，包括但不限于，N0、N02和N20等。廢氣采樣線在恒定190°C下加熱。該實(shí)施例中的所有評(píng)價(jià)測(cè)試使用其中硫濃度小于15ppm(重量％ )的ULSD(超低硫柴油)燃料進(jìn)行。
[0150]在一個(gè)構(gòu)型中，柴油氧化催化劑和催化的煙灰過(guò)濾器放置在SCR催化劑系統(tǒng)的上游，以模擬重型發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)循環(huán)。在另一個(gè)構(gòu)型中，SCR催化劑系統(tǒng)在沒(méi)有上游催化劑和過(guò)濾器的情況下測(cè)試。
[0151]圖4示出來(lái)自HDTP循環(huán)的結(jié)果并且圖5示出來(lái)自NRTC循環(huán)的結(jié)果。對(duì)于其中氧化釩-氧化鈦催化劑放置在Cu-沸石樣品上游的樣品，兩個(gè)測(cè)試均顯示出N2O排放量的顯著減少。
[0152]在存在上游柴油氧化催化劑和催化的煙灰過(guò)濾器的情況下重復(fù)測(cè)試。圖6示出來(lái)自HDTP循環(huán)的結(jié)果并且圖7示出來(lái)自NRTC的結(jié)果。再一次，具有Cu沸石系統(tǒng)上游的氧化釩-氧化鈦催化劑的系統(tǒng)顯示出更低的N2O排放量。
[0153]實(shí)施例5-分層催化劑系統(tǒng)的制備
[0154]使用來(lái)自實(shí)施例1的活性涂層并將其涂覆至如關(guān)于圖3的分層構(gòu)型中的單個(gè)基底上。對(duì)于以下樣品，分層變化如下。
[0155]比較樣品5ACuCHA單涂層2.lg/in3
[0156]比較樣品5B底涂層CuCHA2.lg/in3;頂涂層0.2g/in 3氧化鈦
[0157]樣品5C CuCHA底涂層_CuCHA2.lg/in3;頂涂層0.lg/in 3氧化銀氧化鈦
[0158]樣品f5D CuCHA底涂層2.lg/in3;頂涂層0.2g/in 3氧化銀氧化鈦
[0159]樣品5E CuCHA底涂層2.lg/in3;頂涂層0.5g/in 3氧化I凡-氧化鈦
[0160]樣品5F CuCHA底涂層2.1g/in3 ;頂涂層lg/in3氧化f凡氧化鈦
[0161]實(shí)施例6-分層系統(tǒng)的測(cè)試
[0162]新鮮催化劑芯的氮氧化物選擇性催化環(huán)原(SCR)效率和選擇性通過(guò)將用N2平衡的具有500ppm N0、500ppm NH3、10% 02、5% H2O的進(jìn)料氣體混合物添加至含有I”D x 3” L催化劑芯的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)器來(lái)測(cè)量。反應(yīng)以80，OOOh 1的空間速度在150°C至460°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0163]樣品在550°C下在10% H2O的存在下老化4小時(shí)，然后通過(guò)如以上概述的用于新鮮催化劑芯上的SCR評(píng)價(jià)的相同過(guò)程來(lái)測(cè)量氮氧化物SCR效率和選擇性。
[0164]新鮮催化劑芯的氮氧化物選擇性催化環(huán)原(SCR)效率和選擇性通過(guò)將用N2平衡的具有500ppm N0、500ppm NH3UO% O2,5% H2O的進(jìn)料氣體混合物，添加至含有1”D x 3”L催化劑芯的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)器來(lái)測(cè)量。反應(yīng)以80，OOOh 1的空間速度在150°C至460°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0165]測(cè)試如上所制備的樣品的SCR性能。另外，除了5F以外的所有樣品與下游SCR催化劑一起在DOC芯上游的進(jìn)料氣體中在300°C、20ppm SOjP 5% H2O以及10% 02下暴露于硫(硫酸鹽化)6小時(shí)。
[0166]圖8示出在硫酸鹽化之前，相對(duì)于溫度的樣品5A-F的NOxR化率，并且圖9示出在硫酸鹽化之后，相對(duì)于溫度的NOJt化率。除了樣品5F之外的所有樣品的新鮮轉(zhuǎn)化率是相當(dāng)?shù)?。?duì)于硫酸鹽化的樣品，圖9示出樣品5E具有明顯更高的NOxR化率。
[0167]實(shí)施例9動(dòng)態(tài)響應(yīng)建模
[0168]圖10和11示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)行為的改進(jìn)。圖10和11使用計(jì)算機(jī)模型制備。描述系統(tǒng)中單個(gè)部件的性能的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室DeNOx性能測(cè)量是所用電腦模型的輸入。圖10中的實(shí)施例示出在開始模擬/尿素補(bǔ)料之前由不含氨的新鮮系統(tǒng)得到的作為時(shí)間函數(shù)的DeNOx性能。將CU-SSZ13系統(tǒng)和基于氧化釩的SCR系統(tǒng)與氧化釩/Cu-SSZ-13雜化系統(tǒng)進(jìn)行比較。在建模的雜化系統(tǒng)中，基于氧化釩的SCR催化劑以50/50尺寸比放置在CU-SSZ13催化劑的前面。在225°C廢氣溫度和500001/h空間速度、在500ppm NOx入口濃度、10%的NO 2/N0xK下的低溫運(yùn)行用于比較。這些SCR入口條件可被看作對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用(其在SCR前方或SCR單一系統(tǒng)中的氧化系統(tǒng)中具有低貴金屬負(fù)載量)中運(yùn)行的系統(tǒng)是典型的。為了相對(duì)快地實(shí)現(xiàn)所研究系統(tǒng)的最大DeN(V_能，NSR選擇為1.1。雖然Cu-SSZ13系統(tǒng)在700秒的補(bǔ)料之后達(dá)到更高的DeNOx性能，但在補(bǔ)料開始O秒之后DeNOx響應(yīng)行為具有不同的分級(jí)。與CU-SSZ13系統(tǒng)相比，在補(bǔ)料開始之后，相對(duì)于DeNOx增加，基于氧化釩的SCR系統(tǒng)的響應(yīng)更快速(例如最多350秒)?；谘趸C的SCR與CU-SSZ13結(jié)合的雜化系統(tǒng)具有接近基于氧化釩的SCR的動(dòng)態(tài)響應(yīng)行為并且另外如圖10所不在例如1000秒后傳送更尚穩(wěn)態(tài)的DeNOx性能的優(yōu)點(diǎn)。
[0169]圖11是通過(guò)使用催化劑上的總吸附NH3 (以克計(jì))作為X-軸結(jié)果對(duì)圖10重新作圖產(chǎn)生的。當(dāng)比較為達(dá)到例如70% 0洲0:!在催化劑上儲(chǔ)存的必需的氨時(shí)，可以看出雜化系統(tǒng)的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)。CU-SSZ13系統(tǒng)需要大約4.5g NH3，而基于氧化釩的系統(tǒng)將需要大約2.5g，并且所提出的雜化系統(tǒng)需要大約3g儲(chǔ)存氨。因此，與CU-SSZ13SCR系統(tǒng)相比，雜化系統(tǒng)將更快地并且以更低的NH3儲(chǔ)存水平傳遞DeNO x性能。此外，與基于氧化釩的SCR系統(tǒng)相比，雜化系統(tǒng)將傳遞更高的DeNOx穩(wěn)態(tài)性能。當(dāng)伴隨廢氣溫度突增發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，在更低NH3儲(chǔ)存水平達(dá)到更高DeNOx性能還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，與Cu-SSZ13系統(tǒng)相比，雜化系統(tǒng)由于溫度增加從催化劑中解吸的氨的量較少并因此將導(dǎo)致比后處理系統(tǒng)的SCR部分更低的順3泄露值。甚至當(dāng)使用氨氧化催化劑控制來(lái)自SCR的NH3泄露時(shí)，由于與氨的起燃特征結(jié)合建立的典型體積，由加速事件導(dǎo)致的非常高的氨峰值是氨氧化催化劑的常見問(wèn)題。
[0170]在本說(shuō)明書全篇中提及“一個(gè)實(shí)施方案”、“某些實(shí)施方案”、“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”意味著結(jié)合實(shí)施方案描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因此，在本說(shuō)明書全篇中各個(gè)地方出現(xiàn)如“在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中”、“在某些實(shí)施方案中”、“在一個(gè)實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”的短語(yǔ)未必指本發(fā)明的同一實(shí)施方案。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可以任何適合方式在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中加以組合。
[0171]盡管在本文中已參照特定實(shí)施方案來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)了解，這些實(shí)施方案僅說(shuō)明本發(fā)明的原理和應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易知的是，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明的方法和裝置做出各種修改和變更。因此，本發(fā)明意圖包括在隨附權(quán)利要求書和它們的等效物的范圍內(nèi)的修改和變更。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種選擇性催化還原(SCR)催化劑系統(tǒng)，其包括布置在所述系統(tǒng)中的第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物，與所述第二 SCR催化劑組合物相比，所述第一 SCR催化劑組合物促進(jìn)更高的N2形成和更低的N 20形成，并且所述第二 SCR催化劑組合物具有與所述第一 SCR催化劑組合物不同的組成，與所述第一 SCR催化劑組合物相比，所述第二 SCR催化劑組合物促進(jìn)更低的N2形成和更高的N 20形成，其中所述第一 SCR催化劑組合物和所述第二 SCR催化劑組合物為分層關(guān)系，并且所述第一 SCR催化劑組合物分層在所述第二 SCR催化劑組合物的頂部。2.如權(quán)利要求1所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述第一SCR催化劑組合物包含混合氧化物。3.如權(quán)利要求2所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述混合氧化物選自Fe/氧化鈦、Fe/氧化鋁、Mg/氧化鈦、Cu/氧化鈦、Ce/Zr、氧化f凡/氧化鈦以及它們的混合物。4.如權(quán)利要求2或3所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述混合氧化物包含氧化釩/氧化鈦。5.如權(quán)利要求3或4所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述氧化釩/氧化鈦用鎢穩(wěn)定。6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述第二SCR催化劑包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩。7.一種選擇性催化還原(SCR)催化劑系統(tǒng)，其包括設(shè)置在基底上包含氧化釩/氧化鈦的第一 SCR催化劑組合物和設(shè)置在基底上包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩的第二 SCR催化劑組合物，其中所述第一 SCR催化劑組合物和所述第二 SCR催化劑組合物為分層關(guān)系，并且所述第一 SCR催化劑組合物分層在所述第二 SCR催化劑組合物的頂部。8.如權(quán)利要求6或7所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述分子篩具有選自由以下組成的組的結(jié)構(gòu)類型:AE1、AFT、AFX、CHA、EAB、ER1、KF1、LEV、SAS、SAT、DDR 和 SAV。9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的SCR催化劑系統(tǒng)，其中所述分子篩為鋁硅酸鹽沸石并且具有所述CHA結(jié)構(gòu)類型。10.如權(quán)利要求9所述的催化劑，其中所述沸石選自SSZ-13和SSZ-62。11.如權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的催化劑系統(tǒng)，其中所述金屬選自由以下組成的組:Cu、Fe、Co、Ce 和 Ni。12.如權(quán)利要求6至11中任一項(xiàng)所述的催化劑系統(tǒng)，其中所述金屬選自Cu并且在2重量％至8重量％范圍內(nèi)交換。13.如權(quán)利要求7所述的催化劑系統(tǒng)，其中與所述金屬交換的8環(huán)小孔分子篩相比，氧化釩/氧化鈦促進(jìn)更高的N2形成和更低的N2O形成，并且其中與所述氧化釩/氧化鈦相比，所述金屬交換的8環(huán)小孔分子篩促進(jìn)更低的N2形成和更高的N2O形成，并且與所述氧化釩/氧化鈦相比，所述金屬交換的8環(huán)小孔分子篩具有更高的氨儲(chǔ)存容量。14.一種貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣處理系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的催化劑系統(tǒng)、貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)，以及與所述貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通的廢氣管道，其中所述催化劑系統(tǒng)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的下游。15.—種從來(lái)自貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中除去氮氧化物的方法，所述方法包括使廢氣流與如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的催化劑系統(tǒng)接觸。
【專利摘要】本文提供SCR催化劑系統(tǒng)，其包括布置在所述系統(tǒng)中的第一SCR催化劑組合物和第二SCR催化劑組合物，與所述第二SCR催化劑組合物相比，所述第一SCR催化劑組合物促進(jìn)更高的N2形成和更低的N2O形成，并且所述第二SCR催化劑組合物具有與所述第一SCR催化劑組合物不同的組成，與所述第一SCR催化劑組合物相比，所述第二SCR催化劑組合物促進(jìn)更低的N2形成和更高的N2O形成。所述SCR催化劑系統(tǒng)適用于在還原劑存在下催化氮氧化物的還原的方法和系統(tǒng)。
【IPC分類】B01D53/94, B01J29/72, B01J23/22, B01J29/76, B01J29/70, B01J29/072, B01J23/30, B01J29/06, B01J21/06
【公開號(hào)】CN105026038
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480011133
【發(fā)明人】W·唐, J·L·莫哈南
【申請(qǐng)人】巴斯夫公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2014年3月13日
【公告號(hào)】CA2900291A1, US9017626, US20140301923, WO2014160289A1