[发明专利]用于排放物控制的多部件过滤器

说明书

背景

本发明涉及催化制品、包括催化制品的排放物处理系统、和减少废气流中的污染物的方法。更特别地，本发明涉及多部件过滤器、它们与贫燃发动机一起使用的系统和方法，贫燃发动机包括柴油发动机和贫燃汽油发动机。

贫燃发动机例如柴油发动机和贫燃汽油发动机的操作，为使用者提供极好的燃料经济，且具有非常少的气相烃和一氧化碳排放物，这是由于它们在贫燃料条件下以高的空气/燃料比率操作。特定地，柴油发动机还在它们的耐久性、和它们以低速产生高转矩的能力方面提供优于汽油发动机的显著的优点。

柴油发动机废气是包含微粒排放物例如烟灰和气态排放物例如一氧化碳、未燃烧的或部分燃烧的烃、和氮氧化物(共同被称为NO_X)，而且还包含构成所谓的微粒或微粒物质的冷凝相材料(液体和固体)的多相混合物。催化剂组合物，常常布置在一个或多个单块基材上，放置在发动机废气系统中，以将这些废气组分中的某些或全部转化为无害化合物。例如，柴油机废气系统可以包含柴油机氧化催化剂、烟灰过滤器和用于还原NO_X的催化剂中的一种或多种。这些部件是昂贵的且占据交通工具上相当大的空间。

因此，持续需要改进废气处理系统的效率而不增加这样的系统的尺寸和复杂性。

概述

本发明的实施方案涉及从包含烟灰、氨、氨前体NO_X、CO和烃的气体流除去排放物的催化制品。催化制品包括用于捕集气体流中的烟灰的壁-流式过滤器。过滤器具有界定总长度的入口端和出口端。过滤器具有气体可渗透的壁，该气体可渗透的壁具有形成为多个轴向延伸的入口通道和出口通道的厚度。每个入口通道具有入口壁、开放入口端和被堵塞的出口端，且每个出口通道具有出口壁、被堵塞的入口端和开放出口端。每个入口通道具有邻近的出口通道。制品包括促进氨前体的水解的任选的水解催化剂。水解催化剂包覆在从入口端延伸的入口通道的入口壁的一部分上。选择性的催化还原催化剂透过气体可渗透的壁以在过量氧气的存在下促进气体流中的NO_X转化为N₂。氨氧化催化剂包覆出口通道的出口壁的长度以促进将气体流中的氨选择性氧化为N₂。氧化催化剂包覆在从出口端朝向入口端延伸的出口通道的出口壁的一部分上，促进CO和烃氧化为CO₂。在一个或多个实施方案中，壁流式过滤器是高效过滤器。

在一些实施方案中，水解催化剂是存在的并从入口端延伸至壁流式过滤器的长度的约50％，且被布置成使得气体流首先遇到水解催化剂。在一些实施方案中，水解催化剂是存在的并从入口端延伸到在约四分之一英寸至壁流式过滤器的长度的约10％的范围内的长度。在一个或多个实施方案中，水解催化剂是存在的并包括二氧化钛。

在一个或多个实施方案中，选择性的催化还原催化剂沿着壁流式过滤器的整个长度延伸。在一些实施方案中，选择性的催化还原催化剂具有在约0.25g/in³至约2.5g/in³的范围内的装载量。在一个或多个实施方案中，选择性的催化还原催化剂包括金属助催化的分子筛。

催化制品的一些实施方案还包括在SCR催化剂之前的烟灰氧化催化剂。在一个或多个实施方案中，烟灰氧化催化剂透过气体可渗透的壁。在一些实施方案中，烟灰氧化催化剂包括透过气体可渗透的壁的入口侧的层。根据一些实施方案，层透过气体可渗透的壁至高达壁厚度的约50％的深度。在明确的实施方案中，烟灰氧化催化剂包括入口壁上的层。一个或多个实施方案的烟灰氧化催化剂包括氧化锆稳定的氧化铈。

在一些实施方案中，氨氧化催化剂延伸直到催化制品的总长度的约50％。在一些实施方案中，氨氧化催化剂从氧化催化剂延伸直到催化制品的总长度的约50％。

在一个或多个实施方案中，氧化催化剂从出口通道的出口端延伸直到约两英寸的长度。在一些实施方案中，氧化催化剂重叠氨氧化催化剂的一部分。在一个或多个实施方案中，氧化催化剂基本上没有重叠在氨氧化催化剂上。一些实施方案的氧化催化剂包括负载在高表面积载体上的铂族金属。