[发明专利]用于处理废气的经催化的过滤器

说明书

提供了能够从废气中除去烟灰同时在低的背压下操作的柴油颗粒物过滤器，所述过滤器包括：(a)具有平均孔径、入口侧(30)、出口侧(32)和介于入口与出口侧之间的多孔内部(23)的壁流式过滤器基材(23)；和(b)从所述基材的入口侧涂覆的催化剂组合物(44)，其中所述催化剂组合物具有d₅₀粒度分布，其中所述d₅₀粒度分布小于所述平均孔径除以4.9，并且其中所述出口侧基本上不含催化剂涂层。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于处理燃烧废气的制品。更具体地，本发明涉及用于从贫燃燃烧废气中减少烟灰和其它不期望的组分的涂覆有催化剂的颗粒物过滤器。

2.背景技术

大多数燃烧废气的绝大部分包含相对良性的氮气(N₂)、水蒸气(H₂O)和二氧化碳(CO₂)；但是所述废气还以相对小的份额包含有害和/或毒性物质，如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)、来自未燃烧的燃料的烃(HC)、由于燃烧温度过高的氮氧化物(NO_x)，和颗粒物质(绝大部分为烟灰)。为了减轻释放至大气中的废气的环境影响，期望的是消除这些不期望的组分或减少其量，优选通过不产生其它有害的或毒性物质的方法进行。

某些贫燃发动机如柴油机，倾向于产生具有可观量的烟灰和其它颗粒物质的废气。烟灰排放可以通过使含烟灰的废气通过柴油颗粒物过滤器(DFP)如壁流式过滤器来补救。

为了减少废气系统所需空间的量，经常期望设计单独的废气部件以实现执行多于一种功能。例如，将催化剂涂层施加至壁流式过滤器基材通过使一种基材具有两种功能(即除去烟灰并作为非均相催化剂的基材)而起到减小废气处理系统的整体尺寸的作用。然而，用可操作量的催化剂涂覆过滤器可能不期望地增加穿过所述过滤器的背压，这又降低了发动机性能和燃油经济性。对于高性能催化剂载体涂层，如包含经过渡金属促进的沸石的选择性催化还原(SCR)催化剂而言尤其如此。

已进行许多尝试，以制备具有合适地高的量的催化剂和合适地低的背压的经载体涂覆的DPF。然而，仍然存在对在用有效量的SCR催化剂涂覆时产生相对低的背压的DFP的需求。

发明简述

申请人已令人惊讶地发现，穿过壁流式过滤器的背压可以通过用催化剂载体涂层仅从入口侧涂覆过滤器而降低，只要所述载体涂层包含比过滤器的平均孔径小的催化剂颗粒。更具体地，用小颗粒的载体涂层仅从过滤器的入口侧涂覆与具有仅从过滤器的出口侧施加的等量的相同催化剂涂层或具有从所述过滤器的入口侧和出口侧二者均匀施加的等量的相同催化剂涂层的相同过滤器相比，意料不到地减少穿过过滤器的烟灰负载的背压。该结果也是令人惊讶的，因为仅施加至相同过滤器的入口侧的大颗粒载体涂层并不产生相当的益处，并且实际上导致较高的背压。

因此，提供了柴油颗粒物过滤器，其包括(a)具有平均孔径、入口侧、出口侧和介于入口与出口侧之间的多孔内部的壁流式过滤器基材；和(b)从所述基材的入口侧涂覆的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物具有d₅₀粒度分布，其中所述d₅₀粒度分布小于所述平均孔径除以4.9±0.1，并且其中所述出口侧基本上不存在催化剂涂层。

在本发明的另一方面，提供了用于处理贫燃废气的系统，其包括(a)本文中所描述的柴油颗粒物过滤器；和(b)与所述柴油颗粒物过滤器流体连通的至少一个排气系统部件，其中所述排气系统部件选自设置在所述柴油颗粒物过滤器上游的NO₂源、设置在所述柴油颗粒物过滤器上游的还原剂源、AMOX催化剂、NO_x阱、NO_x吸收催化剂、柴油氧化催化剂和SCR催化剂。