用于抑制柴油机排放白烟的催化剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒过滤器(DPF)催化剂组合物，这些组合物用在烟雾减少装置中以便防止柴油机产生白烟。更具体地说，本发明专利技术涉及使硫酸盐吸附最小化的DOC催化剂、延迟硫酸盐解吸的DPF催化剂以及其中装配有DOC和DPF催化剂的烟雾减少装置。施加到所述DPF的所述柴油微粒过滤器催化剂组合物包含选自包括氧化锰和氧化银的氧化物组分的氧化物组分。

Catalyst composition for inhibiting white smoke emitted from diesel engine

The invention relates to a diesel oxidation catalyst (DOC) and a diesel particulate filter (DPF) catalyst composition used in a smoke reduction device to prevent a diesel engine from producing white smoke. More specifically, the invention relates to a DOC catalyst that minimizes sulfate adsorption, a delayed sulfate desorption DPF catalyst, and a smoke reduction device in which the DOC and DPF catalysts are assembled. The diesel particulate filter catalyst composition applied to the DPF comprises an oxide component selected from an oxide component comprising manganese oxide and silver oxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抑制柴油机排放白烟的催化剂组合物
本专利技术涉及柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒过滤器(DPF)催化剂组合物，这些组合物用在烟雾减少装置中以便防止柴油机产生白烟。更具体地说，本专利技术涉及使硫酸盐吸附最小化的DOC催化剂、延迟硫酸盐解吸的DPF催化剂以及其中装配有DOC和DPF催化剂的烟雾减少装置。
技术介绍
柴油机排放少量的碳氢化合物和一氧化碳，但排放的氮氧化物(NOx)和微粒(烟雾)的量相对较高。在柴油机尾气产物中，烟雾是由发动机的燃烧或热分解过程产生的气体中所含的固体或液体颗粒，并根据其可见漂浮组分而被分为黑烟、蓝烟、黄烟和白烟。排放白烟可能有许多复杂的原因，并且白烟包含冷凝水、液体燃料或尾气中的硫化物组分。本申请人在韩国专利申请第2011-134404号(2011年12月14日)中公开了一种用于防止柴油机排放白烟的烟雾减少装置。据此，可以确认的是，在柴油机的后端安装的包括柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒过滤器(DPF)的烟雾减少装置中，当施加到DOC的柴油氧化催化剂组合物的铂/钯重量比(Pt/Pd)大于0且小于1(0<Pt/Pd<1)时，在柴油机的初始启动期间特别是在冬季产生的白烟的排放显著降低。
技术实现思路
技术问题尽管存在上述减少白烟排放的改进，但由于包括发动机和周围环境在内的各种白烟产生因素，因此需要一种具有进一步改进的性能的催化剂，并因此已经研究了能够显著减少白烟产生的催化剂组合物。技术方案产生白烟的根本原因是吸附在烟雾减少装置的DOC上的硫酸盐组分。在DPF模块的再生过程中，被吸附的硫酸盐解吸，并且在最终排出温度为250至300℃或更低的情况下与水颗粒聚结，从而形成可见的白烟颗粒。因此，可以将能够防止该反应机理的相应步骤的组分加到烟雾减少装置的DOC和DPF催化剂组分中，从而基本上阻止白烟的产生。基于这个概念，本专利技术提供了一种用于防止柴油机排放白烟的烟雾减少装置。在该烟雾减少装置中，施加到DOC的柴油氧化催化剂组合物的贵金属载体包括沸石，并且在DPF中包含选自氧化锰和氧化银的白烟减少组分。有益效果根据本专利技术的柴油氧化催化剂组合物的酸性沸石防止硫酸盐的吸附，并且选自氧化锰和氧化银并施加在DPF上的白烟减少组分延迟硫酸盐的排放，由此可以显著减少柴油机初始启动期间特别是在冬季产生的白烟的排放。附图说明图1是通过测量实施例1和比较例中的不透明度和SO2排放浓度获得的视图；图2是通过测量实施例2和比较例中的不透明度和SO2排放浓度获得的视图；以及图图3是显示实施例1和2以及比较例中的硫酸盐解吸效率的图线。具体实施方式本专利技术人已经开发了用于构成烟雾减少装置的各单元的催化剂组合物，以试图防止柴油机排放白烟。在本专利技术中，烟雾减少装置是指柴油氧化催化器和柴油微粒过滤器(DPF)的组合。柴油氧化催化剂是包含铂族金属、贱金属及其组合的氧化催化剂，并且是用于将未燃烧的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和一部分颗粒物通过氧化转化成二氧化碳和水的催化剂。柴油氧化催化剂通常施加在各种一体式基材或载体上以供使用。在所用的柴油微粒过滤器之后是柴油氧化催化器的后端。通常实施为陶瓷基材过滤器的柴油微粒过滤器涂覆有包含铂族金属组分的催化剂组分以除去颗粒物并进行强制再生。本申请中使用的术语“铂族金属”可与贵金属组分互换使用，并且意指铂和钯。市售DOC和DPF包括许多贵金属组分，包括铂和钯。根据本专利技术人的各种实验，白烟基于以下机理而产生。1)柴油机排放的二氧化硫在DOC中氧化成硫酸盐(SO3)：2SO2+O2→2SO32)所产生的硫酸盐吸附在DOC的表面上：SO3+M→M-SO33)在DPF再生过程中吸附的硫酸盐解吸形成硫酸盐和二氧化硫：M-SO3→M+xSO2+ySO34)当排出温度为250至300℃或更低时，硫酸盐与水聚结，从而以白烟的形式排放。本专利技术人关注于抑制这种机理的方法，特别是新型催化剂组合物。具体而言，选择酸性材料作为DOC催化剂载体，从而防止硫酸盐的吸附，另外，选择碱性材料作为DPF涂层组分，从而延迟硫酸盐的解吸或使吸附和解吸量最小化。本专利技术人已经证实，包含在DPF涂层组分中的氧化锰或氧化银具有与硫酸盐解吸/吸附现象相关的显著活性。应用于本专利技术的透光烟雾测量装置与本申请人先前提交的申请(专利申请第2011-134404号)中公开的相同，其全部内容以引用方式并入本文。本专利技术人适当地选择了用于负载贵金属组分或附加组分的载体，而不是着眼于施加到烟雾减少装置的DPF催化剂组分的贵金属含量，从而阻碍白烟生成反应机理的进行，以防止产生白烟。制备DOC和DPF催化剂组合物以浆液形式施加在构成烟雾减少装置的DOC基材(或载体)和DPF过滤器上的催化剂组合物在本领域中是已知的，并且通常包括铂族金属和贱金属基材组合物。可用于DOC和DPF的催化剂组合物的实例通常包含分散在具有高表面积的难熔氧化物载体(例如，γ-氧化铝)上的铂族组分(例如铂、钯或铑组分)。合适的铂族金属组分是铂和钯。包含铂和钯并负载在DOC上的贵金属的含量为约20至200g/ft3，并且Pt:Pd重量比为约10:1至2:1。为了在DPF中获得适当的活性，仅包含Pt，或在其中部分包含Pd。当含有Pd时，Pt/Pd重量比通常为1或以上。在本专利技术中，DOC催化剂组分进一步包含酸性沸石，并且该酸性沸石可防止硫酸盐的上述吸附反应。可以应用天然或合成沸石，并且沸石的代表性实例可以是β沸石(BEA)，但不限于此。同时，DPF催化剂组分进一步包含氧化锰或氧化银，并且这些组分用于在DPF再生过程中延迟硫酸盐的解吸，并因此可以获得逆反应机理的结果，从而可以防止产生白烟。一般实施例使用本领域已知的方法，通过调整DOC和DPF中所含的铂和钯组分的比率来制备DOC和DPF催化剂组合物。将所制备的催化剂组合物转化为浆液，并将其施加在用于组装烟雾减少装置的DOC和DPF过滤器的典型载体上，且使用透光烟雾测量装置测量白烟。DOC催化剂组合物制备实施例使用γ-氧化铝、氯铂酸和硝酸钯来制备包含以2:1的重量比混合的铂和钯的Pt-Pd浸渍的氧化铝。向通过将Pt-Pd浸渍的氧化铝分散在水中获得的浆液进一步添加沸石粉末，然后进行球磨，使得约90％的所得颗粒具有8至10μm的粒度。将经过球磨的浆液施加到堇青石蜂窝结构上并在150至160℃下干燥约10分钟，然后在530至550℃下煅烧约40分钟，由此完成Pt-Pd/Al2O3+H-BEADOC催化剂(总共90g/ft3，铂:钯＝2/1)。在下文中，这将被称为“示例DOC”。DPF催化剂组合物制备实施例1(氧化银DPF)将作为Ag前体的硝酸银在过量的蒸馏水中稀释，用所得的CePrO2(80:20)粉末(A)浸渍，在120℃下干燥4小时，然后在450℃下煅烧2小时，由此制得Ag/CePrO2(2.5重量％Ag/A)复合氧化物(也称为Ag/OSC)。将作为粘合剂的Fe2O3粉末(1.0重量％)和Al2O3与该复合氧化物混合，然后用氯铂酸和硝酸钯浸渍。将混合物粉末分散在水中由此形成浆液状态。进行研磨达到7μm或更小的平均粒度。使用浸入法将浆液载于包含碳化硅材料的过滤器中，在120℃下干燥，并在450℃下煅烧1小时，由此完成包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防止柴油机排放白烟的烟雾减少装置，所述柴油机包括安装在其后端的柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒过滤器(DPF)，所述烟雾减少装置包括：柴油微粒过滤器催化剂组合物，所述组合物施加到所述DPF并包含选自包括氧化锰和氧化银的氧化物组分的氧化物组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 KR 10-2015-01710981.一种用于防止柴油机排放白烟的烟雾减少装置，所述柴油机包括安装在其后端的柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒过滤器(DPF)，所述烟雾减少装置包括：柴油微粒过滤器催化剂组合物，所述组合物施加到所述DPF并包含选自包括氧化锰和氧化银的氧化物组分的氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩贤植，金恩俊，韩杰英，曹永文，
申请(专利权)人：喜星触媒株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR