BRPI1007322B1 - Compósito estratificado de catalisador de oxidação de diesel, método para tratar uma corrente de descarga gasosa, e sistema para tratamento de uma corrente de descarga - Google Patents

Compósito estratificado de catalisador de oxidação de diesel, método para tratar uma corrente de descarga gasosa, e sistema para tratamento de uma corrente de descarga Download PDF

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Description

(54) Título: COMPÓSITO ESTRATIFICADO DE CATALISADOR DE OXIDAÇÃO DE DIESEL, MÉTODO PARA TRATAR UMA CORRENTE DE DESCARGA GASOSA, E SISTEMA PARA TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE DESCARGA (51) Int.CI.: B01J 29/74; B01J 29/44; B01J 29/12; B01J 23/44; B01D 53/94 (30) Prioridade Unionista: 14/01/2010 US 12/687,597, 16/01/2009 US 61/145,412 (73) Titular(es): BASF CORPORATION (72) Inventor(es): SHAHJAHAN Μ. KAZI; MICHEL DEEBA; HELMUT ALFRED PUNKE; WOLFGANG TORSTEN MUELLER-STACH; GERD GRUBERT; A. STANLEY ROTH; BARMONT JEFFREY HOKE; SHIANG SUNG; YUEJIN LI; ΧΙΝΥΙ WEI; CHUNG-ZONG WAN; TORSTEN NEUBAUER “COMPÓSITO ESTRATIFICADO DE CATALISADOR DE OXIDAÇÃO DE DIESEL, MÉTODO PARA TRATAR UMA CORRENTE DE DESCARGA GASOSA, E, SISTEMA PARA O TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE DESCARGA GASOSA”
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica o benefício de prioridade sob 35 U.S.C. § 119(e) para pedido provisório número de série 61/145.412, depositado em 16 de janeiro de 2009, que é incorporado aqui por referência.
CAMPO TÉCNICO
Ela pertence geralmente a catalisadores em camadas usados para tratar correntes gasosas contendo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e óxidos de nitrogênio. Mais especificamente, esta invenção é dirigida aos compósitos de catalisador de oxidação de diesel tendo camadas múltiplas, por exemplo, duas ou mais camadas de material, uma camada que contém paládio e uma camada que contém um material de captação de hidrocarboneto material como um zeólito. O material catalítico pode ainda compreender um componente de platina, onde uma quantidade minoritária do componente de platina está na camada de captação de hidrocarboneto, e uma quantidade majoritária do componente de platina está na camada contendo paládio. ANTECEDENTES
Operação de motores de queima pobre, por exemplo, motores diesel e motores a gasolina de queima pobre, oferecem ao usuário uma excelente economia de combustível e têm emissões muito baixas de hidrocarbonetos e monóxido de carbono em fase de gás devido á sua operação em relações elevadas de ar/combustível sob condições pobres de combustível. As emissões de motores a diesel incluem material particuiado, (PM), óxidos de nitrogênio (NOX), hidrocarbonetos não queimados (HC) e monóxido de carbono (CO). NOX é um termo usado para descrever várias espécies químicas de óxidos de nitrogênio, incluindo monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2), entre outros.
Existem diferenças principais entre sistemas de catalisador usados para tratar gás de descarga de motor a diesel e gás de descarga de motor a gasolina. Uma diferença significante entre os dois tipos de motores é que os motores a gasolina tem partida por ignição a vela e operam dentro de uma relação estequiométrica de ar para combustível, e os motores a diesel são motores por ignição por compressão que operam com um grande excesso de ar. As emissões destes dois tipos de motores são muito diferentes e requerem estratégias de catalisador completamente diferentes. Geralmente, o tratamento de emissões a diesel é mais complicado do que o tratamento de emissões de motor a gasolina. Em particular, motores a gasolina produzem uma descarga em que a fração orgânica solúvel (SOF) é menor. Os SOFs em emissões a diesel é uma combinação de combustível diesel não queimado e óleos lubrificantes.
Para motores a diesel tradicionalmente, os catalisadores à base de platina DOC tem sido usados. Sabe-se também que materiais de captação de hidrocarbonetos como zeólitos são efetivos para tratar a descarga do diesel. Por exemplo, patente U.S. No. 6.093.378 (Deeba) é dirigida para um catalisador de descarga de diesel, provendo dois ou mais zeólitos e um componente de metal precioso suportado, como platina. Um primeiro zeólito é provido na ausência substancial de metais preciosos e um segundo zeólito é dopado com um metal precioso. Deste modo, o primeiro zeólito adsorves hidrocarbonetos gasosos e o segundo zeólito catalisa a redução de NOX.
Paládio, no entanto, demonstrou ser apropriado em catalisadores DOC em conjunto com platina para reduzir a quantidade requerida de platina, apesar de ser um pouco menos reativo em uma base em peso. Devido à menor reatividade de paládio em catalisadores DOC, é importante assegurar que esteja localizada no catalisador DOC em um modo que não iniba seu desempenho.
À medida que as diretrizes para emissões se tomam mais estringentes, busca-se um objetivo contínuo para desenvolver sistemas de catalisador de oxidação de diesel (DOC) que proporcionem um melhorado desempenho, por exemplo, desempenho do arranque. Existe também um objetivo para utilizar componentes de DOCs, por exemplo, os zeólitos e paládio, de modo tão eficiente como possível.
SUMÁRIO
São providos sistemas de descarga e componentes e métodos para usar os mesmos que usam um material catalítico de oxidação de diesel sobre um suporte. O suporte pode ser de um projeto de fluxo transpassante usado para um catalisador de oxidação de diesel (DOC) ou um projeto de fluxo de parede usado para um filtro de fuligem catalisada (CSF). Em um aspecto, é provido um compósito de catalisador em camadas de oxidação de diesel compreendendo: um material catalítico de oxidação de diesel sobre um
1'5 carreador, o material catalítico compreendendo um componente de paládio em uma quantidade na faixa de 0,18 a 2,65 kg/m (5 a 75 g/0,028 m ) e pelo menos duas camadas:
uma camada de captação de hidrocarboneto compreendendo pelo menos uma peneira molecular, a camada de captação de hidrocarboneto sendo substancialmente livre de paládio; e uma camada contendo paládio que compreende o componente de paládio, e é substancialmente livre de uma peneira molecular, em que o componente de paládio está localizado sobre o suporte de óxido de metal reffatário poroso de área de superfície elevada.
Outro aspecto provê um método de tratamento de uma corrente de descarga gasoso de um motor diesel, a corrente de descarga incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes do gás de descarga, o método compreendendo: contactar uma corrente de descarga com os compósitos de catalisador em camadas de oxidação de diesel de acordo com formas de realização da presente invenção. Outros métodos podem ainda incluir dirigir uma ou mais correntes de gás de descarga de diesel para um filtro de fuligem localizado a jusante do compósito de catalisador de oxidação de diesel e um artigo catalítico de redução catalítica seletiva (SCR) localizado a montante ou a jusante do filtro de fuligem catalisada (CSF).
Outro aspecto provê um sistema para tratamento de uma corrente de descarga de motor diesel incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes do gás de descarga, o sistema de tratamento de emissões compreendendo: um conduto de descarga em comunicação de fluido com o motor diesel via um coletor de descarga; o compósito de catalisador de oxidação de diesel de acordo com formas de realização da presente invenção em que o carreador é um substrato de fluxo transpassante ou um substrato de fluxo de parede; e um ou mais dos seguintes em comunicação de fluido com o compósito: um filtro de fuligem, um artigo catalítico de redução catalítica
Γ5 seletiva (SCR) e um artigo catalítico de armazenamento de NOx e redução (NSR).
DESCRIÇÃO DETALHADA
São providos sistemas de descarga de diesel e componentes onde paládio é segregado de um zeólito em um material catalítico. No material catalítico, assim, existem pelo menos duas camadas; a camada contendo paládio que é substancialmente livre de zeólitos e a camada de captação de hidrocarboneto que compreende pelo menos um zeólito e é substancialmente livre de paládio. A separação do paládio do zeólito é destinada a melhorar a eficácia do paládio e minimizar a perda de atividade de arranque de CO e HC devido ao possível envenenamento com sílica dos metais preciosos (isto é, paládio) ou migração de metal precioso (por exemplo, paládio) para a superfície do zeólito. Foi verificado que a remoção de paládio da camada contendo zeólito provê um excelente desempenho de arranque. É também vantajoso separar quase todos os componentes do metal precioso (por exemplo, > 80%, 85%, 90%, ou mesmo 95%) do zeólito. Além disso, o uso de um suporte poroso de óxido de metal refratário de área de superfície elevada para o paládio e platina em ausência de um zeólito também provê um excelente desempenho de arranque. O uso de um suporte de óxido de metal refratário de área de superfície elevada, (substancialmente livre de metais preciosos) em uma subcamada também leva a melhoras no arranque em conversões elevadas.
Estes catalisadores são eficazes para oxidar hidrocarbonetos (HC) e monóxido de carbono (CO) emitidos de um motor diesel, o zeólito da camada de captação de hidrocarboneto sendo ativo para adsorver HC sob condições associadas com motor diesel e os metais preciosos como platina e paládio sendo ativos para oxidação do HC e CO da descarga de diesel.
Referência a um compósito de catalisador significa um artigo catalítico incluindo um substrato carreador, por exemplo um substrato de
Γ5 colméia tendo uma ou mais camadas de absorção contendo um componente catalítico, por exemplo, um componente de metal do grupo precioso que é efetivo para catalisar a oxidação de HC, CO e/ou NOX.
Referência a essencialmente sem”, “essencialmente livre, e substancialmente livre significa que o material descrito não é intencionalmente provido na camada descrita. Reconhece-se no entanto, que o material pode migrar ou difundir para a camada descrita em quantidades minoritárias consideradas como sendo não substanciais (isto é < 10% do material, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, ou mesmo 1%).
Os suportes de óxido de metal reffatárias de elevada área de superfície referem-se a partículas de suporte tendo poros maiores do que 20 Â e uma distribuição de poro ampla. Como definido aqui, estes suportes de óxido de metal excluem peneiras moleculares, especificamente, zeolitos. Os suportes de óxido de metal refratário de área de superfície elevada, por exemplo, materiais de suporte de alumina, também referidos como gama alumina ou “alumina ativada tipicamente demonstram uma área de superfície BET em excesso de 60 metros quadrados por grama (m /g), com freqüência até cerca de 200 m2/g ou maior. Esta alumina ativada é geralmente uma mistura de fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais de fases eta, capa e teta de alumina. Os óxidos de metal reffatários diferentes de alumina ativada podem ser usados como um suporte para pelo menos alguns dos componentes catalíticos em um dado catalisador. Por exemplo, céria, zircônia, alfa alumina em bruto e outros materiais são conhecidos para tal uso. Apesar de muitos destes materiais sofrerem da desvantagem de ter uma área de superfície BET consideravelmente menor do que alumina ativada, esta desvantagem tende a ser desviada para uma maior durabilidade do catalisador resultante. A área de superfície BET” tem seu significado comum de referência ao método de Brunauer, Emmett, Teller para determinar a área de superfície por adsorção
Γ5 de N2. O diâmetro de poro e o volume de poro também podem ser determinados usando adsorção de N2 de tipo BET. Desejavelmente, a alumina ativa tem uma área de superfície específica de 60 a 350 m /g, e tipicamente 90 a 250 m g. A carga sobre o suporte de óxido refratário é preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 6 g/16,3 8 cm , mais preferivelmente de cerca de 2 a o
cerca de 5 g/16,3 8 cm e o mais preferivelmente de cerca de 3 a cerca de 4 g/16,38 cm3.
Como usado aqui, peneiras moleculares, como zeólitos, referem-se a materiais, que podem estar em metais do grupo precioso de suporte catalítico na forma particulada, os materiais tendo uma distribuição de poro substancialmente uniforme, com o tamanho de poro médio não sendo maior do que 20 Â. Referência a um suporte não zeólito na camada de catalisador refere-se a um material que não é uma peneira molecular ou zeólito e que recebe metais preciosos, estabilizadores, promotores, aglutinantes, e semelhantes através de associação, dispersão, impregnação, ou
Γ5 outros métodos apropriados. Exemplos de tais suportes incluem, mas não são limitados a, óxido de metal refratário de área de superfície elevadas. Uma ou mais formas de realização da presente invenção incluem suporte de óxido de metal refratário de área de superfície elevada compreendendo um composto ativado selecionado dentre o grupo consistindo de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircônia-alumina, titânia-alumina, lantânia-alumina, lantânia-zircônia-alumina, bária-alumina, bária-lantânia-alumina, bárialantânia-neodímia-aluinina, zircônia-sílica, titânia-sílica, e zircônia-titânia.
O zeólito pode ser um zeólito natural ou sintético como faujasita, chabazita, clinoptilolita, mordenita, sílicalita, zeólito X, zeólito Y, zeólito Y ultraestável, zeólito SM-5, zeólito ZSM-12, zeólito SSZ-3, zeólito SAPO5, offretita, ou um eta zeólito. Os materiais adsorventes preferidos de zeólito tem uma elevada relação de sílica para alumina. O zeólito pode ter uma razão molar sílica/alumina de pelo menos cerca de 25/1, preferivelmente pelo menos cerca de 50/1, com faixas utilizáveis de cerca de 25/1 a 1000/1, 50/1 a 500/1 assim como de cerca de 25/1 a 300/1, de cerca de 100/1 a 250/1, ou altemativamente de cerca de 35/1 a 180/1 é também exemplificado. Os zeólitos preferidos incluem zeólitos ZSM, Y e beta. Um adsorvente particularmente preferido pode compreender um beta zeólito do tipo descrito em US 6.171.556. O material de carga de zeólito não deve ser menor do que 0,1 g/16,38 cm3 a fim de garantir uma capacidade de armazenamento de HC suficiente e para evitar uma liberação prematura de parafinas armazenadas durante a rampa de temperatura após armazenamento em baixa temperatura. Preferivelmente, o teor de zeólito está na faixa de cerca de 0,4 a cerca de 0,7 <3 g/16,38 cm . Uma liberação prematura de aromáticos e parafinas do zeólito pode causar um retardo na arranque de CO e HC.
Referência a impregnado significa que uma solução contendo metal precioso é colocada em poros de um material como um zeólito ou um suporte não zeólito. Nas formas de realização detalhadas, impregnação de metais preciosos é obtida por uma umidade incipiente, onde um volume contendo metal precioso diluído é aproximadamente igual ao volume de poro dos corpos de suporte. A impregnação com umidade incipiente geralmente leva a distribuição substancialmente uniforme da solução do precursor através do sistema de poros do material. Outros métodos de adicionar metal precioso são também conhecidos na técnica e podem ser usados.
Referência a OSC (componente de armazenamento de oxigênio) refere-se a uma entidade que tem estado de múltipla valência e pode efetivamente armazenar e liberar oxigênio sob condições de descarga. Tipicamente, um componente de armazenamento de oxigênio irá compreender um ou mais óxidos redutíveis de um ou mais metais de terra rara. Os exemplos de componentes de armazenamento de oxigênio incluem céria. Praseodímio também pode ser incluído como um OSC ou um promotor.
Γ5 Detalhes dos componentes de um artigo de tratamento de gás e sistema de acordo com formas de realização da invenção são providos abaixo. O Carreador
De acordo com ou uma ou mais formas de realização, o carreador pode ser qualquer um destes materiais tipicamente usados para preparar catalisadores DOC e preferivelmente compreenderá uma estrutura de colméia de metal ou cerâmica. Qualquer carreador apropriado pode ser empregado, como um carreador monolítico do tipo tendo uma pluralidade de passagens de fluxo de gás finas, paralelas, estendendo-se através de uma face de entrada ou de saída do carreador, de modo que passagens são aberturas para um fluxo de fluido através das mesmas. As passagens, que são trajetos essencialmente retos a partir de sua entrada de fluido para sua saída de fluído, são definidas por paredes em que o material catalítico é revestido como “uma camada de absorção” de modo que os gases fluindo através das passagens contatem o material catalítico. As passagens de fluxo do carreador monolítico são canais de paredes finas que podem ser de qualquer forma e tamanho de seção transversal apropriado como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc.
O filtro de fluxo de parede poroso usado de acordo com a 5 presente invenção é opcionalmente catalisado em que a parede de referido elemento tem sobre o mesmo ou contido no mesmo um ou mais materiais catalíticos, como as composições de catalisador CSF descritas acima. Materiais catalíticos podem estar presentes sobre o lado de entrada da parede do elemento apenas, o lado de saída apenas, ambos os lados de entrada e saída, ou dentro da própria parede pode consistir todo, ou em parte, o material catalítico. Em outra forma de realização, esta invenção pode incluir o uso de uma ou mais camadas de revestimento de absorção de materiais catalíticos e combinações de uma ou mais camadas de materiais catalíticos sobre as paredes de entrada e/ou saída do elemento.
Γ5 Estes carreadores monolíticos podem conter até cerca de 900 ou mais passagens de fluxo (ou células) por 6,45 cm de seção transversal, apesar de um número bem menor poder ser usado. Por exemplo, o carreador pode ter de cerca de 50 a 600, mais geralmente de cerca de 200 a 400, células por 6,45 cm2 (cpcm2). As células podem ter seções transversais que são retangulares, quadradas, circulares, ovais, triangulares, hexagonais ou ter outras formas poligonais. Os substratos de fluxo transpassante tipicamente tem uma espessura de parede entre 0,01 cm e 0,25 cm. Os substratos de fluxo transpassante preferidos têm uma espessura de parede de entre 0,01 cm e 0,04 cm.
O carreador cerâmico pode ser feito de qualquer material refratária apropriado, por exemplo, cordierita, cordierita-α alumina, nitreto de silício, carbeto de silício, mullita de zircônia, espodumeno, alumina-sílica magnésia, silicato de zircônio, silimanita, silicatos de magnésio, zircônia, petalita, α-alumina, aluminossilicatos e semelhantes.
Os carreadores utilizáveis para os compósitos de catalisador em camadas da presente invenção também podem ser de natureza metálica e ser compostos de um ou mais metais ou ligas de metal. Os carreadores metálicos podem ser empregados em várias formas como folha corrugada ou forma monolítica. Os suportes metálicos preferidos incluem os metais resistentes ao calor e ligas de metal como titânio e aço inoxidável, assim como outras ligas em que ferro é um componente substancial ou principal. Estas ligas podem conter um ou mais dentre níquel, cromo e/ou alumínio, e a quantidade total destes metais pode compreender com vantagem pelo menos
15 % em peso da liga, por exemplo, 10-25 % em peso de cromo, 3-8 % em peso de alumínio e até 20 % em peso de níquel. As ligas também podem conter quantidades pequenas ou de traço de um ou mais de outros metais como manganês, cobre, vanádio, titânio e outros. A superfície ou os carreadores de metal podem ser oxidados em temperaturas elevadas, por
Γ5 exemplo, 1000°C e maiores, para melhorar a resistência à corrosão da liga pode formação de uma camada de óxido sobre a superfície do carreador. Esta oxidação induzida por alta temperatura pode melhorar a aderência do suporte de óxido de metal refratário e promover cataliticamente os componentes de metal para o carreador.
Para um filtro de fuligem catalisada, o substrato pode ser um filtro de fluxo de parede de colméia, um filtro de fibra enrolada ou compactada, uma espuma de célula aberta, um filtro de metal sinterizado, etc., com filtros de fluxo de parede sendo preferidos. Os substratos de fluxo de parede utilizáveis para suportar as composições de CSF tem uma pluralidade de passagens de fluxo de gás finas, substancialmente paralelas, se estendendo ao longo do eixo longitudinal do substrato. Tipicamente, cada passagem é bloqueada em uma extremidade do corpo do substrato, com passagens alternadas bloqueadas em faces terminais opostas.
Os substratos de fluxo de parede preferidos para uso no sistema inventivo sistema incluem colméias de paredes porosas finas (monólito)s através dos quais a corrente de fluido passa sem causar um aumento muito grande em contrapressão ou pressão através do artigo. Normalmente, a presença de um artigo de fluxo de parede limpo irá criar uma retro- pressão manométrica de coluna de água de 2,54 cm a 0,7 kg/cm . Os substratos cerâmicos de fluxo de parede usados no sistema são preferivelmente formados de um material tendo uma porosidade de pelo menos 40% (por exemplo, de 40 a 70%) tendo um tamanho de poro médio de pelo menos 5 mícrons (por exemplo, de 5 a 30 mícrons). Mais preferivelmente, os substratos têm uma porosidade de pelo menos 50% e um tamanho de poro médio de pelo menos 10 mícrons. Quando os substratos com estas porosidades e estes tamanhos de poro médio são revestidos com as técnicas descritas abaixo, níveis adequados das composições de catalisador CSF podem ser carregados sobre os substratos para obter uma excelente
Γ5 eficiência de conversão de NOx e a queima da fuligem. Estes substratos ainda são capazes de reter características de fluxo de descarga adequadas, isto é, retro-pressões aceitáveis, apesar da carga de catalisador CSF. Os substratos de fluxo de parede apropriados são por exemplo descritos em US 4,329.162. Preparação de compósitos de catalisador
Os compósitos de catalisador da presente invenção podem ser formados em uma única camada ou camadas múltiplas. Em alguns casos, pode ser desejável preparar uma pasta fluida de material catalítico e usar esta pasta fluida para formar camadas múltiplas sobre o carreador. Os compósitos podem ser prontamente preparados por processos bem conhecidos na arte anterior. Um processo representativo é especificado abaixo. Como usado aqui, o termo “camada de absorção”, tem seu sentido comum na técnica de um revestimento aderente fino de um material catalítico ou outro para um material carreador de substrato, como um membro carreador de tipo colméia, que é suficientemente poroso para permitir a passagem através de uma corrente de gás sendo tratada.
O compósito de catalisador pode ser prontamente preparado em camadas sobre um carreador monolítico. Para uma primeira camada de revestimento de absorção específico, partículas finamente divididas de um óxido de metal refratário de área de superfície elevada como gama alumina são colocadas em suspensão em um veículo apropriado, por exemplo, água. O carreador pode ser então imerso uma ou mais vezes em tal pasta fluida ou a pasta fluida pode ser revestida sobre o carreador de modo que será depositado sobre o carreador no carregamento desejado do metal óxido, por exemplo, de •5 cerca de 0,5 a de cerca de 2,5 g/16,38 cm por imersão. Para incorporar componentes como metais preciosos (por exemplo, paládio, ródio, platina, e/ou combinações dos mesmos), estabilizadores e/ou promotores, estes componentes podem ser incorporados na pasta fluida como uma mistura de compostos solúveis em água ou dispersáveis em água ou complexos. A seguir, o carreador revestido é calcinado por aquecimento por exemplo, a 400-600°C durante cerca de 10 minutos a cerca de 3 horas. Tipicamente, quando paládio é desejado, o componente de paládio é utilizado na forma de um composto ou complexo para obter dispersão do componente sobre o suporte de óxido de metal refratário, por exemplo, alumina ativada. Para os fins da presente invenção, o termo “componente de paládio” significa qualquer composto, complexo, ou semelhantes, quando da calcinação ou usos dos mesmos, decompõe ou de outra forma converte em uma forma cataliticamente ativa, geralmente o metal ou o óxido de metal. Os compostos solúveis em água ou compostos dispersáveis em água ou complexos do componente de metal podem ser usados desde que o meio líquido usado para impregnar ou depositar o componente de metal sobre as partículas do suporte de óxido de metal refratário não reaja de modo adverso com o metal ou seus compostos ou seu complexo ou outros componentes que possam estar presentes na composição de catalisador e sejam capazes de serem removidos do componente de metal por volatilização ou decomposição quando de aquecimento e/ou aplicação de vácuo. Em alguns casos, a conclusão de remoção do líquido pode ocorrer até o catalisador ser colocado em uso e submetido às temperaturas elevadas encontradas durante operação.
Geralmente, tanto do ponto de vista de economia e aspectos ambientais, as soluções aquosas de compostos solúveis ou complexos dos metais preciosos são utilizadas. Por exemplo, compostos apropriados são nitrato de paládio ou tetra-amina nitrato de paládio. Durante a etapa de calcinação, ou pelo menos durante a fase inicial do uso do compósito, estes compostos são convertidos em uma forma cataliticamente ativa do metal ou de um composto do mesmo.
Um método apropriado de preparar qualquer camada de compósito de catalisador em camadas da invenção consiste em preparar uma mistura de uma solução de um composto de metal precioso desejado (por exemplo, composto paládio) e pelo menos um suporte, como um suporte de
Γ5 óxido de metal refratário finamente dividido, de área de superfície elevada, por exemplo, gama alumina, que é suficientemente seca para absorver substancialmente toda a solução para formar um sólido úmido que é depois combinado com água para formar uma pasta fluida revestível. Em uma ou mais formas de realização, a pasta fluida é ácida, tendo, por exemplo, um pH de cerca de 2 a menos do que cerca de 7. O pH da pasta fluida pode ser diminuído pela adição de uma quantidade apropriada de um ácido inorgânico ou orgânico para a pasta fluida. Combinações de ambos podem ser usadas quando a compatibilidade de ácido e das matérias primas é considerada. Os ácidos inorgânicos incluem, mas não são limitados a ácido nítrico. Os ácidos orgânicos incluem, mas não são limitados a ácido acético, propiônico, oxálico, malônico, succínico, glutâmico, adípico, maléico, fumárico, ftálico, tartárico, cítrico, e semelhantes. A seguir, se desejado os compostos ou estabilizadores solúveis ou dispersáveis em água, por exemplo, acetato de bário, e um promotor, por exemplo, nitrato de lantânio, podem ser adicionados à pasta fluida.
Em uma forma de realização, a pasta fluida é a seguir cominuída para resultar em substancialmente todos os sólidos terem tamanhos de partícula de menos do que de cerca de 20 mícrons, isto é, entre cerca de
0,1-15 mícrons, em um diâmetro médio. A cominuição pode ser obtida em um moinho de esferas ou outro equipamento similar, e o teor de sólidos da pasta fluida pode ser, por exemplo, cerca de 20-60 % em peso, mais particularmente cerca de 30-40 % em peso.
As camadas adicionais, isto é, segunda e terceira camadas 10 pode ser preparadas e depositadas sobre a primeira camada do mesmo modo como descrito acima para deposição da primeira camada sobre o carreador.
A provisão de substratos de catalisador de múltiplas zonas, revestidos, pode ser feita por métodos conhecidos na arte, por exemplo, como descrito na Patente U.S. 7.189.376, incorporada aqui por referência.
Γ5 Antes de descrever várias formas de realização exemplares da invenção, deve ser entendido que a invenção não é limitada aos detalhes de construção ou etapas do processo especificado na seguinte descrição. A invenção é capaz de outras formas de realização e de ser praticada em vários modos. No seguinte, os projetos preferidos para catalisador em camadas são providos, incluindo tais combinações como descritas usadas sozinhas ou em combinações não limitadas, cujos usos incluem sistemas e métodos de outros aspectos da presente invenção,
Em uma forma de realização 1, é provido um compósito de catalisador em camadas de oxidação de diesel compreendendo: um material catalítico de oxidação de diesel sobre um carreador, o material catalítico compreendendo um componente de paládio em uma quantidade na faixa de 0,18 a 2,65 kg/m3 (5 a 75 g/0,028 m3) e pelo menos duas camadas: a camada de captação de hidrocarboneto compreendendo pelo menos uma peneira molecular, a camada de captação de hidrocarboneto sendo substancialmente
Γ5 livre de paládio; e a camada contendo paládio que compreende o componente de paládio, e é substancialmente livre da peneira molecular, em que o componente de paládio está localizado sobre o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada,
Na forma de realização 2, o material catalítico ainda •5 compreende componente de platina, na faixa de 0,35 a 5,30 kg/m (10 g/0,028 m3 a 150 g/0,028 m3), uma quantidade até 20% em peso do componente de platina sendo incorporada na pelo menos uma peneira molecular, e uma quantidade de pelo menos 80% em peso do componente de platina estando sobre o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada de uma camada contendo paládio.
Na forma de realização 3, o compósito de catalisador em camadas ainda compreende uma camada de sub-revestimento.
Qualquer uma das formas de realização 1 a 3 e sistemas e métodos de usar os mesmos pode ter um ou mais dos seguintes aspectos de projeto opcionais:
o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende composto que é ativado, estabilizado, ou ambos, selecionado dentre o grupo consistindo de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircônia-alumina, titânia-alumina, lantânia-alumina, lantânia-zircônia-alumina, bária-alumina, bária-lantânia-alumina, bárialatithana-neodímia-alumina, zircônia-sílica, titânia-sílica, e zircônia-titânia;
o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende alumina tendo um volume de poro na faixa de 0,5 a 1,5 cm3/g e um diâmetro de poro médio de pelo menos 75 Â; em uma forma de realização específica, o diâmetro de poro médio está na faixa de 75 Â a 150 Â;
a peneira molecular compreende zeólito que compreende betazeólito, ZSM-5, zeólito-Y ou combinações dos mesmos;
o zeólito compreende relação de sílica para alumina na faixa de 20:1 a 1000:1;
o compósito de catalisador em camadas ainda compreende uma camada de sub-revestimento localizada sobre o carreador e abaixo de pelo menos duas camadas, a camada de sub-revestimento compreendendo um óxido de metal reffatário de área de superfície elevada;
o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende alumina tendo uma área de superfície na faixa de 60 a 200 m /g, um volume de poro na faixa de 0,6 a 1,0 cm /g, e um diâmetro de poro médio na faixa de 70 Â a 150 Â, e em que o zeólito compreende beta zeólito em que a quantidade de pelo menos 10% em peso do componente de platina é incorporada;
o compósito de catalisador em camadas tendo a carga total de componente de metal precioso em uma quantidade na faixa de 0,53 a 7,95
1'5 kg/m3 (15 a 225 g/0,028 m3);
a razão em peso de platina para paládio do material catalítico está na faixa de 10:1 a 1:10; em uma forma de realização específica, a razão em peso de platina para paládio do material catalítico está na faixa de 4:1 a 1:1;
a camada contendo paládio está localizada sobre o carreador e a camada de captação de hidrocarboneto está localizada sobre uma camada contendo paládio, ou a camada de captação de hidrocarboneto está localizada sobre o carreador e a camada contendo paládio está localizada sobre uma camada de captação de hidrocarboneto;
a camada de captação de hidrocarboneto está substancialmente livre de suporte de componentes metal precioso não zeólito;
a camada de captação de hidrocarboneto está substancialmente livre de componentes de armazenamento de oxigênio;
o material catalítico está substancialmente livre de metais de base em quantidades apropriadas para o armazenamento de NOx (óxidos de nitrogênio) armazenamento; estes metais de base incluem, mas não são limitados a, Ba, Mg, K, e La, e semelhantes;
o material catalítico é livre de ródio;
a camada contendo paládio está localizada sobre o carreador e a camada de captação de hidrocarboneto está localizada sobre uma camada contendo paládio de área de superfície elevada; e o suporte de óxido de metal reffatário poroso de área de superfície elevada compreende alumina tendo uma área de superfície na faixa de 60 a 200 m /g e um volume de poro na faixa de 0,6 a 1,0 cm3/g, e o diâmetro de poro médio está na faixa de 70 Â a 150 Â e o pelo menos um zeólito compreende beta-zeólito; e o material catalítico ainda compreende componente de platina, uma quantidade até 10% em peso do componente de platina sendo incorporada no beta-zeólito, e uma quantidade de pelo menos 90% em peso do componente de platina estando t5 sobre a alumina.
EXEMPLOS
Os seguintes exemplos não límitativos irão servir para ilustrar as várias formas de realização da presente invenção. Em cada um dos exemplos, o carreador foi cordierita. Referência a um primeiro revestimento e a um segundo revestimento não provê limitação sobre a localização ou a orientação do revestimento.
EXEMPLO 1
Um compósito tendo um material catalítico foi preparado usando três camadas: uma camada de sub-revestimento, uma camada interna, e uma camada externa. O compósito de catalisador em camadas continha paládio e platina com uma carga de metal precioso total de cerca de 120 □
g/0,28 m e com uma razão nominal Pt/Pd/Rh de 2/1/0. O substrato tinha um o
volume de 0,09 L (86 cm ), uma densidade de célula de 400 células por 6,45 cm , e uma espessura de parede de aproximadamente 100 pm. As camadas foram preparadas como a seguir:
Camada de sub-revestimento
O componente presente na camada de sub-revestimento foi 100% gama alumina de área de superfície elevada (70 m /g). A carga total da o
camada de sub-revestimento foi 1,0 g/16,38 cm .
Uma pasta fluida aquosa foi formada por combinação da gama alumina com água (45- 50% suspensão sólida) e ácido acético a pH < 4,5 e moendo a um tamanho de partícula de 90% menor do que 8 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre um carreador de cordieríta usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordieríta. Após revestimento, o carreador mais a camada de subrevestimento foram secados e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
Camada interna
1“5 Os componentes presentes na camada interna foram gama alumina de área de superfície elevada (80 m /g), platina, e paládio, em concentrações de aproximadamente 95,1%, 3,2%, e 1,7%, respectivamente, com base no peso calcinado do catalisador. A carga total da camada do meio •5 foi 1,4 g/16,38 cm . A camada interna continha 100% das cargas de paládio e aproximadamente 90% das de platina. A gama alumina tinha um volume total de poro de adsorção de ponto único na faixa de 0,59 - 0,71 cm3/g e um diâmetro de poro BET médio na faixa de 319-350 Â.
Paládio na forma de uma solução de nitrato de paládio e platina na forma de um sal de amina foram impregnados sobre a gama alumina por misturador planetário (misturador P) para formar um pó úmido enquanto obtendo umidade incipiente. Uma pasta fluida aquosa foi então formada, usando um ácido para reduzir o pH a < 4,5, A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre o carreador de cordieríta sobre a camada interna usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordierita. Após revestimento, o carreador mais o subrevestimento e camadas internas foram secados, e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
Camada externa
Os componentes presentes na camada externa eram de gama alumina de área de superfície elevada, H-beta zeólito, 0,6% Pt-beta zeólito, um aglutinante, em concentrações de aproximadamente 32,3%, 25,8%, 38,7%, e 3,2%, respectivamente, com base no peso calcinado do catalisador.
A carga total da camada externa foi 0,8 g/16,38 cm3.
Uma pasta fluida aquosa da gama alumina foi formada, usando um ácido para reduzir o pH a < 4,5. A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que 16 mícrons. O H-beta zeólito e o Pt-beta zeólito foram adicionados à pasta fluida. A pasta fluida foi então moída em
Γ5 um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. O aglutinante foi adicionado à pasta fluida. A pasta fluida foi revestida sobre o carreador de cordierita sobre a camada do meio usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordierita. Após revestimento, o carreador mais o sub-revestimento, as camadas de internas e externas foram secados, e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
EXEMPLO 2
Um compósito tendo a material catalítico foi preparado usando duas camadas: uma camada interna e uma camada externa. Compósito de catalisador em camadas continha paládio e platina com a carga de metal o
precioso total de cerca de 120 g/0,028 m e com uma razão nominal Pt/Pd/Rh de 2/1/0. O substrato tinha um volume de 86 cm (0,09 L), uma densidade de célula de 400 células por 6,45 cm, e uma espessura de parede de aproximadamente 100 pm. A camada interna foi preparado com os mesmos componentes, quantidades, e métodos como a camada interna do exemplo 1. A camada externa foi preparado com os mesmos componentes e quantidades como a camada externa do exemplo 1.
EXEMPLO 3 5 COMPARATIVO
Um compósito comparativo tendo um material catalítico foi preparado usando duas camadas: uma camada interna e uma camada externa. O compósito de catalisador em camadas continha paládio e platina com a carga de metal precioso total de cerca de 120 g/0,028 m e com uma razão nominal de Pt/Pd/Rh de 2/1/0. As camadas foram preparadas como a seguir:
Camada interna
Os componentes presentes na camada interna foram gama alumina de área de superfície elevada (70 m2/g), promotores, e metais preciosos de platina e paládio estando presentes na camada na quantidade de
Γ5 60 g/0,028 m3 e com uma razão nominal Pt/Pd de 7/5. A gama alumina tinha um volume total de poro de adsorção de ponto único de cerca de 0,4 cm /g e um diâmetro de poro BET médio de cerca de 74 Â.
Paládio na forma de uma solução de nitrato de paládio e platina na forma de um sal de amina foram impregnados sobre a gama alumina por misturador planetário (misturador P) para formar um pó úmido enquanto obtendo umidade incipiente. Uma pasta fluida aquosa foi então formada, usando um ácido para reduzir o pH. A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que aproximadamente 10 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre o carreador de cordierita usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordierita. Após revestimento, o carreador mais a camada interna foram secados, e então calcinados.
Camada externa
Os componentes presentes na camada externa foram gama alumina de área de superfície elevada (100 m /g), beta-zeólito, e um promotor, e metais preciosos de platina e paládio estando presentes na camada na quantidade de 60 g/0,028 m e com uma razão nominal Pt/Pd de 3/1. Os metais preciosos foram suportados sobre a gama alumina. A gama alumina tinha um volume total de poro de adsorção de ponto único de cerca de 0,4 cm3/g e um diâmetro de poro BET médio na faixa de 150-171 Â.
Paládio na forma de uma solução de nitrato de paládio e platina na forma de um sal de amina foram impregnados sobre a gama alumina por misturador planetário (misturador P) para formar um pó úmido enquanto obtendo umidade incipiente. Uma pasta fluida aquosa foi então formada, usando um ácido para reduzir o pH. A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que aproximadamente 10 mícrons, O beta-zeólito e promotor foram adicionados à pasta fluida. A pasta fluida foi f5 revestida sobre o carreador de cordieríta sobre a camada interna usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordieríta. Após revestimento, o carreador mais as camada internas externas foram secados, e então calcinados.
EXEMPLO 4
TESTE
Os compósitos de exemplos 1-3 foram testados como a seguir. Compósitos de catalisador de tamanho de 3,8 cm x 7,6 cm (1,5 x 3,0) foram envelhecidos com forno de laboratório em aproximadamente 750°C durante 5 hora em vapor ar a 10%. Após envelhecer, os compósitos foram avaliados para arranque usando um sistema de reator de laboratório. O protocolo de teste de arranque incluída uma composição de gás de teste de 1500 ppm CO,
400 ppm Ci(134 ppm C3H6, 133 ppm C7H8, n-Ci0H22), 10% O2, 100 ppm NO,
5% CO2, e 7% H2O. A taxa de subida foi de 15°C/min. A velocidade especial foi 50,000 h'1. Não ocorreu imersão inicial na alimentação de gás de reação.
As conversões de HC/CO foram medidas enquanto a temperatura foi rapidamente elevada de 80°C a 325°C. A concentração de CO foi medida usando um analisador de tipo Transformada de Fourier Infravermelho (FTIR). Os hidrocarbonetos totais (THC) foram medidos usando FID. A temperatura em que uma conversão de 50% de CO e THC ocorreu é relatada na Tabela 1.
Tabela 1:
HC, °C CO, °c
Exemplo 1 157 156
Exemplo 2 153 154
Exemplo 3 COMPARATIVO 170 177
Os resultados do teste de arranque claramente indicam os benefícios de usar catalisador tendo paládio separado da camada de zeólito e tendo uma alumina porosa na camada interna suportando os componentes de metal precioso.
EXEMPLO 5
O efeito da porosidade sobre os materiais de suporte de catalisador foi avaliado. O teste de arranque foi feito em suportes revestidos únicos formados de acordo com métodos especificados aqui em Preparação de compósitos de catalisador a partir de revestimentos de absorção contendo o
pós de alumina de alta porosidade em cargas de 1 g/16,3 8 cm e metais preciosos de platina e paládio tendo uma razão de Pt:Pd de 2:1 em cargas de 60 g/0,028 m . A alumina de elevada porosidade de amostra 5 A mostra uma vantagem de arranque a 25°C como comparada a uma alumina de menor porosidade de amostra 5B (comparativa) como mostrado em Tabela 2.
Tabela 2:
Amostra Área de superfície de alumina Volume de poro total de alumina (cm3/g) Tamanho de poro médio de alumina (diâmetro) Â Partida CO (T50, °C)
5A 148 0,85 99 179
5B - COMPARATIVO 143 0,47 50 204
EXEMPLO 6
O efeito de segregar paládio e a maior parte da platina do zeólito foi avaliado. A conversão do monóxido de carbono foi avaliada para 3 catalisadores usando um veículo de teste EURO 4, 2,0 L durante o teste
NEDC após um envelhecimento do motor a 750 °C/24 horas. Os catalisadores tinham as seguintes composições e estruturas e proporcionaram a eficiência de conversão de CO descrita, como mostrado na Tabela 3:
Tabela 3:)
Amostra Camada de fundo Camada de topo % efic. Conv. CO
6A H-beta zeólito impregnado com Pt 0,18 kg/m3 (5 g/ 0,028 cm ) Pt) γ -AI2O3 impregnado com Pt e Pd (1,41 kg/m3(40 g/0,028 cm3) Pd) (4,06 kg/m3)l 15 g/0,028 cm3) Pt) 35
6B γ -AI2O3 impregnado com Pt e Pd (1,41 kg/m3 (40 g/0,028 cm3) Pd) (4,06 kg/m3 (115 g/0,028 cm3) Pt) H-beta zeólito impregnado com Pt (0,18 kg/m3 (5 g/0,028 cm3) Pt) 41
Camada Única
6C COMPARATIVA Mistura de γ-Α^Οβ impregnado com Pt e Pd (1,41 kg/m (40 g/0,028 cm3) Pd) com H-beta zeólito impregnado com Pt (0,18 kg/m3 (5 g/ 0,028 cm3) Pt) (4,06 kg/m3 (115 g/0,028 cm3) Pt) 30
As amostras 6A e 6B que segregaram paládio e a maior parte da platina a partir do zeólito mostraram uma melhorada conversão de CO como comparado com uma amostra 6C, que tinha uma única camada de catalisador tendo a mesma composição global como as amostras 6A e 6B. EXEMPLO 7
Um compósito tendo um material catalítico foi preparado usando três camadas: uma camada de sub-revestimento, uma camada interna, e uma camada externa. Compósito de catalisador em camadas continha paládio e platina com a carga de metal precioso total de cerca de 120 g/ 0,028 m3 e uma razão nominal Pt/Pd/Rh de 2/1/0. O substrato tinha um volume de
1,24 L, uma densidade de célula de 400 células por 6,45 cm2, e uma espessura de parede de aproximadamente 6 pm. As camadas foram preparadas como a seguir:
Camada de sub-revestimento
O componente presente na camada de sub-revestimento foi gama alumina a 100% de área de superfície elevada (70 m /g). A carga total •2 da camada de sub-revestimento foi 1,0 g/16,38 cm .
Uma pasta fluida aquosa foi formada por combinação da gama alumina com água (45- 50% suspensão sólida) e um ácido a pH < 4,5 e moendo a um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre um carreador de cordierita usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordierita. Após revestimento, o carreador mais a camada de subrevestimento foram secados e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
t5 Camada interna
Os componentes presentes na camada interna foram gama alumina de área de superfície elevada (160 m /g), platina, paládio, e um •2 estabilizador. A carga total da camada do meio foi 1,6 g/16,38 cm . A camada interna continha 100% do paládio e cerca de 90% das cargas de platina. A gama alumina tinha um volume total de poro de adsorção de ponto único na faixa de cerca de 0,85 cm3/g e um diâmetro de poro BET médio de cerca de 100 Â.
Paládio e platina na forma de sais solúveis foram impregnados sobre a gama alumina por misturador planetário (misturador P) para formar um pó úmido enquanto obtendo umidade incipiente. Uma pasta fluida aquosa foi então formada, usando um ácido para reduzir o pH a < 4,5. A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre o carreador de cordierita sobre a camada de sub-revestimento usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordieríta. Após revestimento, o carreador mais o sub-revestimento e camada internas foram secados, e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
Camada externa
Os componentes presentes na camada externa eram de uma gama alumina de área de superfície elevada (160 m /g), H-beta zeólito, e o
platina. A carga total da camada externa foi 0,8 g/16,38 cm .
Uma pasta fluida aquosa da gama alumina foi formada, usando um ácido para reduzir o pH a < 4,5, A pasta fluida foi moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. Um sal solúvel de platina foi usado para impregnar H-beta zeólito, que foi adicionado à pasta fluida. A pasta fluida foi então moída em um tamanho de partícula de 90% menor do que 10 mícrons. A pasta fluida foi revestida sobre o carreador de cordieríta sobre a camada interna usando métodos de deposição conhecidos na técnica para depositar o catalisador sobre um substrato de cordieríta. Após revestimento, o carreador mais o sub-revestimento, e camadas internas e externas foram secados, e então calcinados a uma temperatura de 450°C durante cerca de 1 hora.
EXEMPLO 8
TESTE
Os materiais catalíticos de exemplos 3 e 7 foram revestidos sobre substratos de 1,24 L e foram avaliados para desempenho de arranque do motor. As conversões de HC/CO foram medidas enquanto a temperatura foi rapidamente elevada de 80°C a 325°C. A concentração de CO foi medida usando um analisador de tipo Transformada de Fourier Infravermelho (FTIR). Os hidrocarbonetos totais (THC) foram medidos usando FID. As eficiências de conversão,, T50para CO (temperatura em que 50% de CO foi convertido), T70 para HC (temperatura em que 70% de HCs foram convertidos) e são relatados em Tabela 4. Tabela 4 mostra que o catalisador em camadas do exemplo 7 proporcionou uma melhora de 18°C para conversão de hidrocarbonetos a 70% e de 31°C para conversão de monóxido de carbono a 50%.
Tabela 4:
HC, T70 °C CO, T50 °c
Exemplo 7 202 180
Exemplo 3 COMPARATIVO 220 211
Os catalisadores em camadas dos exemplos 3 e 7 foram 5 testados em veículos de tipo EURO 4 tendo 2 diferentes tamanhos do motor: um motor de 1,5 L e um motor de 2 L. As eficiências de conversão para CO e HC foram medidas em ciclo de direção European NBDC regulado e são relatadas em Tabela 5,
Tabela 5:
Tamanho do motor Eficiência de conversão de CO (%) Eficiência de conversão de HC (%)
Exemplo 7 1,5 L 69 76
Exemplo 3 COMPARATIVO 1,5 L 46 64
Exemplo 7 2L 71 77
Exemplo 3 COMPARATIVO 2L 48 65
Os testes de conversão de veículos na tabela 5 indicam claramente os benefícios de usar um catalisador tendo paládio separado da camada de zeólito e tendo uma alumina porosa na camada interna suportando os componentes de metal precioso. Para CO, a eficiência de conversão melhorou por 23 pontos percentuais e para HC, a eficiência de conversão melhorou por 12 pontos percentuais.
EXEMPLO 9
Um filtro de fuligem catalisada (CSF) tendo um material catalítico é preparado usando três camadas: uma camada de sub-revestimento, uma camada interna, e uma camada externa. CSF contém paládio e platina com uma carga de PGM total de 25 g/0,028 m e uma razão nominal Pt/Pd/Rh de 2/1/0. As camadas contém composições de acordo com um ou mais dos exemplos 1, 3, e 7 em cargas suficientes para converter CO e HCs sem efeitos deletérios sobre a contrapressão.
A referência em todo este relatório a “uma forma de realização”, “algumas formas de realização”, “uma ou mais formas de realização, ou “uma forma de realização” significa que um aspecto, estrutura, material, ou característica particular descrita em conexão com a forma de realização está incluída em pelo menos uma forma de realização da invenção. Assim, o aparecimento de frases como “em uma ou mais formas de realização”, “em algumas formas de realização”, “em uma forma de realização” ou “na forma de realização” em vários locais em todo este relatório não estão necessariamente fazendo referência à mesma forma de realização da invenção. Além disso, os aspectos, estruturas, materiais ou características particular podem ser combinados em qualquer modo apropriado em uma ou mais formas de realização.
A invenção foi descrita com referência específica às formas de
Γ5 realização e modificações na mesma descritas acima. Outras modificações e alterações podem ocorrer aos versados quando da leitura e compreensão do relatório. É visado aqui incluir todas estas modificações e alterações desde que elas estejam dentro do escopo da invenção.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1. Compósito estratificado de catalisador de oxidação de diesel, caracterizado pelo fato de compreender:
um material catalítico de oxidação de diesel sobre um 5 carreador, o material catalítico compreendendo um componente de paládio em uma quantidade na faixa de 0,18 a 2,65 kg/m3 (5 a 75 g/pés3) e pelo menos duas camadas:
uma camada de captação de hidrocarboneto compreendendo pelo menos uma peneira molecular, a camada de captação de hidrocarboneto
10 sendo substancialmente livre de paládio; e uma camada contendo paládio que compreende o componente de paládio, e é substancialmente livre da peneira molecular, em que o componente de paládio está localizado sobre um suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada, e
15 em que o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende alumina tendo um volume de poro na faixa de 0,5 a 1,5 cm3/g e um diâmetro de poro médio de pelo menos 75 A.
2. Compósito estratificado de catalisador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material catalítico ainda
20 compreende um componente de platina, na faixa de 0,35 a 5,30 kg/m3 (10 g/pés3 a 150 g/pés3), uma quantidade até 20% em peso do componente de platina sendo incorporada na pelo menos uma peneira molecular, e uma quantidade pelo menos 80% em peso do componente de platina estando sobre o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada da
25 camada contendo paládio.
3. Compósito estratificado de catalisador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende um composto que é ativado, estabilizado, ou ambos selecionados dentre o grupo
Petição 870180017598, de 05/03/2018, pág. 12/15 consistindo de alumina, zircônia, sílica, titânia, sílica-alumina, zircôniaalumina, titânia-alumina, lantânia-alumina, lantânia-zircônia-alumina, báriaalumina, bária-lantânia-alumina, bária-lantânia-neodímia-alumina, zircôniasílica, titânia-sílica, e zircônia-titânia.
5
4. Compósito estratificado de catalisador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o diâmetro de poro médio está o o na faixa de 75 A a 150 A.
5. Compósito estratificado de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a
10 peneira molecular compreende um zeólito que compreende beta-zeólito, ZSM-5, zeólito-Y ou combinações dos mesmos.
6. Compósito estratificado de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma camada de sub-revestimento localizada sobre o carreador e
15 abaixo de pelo menos duas camadas, a camada de sub-revestimento compreendendo um óxido de metal refratário de área de superfície elevada.
7. Compósito estratificado de catalisador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o suporte de óxido de metal refratário poroso de área de superfície elevada compreende alumina tendo
20 uma área de superfície na faixa de 80 a 200 m2/g, um volume de poro na faixa ~ 0 0 de 0,6 a 1,0 cm3/g, e um diâmetro de poro médio na faixa de 70 A a 150 A, e em que o zeólito compreende beta zeólito em que a quantidade pelo menos 10% em peso do componente de platina é incorporada.
8. Compósito estratificado de catalisador de acordo com 25 qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ter uma carga total de componente de metal precioso em uma quantidade na faixa de 0,53 a 7,95 kg/m (15 a 225 g/pés3).
9. Compósito estratificado de catalisador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que razão em peso de platina para
Petição 870180017598, de 05/03/2018, pág. 13/15 paládio do material catalítico está na faixa de 10:1 a 1:10.
10. Compósito estratificado de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a camada contendo paládio está localizada sobre o carreador e a camada de
5 captação de hidrocarboneto está localizada sobre uma camada contendo paládio.
11. Catalisador estratificado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma camada de subrevestimento em que o componente de paládio no material catalítico está
10 presente na quantidade cerca de 40 g/pés3, a camada contendo paládio compreende 100% do componente de paládio no material catalítico e gama alumina tendo um volume total de poro de adsorção de ponto único de cerca de 0,85 cm3/g e um diâmetro de poro BET médio de cerca de 100 A, em que a camada contendo paládio ainda compreende platina, e a camada de captação
15 de hidrocarboneto compreende beta-zeólito, gama alumina, e platina.
12. Método para tratar uma corrente de descarga gasosa de um motor a diesel, a corrente de descarga incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes do gás de descarga, caracterizado pelo fato de compreender: contactar a corrente de descarga com os compósitos de
20 catalisador de oxidação de diesel como definido nas reivindicações 1 a 11.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente dirigir a uma ou mais correntes de gás de descarga de diesel para um filtro de fuligem localizado a jusante do compósito de catalisador de oxidação de diesel e um artigo catalítico de
25 redução catalítica seletiva (SCR) localizado a montante ou a jusante do filtro de fuligem catalisada (CSF).
14. Sistema para tratamento de uma corrente de descarga de motor a diesel incluindo hidrocarbonetos, monóxido de carbono, e outros componentes do gás de descarga, caracterizado pelo fato de compreender:
Petição 870180017598, de 05/03/2018, pág. 14/15 um conduto de descarga em comunicação de fluido com o motor diesel via um coletor de descarga;
o compósito de catalisador de oxidação de diesel como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o carreador é o
5 substrato de fluxo transpassante ou um substrato de fluxo de parede; e um ou mais dos seguintes em comunicação de fluido com o compósito:um filtro de fuligem, um artigo catalítico de redução catalítica seletiva (SCR) e um armazenamento de NOx e artigo catalítico de redução (NSR).
Petição 870180017598, de 05/03/2018, pág. 15/15
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