用于内燃机废气处理的氧化催化剂制造技术

本发明专利技术提供了废气清洁氧化催化剂，特别是用于清洁压缩点火型内燃机(特别是柴油发动机)排出的废气的氧化催化剂。本发明专利技术进一步涉及用于处理贫燃内燃机排放的废气的包含在基底整料上的氧化催化剂的催化基底整料。特别地，本发明专利技术涉及包括第一活化涂层和第二活化涂层的催化基底整料，其中第二活化涂层位于第一活化涂层之上的层中。

Oxidation catalyst for exhaust gas treatment of internal combustion engine

The present invention provides a clean exhaust oxidation catalyst, especially an oxidation catalyst for cleaning exhaust gases discharged from a compression ignition type internal combustion engine (especially diesel engines). The invention further relates to a waste gas treatment includes a lean burn internal combustion engine emissions of oxidation catalyst in the catalytic monolith substrate monolith substrate. In particular, the invention relates to a catalytic monolith substrate first and second coating coating activation activation, the activation of second coating in the first coating layer on activation.

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机废气处理的氧化催化剂本申请是申请日为2012年10月5日、申请号为201280049001.4、专利技术名称为“用于内燃机废气处理的氧化催化剂”的专利技术专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及废气清洁氧化催化剂，且特别涉及用于清洁由压缩点火型内燃机(特别是柴油发动机)排出的废气的氧化催化剂。本专利技术进一步涉及用于处理由贫燃内燃机排放出的废气的包括在基底整料上的氧化催化剂的催化基底整料。特别地，本专利技术涉及包括第一活化涂层(washcoatcoating)和第二活化涂层的催化基底整料，其中第二活化涂层位于第一活化涂层之上的层中。本专利技术还涉及该催化基底整料在贫燃内燃机(特别是车辆贫燃内燃机)的排气系统中的用途。专利技术背景通常，有四类污染物被全世界的政府间组织立法限制：一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。氧化催化剂已用于清理由压缩点火型内燃机中燃料燃烧生成的废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)以及可溶性有机成分(SOF)(参见日本专利公开号9-271674)。最近注意力又集中在处理由压缩点火型内燃机中燃料燃烧生成的颗粒物(PM)和能够收集PM的过滤器(柴油颗粒过滤器(DPF))。氧化催化剂已位于DPF的上游部分中以提高对DPF中PM的处理效能(参见日本专利公开号2006-272064)。较重质的燃料包含较多的硫成分。在使用柴油作为燃料的压缩型内燃机中，在燃料燃烧和催化过程中释放出硫氧化物(SOx)，氧化催化剂的活性受到SOx存在的抑制(硫中毒)。为处理这一问题，已经提出了抗硫中毒的氧化催化剂，其具有作为包含特定重量比例的ZSM-5和β-沸石的混合物的沸石(参见日本专利公开号2007-229679)。此外，为了更有效地清洁废气，已经提出了具有双层结构的NOx清洁催化剂，其包括两个不同的催化剂层，即NOx氧化催化剂层和NOx选择性还原催化剂层(参见日本专利公开号2008-279352)。随着对来自车辆发动机的废气中污染物的可容许排放的排放标准越来越严格，提出并开发了发动机管理和多重催化剂废气后处理系统的组合以满足这些排放标准。对于包括颗粒过滤器的排气系统，通常定期(例如每隔500km)进行发动机管理以提高过滤器中的温度以燃烧掉保持在该过滤器上的基本上所有剩余的烟灰，由此将该系统返回基线水平。这些经过发动机管理的烟灰燃烧事件通常称作“过滤器再生”。尽管过滤器再生的主要焦点是燃烧保持在该过滤器上的烟灰，但未曾预期的结果是根据该系统中发动机管理的水平，排气系统中存在的一个或多个催化剂涂层(例如过滤器(所谓的催化烟灰过滤器(CSF))本身的过滤涂层)、位于过滤器上游或下游的氧化催化剂(例如柴油氧化催化剂(DOC))或NOx吸附催化剂(NAC)(例如第一DOC之后是柴油颗粒过滤器，之后又是第二DOC，最后是SCR催化剂)能够定期暴露于高废气温度。这些条件也可能经历未曾预期的偶然的发动机不正常模式(upsetmode)或不受控制或控制较差的再生事件。然而，一些柴油发动机(特别是以高负荷操作的重型柴油发动机)甚至可以在正常操作条件下将催化剂暴露于高温(例如>600℃)。因为车辆制造商开发其发动机和发动机管理系统以满足排放标准，本申请人/受让人被车辆制造商要求提出催化组分和催化组分的组合以帮助实现满足排放标准的目标。这些组分包括用于氧化CO、HC且任选也氧化NO的DOC；用于氧化CO、HC、任选也氧化NO并用于捕集颗粒物用于随后燃烧的CSF；用于氧化CO和HC并用于氧化一氧化氮(NO)和将其从贫废气中吸收并解吸吸附的NOx并将其在富废气中还原为N2的NAC(见下面)；和用于在含氮还原剂(例如氨气)存在下将NOx还原为N2的选择性催化还原(SCR)催化剂(见下面)。在实践中，DOC和CSF中使用的催化剂组合物是非常相似的。然而，通常DOC和CSF的使用之间的主要差异是该催化剂组合物所涂覆的基底整料：在DOC的情况中，该基底整料通常是流通式基底整料，包括具有延伸贯通的细长通道阵列的金属或陶瓷蜂窝状整料，该通道在两端都开口；CSF基底整料是过滤器整料如壁流式过滤器，例如陶瓷多孔过滤器基底，其包括与多个出口通道平行排列的多个入口通道，其中各入口通道和各出口通道部分地由多孔结构的陶瓷壁限定，其中各入口通道与出口通道通过多孔结构的陶瓷壁交替隔开，反之亦然。换言之，壁流式过滤器是蜂窝状布置，限定了多个在上游端堵塞的第一通道和多个在上游端未堵塞但在下游端堵塞的第二通道。与第一通道竖向和横向相邻的通道在下游端堵塞。在从任一端观察时，通道的交替地堵塞和开口的端呈现棋盘的外观。在流通式基底整料上可以涂覆非常复杂的多层催化剂布置，例如DOC和NAC。尽管可以用多于一层的催化剂组合物涂覆过滤器整料的表面(例如壁流式过滤器的入口通道表面)，但涂覆过滤器整料的问题是要避免在使用时通过用催化剂活化涂层过度加载该过滤器整料而不必要地提高背压，由此限制气体流通。因此，尽管用一种或多种不同的催化剂层顺序涂覆过滤器基底整料的表面并不是不可能的，但更通常地将不同的催化剂组合物分隔成区，例如过滤器整料的轴向分隔的前半区和后半区，或者通过用第一催化剂组合物涂覆壁流式过滤器基底整料的入口通道，用第二催化剂组合物涂覆其出口通道。然而，在本专利技术的具体实施方案中，用一个或多个可以是相同或不同催化剂组合物的层涂覆过滤器入口。还提出了在过滤基底整料上涂覆NAC组合物(例如参见EP0766993)。在包含多种催化剂组分的排气系统(均包括单独的基底整料)中，通常SCR催化剂位于DOC和/或CSF和/或NAC的下游，因为已知通过将废气中的一些一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)，使得离开DOC和/或CSF和/或NAC的NO:NO2比为约1:1，促进了下游的SCR反应(见下面)。从EP341832(所谓的连续再生捕集器或)中还公知，通过将废气中的NO氧化为NO2而产生的NO2能够用于在下游过滤器上被动地燃烧烟灰。在EP341832的方法重要的排气系统布置中，如果SCR催化剂位于过滤器的上游，那么这将会减少或阻止捕集的烟灰在NO2中燃烧的过程，因为用于燃烧烟灰的NOx的大部分将很可能会在SCR催化剂上除去。然而，轻型柴油车辆优选的系统布置是柴油氧化催化剂(DOC)之后是含氮还原剂喷射器，然后是SCR催化剂，最后是催化烟灰过滤器(CSF)。这种布置的简称为“DOC/SCR/CSF”。这种布置优选用于轻型柴油车辆，因为重要的考虑是在车辆发动机启动之后在排气系统中尽可能快地实现NOx转化，以确保(i)将含氮还原剂(例如氨)的前体喷射/分解以释放氨用于NOx转化；和(ii)尽可能高的NOx转化率。如果将大热质量过滤器放在SCR催化剂上游(即DOC和SCR催化剂之间)(“DOC/CSF/SCR”)，(i)和(ii)的过程将会需要长得多的时间实现，且对于整个排放标准驾驶周期的NOx转化率将会降低。可以使用氧和采用发动机管理技术对过滤器的偶尔强制再生来实现颗粒物去除。已经提出将SCR催化剂活化涂层涂覆在过滤基底整料自身上(例如参见WO2005/016497)，在这种情况中，氧化催化剂可以位于涂覆有SCR的过滤基底的上游(无论该氧化催化剂是否DOC、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于氧化处理废气中的烃(HC)和一氧化碳(CO)的氧化催化剂，该氧化催化剂包含承载基底和负载在该承载基底上的催化剂层，其中催化剂层各自包含活化涂层材料、活性金属和烃吸附剂，且其中第二催化剂层位于催化剂表面层侧，第一催化剂层位于比所述第二催化剂层低的一侧上；其中：(a)所述第二催化剂层中烃吸附剂的量大于所述第一催化剂层中烃吸附剂的量，所述第二催化剂层中活性金属的浓度等于或小于所述第一催化剂层中活性金属的浓度；或者(b)所述第二催化剂层中烃吸附剂的量等于所述第一催化剂层中烃吸附剂的量，所述第二催化剂层中活性金属的浓度小于所述第一催化剂层中活性金属的浓度；并且其中：各活化涂层材料包括SiO

【技术特征摘要】
2012.01.18 GB 1200786.0;2011.10.06 JP 2011-221896;1.用于氧化处理废气中的烃(HC)和一氧化碳(CO)的氧化催化剂，该氧化催化剂包含承载基底和负载在该承载基底上的催化剂层，其中催化剂层各自包含活化涂层材料、活性金属和烃吸附剂，且其中第二催化剂层位于催化剂表面层侧，第一催化剂层位于比所述第二催化剂层低的一侧上；其中：(a)所述第二催化剂层中烃吸附剂的量大于所述第一催化剂层中烃吸附剂的量，所述第二催化剂层中活性金属的浓度等于或小于所述第一催化剂层中活性金属的浓度；或者(b)所述第二催化剂层中烃吸附剂的量等于所述第一催化剂层中烃吸附剂的量，所述第二催化剂层中活性金属的浓度小于所述第一催化剂层中活性金属的浓度；并且其中：各活化涂层材料包括SiO2、Al2O3、CeO2或TiO2；各活...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·布莱克曼，G·M·布朗，S·查特吉，A·F·希菲，J·加斯特，H·奥亚马达，P·R·菲利普斯，R·R·拉杰拉姆，角屋聪，汪利峰，A·沃克，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，庄信万丰日本合同会社，
类型：发明
国别省市：英国,GB