DE102011084616A1 - Scr-nox-abgasnachbehandlungssystem mit reduzierter so3-generierung und verbesserter lebensdauer - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem, um Gase vom Auslass eines Motors zu reduzieren. Bei mindestens einer Ausführungsform umfasst das Abgasreinigungssystem einen Auslasskanal, um das Abgas vom Motor zu transportieren, einen innerhalb des Kanals angeordneten SCR-Katalysator und einen Oxidationskatalysator, der im Kanal vor dem SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei der Oxidationskatalysator Metall aufweist, und wobei mindestens 90 Gew-% des Metalls Palladium (Pd) enthält.

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Technisches Gebiet
  • Eine oder mehrere der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Abgasreinigungssystem für das Entfernen von regulierten Verbrennungskomponenten vom Auslass eines Verbrennungsprozesses, wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors.
  • 2. Stand der Technik
  • Der Auslass eines Verbrennungsmotors enthält typischerweise eine Vielzahl von Verbrennungskomponenten oder -gasen, wie beispielsweise unverbrannter Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO), Partikel (PM), Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), wobei NO und NO2 kollektiv als Stickstoffoxid oder NOx bezeichnet werden.
  • Abgasreinigungs- oder -behandlungssysteme haben selektive katalytische Reduktions-(Selective Catalytic Reduction; SCR)-Katalysatoren mit NH3 für die NOx-Regelung bei Motoren, wie beispielsweise Benzinmotoren mit magerer Verbrennung und Dieselmotoren, verwendet. Die SCR-Katalysatoren verwenden Basismetalle, um die Reaktion zwischen NOx und NH3 zu fördern und N2 unter mageren Zuständen zu erzeugen. Des Weiteren haben Abgasreinigungsanlagen Oxidationskatalysatoren verwendet, wie beispielsweise einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC), um den Betrag von HC und CO im Abgas zu reduzieren.
  • Basismetall-/Zeolith-SCR-Katalysatoren befinden sich unter den führenden Kandidaten für die Behandlung von NOx-Emissionen für nordamerikanische Dieselanwendungen unter Verwendung von Harnstoff als ein Reduktionsmittel. Es ist bekannt, dass diese SCR-Katalysatoren auf Schwefelverunreinigung empfindlich reagieren, speziell die Kupferzeolith-Formulierungen. Sogar mit der Verwendung von Kraftstoff mit extrem niedrigem Schwefelgehalt ist die Schwefelverunreinigung noch ein Langlebigkeitsproblem, das auf die SCR-Katalysator-Aktivität einwirkt.
  • Schwefel ist gewöhnlich als SO2 im Zufuhrgas vorhanden. Da Diesel-Oxidationskatalysatoren (DOCs) bei den meisten Anwendungen vor den SCR-Katalysatoren verwendet werden, ist es wahrscheinlich, dass ein Teil des SO2 zu SO3 oxidiert wird. Kürzlich wurde bemerkt, dass die SCR-Aktivität bei Cu-/Zeolit-SCR-Katalysatoren, die durch SO3 verunreinigt waren, gegenüber denjenigen, die durch SO2, wie gezeigt in 1, verunreinigt waren, bedeutend reduziert war.
  • Dort gibt es deshalb eine fortgesetzte Notwendigkeit, ein Abgasreinigungssystem bereitzustellen, das einen relativ hohen NOx-Reduktionswirkungsgrad bereitstellt, während es die Systemkomplexität minimiert und die Wirkungen der SO3-Alterung im Wesentlichen vermeidet. Solch ein System kann die SO3-Generierung reduzieren und deshalb die Katalysatordeaktivierung durch SO3-Alterung minimieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß mindestens einem Aspekt der Erfindung wird ein Abgasreinigungssystem bereitgestellt, um Gase vom Auslass eines Verbrennungsmotors zu reduzieren. Bei mindestens einer Ausführungsform umfasst das Abgasreinigungssystem einen Auslasskanal, um das Abgas vom Motor zu transportieren, einen Partikelfilter, der innerhalb des Kanals angeordnet ist, einen SCR-Katalysator, der innerhalb des Kanals angeordnet ist, und einen Oxidationskatalysator, der im Kanal vor dem SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall (PGM) aufweist und mindestens 90 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) enthält.
  • Bei mindestens einer Ausführungsform enthält mindestens 95 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd). Bei mindestens einer anderen Ausführungsform enthält mindestens 98 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd). Bei mindestens einer Variation dieser Ausführungsform enthält mindestens 99,99 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd).
  • Bei mindestens einer anderen Ausführungsform enthält das Platinmetall weiter Rhodium (Rh). Bei mindestens einer Variation dieser Ausführungsform umfasst das Rhodium (Rh) 0,1 bis 10,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators.
  • Bei mindestens noch einer weiteren Ausführungsform ist der Oxidationskatalysator im Wesentlichen frei von Platin.
  • Gemäß mindestens einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasreinigungssystem, um Gase vom Auslass eines Motors zu reduzieren, bereitgestellt. Bei mindestens dieser Ausführungsform umfasst das Abgasreinigungssystem einen Auslasskanal, um das Abgas vom Motor zu transportieren, einen innerhalb des Kanals angeordneten SCR-Katalysator und einen Oxidationskatalysator, der im Kanal vor dem SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall aufweist, das Rhodium (Rh) und Palladium (Pd) enthält, und wobei mindestens 90 Gew-% des Platinmetalls das Palladium (Pd) enthält.
  • Gemäß mindestens einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren bereitgestellt, um Gase vom Auslass eines Verbrennungsmotors zu reduzieren. Bei mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Abgasreinigungssystems, das einen Auslasskanal umfasst, um das Abgas vom Motor zu transportieren, einen innerhalb des Kanals angeordneten SCR-Katalysator und einen Oxidationskatalysator, der im Kanal vor dem SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall aufweist, und wobei mindestens 90 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) enthält, das Leiten von Abgas vom Motor in den Auslasskanal, das Abgas dem Oxidationskatalysator auszusetzen, um ein behandeltes Abgas zu bilden, und das behandelte Abgas dem SCR auszusetzen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht NOx-Umwandlungs-% für SCR-Katalysatoren unter verschiedenen Zuständen der SO2- und SO3-Exposition;
  • 2 stellt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch eine beispielhafte Konfiguration eines Abgasreinigungssystems dar; und
  • 3 veranschaulicht SO2-Oxidations-% über verschiedenen DOCs.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wie erforderlich werden ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier offenbart. Es sollte aber verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von speziellen Komponenten zu zeigen. Deshalb sollen spezielle hier offenbarte Details nicht als Begrenzung verstanden werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis für die Ansprüche und/oder als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedenartig zu verwenden.
  • Des Weiteren sind, ausgenommen, wo es anderweitig ausdrücklich angezeigt ist, alle Zahlengrößen in der Beschreibung und in den Ansprüchen als modifiziert durch das Wort „ungefähr” im Beschreiben des breiteren Umfangs dieser Erfindung zu verstehen. Das Praktizieren innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen ist generell bevorzugt. Es sei denn, das Gegenteil ist ausdrücklich erwähnt, impliziert die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse des Materials als geeignet oder bevorzugt für einen gegebenen Zweck im Zusammenhang mit der Erfindung, dass Gemische von irgendwelchen zwei oder mehr Elementen der Gruppe oder Klasse ebenso geeignet oder bevorzugt sein können.
  • Wie hier verwendet und sofern nicht anderweitig angegeben, wird der Ausdruck „PM-Filter” oder „PF” austauschbar verwendet, um den Partikelfilter zu bezeichnen, der verwendet wird, um Partikel oder Ähnliches zu entfernen.
  • Die vorliegende Erfindung ist dazu fähig, Gase vom Abgas eines Verbrennungsprozesses, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, wie z. B. einem Dieselmotor oder einem Benzinmotor, zu reduzieren.
  • In Bezug auf die Figuren, die im Detail unten beschrieben werden, werden gleiche Zahlen verwendet, um überall in den Figuren gleiche Strukturen zu bezeichnen. Ein Abgasreinigungs- oder -behandlungssystem in Übereinstimmung mit mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird generell bei 10 in 2 gezeigt. Bei mindestens einer Ausführungsform umfasst das Abgasreinigungssystem 10 einen Auslasskanal 20, einen Oxidationskatalysator 24, einen SCR-Katalysator 30 und einen Partikelfilter 32.
  • Der Oxidationskatalysator 24 befindet sich im Auslasskanal 20 nach einem Motor 36 und vor dem SCR-Katalysator 30. Der SCR-Katalysator 30 befindet sich vor dem Filter 32 in der veranschaulichten Ausführungsform, es ist jedoch selbstverständlich, dass andere Anordnungen, wie beispielsweise ein integrierter SCR und Filter oder ein Filter vor dem SCR möglich sind.
  • Ein Abgas 42, das unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffoxid (NOx) und Partikel (PM) enthält, wird vom Motor 36 durch den Auslasskanal 20 in Richtung des Oxidationskatalysators 24 emittiert. Der Oxidationskatalysator 24 hilft unverbrannten Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zu verbrennen, um Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) zu bilden. Das Entfernen des HC und CO unter Verwendung des Oxidationskatalysators 24 hilft, eine Belastung am nachgeschalteten SCR-Katalysator 30 beim Beseitigen des Abgases abzubauen.
  • Außerdem wandelt der Oxidationskatalysator 24 auch Stickoxid (NO) in Stickstoffdioxid (NO2) um, um ein NO/NO2-Verhältnis bereitzustellen, das für nachgeschaltete katalytische SCR-Reaktionen geeigneter ist. Ein erhöhtes Verhältnis von NO2 im NOx aufgrund von katalytischer Aktion des vorgeschalteten Oxidationskatalysators 24 erleichtert die Reduktion von NOx verglichen mit Abgasströmen, die kleinere Verhältnisse von NO2 in der NOx-Komponente enthalten. Des Weiteren hilft der Oxidationskatalysator 24, den Partikelfilter 32 für den kontinuierlichen Motorbetrieb zu regenerieren. Während des Dieselmotorbetriebs wird sich Ruß mit der Zeit typischerweise auf dem Partikelfilter akkumulieren und er kann eine Erhöhung des Gegendrucks verursachen, was die volle Betriebsleistung des Motors verringern kann. Eine Lösung ist es, eine ausreichend hohe Temperatur im Bereich von ungefähr 600 bis 700 Grad Celsius zu generieren, um die Verbrennung des Rußes durch Einspritzen des Kraftstoffs auf den Oxidationskatalysator herbeizuführen.
  • Bei der in 2 veranschaulichten Ausführungsform ist ein Reduktionsmittel 50 selektiv innerhalb des Auslasskanals 20 nach dem Motor 36 freisetzbar. Eine Öffnung 54 befindet sich optional am Auslasskanal 20 zwischen dem Motor 36 und dem Partikelfilter 32, um die Einführung des Reduktionsmittels 50 in den Auslasskanal 20 zu erleichtern. Das Reduktionsmittel 50, das NOx zu Stickstoff N2 reduzieren kann, wird in den Auslasskanal 20 optional durch eine Düse (nicht gezeigt) eingespritzt. Die Einspritzung des Reduktionsmittels 50 wird optional durch die Verwendung eines Ventils 58 erreicht, das verwendet werden kann, um benötigte Mengen des Reduktionsmittels 50 von der Reduktionsmittelquelle 60 in das Abgas zu dosieren. Das Abgas 42 mit dem Reduktionsmittel 50 wird dann weiter zum SCR-Katalysator 30 zur Reduktion von NOx befördert. Das Abgas 42 wird dann zur Reduktion von Partikeln hinter den Partikelfilter 32 befördert. Bei einer alternativen Ausführungsform könnte ein integrierter SCR-Katalysator, der auf einem Partikelfilter (SCR/PF) angeordnet ist, nach dem Oxidationskatalysator 24 verwendet werden, anstatt einen separaten SCR-Katalysator 30 und einen Partikelfilter 32 zu haben.
  • Das Reduktionsmittel 50 kann irgendein Material sein, das geeignet ist, um NOx zu einem harmlosen, lösbaren Stoff wie beispielsweise Stickstoff N2 zu reduzieren. Beispielhafte Reduktionsmittel sind Kohlenwasserstoff (HC), Ammoniak (NH3), ein Ammoniakvorprodukt, wie beispielsweise flüssiger Harnstoff oder irgendeine Kombination davon. Wie bekannt ist, zerfällt Harnstoff leicht zu Ammoniak, wenn es einem warmen oder heißen Abgas ausgesetzt wird. Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Molverhältnis von NH3/NOx typischerweise auf einem vorbestimmten Wert gehalten, um übermäßiges NH3 am Austreten vorbei an den Katalysatoren und in die Luft zu verhindern. Ein beispielhaftes Molverhältnis von NH3/NOx liegt bei oder nahe eins (1).
  • Geeignete SCR-Katalysator-Zusammensetzungen für den SCR-Katalysator 30 sind imstande, effektiv die Reduktion von NOx zu beschleunigen. Bei mindestens einer Ausführungsform ist der SCR-Katalysator 30 dazu fähig, mindestens 50% NOx abhängig von der Menge des zugeführten Reduktionsmittels 30 in Stickstoff (N2) umzuwandeln. Nützliche SCR-Katalysatoren sollten auch einen Wärmewiderstand gegenüber Temperaturen aufweisen, die 800 Grad Celsius überschreiten, sodass die SCR-Katalysatoren überall in einem Abgasnachbehandlungsprozess strukturell vollständig bleiben.
  • Wie es hier verwendet wird, es sei denn, dass es anderweitig bestimmt ist, ist ein SCR-Katalysator bei einer gegebenen Temperatur „katalytisch funktionell”, wenn bei dieser Temperatur der SCR-Katalysator imstande ist, 50 Prozent oder mehr an Volumen von NOx in Stickstoff umzuwandeln.
  • Irgendein geeigneter Partikelfilter 32 kann verwendet werden. Bei einer Ausführungsform enthält ein geeigneter Partikelfilter 32 bis zu ungefähr 700 oder mehr parallele Strömungskanäle pro Quadratzoll des Querschnitts, obwohl 700 oder weniger auch verwendet werden können. Ein beispielhafter Wandströmungspartikelfilter 32 ist zusammengesetzt aus keramikartigen Materialien, wie beispielsweise Cordierit, α-Tonerde, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Zirkondioxid, Mullit, Spodumen, Tonerde-Siliziumdioxid-Bittererde oder Zirkoniumsilicat. Die Porengrößen und das Niveau der Porosität können ausgewählt werden, um den Strömungsaustausch durch die Poren zu ermöglichen, während sichergestellt wird, dass jeglicher Gegendruck auf dem Partikelfilter bei einem Minimum ist. Wenn er aus Keramikmaterial hergestellt ist, ist der Partikelfilter 32 mindestens bei bestimmten Ausführungsformen so gestaltet, dass er eine Porosität von 35 bis 85 Volumenprozent und eine mittlere Porengröße von 5 bis 30 Mikrometer aufweist.
  • Jeder geeignete SCR-Katalysator kann verwendet werden. Beispielhafte geeignete SCR-Katalysatoren werden im US-Patent 4.961.917 zu Byrne beschrieben, dessen gesamter Inhalt durch Bezug hier aufgenommen ist. Einige geeignete Zusammensetzungen umfassen Eisen oder ein Kupfermetallatom oder beide, welche in einem Zeolith mit einem Betrag von ungefähr 0,1 bis 30 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Metallatome plus Zeolith vorhanden sind. Zeolithe haben typischerweise Porengrößen, die groß genug sind, um eine hinreichende Bewegung von NOx, Ammoniak und Produktmolekülen N2 und H2O zuzulassen. Die kristalline Struktur der Zeolithe weist eine komplexe Porenstruktur auf, die mehr oder weniger regelmäßig wiederkehrende Verbindungen, Schnittflächen und Ähnliches aufweist. Zum Beispiel sind geeignete Zeolithe aus kristallinem Aluminiumsilikat mit einem Siliziumdioxid-zu-Tonerde-Verhältnis im Bereich von 5 bis 400 und einer mittleren Porengröße von 3 bis 20 Angström hergestellt.
  • Ein geeigneter zu verwendender SCR-Katalysator kann ein physikalisches Gemisch aus zwei oder mehr Katalysatoren in irgendeinem geeigneten Verhältnis sein. Zum Beispiel könnte der SCR-Katalysator 30 ein eisenhaltiger Zeolith sein, der mit einem oder mehreren anderen Metallen kombiniert ist, die aus der Gruppe von Vanadium, Chrom, Molybdän, Wolfram oder irgendeiner Kombination davon ausgewählt sind. Ähnlich könnte der SCR-Katalysator 30 ein kupferhaltiger Zeolith sein, der mit einem oder mehreren anderen Metallen kombiniert ist, die aus der Gruppe von Vanadium, Chrom, Molybdän, Wolfram oder irgendeiner Kombination davon ausgewählt sind.
  • Der SCR-Katalysator 30 hat eine Washcoat-Beladungskonzentration definiert als ein Betrag in Gramm des SCR-Katalysators pro Träger. Bei mindestens einer Ausführungsform hat der SCR-Katalysator 30 eine Beladungskonzentration in einem Bereich, der unabhängig von nicht weniger als 0,5 g/in3, 1,0 g/in3, 2,0 g/in3 oder 3,0 g/in3 bis nicht mehr als 7,0 g/in3, 6,0 g/in3, 5,0 g/in3 oder 4,0 g/in3 ausgewählt ist.
  • Bei mindestens einer Ausführungsform wird der Partikelfilter 32 mit der oben erwähnten Porosität weiter verarbeitet, um den SCR-Katalysator darauf aufzubringen. Bei dieser Ausführungsform würde der SCR-Katalysator 30 mit dem Filter 32 kombiniert sein, um ein SCR/PF zu formen. Ein beispielhaftes Verfahren, um einen Partikelfilter mit einem SCR-Katalysator zu beschichten, wird im US-Patent 7.229.597 zu Patchett et al. veranschaulicht, dessen gesamter Inhalt hier durch Bezug aufgenommen wird. Hauptsächlich wird der Partikelfilter mit einer gewünschten Porosität in einen Katalysatorschlamm eingetaucht, dem dann ermöglicht wird, unter Druckluft zu trocknen. Dieser Tauch-Trocknungsprozess kann wiederholt werden, bis das gewünschte Niveau an Beschichtung erreicht ist. Nach der Beschichtung kann der Partikelfilter bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius getrocknet und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 500 Grad Celsius geglüht werden.
  • Der Oxidationskatalysator 24 erleichtert die Behandlung des Motorabgases 42 durch die Förderung der Umwandlung von sowohl gasförmigen Schadstoffen von HC und CO als auch von mindestens einem Teil der Partikel durch die Oxidation dieser Verunreinigungen zu Kohlendioxid und Wasser. Der Oxidationskatalysator 24 hilft generell dabei, Verunreinigungen im Abgas in weniger schädliche Komponenten aufzubrechen. Insbesondere der Oxidationskatalysator verwendet Palladiumkatalysatoren, um größtenteils dabei zu helfen, den unverbrannten Kohlenwasserstoff und das Kohlenmonoxid gemäß der folgenden Reaktionsformel zu reduzieren: CO + O2 -> CO2.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird die SO2-Oxidation, ausgedrückt als %-Umwandlung zu SO3, für verschiedene Oxidationskatalysatoren veranschaulicht. Wie in 3 zu sehen ist, hat ein 100-%-Pd-Katalysator (DOC1) eine beträchtlich niedrigere %-SO2-Umwandlung zu SO3 als ein Oxidationskatalysator, der 67% Pt und 33% Pd (DOC2) enthält. Dies ist besonders in den niedrigeren Temperaturbereichen (150–500°C), wie beispielsweise beim typischen Motorabgastemperaturbereich ersichtlich. Die Entdeckung der überraschenden Differenz in der %-SO3-Umwandlung zwischen Oxidationskatalysatoren mit einem signifikanten Betrag von Pt relativ zu Oxidationskatalysatoren, die größtenteils Pd aufweisen, bedeutet, dass das allgemeine Problem der SCR-Katalysator-Deaktivierung aufgrund einer SO3-Exposition zu einem signifikanten Grad durch die Verwendung eines Oxidationskatalysators, der kein oder wenig Pt aufweist, gesteuert werden kann.
  • Als solches umfasst in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der Offenlegung der Oxidationskatalysator 24 Platinmetall (PGM), wobei das Platinmetall mindestens 90 Gew-% Palladium umfasst. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Oxidationskatalysator 24 auch Basismetalle, Übergangsmetalle (Nicht-PGM) und Kombinationen davon enthalten. Bei einer Ausführungsform mangelt es dem Oxidationskatalysator 24 im Wesentlichen an Platin (Pt). In diesem Kontext bedeutet „im Wesentlichen ein Mangel an Platin”, dass bei einer Ausführungsform nicht mehr als 5 Gew-% Platin zum Oxidationskatalysator 24 hinzugefügt wurde; weniger als 0,01 Gew-% Platin ist bei anderen Ausführungsformen hinzugefügt worden und kein Platin ist bei noch weiteren Ausführungsformen hinzugefügt worden.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen, enthält mindestens 95 Gew-% des Platinmetalls Palladium, bei anderen Ausführungsformen enthält mindestens 98 Gew-% des Platinmetalls Palladium, bei noch weiteren Ausführungsformen enthält mindestens 99,99 Gew-% des Platinmetalls Palladium, und in noch weiteren Ausführungsformen enthält 100% des Platinmetalls Palladium. Bei Ausführungsformen, wo weniger als 100% des Platinmetalls Palladium enthält, kann das Platinmetall andere Platinmetalle als Palladium enthalten, wie beispielsweise Rhodium und Platin. Bei anderen Ausführungsformen kann der Oxidationskatalysator eine kleine Menge an Nicht-Platinmetall enthalten. Bei diesen Ausführungsformen kann weniger als ungefähr 10 Gew-% der Oxidationskatalysatoren die Nicht-Platinmetalle umfassen.
  • Der Oxidationskatalysator 24 hat eine Washcoat-Beladungskonzentration definiert als ein Betrag in Gramm des Oxidationskatalysators pro Träger. Bei mindestens einer Ausführungsform hat der Oxidationskatalysator 24 eine Beladungskonzentration in einem Bereich, der unabhängig von nicht weniger als 0,1 g/in3, 0,5 g/in3, 1,0 g/in3, 2,0 g/in3 oder 3,0 g/in3 bis nicht mehr als 7,0 g/in3, 6,0 g/in3, 5,0 g/in3 oder 4,0 g/in3 ausgewählt ist. Bei einer Ausführungsform wird der Oxidationskatalysator 24 auf einem Stein vor dem SCR-Katalysator 30 getragen. Bei anderen Ausführungsformen wird der Oxidationskatalysator 24 auf dem Partikelfilter 32 vor dem SCR-Katalysator 30 getragen.
  • Bei einer Ausführungsform enthält das Platinmetall des Oxidationskatalysators 24 Rhodium und Palladium. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Rhodium 0,1 bis 2,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators umfasst. Bei anderen Ausführungsformen umfasst das Palladium 0,1 bis 5,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators 24. Bei bestimmten Ausführungsformen wird das Palladium und Rhodium in einem Gewichtsverhältnis von 1:0 zu 10:1 bereitgestellt. Bei noch anderen Ausführungsformen können andere Übergangsmetalle, wie beispielsweise Gold und/oder Silber, auch in einem Betrag von 0,1 bis 5,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators umfasst. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann der Oxidationskatalysator auch Schwefel-Fangmaterial, wie beispielsweise Cäsium, Barium, Strontium, Magnesium, Natrium, Kalium, Lithium, Kalzium und Kombinationen davon aufweisen, die in einem Betrag von 0,1 bis 2,0 Gew-% des Platinmetalls vorhanden sind. Während das Schwefel-Fangmaterial im Oxidationskatalysator 24 vorhanden sein kann, kann es bei anderen Ausführungsformen separat vom Oxidationskatalysator 24, wie beispielsweise auf einem Stein vor dem SCR-Katalysator, bereitgestellt werden. Bei bestimmten Ausführungsformen hat der Oxidationskatalysator 24 eine Beladung von nicht weniger als 25 g/ft3, 50 g/ft3, 75 g/ft3, 100 g/ft3 oder 120 g/ft3 und nicht mehr als 240 g/ft3, 210 g/ft3, 180 g/ft3, 160 g/ft3, 140 g/ft3. Es ist festgestellt worden, dass die Verwendung von Oxidationskatalysatoren der vorliegenden Erfindung das SO3 reduziert hat, welches besonders bei den Betriebstemperaturen von Kraftfahrzeugmotoren generiert wird und deshalb die SCR-Katalysator-Deaktivierung verringerte, was in einem Anstieg der katalytischen Aktivität und dem Wirkungsgrad resultierte.
  • Während Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung veranschaulichen und beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Worte sind eher Worte der Beschreibung anstatt der Begrenzung, und es ist selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4961917 [0029]
    • US 7229597 [0032]

Claims (20)

  1. Ein Abgasreinigungssystem, um Gase vom Auslass eines Motors zu reduzieren, wobei das System umfasst: einen Auslasskanal, um das Abgas vom Motor zu transportieren; einen Partikelfilter innerhalb des Kanals; einen SCR-Katalysator innerhalb des Kanals; und einen Oxidationskatalysator im Kanal vor dem SCR-Katalysator, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall (PGM) enthält, von dem mindestens 90 Gew-% Palladium (Pd) enthält.
  2. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei mindestens 98 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) enthält.
  3. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei mindestens 99,99 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) enthält.
  4. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei das Platinmetall weiter Rhodium (Rh) enthält.
  5. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 4, wobei das Rhodium (Rh) 0,1 bis 2,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators umfasst.
  6. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Oxidationskatalysator eine Metall-Beladungskonzentration von 25 bis 240 g/ft3 aufweist.
  7. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Oxidationskatalysator eine Metall-Beladungskonzentration von 75 bis 210 g/ft3 aufweist.
  8. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Oxidationskatalysator Schwefel-Fangmaterial in einem Betrag von 0,1 bis 2,0 Gew-% des Platinmetalls des Oxidationskatalysators umfasst.
  9. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der SCR-Katalysator einen Basismetall-Zeolith umfasst.
  10. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 9, wobei das Basismetall Kupfer (Cu) umfasst.
  11. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Oxidationskatalysatoren im Wesentlichen an Platin (Pt) ermangeln.
  12. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 11, wobei der Oxidationskatalysator weniger als 0,01 Gew-% Platin (Pt) aufweist.
  13. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 12, wobei der Oxidationskatalysator im Wesentlichen frei von Platin (Pt) ist.
  14. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 4, wobei das Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) in einem Gewichtsverhältnis von 10:1 zu 1:0 bereitgestellt wird.
  15. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Oxidationskatalysator auf dem Partikelfilter angeordnet ist und sich vor dem SCR-Katalysator befindet.
  16. Ein Abgasreinigungssystem, umfassend: einen Auslasskanal, um Abgas von einem Motor zu transportieren; einen SCR-Katalysator, der innerhalb des Kanals angeordnet ist; und einen Oxidationskatalysator, der im Kanal vor dem SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall aufweist und das Platinmetall Palladium und Rhodium umfasst, und wobei mindestens 90 Gew-% des Platinmetalls das Palladium enthält.
  17. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 16, wobei die Oxidationskatalysatoren im Wesentlichen frei von Platin (Pt) sind.
  18. Ein Verfahren, um Gase vom Auslass eines Motors zu reduzieren, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Abgasreinigungssystems umfassend einen Auslasskanal, um das Abgas vom Motor zu transportieren; ein Partikelfilter angeordnet innerhalb des Kanals; ein SCR-Katalysator, der innerhalb des Kanals angeordnet ist; und ein Oxidationskatalysator im Kanal vor dem SCR-Katalysator, wobei der Oxidationskatalysator Platinmetall enthält, von dem mindestens 90 Gew-% Palladium (Pd) enthält; das Leiten des Abgases vom Motor in den Auslasskanal; das Aussetzen des Abgases gegenüber dem Oxidationskatalysator, um ein behandeltes Abgas zu bilden; und das Aussetzen des behandelten Abgases gegenüber dem SCR.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei mindestens 98 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei mindestens 99,99 Gew-% des Platinmetalls Palladium (Pd) umfasst.
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