用于制备机动车辆废气催化剂的方法技术

本发明专利技术涉及用于涂覆机动车辆废气催化剂的基底的方法和装置。在这方面，基底可为流通式基底或过滤系统(“壁流式”)。本发明专利技术特别描述了此类涂覆方法的改进，其中将含有催化活性材料的悬浮液(修补基面涂料)从上方施加到或递送到此类竖直取向的基底(单片式基底)上(“定量填充”方法)。方法)。方法)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备机动车辆废气催化剂的方法
[0001]说明书
[0002]本专利技术涉及用于涂覆机动车辆废气催化剂的基底的方法和装置。在这方面，基底可为流通式基底或过滤系统(“壁流式”)。本专利技术特别描述了此类涂覆方法的改进，其中将含有催化活性材料的悬浮液(修补基面涂料)从上方施加到或递送到此类竖直取向的基底(单片式基底)上(“定量填充”方法)。
[0003]内燃机的废气通常含有有害气体一氧化碳(CO)和烃类(HC)、氮氧化物(NO
x
)和可能的硫氧化物(SO
x
)以及微粒，所述微粒主要包括烟尘残留物和可能附着的有机附聚物。这些被称为主要排放物。CO、HC和颗粒是发动机的燃烧室内部的燃料不完全燃烧的产物。当燃烧温度局部超过1400℃时，进气中的氮和氧在气缸中形成氮氧化物。硫氧化物是有机硫化合物燃烧引起的，有机硫化合物中的少量始终存在于非合成燃料中。为了去除机动车辆废气中这些对健康和环境有害的排放物，已经开发了多种用于净化废气的催化技术，其基本原理通常基于引导需要净化的废气通过其上施加有催化活性涂层的流通式或壁流式蜂窝主体或整料。这种催化剂促进不同废气组分的化学反应，同时形成无害产物，如二氧化碳和水。
[0004]刚才所述的流通式或壁流式整料因此也被称为催化剂基底、基底体或单片式基底，因为它们在其表面上或在形成该表面的孔中携带催化活性涂层。催化活性涂层通常在所谓的涂覆操作中以悬浮液(修补基面涂料)的形式被施加到催化剂基底上。这方面的许多此类方法在过去由机动车辆废气催化剂制造商公布(WO9947260A1、EP2521618B1、EP1136462B1)。
[0005]此类非均相催化剂的生产的一个重要方面是用修补基面涂料精确地涂覆基底，特别是关于例如基底的通道的涂覆长度、所施加的涂覆量、涂层的均匀度、涂层长度的均匀度和沿着催化剂基底的纵向轴线的涂层梯度，以及在分层或分区涂层设计的制备中的涂层梯度。
[0006]原则上，涂覆技术可分为两个一般类别。第一类涉及一种涂覆策略，其中抵抗重力将液体涂料悬浮液从下方(由下而上涂覆)供应到竖直取向的基底(基底主体)。专利说明书EP2521618B1和EP1136462B1是其示例。第二类涂覆技术讨论了将液体涂料浆液施加到竖直取向的基底的顶部上以及随后将其引入基底主体中(自上而下涂覆)。一般来讲，在这些方法中使用测量量的修补基面涂料，并且因此避免了昂贵原材料的过量和损失，因为整个修补基面涂料保留在基底中。WO9947260A1公开了自上而下涂覆技术，其中用于单片式基底的涂覆装置包括用于将预定量的液体组分计量到基底顶部上的装置，其中所述量的尺寸被设计为使得其基本上完全容纳在基底内。使用位于基底顶部的容器来接收一定量的液体组分，以及用于在基底底部处产生负压的装置，该装置能够将液体组分从容器中抽入基底的至少一部分中。以这种方式从上方将涂料悬浮液引入竖直取向的基底中的其他技术可见于例如WO9947260A1和EP1900442A1中。这些专利技术的共同特征是涂料悬浮液经由计量喷嘴从上方施加，该计量喷嘴居中安装在催化剂上侧的表面上方并且具有用于修补基面涂料的单个出口开口。
[0007]当从中心固定的单个喷嘴施加到竖直取向的催化剂基底(单片式基底)时，通常还具有高流动极限的有时高度粘稠的修补基面涂料悬浮液通常形成不平坦且不均匀的表面。一般来讲，与更远离的端面表面的边缘区域中相比，更大量的涂料悬浮液位于喷嘴下方的圆周中。在吸入基底中期间，这随后导致不均匀的涂层前沿能够在通道中形成，并且涂料悬浮液被吸入基底中达到不同的程度。具体地讲，就用于制备分区产品的局部涂层而言，均匀的分布和均匀的区域长度是特别重要的，以便确保在基底的整个长度和横截面上保证可重现的、均匀的催化活性，并且确保不存在不受控制的区域重叠。此外，通过固定喷嘴，在将涂料悬浮液引入基底中之前，也不可能在基底的上端面上选择性地产生具有不同量的涂料悬浮液的区域。修补基面涂料通过固定喷嘴的局部施加受限，特别是在具有越来越大直径(例如，对于重型应用，至多13英寸)的基底的情况下，导致特别高的粘度或剪切致稀修补基面涂料不再均匀分布在整个端面上的事实。
[0008]改善在基底上方提供的涂料悬浮液的量的均化的一种可能性在专利说明书WO2015145122A2、US9849469和EP0398128A1中有所描述。EP0398128A1公开了一种方法，其中在施加修补基面涂料悬浮液期间旋转单片式基底，并且经由具有多个孔的分配板将涂料悬浮液从上方计量到基底的上端面上。这确保修补基面涂料更均匀地施加到基底上；然而，表面没有发生平滑或流平。利用该方法，当修补基面涂料设置在基底的端面上时，也不可能形成具有不同量的涂料悬浮液的区域。
[0009]类似的EP0398128A1、WO2015145122A2和US9849469或JP5925101B2或EP2415522A1也描述了涂覆方法，其中修补基面涂料不是经由固定的单个喷嘴而是经由类似于淋浴头的多孔喷嘴系统添加的。WO2015145122A2描述了一种通过使用用于液体的分配头来涂覆陶瓷过滤器的方法，其中分配头具有多个开口以便将修补基面涂料均匀地分布在基底的端面上。用于制备废气纯化催化剂的类似方法公开于US9849469或JP5925101B2或EP2415522A1中。此处，修补基面涂料也经由具有多个出口开口的分配头施加，其中周边处的出口开口具有比头部中心处的出口孔大的直径。本文所述的措施导致涂料悬浮液被更均匀地施加到基底的端面上。然而，该方法的缺点在于，对于所使用的基底的每种尺寸和几何形状，在催化剂的制备中的每次产品改变期间必须制造和替换特别适于该基底的分配头。这导致在制备涂覆基底中的成本和凝固时间更高。
[0010]在本领域中，通常还需要在基底上实施径向不同浓度分布的涂料悬浮液。为了实现这一点，此前已应用了各种涂覆策略，这些涂覆策略试图在尽可能短的时间段内有利地提供良好涂覆的单片式主体。例如，WO18020777描述了用于制备带涂层的圆柱形陶瓷基底的方法，其中中心通道和周边通道具有带修补基面涂料的不同涂覆长度。为此，将涂料悬浮液从上方抽吸到竖直取向的陶瓷基底中，并且通过将具有不同气体渗透性的区域的金属网引入气流中来影响中心区域和周边区域中的抽吸脉冲的强度。US 2017/0274412中还描述了用于产生具有修补基面涂料的径向不同负载的相同原理。
[0011]根据US6596056，例如，具有修补基面涂料的径向浓度梯度的催化剂基底也可通过在施加修补基面涂料涂层之前用水润湿陶瓷基底的边缘区域来制备。润湿基底的外部区域中的通道壁降低了修补基面涂料的接收容量，从而导致沉积在周边通道中的催化材料比沉积在中心通道中的催化材料少。然而，利用这些方法，仅可用一种修补基面涂料组合物产生轴向和径向涂层轮廓。具有两种或更多种不同修补基面涂料的涂层轮廓的催化剂基底不能
以这种方式在单个涂覆步骤中产生。
[0012]在本领域中，具有一体化计量单元的机器人处理系统已被使用相当长的时间，以将液体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制备用于废气后处理的催化涂覆的单片式基底的方法，其中所述单片式基底具有两个端面A和B以及在长度L上从端面A延伸至端面B的外表面，并且其中所述单片式基底由从端面A延伸至端面B的平行通道横穿，其特征在于，a)所述单片式基底竖直取向，使得一个端面A指向上，并且另一个端面B指向下，b)通过使用能够在x/y方向上相对于所述单片式基底水平和任选地竖直移动的装置，在端面A上计量诱导催化活性的一种或多种材料的限定分布，c)通过在所述单片式基底上施加压力差，将所计量材料输送到所述单片式基底中，d)如果适用的话，最终将所述催化涂覆的单片式基底干燥并煅烧。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料作为悬浮液、液体、乳液或泡沫存在。3.根据权利要求1和/或2所述的方法，其特征在于，所述作为悬浮液、乳液或泡沫的材料具有流动极限，并且材料和基底之间的接触角>45
°
。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料可渗透的装置位于所述端面上，使得诱导催化活性的所述材料仅在步骤c)中施加所述压力差之后才首先保留在所述可渗透装置处或所述可渗透装置上并且渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
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：