4:1-45:1,更优选10:1-40:1,更优选15:1-30:1范围内。
196.使实施方案(1)-(37)中任一项具体化的另一优选实施方案(38)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含沸石材料,优选具有骨架类型cha的沸石材料具有的平均晶粒尺寸经由扫描电子显微术测定为至少0.5微米,优选0.5-1.5微米,更优选0.6-1.0微米,更优选0.6-0.8微米。
197.使实施方案(1)-(38)中任一项具体化的另一优选实施方案(39)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层进一步包含金属氧化物粘合剂,其中该金属氧化物粘合剂优选包含二氧化锆、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅以及包含zr、al、ti和si中两种或更多种的混合氧化物中的一种或多种,更优选包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选包含二氧化锆;其中该涂层包含负载量在1.22-12g/l(0.02-0.2g/in3),优选4.88-72g/l(0.08-0.18g/in3)范围内的该金属氧化物粘合剂。
198.使实施方案(1)-(39)中任一项具体化的另一优选实施方案(40)涉及所述系统,其中在(iv)中该一种或多种铂族金属负载于耐火金属氧化物上,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物包含二氧化锆、二氧化硅、氧化铝和二氧化钛中的一种或多种,优选二氧化锆和氧化铝中的一种或多种。
199.使实施方案(40)具体化的另一优选实施方案(41)涉及所述系统,其中该一种或多种铂族金属负载于二氧化锆上。
200.使实施方案(41)具体化的另一优选实施方案(42)涉及所述系统,其中90-100重量%,优选95-100重量%,更优选99-100重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物由二氧化锆构成。
201.使实施方案(1)-(42)中任一项具体化的另一优选实施方案(43)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层以在61-275g/l(1.0-4.5g/in3),优选92-244g/l(1.5-4.0g/in3),更优选122-214g/l(2.0-3.5g/in3),更优选128-183g/l(2.1-3g/in3),更优选128-159g/l(2.1-2.6g/in3)范围内的负载量包含该沸石材料。
202.使实施方案(1)-(43)中任一项具体化的另一优选实施方案(44)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层作为元素铂族金属计算以在0.04-2.83g/l(1-80g/ft3),优选0.53-2.12g/l(15-60g/ft3),更优选0.71-1.77g/l(20-50g/ft3),更优选0.88-1.59g/l(25-45g/ft3),更优选0.88-1.24g/l(25-35g/ft3)范围内的负载量包含该一种或多种铂族金属。
203.使实施方案(1)-(44)中任一项具体化的另一优选实施方案(45)涉及所述系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含负载于耐火金属氧化物上的一种或多种铂族金属、具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料以及优选如实施方案41所定义的金属氧化物粘合剂,优选由其构成,其中99-100重量%的所述耐火金属氧化物由锆和氧,优选二氧化锆构成。
204.使实施方案(1)-(45)中任一项具体化的另一优选实施方案(46)涉及所述系统,其中0-0.0035g/l,优选0-0.00035g/l,更优选0-0.000035g/l,更优选0-0.0000035g/l的铂、铱、锇和铑中一种或多种包含在根据(iv)的mfc的涂层中,其中更优选0-0.0000035g/l的铂、铱、锇和铑包含在根据(iv)的mfc的涂层中。
205.使实施方案(1)-(46)中任一项具体化的另一优选实施方案(47)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层不含铂,优选不含铂和铑,更优选不含铂、铱、锇和铑。
206.使实施方案(40)-(42)和(45)中任一项具体化的另一优选实施方案(48)涉及所述系统,其中0-2重量%,优选0-1重量%,更优选0-0.1重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含负载一种或多种铂族金属的耐火金属氧化物由二氧化铈和氧化铝构成,其中更优选0-0.1重量%根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含耐火金属氧化物由二氧化铈、氧化铝、二氧化钛、氧化镧和氧化钡构成。
207.使实施方案(40)-(42)和(45)中任一项具体化的另一优选实施方案(49)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层中所含负载一种或多种铂族金属的耐火金属氧化物不含二氧化铈和氧化铝,优选不含二氧化铈、氧化铝和二氧化钛,更优选不含二氧化铈、氧化铝、二氧化钛、氧化镧和氧化钡。
208.使实施方案(1)-(49)中任一项具体化的另一优选实施方案(50)涉及所述系统,其
中根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含作为单层涂层包含的具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料和负载于二氧化锆上的钯,其中该单层涂层分配于根据(iv)的mfc的基材的至少一部分内壁上。
209.使实施方案(1)-(49)中任一项具体化的另一优选实施方案(51)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层包含具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料并且该一种或多种铂族金属负载于包含二氧化锆、氧化铝和二氧化钛中一种或多种,优选氧化铝和二氧化锆中一种或多种的耐火金属氧化物上,以及该催化剂涂层由该具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料包含于其中的罩面层和负载于耐火金属氧化物上的铂族金属包含于其中的内涂层构成,其中该内涂层分配于根据(iv)的mfc的基材内壁的至少一部分表面上并且该罩面层分配于该内涂层上。
210.使实施方案(51)具体化的另一优选实施方案(52)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的内涂层中所含铂族金属为钯。
211.使实施方案(51)或(52)具体化的另一优选实施方案(53)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的内涂层中所含耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,优选由其构成。
212.使实施方案(51)-(53)中任一项具体化的另一优选实施方案(54)涉及所述系统,其中60-100重量%,优选70-90重量%,更优选75-85重量%根据(iv)的mfc的内涂层中所含耐火金属氧化物由氧化铝构成。
213.使实施方案(52)-(55)中任一项具体化的另一优选实施方案(55)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的内涂层作为元素钯计算以在0.04-1.77g/l(1-50g/ft3),优选0.18-1.06g/l(5-30g/ft3),更优选0.35-0.88g/l(10-25g/ft3),更优选0.42-0.64g/l(12-18g/ft3)范围内的负载量包含钯。
214.使实施方案(51)-(55)中任一项具体化的另一优选实施方案(56)涉及所述系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的内涂层包含负载于耐火金属氧化物上的钯,优选由其构成,其中99.5-100重量%的所述耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选由其构成。
215.使实施方案(51)-(56)中任一项具体化的另一优选实施方案(57)涉及所述系统,其根据(iv)的mfc的罩面层以在61-275g/l(1-4.5g/in3),优选92-244g/l(1.5-4g/in3),更优选122-244g/l(2-4g/in3),更优选153-214g/l(2.5-3.5g/in3)范围内的负载量包含该沸石材料。
216.使实施方案(51)-(57)中任一项具体化的另一优选实施方案(58)涉及所述系统,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的内涂层包含负载于耐火金属氧化物上的钯,优选由其构成,其中99.5-100重量%的所述耐火金属氧化物包含氧化铝和二氧化锆中的一种或多种,更优选由其构成;并且其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的根据(iv)的mfc的罩面层包含具有cha类型骨架结构的含铜沸石材料以及优选如权利要求41所定义的金属氧化物粘合剂,优选由其构成。
217.使实施方案(51)-(58)中任一项具体化的另一优选实施方案(59)涉及所述系统,其中0-0.0035g/l,优选0-0.00035g/l,更优选0-0.000035g/l的铂、铱、锇和铑中一种或多
种包含在根据(iv)的mfc的内涂层中,其中更优选0-0.000035g/l的铂、铱、锇和铑包含在根据(iv)的mfc的内涂层中。
218.使实施方案(51)-(59)中任一项具体化的另一优选实施方案(60)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的内涂层不含铂和铑,优选不含铂、铑、铱和锇。
219.使实施方案(1)-(60)中任一项具体化的另一优选实施方案(61)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc由分配于基材上的涂层构成。
220.使实施方案(1)-(61)中任一项具体化的另一优选实施方案(62)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的基材包含陶瓷或金属物质。
221.使实施方案(1)-(62)中任一项具体化的另一优选实施方案(63)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成;或者其中根据(iv)的mfc的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,优选由其构成。
222.使实施方案(1)-(63)中任一项具体化的另一优选实施方案(64)涉及所述系统,其根据(iv)的mfc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
223.使实施方案(1)-(64)中任一项具体化的另一优选实施方案(65)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc具有在2.54-25.4cm(1-10英寸),优选3.81-20.32cm(1.5-8英寸),更优选5.08-17.78cm(2-7英寸),更优选5.08-15.24cm(2-6英寸),更优选5.08-10.16cm(2-4英寸)范围内的长度,优选基材长度。
224.使实施方案(1)-(65)中任一项具体化的另一优选实施方案(66)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc具有在10.16-43.18cm(4-17英寸),优选17.78-38.10cm(7-15英寸),更优选20.32-35.56cm(8-14英寸),更优选22.86-33.02cm(9-13英寸),更优选22.86-27.94cm(9-11英寸)范围内的宽度,优选基材宽度。
225.使实施方案(1)-(66)中任一项具体化的另一优选实施方案(67)涉及所述系统,其中根据(iv)的mfc的催化剂涂层在基材长度的20-100%,优选50-100%,更优选75-100%,更优选95-100%,更优选99-100%上分配于根据(iv)的mfc的基材内壁上。
226.根据实施方案(68),本发明涉及一种同时选择性催化还原nox、氧化烃、氧化一氧化氮和氧化氨的方法,包括:
227.(1)提供来自柴油机的尾气料流,包含nox、氨、一氧化氮和烃中的一种或多种;
228.(2)使在(1)中提供的尾气料流通过根据实施方案1-67中任一项的尾气系统。
229.根据实施方案(69),本发明涉及一种制备根据实施方案1-67中任一项的尾气处理系统的方法,包括根据一种包括下列步骤的方法制备柴油氧化催化剂(doc):
230.(a)制备一种包含铂族金属、耐火金属氧化物载体和水的第一淤浆,
231.(b)提供基材,
232.(c)将在(a)中得到的第一淤浆分配于根据(b)的基材上,涂敷入口通道的内壁以使得该入口涂层从入口端延伸至入口涂层端,由此限定入口涂层长度,其中该入口涂层长度为基材轴长的x%,其中0《x《100,得到淤浆处理基材;
233.(d)干燥在(c)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有入口涂层的基材;(e)煅
烧在(c)中得到的淤浆处理基材,得到入口涂敷基材,
234.(f)制备一种包含铂族金属、耐火金属氧化物载体和水的第二淤浆,
235.(g)将根据(f)得到的第二淤浆分配于根据(e)得到的基材上,涂敷出口通道的内壁以使得该出口涂层从出口端延伸至出口涂层端,由此限定出口涂层长度,其中该出口涂层长度为基材轴长的(100-x)%,得到入口涂敷和出口淤浆处理基材,
236.(h)干燥在(g)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有入口和出口涂层的基材,
237.(j)煅烧在(g)中得到的淤浆处理基材,得到doc,优选根据实施方案1-67中任一项的尾气处理系统中所含根据(ii)的doc。使实施方案(69)具体化的优选实施方案(70)涉及所述方法,其中步骤(a)和/或步骤(f)进一步包括下列步骤:
238.(1.1)提供耐火金属氧化物载体,其包含假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化硅稳定化二氧化钛、氧化镧、氧化镧稳定化氧化铝、二氧化硅稳定化氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、二氧化铈-二氧化锆、铝硅酸盐、二氧化硅、稀土金属倍半氧化物及其混合物,优选假勃姆石、氧化铝、γ-氧化铝、二氧化钛、二氧化硅稳定化二氧化钛、二氧化硅稳定化氧化铝及其混合物,优选假勃姆石和/或二氧化硅稳定化氧化铝,优选假勃姆石和2-6重量%二氧化硅稳定化氧化铝的等重混合物,优选由其构成;优选其中该耐火金属氧化物载体为酸性的,优选具有在2至小于7范围内的ph,其中优选该ph通过加入无机酸硝酸和/或选自乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、酒石酸和柠檬酸中一种或多种的有机酸,优选乙酸调节;
239.(1.2)借助初湿含浸法加入铂族金属,其中优选该铂族金属包含铂,优选钯和铂,优选由其构成,得到负载于耐火金属氧化物上的铂族金属,优选负载于耐火金属氧化物上的第一铂族金属;
240.(1.3)任选用根据(1.1)的相同耐火金属氧化物载体和根据(1.2)的不同铂族金属重复步骤(1.1)和(1.2),得到负载于耐火金属氧化物上的第二铂族金属并将负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属混合,得到负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物;
241.(1.4)任选将钡盐和/或镧盐加入由(1.2)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)得到的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物中,得到含有钡和/或镧的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或含有钡和/或镧的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物,
242.(1.5)任选将粘合剂加入由(1.2)或(1.4)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)或(1.4)得到的负载于耐火金属氧化物上的第一和第二铂族金属的机械混合物中,其中优选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,优选二氧化锆、氧化铝及其混合物,优选二氧化锆,优选由其构成;
243.(1.6)任选研磨由(1.2)、(1.4)或(1.5)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)、(1.4)或(1.5)得到的负载于耐火金属氧化物上的机械混合铂族金属,得到负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或负载于耐火金属氧化物上的铂族金属的机械混合物,其具有的粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选1-20微米,更优选2-18微米,更优选3-17微米,更优选4-16微米,更优选5-15微米,更优选7-12微米范围内;其中更优选该耐火金属氧
化物载体或负载于耐火金属氧化物上的机械混合铂族金属的粒度分布的dv90值在10-12微米范围内,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量;
244.(1.7)将由(1.2)、(1.4)、(1.5)或(1.6)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属或由(1.3)、(1.4)、(1.5)或(1.6)得到的负载于耐火金属氧化物上的铂族金属的机械混合物分散于水中,从而得到根据步骤(a)的第一淤浆和/或根据步骤(f)的第二淤浆。
245.使实施方案(69)或(70)具体化的另一优选实施方案(71)涉及所述方法,其中步骤(a)和/或步骤(f)进一步包括加入粘合剂,优选基于各层中存在的组分的总干重计算在2-7重量%,优选3-6重量%范围内,其中优选该粘合剂包含二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅及其混合物中的一种或多种,优选二氧化锆、氧化铝及其混合物,优选二氧化锆,优选由其构成。
246.使实施方案(69)-(71)中任一项具体化的另一优选实施方案(72)涉及所述方法,其中根据(b)的基材包含陶瓷物质,优选由其构成,其中该陶瓷物质优选包含氧化铝,二氧化硅,硅酸盐,铝硅酸盐,优选堇青石或莫来石,铝钛酸盐,碳化硅,二氧化锆,氧化镁,优选尖晶石,以及二氧化钛中的一种或多种,更优选碳化硅和堇青石中的一种或多种,更优选堇青石,更优选由其构成。
247.使实施方案(69)-(71)中任一项具体化的另一优选实施方案(73)涉及所述方法,其中根据(b)的基材包含金属物质,优选由其构成,其中该金属物质优选包含氧以及铁、铬和铝中的一种或多种,更优选由其构成。
248.使实施方案(69)-(73)中任一项具体化的另一优选实施方案(74)涉及所述方法,其中根据(ii)该doc的基材为整块料,优选蜂窝状整块料,更优选直通蜂窝状整块料。
249.使实施方案(69)-(74)中任一项具体化的另一优选实施方案(75)涉及所述方法,其中在步骤(b)中提供的基材具有内涂层,优选通过包括下列的步骤得到:
250.(b.1)提供耐火金属氧化物载体,其包含假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化钡及其混合物中的一种或多种,优选假勃姆石、γ-氧化铝、氧化铝、二氧化硅、氧化镧及其混合物中的一种或多种,任选由其构成,更优选该内涂层包含假勃姆石,任选由其构成;
251.(b.2)任选研磨在(b.1)中提供的耐火金属氧化物载体,优选得到粒度分布的dv90值在0.1-25微米,优选5-15微米,更优选7-13微米,更优选8-12微米范围内的耐火金属氧化物载体;其中更优选得到粒度分布的dv90值在9-11微米范围内的耐火金属氧化物载体,其中优选粒度分布由光散射测量,更优选根据参考实施例1测量;
252.(b.3)用根据(b.1)或(b.2)得到的耐火金属氧化物载体涂敷该基材的入口和出口的整个长度,得到内涂基材;
253.(b.4)任选干燥和/或煅烧根据(b.3)得到的内涂基材,得到干燥和/或煅烧的内涂基材。
254.使实施方案(69)-(75)中任一项具体化的另一优选实施方案(76)涉及所述方法,其中在(b)中提供的基材具有在15-92g/l(0.25-1.5g/in3),优选31-76g/l(0.5-1.25g/in3),更优选55-67g/l(0.9-1.1g/in3)范围内的内涂层负载量。
255.使实施方案(75)或(76)具体化的另一优选实施方案(77)涉及所述方法,其中根据步骤(b)没有铂族金属蓄意存在于该doc的内涂层中。
100%上。
274.使实施方案(81)-(87)中任一项具体化的另一优选实施方案(88)涉及所述方法,其中根据(c’),将该淤浆处理基材在温度在90-200℃,优选110-180℃,更优选120-160℃范围内的气体气氛中干燥,其中更优选将该淤浆处理基材在气体气氛中干燥5-300分钟,更优选10-120分钟,更优选20-60分钟范围内的持续时间。
275.使实施方案(81)-(88)中任一项具体化的另一优选实施方案(89)涉及所述方法,其中根据(c’),将该淤浆处理基材在温度在90-200℃,优选100-150℃,更优选110-130℃范围内的气体气氛中干燥优选在5-300分钟,更优选5-60分钟,更优选7-20分钟范围内的持续时间;并且进一步在温度在90-200℃,优选140-180℃,更优选150-170℃范围内的气体气氛中干燥优选在5-300分钟,更优选10-80分钟,更优选20-40分钟范围内的持续时间。
276.使实施方案(81)-(89)中任一项具体化的另一优选实施方案(90)涉及所述方法,其中根据(d’),将在(b’)中得到的淤浆处理基材,优选在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材在温度在300-600℃,优选400-500℃,更优选425-475℃范围内的气体气氛中煅烧。
277.使实施方案(81)-(90)中任一项具体化的另一优选实施方案(91)涉及所述方法,其中根据(d’),将在(b’)中得到的淤浆处理基材,优选在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材在气体气氛中煅烧在5-120分钟,优选10-90分钟,更优选15-50分钟,更优选20-40分钟范围内的持续时间。
278.使实施方案(81)-(91)中任一项具体化的另一优选实施方案(92)涉及所述方法,由下列步骤构成:
279.(a’)制备一种包含钯、包含锆和铝中一种或多种的氧化物材料和水的淤浆,
280.(b’)将在(a’)中得到的淤浆分配于基材上,得到淤浆处理基材;
281.(c’)干燥在(b’)中得到的淤浆处理基材,得到在其上分配有涂层的基材;
282.(d’)煅烧在(c’)中得到的干燥的淤浆处理基材,得到mfc催化剂,优选根
283.据实施方案1-67中任一项的尾气处理系统中所含根据(iv)的mfc。
284.根据实施方案(93),本发明涉及一种制备根据实施方案1-67中任一项的尾气处理系统的方法,包括根据实施方案69-80中任一项制备柴油氧化催化剂(doc)并根据实施方案81-92中任一项制备多功能催化剂(mfc)。
285.试验部分
286.参考实施例1:测定dv90值
287.粒度分布通过静态光散射方法使用sympatec helos设备测定,其中样品的光学浓度在5-10%范围内。
288.参考实施例2:制备本发明的分区doc
289.基于wo 2014/151677 a1实施例3中所述程序制备分区doc。尤其用内涂层涂敷10.5
×
4”,400/4(直径:26.67cm(10.5英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2孔/平方厘米和0.1mm(4密耳)壁厚)蜂窝状基材,然后涂敷由入口端延伸1.5”的第一面漆,由此形成入口区,其中所述第一面漆显示55g/ft3的pt和pd总负载量,pt:pd重量比为1:1.6。然后形成由出口端延伸2.5”的第二面漆,由此形成出口区,其中所述第二面漆显示5g/ft3的pt和pd总负载量,pt:pd重量比为3:1。因此,该分区doc显示23.75g/ft3的pt和pd总负载量,pt:pd重量比为0.76:1。
290.参考实施例3:制备scr催化剂
291.根据us 8 293 199 b2实施例2(见第15栏第26-52行)的教导制备具有骨架结构类型cha的含cu沸石材料。然后制备含有该cu-cha的淤浆并将其分配于未涂敷蜂窝状堇青石整块料基材(直径:26.67cm(10.5英寸)
×
长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有300个孔/平方厘米和5密耳壁厚)的全长上。然后将该涂敷基材在120℃下干燥10分钟并在160℃下干燥30分钟,然后在450℃下煅烧30分钟。煅烧之后涂层负载量为128.15g/l(2.1g/in3)。
292.参考实施例4:制备mfc
293.向二氧化锆(孔体积为0.420ml/g)中加入硝酸钯溶液。在590℃下煅烧之后该最终pd/二氧化锆基于zro2的重量具有3.5重量%的pd含量。将该材料加入水中并研磨所得淤浆,直到如参考实施例1所述所得dv90为10微米。向根据参考实施例2制备的cu-cha(作为cuo计算具有约3重量%cu并且具有约32的sio2:al2o3摩尔比)的含水淤浆中加入乙酸氧锆溶液以在煅烧之后获得5重量%zro2。将该混合物喷雾干燥并研磨,直到所得dv90为5微米。将该研磨的pd/zro2淤浆加入该zr/cu-cha淤浆中并混合。然后将最终淤浆分配于未涂敷蜂窝状直通堇青石整块料基材(直径:26.67cm(10.5英寸)
×
长度:7.62cm(3英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2孔/平方厘米和0.1mm(4密耳)壁厚)的全长上。然后将基材干燥并煅烧。煅烧之后该催化剂中的涂层负载量为约3.0g/in3;包含在30.51g/l(0.5g/in3)zro2和144.02g/l(2.36g/in3)cu-cha加7.32g/l(0.12g/in3)zro2上负载量为0.53g/l(15g/ft3)的pd。
294.参考实施例5:制备含有pt作为唯一pgm的doc
295.通过将9000g al2o3与稀hno3水溶液混合而制备第一淤浆。在分开的罐中混合乙酸、水和zr(oh)4的第二淤浆(3600g)。然后将该第二淤浆与900g乙酸锆溶液(30%)组合加入该包含氧化铝的第一淤浆中。然后研磨所得第三淤浆以获得根据参考实施例1测量为10微米的dv90。平行制备第四淤浆,其中用pt溶液湿浸18000g tio2以获得所需pt负载量并加入乙酸和水而得到最终tio2淤浆。然后将该第三zr/al淤浆、辛醇和该含tio2/pt第四淤浆彼此相加并混合而得到ph为4.5的最终淤浆。然后将所得最终淤浆以62g/l的负载量涂敷于堇青石基材(直径:26.67cm(10.5英寸)
×
长度:7.62cm(3英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2孔/平方厘米和0.1mm(4密耳)壁厚)的全长上,在120℃下干燥,然后在450℃下煅烧。该pt-doc的目标负载量为0.354g/l(21.625g/in3)。
296.实施例1:制备包括紧密耦合pt/pd doc和mfc的尾气处理系统
297.本发明的尾气处理系统通过将参考实施例2的doc和参考实施例4的mfc组合而制备,其中该mfc位于该doc下游。
298.实施例2:制备包括紧密耦合pt doc和mfc以及位于doc和mfc之间的氨注入器的尾气处理系统
299.本发明的尾气处理系统通过将参考实施例5的doc和参考实施例4的mfc组合而制备,其中该mfc位于该doc下游。氨注入器位于该doc下游和该mfc上游,在该doc或mfc和该氨注入器之间不存在中间催化剂。
300.对比例1:制备包括紧密耦合doc和scr催化剂的尾气处理系统
301.尾气处理系统通过将参考实施例2的doc催化剂和参考实施例3的scr催化剂组合而制备,其中该scr催化剂位于该doc下游。
302.对比例2:制备包括紧密耦合pt doc和mfc以及位于该doc和mfc上游的氨注入器的尾气处理系统
303.尾气处理系统通过将参考实施例5的doc和参考实施例4的mfc组合而制备,其中该mfc位于该doc下游。氨注入器位于该doc和mfc二者的上游,在doc和mfc之间不存在中间催化剂。
304.实施例3:烃逃逸测试
305.对实施例1和对比例2的尾气处理系统测试其热行为以及在该紧密耦合doc的上游将烃注入尾气中时该尾气处理系统的烃逃逸。
306.所有催化系统在尾气质量流速为500kg/hr和目标doc入口温度为270℃下于稳态条件下测试。在hc注入事件过程中目标出口温度(mfc/cu-scr)为500℃。测试在发动机试验台中使用7.2l排量发动机进行。
307.由图1和2中的结果可见,在测试过程中在该氧化催化剂上游注入烃最初导致其在该氧化催化剂上燃烧,结果很少观察到烃逃逸。由图3和4可见,在所述初始相过程中,在该氧化催化剂中加热并随后进入相应下游催化剂中的尾气的温度逐渐升高。在随后的doc起燃相过程中,离开该氧化催化剂的尾气的温度逐渐降低(见图3和4),结果观察到该doc的烃逃逸相应地急剧增加(见图1和2)。
308.然而,由图1可见本发明尾气处理系统的烃逃逸在doc起燃相过程中仅轻微增加(见图1),而在相同情况下观察到该对比例的尾气处理系统的烃逃逸急剧增加(见图2)。同时,由图3可见本发明尾气处理系统的该多功能催化剂中的温度在起燃相过程中仍持续上升,而由图4可见在该对比例的尾气处理系统中在起燃相过程中的温度上升与本发明系统相比仅是最小的。
309.因此,图1和2中所示结果的分析显示在本发明系统的多功能催化剂上在doc起燃相过程中转化全部输入烃的81%,其中在非本发明尾气系统的该scr催化剂上仅转化全部输入烃的36%。因此,惊人地发现本发明系统的多功能催化剂能够转化在起燃相过程中从该紧密耦合doc出来的烃逃逸,而在该scr催化剂上的转化小于该mfc转化的一半。
310.实施例4:denox催化剂测试
311.在denox测试条件下评价实施例2和对比例2,以评价该氨注入器的最佳布置,其结果与在所述测试过程中观察到的n2o形成一起示于图5中。在稳态条件下以200ppm no在1100kg/h的尾气质量流速和290℃的mfc入口温度下得到结果。在对比例2中在该doc之前或者在实施例2中在该doc之后将氨以1.05摩尔当量注入供应的no中。
312.由图5中的结果可见,当该尿素投料器在该pt-doc前面时,在该doc上暴露的nh3(即还原剂)完全氧化,导致没有留下还原剂进入该mfc并且因此由于nh3的非选择性氧化而产生0% denox,但n2o高。若将该尿素投料器移到该doc的下游,则denox达到73%,而n2o可以忽略。
313.对实施例1和对比例1还进行denox测试。在稳态条件下在330℃和370℃scr/mfc入口温度二者下测试这些催化系统,其中scr入口nox水平分别为220ppm(在330℃下)和712ppm(在370℃下)。对这两个测试点而言sv为140k/h,而氨/nox比例(anr)为1。测试在发动机试验台中使用7.2l排量发动机进行。
314.由图6中的结果可见,这些表明尽管在实施例1的本发明系统中的mfc中存在pd,但
denox性能与对比例1的包含该scr催化剂的对比系统相当。更具体而言,分别在330℃和370℃下在该scr和mfc系统上观察到对比例1的系统的51/97%和实施例1的本发明系统的44/93%的nox降低。因此,如实施例3所示,本发明在doc下游具有mfc的系统与在doc下游具有scr的系统相比惊人地显示烃逃逸的显著降低,其中如本发明实施例所示,该系统却显示与含有scr的系统相当的denox性能。
315.附图简述
316.图1说明在实施例3中对本发明尾气系统(实施例1)进行的催化剂测试结果,其中沿横坐标描绘以秒计的试验时间并沿纵坐标描绘以ppm计的总烃逃逸并且其中进入该mfc的总烃浓度以黑色显示,而离开该mfc的总烃浓度以深灰色显示。
317.图2说明在实施例3中对本发明尾气系统(对比例1)进行的催化剂测试结果,其中沿横坐标描绘以秒计的试验时间并沿纵坐标描绘以ppm计的总烃逃逸并且其中进入该scr催化剂的总烃浓度以黑色显示,而离开该scr催化剂的总烃浓度以深灰色显示。
318.图3说明在实施例3中对本发明尾气系统(实施例1)进行的催化剂测试结果,其中沿横坐标描绘以秒计的试验时间并沿纵坐标描绘以摄氏度计的尾气温度并且其中进入该mfc的尾气温度以黑色显示,而离开该mfc的尾气温度以深灰色显示。
319.图4说明在实施例3中对本发明尾气系统(对比例1)进行的催化剂测试结果,其中沿横坐标描绘以秒计的试验时间并沿纵坐标描绘以摄氏度计的尾气温度并且其中进入该scr催化剂的尾气温度以黑色显示,而离开该scr催化剂的尾气温度以深灰色显示。
320.图5说明在实施例4中对本发明尾气系统(实施例2)和对比例的尾气系统(对比例2)进行的催化剂测试结果。在该直方图中,本发明系统的结果以实心黑(nox转化率,%)和黑条(n2o产生,克)显示,而对比系统的结果以实心灰(nox转化率,%)和灰条(n2o产生,克)显示。
321.图6说明在实施例4中对本发明尾气系统(实施例1)和对比例的尾气系统(对比例1)进行的对比测试结果。在显示本发明和对比系统分别在330℃和370℃下的nox转化率(%)的直方图中,本发明系统的结果以灰色显示,而对比系统的结果以黑色显示。
322.引用文献
[0323]-wo 2018/224651 a2
[0324]-wo 2019/159151 a1
[0325]-wo 2014/151677 a1
[0326]-us 2011/078997 a1
[0327]-wo 2016/160953 a1
再多了解一些

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