特許ウォッチ

公開番号2024059685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2024018380,2020566345
出願日2024-02-09,2019-02-18
発明の名称上流SCR触媒を有する排気ガス処理システム
出願人ビーエーエスエフコーポレーション
代理人個人
主分類F01N 3/08 20060101AFI20240423BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】ディーゼルエンジンからのNOxおよびN2Oの排出の低減のための、システム、およびその使用方法を提供する。
【解決手段】エンジンからの排気ガス流を処理するためのシステムであって、いかなる介在する触媒もなく排気ガス流を受け取り、ディーゼル酸化触媒(DOC)がその下流に位置付けられる、上流選択触媒還元(SCR)触媒と、ディーゼル酸化触媒の下流に位置付けられる、触媒化すすフィルター(CSF)と、触媒化すすフィルターの下流に位置づけられる、第2のSCR触媒と、アンモニア酸化(AMOx)触媒とを含有する、システムが提供される。本出願はまた、排気ガス流中の窒素酸化物(NOx)および炭化水素(HC)を低減するためのそのようなシステムの使用についても説明している。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
エンジンからの排気ガス流を処理するためのシステムであって、
前記排気ガス流と流体連通している第１の選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒であって、いかなる介在する触媒もなく前記排気ガス流を受け取る、第１のＳＣＲ触媒と、
前記第１のＳＣＲ触媒と流体連通しているディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）であって、前記第１のＳＣＲ触媒の下流に位置付けられる、ディーゼル酸化触媒と、
前記ディーゼル酸化触媒と流体連通している触媒化すすフィルター（ＣＳＦ）であって、前記ディーゼル酸化触媒の下流に位置付けられる、触媒化すすフィルターと、
前記触媒化すすフィルターと流体連通している第２のＳＣＲ触媒であって、前記触媒化すすフィルターの下流に位置付けられる、第２のＳＣＲ触媒と、
前記第２のＳＣＲ触媒と一体化されているか、または前記第２のＳＣＲ触媒と下流で流体連通している、第１のＡＭＯｘ触媒と、を含む、システム。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記第１のＳＣＲ触媒が、密結合位置にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のＳＣＲ触媒が、床下位置にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の形態で、前記第１のＳＣＲ触媒と一体化されている第２のＡＭＯｘ触媒をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のＡＭＯｘ触媒が、白金を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒が、フロースルー基材上の２つ以上のウォッシュコートの形態であり、前記フロースルー基材が、上流入口端および下流出口端を有し、前記第２のＡＭＯｘ触媒が、白金を含み、前記出口端にあり、前記ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長未満にわたって延在する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒が、前記フロースルー基材と直接接触している前記第２のＡＭＯｘ触媒を含む底部ウォッシュコートであって、前記第２のＡＭＯｘ触媒が、前記ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長未満にわたって延在する、底部ウォッシュコートと、前記ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長にわたって延在する前記ＳＣＲ触媒を含む上部ウォッシュコートと、を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のＳＣＲ触媒が、バナジウム構成要素を含む、請求項１～７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のＳＣＲ触媒が、銅促進化分子篩を含む、請求項１～７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のＳＣＲ触媒が、Ｃｕ－ＣＨＡを含む、請求項１に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの触媒物品を含む排気ガス処理システム、およびその使用方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排出には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）、未燃炭化水素（ＨＣ）、および一酸化炭素（ＣＯ）が含まれる。ＮＯ
ｘ
は、中でも特に一酸化窒素（ＮＯ）および二酸化窒素（ＮＯ
２
）を含む、様々な化学種の窒素酸化物の説明に使用される用語である。選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒よりも高いＮＯｘ低減を達成するための１つの重要な問題は、ＳＣＲ反応の適切な排気温度を有することである。具体的には、これは、ＳＣＲ触媒が他の触媒（典型的には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）および触媒化すすフィルター（ＣＳＦ）を含む）の下流に位置付けられる、大型車両用ディーゼル（ＨＤＤ）路上後処理システムでしばしば問題となる。そのようなシステム構成では、ＳＣＲは、いくらか低温状態を経験し、これは、特に米国ＨＤＤＴ（ＦＴＰ）認証試験の初期冷却器セグメントにわたって、ＳＣＲ反応を阻害する可能性がある。加えて、より良好な効率のために低減した排気ガス再循環（ＥＧＲ）を使用するエンジンは、エンジン出力のＮＯｘレベルの増加を経験するため、現在の目標値を満たすことはさらにより大きな課題となる。Ｎ
２
Ｏは、ＳＣＲ反応の典型的な副産物であるため、特定のＨＤＤシステムの別の課題は、Ｎ
２
Ｏの制限を満たすことである。
【０００３】
これらの排気特性は、現在のディーゼル排出触媒技術に課題をもたらすため、ますます厳しくなる環境規制を満たす新たな触媒システムに対する必要性が、当該技術分野において依然として存在する。具体的には、特にディーゼルエンジンからのＮＯｘおよびＮ
２
Ｏの排出の低減に焦点を当てた、そのようなシステムのための構成要素を提供することが有益である。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、排気ガスを効果的に処理するように設計された一連の触媒を有する排気ガス処理システムを提供する。具体的には、そのような排気ガス処理システムは、上流ＳＣＲ触媒を含み、そのようなシステムは、そのような上流触媒を有しない同等の排気ガス処理システムと比較して、ＮＯｘ除去の増強およびＮ
２
Ｏ排出の低下を提供することができる。本開示のシステムにわたる総ＮＯｘ変換は、０．１ｇ／ｂｈｐｈ未満の正味ＮＯｘ（ＢＳＮＯｘ）値で、例えば、９５％超であり得る。本開示のシステムにわたる総Ｎ
２
Ｏ排出は、例えば、０．０１９ｇ／ｂｈｐｈ未満のＢＳＮ
２
Ｏ値であり得る。
【０００５】
本開示の一態様では、エンジンからの排気ガス流を処理するためのシステムであって、排気ガス流と流体連通している第１の選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒であって、いかなる介在する触媒もなく排気ガス流を受け取る、第１のＳＣＲ触媒と、第１のＳＣＲ触媒と流体連通しているディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）であって、第１のＳＣＲ触媒の下流に位置付けられる、ディーゼル酸化触媒と、ディーゼル酸化触媒と流体連通している触媒化すすフィルター（ＣＳＦ）であって、ディーゼル酸化触媒の下流に位置付けられる、触媒化すすフィルターと、触媒化すすフィルターと流体連通している第２のＳＣＲ触媒であって、触媒化すすフィルターの下流に位置付けられる、第２のＳＣＲ触媒と、第２のＳＣＲ触媒と一体化されているか、または第２のＳＣＲ触媒と下流で流体連通している、第１のＡＭＯｘ触媒とを含む、システムが提供される。いくつかの実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は、密結合位置にある。いくつかの実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は、床下位置にある。
【０００６】
様々な実施形態では、本開示のシステムは、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の形態で、第１のＳＣＲ触媒と一体化されている第２のＡＭＯｘ触媒を含む。代替的な実施形態では、第２のＡＭＯｘ触媒は、ＳＣＲ触媒と一体化されておらず、ＳＣＲ触媒のすぐ下流に位置付けられる。そのような実施形態では、第２のＡＭＯｘ触媒は、いくつかの実施形態では、白金を含み得る。特定の実施形態では、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒は、存在する場合、フロースルー基材上の２つ以上のウォッシュコートの形態であってもよく、フロースルー基材は、上流入口端および下流出口端を有し、第２のＡＭＯｘ触媒は、白金を含み、出口端にあり、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長未満にわたって延在する。例えば、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒は、フロースルー基材と直接接触している第２のＡＭＯｘ触媒を含む底部ウォッシュコートであって、第２のＡＭＯｘ触媒が、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長未満にわたって延在する、底部ウォッシュコートと、ＳＣＲ／ＡＭＯｘ触媒の全長にわたって延在するＳＣＲ触媒を含む上部ウォッシュコートとを含み得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は、バナジウム構成要素を含む。いくつかの実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は、銅促進化分子篩を含む。例えば、第１のＳＣＲ触媒は、Ｃｕ－ＣＨＡを含み得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本開示のシステムは、第１のＳＣＲ触媒の上流の排気ガス流に第１の還元剤を添加するように適合された第１のインジェクターと、第２のＳＣＲ触媒の上流の排気ガス流に第２の還元剤を添加するように適合された第２のインジェクターとを含む、デュアルインジェクターシステムをさらに含み得る。第１および第２の還元剤は、変動する可能性があり、いくつかの実施形態では、アンモニアまたはアンモニア前駆体を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ＣＳＦは、壁流フィルター上の１つ以上のウォッシュコートを含み、１つ以上のウォッシュコートは、白金およびパラジウムを含む。例えば、特定の実施形態では、ＣＳＦの１つ以上のウォッシュコート中の白金およびパラジウムは、アルミナ上に支持され、約４：１のＰｔ：Ｐｄの比で存在する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、ＤＯＣは、上流入口端および下流出口端を有するフロースルー基材上の１つ以上のウォッシュコートを含み、１つ以上のウォッシュコートは、アルミナ上の白金およびパラジウムを含む。例えば、特定の実施形態では、ＤＯＣは、約１：１の白金：パラジウムの比で、フロースルー基材の全長未満にわたって延在する、アルミナ上の白金およびパラジウムを含む上流入口端からコーティングされた第１のウォッシュコートと、２：１超の白金：パラジウムの比で、フロースルー基材の全長未満にわたって延在する、アルミナ上の白金およびパラジウムを含む下流出口端からコーティングされた第２のウォッシュコートとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許