一种柴油过滤器，它包括由堇青石制成的堵塞的壁流蜂窝过滤器体，该过滤器体具有许多横跨该过滤器体前沿入口端至出口端的平行的顶端堵塞的单元管道，所述过滤器在２５－８００℃的ＣＴＥ小于１３×１０↑［－７］／℃，过滤器体积密度小于０．６０ｇ／ｃｍ↑［３］，中位孔径ｄ↓［５０］小于２５微米，孔隙度和孔径分布满足关系Ｐｍ≤３．７５，其中Ｐｍ等于１０．２４７４｛１／［（ｄ↓［５０］）↑［２］（％孔隙度／１００）］｝＋０．０３６６１８３（ｄ↓［９０］）－０．０００４０１１９（ｄ↓［９０］）↑［２］＋０．４６８８１５（１００／％孔隙度）＋０．０２９７７１５（ｄ↓［５０］）＋１．６１６３９（ｄ↓［５０］－ｄ↓［１０］）／ｄ↓［５０］，其中，ｄ↓［１０］和ｄ↓［９０］是以体积计的孔径分布为１０％和９０％时的孔径，并且ｄ↓［１０］＜ｄ↓［５０］＜ｄ↓［９０］。还提供其制造方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及一种柴油机颗粒过滤器，尤其涉及一种具有高过滤效率、高强度和低压降，适合催化和非催化用途的堇青石壁流柴油机颗粒过滤器。自八十年代早期以来，已使用多孔壁流陶瓷过滤器从柴油发动机尾气中除去碳烟灰颗粒。陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器(DPF)很好地兼有低CTE(用于抗热冲击)、低压降(用于发动机效率和燃料经济性)、高过滤效率(用于从尾气中除去大部分颗粒)、高强度(以便于使用过程中的处理、装填和抗振动)和低成本。堇青石能满足这些要求。但是进一步降低市售堇青石DPF的压降是有益的。在使用过程中，随着过滤器中柴油机颗粒物质或碳烟灰的沉积，陶瓷过滤器的压降会升高。通常，在首次沉积0.5-1.0克/升烟灰的过程中，压降的上升特别快。这是因为烟灰渗入过滤器壁的表面和近表面孔隙中的缘故。过滤器壁中存在烟灰使该过滤器壁的总体渗透性下降，从而使流过该过滤器壁的气流阻力上升，提高了穿过过滤器的压降。一旦所述表面和近表面孔隙中填充多孔的烟灰沉积物，其它烟灰会积聚在入口管道壁的外表面上，形成离散的多孔烟灰层即“烟灰块”。尽管这种烟灰层的渗透性非常低，但是在烟灰层的形成阶段每单位质量的沉积烟灰造成的压降升高率实际上低于烟灰渗入过滤器壁的初始阶段每单位质量的沉积烟灰造成的压降升高率。这种烟灰必须周期性地从过滤器中原位烧除以防止过滤器堵塞并将过滤器恢复至低压降状态。该过程称为过滤器的“再生”。近来，控制柴油发动机污染的趋势是在陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器中应用催化剂体系，以促使尾气中一氧化碳和未燃烧的烃转化成二氧化碳和水。这些催化剂体系一般由承载在高表面积金属氧化物上的高度分散的贵金属催化剂混合物组成。该催化剂体系可在过滤器壁的外表面上以“侵蚀涂层(washcoat)”的形式存在，但是通常主要存在于过滤器壁的孔隙(pore)中，此时所述金属氧化物和贵金属一起形成衬在过滤器壁孔隙表面上的薄涂层。除了对气体反应进行催化以外，该催化剂还可用于在过滤器再生过程中降低由于积聚烟灰燃烧产生的温度，或可便于过滤器的再生。过滤器的再生要求进入过滤器的尾气流温度上升至烟灰开始燃烧的温度点。业已采用各种方法来提供这种升温能量，但是所有这种方法均会降低机动车燃料的使用效率。因此，通过减少使烟灰点火所需的能量，所述催化剂能在机动车整个使用寿命过程中提高燃料效率并节约开销。但是发现将催化剂用于陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器会提高干净的和沉积烟灰的过滤器两边的压降。这是因为施用该催化剂体系会降低过滤器的孔隙度，改变孔径分布和孔隙的连通性。这种孔隙微结构的变化降低了烟灰沉积前干净的过滤器壁的渗透性，也降低了带有给定质量烟灰的带烟灰的过滤器壁的渗透性。为了解决带催化剂的过滤器中观察到的压降上升问题，业已提出了提高孔隙度和中位孔径的方法。但是，将高孔隙度和大孔径组合在一起会降低过滤效率并降低机械强度，难以获得优化的过滤器。此外，扩大孔径分布会造成催化剂分布不均匀。对本领域而言，需要这样一种高孔隙度堇青石陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器，它相对现有过滤器来说能在催化和未催化状态中都具有更低的压降，同时保持高的过滤效率和足够的机械强度。本专利技术提供这样一种堇青石陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器及其制备方法。专利技术的概述本专利技术的一个方面是提供一种柴油机颗粒过滤器，它包括堵塞(plugged)的壁流蜂窝过滤器体，所述过滤器体由堇青石组成并具有许多平行的端部堵塞的单元管道(cell channel)，所述管道由前沿入口端至出口端横贯所述过滤器体；所述过滤器体呈现(a)CTE(25-800℃)小于13×10-7/℃，较好小于10×10-7/℃，更好小于7×10-7/℃；最好大于4×10-7/℃但小于13×10-7/℃，更好大于4×10-7/℃但小于10×10-7/℃，优选大于4×10-7/℃但小于7×10-7/℃；(b)过滤器体积密度小于0.60g/cm3；(c)中位孔直径d50小于25微米，并且孔隙度和孔直径分布满足关系Pm≤3.75，较好Pm≤3.50，更好Pm≤3.30，其中，Pm为10.2474{1/}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2+0.468815(100/％孔隙度)2+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50，其中，d10和d90是以体积计的孔直径分布为10％和90％处以微米为单体的孔直径，并且d10＜d50＜d90。本专利技术柴油机颗粒过滤器适用于催化的和未催化的用途。下面将描述本专利技术柴油过滤器的较好实例。本专利技术的一个方面是提供一种用于柴油机颗粒过滤器的堇青石结构物的制造方法，所述方法包括形成制造堇青石的原料、孔隙形成剂和有机组分的混合物，所述制造堇青石的原料包括各自具有中位粒径的滑石、二氧化硅、形成氧化铝的物质和任选的高岭土，所述滑石的中位粒径、形成氧化铝的物质的中位粒径、孔隙形成剂和孔隙形成剂的中位粒径满足下列关系Rm≤-2.64，其中Rm等于；将所述混合物成型为结构物坯料；和在形成烧制结构物的温度和时间下烧制该结构物坯料。所述中位粒径的单位为微米，密度单位为克/立方厘米。下面进一步描述本专利技术制造方法的较好实例。附图说明参照附图并结合下面的详细描述可完全理解本专利技术，附图中图1表示对比过滤器(开孔循环)和本专利技术过滤器(填充循环)在25℃和11.25标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与干燥的人造碳烟灰的量之间的关系，所述人造碳烟灰是以15标准立方英尺/分钟的流量事先加载在过滤器中；所有的过滤器都具有大致相同的外部尺寸(2英寸直径，6英寸长)以及大致相同的通道密度(cell density)(165-215通道(cell)/英寸2)；图2表示对比过滤器(开孔循环)和本专利技术过滤器(填充循环)在25℃和11.25标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与孔隙微结构参数Pm之间的关系，过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215cpsi)并且干燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉积)；图3表示对比过滤器(开孔循环)和本专利技术过滤器(填充循环)在25℃和11.25标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与10-50微米之间的孔隙百分数之间的关系，过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215cpsi)并且干燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉积)；图4表示对比过滤器(开孔循环)和本专利技术过滤器(填充循环)在25℃和11.25标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与原料参数Rm之间的关系，过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215cpsi)并且干燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉积)；专利技术的详细描述本专利技术堇青石柴油机颗粒过滤器具有改进的孔隙微结构，这种孔隙微结构具有优良的孔隙连通性和均匀的孔径(pore size)分布，从而能明显降低压降，同时保持机械强度和高的过滤效率。因此，孔隙度和孔径分布满足关系Pm≤3.75，其中Pm是由下式算得的10.2474{1/}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2+0.468815(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柴油机颗粒过滤器，它包括由堇青石制成的堵塞的壁流蜂窝过滤器体，该过滤器体具有许多横跨该过滤器体前入口端至出口端的平行的端部堵塞的单元管道，所述过滤器在２５－８００℃的ＣＴＥ小于１３×１０↑［－７］／℃，过滤器体积密度小于０．６０ｇ／ｃｍ↑［３］，中位孔直径ｄ↓［５０］小于２５微米，孔隙度和孔径分布满足关系Ｐｍ≤３．７５，其中Ｐｍ等于１０．２４７４｛１／［（ｄ↓［５０］）↑［２］（％孔隙度／１００）］｝＋０．０３６６１８３（ｄ↓［９０］）－０．０００４０１１９（ｄ↓［９０］）↑［２］＋０．４６８８１５（１００／％孔隙度）↑［２］＋０．０２９７７１５（ｄ↓［５０］）＋１．６１６３９（ｄ↓［５０］－ｄ↓［１０］）／ｄ↓［５０］，其中，ｄ↓［１０］和ｄ↓［９０］是以体积计的孔径分布在１０％和９０％处的孔直径，并且ｄ↓［１０］＜ｄ↓［５０］＜ｄ↓［９０］。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：GA默克尔，T陶，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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