ДИЗЕЛЬНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ, ИМЕЮЩИЙ ОБЛАСТЬ УЛАВЛИВАНИЯ ДЛЯ ПРИМЕСЕЙ В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ Российский патент 2021 года по МПК B01D53/94 B01J23/40 F01N3/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к катализатору окисления и выхлопной системе для очистки выхлопных газов, образованных двигателем внутреннего сгорания, в частности дизельным двигателем. Изобретение также относится к способам и использованию катализатора окисления, выхлопной системы или области для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему катализатор окисления или выхлопную систему.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Дизельные двигатели образуют выхлопные газы, содержащие множество загрязнителей, которые являются предметом законодательств по охране окружающей среды по всему миру. Эти загрязнители включают монооксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (HC), оксиды азота (NO_x) и твердые частицы (PM). Для соответствия установленным законодательством допустимым уровням загрязнителей, которые могут быть выброшены в атмосферу, выхлопные системы для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, обычно содержат несколько устройств снижения выбросов. В таких выхлопных системах выхлопные газы обычно поступают в первое устройство снижения выбросов, которое способно окислять монооксид углерода (СО) и несгоревшие углеводороды (НС), присутствующие в газе.

В дополнение к указанным выше загрязнителям, выхлопные газы могут содержать примеси, которые происходят из смазочного масла для дизельного двигателя и/или конкретного типа используемого топлива. Эти примеси обычно включают элемент из р-блока Периодической таблицы, в частности из третьей строки (период 3) Периодической таблицы, такой как фосфор и сера. Некоторые из этих примесей также могут образовывать загрязнители, которые являются предметом экологического законодательства.

Первое устройство снижения выбросов в выхлопной системе, встречающее выхлопные газы, образованные дизельным двигателем, в частности, для сложных условий эксплуатации (например, для грузовых автомобилей, автобусов, внедорожных транспортных средств, поездов, тракторов, судов), обычно является дизельным катализатором окисления (DOC). DOC, используемые в сложных условиях эксплуатации, обычно подвергаются длительным периодам непрерывного использования во время каждой поездки или ездового цикла и, как предполагается, должны иметь относительно долгий срок службы. Любые примеси в выхлопных газах часто осаждаются в DOC (первом устройстве снижения выбросов, которое встречает выхлопные газы) и накапливаются в течение его срока службы. Эти примеси ухудшают рабочие характеристики DOC, поскольку они могут отравлять каталитически активные соединения, постоянно занимая участки на поверхности катализатора или химически изменяя состав DOC-катализатора. В результате такого ухудшения рабочих характеристик может потребоваться замена DOC после использования в транспортном средстве, прошедшем несколько сотен тысяч километров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение предлагает катализатор окисления для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем. Катализатор окисления включает подложку; улавливающий материал для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем; и каталитическую область, расположенную на подложке, при этом каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd).

Авторы изобретения разработали улавливающий материал для захвата или улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Улавливающий материал уменьшает или предотвращает ухудшение окислительной активности катализатора окисления, в частности, применительно к монооксиду углерода (СО) и/или несгоревшим углеводородам (HC). Катализатор окисления также может сохранять сопоставимые уровни активности окисления NO и/или сохранять сопоставимый уровень тепловыделения (как правило, за счет сжигания НС) в течение своего срока службы. Улавливающий материал также может предотвращать влияние любой фосфорсодержащей или серосодержащей примеси на ухудшение рабочих характеристик устройства снижения выбросов, расположенного после DOC, такого как катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), путем улавливания примеси в DOC.

Изобретение также относится к выхлопной системе для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем. Выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению.

Изобретение также предлагает транспортное средство. Транспортное средство содержит дизельный двигатель и либо катализатор окисления, либо выхлопную систему изобретения.

Изобретение также относится к нескольким применениям и способам.

Первый аспект применения по изобретению относится к использованию улавливающего материала или области улавливания, содержащей улавливающий материал (например, в катализаторе окисления или его части) для улавливания или захвата по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Катализатор окисления содержит улавливающий материал или область улавливания; подложку; и каталитическую область, расположенную на подложке, при этом каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd).

Второй аспект применения относится к использованию катализатора окисления для очистки выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Катализатор окисления является катализатором окисления в соответствии с изобретением.

Третий аспект применения относится к использованию улавливающего материала или области улавливания, содержащей улавливающий материал (например, в катализаторе окисления или его части), для уменьшения или предотвращения отравления каталитической области или каталитического материала, предпочтительно каталитического материала, по меньшей мере одной фосфорсодержащей примесью и/или по меньшей мере одной серосодержащей примесью в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Катализатор окисления содержит улавливающий материал или область улавливания; подложку; и каталитическую область, расположенную на подложке, при этом каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd).

Первый аспект способа изобретения относится к способу улавливания или захвата по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем.

Второй аспект способа изобретения относится к способу очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем.

Каждый из указанных выше способов или аспектов применения изобретения включает стадию пропускания выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, через выхлопную систему, содержащую катализатор окисления по изобретению.

Третий аспект способа изобретения относится к способу уменьшения или предотвращения отравления каталитической области или каталитического материала, предпочтительно каталитического материала, катализатора окисления по меньшей мере одной фосфорсодержащей примесью и/или по меньшей мере одной серосодержащей примесью в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Способ включает в себя:

(i) пропускание выхлопных газов через катализатор окисления, при этом катализатор окисления является катализатором окисления в соответствии с первым аспектом изобретения;

(ii) улавливание или захват по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в области улавливания или улавливающем материале.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию выхлопной системы изобретения. Выхлопной газ (20) проходит через катализатор (1) окисления по изобретению, имеющий улавливающий материал. Катализатор окисления может иметь конфигурацию, показанную на фиг.2-фиг.9. После того как выхлопной газ (20) прошел через катализатор (1) окисления, он проходит через второе устройство (10) снижения выбросов, такое как катализированный сажевый фильтр (CSF), дизельный фильтр твердых частиц (DPF), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Если второе устройство (10) снижения выбросов представляет собой SCR или SCRF^TM катализатор и нужно осуществить активное SCR, тогда выхлопная система может содержать источник (30) аммиака для введения в выхлопные газы. Для пассивного SCR источник (30) аммиака может отсутствовать.

На фиг.2-9 представлены схематические чертежи катализаторов окисления по изобретению.

На фиг.2 показан катализатор окисления, имеющий улавливающий слой (2), расположенный на каталитическом слое (3). Каталитический слой (3) расположен на подложке (1).

На фиг.3 показан катализатор окисления, имеющий улавливающий слой (2), расположенный на каталитической области. Каталитическая область имеет первую каталитическую зону (3) и вторую каталитическую зону (4), которые расположены на подложке (1).

На фиг.4 показан катализатор окисления, имеющий зону (2) улавливания, расположенную на подложке (1) у впускного конца катализатора окисления. Имеется каталитическая зона (3) у выпускного конца катализатора окисления.

На фиг.5 показан катализатор окисления, имеющий зону (2) улавливания, расположенную у впускного конца подложки (1). Имеется первая каталитическая зона (3), расположенная на второй каталитической зоне (4), которые расположены у выпускного конца подложки.

На фиг.6 показан катализатор окисления, имеющий каталитический слой (3), расположенный на подложке (1). Имеется зона (2) улавливания у впускного конца подложки, расположенная на каталитическом слое (3).

На фиг.7 показан катализатор окисления, имеющий зону (2) улавливания, расположенную на подложке у впускного конца. Область (2) улавливания перекрывает каталитическую зону (3). Каталитическая зона (3) расположена у выпускного конца подложки.

На фиг.8 показан катализатор окисления, имеющий зону (2) улавливания и первую каталитическую зону (3), которые расположены на втором каталитическом слое (4). Второй каталитический слой (4) расположен на подложке (1).

На фиг.9 показан катализатор окисления, имеющий зону (2) улавливания, расположенную на первом каталитическом слое (3). Первый каталитический слой (3) расположен на втором каталитическом слое (4). Второй каталитический слой (4) расположен на подложке (1).

На фиг.10 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию выхлопной системы по изобретению. Выхлопные газы (20) проходят через катализатор (1) окисления по изобретению, который имеет улавливающий материал (2), расположенный у впускной концевой поверхности подложки. После того как выхлопной газ (20) прошел через катализатор (1) окисления, он может проходить через второе устройство (10) снижения выбросов, такое как катализированный сажевый фильтр (CSF), дизельный фильтр твердых частиц (DPF), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Если второе устройство (10) снижения выбросов представляет собой SCR или SCRF^TM катализатор и нужно осуществить активное SCR, тогда выхлопная система может содержать источник (30) аммиака для введения в выхлопные газы. Для пассивного SCR источник (30) аммиака может отсутствовать.

На фиг.11 и фиг.12 представлены схематические чертежи катализаторов окисления по изобретению.

На фиг.11 показан катализатор окисления, имеющий каталитическую область (3), расположенную на подложке (1). Имеется улавливающая передняя (передняя) поверхность (2), расположенная или нанесенная у впускной концевой поверхности подложки (1).

На фиг.12 показан катализатор окисления, имеющий каталитическую область (3), расположенную на подложке (1). Имеется улавливающая передняя (передняя) поверхность и зона (2), расположенная или нанесенная у впускной концевой поверхности подложки, которая частично перекрывает каталитическую область (3).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение теперь будет описано более подробно. Следующие разделы относятся к отличительным признакам изобретения, в частности, к признакам катализатора окисления по изобретению, и более подробно определяют каждый признак. Каждая часть или аспект катализатора окисления (например, улавливающий материал, каталитическая область, конфигурация катализатора окисления, подложка и т.д.) могут быть объединены с любой другой частью или аспектом катализатора окисления, если явно не указано обратное. В частности, любой признак, обозначенный как предпочтительный или имеющий преимущества, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, обозначенными как предпочтительные или имеющие преимущества.

Улавливающий материал

Изобретение относится к улавливающему материалу для улавливания или захвата по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Улавливающий материал может быть включен как часть области улавливания, которая может быть расположена различным образом для захвата или улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси. Установлено, что некоторые материалы подходят для захвата или улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси.

Как правило, примеси в выхлопных газах, которые приводятся в контакт с катализатором, могут ухудшать его рабочие характеристики путем снижения его активности, как правило, в результате конкурирующей адсорбции на активных центрах или за счет образования соединения или сплава с активными центрами металла платиновой группы. Отравляющий эффект этих примесей может быть обратимым или необратимым. Когда эффект обратим, тогда могут использоваться стратегии удаления примеси для восстановления активности катализатора.

Улавливающий материал по настоящему изобретению может (i) захватывать или улавливать по меньшей мере одну фосфорсодержащую примесь; или (i) захватывать или улавливать по меньшей мере одну серосодержащую примесь; или (iii) захватывать или улавливать по меньшей мере одну фосфорсодержащую примесь и по меньшей мере одну серосодержащую примесь.

Механизм отравления фосфором каталитического материала в дизельном катализаторе окисления до конца не изучен. Когда используется обычное дизельное топливо, основным или единственным источником фосфора в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем, является смазочное масло (масла), гидравлическое масло (масла) или другая смазка (смазки) для дизельного двигателя. Например, диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP) является обычным источником фосфорсодержащих примесей в выхлопных газах, поскольку он обычно включается в такие масла и смазки, как противоизносная и противокоррозионная присадка. Если используется биодизель, тогда само топливо может служить источником фосфора в дополнение к смазочному маслу (маслам) для двигателя.

Состав фосфорсодержащих соединений в выхлопных газах неясен, однако полагают, что значительная часть этих соединений будет являться оксидами фосфора (например, P₂O₅). Однако, хорошо известно, что фосфорсодержащие соединения могут накапливаться в каталитическом материале дизельного катализатора окисления в виде фосфатов. Эти фосфаты могут, например, изменять химический состав тугоплавкого оксида, который используется в качестве носителя металла платиновой группы в каталитическом материале. Накопление фосфата в таких материалах может изменить характер взаимодействия между материалом носителя и металлом платиновой группы (PGM). Оно может также «зафиксировать» степень окисления иона металла, присутствующего в компоненте тугоплавкого оксида каталитического материала.

Серосодержащие примеси, такие как сероорганические соединения, естественным образом присутствуют в дизельном топливе. Когда дизельное топливо сжигается в двигателе, работающем на обедненной смеси, серосодержащие примеси обычно превращаются в оксиды серы, что может вызвать значительную деактивацию катализаторов из-за образования сильных связей металл-сера.

В некоторых странах установлены ограничения на количество серы, которое может присутствовать в дизельном топливе. Например, в Европе стандарт «Евро IV» определяет верхний предел в 50 ч/млн серы в дизельном топливе для большинства дорожных транспортных средств. Даже когда используются дизельные топлива с низким содержанием серы, серосодержащие примеси могут накапливаться в DOC с течением времени и могут привести к значительному ухудшению рабочих характеристик, особенно для DOC, которые используются в сложных условиях эксплуатации.

Авторы изобретения обнаружили несколько типов материалов, которые могут улавливать или захватывать по меньшей мере одну фосфорсодержащую примесь и/или по меньшей мере одну серосодержащую примесь в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. В дополнение к возможности улавливания или захвата фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси могут быть и другие преимущества, связанные с каждым типом материала.

Выражение «улавливающий материал для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем» ниже в настоящем документе обозначается сокращенным термином «улавливающий материал».

В первом варианте осуществления улавливающего материала улавливающий материал содержит или состоит по существу из молекулярного сита.

Молекулярное сито обычно состоит из алюминия, кремния и/или фосфора. Молекулярное сито обычно имеет трехмерную структуру (например, каркас) из SiO₄, AlO₄ и/или PO₄, которые связаны общими атомами кислорода. Молекулярное сито может иметь анионный каркас. Заряд анионного каркаса может быть уравновешен катионами, такими как катионы щелочных и/или щелочноземельных элементов (например, Na, K, Mg, Ca, Sr и Ba), катионы аммония и/или протоны.

Как правило, молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, алюмофосфатный каркас или силикоалюмофосфатный каркас. Предпочтительно, чтобы молекулярное сито имело алюмосиликатный каркас. Если молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, тогда молекулярное сито предпочтительно представляет собой цеолит.

Молекулярное сито может быть выбрано из мелкопористого молекулярного сита (т.е. молекулярного сита с максимальным размером кольца из 8 тетраэдрических атомов), среднепористого молекулярного сита (т.е. молекулярного сита с максимальным размером кольца из 10 тетраэдрических атомов) и крупнопористого молекулярного сита (т.е. молекулярного сита с максимальным размером кольца из 12 тетраэдрических атомов). Предпочтительно, чтобы молекулярное сито являлось среднепористым молекулярным ситом или крупнопористым молекулярным ситом. Более предпочтительно молекулярное сито является крупнопористым молекулярным ситом. Полагают, что соединения фосфора способны более легко получать доступ к внутренней структуре молекулярных сит, имеющих поры более крупного размера, что облегчает их улавливание.

Если молекулярное сито является среднепористым молекулярным ситом (например, среднепористым цеолитом), тогда предпочтительно среднепористое молекулярное сито имеет тип каркаса, выбранный из группы, состоящей из MFI, FER, MWW и EUO, более предпочтительно MFI.

Если молекулярное сито является крупнопористым молекулярным ситом (например, крупнопористым цеолитом), тогда предпочтительно крупнопористое молекулярное сито имеет тип каркаса, выбранный из группы, состоящей из CON, BEA, FAU, MOR и EMT, более предпочтительно BEA.

Каждый из указанных выше трехбуквенных кодов представляет собой тип каркаса в соответствии с правилами «Комиссии IUPAC по номенклатуре цеолитов» и/или «Структурной комиссии Международной цеолитной ассоциации».

Молекулярное сито обычно имеет молярное отношение диоксида кремния к оксиду алюминия (SAR) от 10 до 200 (например, от 10 до 40), такое как от 10 до 100, более предпочтительно от 15 до 80 (например, от 15 до 30). SAR обычно относится к молекулярной структуре, имеющей алюмосиликатный каркас (например, цеолит) или силикоалюмофосфатный каркас, предпочтительно алюмосиликатный каркас (например, цеолит).

Молекулярное сито может включать (например, содержать) неблагородный металл.

Как правило, неблагородный металл нанесен на молекулярное сито. Например, неблагородный металл может быть введен и нанесен на молекулярное сито, например, путем ионного обмена.

Как правило, молекулярное сито может быть металлзамещенным молекулярным ситом (например, металлзамещенным молекулярным ситом, имеющим алюмосиликатный или алюмофосфатный каркас). Металл металлзамещенного молекулярного сита может быть неблагородным металлом (например, молекулярное сито представляет собой замещенное неблагородным металлом молекулярное сито). Таким образом, молекулярное сито, содержащее неблагородный металл, может быть замещенным неблагородным металлом молекулярным ситом. Во избежание неопределенности, термин «металлзамещенный» охватывает термин «прошедший ионный обмен».

Когда молекулярное сито является замещенным неблагородным металлом молекулярным ситом, в частности прошедшим ионный обмен замещенным неблагородным металлом молекулярным ситом, предпочтительно, чтобы замещенное неблагородным металлом молекулярное сито было сверхобменным замещенным неблагородным металлом молекулярным ситом. Сверхобменное замещенное неблагородным металлом молекулярное сито включает прошедшее ионный обмен с неблагородным металлом молекулярное сито (например, прошедшее ионный обмен со стехиометрическим количеством неблагородного металла молекулярное сито) и неблагородный металл, который не прошел ионный обмен с молекулярным ситом. Как правило, можно только осуществлять ионный обмен на центрах оксида алюминия молекулярного сита. Для молекулярного сита, содержащего заданное количество оксида алюминия, существует стехиометрический предел величины ионного обмена, который может быть осуществлен.

В качестве альтернативы, молекулярное сито может по существу не содержать или не содержать неблагородного металла, такого как неблагородный металл, описанный ниже.

В первом варианте осуществления улавливающего материала неблагородный металл может быть выбран из группы, состоящей из железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni) и комбинации двух или более из них. Предпочтительно, чтобы неблагородный металл был выбран из группы, состоящей из железа (Fe), меди (Cu) и комбинации железа (Fe) и меди (Cu). Неблагородный металл может быть железом (Fe). Более предпочтительно, неблагородный металл может быть медью (Cu).

В первом варианте осуществления улавливающего материала может быть предпочтительным, чтобы улавливающий материал по существу не содержал металла платиновой группы (PGM). Таким образом, улавливающий материал может не содержать металла платиновой группы (PGM).

Конфигурации катализатора окисления

Изобретение включает катализаторы окисления, где улавливающий материал и каталитическая область расположены различным образом.

В качестве основного признака изобретения предпочтительно, чтобы улавливающий материал присутствовал в области, которая предназначена для контакта с выхлопными газами до того, как выхлопные газы вступят в контакт и/или пройдут через другую, отдельную каталитическую область, такую как каталитическая область, описанная ниже. Улавливающий материал способен защищать каталитическую область от отравления или накопления фосфорсодержащей примеси и/или серосодержащей примеси.

В описанных ниже с первой по третью конфигурациях катализатора окисления каталитическая область предпочтительно не содержит улавливающего материала.

В большинстве случаев, в конфигурациях катализатора окисления с первой по третью, катализатор окисления содержит подложку, область улавливания, содержащую улавливающий материал, и каталитическую область, расположенную на подложке. Предпочтительно, чтобы область улавливания была выполнена с возможностью контакта с выхлопными газами до того, как выхлопные газы вступили в контакт и/или прошли через каталитическую область.

Во избежание неопределенности, область улавливания и каталитическая область имеют разный состав.

Каталитическая область обычно расположена или нанесена на подложку. Каталитическая область может быть непосредственно расположена или нанесена на подложку (т.е. каталитическая область находится в контакте с поверхностью подложки).

Область улавливания может быть:

(а) расположена или нанесена на каталитическую область; и/или

(b) непосредственно расположена или нанесена на подложку (т.е. область улавливания находится в контакте с поверхностью подложки); и/или

(c) в контакте с каталитической областью (т.е. область улавливания находится рядом с каталитической областью или примыкает к ней).

Как правило, каталитическая область расположена или нанесена на множество стенок каналов внутри подложки (т.е. на каждую стенку канала внутри подложки). Область улавливания обычно также расположена или нанесена на множество стенок каналов подложки (т.е. на каждую стенку канала внутри подложки).

В конфигурациях катализатора окисления с первой по третью, область улавливания расположена с возможностью контакта с выхлопными газами, по мере того, как они входят в катализатор окисления. Каталитическая область может быть расположена или ориентирована на контакт с выхлопными газами после области улавливания. В конфигурациях катализатора окисления с первой по третью, область улавливания расположена с возможностью контакта с выхлопными газами, по мере того, как они входят в катализатор окисления и, необязательно, каталитическая область расположена или ориентирована на контакт с выхлопными газами после области улавливания.

Первая конфигурация

В первой конфигурации катализатора окисления область улавливания является улавливающим слоем. Каталитическая область может быть (i) каталитическим слоем или (ii) первой каталитической зоной и второй каталитической зоной.

Улавливающий слой обычно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки. См., например, фиг.2 и фиг.3.

Улавливающий слой может состоять по существу из улавливающего материала (например, любого из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше) или множества улавливающих материалов (например, любых двух из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше), таких как смесь из двух или более улавливающих материалов. Предпочтительно, чтобы улавливающий слой состоял по существу из улавливающего материала (т.е. одного улавливающего материала).

Каталитическая область может быть каталитическим слоем, предпочтительно одним каталитическим слоем.

Если каталитическая область является каталитическим слоем (см. фиг.2), тогда улавливающий слой может быть расположен на каталитическом слое, и каталитический слой может быть расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложке. В качестве альтернативы, каталитический слой может быть расположен на улавливающем слое, и улавливающий слой может быть расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложке.

Если каталитическая область является каталитическим слоем, тогда каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Предпочтительно, чтобы улавливающий слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на каталитический слой, и каталитический слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с улавливающим слоем перед тем, как они будут приведены в контакт с каталитическим слоем.

Каталитическая область может быть первым каталитическим слоем и вторым каталитическим слоем, таким как второй каталитический слой, как это определено ниже. Каталитический слой, описанный выше, упоминается ниже как «первый каталитический слой».

Предпочтительно, чтобы улавливающий слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на первом каталитическом слое. Более предпочтительно, чтобы первый каталитический слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на втором каталитическом слое, и второй каталитический слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Если катализатор окисления содержит второй каталитический слой, тогда предпочтительно, чтобы первый каталитический слой содержал материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

В первой конфигурации катализатора окисления каталитическая область может быть первой каталитической зоной и второй каталитической зоной (см. фиг.3). Улавливающий слой предпочтительно расположен или нанесен на обе из первой каталитической зоны и второй каталитической зоны, более предпочтительно улавливающий слой непосредственно расположен или нанесен на обе из первой каталитической зоны и второй каталитической зоны.

Первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона предпочтительно расположены или нанесены на подложку, более предпочтительно непосредственно расположены или нанесены на подложку.

Первая каталитическая зона обычно имеет длину от 2,5% до 90% (например, от 2,5% до 50% или от 50% до 90%) от длины подложки, предпочтительно от 5% до 80% (например, от 5% до 45% или от 45% до 80%), в частности от 10% до 75% (например, от 10% до 40% или от 40% до 75%) от длины подложки, более предпочтительно от 15% до 65% (например, от 15% до 30% или от 30% до 65%) от длины подложки.

Как правило, вторая каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Обычно предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона была расположена или нанесена выше по потоку от второй каталитической зоны. Более предпочтительно, первая каталитическая зона расположена или нанесена у впускного конца подложки или вблизи него.

Первая каталитическая зона может примыкать ко второй каталитической зоне. Предпочтительно, первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной. Если первая каталитическая зона примыкает ко второй каталитической зоне или первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной, тогда первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона могут быть расположены или нанесены на подложку в виде слоя (например, одного слоя). Таким образом, слой (например, единственный) может быть образован на подложке, когда первая и вторая каталитические зоны примыкают друг к другу или находятся в контакте друг с другом.

Первая каталитическая зона может быть отделена от второй каталитической зоны. Может существовать зазор (например, пространство) между первой каталитической зоной и второй каталитической зоной.

В альтернативном варианте первая каталитическая зона может перекрывать вторую каталитическую зону. Концевой участок или часть первой каталитической зоны может быть расположена или нанесена на вторую каталитическую зону. Первая каталитическая зона обычно только частично перекрывает вторую каталитическую зону.

Как правило, может быть предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона содержала материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

Вторая конфигурация

Во второй конфигурации катализатора окисления область улавливания является зоной улавливания.

Как правило, зона улавливания имеет длину ≥ 25 мм.

Дополнительно или в качестве альтернативы, зона улавливания обычно имеет длину от 2,5% до 90% (например, от 2,5% до 50% или от 50% до 90%) от длины подложки, предпочтительно от 5% до 80% (например, от 5% до 45% или от 45% до 80%), в частности от 10% до 75% (например, от 10% до 40% или от 40% до 75%) от длины подложки, более предпочтительно от 15% до 65% (например, от 15% до 30% или от 30% до 65%) от длины подложки.

Зона улавливания может состоять по существу из улавливающего материала (например, любого из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше) или множества улавливающих материалов (например, любых двух из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше), таких как смесь из двух или более улавливающих материалов. Предпочтительно, чтобы зона улавливания предпочтительно состояла по существу из улавливающего материала (т.е. одного улавливающего материала).

Зона улавливания предпочтительно расположена или нанесена у впускного конца подложки или вблизи него (см., например, фиг.4-фиг.7). Более предпочтительно, зона улавливания непосредственно расположена или нанесена у впускного конца подложки или вблизи него.

Каталитическая область может быть:

(i) каталитическим слоем (см. фиг.6); или

(ii) каталитической зоной (см. фиг.4 и фиг.7); или

(iii) первой каталитической зоной и второй каталитической зоной (см. фиг.5); или

(iv) первой каталитической зоной и вторым каталитическим слоем (см. фиг.8); или

(v) первым каталитическим слоем и вторым каталитическим слоем (см. фиг. 9).

В (i) каталитическая область является каталитическим слоем, предпочтительно одним каталитическим слоем. Зона улавливания обычно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на каталитический слой (см. фиг.6).

Зона улавливания предпочтительно расположена или нанесена на каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него (см. фиг.6). Более предпочтительно, зона улавливания непосредственно расположена или нанесена на каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с зоной улавливания перед тем, как они будут приведены в контакт с большей частью каталитического слоя.

Если каталитическая область является каталитическим слоем, тогда каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Каталитический слой предпочтительно расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Если зона улавливания расположена или нанесена на каталитический слой, предпочтительно, чтобы вся длина зоны улавливания была расположена или нанесена на каталитическом слое. Длина зоны улавливания меньше, чем длина каталитического слоя.

В качестве альтернативы, в (ii) каталитическая область является каталитической зоной, предпочтительно одной каталитической зоной.

Каталитическая зона предпочтительно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на подложку. Более предпочтительно, каталитическая зона расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) у выпускного конца подложки или вблизи него.

Предпочтительно, чтобы зона улавливания была расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на подложке. Более предпочтительно, чтобы зона улавливания была расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) у впускного конца подложки или вблизи него.

Как правило, каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Обычно предпочтительно, чтобы зона улавливания была расположена или нанесена выше по потоку от каталитической зоны. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с зоной улавливания перед тем, как они будут приведены в контакт с каталитической зоной.

Каталитическая зона может примыкать к зоне улавливания. Предпочтительно, каталитическая зона находится в контакте с зоной улавливания. Если каталитическая зона примыкает к зоне улавливания, или каталитическая зона находится в контакте с зоной улавливания, тогда каталитическая зона и зона улавливания могут быть расположены или нанесены на подложку в виде слоя (например, одного слоя). Таким образом, слой (например, единственный) может быть образован на подложке, когда каталитическая зона и зона улавливания примыкают друг к другу или находятся в контакте друг с другом (см. фиг.4).

В дополнение к этому, зона улавливания может перекрывать каталитическую зону. Концевой участок или часть зоны улавливания может быть расположен или нанесен на каталитическую зону (см. фиг.7). Зона улавливания может только частично перекрывать каталитическую зону.

В альтернативной конфигурации (ii) каталитическая зона может быть отделена от зоны улавливания. Может существовать зазор (например, пространство) между каталитической зоной и зоной улавливания. Зазор между каталитической зоной и зоной улавливания может быть менее 10 мм (например, быть относительно небольшим) или ≥ 10 мм.

В (iii) каталитическая область представляет собой первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону.

Первая каталитическая зона обычно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на вторую каталитическую зону. Предпочтительно, вторая каталитическая зона расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на подложку.

Предпочтительно, первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона обе расположены или нанесены у выпускного конца подложки или вблизи него (см. фиг.5).

Как правило, зона улавливания расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на подложку.

Предпочтительно, чтобы зона улавливания была расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) у впускного конца подложки или вблизи него. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с зоной улавливания перед тем, как они будут приведены в контакт с обеими первой и второй каталитическими зонами.

Как правило, первая каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Вторая каталитическая зона обычно имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Если каталитическая область представляет собой первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону, предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона содержала материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

В (iv) каталитическая область представляет собой первую каталитическую зону и второй каталитический слой.

Зона улавливания предпочтительно расположена или нанесена на второй каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него (см. фиг.8). Более предпочтительно, зона улавливания непосредственно расположена или нанесена на второй каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с улавливающим слоем перед тем, как они будут приведены в контакт с большей частью второго каталитического слоя.

Второй каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Второй каталитический слой предпочтительно расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Если зона улавливания расположена или нанесена на второй каталитический слой, предпочтительно, чтобы вся длина зоны улавливания была расположена или нанесена на втором каталитическом слое. Длина зоны улавливания меньше, чем длина второго каталитического слоя.

Первая каталитическая зона предпочтительно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на втором каталитическом слое. Более предпочтительно, первая каталитическая зона расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) у выпускного конца подложки или вблизи него (например, на втором каталитическом слое).

Как правило, первая каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Обычно предпочтительно, чтобы зона улавливания была расположена или нанесена выше по потоку от первой каталитической зоны. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с зоной улавливания перед тем, как они будут приведены в контакт с первой каталитической зоной.

Первая каталитическая зона может примыкать к зоне улавливания. Предпочтительно, первая каталитическая зона находится в контакте с зоной улавливания. Если первая каталитическая зона примыкает к зоне улавливания, или первая каталитическая зона находится в контакте с зоной улавливания, тогда первая каталитическая зона и зона улавливания могут быть расположены или нанесены на подложку в виде слоя (например, одного слоя). Таким образом, слой (например, единственный) может быть образован на подложке, когда первая каталитическая зона и зона улавливания примыкают друг к другу или находятся в контакте друг с другом.

В дополнение к этому, зона улавливания может перекрывать первую каталитическую зону. Концевой участок или часть зоны улавливания может быть расположена или нанесена на первую каталитическую зону. Зона улавливания может только частично перекрывать каталитическую зону.

В качестве альтернативы, первая каталитическая зона может быть отделена от зоны улавливания. Может существовать зазор (например, пространство) между первой каталитической зоной и зоной улавливания. Зазор между первой каталитической зоной и зоной улавливания может быть менее 10 мм (например, быть относительно небольшим) или ≥ 10 мм.

В (v) каталитическая область представляет собой первый каталитический слой и второй каталитический слой.

Зона улавливания предпочтительно расположена или нанесена на первый каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него. Более предпочтительно, зона улавливания непосредственно расположена или нанесена на первый каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него. В данной конфигурации выхлопные газы приводятся в контакт с зоной улавливания перед тем, как они будут приведены в контакт с большей частью первого каталитического слоя.

Первый каталитический слой может быть расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на второй каталитический слой. Второй каталитический слой может быть расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Первый каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Второй каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Как правило, если катализатор окисления содержит второй каталитический слой, тогда предпочтительно, чтобы первый каталитический слой содержал материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

Третья конфигурация

В третьей конфигурации катализатора окисления подложка включает впускную концевую поверхность и выпускную концевую поверхность. Область улавливания расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) или на впускную концевую поверхность или на выпускную концевую поверхность (т.е. подложки), предпочтительно на впускную концевую поверхность. См. фиг.11 и фиг.12.

В третьей конфигурации катализатора окисления область улавливания может называться «улавливающей передней поверхностью», поскольку она расположена на передней поверхности подложки.

Улавливающая передняя поверхность может состоять по существу из улавливающего материала (например, любого из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше) или множества улавливающих материалов (например, любых двух из первого по седьмой вариантов осуществления улавливающего материала, описанных выше), таких как смесь из двух или более улавливающих материалов. Предпочтительно, чтобы улавливающая передняя поверхность предпочтительно состояла по существу из улавливающего материала (т.е. одного улавливающего материала).

Улавливающая передняя поверхность предпочтительно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на впускную концевую поверхность подложки (т.е. выше по потоку от передней поверхности подложки). Впускная концевая поверхность подложки обычно содержит множество краев стенок каналов.

Впускная концевая поверхность подложки может быть плоской (например, как в обычных сотовых подложках) или неплоской. Если впускная концевая поверхность подложки является неплоской, тогда впускная концевая поверхность может иметь трехмерную топографическую конфигурацию. Примеры подложек, имеющих неплоскую концевую поверхность, описаны в US 8257659. Подложки, имеющие неплоские концевые поверхности, могут обеспечивать большую площадь поверхности для улавливающего материала для осуществления улавливания или захвата по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси из выхлопных газов.

Обычно предпочтительно, чтобы впускная концевая поверхность и/или выпускная концевая поверхность подложки была плоской.

В дополнение к расположению или нанесению на впускную концевую поверхность подложки, область улавливания может быть расположена или нанесена внутри подложки, например, на множестве стенок каналов или в каталитической области внутри подложки. Во время нанесения улавливающей передней поверхности, часть улавливающего материала может поступать в каналы подложки, тем самым частично покрывая стенки каналов внутри подложки. См. фиг.12.

Если область улавливания расположена или нанесена на множество стенок каналов внутри подложки, тогда катализатор окисления также включает в себя зону улавливания. Зона улавливания имеет такой же состав, как и улавливающая передняя поверхность (например, зона улавливания содержит или состоит по существу из улавливающего материала).

В третьей конфигурации катализатора окисления улавливающая передняя поверхность обычно имеет среднюю длину (например, от впускной концевой поверхности подложки) <25 мм, предпочтительно ≤ 20 мм, например, ≤ 15 мм, более предпочтительно ≤ 10 мм (например, ≤ 5 мм), и еще более предпочтительно ≤ 3 мм (например, < 3 мм). Во избежание неопределенности, средняя длина относится к длине в осевом направлении подложки.

В третьей конфигурации катализатора окисления каталитическая область обычно расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) внутри подложки, например, на множество стенок каналов внутри подложки.

Каталитическая область может быть или (i) каталитическим слоем, (ii) первым каталитическим слоем и вторым каталитическим слоем, или (iii) первой каталитической зоной и второй каталитической зоной.

Если каталитическая область является (i) каталитическим слоем, - каталитический слой может быть расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложке. Каталитический слой предпочтительно является одним каталитическим слоем.

Каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

В (ii) каталитическая область представляет собой первый каталитический слой и второй каталитический слой. Предпочтительно, чтобы первый каталитический слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на втором каталитическом слое, и второй каталитический слой был расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложке.

Каждый из первого каталитического слоя и второго каталитического слоя предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Если катализатор окисления содержит второй каталитический слой, тогда предпочтительно, чтобы первый каталитический слой содержал материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

В (iii) каталитическая область представляет собой первую каталитическую зону и вторую каталитическую зону. Первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона предпочтительно расположены или нанесены на подложку, более предпочтительно непосредственно расположены или нанесены на подложку.

Первая каталитическая зона обычно имеет длину от 2,5% до 90% (например, от 2,5% до 50% или от 50% до 90%) от длины подложки, предпочтительно от 5% до 80% (например, от 5% до 45% или от 45% до 80%), в частности от 10% до 75% (например, от 10% до 40% или от 40% до 75%) от длины подложки, более предпочтительно от 15% до 65% (например, от 15% до 30% или от 30% до 65%) от длины подложки.

Как правило, вторая каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Обычно предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона была расположена или нанесена выше по потоку от второй каталитической зоны. Более предпочтительно, первая каталитическая зона расположена или нанесена у впускного конца подложки или вблизи него.

Первая каталитическая зона может примыкать ко второй каталитической зоне. Предпочтительно, первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной. Если первая каталитическая зона примыкает ко второй каталитической зоне или первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной, тогда первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона могут быть расположены или нанесены на подложку в виде слоя (например, одного слоя). Таким образом, слой (например, единственный) может быть образован на подложке, когда первая и вторая каталитические зоны примыкают друг к другу или находятся в контакте друг с другом.

Первая каталитическая зона может быть отделена от второй каталитической зоны. Может существовать зазор (например, пространство) между первой каталитической зоной и второй каталитической зоной.

В альтернативном варианте первая каталитическая зона может перекрывать вторую каталитическую зону. Концевой участок или часть первой каталитической зоны может быть расположена или нанесена на вторую каталитическую зону. Первая каталитическая зона обычно только частично перекрывает вторую каталитическую зону.

Как правило, может быть предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона содержала материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

Четвертая конфигурация

В четвертой конфигурации катализатора окисления каталитическая область также включает в себя улавливающий материал. Таким образом, каталитическая область содержит или состоит по существу из улавливающего материала и каталитического материала.

Каталитическая область может содержать или состоять по существу из смеси улавливающего материала и каталитического материала. Более предпочтительно, каталитическая область содержит или состоит по существу из смеси частиц улавливающего материала и частиц каталитического материала.

В четвертой конфигурации катализатора окисления каталитическая область может быть расположена или нанесена (например, непосредственно расположена или нанесена) на подложку.

Каталитическая область может быть каталитическим слоем, предпочтительно одним каталитическим слоем.

Каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Катализатор окисления может также содержать вторую каталитическую область, такую как вторая каталитическая область, как определено здесь ниже. Если катализатор окисления содержит вторую каталитическую область, тогда каталитическая область, которая содержит улавливающий материал, упоминается ниже как «первая каталитическая область».

Катализатор окисления может содержать первую каталитическую область и вторую каталитическую область, где или (i) первая каталитическая область является первым каталитическим слоем, и вторая каталитическая область является вторым каталитическим слоем, (ii) первая каталитическая область является первой каталитической зоной, и вторая каталитическая область является второй каталитической зоной, или (iii) первая каталитическая область является первой каталитической зоной, и вторая каталитическая область является вторым каталитическим слоем.

В (i) первый каталитический слой предпочтительно расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на второй каталитический слой. Более предпочтительно, второй каталитический слой расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Каждый из первого каталитического слоя и второго каталитического слоя предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Если катализатор окисления в четвертой конфигурации содержит первый каталитический слой и второй каталитический слой (как в (i)), тогда предпочтительно, чтобы первый каталитический слой, предпочтительно каталитический материал первого каталитического слоя, содержал материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

В (ii) первая каталитическая область является первой каталитической зоной, и вторая каталитическая область является второй каталитической зоной. Первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона предпочтительно расположены или нанесены на подложку, более предпочтительно непосредственно расположены или нанесены на подложку.

Первая каталитическая зона обычно имеет длину от 2,5% до 90% (например, от 2,5% до 50% или от 50% до 90%) от длины подложки, предпочтительно от 5% до 80% (например, от 5% до 45% или от 45% до 80%), в частности от 10% до 75% (например, от 10% до 40% или от 40% до 75%) от длины подложки, более предпочтительно от 15% до 65% (например, от 15% до 30% или от 30% до 65%) от длины подложки.

Как правило, вторая каталитическая зона имеет длину от 10% до 90% от длины подложки (например, от 50% до 90%), предпочтительно от 15% до 80% от длины подложки (например, от 55% до 80%), более предпочтительно от 20% до 75% (например, от 30% до 65%) от длины подложки, еще более предпочтительно от 30% до 65%.

Обычно предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона была расположена или нанесена выше по потоку от второй каталитической зоны. Более предпочтительно, первая каталитическая зона расположена или нанесена у впускного конца подложки или вблизи него.

Первая каталитическая зона может примыкать ко второй каталитической зоне. Предпочтительно, первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной. Если первая каталитическая зона примыкает ко второй каталитической зоне или первая каталитическая зона находится в контакте со второй каталитической зоной, тогда первая каталитическая зона и вторая каталитическая зона могут быть расположены или нанесены на подложку в виде слоя (например, одного слоя). Таким образом, слой (например, единственный) может быть образован на подложке, когда первая и вторая каталитические зоны примыкают друг к другу или находятся в контакте друг с другом.

Первая каталитическая зона может быть отделена от второй каталитической зоны. Может существовать зазор (например, пространство) между первой каталитической зоной и второй каталитической зоной.

В альтернативном варианте первая каталитическая зона может перекрывать вторую каталитическую зону. Концевой участок или часть первой каталитической зоны может быть расположена или нанесена на вторую каталитическую зону. Первая каталитическая зона обычно только частично перекрывает вторую каталитическую зону.

В (iii) первая каталитическая область является первой каталитической зоной, и вторая каталитическая область является вторым каталитическим слоем.

Первая каталитическая зона обычно имеет длину от 2,5% до 90% (например, от 2,5% до 50% или от 50% до 90%) от длины подложки, предпочтительно от 5% до 80% (например, от 5% до 45% или от 45% до 80%), в частности от 10% до 75% (например, от 10% до 40% или от 40% до 75%) от длины подложки, более предпочтительно от 15% до 65% (например, от 15% до 30% или от 30% до 65%) от длины подложки.

Второй каталитический слой предпочтительно простирается по существу по всей длине подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Первая каталитическая зона предпочтительно расположена или нанесена на второй каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него. Более предпочтительно, первая каталитическая зона непосредственно расположена или нанесена на второй каталитический слой у впускного конца подложки или вблизи него.

Второй каталитический слой предпочтительно расположен или нанесен (например, непосредственно расположен или нанесен) на подложку.

Если первая каталитическая зона расположена или нанесена на второй каталитический слой, предпочтительно, чтобы вся длина первой каталитической зоны была расположена или нанесена на втором каталитическом слое. Длина первой каталитической зоны меньше, чем длина второго каталитического слоя.

И в (ii) и в (iii) может быть предпочтительно, чтобы первая каталитическая зона содержала материал носителя, который является стойким к сере, такой как описано ниже.

Каталитическая область или первая каталитическая область

Ниже описан состав каталитической области. Если каталитическая область является первой каталитической областью (например, первым каталитическим слоем или первой каталитической зоной), и второй каталитической областью (например, вторым каталитическим слоем или второй каталитической зоной), то любая ссылка на состав «каталитической области» относится к составу «первой каталитической области». Таким образом, любая ссылка ниже на «каталитическую область» одинаково применима к «первой каталитической области».

Каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd). PGM может быть Pt. PGM может быть Pd. PGM может быть комбинацией Pt и Pd.

Как правило, каталитический материал также включает материал носителя. Металл платиновой группы (PGM) предпочтительно расположен или нанесен на материал носителя. Более предпочтительно, металл платиновой группы (PGM) расположен непосредственно или нанесен непосредственно на материал носителя (например, между PGM и материалом носителя нет промежуточного материала). Например, PGM может быть диспергирован по поверхности и/или импрегнирован внутрь материала носителя.

Как правило, материал носителя содержит или состоит по существу из тугоплавкого оксида. Тугоплавкий оксид может быть выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида церия и смешанного или композитного оксида по меньшей мере одного из этих тугоплавких оксидов. Тугоплавкий оксид может быть выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида церия, диоксида кремния-оксида алюминия, диоксида титана-оксида алюминия, диоксида циркония-оксида алюминия, оксида церия-оксида алюминия, диоксида титана-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида титана, оксида церия-диоксида циркония, оксида церия-диоксида циркония-оксида алюминия и оксида алюминия-оксида магния.

Как правило, предпочтительно, чтобы тугоплавкий оксид содержал или состоял по существу из оксида алюминия, диоксида кремния или диоксида кремния-оксида алюминия, особенно оксида алюминия.

Если материал носителя или его тугоплавкий оксид содержит или состоит по существу из смешанного или композитного оксида оксида алюминия (например, диоксида кремния-оксида алюминия, оксида алюминия-оксида магния или смеси оксида алюминия и оксида церия), тогда предпочтительно смешанный или композитный оксид алюминия содержит по меньшей мере 50-99% масс. оксида алюминия, более предпочтительно 70-95% масс. оксида алюминия, еще более предпочтительно 75-90% масс. оксида алюминия.

Если материал носителя или его тугоплавкий оксид содержит или состоит по существу из оксида церия-диоксида циркония, тогда оксид церия-диоксид циркония может состоять по существу из 20-95% масс. оксида церия и 5-80% масс. диоксида циркония (например, 50-95% масс. оксида церия и 5-50% масс. диоксида циркония), предпочтительно 35-80% масс. оксида церия и 20-65% масс. диоксида циркония (например, 55-80% масс. оксида церия и 20-45% масс. диоксида циркония), еще более предпочтительно 45-75% масс. оксида церия и 25-55% масс. диоксида циркония.

Материал носителя или его тугоплавкий оксид необязательно может быть допирован (например, допирующей добавкой). Допирующая добавка может быть выбрана из группы, состоящей из циркония (Zr), титана (Ti), кремния (Si), иттрия (Y), лантана (La), празеодима (Pr), самария (Sm), неодима (Nd) и их оксидов.

Когда материал носителя или его тугоплавкий оксид допируют, - общее количество допирующей добавки составляет 0,25-5% масс., предпочтительно 0,5-3% масс. (например, примерно 1% масс.).

Материал носителя или его тугоплавкий оксид могут содержать или состоять по существу из оксида алюминия, допированного допирующей добавкой. Оксид алюминия может быть допирован допирующей добавкой, содержащей кремний (Si), магний (Mg), барий (Ba), лантан (La), церий (Ce), титан (Ti) или цирконий (Zr), или комбинацию двух или более из них. Допирующая добавка может содержать или состоять по существу из оксида кремния (например, диоксида кремния), оксида магния (например, оксида магния), оксида лантана (например, оксида лантана), оксида церия (например, оксида церия), оксида титана (например, диоксида титана) или оксида циркония (например, диоксида циркония). Предпочтительно, допирующая добавка содержит или состоит по существу из кремния, магния, церия или их оксидов, в частности, кремния или церия, или их оксидов. Более предпочтительно, допирующая добавка содержит или состоит по существу из кремния, магния или их оксидов; в частности, кремния, магния или их оксидов; особенно, кремния или его оксида.

Если оксид алюминия представляет собой оксид алюминия, допированный диоксидом кремния, тогда оксид алюминия допирован диоксидом кремния в общем количестве 0,5-45% масс. (т.е. % по массе оксида алюминия), предпочтительно 1-40% масс., более предпочтительно 1,5-30% масс. (например, 1,5-10% масс.), в частности 2,5-25% масс., конкретнее 3,5-20% масс. (например, 5-20% масс.), еще более предпочтительно 4,5-15% масс.

Если оксид алюминия представляет собой оксид алюминия, допированный оксидом магния, тогда оксид алюминия допирован оксидом магния в количестве, указанном выше, или в количестве 1-40% масс. (т.е. % по массе оксида алюминия), как например, 5-28% масс. Более предпочтительно, оксид алюминия допирован оксидом магния в количестве 10-25% масс.

Может быть предпочтительно, чтобы материал носителя или его огнеупорный оксид представляли собой диоксид титана (TiO₂). Было обнаружено, что эти материалы носителя являются стойкими к сере и могут предпочтительно использоваться, когда двигатель работает на топливе, таком как дизельное или биодизельное топливо, содержащее высокие содержания серы.

Каталитический материал может содержать один металл платиновой группы (PGM) (т.е. он является единственным металлом платиновой группы). Один металл платиновой группы может быть платиной. Один металл платиновой группы может быть палладием.

Если PGM представляет собой комбинацию платины и палладия, тогда обычно каталитическая область или ее каталитический материал имеет отношение по массе Pt к Pd от 20:1 до 1:20 (например, от 15:1 до 1:15), предпочтительно от 10:1 до 1:10 (например, от 7,5:1 до 1:7,5), более предпочтительно от 5:1 до 1:5 (например, от 3:1 до 1:3), и еще более предпочтительно от 2,5:1 до 1:1.

Как правило, предпочтительно, чтобы каталитическая область или ее каталитический материал содержали Pt и Pd, тогда обычно отношение по массе Pt к Pd составляет ≥ 1:1. Каталитический материал может содержать Pt и необязательно Pd, так что отношение по массе Pt к Pd составляет от 1:0 до 1:1. Отношение по массе (т.е. массовое соотношение) Pt к Pd составляет предпочтительно от 50:1 до 1:1, более предпочтительно от 30:1 до 2:1 (например, от 25:1 до 4:1), еще более предпочтительно от 20:1 до 5:1, так, например, от 15:1 до 7,5:1.

Предпочтительно, когда каталитическая область или ее каталитический материал содержит Pt и Pd, тогда отношение по массе Pt к Pd составляет ≥ 1,5:1, более предпочтительно ≥ 2:1 (например ≥ 3:1), еще более предпочтительно ≥ 4:1, например, ≥ 10:1.

Как правило, катализатор окисления имеет общее содержание PGM 5-500 г/фут³ (177-17657 г/м³). Предпочтительно, общее содержание PGM составляет 10-400 г/фут³ (353-14126 г/м³), более предпочтительно 20-350 г/фут³ (706-12360 г/м³), еще более предпочтительно 40-300 г/фут³ (1413-10594 г/м³) и еще более предпочтительно 50-250 г/фут³ (1766-8829 г/м³).

Как правило, предпочтительно, чтобы каталитическая область или катализатор окисления (например, устройство снижения выбросов в целом) по существу не содержали родия. Более предпочтительно, чтобы каталитическая область или катализатор окисления не содержали родия. Родий часто включают в тройные катализаторы конверсии или катализаторы-ловушки обедненных NO_x. Катализатор окисления по изобретению представляет собой дизельный катализатор окисления и используется преимущественно для окисления монооксида углерода и несгоревших углеводородов.

Дополнительно или в качестве альтернативы, каталитическая область или катализатор окисления по существу не содержит щелочноземельного металла. Более предпочтительно, каталитическая область или катализатор окисления не содержит щелочноземельного металла. Если улавливающий материал содержит щелочноземельный металл, тогда катализатор окисления не содержит щелочноземельного металла, за исключением щелочноземельного металла улавливающего материала. Щелочноземельные металлы иногда включают в тройные катализаторы конверсии или катализаторы-ловушки обедненных NO_x.

Как правило, предпочтительно, чтобы каталитическая область или катализатор окисления по существу не содержали цеолита для поглощения углеводородов. Более предпочтительно, чтобы каталитическая область или катализатор окисления не содержали цеолита для поглощения углеводородов. Для дизельных двигателей сложных условий эксплуатации включение цеолита для поглощения углеводородов не требуется. Фактически, высокие температуры, с которыми обычно сталкивается катализатор окисления в выхлопной системе транспортного средства с дизельным двигателем для сложных условий эксплуатации, могут значительно ухудшить или разрушить такой цеолит.

Вторая каталитическая область

Вторая каталитическая область обычно содержит или состоит по существу из металла платиновой группы (PGM) и материала носителя.

Металл платиновой группы (PGM) второй каталитической области может называться здесь как «второй металл платиновой группы (PGM)», чтобы отличать его от металла платиновой группы (PGM) «каталитической области» или «первой каталитической области», описанной выше. Термин «второй» в выражении «второй металл платиновой группы (PGM)» представляет собой обозначение и не ограничивает число металлов платиновой группы, которые должны присутствовать.

Аналогичным образом, материал носителя второй каталитической области может называться здесь как «второй материал носителя», чтобы отличать его от материала носителя «каталитической области» или «первой каталитической области», описанной выше. Термин «второй» в выражении «второй материал носителя» представляет собой обозначение и не ограничивает число материалов носителя, которые должны присутствовать.

Второй металл платиновой группы (PGM) предпочтительно расположен или нанесен на второй материал носителя. Более предпочтительно, второй PGM расположен непосредственно или нанесен непосредственно на второй материал носителя (например, между вторым PGM и вторым материалом носителя нет промежуточного материала). Например, второй PGM может быть диспергирован по поверхности и/или импрегнирован внутрь второго материала носителя.

Вторая каталитическая область обычно имеет отличающийся от первой каталитической области состав.

Предпочтительно, чтобы вторая каталитическая область по существу не содержала улавливающего материала. Более предпочтительно, чтобы вторая каталитическая область не содержала улавливающего материала.

Как правило, вторая каталитическая область имеет однородный состав (например, гомогенный состав).

Второй PGM может быть выбран из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd). Второй PGM может быть Pt. Второй PGM может быть Pd. Второй PGM может быть комбинацией Pt и Pd.

Вторая каталитическая область может содержать один металл платиновой группы (PGM) (т.е. второй PGM является единственным металлом платиновой группы). Один металл платиновой группы может быть платиной. Один металл платиновой группы может быть палладием.

Если второй PGM представляет собой комбинацию платины и палладия, тогда обычно вторая каталитическая область имеет отношение по массе Pt к Pd от 20:1 до 1:20 (например, от 15:1 до 1:15), предпочтительно от 10:1 до 1:10 (например, от 7,5:1 до 1:7,5), более предпочтительно от 5:1 до 1:5 (например, от 3:1 до 1:3), и еще более предпочтительно от 2,5:1 до 1:1.

Может быть предпочтительным, чтобы вторая каталитическая область содержала Pt и Pd в отношении по массе Pt к Pd ≤ 4:1. Вторая каталитическая область может содержать Pd и, необязательно, Pt, так что отношение по массе Pd к Pt составляет от 20:1 до 1:4. Отношение по массе (т.е. массовое соотношение) Pd к Pt составляет предпочтительно от 15:1 до 1:2, более предпочтительно от 10:1 до 1:1,5, еще более предпочтительно от 5:1 до 1:1.

Как правило, вторая каталитическая область имеет общее содержание второго PGM 5-250 г/фут³ (177-8829 г/м³). Предпочтительно, общее содержание PGM составляет 10-200 г/фут³ (353-7063 г/м³), более предпочтительно 15-175 г/фут³ (530-6180 г/м³), еще более предпочтительно 20-150 г/фут³ (706-5297 г/м³), и еще более предпочтительно 25-125 г/фут³ (883-4414 г/м³).

Второй материал носителя содержит или состоит по существу из тугоплавкого оксида. Тугоплавкий оксид может быть выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида церия и смешанного или композитного оксида по меньшей мере одного из этих тугоплавких оксидов. Тугоплавкий оксид может быть выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида церия, диоксида кремния-оксида алюминия, диоксида титана-оксида алюминия, диоксида циркония-оксида алюминия, оксида церия-оксида алюминия, диоксида титана-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида титана, оксида церия-диоксида циркония и оксида алюминия-оксида магния.

Предпочтительно, чтобы второй материал носителя или его тугоплавкий оксид содержал или состоял по существу из оксида алюминия, диоксида кремния или диоксида кремния-оксида алюминия.

Если второй материал носителя или его тугоплавкий оксид содержит или состоит по существу из смешанного или композитного оксида алюминия (например, диоксида кремния-оксида алюминия, оксида алюминия-оксида магния или смеси оксида алюминия и оксида церия), тогда предпочтительно смешанный или композитный оксид алюминия содержит по меньшей мере 50-99% масс. оксида алюминия, более предпочтительно 70-95% масс. оксида алюминия, еще более предпочтительно 75-90% масс. оксида алюминия.

Если второй материал носителя или его тугоплавкий оксид содержит или состоит по существу из оксида церия-диоксида циркония, тогда оксид церия-диоксид циркония может состоять по существу из 20-95% масс. оксида церия и 5-80% масс. диоксида циркония (например, 50-95% масс. оксида церия и 5-50% масс. диоксида циркония), предпочтительно 35-80% масс. оксида церия и 20-65% масс. диоксида циркония (например, 55-80% масс. оксида церия и 20-45% масс. диоксида циркония), еще более предпочтительно 45-75% масс. оксида церия и 25-55% масс. диоксида циркония.

Второй материал носителя или его тугоплавкий оксид необязательно может быть допирован (например, допирующей добавкой). Допирующая добавка может быть выбрана из группы, состоящей из циркония (Zr), титана (Ti), кремния (Si), иттрия (Y), лантана (La), празеодима (Pr), самария (Sm), неодима (Nd) и их оксидов.

Когда второй материал носителя или его тугоплавкий оксид допируют, - общее количество допирующей добавки составляет 0,25-5% масс., предпочтительно 0,5-3% масс. (например, примерно 1% масс.).

Материал носителя или его тугоплавкий оксид могут содержать или состоять по существу из оксида алюминия, допированного допирующей добавкой. Оксид алюминия может быть допирован допирующей добавкой, содержащей кремний (Si), магний (Mg), барий (Ba), лантан (La), церий (Ce), титан (Ti) или цирконий (Zr), или комбинацию двух или более из них. Допирующая добавка может содержать или состоять по существу из оксида кремния (например, диоксида кремния), оксида магния (например, оксида магния), оксида лантана (например, оксида лантана), оксида церия (например, оксида церия), оксида титана (например, диоксида титана) или оксида циркония (например, диоксида циркония). Предпочтительно, допирующая добавка содержит или состоит по существу из кремния, магния, церия или их оксидов, в частности, кремния или церия, или их оксидов. Более предпочтительно, допирующая добавка содержит или состоит по существу из кремния, магния или их оксидов; в частности, кремния, магния или их оксидов; особенно, кремния или его оксида.

Если оксид алюминия представляет собой оксид алюминия, допированный диоксидом кремния, тогда оксид алюминия допирован диоксидом кремния в общем количестве 0,5-45% масс. (т.е. % по массе оксида алюминия), предпочтительно 1-40% масс., более предпочтительно 1,5-30% масс. (например, 1,5-10% масс.), в частности 2,5-25% масс., конкретнее 3,5-20% масс. (например, 5-20% масс.), еще более предпочтительно 4,5-15% масс.

Если оксид алюминия представляет собой оксид алюминия, допированный оксидом магния, тогда оксид алюминия допирован оксидом магния в количестве, указанном выше, или в количестве 1-40% масс. (т.е. % по массе оксида алюминия), как например, 5-28% масс. Более предпочтительно, оксид алюминия допирован оксидом магния в количестве 10-25% масс.

Вторая каталитическая область может также содержать адсорбент углеводородов. Адсорбентом углеводородов предпочтительно является цеолит.

Примеры подходящих цеолитов или типов цеолита включают фожазит, клиноптилолит, морденит, силикалит, ферриерит, цеолит X, цеолит Y, ультрастабильный цеолит Y, цеолит AEI, цеолит ZSM-5, цеолит ZSM-12, цеолит ZSM-20, цеолит ZSM-34, цеолит CHA, цеолит SSZ-3, цеолит SAPO-5, оффретит, бета-цеолит или медный цеолит CHA. Цеолит предпочтительно представляет собой ZSM-5, бета-цеолит или цеолит Y.

Если адсорбент углеводородов представляет собой цеолит, тогда предпочтительно цеолит является среднепористым цеолитом или крупнопористым цеолитом.

Если вторая каталитическая область содержит адсорбент углеводородов, - вторая каталитическая область имеет общее содержание адсорбента углеводородов 0,05-3,00 г/дюйм³ (0,003-0,183 г/см³), в частности от 0,10 до 2,00 г/дюйм³ (0,006-0,122 г/см³), конкретнее от 0,2 до 0,8 г/дюйм³ (0,012-0,049 г/см³). Например, общее количество адсорбента углеводородов может быть 0,8-1,75 г/дюйм³ (0,049-0,107 г/см³), например, 1,0-1,5 г/дюйм³ (0,061-0,092 г/см³).

Как правило, предпочтительно, чтобы вторая каталитическая область по существу не содержала родия. Более предпочтительно, чтобы вторая каталитическая область не содержала родия.

Дополнительно или в качестве альтернативы, вторая каталитическая область по существу не содержит щелочноземельного металла. Более предпочтительно, вторая каталитическая область не содержит щелочноземельного металла.

Может быть предпочтительным, чтобы вторая каталитическая область по существу не содержала адсорбента углеводородов, в частности цеолита (например, для поглощения углеводородов). Более предпочтительно, чтобы вторая каталитическая область не содержала адсорбента углеводородов, в частности цеолита (например, для поглощения углеводородов).

Подложка

Как правило (включая любую из упомянутых выше конфигураций катализатора окисления), катализатор окисления может быть дизельным катализатором окисления (DOC), катализированным сажевым фильтром (CSF), дизельным экзотермическим катализатором (DEC), катализатором накопления NO_x (NSC) или пассивным адсорбером NO_x (PNA). Предпочтительно, чтобы катализатор окисления являлся DOC, DEC или CSF. Более предпочтительно, чтобы катализатор окисления являлся DOC или DEC, еще более предпочтительно, чтобы катализатор окисления был DOC.

Подложки для нанесения катализаторов окисления хорошо известны в данной области техники. Способы получения покрытий из пористого оксида для нанесения каталитического материала или улавливающего материала на подложку и способы для нанесения покрытий из пористого оксида на подложку также известны в области техники (см., например, WO 99/47260, WO 2007/077462 и WO 2011/080525).

Подложка обычно имеет множество каналов (например, для течения через них выхлопных газов). Как правило, подложка представляет собой керамический материал или металлический материал.

Предпочтительно, чтобы подложка была изготовлена или состояла из кордиерита (SiO₂-Al₂O₃-MgO), карбида кремния (SiC), сплава Fe-Cr-Al, сплава Ni-Cr-Al или сплава нержавеющей стали.

Подложка может иметь, например, трубчатую форму, волокнистую форму или форму частиц. Примеры подходящих подложек для нанесения включают подложку монолитного кордиеритового типа с сотовой структурой, подложку монолитного SiC типа с сотовой структурой, подложку типа ткани из слоистого волокна или трикотажной ткани, подложку типа пены, подложку с перекрестным потоком, сетчатую подложку из металлической проволоки, подложку из пористого металлического материала и подложку из керамических частиц.

Как правило, подложка представляет собой монолит (также называемый здесь монолитной подложкой). Такие монолитные подложки хорошо известны в области техники. Монолитная подложка может быть проточной монолитной подложкой или фильтрующей монолитной подложкой.

Проточная монолитная подложка обычно включает монолит с сотовой структурой (например, металлический или керамический монолит с сотовой структурой), имеющий множество каналов, проходящих через него, причем каналы открыты с обоих концов. Если подложка представляет собой проточную монолитную подложку, тогда катализатор окисления по изобретению обычно является дизельным катализатором окисления (DOC), дизельным экзотермическим катализатором (DEC), катализатором накопления NO_x (NSC) или пассивным адсорбером NO_x (PNA).

Фильтрующая монолитная подложка обычно содержит множество впускных каналов и множество выпускных каналов, при этом впускные каналы открыты на верхнем по ходу конце (т.е. на стороне впуска выхлопного газа) и закупорены или закрыты на нижнем по ходу конце (т.е. на стороне выпуска выхлопного газа), выпускные каналы закупорены или закрыты на верхнем по ходу конце и открыты на нижнем по ходу конце, и при этом каждый впускной канал отделен от выпускного канала пористой структурой. Если подложка представляет собой фильтрующую монолитную подложку, тогда катализатор окисления по изобретению обычно является катализированным сажевым фильтром (CSF), катализатором накопления NO_x (NSC) на фильтре или пассивным адсорбером NO_x (PNA) на фильтре, предпочтительно катализированным сажевым фильтром (CSF).

Если монолитная подложка представляет собой фильтрующую монолитную подложку, - предпочтительно, чтобы фильтрующая монолитная подложка была фильтром с проточными стенками. В фильтре с проточными стенками каждый впускной канал попеременно отделен от выпускного канала стенкой пористой структуры, и наоборот. Предпочтительно, чтобы впускные каналы и выпускные каналы имели сотовое расположение. Если имеется сотовое расположение, - предпочтительно, чтобы каналы, вертикально и латерально смежные с впускным каналом, были закупорены на верхнем по ходу конце, и наоборот (т.е. чтобы каналы, вертикально и латерально смежные с выпускным каналом, были закупорены на нижнем по ходу конце). При рассмотрении с каждого конца, поочередно закрытые и открытые концы каналов имеют вид шахматной доски.

Если катализатор окисления по изобретению является катализированным сажевым фильтром (CSF), тогда и каталитическая область (или каталитический слой или каталитическая зона) и область улавливания (или улавливающий слой или зона улавливания) могут быть расположены или нанесены на (i) множество стенок впускных каналов подложки и/или (ii) множество стенок выпускных каналов подложки.

В альтернативном варианте, предпочтительно, чтобы если катализатор окисления по изобретению является катализированным сажевым фильтром (CSF), тогда каталитическая область (или каталитический слой или каталитическая зона) расположена или нанесена на множество стенок выпускных каналов подложки, и область улавливания (или улавливающий слой или зона улавливания) расположена или нанесена на множество стенок впускных каналов подложки.

Подложка, в частности монолитная подложка, предпочтительно имеет диаметр ≥ 7 дюймов (например, ≥ 17,8 см). Такие монолитные подложки, как правило, используются в дизельных катализаторах для сложных условий эксплуатации.

Объем катализатора (например, со всеми покрытиями (т.е. область улавливания, каталитическая область), нанесенными на монолитную подложку) обычно составляет ≥ 2,0 л, более предпочтительно ≥ 2,5 л.

Выхлопная система

Изобретение также относится к выхлопной системе для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем. Выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению и устройство снижения выбросов. Устройство снижения выбросов находится предпочтительно ниже по потоку от катализатора окисления.

Примеры устройства снижения выбросов включают дизельный фильтр твердых частиц (DPF), катализатор накопления NO_x (NSC), катализатор-ловушку обедненных NO_x (LNC), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), дизельный катализатор окисления (DOC), катализированный сажевый фильтр (CSF), фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), катализатор нейтрализации проскока аммиака (ASC) и комбинации двух или более из них. Такие устройства снижения выбросов хорошо известны в данной области техники.

Предпочтительно, чтобы выхлопная система содержала устройство снижения выбросов, выбранное из группы, состоящей из катализатор накопления NO_x (NSC), катализатор нейтрализации проскока аммиака (ASC), дизельный фильтр твердых частиц (DPF), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), катализированный сажевый фильтр (CSF), фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM) и комбинации двух или более из них. Более предпочтительно, устройство снижения выбросов выбирают из группы, состоящей из дизельного фильтра твердых частиц (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализированного сажевого фильтра (CSF), фильтра-катализатора селективного каталитического восстановления (SCRF^TM) и комбинации двух или более из них. Еще более предпочтительно, устройство снижения выбросов представляет собой катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) или фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Если выхлопная система изобретения содержит SCR-катализатор или SCRF^TM катализатор, тогда выхлопная система может также включать инжектор для впрыскивания азотсодержащего восстановителя, такого как аммиак или предшественник аммиака, такой как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевина, в выхлопные газы выше по потоку от SCR-катализатора или SCRF^TM-катализатора. Как правило, инжектор находится ниже по потоку от катализатора окисления. Такой инжектор может быть связан по текучей среде с источником (например, резервуаром) предшественника азотсодержащего восстановителя. Контролируемое клапаном дозирование предшественника в выхлопные газы может регулироваться надлежащим образом запрограммированным средством управления двигателем и обратной связью с замкнутым или разомкнутым контуром, обеспечиваемой датчиками, контролирующими состав выхлопных газов. Аммиак также может быть образован нагреванием карбамата аммония (твердого вещества) и образованный аммиак может быть впрыснут в выхлопные газы.

Как альтернатива или в дополнение к инжектору, аммиак может быть образован на месте (например, в ходе регенерации богатой смесью NSC-катализатора, расположенного выше по потоку от SCR-катализатора или SCRF^TM-катализатора). Таким образом, выхлопная система может также включать средство управления двигателем для обогащения выхлопных газов углеводородами.

SCR-катализатор или SCRF^TM-катализатор может содержать металл, выбранный из группы, состоящей по меньшей мере из одного из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантанидов и переходных металлов группы VIII (например, Fe), при этом металл нанесен на тугоплавкий оксид или молекулярное сито. Металл предпочтительно выбирают из Се, Fe, Cu и комбинаций любых двух или более из них, более предпочтительно металл представляет собой Fe или Cu.

Тугоплавкий оксид для SCR-катализатора или SCRF^TM-катализатора может быть выбран из группы, состоящей из Al₂O₃, TiO₂, CeO₂, SiO₂, ZrO₂ и смешанных оксидов, содержащих два или более из них. Нецеолитный катализатор может также включать в себя оксид вольфрама (например, V₂O₅/WO₃/TiO₂, WO_x/CeZrO₂, WO_x/ZrO₂ или Fe/WO_x/ZrO₂).

Особенно предпочтительно, если SCR-катализатор, SCRF^TM-катализатор или его покрытие из пористого оксида содержит по меньшей мере одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или SAPO. По меньшей мере одно молекулярное сито может быть мелко-, средне- или крупнопористым молекулярным ситом. Здесь под «мелкопористым молекулярным ситом» авторы изобретения понимают молекулярные сита, содержащие кольца с максимальным размером 8, такие как CHA; под «среднепористым молекулярным ситом» авторы изобретения понимают молекулярное сито, содержащее кольца с максимальным размером 10, такое как ZSM-5; и под «крупнопористым молекулярным ситом» авторы изобретения понимают молекулярное сито, содержащее кольца с максимальным размером 12, такое как бета. Мелкопористые молекулярные сита потенциально обеспечивают преимущество для применения в SCR-катализаторах.

В выхлопной системе по изобретению предпочтительными молекулярными ситами для SCR-катализатора или SCRF^TM-катализатора являются синтетические алюмосиликатные цеолитные молекулярные сита, выбираемые из группы, состоящей из AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI, включая ZSM-34, морденита, ферриерита, BEA, включая бета, Y, CHA, LEV, включая Nu-3, MCM-22 и EU-1, предпочтительно AEI или CHA, и имеющие отношение диоксида кремния к оксиду алюминия от примерно 10 до примерно 50, как, например, от примерно 15 до примерно 40.

Катализатор окисления по изобретению предпочтительно непосредственно связан (например, находится непосредственно ниже по потоку) с выпускным коллектором дизельного двигателя. Когда катализатор окисления непосредственно связан с выпускным коллектором, устройство снижения выбросов между катализатором окисления по изобретению и выпускным коллектором отсутствует. Таким образом, катализатор окисления по изобретению представляет собой первое устройство снижения выбросов, встречающееся на пути выхлопных газов, образованных дизельным двигателем.

Катализатор окисления может быть тесно связан с выпускным коллектором дизельного двигателя.

В первой конфигурации выхлопной системы, выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению и фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). За катализатором окисления по изобретению обычно следует (т.е. он находится выше по потоку от) фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть размещен между катализатором окисления и фильтром-катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Таким образом, за катализатором окисления может следовать (например, он находится выше по потоку от) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за инжектором азотсодержащего восстановителя может следовать (например, он находится выше по потоку от) фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Во второй конфигурации выхлопной системы, выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), и необязательно либо катализированный сажевый фильтр (CSF), либо дизельный фильтр твердых частиц (DPF). За катализатором окисления обычно следует (например, он находится выше по потоку от) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).

Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть размещен между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Таким образом, за катализатором окисления может следовать (например, он находится выше по потоку от) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за инжектором азотсодержащего восстановителя может следовать (например, он находится выше по потоку от) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). За катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) может следовать (например, он находится выше по потоку от) катализированный сажевый фильтр (CSF) или дизельный фильтр твердых частиц (DPF).

В третьей конфигурации выхлопной системы выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению и катализированный сажевый фильтр (CSF). За катализатором окисления обычно следует (например, он находится выше по потоку от) катализированный сажевый фильтр (CSF). Таким образом, например, выход из катализатора окисления соединен со входом катализированного сажевого фильтра.

В четвертой конфигурации выхлопной системы выхлопная система содержит катализатор окисления по изобретению, катализированный сажевый фильтр (CSF) и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). За катализатором окисления обычно следует (например, он находится выше по потоку от) катализированный сажевый фильтр (CSF). За катализированным сажевым фильтром обычно следует (например, он находится выше по потоку от) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).

Инжектор азотсодержащего восстановителя может быть расположен между катализированным сажевым фильтром (CSF) и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Таким образом, за катализированным сажевым фильтром (CSF) может следовать (например, он находится выше по потоку от) инжектор азотсодержащего восстановителя, и за инжектором азотсодержащего восстановителя может следовать (например, он находится выше по потоку от) катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).

В любом из вариантов осуществления первой, второй или четвертой конфигураций выхлопной системы, описанных выше, ASC-катализатор может быть расположен ниже по потоку от SCR-катализатора или SCRF^TM-катализатора (т.е. как отдельная монолитная подложка), или, более предпочтительно, как зона на расположенном ниже по потоку или заднем конце монолитной подложки, содержащей SCR-катализатор, которая может использоваться как подложка для ASC.

Транспортное средство

Изобретение также предлагает транспортное средство. Транспортное средство содержит дизельный двигатель и либо катализатор окисления, либо выхлопную систему изобретения.

Дизельный двигатель, как правило, является обычным (т.е. традиционным) дизельным двигателем.

Транспортное средство может представлять собой дизельное транспортное средство легкого типа (LDV), такое, как определено законодательством США или ЕС. Дизельное транспортное средство легкого типа обычно имеет массу < 2840 кг, более предпочтительно < 2610 кг.

В США дизельное транспортное средство легкого типа (LDV) относится к дизельному транспортному средству, имеющему полную массу ≤ 8500 фунтов США (3856 кг). В Европе термин «дизельное транспортное средство легкого типа (LDV)» относится к (i) транспортным средствам для перевозки пассажиров, содержащим не более восьми сидений в дополнение к сиденью водителя и имеющим максимальную массу, не превышающую 5 т, и (ii) транспортным средствам для перевозки товаров, имеющим максимальную массу, не превышающую 12 т.

Предпочтительно, чтобы транспортное средство представляло собой транспортное средство с дизельным двигателем тяжелого типа (HDV), такое как дизельное транспортное средство, имеющее полную массу >8500 фунтов США (3855 кг), как определено в законодательстве США.

Применения и способы

Выхлопные газы могут быть образованы дизельным двигателем, работающем на дизельном топливе (например, традиционном дизельном топливе) или биодизельном топливе.

Биодизельное топливо может быть B100 (например, 100% биодизелем), или оно может быть смесью биодизеля и нефтяного дизельного топлива, такой как B6-B20 (например, 6-20% биодизеля и 80-94% нефтяного дизельного топлива, как указано в ASTM D7467).

Биодизель часто содержит несколько примесей, каждая из которых включают элемент из р-блока периодической таблицы, в частности из третьей строки (период 3) периодической таблицы (например, фосфор и/или серу).

Если дизельный двигатель работает на биодизеле, может быть предпочтительно, чтобы, в катализаторе окисления по изобретению материал носителя каталитической области/первой каталитической области был стойким к сере.

Дизельный двигатель может работать на дизельном топливе, содержащем ≤ 50 ч/млн серы, более предпочтительно ≤ 15 ч/млн серы, например, ≤ 10 ч/млн серы, и еще более предпочтительно ≤ 5 ч/млн серы. Такие дизельные топлива часто называются «дизельное топливо с ультранизким содержанием серы» (ULSD).

В качестве альтернативы, дизельный двигатель может работать на топливе, таком как дизельное топливо, содержащее > 50 ч/млн серы, например, 400-2000 ч/млн серы. Если дизельный двигатель работает на таком дизельном топливе, может быть предпочтительно, чтобы, в катализаторе окисления по изобретению материал носителя каталитической области/первой каталитической области был стойким к сере.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термин «смешанный оксид», употребляемый в настоящем документе, обычно относится к смеси оксидов в одной фазе, как традиционно известно в данной области техники. Термин «композитный оксид», употребляемый в настоящем документе, обычно относится к композиции оксидов, имеющей более одной фазы, как традиционно известно в данной области техники.

Во избежание неопределенности, термин «комбинация платины (Pt) и палладия (Pd)», используемый в настоящем документе применительно к области, зоне или слою, относится к присутствию как платины, так и палладия в области, зоне или слое. Слово «комбинация» не требует, чтобы платина и палладий присутствовали в виде смеси или сплава, хотя такая смесь или сплав охватываются этим термином.

Аббревиатура «PGM», используемая в настоящем документе, относится к «металлу платиновой группы». Термин «металл платиновой группы» обычно относится к металлу, выбранному из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt, предпочтительно металлу, выбранному из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Ir и Pt, если не указано иное.

Выражение «на подложке», используемое в настоящем документе, в контексте области, слоя или зоны, «расположенных или нанесенных на подложку», обычно относится к области, слою или зоне, находящимся на поверхности стенки канала внутри подложки, если не указано иное.

Выражение «концевая поверхность», используемое в настоящем документе, в частности со ссылкой на «впускную концевую поверхность» или «выпускную концевую поверхность», является синонимом выражения «передняя поверхность». Концевая поверхность или передняя поверхность подложки обычно образована краями стенки (например, на внешней поверхности подложки), которые ограничивают или связывают каналы через подложку.

Термин «область», используемый в настоящем документе, относится к области на подложке, обычно получаемой с помощью сушки и/или прокаливания покрытия из пористого оксида. «Область» может, например, быть расположена или нанесена на подложке в виде «слоя» или «зоны». Область или расположение на подложке обычно регулируется в процессе нанесения покрытия из пористого оксида на подложку. «Область» обычно имеет четкие границы или края (т.е. можно отделить одну область от другой области, используя обычные аналитические методы).

Как правило, «область» имеет по существу одинаковую длину. Указание на «по существу одинаковую длину» в данном контексте относится к длине, которая не отклоняется (например, разница между максимальной и минимальной длиной) более чем на 10%, предпочтительно не отклоняется более чем на 5%, более предпочтительно не отклоняется более чем на 1% от своего среднего значения.

Предпочтительно, чтобы каждая «область» имела по существу одинаковый состав (т.е. отсутствует существенная разница в составе при сравнении одной части области с другой частью этой области), если из контекста не следует иное. Более предпочтительно, каждая зона или слой имеет по существу одинаковый состав (например, гомогенный состав). По существу одинаковый состав в данном контексте относится к материалу (например, к области), где разница в составе при сравнении одной части области с другой частью области составляет 5% или менее, обычно 2,5% или менее, и наиболее часто 1% или менее.

Термин «зона», используемый в настоящем документе, относится к области, имеющей длину, которая меньше, чем общая длина подложки, например, ≤ 75% от общей длины подложки. «Зона» обычно имеет длину (т.е. по существу одинаковую длину) по меньшей мере 5% (например, ≥ 5%) от общей длины подложки.

Общая длина подложки представляет собой расстояние между ее впускным концом и ее выпускным концом (например, между противоположными концами подложки).

Любая ссылка на «зону, расположенную у впускного конца подложки», используемая в настоящем документе, относится к зоне, расположенной или нанесенной на подложке, где зона находится ближе к впускному концу подложки, чем к выпускному концу подложки. Таким образом, средняя точка зоны (т.е. на половине ее длины) ближе к впускному концу подложки, чем к выпускному концу подложки. Аналогичным образом, любая ссылка на «зону, расположенную у выпускного конца подложки», используемая в настоящем документе, относится к зоне, расположенной или нанесенной на подложке, где зона находится ближе к выпускному концу подложки, чем к впускному концу подложки. Соответственно, средняя точка зоны (т.е. на половине ее длины) ближе к выпускному концу подложки, чем к впускному концу подложки.

Когда подложка представляет собой фильтр с проточными стенками, то обычно любая ссылка на «зону, расположенную у впускного конца подложки» относится к зоне, расположенной или нанесенной на подложке, которая находится:

(а) ближе к впускному концу (например, открытому концу) впускного канала подложки, чем к закрытому концу (например, заблокированному или закупоренному концу) впускного канала, и/или

(b) ближе к закрытому концу (например, заблокированному или закупоренному концу) выпускного канала подложки, чем к выпускному концу (например, открытому концу) выпускного канала.

Соответственно, средняя точка зоны (т.е. на половине ее длины) находится (а) ближе к впускному концу впускного канала подложки, чем к закрытому концу впускного канала, и/или (b) ближе к закрытому концу выпускного канала подложки, чем к выпускному концу выпускного канала.

Аналогичным образом, любая ссылка на «зону, расположенную у выпускного конца подложки», когда подложка представляет собой фильтр с проточными стенками, относится к зоне, расположенной или нанесенной на подложке, которая находится:

(а) ближе к выпускному концу (например, открытому концу) выпускного канала подложки, чем к закрытому концу (например, заблокированному или закупоренному) выпускного канала, и/или

(b) ближе к закрытому концу (например, заблокированному или закупоренному концу) впускного канала подложки, чем к впускному концу (например, открытому концу) впускного канала.

Соответственно, средняя точка зоны (т.е. на половине ее длины) находится (а) ближе к выпускному концу выпускного канала подложки, чем к закрытому концу выпускного канала, и/или (b) ближе к закрытому концу впускного канала подложки, чем к впускному концу впускного канала.

Зона может удовлетворять как (а), так и (b), когда покрытие из пористого оксида присутствует в стенке фильтра с проточными стенками (т.е. зона находится в стенке).

Выражение «состоит по существу», используемое в настоящем документе, ограничивает объем признака включением указанных материалов и любых других материалов или стадий, которые существенно не влияют на основные характеристики этого признака, такие как, например, незначительные примеси. Выражение «состоит по существу из» охватывает выражение «состоит из».

Выражение «по существу не содержит», используемое в настоящем документе со ссылкой на материал, обычно в контексте содержания области покрытия из пористого оксида, слоя покрытия из пористого оксида или зоны покрытия из пористого оксида, означает, что материал содержится в незначительном количестве, таком как ≤ 5% масс., предпочтительно ≤ 2% масс., более предпочтительно ≤ 1% масс. Выражение «по существу не содержит» охватывает выражение «не содержит».

Выражение «примерно», используемое в настоящем документе со ссылкой на конечную точку числового диапазона, включает точную конечную точку указанного числового диапазона. Так, например, выражение, определяющее параметр как составляющий до «примерно 0,2», включает в себя параметр, составляющий до 0,2 включительно.

Термин «фильтр-катализатор селективного каталитического восстановления», используемый в настоящем документе, включает в себя композицию селективного каталитического восстановления, которая нанесена на дизельный фильтр твердых частиц (SCR-DPF), который известен в данной области техники.

Во избежание неопределенности, термин «стойкий к сере», используемый в настоящем документе, относится к материалу, такому как материал носителя или его тугоплавкий оксид, который не реагирует с серосодержащей примесью или не адсорбирует ее, в частности оксид серы, во время использования.

ПРИМЕРЫ

Изобретение будет теперь проиллюстрировано следующими неограничивающими примерами.

Сравнительный пример

Нижний каталитический слой

Порошок оксида алюминия (2,0 г/дюйм³_, 0,122 г/см³) суспендировали в воде и измельчали до размера d90<20 мкм. Растворимые соли платины и палладия добавляли в суспензию. Затем суспензию перемешивали до гомогенизации. Полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на монолитную подложку с сотовой структурой (керамика, 11,25×4 дюйма (28,6×10,2 см), 300 cpsi (46,5 ячеек на см²) с помощью известных способов. Одиночный слой формировали путем дозирования покрытия из пористого оксида на 50% длины от каждого из впускного и выпускного концов подложки. Подложку с нанесенным покрытием сушили и затем прокаливали при 500°C. Содержание Pt составляло 5 г/фут³ (177 г/м³) и содержание Pd составляло 2,5 г/фут³ (88 г/м³).

Верхний каталитический слой

Порошок оксида алюминия (0,95 г/дюйм³_, 0,058 г/см³) суспендировали в воде и измельчали до размера d90<20 мкм. Растворимую соль платины добавляли в суспензию в количестве, обеспечивающем содержание Pt 2,5 г/фут³ (88 г/м³). Затем суспензию перемешивали до гомогенизации. С помощью известных способов полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на монолитную подложку с сотовой структурой, покрытую нижним каталитическим слоем, как описано выше. Подложку с нанесенным покрытием сушили и затем прокаливали при 500°C.

Катализатор имел общее содержание 10 г/фут³ (353 г/м³) металла платиновой группы при общем отношении платины к палладию 3:1 по массе.

Пример 1

Нижний каталитический слой

Монолитную подложку с сотовой структурой, имеющую нижний каталитический слой, получали таким же образом, как и в сравнительном примере.

Улавливающий слой

Порошок оксида алюминия (0,95 г/дюйм³_, 0,058 г/см³) суспендировали в воде и измельчали до размера d90<20 мкм. Растворимую соль платины добавляли в суспензию в количестве, обеспечивающем содержание Pt 2,5 г/фут³ (88 г/м³). Медьзамещенный цеолит (имеющий каркас CHA) добавляли в суспензию при перемешивании в количестве, обеспечивающем содержание 0,2 г/дюйм³ (0,012 г/см³). С помощью известных способов полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на монолитную подложку с сотовой структурой, покрытую нижним каталитическим слоем, как описано выше. Подложку с нанесенным покрытием сушили и затем прокаливали при 500°C.

Катализатор окисления примера 1 имел структуру, показанную на фиг.2. Катализатор имел общее содержание 10 г/фут³ (353 г/м³) металла платиновой группы при общем отношении платины к палладию 3:1 по массе.

Пример 2

Нижний каталитический слой

Монолитную подложку с сотовой структурой, имеющую нижний каталитический слой, получали таким же образом, как и в сравнительном примере.

Передняя зона улавливания

Покрытие из пористого оксида, содержащее порошок оксида алюминия (0,95 г/дюйм³, 0,058 г/см³), Pt (примерно 2,5 г/фут³, 88 г/м³) и медьзамещенный цеолит CHA (0,2 г/дюйм³, 0,012 г/см³), получали таким же образом, как и улавливающий слой примера 1. Полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на монолитную подложку с сотовой структурой, покрытую нижним каталитическим слоем (как описано выше), с помощью известных способов. Переднюю зону формировали путем дозирования покрытия из пористого оксида на 50% длины от впускного конца подложки.

Задняя каталитическая зона

Покрытие из пористого оксида, содержащее порошок оксида алюминия (0,95 г/дюйм³, 0,058 г/см³), Pt (2,5 г/фут³, 88 г/м³) получали таким же образом, как и верхний каталитический слой сравнительного примера. Полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на монолитную подложку с сотовой структурой, покрытую нижним каталитическим слоем (как описано выше), с помощью известных способов. Заднюю зону формировали путем дозирования покрытия из пористого оксида на 50% длины от выпускного конца подложки.

Как только оба покрытия из пористого оксида для передней зоны улавливания и задней каталитической зоны были нанесены на подложку, подложку с нанесенным покрытием сушили и затем прокаливали при 500°C. Полученный в результате катализатор окисления имел структуру, показанную на фиг.8.

Катализатор имел общее содержание 10 г/фут³ (353 г/м³) металла платиновой группы при общем отношении платины к палладию 3:1 по массе.

Пример 3

Нижний каталитический слой

Монолитную подложку с сотовой структурой, имеющую нижний каталитический слой, получали таким же образом, как и в сравнительном примере.

Верхний каталитический слой

Верхний каталитический слой получали таким же образом, как и в сравнительном примере.

Зона улавливания

Получали суспензию медьзамещенного цеолита CHA (0,615 г/дюйм³, 0,038 г/см³) в воде. Полученное покрытие из пористого оксида затем наносили на впускной конец катализатора с образованием передней зоны путем дозирования суспензии на 25% длины от впускного конца подложки. Подложку с нанесенным покрытием сушили и затем прокаливали при 500°C.

Результаты эксперимента

Партию из каждого из катализаторов примеров 1-3 и сравнительного примера соединяли с двигателем, который работал периодически при испытании на старение в течение 1 ч, до тех пор, пока не было израсходовано 750 л допированного фосфором топлива B100 (биодизель).

Образец сердцевины отбирали из каждого катализатора примеров 1-3 и сравнительного примера. Каждую сердцевину измельчали и затем формовали в таблетку для анализа с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF). Результаты XRF-анализа показаны в таблице 1 ниже.

Таблица 1

Уровень: фосфора (% масс.) серы (% масс.) Сравнительный пример 0,62 0,22 Пример 1 0,65 0,22 Пример 2 0,56 0,18 Пример 3 0,54 0,17

Результаты XRF в таблице 1 показывают, что все четыре катализатора содержали сходные уровни фосфоро- и серосодержащих примесей.

Во избежание какой-либо неопределенности, полное содержание любых цитированных здесь документов включено посредством ссылки в представленную заявку.

Изобретение относится к катализатору окисления и выхлопной системе для очистки выхлопных газов, образованных двигателем внутреннего сгорания, в частности дизельным двигателем. Изобретение также относится к способам и использованию катализатора окисления, выхлопной системы или области для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем. Описан катализатор окисления для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, где катализатор окисления содержит: подложку; улавливающий материал для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем; и каталитическую область, расположенную на подложке; при этом каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd). Изобретение позволяет уменьшить или предотвратить ухудшение окислительной активности катализатора окисления. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

1. Катализатор окисления для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, причем данный катализатор окисления содержит:

подложку;

область улавливания, содержащую улавливающий материал для улавливания по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем, где улавливающий материал содержит молекулярное сито, и где молекулярное сито содержит неблагородный металл, выбранный из группы, состоящей из железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni) и комбинации двух или более из них; и

каталитическую область, расположенную на подложке, причем каталитическая область содержит каталитический материал, содержащий металл платиновой группы (PGM), который нанесен на материал носителя, включающий тугоплавкий оксид, и при этом металл платиновой группы (PGM) выбран из группы, состоящей из платины (Pt), палладия (Pd) и комбинации платины (Pt) и палладия (Pd); и

где область улавливания расположена таким образом, чтобы осуществлять контакт с выхлопными газами до того, как выхлопные газы вступят в контакт или пройдут через указанную каталитическую область.

2. Катализатор окисления по п.1, в котором металлом платиновой группы (PGM) является платина (Pt).

3. Катализатор окисления по п.1, в котором металлом платиновой группы (PGM) является палладий (Pd).

4. Катализатор окисления по п.1, в котором металлом платиновой группы (PGM) является комбинация платины (Pt) и палладия (Pd).

5. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, в котором тугоплавкий оксид выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида церия, диоксида кремния-оксида алюминия, диоксида титана-оксида алюминия, диоксида циркония-оксида алюминия, оксида церия-оксида алюминия, диоксида титана-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида кремния, диоксида циркония-диоксида титана, оксида церия-диоксида циркония и оксида алюминия-оксида магния.

6. Катализатор окисления по п.5, в котором тугоплавким оксидом является оксид алюминия, диоксид кремния или диоксид кремния-оксид алюминия.

7. Катализатор окисления по п.5, в котором тугоплавким оксидом является диоксид титана.

8. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, в котором молекулярное сито выбрано из мелкопористого молекулярного сита, среднепористого молекулярного сита и крупнопористого молекулярного сита.

9. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, в котором область улавливания представляет собой улавливающий слой.

10. Катализатор окисления по п.9, в котором каталитическая область представляет собой каталитический слой, и при этом улавливающий слой расположен на каталитическом слое, а каталитический слой расположен на подложке.

11. Катализатор окисления по любому из пп.1-9, в котором область улавливания представляет собой зону улавливания.

12. Катализатор окисления по п.11, в котором каталитическая область представляет собой каталитический слой, и зона улавливания расположена на каталитическом слое, у впускного конца подложки.

13. Катализатор окисления по п.11, в котором каталитическая область представляет собой каталитическую зону, при этом каталитическая зона расположена у выпускного конца подложки и зона улавливания расположена у впускного конца подложки.

14. Катализатор окисления по любому из пп.1-8, в котором подложка содержит впускную концевую поверхность и выпускную концевую поверхность, и область улавливания представляет собой улавливающую переднюю поверхность, которая расположена на впускной концевой поверхности.

15. Катализатор окисления по п.14, в котором улавливающая передняя поверхность имеет среднюю длину от впускной концевой поверхности подложки < 25 мм.

16. Катализатор окисления по п.14 или 15, в котором каталитическая область представляет собой каталитический слой, при этом каталитический слой расположен на подложке.

17. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, в котором подложка представляет собой проточную монолитную подложку.

18. Катализатор окисления по любому из пп.1-16, в котором подложка является фильтрующей монолитной подложкой, которая представляет собой фильтр с проточными стенками.

19. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, в котором подложка имеет диаметр ≥ 7 дюймов (17,8 см).

20. Катализатор окисления по любому из предшествующих пунктов, имеющий объем катализатора ≥ 2,0 л.

21. Выхлопная система для очистки выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, где выхлопная система содержит катализатор окисления по любому из пп.1-20 и устройство снижения выбросов.

22. Выхлопная система по п.21, в которой катализатор окисления непосредственно связан с выпускным коллектором дизельного двигателя.

23. Транспортное средство, содержащее дизельный двигатель и либо катализатор окисления по любому из пп.1-20, либо выхлопную систему по п.21 или 22.

24. Способ улавливания или захвата по меньшей мере одной фосфорсодержащей примеси и/или по меньшей мере одной серосодержащей примеси в выхлопных газах, образованных дизельным двигателем, где способ включает стадию пропускания выхлопных газов, образованных дизельным двигателем, через выхлопную систему, содержащую катализатор окисления по любому из пп.1-20.

25. Способ по п.24, в котором дизельный двигатель работает на биодизельном топливе.

26. Способ по п.24 или 25, в котором дизельный двигатель работает на топливе, содержащем > 50 ч./млн серы.