具有高度过滤效率的催化活性颗粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种壁流式过滤器，该壁流式过滤器为在通道中具有催化活性涂层的颗粒过滤器，这些通道在通道A的第一端部处的相对封闭端处以气密方式封闭，其中为过滤器的入口区域另外提供干燥粉末‑气体气溶胶，该干燥粉末‑气体气溶胶包含具有高熔点的金属化合物(诸如例如金属氧化物Al203、Si02、Fe02、Ti02、Zn02等)并且相对于废气背压同时改善催化活性和过滤效率程度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高度过滤效率的催化活性颗粒过滤器本专利技术涉及一种壁流式过滤器、其制备方法以及该过滤器用于减少内燃机的有害废气和细微颗粒的用途。具有和不具有附加催化活性涂层的柴油微粒过滤器或汽油微粒过滤器是用于去除颗粒排放物并减少废气中有害物质的合适聚集体。这些是壁流式蜂窝体，其被称为催化剂支撑体、载体或基材整料。为了满足法律标准，希望当前和未来针对内燃机的废气后处理的应用不仅出于成本原因而且出于安装空间原因而将微粒过滤器与其他催化活性功能组合。催化活性涂层可被定位在表面上或形成该表面的通道的壁中。催化活性涂层通常在所谓的涂覆操作中以悬浮液的形式被施用到催化剂支撑体上。在这方面，许多此类方法在过去由机动车废气催化转化器制造商公布(EP1064094B1、EP2521618B1、WO10015573A2、EP1136462B1、US6478874B1、US4609563A、WO9947260A1、JP5378659B2、EP2415522A1、JP2014205108A2)。与相同尺寸的流通式支撑体相比，使用微粒过滤器(无论是否经催化涂覆)导致废气背压显著增大，并且因此导致发动机扭矩减小或可能导致燃料消耗增加。为了甚至不进一步增大废气背压，催化转化器的催化活性贵金属的氧化载体材料或氧化催化剂材料的量通常在过滤器的情况下比在流通式支撑体的情况下以更小的量施用。因此，经催化涂覆的微粒过滤器的催化效果经常不如相同尺寸的流通式整料的催化效果。人们已经做出了一些努力来提供由于活性涂层而具有良好催化活性但仍具有优选低废气背压的微粒过滤器。关于低废气背压，已证明有利的是催化活性涂层不作为多孔壁流式过滤器的通道壁上的层存在；相反，过滤器的通道壁改为散布有催化活性材料(WO2005016497A1、JPH01-151706、EP1789190B1)。为此，选择催化涂层的粒度，使得颗粒渗透到壁流式过滤器的孔中并且可通过煅烧将颗粒固定在那里。具有壁内涂层的催化活性过滤器的缺点是催化活性物质的量受到多孔壁的吸收容量的限制。已发现，通过将催化活性物质施用到壁流式蜂窝体的通道壁的表面，可实现废气中有害物质的转化的增加。具有催化活性材料的壁上涂层和壁内涂层的组合也是可能的，因此可在不显著增加背压的情况下进一步提高催化性能。除了催化效果，可通过涂层改善的过滤器的另一个功能是其过滤效率，即过滤效果本身。WO2011151711A1描述了一种方法，通过该方法将干燥气溶胶施用到未涂覆或经催化涂覆的过滤器，该过滤器在通道壁中携带催化活性材料(具有修补基面涂料的壁内涂层)。气溶胶通过分布高熔点粉末状金属氧化物来提供，并且通过气流引导气溶胶通过壁流式过滤器的入口侧。在这种情况下，粒度为0.2μm至5μm的单个颗粒附聚以形成颗粒的桥接网络，并且穿过壁流式过滤器作为层沉积在单个入口通道的表面上。过滤器的典型粉末载量介于每升过滤器体积5g和50g之间。明确指出的是，不希望用金属氧化物在壁流式过滤器的孔内获得涂层。用于提高无催化活性的过滤器的过滤效率的另一种方法在WO2012030534A1中有所描述。在这种情况下，通过经由颗粒气溶胶沉积陶瓷颗粒，在入口侧的流动通道的壁上形成过滤层(“识别层”)。该层由锆、铝或硅的氧化物组成，优选为1nm至5μm范围内的纤维形式，并且具有大于10μm、通常25μm至75μm的层厚度。在涂覆过程之后，在热过程中煅烧所施用的粉末颗粒。在专利说明书US8277880B2中描述了另一种方法，在该方法中，在过滤器入口通道的表面上形成膜(“捕集层”)，以提高无催化活性的壁流式过滤器的过滤效率。通过抽吸填充有陶瓷颗粒(例如碳化硅、堇青石)的气流通过入口通道，在入口通道的表面上形成过滤膜。在施用过滤层之后，在高于1000℃的温度焙烧蜂窝体，以增大粉末层在通道壁上的粘合强度。EP2502661A2和EP2502662B1提及了通过粉末施用的另外的壁上涂层。US8388721B2中描述了通过喷雾干燥颗粒而在壁流式过滤装置的孔内涂覆。然而，在这种情况下，粉末应深深地渗透到孔中。壁的表面的20％至60％应保持烟尘颗粒可触及，从而打开。根据粉末/气体混合物的流速，可在入口侧和出口侧之间设定或多或少陡峭的粉末梯度。根据US8388721B2在孔中涂覆有粉末的过滤器的通道壁的孔可随后涂覆有催化活性组分。此处，催化活性材料也位于过滤器的通道壁中。EP2727640A1中还描述了例如通过气溶胶发生器将粉末引入孔中。此处，使用包含例如氧化铝颗粒的气流以一定方式涂覆非催化涂覆的壁流式过滤器，该方式使得具有0.1μm至5μm粒度的完整颗粒作为多孔填料沉积在壁流式过滤器的孔中。除过滤效果之外，颗粒本身还可实现过滤器的其他功能。例如，基于过滤器体积，这些颗粒以大于80g/l的量沉积在过滤器的孔中。微粒填充通道壁中的填充孔的体积的10％至50％。填充有烟尘和无烟尘的该过滤器与未经处理的过滤器相比均具有改善的过滤效率，并且具有填充有烟尘的过滤器的低废气背压。在WO2018115900A1中，壁流式过滤器涂覆有任选的干燥合成灰分，使得在任选地催化涂覆的壁流式过滤器的壁上形成连续膜层。该现有技术中列出的所有专利的目的是通过用粉末涂覆过滤器来提高过滤器的过滤效率。以这种方式关于过滤效率进行优化的过滤器还可在多孔通道壁中携带催化活性涂层，之后再进行粉末涂覆。然而，在任何示例中均未显示同时实现过滤器催化效果的优化和过滤效率的提高。因此，仍然需要这样的微粒过滤器，利用该微粒过滤器，催化活性和过滤效率二者相对于废气背压得到优化。本专利技术的目的是指定对应的微粒过滤器，利用该微粒过滤器，足够的过滤效率与废气背压的最低可能增大和高催化活性相结合。从现有技术显而易见的这些目的和其他目的通过根据权利要求1至13所述的微粒过滤器的规格来实现。权利要求14至16目的在于制备根据本专利技术的微粒过滤器。权利要求17旨在将微粒过滤器用于内燃机的废气后处理。本专利技术涉及用于从内燃机的废气中去除颗粒的壁流式过滤器，其中此类壁流式过滤器具有长度L和至少一个催化活性涂层Y和/或Z以及通道E和A，这些通道在壁流式过滤器的第一端部和第二端部之间平行延伸并且由多孔壁隔开，并且形成表面OE或OA，并且其中通道E在第二端部处封闭并且通道A在第一端部处封闭。所提出的目的非常令人惊讶地实现，因为在此类壁流式过滤器中，涂层Y位于表面OE的壁上的通道E中，其中表面OE的壁上的涂层从壁流式过滤器的第一端部延伸至小于长度L的长度，并且涂层Z位于表面OA的壁上的通道A中，其中表面OA的壁上的涂层从壁流式过滤器的第二端部延伸至小于长度L的长度，并且其中另外已经用至少一种干燥粉末-气体气溶胶撞击过滤器的入口区域E。撞击壁流式过滤器，该壁流式过滤器通常使用湿技术(例如，如US8794178中所述)分区涂覆并且其中催化活性涂层位于通道壁的表面上并且在干燥和/或煅烧之后用干燥粉末-气体气溶胶涂覆，导致壁流式过滤器具有极好的过滤效率和仅略微增加的废气背压，并且同时获得优异的催化活性。本文所述的经催化涂覆然后用粉末撞击的过滤器不同于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于从内燃机的废气中去除颗粒的壁流式过滤器，其包括长度为L的壁流式过滤器和至少一个催化活性涂层Y和/或Z，其中所述壁流式过滤器包括通道E和A，所述通道在所述壁流式过滤器的第一端部和第二端部之间平行延伸并且由多孔壁隔开，所述多孔壁分别形成表面O

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181108 DE 102018127955.81.用于从内燃机的废气中去除颗粒的壁流式过滤器，其包括长度为L的壁流式过滤器和至少一个催化活性涂层Y和/或Z，其中所述壁流式过滤器包括通道E和A，所述通道在所述壁流式过滤器的第一端部和第二端部之间平行延伸并且由多孔壁隔开，所述多孔壁分别形成表面OE和OA，并且其中所述通道E在所述第二端部处封闭并且所述通道A在所述第一端部处封闭，所述涂层Y位于所述表面OE的所述壁上的所述通道E中，其中所述表面OE的所述壁上的所述涂层从所述壁流式过滤器的所述第一端部延伸至小于所述长度L的长度，所述涂层Z位于所述表面OA的所述壁上的所述通道A中，其中所述表面OA的所述壁上的所述涂层从所述壁流式过滤器的所述第二端部延伸至小于所述长度L的长度，
其特征在于，
已经另外用至少一种干燥粉末-气体气溶胶来撞击所述过滤器的入口区域E。


2.根据权利要求1所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
涂层Y从所述壁流式过滤器的所述第一端部延伸至所述长度L的至多90％的长度。


3.根据权利要求1和/或2所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
涂层Y从所述壁流式过滤器的所述第二端部延伸至所述长度L的至多90％的长度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
所述涂层Y和/或Z为至少1.25cm长。


5.根据前述权利要求中任一项所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
所述涂层Y和/或Z在所述长度L上具有厚度梯度，使得所述涂层Y和/或Z的最小厚度在所述壁流式过滤器的所述端部处占优势。


6.根据前述权利要求中任一项所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
涂层X位于所述壁流式过滤器的所述壁中，并且所述涂层从所述壁流式过滤器的所述第一端部或所述第二端部延伸至所述长度L的100％的长度。


7.根据前述权利要求中任一项所述的壁流式过滤器，
其特征在于，
所述涂层Y和Z分别包含固定在一种或多种载体材料上的一种或多种贵金属以及一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·弗尔斯特，J·科赫，M·根施，N·德伊拜尔，A·奥尔特斯多夫，J·舍恩哈拜尔，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE