説明

熱再生可能な窒素酸化物吸着材

酸化窒素(NO)を含むリーンガス流中の窒素酸化物(NO)を還元するための方法であって、(i)前記リーンガス流から正味のNOそれ自体を、パラジウムと酸化セリウムを含む吸着剤に200℃未満で吸着する工程と、(ii)前記NO吸着剤からNOをリーンガス流において200℃以上で脱着する工程と、(iii)炭化水素還元剤、窒素還元剤、水素、及びこれらのうち2以上の混合物からなる群から選択される還元剤により、前記NO吸着剤以外の触媒でNOを触媒作用により還元する工程と、を備えてなるNO還元方法が開示される。この方法を実施するためのシステムも開示される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化窒素(NO)を含むガス流内の窒素酸化物(NO)を還元するための方法、及び当該方法を実施するためのシステムに関する。
【0002】
望ましくないものとして、NOは、燃焼処理を含む様々な処理において生じ得る。例えば、NOは内燃機関(可動式、固定式のいずれにおいても)、ガスタービン、石炭又は重油燃焼動力装置、精錬ヒータ又は精錬ボイラによる精錬処理、化学工場における処理、コークス炉、公共廃棄物処理工場や焼却炉、コーヒー焙焼工場等により生じる。
【背景技術】
【0003】
内燃機関の排気ガス内のNOを処理する一つの方法は、リーンガスからNOを一次材(塩基性物質)に吸収し、次いで一次材からNOを脱着し、理論空燃比又はリッチガスを用いてNOを還元させることである。このような方法は、EP0560991号に開示されている。EP0560991号において、NO吸収剤はアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の卑金属、及びプラチナ等の貴金属の一次材を担持してなるアルミナを含んでいる。EP0560991号に記載の酸素リッチガスからのNO吸収のメカニズムは、プラチナの表面にOの形態で酸素(O)が堆積しており、ガス中の酸化窒素(NO)がこのプラチナの表面のOと反応してNO(2NO+O→2NO)になるというものである。このようなメカニズムによれば、次にNOの一部がプラチナ上で酸化し、そして例えば酸化バリウム(BaO)等の吸収剤に吸収される。BaOと結合しつつ、NOは酸化窒素イオンNOの形態で吸収剤の内部に拡散する。このメカニズムはプラチナとキャリアに充填されたバリウムを用いて説明されているが、「他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は希土類金属を用いても、同様のメカニズムが得られる」と記載されている。このアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属と、プラチナ等の貴金属の組み合わせによる一次材と、場合によってはロジウム等の還元触媒構成部材との組み合わせは、典型的にはNOトラップ又はNO吸収触媒(NAC)と称されている。
【0004】
WO2004/030798号は、プラチナを含まないNO吸収剤構成部材と、少なくとも一つのNO吸収剤及びプラチナを備えてなるNOトラップを含んでなるディーゼルエンジン用の排気システムを開示している。プラチナを含まないNO吸収剤構成部材は、アルカリ土類金属(カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、及びバリウムが記載されている)化合物、アルカリ金属(例えばポタシウム及び/又はセシウム)化合物、及び希土類金属(セリウム、イットリウム、又はプラセオジム等)化合物から選択することができる。プラチナを含まないNO吸収剤は、粒子状アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、又はこれらのうち2以上の物質の混合物又は複合酸化物等の好適な支持材にサポートされることが可能である。或いは、プラチナを含まないNO吸収剤は、セリア又はアルミナ等の支持材それ自体を含んでなることが可能である。NO吸収剤構成部材の他に、プラチナを含まないNO吸収剤は、リーン排気ガス中で一酸化炭素を二酸化炭素に酸化させる卑金属触媒を含むことも可能であり、マンガン化合物、コバルト化合物、及び銅化合物が具体的に記載されている。
【0005】
WO2004/079170号は、粒子フィルタと、このフィルタの上流に設置された第一のNO吸収剤と、このフィルタの下流に設置された第二のNO吸収剤を備えてなるリーンバーン内燃機関用の排気システムを開示している。第一のNO吸収剤は、ラムダ>1の条件が満たされている時、約300℃以上で吸蔵されたNOを解放するように選択され、この観点から、好適なNO吸収剤構成部材は、セリウム、ランタン、アルミナ、鉄、亜鉛、カルシウム、ナトリウム、マグネシウムのうちの少なくとも一つ、及びこれらのうち2以上の物質の混合物を含んでなる。
【0006】
EP1054722号は、NOと粒子を含む燃焼排気ガスを処理するためのSCRシステムであって、当該NO中の少なくとも一部のNOをNOに変換して排気ガスのNO含有量を増加させるのに有用な酸化触媒と、粒子トラップと、還元流体源と、この粒子トラップの下流に配置されて還元流体を噴射する噴射手段と、SCR触媒をこの順序で組み合わせてなるSCRシステムを開示している。
【0007】
EP1559892号は、排気システムを備えた内燃機関用の排気ガス浄化装置を開示している。この排気ガス浄化装置は、排気ガス中のNOを吸収する触媒を備えている。空燃比がストイキメトリ(理論空燃比)に対してリッチとなる値に設定されると、吸収されたNOがアンモニアに還元され、こうして発生したアンモニアが触媒中に保持される。空燃比がストイキメトリに対してリーンとなる値に戻ると、触媒は保持されたアンモニアでNOを還元する。例示された触媒は、第一の層に存在するNO吸収剤としてのセリア(CeO)に混合されたアルミナに担持されたプラチナ、又はセリアに担持されたプラチナと、この第一の層上に載置された第二のアンモニア吸収層としての遷移金属イオン交換ゼオライトを含んでいる(「リッチ運転及びリーン運転におけるアンモニア吸蔵選択触媒還元を利用したNO還元システム」も参照)。
【0008】
近年、メルセデス社はE320Bluetech(商品名)をアメリカ合衆国において販売すると発表した。ディーゼルネットウェブサイトのレポートにはこの発明について以下のように解説されている(http://www.dieselnet.com/news/2006/09daimler.phpで入手可能)。
「”Bluetec”という販売名は、欧州では”AdBlue”と呼ばれる尿素選択触媒還元(SCR)技術を由来としており、NO吸着触媒(NAC)と尿素SCRという2つの異なるNO制御の選択肢がBluetecライナップに導入されている。2007年モデルにおいては、E320排出物制御装置は、直動式ディーゼル酸化触媒(DOC)と、NACコンバータ、ディーゼル粒子フィルタ、及びSCR触媒を備えている。NO吸着剤は、リッチ排気条件下で再生後、エンジン管理方法として定期的に実施されるリーン運転中に排出されたNOを吸蔵する。ディーゼルNAC触媒における再生は、典型的には2分毎に数秒実施される。再生中、NAC触媒は多少のアンモニアを生じ、このアンモニアは下流のSCR触媒に吸蔵されてSCR反応によるNO還元を更に高めるよう使用される。」
【0009】
US5,656,244号は、移動排気発生源からのコールドスタートNO、一酸化炭素及び炭化水素排出物を還元するためのシステムを開示している。このシステムにおいて、NOの分子は、三元触媒コンバータの非効率的なウォーミングアップ中に、再生可能な吸着材料に吸着される。触媒コンバータが運転温度に達すると、NO分子は吸着材料から熱的に脱着され、触媒コンバータに受け渡されて効果的に窒素分子に還元される。
【0010】
EP1027919号は、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に二つの触媒構成部材を配置することにより、ディーゼルエンジンから生じる排気ガスを処理するためのシステムを開示している。ディーゼル排気ガスを酸化するよう露出されている第一の触媒構成部材は、エンジンに最も近く配置されている。また、この第一の触媒構成部材は、低温で窒素酸化物を吸収し、且つエンジンの運転中に温度が上昇するにつれて窒素酸化物を脱着する貴金属を担持した支持材料からなる酸化窒素吸収剤である。酸化窒素吸収材料は、(a)アルミナ、ゼオライト、ジルコニア、チタニア、ランタン、及びこれらの混合物からなる群から選択される多孔質支持材料と、(b)アルミナに担持されたプラチナに例示される貴金属の支持材の重量に基づくプラチナ、パラジウム、及びロジウム、又はこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも0.1重量%の貴金属を含んでなる。第二の構成部材は、リーンNO触媒、又は該構成部材を通過する排気ガスを変換可能な選択還元触媒等の触媒である。この変換には第一の構成部材から脱着された窒素酸化物を窒素(N)又は一酸化二窒素(NO)に還元することが含まれる。炭化水素又はアンモニア又は尿素等の材料を、第二の触媒構成部材の周辺に噴射して還元を補助してもよい。
【0011】
EP1203611号は、リーン排気ガス条件下で窒素酸化物の選択触媒還元を行う排気ガス処理ユニットを開示している。このユニットは、選択触媒還元用の触媒活性構成部材(SCR構成部材)を有する少なくとも一つの触媒を備えてなる。この排気ガス処理ユニットは、触媒がSCR構成部材の他に窒素酸化物用の吸蔵構成部材(NO構成部材)を備えているという特徴がある。NO吸蔵構成部材は、好ましくは、プラチナ、パラジウム、ロジウム、及びイリジウムの少なくとも1つからなる一酸化炭素酸化触媒と組み合わせたアルカリ金属、アルカリ土類金属、及びセリウムからなる群から選択される元素の化合物のうちの少なくとも一つを含有している。或いは、又はこれに加えて、触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、及びイリジウム等のプラチナ群金属のうちの少なくとも一つにより触媒作用を受けた酸化アルミナ、二酸化珪素、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、又はこれらの混合酸化物から選択された担持酸化物に基づく触媒活性構成部材を備えていてもよい。活性アルミナに担持されたプラチナが、好適な酸化触媒として特定されている。
【0012】
WO00/29726号は、ディーゼルエンジン排気ガスを含む排気ガス流を処理するための装置を開示している。一の実施態様においてこの装置は、セリウム構成部材と選択的にフロースルーモノリス基板に担持されたプラチナ群金属を含む触媒と、プラチナ群金属、第一のセリウム構成部材、及び好ましくはジルコニウム構成部材を含む触媒化フィルタを備えてなる。
【0013】
WO2004/025096は、燃焼開始に先立って実質的に全ての燃焼用燃料が燃焼室に噴射される圧縮点火エンジンを開示している。このエンジンは担持パラジウム(Pd)触媒を有する排気システムを備えている。担持Pd触媒は、還元可能な酸化物又は卑金属等の少なくとも一つの卑金属助触媒を含んでいてよい。還元可能な酸化物は、マンガン、鉄、コバルト、銅、錫、又はセリウムの酸化物であり得る。卑金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はランタニド金属であり得る。また、触媒は担持プラチナ構成部材を含んでいてもよい。例示された実施態様において、担持Pd触媒はセリア(CeO)に担持されたパラジウムである。Pd/CeOとPt/アルミナ系担体との物理的混合物を含んでなる触媒も開示されている。
【0014】
WO2004/025093号は、圧縮点火エンジンと切替手段を開示している。この圧縮点火エンジンは、第一の通常走行モードと、当該第一モードに対して高レベルの一酸化炭素を含む排気ガスを生じる第二モードにおいて動作可能である。また、前記切替手段は、使用に際してこれらの二つのモード間でエンジン動作を切り替える。当該エンジンは、少なくとも一つの卑金属助触媒に結合された担持パラジウム(Pd)触媒と、このPd触媒に結合された、及び/又は、このPd触媒の下流に設けられた担持プラチナ(Pt)触媒を選択的に含んでなる排気システムを備えている。卑金属助触媒は、上述のWO2004/025096号で開示されたうちのいずれの物質でもよい。一の実施態様において、本排気システムは、NOを選択触媒還元(SCR)する触媒と、前記担持Pd触媒の下流に配置された少なくとも一つのNo特異反応体を備えてなる。第一走行モードと第二走行モードの切替により下流のSCR触媒を加熱する発熱量を高くし、SCR触媒がNO還元に最適な温度範囲に維持されるようにすることができる。WO2004/025096号に記載されたNO特異反応体には、例えば窒化水素、アンモニア、及び尿素、カルバミン酸アンモニウム、及びヒドラジン等のアンモニア前駆体等の窒素化合物が含まれる。
【0015】
WO2004/025096号のSCR触媒は、Pt触媒を含み得る。或いは、SCR触媒は、例えばV2O/TiO2等のバナジウム、又はZSM−5等のゼオライト、モルデン沸石、ガンマゼオライト、又はベータゼオライトであり得る。ゼオライトは、Cu、Ce、Fe、及びPtからなる群から選択された少なくとも一つの金属を含み得る。これらの金属は、イオン交換可能又はゼオライトに含浸可能である。一の実施態様において、2つのモードを切り替える手段は、Pt触媒が250℃未満であるとき、例えば200℃未満又は150℃未満であるとき、第一モードと第二モードを切り替える。
【0016】
WO2004/076829号は、窒素酸化物を選択触媒還元する排気ガス浄化システムを開示している。このシステムは選択触媒還元のための触媒活性構成部材(SCR構成部材)を含む少なくとも一つの触媒を備えている。この排気ガス浄化システムにおいて、NO吸蔵触媒がSCR触媒の上流に配置されている。選択触媒還元を実施するために、アンモニアに分解可能な化合物を供給する計量手段がNO吸蔵触媒とSCR触媒の間に設けられる。低い排気ガス温度において、NO吸蔵触媒は排気ガス中に含まれる窒素酸化物を吸着し、排気ガス温度の上昇時のみ窒素酸化物を脱着するため、SCR触媒が活性であるとき窒素酸化物はSCR触媒により変換可能である。NO吸蔵触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム等のプラチナ群金属の少なくとも一つの金属により被覆された又は活性化されたアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類元素からなる群から選択された少なくとも一つのアルカリ化合物要素を備えてなる。NO吸蔵触媒が、プラチナ、パラジウム、ロジウム、及びイリジウム等のプラチナ群金属の少なくとも一つにより被覆された酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、及びこれら酸化物の混合物からなる群から選択された担体酸化物に基づく触媒活性構成部材を更に備えた場合、触媒の一酸化炭素酸化作用はいっそう強まる。特に好ましいNO吸蔵触媒は、プラチナに被覆された酸化セリウムに基づく吸蔵攻勢ブザイと、更には酸化アルミニウムに基づく担体に担持された酸化触媒としてのプラチナを備えてなる。
【0017】
SAE2000−01−1847には、Pt/CeOとPt/SnOを利用してHCCIエンジン排気ガスを処理した結果が報告されている。
【0018】
H.コルダトス等は、触媒ジャーナル159(1996)112−118において、理想的な実験条件のもとで、NOがセリア担持パラジウムに吸収され、吸収されたNOの大部分が真空下での温度上昇によりNに還元されること(温度プログラム脱着)、すなわち最小のNO脱着及びNO発生を報告している。
【0019】
本件発明者等は、驚くべきことに、WO2004/076829号に開示された好適なNO吸蔵触媒よりも、特定の吸着剤がより効果的であることを見出した。特に、この有利な特徴の一つの理由が、吸着剤が、最初に二酸化窒素に酸化されるべきNOよりもむしろ(一)酸化窒素(NO)それ自体を吸着するという事実であることを特定した。
【0020】
一の実施態様によれば、本発明は、酸化窒素(NO)を含むリーンガス流中の窒素酸化物(NO)を還元するための方法を提供するものであり、その方法は、
(i)前記リーンガス流から正味のNOそれ自体を、パラジウムと酸化セリウムを含む吸着剤に200℃未満で吸着する工程と、
(ii)前記NO吸着剤からNOをリーンガス流において200℃以上で正味に熱的に脱着する工程と、
(iii)前記NO吸着剤以外の触媒において、炭化水素還元剤、窒素還元剤、水素、及びこれらのうち2以上の混合物からなる群から選択される還元剤により、NOを触媒作用により還元する工程とを備えてなる、NO還元方法である。
【0021】
本明細書において、「吸収」及び「吸着」という用語及びその派生語は、交換可能に用いられ、本明細書はそのように解釈されるべきである。
【0022】
例えばEP0560991号から、NOはNOよりも容易にNOとして好適なNO吸着剤に吸着されることが知られている。しかしながら、NOはプラチナ等の適切なNO酸化触媒よりも排気ガス中の未燃焼の炭化水素と優先的に反応する。また、触媒がNO酸化を実施するライトオフ温度(本明細書において、別段の記載がない限り、触媒がNOをNOに50%より高い効率性で変換する触媒作用を及ぼす温度と定義する)は、NO制御が必要な排気ガス温度よりも通常高い。驚くべきことに、従来技術に開示されるようなBaO等のNO吸着構成部材とは異なり、本件発明者等の結論によれば、パラジウムと酸化セリウムを含むNO吸着剤は、比較的低い温度のガス流からNOそれ自体を吸着するため、吸着剤がNOをNOに酸化する酸化触媒構成部材を含む必要がない。本発明で使用されるNO吸着剤は、NOそれ自体と同様にNOそれ自体をも吸着するけれども、本NO吸着剤は実質的にNOをNOに酸化するものではない。
【0023】
更に、EP0560991号に例示されるような従来技術のNO吸着剤は、アルカリ金属やバリウム、ストロンチウム、ポタシウム、及びセシウム等のアルカリ希土類金属を含んでなり、また、リーン内燃機関の排気ガスの温度が例えば約400℃以上というように高過ぎると、このような金属中の硝酸塩が熱分解してしまうことが知られている。しかしながら、本発明で使用されるパラジウム及び酸化セリウムを含んでなるNO吸着剤は、リーン排気ガス中における温度が典型的なNO吸着構成部材に比較してかなり低い温度、例えば約195℃以上、約200℃以上、約210℃以上、約215℃以上、又は約220度以上という低い温度でも、正味のNOがNO吸着剤から脱着されるように選択される。
【0024】
ガス流の酸素含有量に応じて、BaO等の既知のNO吸着剤からNOがNOとNOの混合物又はNOそれ自体として解放可能であることが示唆されているが(例えばJP−B−2722987号参照)、本件発明者等は、低温でNOがほぼNOそれ自体としてパラジウム及び酸化セリウムを含んでなるNO吸着剤から脱着され、脱着されるNOはほとんど皆無であることを見出した。しかしながら、より高温にあってはNOの脱着がみられたが、これは酸化セリウムから酸素が「漏出」したためだと考えられる。
【0025】
一の実施態様において、NO吸着剤が、パラジウム及び酸化セリウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物からなるものであり、他方、他の実施態様において、NO吸着剤が、セリアに分散させたパラジウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物を含んでなるものである。特定の実施態様において、混合酸化物又は複合酸化物に含まれる少なくとも一つの他の遷移金属はジルコニウムである。
【0026】
NO吸着剤に充填される好適なパラジウムの充填量は、0.1g/ft−3から200g/ft−3である。一の実施態様において、酸化セリウム又はセリウム含有複合酸化物に対するパラジウムの充填量は、0.1g/ft−3から200g/ft−3、例えば0.5g/ft−3から150g/ft−3、又は1g/ft−3から120g/ft−3である。
【0027】
本明細書で定義される「複合酸化物」とは、少なくとも二つの元素の酸化物を含んでなる全体的に無定形の酸化材料であるが、この酸化物はこれらの少なくとも二つの元素からなる純粋な混合酸化物ではない。
【0028】
パラジウムと酸化セリウムを含む材料は、含漬法や共沈法を含む既知の方法により得られるがこれに限定されない。共沈材料は、EP0602865号(下記の実施例2も参照)に開示される方法により得られる。
【0029】
限定的ではないが、リーンバーン内燃機関、とりわけ車両機関から排出されるNOを処理するために利用可能な他の実施態様において、NO吸着剤が、200℃以上で正味のNOを吸着し、且つ250℃以上で正味のNOを脱着する熱再生可能なNO吸着剤(即ち、約200℃以上250℃以下において正味の吸着)と、プラチナと金属酸化物を含んでなるNO吸着剤と組み合わされてなるものである。これらの実施態様において、熱再生可能なNO吸収剤は、アルミナ、セリア、及び/又はジルコニアに分散させたプラチナを含んでなる。本実施態様の有利な特徴は、適宜のNO還元触媒(例えば窒素還元剤を使用した選択触媒還元触媒)がより活性化してNO還元を行う温度(すなわち、ライトオフ温度を超過する温度)を約200℃以上の温度より高い温度(約250℃以上、例えば約255℃以上、260℃以上、265℃以上、又は270℃以上)にして、正味のNOの脱着をこのような温度まで遅らせることができるということ、又は、より高温でより容易に加水分解又は熱分解する尿素等のアンモニア前駆体を使用できるということである。
【0030】
他の積層構成において、特定の状況においては、Pd含有層の下にPt含有層を配置することが望ましい場合があると本件発明者等は確信している。
【0031】
通常、積層システムは、背圧に関する問題に寄与することが可能なため、フィルタ基材よりもフロースルーモノリス基材システムを被覆するのに適している。この観点から、そしてより直近の開発において、本件発明者等は、特に(限定されるものではないが)フィルタ基材が被覆される場合、同一のウォッシュコート層においてPd構成部材とPt構成部材の両者を組み合わせることが有利であると特定した。例えば、PtとPdの両者を、ウォッシュコートに含まれるCeO又はCe−ZrO混合酸化物又は複合物に担持させることができる。ウォッシュコートは、アルミナ等の他の部材を含んでもよい。或いは、PdをCeO(又はCe−ZrO)にプレフィックスし、そしてこれをPtがプレフィックスされた別の担体、例えばPt/Ce−ZrO、Pt/CeO、Pt/ZrO、又はPt/Al等とウォッシュコート内で組み合わせてもよい。
【0032】
燃料に含まれる硫黄分は世界的に減少している。しかしながら、排気システムでのCeO系構成部材の使用に関して認識されている問題として、このCeO系構成部材が硫酸化して活性が低下してしまうということがある。CeO系構成部材の目的は酸素、水素、またはNO等の種を吸着することであるのに、硫酸化による影響を相殺するよう脱硫レジームを設けなくてはならない場合もある。しかしながら、ドープされたある種のセリア系材料は、より容易に脱硫化されるため本発明において有利に使用可能であることが確認されている。或いは、CeOの代わりにTiO及び同種の材料も使用可能である。
【0033】
NO吸着剤と熱再生可能なNO吸着剤は、このような利点を提供するいずれの好適な構成でも配置可能である。例えば、一の実施態様において、フロースルー基材モノリスは、その吸気口端の領域をNO吸着剤で被覆され、当該基材モノリスの排気口端を熱再生可能なNO吸着剤で被覆してなる。或いは、NO吸着剤が基材モノリスの下層内に備えられ、熱再生可能なNO吸着剤がこの下層上に積層された層に備えられる。
【0034】
本発明による方法の工程(ii)及び/又は(iii)は、正味のリーンガス流において実施可能である。
【0035】
当業界で知られる好適なNO還元触媒は、還元剤として炭化水素及び/又は水素を使用可能なリーンNO触媒(炭化水素−SCR触媒としても知られる)、又はアルカリ土類金属又はアルカリ金属NO吸着剤構成部材、及び好適にはプラチナを含むNO還元触媒構成部材、及び選択的にロジウム等のNO還元触媒構成部材を備えたNOトラップを含む。特定の実施態様において、前記工程(iii)の触媒が選択触媒還元(SCR)触媒であり、還元剤が窒素還元剤である。特定の実施態様において、NO還元触媒はプラチナを含まない。
【0036】
第二の実施態様によれば、本発明は、酸化窒素(NO)を含むリーンガス流中の窒素酸化物(NO)を還元するためのシステムであって、
前記リーンガス流からNOそれ自体を200℃未満で吸着する吸着剤と、
前記NO吸着剤を200℃以上でリーンガス流に接触させてNO吸着剤からNOを脱着させる手段と、
NO還元触媒を含む前記NO吸着剤から脱着されたNOを還元する手段と、
炭化水素還元剤、窒素還元剤、水素、及びこれらのうち2以上の混合物からなる群から選択される還元剤の供給源とを備えてなるものであり、
前記NO吸着剤が、パラジウムと酸化セリウムを含んでなるものである、システムを提供する。
【0037】
典型的には、NO吸着剤はウォッシュコートに含まれ、例えばセラミック製又は金属製のモノリス等のフロースルー基材モノリスのチャネルの少なくとも一部に塗布され、そしてこの基材モノリスがシステムに配置される。フロースルー基材は、軸方向に延びる比較的小型の並行な複数の管からなるハニカム構造である。しかしながら、以下でより詳細に説明されるような特定の構成においては、NO吸着剤をウォールフローフィルタ等のフィルタ基材の少なくとも一部に塗布することが有利な場合もある。
【0038】
特定の実施態様において、NO還元触媒は、選択触媒還元触媒であり、還元剤は窒素還元剤である。
【0039】
好適な実施態様において、システムはリーンバーン内燃機関用の排気システムであって、NO吸着剤はNO還元触媒の上流に配置されるかNO還元触媒と共に配置される。当排気システムは、還元剤を、NO吸着剤とNO還元触媒の間に存在する排気ガスか、或いはNO吸着剤とNO還元触媒の両方の上流側に存在する排気ガスに導入するための手段を備えている。
【0040】
本システムがリーンバーン内燃機関用の排気システムを備えてなる一の実施態様において、NO吸着剤構成部材は粒子フィルタの上流側端部に関係付けることが可能である。
【0041】
本実施態様の特徴は、約200℃又はそれ以上の温度でNO吸着剤から解放されるNOを利用して粒子フィルタで集塵された粒子を燃焼させることができることである。また、NOとNOの混合物はより容易にNに還元されるため、NOとNOの混合物は遷移金属/ゼオライトSCR触媒等のSCR触媒によるNO還元に望ましいことが理解されている(例えば、・・・1978年、No.6、874頁〜881頁)。これは、例えば、適切に活性化する酸化プラチナ構成部材等のNO酸化触媒をNO吸着剤構成部材の下流に配置することにより実現できる。一の実施態様において、Pt酸化構成部材は、約200℃以上で正味のNOを吸着し、約250℃以上でNOを脱着する、例えばPt/Al及び/又はPt/ZrO等のプラチナと金属酸化物を含んでなる、熱再生可能なNO吸着剤であり得る。
【0042】
排気システムの構成は、多数の設計選択肢のうちから意図される用途に応じて選択可能である。例えば、一の実施態様において、NO吸着剤が粒子フィルタの吸気口端に塗布され、還元剤導入手段がフィルタの下流に配置され、NO還元触媒が還元剤導入手段の下流に配置される。他の実施態様において、又は更に、NO吸着剤は粒子フィルタの上流に配置された別の基材に設けられており、例えば上記のEP1054722号に開示された構成におけるNO酸化触媒の一部を形成することが可能である。
【0043】
粒子フィルタは、このようなタスクに好適であり、これには例えばコーディエライト又はシリコンカーバイドからなるセラミックウォールフローフィルタ、EP1276549号又は1057519号に開示される焼結金属フィルタ又は部分フィルタが含まれる。いずれの場合においても、粒子フィルタはセリア系又はセリア−ジルコニア系触媒等の適切な卑金属触媒により触媒作用を受け、及び/又は1以上のプラチナ群金属、典型的にはプラチナ、パラジウム、又はプラチナとパラジウムの双方を含有していることが可能である。
【0044】
特定の実施態様において、フィルタはNO吸着剤に被覆されてなり、基材モノリスは粒子フィルタである。
【0045】
未燃焼の炭化水素を触媒化煤フィルタ(CSF)の上流に位置する排気システムに噴射することにより(排気マニホルドの下流の排気ガスに直接的に、又は排気ストローク中に燃料を一つ以上のエンジンシリンダに噴射することにより)CSFに保持された煤を積極的に燃焼させ、噴射された炭化水素をフィルタ触媒上で燃焼させてフィルタの温度を上昇させて煤を燃焼させることが知られている。このような従来技術によるフィルタ再生に伴い、排気ガスの組成がリッチになること、すなわちラムダ<1になることがあり得る。本発明の一の実施態様において、排気ガスがリッチになると、フィルタ再生が促進されて、排気ガスがリッチにならないように、すなわち、使用中にシステムがリーンな状態で、すなわちラムダ>1の状態で実質的に継続的に作動するようにされる。
【0046】
NO還元触媒が窒素還元剤を使用するSCR触媒である場合、SCR触媒はNOのNへの還元に触媒作用を及ぼすことが可能な触媒であり得る。好適な触媒には、V/WO/TiO等のバナジウム系触媒、鉄/ベータ−ゼオライト等の遷移金属置換ゼオライト、又はFe−WO−ZrO等の非バナジウム系金属触媒が含まれる。
【0047】
特定の実施態様にいて、粒子フィルタ触媒はSCR触媒である。すなわち、フィルタは押出型SCR触媒を含んでなるか、触媒がフィルタ基材モノリスに塗布されてなる。或いは、又は更に、SCR触媒が、粒子フィルタの下流に配置された別の基材に設けられる。
【0048】
本発明のシステム又は方法に使用される還元剤は、好適な炭化水素還元剤、窒素還元剤、又は水素である。本発明のシステムの好適な使用において炭化水素還元剤を採用する構成においては、炭化水素還元剤は、エンジンに動力を供給する炭化水素燃料であり得る。還元剤が炭化水素燃料である場合、燃料をクラックして炭化水素のより短い鎖を形成し、より効果的なNO還元を促進することが望ましい場合もある。この観点から、Pd/CeOが特に炭化水素燃料をクラックするのに効果的な触媒である。
【0049】
窒素還元剤は、アンモニアそれ自体、ヒドラジン、又は尿素((NHCO)、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、及びギ酸アンモニウムからなる群から選択されるアンモニア前駆体を含んでなる。水素は、例えば炭化水素燃料を好適なリフォーミング触媒に接触させることにより、その位置で生成できる。又は、ガスが二酸化炭素と水を含んでいる場合は、ガス流を好適な水―ガスシフト触媒に接触させることにより生成できる。
【0050】
本システムは、排気ガス中への排気ガスの導入を制御してガス中のNOを還元する手段を備えることができる。一の実施態様において、この制御手段は電気制御ユニットと、選択的にエンジン制御ユニットを備えてなる。更に、制御手段はNO還元触媒の下流に配置されたNOセンサを備えていてもよい。
【0051】
更なる実施態様によれば、本発明は、本発明による排気システムを備えたリーンバーン内燃機関を提供する。リーンバーン内燃機関は、リーンバーンガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり得るが、液体石油ガス、天然ガス等の他の燃料を燃料とすることもでき、或いはバイオ燃料又は気体・液体製品を含み得る。
【0052】
特定の実施態様において、エンジンは継続的にリーン運転される。「継続的にリーン」であることにより、多量の炭化水素及び/又は一酸化炭素を接触させることにより比較的まれにしか再生されないフィルタを備えたシステムを包含することが意図されている。これは、エンジンが比較的リッチな状態で運転されてNO吸着体に保持されたNOを還元するEP560991号に開示された構成や、NO吸着体に保持されたNOがリッチにされた排気ガスによってNHに還元されるEP1559892号に開示された構成と対照的である。更に、窒素還元剤を利用する本発明で用いられる一の実施態様によるシステムは、SCR触媒の上流に設けられた還元剤インゼクタを備えてなる。これに対し、EP892号のシステムは、その場で生成されたNH還元剤に依存する。
【0053】
他の実施態様において、エンジンは、WO2004/025096号に開示されるような、燃焼に先立ち略全ての燃焼用燃料が燃焼室に噴射されるような圧縮点火エンジンではない。
【0054】
更なる実施態様において、エンジンは、WO2004/025093号に開示されるような、第一の通常走行モードと、第一の走行モードに対して高レベルの一酸化炭素を含む排気ガスを生じる第二の走行モードにおいて運転可能な圧縮点火エンジンであって、使用時にこれら二つの運転モードを切り替える手段を備えた圧縮点火エンジンではない。
【0055】
曖昧性を排除するために、本明細書で引用された全ての文献はその全内容を参照によりここに組み入れたものとする。
【0056】
本発明がより十分に理解されるように、本発明の実施態様と例示的な実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【0057】
図1を参照すると、受動(熱)再生型のNO吸着剤16を特徴とする本発明による排気システム10を備えてなるディーゼルエンジン12が示されている。排気システムは、後処理部材が直列に配置された排気ライン14を備えてなる。NO吸着剤16は、NO吸着剤組成物により被覆されてなるセラミック製のフロースルー基材モノリスを備えている。NO吸着剤組成物は、セリアに担持されたパラジウムを含んでなり、リーン排気ガスから正味のNOを約200℃未満の温度で吸着し、リーン排気ガス中のNOを約200℃以上の温度で脱着する。
【0058】
セラミック製フロースルー基材モノリスに塗布されたFe−WO−ZrOSCR触媒20は、NO吸着剤16の下流に配置されている。NH酸化クリーンアップ又はスリップ触媒36が、SCR触媒モノリス基材の下流端に塗布されている。或いは、NHスリップ触媒がSCR触媒の下流に配置された別の基材(図示せず)に塗布されていてもよい。還元流体(尿素26)をリザーバ24から排気ライン14内で搬送される排気ガスに導入する手段(インゼクタ22)が設けられている。インゼクタ22はバルブ28を用いて制御され、このバルブは電子制御ユニット30(バルブ制御が点線により示されている)により制御される。電子制御ユニット30は、SCR触媒の下流に配置されたNOセンサ32から入力された閉ループフィードバック制御を受信する。
【0059】
使用に際して、セリアに担持されたパラジウムを含むNO吸着剤16が、排気ガス中の正味のNOxを、約200℃未満の温度で吸着する。約200℃以上の排気ガス温度で、NO吸着剤16は正味のNOを脱着する。NO吸着剤から排出されたNOは、SCR触媒20で、インゼクタ22を介して噴射された尿素から派生したアンモニアの存在下で還元される。NHスリップ触媒36は、そのままでは大気に排気されてしまうであろうNHを酸化する。
【0060】
図2は、本発明の排気システム40の第二の実施態様を示す。図2において、図1と共通の参照番号を有する部材は同一の部材であることを示す。第二の実施態様において、NO吸着組成物が、セラミック製のウォールフローフィルタであるフィルタ基材18の吸気口端において均一長さの領域に塗布されている。フィルタの残りの部分は、25gft−3プラチナでアルミナ担体触媒に担持されたプラチナで被覆されている。NO吸着組成物は、セリア/ジルコニア混合酸化物に担持されたパラジウムである。フロースルーモノリス基材に塗布された鉄/ベータゼオライトSCR触媒21が、粒子フィルタの下流に配置されている。また、還元剤前駆体、すなわち尿素26をSCR触媒の上流の排気ガスに導入する手段(インゼクタ22)が、粒子フィルタ18とSCR触媒との間に配置されている。
【0061】
実際には、約200℃未満の排気ガス温度で、正味のNOがリーン排気ガスからNO吸着剤16に吸着される。そして、約200℃以上の温度で、正味のNOがリーン排気ガスにおいてNO吸着剤から脱着されて、脱着されたNOを含むNOが約200℃以上約250℃未満の温度でPt−Al触媒に吸着される。約250℃以上で、NOがPt−Al触媒から脱着され、ガス流に存在する及び/又はPt−Al触媒から脱着されたNOは、フィルタ18に塗布されたPt−Al触媒で酸化されてNOとなることができ、粒子をフィルタのNO中で燃焼させることができる。フィルタに塗布されたPt−Al触媒は、フィルタの下流の排気ガス中のNO:NO比の増加にも寄与する。NOとNOの混合物は、よりNに還元されやすいため、SCR触媒によるNO還元に好ましいことが知られている(上記参照)。
【0062】
図3において、図2と共通の参照符号は、図2と同一の部材を示している。第3の実施態様の排気システム50は、ウォールフローフィルタ基材18の吸気口端に塗布されたNO酸化触媒領域34を備えている。この排気システムにおいて、フィルタ部分の多孔性壁部にトラップされた煤を吸気口端で生成されたNO中で燃焼させることができる(本件出願人によるWO01/12320号参照)。下流において、NO吸着剤36がPd−CeO/ZrO2(セリウムとジルコニウムの双方を含有する混合酸化物)NO吸着組成物により被覆されたフロースルーモノリス基材を備えてなる。
【0063】
図4を参照すると、例えば、ガスタービン、石炭又は重油燃焼動力装置、精錬ヒータ又は精錬ボイラによる精錬処理、化学工場における処理、コークス炉、公共廃棄物処理工場や焼却炉、コーヒー焙焼工場等の(工場102を例示とする)工業プロセスにより生じたガス中のNOを処理する回路100が示されている。
【0064】
図4Aと図4Bは、ライン104を備えた工業プロセスにより生じるガス中のNOを処理するための回路100を示す。ライン104は、同一のスプリットライン108間のガス流を制御するスプリッタバルブ106に連結されるポンプ手段(図示せず)により選択的に制御される。例えば1平方インチ当たり50セルの金属製基材モノリスであって、パラジウムと酸化セリウムを含んでなるNO吸着剤に被覆されてなる基材モノリス110が、各スプリットライン108に配置されている。処理されたガスは、ライン112を経由してスタック等を介して大気中に排出される。
【0065】
実際には、スプリッタバルブ106は、ガス流を2本のスプリットラインのうちの第一のスプリットライン108Aに導くように制御され、当該ガス中のNOは、NO吸着剤に約200℃未満で吸着される。スプリットライン108に進入するガスの温度によって、例えば適切な熱交換機又は水冷ジャケット手段を使用してNOがより効果的に吸着されるようにガスを冷却することが必要な場合がある。NOを吸着するNO吸着剤の充填能力が所要のレベルを下回ると判断された場合、例えば戻りライン112に配置された適宜のNOセンサ(図示せず)を使用して、スプリッタバルブ106を作動させてガス流を第一のスプリットライン108Aから第二のスプリットライン108Bに切り替えることにより、本システムのNO除去能力を維持する。
【0066】
一方、オフラインのNO吸着剤(図4Aにおいては110A、図4Bにおいては110B)が、約200度以上の空気等の加熱された気体の逆電流供給部114を使用して再生される。NO吸着剤110から解放されたNOは、適宜のNO還元触媒と還元剤の組み合わせを使用してオフラインで還元される。
【実施例】
【0067】
実施例1:含浸サンプル調製品
Pd/CeO、Pt/CeO、及びPt/Al触媒が、CeO又はガンマAl担体材料を適切な貴金属の塩水溶液に含浸させることにより調製しれた。このようにして得られた製品を110℃で1時間乾燥させ、次いで500℃の空気中で1時間焼成させて、「フレッシュ加工」触媒サンプルを得た。エイジング加工サンプルは、750℃で10時間空気中で加熱することにより調製した。
【0068】
実施例2:共沈殿サンプル調製品
0.9wt%のPd名目装填量であるPd−CeO触媒50gが、Ce(NO(126g)、Pd(NO(5.57g−試金分析8.08%Pd)、及び固体NaOH(36g)を用いて調製した。NaOHは、6リットルの純水に溶解させた後に沸騰した。Pd(NOとCe(NOは、単独溶液として500cmになるまで水に溶解した。このようにして得られた溶液を沸騰しているNaOHに滴下添加することにより黒い沈殿物を形成した。Pd(NO/Ce3+溶液の添加は、通常、1時間以上続けられ、最終pHは標準的には約10であった。沈殿物を更に1時間沸騰させて濾過した後、洗浄してNO、Cl、及びNa+を含まない状態とした。洗浄された沈殿物を、110℃で乾燥させて、次いで500℃の空気中で焼成した。
【0069】
実施例3:触媒コア製品
適量のアルミナバインダーを含む、実施例1の各触媒サンプルのウォッシュコートが調製した。コーディエライトフロースルー基材モノリス(1平方インチ辺り400セル、壁厚:6/1000インチ)をこのウォッシュコートで被覆し、次いで110℃で1時間乾燥させた後500℃の空気中で1時間焼成させた。各被覆基材から、直径1インチ・長さ3インチのコアが切り出した。実施例1の担体材料に充填されている貴金属を計算したところ、基材モノリスに充填されている貴金属は100gft−3であった。
【0070】
エイジング加工Pd−CeOの下層とエイジング加工Pt−Alの上層を備えてなる実施態様が、第一パス内の基材モノリスをPd−CeOで被覆する工程、これに続く乾燥工程と焼成工程、そしてPd−CeOをPt−Alの上層で被覆する第二パス工程、そして触媒コアを得る前の再度の乾燥工程と焼成工程により調製した。この二層構造体のエイジングは、上記実施例1で述べた方法と同様に実施した。下層と上層それぞれに充填される貴金属量は、100gft−3に調整した(すなわち、二層構造体全体では貴金属充填量の総計は200gft−3)。
【0071】
実施例4:サンプル試験
実施例3にて調製されたコアを、合成触媒活性テスト(SCAT)原子炉に搬入し、以下の合成ディーゼル排気ガス混合物を用いて試験を行った。すなわち、行程容積60,000hr−1で、合成ディーゼル排気ガス混合物は、100ppmのNO(吸蔵期間のみ)、0.05%のCO、4.5%のCO、250ppmのC、12%のO、5%のHO、残部のNからなる。最初に、吸気口付近のNOが10分間に亘り100ppmのNOに変換されるNO吸着フェーズの間に、コアサンプルの温度を120℃に安定させた。吸気ガス内のNOを10分後に0ppmとし、これに続いて、排気口のNOを継続的に検出しつつサンプルの温度を300度まで傾斜的に毎分20℃の上昇度で上昇させた。この手順は、温度の傾斜上昇が実施される前の、NOが吸気口に高濃度で存在する160℃の浸漬温度と、200℃の安定温度とにおいて繰り返した。以下で明らかにされる理由により、この手続きは、Cが省略された(残部のN)以外は同一のガス混合物についても繰り返した。結果を図5から図8に示す。
【0072】
図5を参照すると、120℃のNO吸着に続いて、温度が120℃以上に上昇すると実質的に直ちにNOが脱着されていることがわかる。160℃のNO吸着、及び程度は下がるが200℃のNO吸着の後にも同様の効果が見られる。このことは、NOが比較的低温でPd−CeOから熱的に脱着されることを示している。この効果は、フレッシュ加工及びエイジング加工PdCeOサンプルに共に見られるものであるが、エイジング加工触媒の方が脱着するNOの量が少ない(吸着するNOの量も少ない)。
【0073】
図6を参照すると、エイジング加工PdCeOの熱的NO脱着現象が、120℃及び160℃のデータポイントにおけるフレッシュ加工Pt−Al又はPdCeOより非常に優れていることがわかる。しかしながら、図7から、Cが存在すると、大規模なNOピークがより高温でプラチナ含有サンプルに観察されることがわかる。この観察は、PdCeO及びPt−Alから熱的に脱着されたNOが、場合によっては吸着フェーズ中にも、プラチナ含有触媒それ自身のCにより還元され、これによりNO脱着ピークが減少するが({HC}+NO→N+CO+HO(一部NO)の反応によるリーンNO触媒)、PdCeOにおいてはNOが残り、従って例えばフィルタの下流のディーゼル粒子の燃焼に利用できる、すなわち、例えばプラチナ系酸化物触媒等を利用してNOがNOに酸化してディーゼル粒子がNO+C→NO+COの反応式において燃焼されることを示唆する。この工程は、Pt−CeO/ZrO又はPt−及びPd−CeO/ZrO等のプラチナ系触媒を含む触媒化煤フィルタの上流にPdCeO構成部材が配置されている場合にも採用可能である。
【0074】
図8を参照すると、Cがない場合、比較的少量のNOが熱的にPd−CeOサンプルから解放される一方、より多量のNOがプラチナ含有サンプルの使用により解放されることがわかる。この観察には三通りの説明が可能である。すなわち、(i)NOがNOそれ自体としてプラチナ系触媒から脱着される、(ii)プラチナ含有触媒から解放されたNOが直ちに酸化してNOになる、(iii)前記(i)と(ii)の組み合わせ。図5又は図6と比較すると、図8はNOがPd−CeOそれ自体に吸着されることを示している。なぜならば、プラチナ系触媒とは対照的に、120℃、160℃、及び200℃以上の吸着温度範囲において、Pd−CeOにおけるNO酸化は実質的に全く観察されないからである。
【0075】
図9を参照すると、図7のPd−CeO及びPt−Alで見られた傾向が120℃及び160℃のデータポイントで繰り返されていることがわかる。しかし、積層触媒が160℃のデータポイントでPd−CeOと同様の性能を示しており、200℃のデータポイントにおけるPd−CeOサンプルより高い温度でNOを脱着していることも明らかにわかる。従って、本件発明者等の実験によれば、本システムがNO脱着を約250℃以上に遅らせることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0076】
【図1】図1は、熱再生可能なNO吸着剤を特徴とする本発明の第一の実施態様による排気システムを備えた車両用リーンバーン内燃機関の概略図である。
【図2】図2は、熱再生可能なNO吸着剤を特徴とする本発明の第二の実施態様による排気システムを備えた車両用リーンバーン内燃機関の概略図である。
【図3】図3は、本発明の更なる実施態様による排気システムを備えた車両用リーンバーン内燃機関の概略図である。
【図4】図4Aと図4Bは、工業プロセスから排出されたNOを処理するために用いられるシステムを集合的に示す概略図である。
【図5】図5は、合成リーンディーゼル排気ガスが特に250ppmのCを含有する実施例3にて説明された実験における、フレッシュ加工Pd−CeOサンプルとエイジング加工Pd−CeOサンプルの時間に対する出口ガス内のNO含有量をプロットしたグラフ。
【図6】図6は、図5と同一の実験における、エイジング加工Pd−CeOサンプル、フレッシュ加工Pt−CeOサンプル、及びフレッシュ加工Pt−Alサンプルの時間に対する出口ガス内のNO含有量をプロットしたグラフ。
【図7】図7は、実施例3にて説明された実験においてCが合成リーンディーゼルから除外された実験における、エイジング加工Pd−CeOサンプル、フレッシュ加工Pt−CeOサンプル、及びフレッシュ加工Pt−Alサンプルの時間に対する出口ガス内のNO含有量をプロットしたグラフ。
【図8】図8は、図7と同一の実験における、エイジング加工Pd−CeOサンプル、フレッシュ加工Pt−CeOサンプル、及びフレッシュ加工Pt−Alサンプルの時間に対する出口ガス内のNO(注:酸化窒素であって窒素酸化物全体ではない)含有量をプロットしたグラフ。
【図9】図9は、実施例3にて説明された実験において入口ガスがC3H6を含まない実験における、エイジング加工Pd−CeOサンプル、エイジング加工Pt−Alサンプル、及びエイジング加工Pd−CeOサンプルからなる下層とエイジング加工Pt−Alサンプルからなる上層の組合せからなるエイジング加工積層触媒の時間に対する出口ガス内のNO含有量をプロットしたグラフ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化窒素(NO)を含むリーンガス流中の窒素酸化物(NO)を還元するための方法であって、
(i)前記リーンガス流から正味のNOそれ自体を、パラジウムと酸化セリウムを含む吸着剤に200℃未満で吸着する工程と、
(ii)前記NO吸着剤からNOをリーンガス流において200℃以上で正味に熱的に脱着する工程と、
(iii)前記NO吸着剤以外の触媒において、炭化水素還元剤、窒素還元剤、水素、及びこれらのうち2以上の混合物からなる群から選択される還元剤により、NOを触媒作用により還元する工程とを備えてなる、NO還元方法。
【請求項2】
前記NO吸着剤が、パラジウム及び酸化セリウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物からなるものである、請求項1に記載のNO還元方法。
【請求項3】
前記NO吸着剤が、セリアに分散させたパラジウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物を含んでなるものである、請求項1又は2に記載のNO還元方法。
【請求項4】
前記NO吸着剤が、200℃以上で正味のNOを吸着し、且つ250℃以上で正味のNOを脱着する熱再生可能なNO吸着剤と、プラチナと金属酸化物を含んでなるNO吸着剤と組み合わされてなるものである、請求項1〜3の何れか一項に記載のNO還元方法。
【請求項5】
前記工程(ii)が、正味のリーンガス流において実施される、請求項1〜4の何れか一項に記載のNO還元方法。
【請求項6】
前記工程(iii)が、正味のリーンガス流において実施される、請求項1〜5の何れか一項に記載のNO還元方法。
【請求項7】
前記工程(iii)の触媒が選択触媒還元(SCR)触媒であり、
還元剤が窒素還元剤である、請求項1〜6の何れか一項に記載のNO還元方法。
【請求項8】
酸化窒素(NO)を含むリーンガス流中の窒素酸化物(NO)を還元するためのシステムであって、
前記リーンガス流からNOそれ自体を200℃未満で吸着する吸着剤と、
前記NO吸着剤を200℃以上でリーンガス流に接触させてNO吸着剤からNOを脱着させる手段と、
NO還元触媒を含む前記NO吸着剤から脱着されたNOを還元する手段と、
炭化水素還元剤、窒素還元剤、水素、及びこれらのうち2以上の混合物からなる群から選択される還元剤の供給源とを備えてなるものであり、
前記NO吸着剤が、パラジウムと酸化セリウムを含んでなるものである、システム。
【請求項9】
前記NO吸着剤が、パラジウム及び酸化セリウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物からなるものである、請求項8に記載のシステム。
【請求項10】
前記NO吸着剤が、セリアに分散させたパラジウム、又はセリウムと少なくとも一つの他の遷移金属を含有する混合酸化物又は複合酸化物を含んでなるものである、請求項8又は9に記載のシステム。
【請求項11】
前記混合酸化物又は複合酸化物における少なくとも一つの他の遷移金属が、ジルコニウムである、請求項9又は10に記載のシステム。
【請求項12】
前記NO吸着剤に充填されたパラジウムが、0.1g/ft−3から200g/ft−3である、請求項8〜11の何れか一項に記載のシステム。
【請求項13】
前記NO吸着剤が、200℃以上で正味のNOを吸着し、且つ250℃以上で正味のNOを脱着する熱再生可能なNO吸着剤と、プラチナと金属酸化物を含んでなるNO吸着剤と組み合わされてなるものである、請求項8〜12の何れか一項に記載のシステム。
【請求項14】
前記熱再生可能なNO吸着剤が、アルミナ、セリア及び/又はジルコニアに分散されたプラチナを含んでなるものである、請求項1に記載のNO還元方法。
【請求項15】
前記NO吸着剤が下層内に存在し、且つ、前記熱再生可能なNO吸着剤が前記下層上に積層された層に存在してなる、請求項13又は14に記載のシステム。
【請求項16】
前記NO還元触媒が選択触媒還元触媒であり、
前記還元剤が窒素還元剤である、請求項8〜15の何れか一項に記載のシステム。
【請求項17】
請求項8〜16の何れか一項に記載のシステムが、リーンバーン内燃機関用の排気システムであって、
前記NO吸着剤が、前記NO還元触媒の上流に配置されるか、又は前記NO還元触媒と共に配置されてなり、
前記排気システムが、前記NO吸着剤と前記NO還元触媒の間に、又は前記NO吸着剤と前記NO還元触媒の両方の上流側に、排気ガスに還元剤を導入するための手段を備えてなる、排気システム。
【請求項18】
前記NO吸着剤が、粒子フィルタの上流側端部に加えられてなる、請求項17に記載の排気システム。
【請求項19】
前記NO吸着剤が粒子フィルタの入り口端部に塗布されてなり、
前記還元剤導入手段が前記フィルタの下流に配置され、及び
前記NO還元触媒が前記還元剤導入手段の下流に配置されてなる、請求項18に記載の排気システム。
【請求項20】
前記NO吸着剤が、前記粒子フィルタの上流に配置された別の基材に設けられてなる、請求項19に記載の排気システム。
【請求項21】
前記粒子フィルタが触媒化されてなるものである、請求項18又は20に記載の排気システム。
【請求項22】
前記粒子フィルタ触媒がSCR触媒である、請求項21に記載の排気システム。
【請求項23】
窒素還元剤が、アンモニアそれ自体、ヒドラジン、又は尿素((NHCO)、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、及びギ酸アンモニウムからなる群から選択されるアンモニア前駆体である、請求項8〜22のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項24】
還元剤の排気ガス中への導入を制御して排気ガス中のNOを還元する手段を備えてなる、請求項8〜23のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項25】
前記制御手段が、電子制御ユニット、選択的にエンジン制御ユニットを備えてなる、請求項24に記載の排気システム。
【請求項26】
前記制御手段が、前記NO還元触媒の下流に配置されたNOセンサを備えてなる、請求項24又は25に記載の排気システム。
【請求項27】
請求項16〜26の何れか一項に記載の排気システムを備えてなるリーンバーン内燃機関。
【請求項28】
請求項27に記載のディーゼルエンジン。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公表番号】特表2010−507480(P2010−507480A)
【公表日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−536802(P2009−536802)
【出願日】平成19年10月19日(2007.10.19)
【国際出願番号】PCT/GB2007/050648
【国際公開番号】WO2008/047170
【国際公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願人】(590004718)ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー (152)
【氏名又は名称原語表記】JOHNSON MATTHEY PUBLIC LIMITED COMPANY
【Fターム(参考)】