DE102019100107A1 - Catalytically active filter substrate and process for its manufacture and use - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Partikelfiltern.Partikelfilter werden gemeinhin zur Filterung von Abgasen aus einem Verbrennungsprozess eingesetzt. Ebenfalls angegeben werden neue Filtersubstrate sowie deren spezifische Verwendung in der Abgasnachbehandlung.Particulate filter manufacturing process Particulate filters are commonly used to filter exhaust gases from a combustion process. New filter substrates and their specific use in exhaust gas aftertreatment are also specified.
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von Partikelfiltern gerichtet. Die Partikelfilter werden gemeinhin zur Filterung von Abgasen aus einem Verbrennungsprozess eingesetzt. Ebenfalls angegeben werden neue entsprechend erfindungsgemäß hergestellte Filtersubstrate sowie deren spezifische Verwendung in der Abgasnachbehandlung.The present invention is directed to a method of making particle filters. Particulate filters are commonly used to filter exhaust gases from a combustion process. Also specified are new filter substrates produced according to the invention and their specific use in exhaust gas aftertreatment.
Das Abgas von z.B. Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen enthält typischerweise die Schadgase Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOx) und gegebenenfalls Schwefeloxide (SOx), sowie Partikel, die überwiegend aus Rußrückständen und gegebenenfalls anhaftenden organischen Agglomeraten bestehen. Diese werden als Primäremissionen bezeichnet. CO, HC und Partikel sind Produkte der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Motors. Stickoxide entstehen im Zylinder aus Stickstoff und Sauerstoff der Ansaugluft, wenn die Verbrennungstemperaturen lokal 1400°C überschreiten. Schwefeloxide resultieren aus der Verbrennung organischer Schwefelverbindungen, die in nicht-synthetischen Kraftstoffen immer in geringen Mengen enthalten sind. Zur Entfernung dieser für Umwelt und Gesundheit schädlichen Emissionen aus den Abgasen von Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl katalytischer Abgasreinigungstechnologien entwickelt worden, deren Grundprinzip üblicherweise darauf beruht, dass das zu reinigende Abgas über einen Katalysator geleitet wird, der aus einem Durchfluss- oder einem Wandflusswabenkörper (Wandflussfilter) und einer darauf und/oder darin aufgebrachten katalytisch aktiven Beschichtung besteht. Der Katalysator fördert die chemische Reaktion verschiedener Abgaskomponenten unter Bildung unschädlicher Produkte wie beispielsweise Kohlendioxid und Wasser.The exhaust gas from, for example, internal combustion engines in motor vehicles typically contains the harmful gases carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ) and possibly sulfur oxides (SO x ), as well as particles which mainly consist of soot residues and possibly adhering organic agglomerates. These are referred to as primary emissions. CO, HC and particles are products of the incomplete combustion of the fuel in the combustion chamber of the engine. Nitrogen oxides are generated in the cylinder from nitrogen and oxygen in the intake air when the combustion temperatures locally exceed 1400 ° C. Sulfur oxides result from the combustion of organic sulfur compounds, which are always contained in small amounts in non-synthetic fuels. A large number of catalytic exhaust gas purification technologies have been developed to remove these emissions, which are harmful to the environment and health, from motor vehicles, the basic principle of which is usually based on the fact that the exhaust gas to be cleaned is passed over a catalytic converter which consists of a flow or wall flow honeycomb body (wall flow filter) and a catalytically active coating applied thereon and / or therein. The catalyst promotes the chemical reaction of various exhaust gas components with the formation of harmless products such as carbon dioxide and water.
Partikel können sehr effektiv mit Hilfe von Partikelfiltern aus dem Abgas entfernt werden. Besonders bewährt haben sich Wandflussfilter aus keramischen Materialien. Diese haben 2 Stirnseiten und sind aus einer Vielzahl von parallelen Kanälen aufgebaut, die durch poröse Wände gebildet werden und von einer Stirnseite zur anderen reichen. Die Kanäle sind wechselseitig an einem der beiden Enden des Filters gasdicht verschlossen, so dass erste Kanäle gebildet werden, die an der ersten Seite des Filters offen und auf der zweiten Seite des Filters verschlossen sind, sowie zweite Kanäle, die an der ersten Seite des Filters verschlossen und auf der zweiten Seite des Filters offen sind. Das beispielsweise in die ersten Kanäle einströmende Abgas kann den Filter nur über die zweiten Kanäle wieder verlassen, und muss zu diesem Zweck durch die porösen Wände zwischen den ersten und zweiten Kanälen durchfließen. Beim Durchtritt des Abgases durch die Wand werden die Partikel zurückgehalten.Particles can be removed from the exhaust gas very effectively using particle filters. Wall-flow filters made from ceramic materials have proven particularly useful. These have two end faces and are made up of a large number of parallel channels, which are formed by porous walls and extend from one end face to the other. The channels are mutually sealed at one of the two ends of the filter so that first channels are formed which are open on the first side of the filter and closed on the second side of the filter, and second channels which are on the first side of the filter closed and open on the second side of the filter. The exhaust gas flowing into the first channels, for example, can only leave the filter again via the second channels, and for this purpose has to flow through the porous walls between the first and second channels. When the exhaust gas passes through the wall, the particles are retained.
Ein bekanntes Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen in Gegenwart von Sauerstoff ist die selektive katalytische Reduktion (SCR-Verfahren) mittels Ammoniak an einem geeigneten Katalysator. Bei diesem Verfahren werden die aus dem Abgas zu entfernenden Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Das als Reduktionsmittel verwendete Ammoniak kann durch Eindosieren einer Ammoniakvorläuferverbindung, wie beispielsweise Harnstoff, Ammoniumcarbamat oder Ammoniumformiat, in den Abgasstrang und anschließende Hydrolyse verfügbar gemacht werden. Ebenfalls ist es möglich, den Ammoniak durch Überreduktion von NOx über einen vorgelagerten Stickoxidspeicherkatalysator in situ zu generieren.A known method for removing nitrogen oxides from exhaust gases in the presence of oxygen is the selective catalytic reduction (SCR method) using ammonia on a suitable catalyst. In this process, the nitrogen oxides to be removed from the exhaust gas are converted with ammonia to nitrogen and water. The ammonia used as the reducing agent can be made available by metering an ammonia precursor compound, such as urea, ammonium carbamate or ammonium formate, into the exhaust line and subsequent hydrolysis. It is also possible to generate the ammonia in situ by over-reducing NOx via an upstream nitrogen oxide storage catalytic converter.
Es ist auch bereits bekannt, Wandflussfilter mit SCR-aktivem Material zu beschichten und so Partikel und Stickoxide gleichzeitig aus dem Abgas zu entfernen. Solche Produkte werden üblicherweise als SDPF, SCRF® oder SCRoF bezeichnet. Sofern die erforderliche Menge an SCR-aktivem Material auf die porösen Wände zwischen den Kanälen aufgebracht wird (sogenannte auf-Wand-Beschichtung), kann dies allerdings zu einer inakzeptablen Erhöhung des Gegendrucks des Filters führen. Vor diesem Hintergrund schlagen beispielsweise die JPH01-151706 und die
Die Belegung von Wandflussfiltern mit anderem katalytisch aktiven Material ist für mager oder stöchiometrisch verbrennende Motoren bereits beschrieben worden. Stickoxidspeicherkatalysatoren (nitrogen oxide storage catalysts; NSCs; LNT, NSR) werden zur Entfernung der im mageren Abgas von so genannten Magermotoren (Diesel, Lean-GDI) enthaltenen Stickoxide verwendet. Dabei beruht die Reinigungswirkung darauf, dass in einer mageren Betriebsphase (Speicherphase, Magerbetrieb) des Motors die Stickoxide vom Speichermaterial des Speicherkatalysators in Form von Nitraten gespeichert werden. In einer darauf folgenden fetten Betriebsphase (Regenerationsphase, Fettbetrieb, DeNOx Phase) des Motors werden die zuvor gebildeten Nitrate zersetzt und die wieder freiwerdenden Stickoxide mit den reduzierend wirkenden, fetten Bestandteilen des Abgases während des Fettbetriebs am Speicherkatalysator zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser umgesetzt (SAE 950809). Als fette Bestandteile des Abgases werden unter anderem Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Wasserstoff bezeichnet. Derartige mit Stickoxid-Speicherkatalysatoren beschichtete Filter werden u.a. als NDPF bezeichnet (z.B. in der
Für stöchiometrisch verbrennende Motoren werden sogenannte Dreiwegkatalysatoren zur Abgasminderung eingesetzt. Dreiwegkatalysatoren (three-way-catalysts, TWCs) sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und seit den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts gesetzlich vorgeschrieben. Die eigentliche Katalysatormasse besteht hier zumeist aus einem hochoberflächigen, oxidischen Trägermaterial, auf dem die katalytisch aktiven Komponenten in feinster Verteilung abgeschieden sind. Als katalytisch aktive Komponenten eignen sich für die Reinigung von stöchiometrisch zusammengesetzten Abgasen besonders die Edelmetalle der Platingruppe, Platin, Palladium, Rhodium, Iridium, Ruthenium und Osmium. Als Trägermaterial eignen sich zum Beispiel Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirkonoxid und deren Mischoxide und Zeolithe. Bevorzugt werden so genannte aktive Aluminiumoxide mit einer spezifischen Oberfläche (BET-Oberfläche gemessen nach DIN 66132 als vom Anmeldetag) von mehr als 10 m2/g eingesetzt. Zur Verbesserung der dynamischen Konvertierung enthalten Dreiwegkatalysatoren darüber hinaus auch Sauerstoff-speichernde Komponenten. Hierzu gehören Ceroxid, Praseodymoxid und Cer/Zirkon-Mischoxide (siehe oben für NSC;
Oxidationskatalysatoren zur Entfernung der Schadgase Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) aus dem Abgas von Diesel- und mager betriebenen Verbrennungsmotoren sind aus dem Stand der Technik ebenfalls gut bekannt und basieren überwiegend auf Platin und Aluminiumoxid. Beispiele für Diesel-Oxidations-Katalysatoren können in den Patentanmeldungen
Allen Partikelfiltern ist gemein, dass sie in bestimmten zeitlichen Abständen regeneriert werden müssen. Das heißt, die angesammelten Rußpartikel müssen abgebrannt werden, um den Abgasgegendruck in einem akzeptablen Bereich zu halten. Zur Filterregeneration und der Initiierung des Rußabbrandes werden Abgastemperaturen von ca. 600°C benötigt. Bei dem Abbrand können sehr hohe Temperaturen auftreten, die bei >800°C liegen können.It is common to all particle filters that they have to be regenerated at certain time intervals. This means that the accumulated soot particles have to be burned off in order to keep the exhaust gas back pressure in an acceptable range. Exhaust gas temperatures of approx. 600 ° C are required for filter regeneration and initiation of soot combustion. Very high temperatures can occur during the burn-up, which can be> 800 ° C.
Des Weiteren muss wie weiter oben schon berichtet darauf geachtet werden, dass entsprechend mit katalytisch aktiven Material beschichtete Wandflussfilter einen möglichst neutralen Einfluss auf den Abgasgegendruck ausüben, da sich erhöhter Abgasgegendruck nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und damit auf die CO2-Emissionen auswirkt. Wie weiter oben geschildert sind Techniken im Stand der Technik beschrieben worden, wie der Abgasgegendruck von katalytisch beschichteten Wandflussfilter herabgesetzt werden kann.Furthermore, as already reported above, care must be taken to ensure that wall flow filters coated with catalytically active material have a neutral influence on the exhaust gas back pressure, since increased exhaust gas back pressure has a negative effect on fuel consumption and thus on CO 2 emissions. As described above, techniques have been described in the prior art on how the exhaust gas back pressure of catalytically coated wall flow filters can be reduced.
Die gezielte Beladung eines porösen Filters mit einer Beschichtungssuspension wird in der
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Herstellungsprozesses für katalytisch beschichtete, keramische Wandflussfiltersubstrate, der es insbesondere gestattet, verbesserte Wandflussfiltersubstrate generieren zu können. Die derart hergestellten Wandflussfilter sollten speziell im Hinblick auf das Erfordernis eines möglichst geringen Abgasgegendrucks bei dennoch ausreichender katalytischer Aktivität den entsprechend nach dem Stand der Technik hergestellten Substraten überlegen sein. Ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, nach dem obigen Prozess hergestellte Filtersubstrate sowie deren Verwendung in der Abgasnachbehandlung anzugeben. The object of the present invention is to provide a manufacturing process for catalytically coated, ceramic wall-flow filter substrates, which in particular allows improved wall-flow filter substrates to be generated. The wall-flow filters produced in this way should be superior to the substrates produced according to the prior art, especially with regard to the requirement of the lowest possible exhaust gas back pressure with sufficient catalytic activity. It was also an object of the present invention to specify filter substrates produced by the above process and their use in exhaust gas aftertreatment.
Diese und weitere sich aus dem Stand der Technik in naheliegender Weise ergebenden Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen der gegenständlichen Ansprüche 1,5 und 7 gelöst. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüche richten sich auf bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.These and other tasks that result from the prior art in an obvious manner are solved by a method with the features of the claims 1, 5 and 7 in question. The dependent claims dependent on these claims are directed to preferred embodiments of the method according to the invention.
Dadurch, dass man in einem Verfahren zur Herstellung von katalytisch beschichteten keramischen Wandflussfiltern mit optimiertem Abgasgegendruck für die Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsprozesses, wobei der Filter eine Porosität von > 50% (DIN 66133 - neueste Fassung am Anmeldetag) und einen mittleren Porendurchmesser (der sich aus dem Porenvolumen ergibt) von 5 - 50 µm (DIN 66134 - neueste Fassung am Anmeldetag) aufweist, nachdem man das katalytisch aktive Material auf das Filtersubstrat aufgebracht hat, in einem direkt folgenden Schritt durch Druckerhöhung und/oder Druckerniedrigung in Form eines oder mehrerer Druckimpulse entgegen der Beschichtungsrichtung die den Volumenstrom über die Filterwand zu ≥ 50% bestimmenden Poren gezielt entleert, ohne dass die Menge an katalytisch aktivem Material auf dem Filtersubstrat zu mehr als 20 % gelangt man äußerst überraschend, dafür aber nicht minder vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgabe. Die Menge an katalytisch aktivem Material, welches entfernt wird, bezieht sich auf diejenige, die durch den einen oder mehrere Druckimpulse vom Wandflussfilter entfernt wird. Demzufolge ist hiermit die Differenz der Beladung vor und nach erfolgtem Druckimpuls gemeint.The fact that in a process for the production of catalytically coated ceramic wall flow filters with optimized exhaust gas back pressure for the treatment of exhaust gases from a combustion process, the filter has a porosity of> 50% (DIN 66133 - latest version on the filing date) and an average pore diameter (which is from the pore volume) of 5 - 50 µm (DIN 66134 - latest version on the filing date), after the catalytically active material has been applied to the filter substrate, in a directly subsequent step by increasing and / or reducing the pressure in the form of one or more pressure pulses contrary to the coating direction, the pores that determine ≥ 50% of the volume flow through the filter wall are deliberately emptied, without the amount of catalytically active material on the filter substrate being more than 20%, which is extremely surprising, but no less advantageous in solving the problem. The amount of catalytically active material that is removed refers to that that is removed from the wall flow filter by the one or more pressure pulses. Accordingly, this means the difference in loading before and after the pressure pulse.
Durch intensive Untersuchungen hat es sich herausgestellt, dass der über die Wand eines Filters strömende Volumenstrom des Abgases maßgeblich durch große Poren bewerkstelligt wird. Legt man an Poren eine Druckdifferenz an, dann strömt das Gas laminar durch die Poren. Der Volumenstrom ist dann proportional zu d4. D.h., durch einen 4 x größeren Durchmesser strömt das 256-fache an Gas. Sofern man diese Poren durch mindestens einen kurzen Druckimpuls von katalytisch aktivem Material befreit, kann der Volumenstrom ohne höheren Abgasgegendruck durch die Wand des keramischen Filters hindurchströmen. In den kleineren Poren, welche den Großteil der Gesamtporosität des Filtermaterials ausmachen, kann das katalytisch aktive Material weiterhin vorhanden sein, ohne damit das durchfließende Abgas maßgeblich zu behindern. Die so hergestellten Substrate zeigen eine ausreichende katalytische Aktivität bei gegenüber den katalytisch aktiven Filtern des Standes der Technik vermindertem Abgasgegendruck.Intensive investigations have shown that the volume flow of the exhaust gas flowing over the wall of a filter is largely caused by large pores. If a pressure difference is applied to pores, the gas flows laminarly through the pores. The volume flow is then proportional to d 4 . Ie, through a 4 x larger diameter, 256 times the gas flows. If these pores are freed of catalytically active material by at least one short pressure pulse, the volume flow can flow through the wall of the ceramic filter without a higher exhaust gas back pressure. The catalytically active material can continue to be present in the smaller pores, which make up the majority of the total porosity of the filter material, without significantly obstructing the exhaust gas flowing through. The substrates produced in this way show sufficient catalytic activity with reduced exhaust gas back pressure compared to the catalytically active filters of the prior art.
Bei dem von einer oder beiden Stirnseiten des gerade beschichteten Wandflussfilters ausgehenden Druckimpuls (Über- und/oder Unterdruck) handelt es sich um eine Maßnahme, die ausreicht, die größeren Kanäle bzw. Poren (z.B. ≥40 µm Porendurchmesser) durch die Wand von den aufgebrachten katalytisch aktiven Substanzen weitestgehend zu befreien. In der Regel werden wie weiter oben schon dargestellt hierdurch lediglich die großen Poren bzw. Kanäle, welche durch die Wand reichen, „freigeblasen“ bzw. „freigesaugt“. In den kleineren Poren (z.B. ≤40 µm Porendurchmesser) der Filterwände, welche jedoch den Großteil (z.B. >50%, mehr bevorzugt >80% und besonders bevorzugt >90%) der Porosität des Filtermaterials ausmachen, bleibt die katalytisch aktive Substanz vorhanden. In üblicher Weise kann daher diese weiterhin mit den schädlichen Abgasbestandteilen zur heterogenkatalytischen Reaktion gebracht werden. Wenn im weiteren eine Verteilung von Porendurchmessern oder Partikelgrößen erwähnt wird, ist immer eine Q3-Verteilung gemeint (https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Partikelgr%C3%B6%C3%9Fenverteilung&oldid=181716548).The pressure impulse (overpressure and / or underpressure) emanating from one or both end faces of the wall flow filter just coated is a measure which is sufficient to remove the larger channels or pores (for example ≥40 µm pore diameter) through the wall from the applied ones to rid catalytically active substances as much as possible. As a rule, only the large pores or channels that reach through the wall are "blown free" or "sucked free" as already shown above. The catalytically active substance remains in the smaller pores (e.g. ≤40 µm pore diameter) of the filter walls, which however make up the majority (e.g.> 50%, more preferably> 80% and particularly preferably> 90%) of the filter material's porosity. In the usual way, it can therefore be brought to the heterogeneous catalytic reaction with the harmful exhaust gas components. If a distribution of pore diameters or particle sizes is mentioned below, a Q3 distribution is always meant (https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Partikelgr%C3%B6%C3%9Fen Distribution&oldid=181716548) .
Das eingesetzte Filtersubstrat hat vorzugsweise einen mittleren Porendurchmesser (d50) von 10 - 40 µm. Weiter bevorzugt beträgt der mittlere Porendurchmesser des eingesetzten Filtersubstrats 13 - 30 µm. Des Weiteren weist das eingesetzte Filtersubstrat eine Porosität von ≥50%, mehr bevorzugt von 50 - 70 % und ganz besonders bevorzugt von 59 - 65% auf. Bevorzugt für dieses Verfahren zur Erzeugung eines katalytisch wirksamen Abgasfilters mit einem möglichst niedrigen Abgasgegendruck ist der Einsatz von Filtersubstraten mit einer bimodalen Porendurchmesserverteilung. Die bimodale Porendurchmesserverteilung bedeutet, dass das Filtersubstrat in der Q3-Verteilung im Wesentlichen 2 Maxima aufweist. Das erste Maximum sollte dabei in einem Bereich von 5 - 30 µm, besonders bevorzugt 10 - 25 µm und ganz bevorzugt bei 12 - 20 µm liegen. The filter substrate used preferably has an average pore diameter (d50) of 10-40 μm. The average pore diameter of the filter substrate used is more preferably 13-30 μm. Furthermore, the filter substrate used has a porosity of ≥50%, more preferably 50-70% and very particularly preferably 59-65%. The use of filter substrates with a bimodal pore diameter distribution is preferred for this method for producing a catalytically active exhaust gas filter with the lowest possible exhaust gas back pressure. The bimodal pore diameter distribution means that the filter substrate has essentially 2 maxima in the Q3 distribution. The first maximum should be in a range of 5 to 30 µm, particularly preferably 10 to 25 µm and very preferably 12 to 20 µm.
Das zweite Maximum dagegen liegt bei 20 - 100 µm, bevorzugt 25 - 80 µm und ganz besonders bevorzugt bei 30 - 60 µm. Die dem größeren Maximum entsprechenden Poren, welche bevorzugt freigesaugt werden, sind für den Abgasgegendruck verantwortlich, während die kleineren Poren die katalytisch aktive Masse beinhalten.The second maximum, on the other hand, is 20-100 µm, preferably 25-80 µm and very particularly preferably 30-60 µm. The pores corresponding to the larger maximum, which preferably sucked free are responsible for the exhaust gas back pressure, while the smaller pores contain the catalytically active mass.
Wie schon angedeutet wird der Volumenstrom über die poröse Wand des Filtersubstrats hauptsächlich durch entsprechend große Poren bewerkstelligt. In der Regel ist es so, dass diese mehr als 50%, bevorzugt mehr als 60% und ganz besonders bevorzugt mehr als 70% des Gesamtvolumenstromes über den Filter ausmachen. Diese großen Poren mit einem Porendurchmesser von in der Regel ≥ des d80-Wertes des Filtersubstrats sind anzahlmäßig und volumenmäßig entsprechend den kleineren Poren (< des d60-Wertes des Filtersubstrats) im Filtersubstrat weit unterlegen. Hierdurch kommt es, dass der Anteil letzterer an der Gesamtporosität des Filters einen so großen Anteil hat.As already indicated, the volume flow over the porous wall of the filter substrate is mainly accomplished through correspondingly large pores. As a rule, they make up more than 50%, preferably more than 60% and very particularly preferably more than 70% of the total volume flow through the filter. These large pores with a pore diameter of generally ≥ the d80 value of the filter substrate are far inferior in number and volume corresponding to the smaller pores (<the d60 value of the filter substrate) in the filter substrate. As a result, the proportion of the latter in the total porosity of the filter is so large.
In der Regel wird die Stärke und/oder Dauer des Druckimpulses auf das Substrat des Filters angepasst. In erster Näherung kann man annehmen, dass das anzusetzende Produkt aus Druckdifferenz und Absaugzeit von der Gestalt der Poren abhängt. Je größer die Länge der Poren, je kleiner der Durchmesser der Poren und je höher die Viskosität der Beschichtungssuspension ist, umso größer ist das Produkt aus Druckdifferenz und Absaugzeit zu wählen. Vorzugsweise passt man die Stärke und/oder Dauer des Druckimpulses auf den Q3-Wert der Porendurchmesser > des d60-Wertes, mehr bevorzugt > des d80-Wertes und ganz besonders bevorzugt > des d90-Wertes des Filtersubstrats an.As a rule, the strength and / or duration of the pressure pulse is adapted to the substrate of the filter. In a first approximation, it can be assumed that the product to be used, consisting of pressure difference and suction time, depends on the shape of the pores. The greater the length of the pores, the smaller the diameter of the pores and the higher the viscosity of the coating suspension, the greater the product to choose from the pressure difference and suction time. The strength and / or duration of the pressure pulse is preferably adapted to the Q3 value of the pore diameter> the d60 value, more preferably> the d80 value and very particularly preferably> the d90 value of the filter substrate.
In Annäherung mit Vereinfachungen wie z.B. der Vernachlässigung der instationären Terme gilt:
- Strömungsgeschwindigkeit in der Pore:
- Zeit bis Pore entleert ist:
- Damit gilt:
- Umgeformt ergibt sich:
- V : Volumenstrom durch eine Pore [m3/s]
- v : Geschwindigkeit in der Pore in [m/s]
- t: Zeit bis die Pore freigesaugt oder freigeblasen ist [s]
- d : Porendurchmesser [µm]
- L : Länge der Pore [µm]
- η : dynamische Viskosität [Pas*s]
- Δp : Druckdifferenz [mbar]
- Flow velocity in the pore:
- Time until pore is empty:
- The following applies:
- Formed results:
- V: volume flow through a pore [m 3 / s]
- v: velocity in the pore in [m / s]
- t: time until the pore is sucked or blown free [s]
- d: pore diameter [µm]
- L: length of the pore [µm]
- η: dynamic viscosity [Pas * s]
- Δp: pressure difference [mbar]
Vorzugsweise passt man die Stärke und/oder Dauer des Druckimpulses für die Porendurchmesser der Poren mit ≥30 µm, mehr bevorzugt ≥40 µm und ganz besonders bevorzugt ≥45 µm des Filtersubstrats an.The strength and / or duration of the pressure pulse for the pore diameter of the pores is preferably adjusted with ≥ 30 μm, more preferably 40 40 μm and very particularly preferably 45 45 μm of the filter substrate.
Das benötigte Produkt aus Dauer und Druckdifferenz des Absaugimpulses hängt, wie oben in der Formel beschrieben auch vom Quadrat der Porenlänge ab. Die Porenlänge ist in erster Annäherung proportional zu Zellwanddicke. Somit wird für eine veränderte Zellwanddicke ein quadratisch verändertes Produkt aus Druckdifferenz und Dauer des Absaugimpulses benötigt.The product required from the duration and pressure difference of the suction pulse also depends on the square of the pore length, as described in the formula above. In a first approximation, the pore length is proportional to the cell wall thickness. A square product of pressure difference and duration of the suction pulse is therefore required for a changed cell wall thickness.
Bei den üblichen Substraten für keramische Wandflussfilter und gängigen Viskositäten (s.u.) liegt die Dauer der Druckimpulse auf dem konstanten Niveau vorteilhafter Weise zwischen 0,1 und unter 5 Sekunden. Mehr bevorzugt ist ein Druckimpuls mit einer Dauer zwischen 0,5 - 4 Sekunden und ganz besonders bevorzugt liegt er zwischen 1 - 3 Sekunden. Die Stärke des Druckimpulses sollte dabei - wie gesagt - ausreichend sein, um gerade die entsprechend großen Poren von den darin befindlichen katalytisch aktiven Materialien zu befreien. In der Regel wird die Stärke des Druckimpulses im Bereich von 5 - 80KPa mehr bevorzugt im Bereich von 20 - 50 KPa und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 30 - 45 kPa liegen. With the usual substrates for ceramic wall flow filters and common viscosities (see below), the duration of the pressure pulses at the constant level is advantageously between 0.1 and less than 5 seconds. A pressure pulse with a duration between 0.5-4 seconds is more preferred, and it is very particularly preferably between 1-3 seconds. As stated, the strength of the pressure pulse should be sufficient to free the correspondingly large pores from the catalytically active materials contained therein. As a rule, the strength of the pressure pulse will be in the range from 5 to 80 KPa, more preferably in the range from 20 to 50 KPa and very particularly preferably in the range from 30 to 45 kPa.
Zur weiteren Diskriminierung zwischen großen und kleineren Poren kann es bevorzugt förderlich sein, dass der Druckimpuls in einer relativ kurzen Zeitspanne zur vollen Entfaltung kommt und dann aber der Absaugdruck über eine definierte Zeitspanne, entsprechend der Gleichung, auf dem definierten Niveau stabil und reproduzierbar ist. Die maximale Druckdifferenz sollte innerhalb von ≤ 0,5 s, mehr bevorzugt von ≤ 0,2 s und ganz bevorzugt ≤0,1 s erreicht sein. Die Dauer des Druckimpulses sollte in jedem Fall unter 5 Sekunden liegen. Die kurzen, starken Druckimpulse öffnen quasi lediglich die großen Poren, führen jedoch nur zu einem geringen Abtrag von Beschichtungssuspension. Insofern erniedrigt sich die Beschichtungssuspension auf dem Filter durch diese Behandlung um weniger als 20%, vorzugsweise um weniger als 15% und ganz besonders bevorzugt um weniger als 10%.To further discriminate between large and smaller pores, it may be beneficial for the pressure pulse to develop fully in a relatively short period of time and then for the suction pressure to be stable and reproducible at the defined level over a defined period of time in accordance with the equation. The maximum pressure difference should be reached within ≤ 0.5 s, more preferably ≤ 0.2 s and very preferably ≤ 0.1 s. The duration of the pressure pulse should in any case be less than 5 seconds. The short, strong pressure pulses only open the large pores, but only result in a small amount of coating suspension being removed. In this respect, the coating suspension on the filter is reduced by this treatment by less than 20%, preferably by less than 15% and very particularly preferably by less than 10%.
Das Kontaktieren der katalytisch aktiven Materialien mit dem Wandflussfilter wird in der Fachwelt als Beschichten bezeichnet. Unter diesem Begriff wird das Aufbringen von katalytisch aktiven Materialien und/oder Speicherkomponenten auf einen weitgehend inerten Tragkörper/Substrat verstanden. Die Beschichtung übernimmt die eigentliche katalytische Funktion und enthält häufig Speichermaterialien und/oder katalytisch aktive Metalle, die meist in hoch disperser Form auf temperaturstabilen, hochoberflächigen Metalloxiden abgeschieden sind. Die Beschichtung erfolgt meist durch das Aufbringen einer wässrigen Suspension der Speichermaterialien und katalytisch aktiven Komponenten - auch Washcoat genannt - auf oder in die Wand des Wandflussfilters. Nach dem Aufbringen der Suspension wird der Träger in der Regel getrocknet und gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur kalziniert. Die Beschichtung kann aus einer Schicht bestehen oder aus mehreren Schichten aufgebaut sein, die übereinander (mehrschichtig) und/oder versetzt zueinander (als Zonen) auf einen entsprechenden Filter aufgebracht werden.Contacting the catalytically active materials with the wall flow filter is known in the art as coating. This term is understood to mean the application of catalytically active materials and / or storage components to a largely inert support body / substrate. The coating takes on the actual catalytic function and often contains storage materials and / or catalytically active metals, which are usually deposited in a highly dispersed form on temperature-stable, high-surface metal oxides. The coating is usually carried out by applying an aqueous suspension of the storage materials and catalytically active components - also called washcoat - to or in the wall of the wall flow filter. After the suspension has been applied, the carrier is generally dried and, if appropriate, calcined at elevated temperature. The coating can consist of one layer or be composed of several layers, which are applied one above the other (multilayer) and / or offset from one another (as zones) on a corresponding filter.
Die Suspension mit den katalytisch aktiven Materialien weist vorliegend vorteilhafter Weise hochoberflächige oxidische Komponenten auf, deren mittlerer Partikeldurchmesser (d50 der Q3-Verteilung;
Das Beschichtungsverfahren kann vorteilhafter Weise mehrmals hintereinander mit jeweils gleichen oder jeweils unterschiedlichen katalytisch aktiven Materialien ausgeführt werden. Wichtig ist hierbei, dass man zwischendurch im noch feuchten Zustand einen entsprechenden erfindungsgemäßen Druckimpuls setzt, der dafür sorgt, dass die großen Poren wie oben beschrieben möglichst wenig durch die Washcoatkomponenten des Katalysators verstopft sind. Es sei erwähnt, dass die Beschichtung mit jeweils gleichen oder jeweils unterschiedlichen katalytisch aktiven Materialien mit und ohne Zwischentrocknung ausgeführt werden kann.The coating process can advantageously be carried out several times in succession with the same or different catalytically active materials. It is important that one intermittently in the still moist state sets a corresponding pressure pulse according to the invention, which ensures that the large pores are clogged as little as possible by the washcoat components of the catalyst. It should be mentioned that the coating can be carried out with the same or different catalytically active materials, with and without intermediate drying.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen katalytisch beschichteten keramischen Wandflussfilter für die Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsprozesses, wobei der Filter eine Porosität von > 50 % und einen mittleren Porendurchmesser von 5 - 50 µm aufweist und hergestellt ist nach einem wie oben beschriebenen Verfahren. Es versteht sich von selbst, dass die für das Herstellungsverfahren angegebenen bevorzugten Ausführungsformen mutatis mutandis auch auf den Wandflussfilter zu treffen.In a further aspect, the present invention also relates to a catalytically coated ceramic wall-flow filter for the treatment of exhaust gases from a combustion process, the filter having a porosity of> 50% and an average pore diameter of 5-50 μm and being produced according to one of the above described method. It goes without saying that the preferred embodiments specified for the production process also apply mutatis mutandis to the wall flow filter.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt das vorteilhafter Weise ein entsprechender Filter angegeben wird, bei dem große Poren mit einem Porendurchmesser von ≥ 40 µm, bevorzugt ≥ 45 µm und besonders bevorzugt ≥ 50 µm im Wesentlichen nicht mit katalytisch aktivem Material gefüllt sind. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bezeichnet hier die Tatsache, dass die entsprechenden, den Gasstrom durchlassenden Poren durch den Druckimpuls von dem oxydischen Material aus der Beschichtung möglichst vollständig (mindestens > 80 Gew.-%, vorzugsweise > 90 Gew.-%) befreit sind. Wie viel an Material in den Poren tatsächlich dann noch vorhanden ist, hängt dabei auch von der Intensität, der Dauer des Druckimpulses und der Geometrie der Poren sowie dem entsprechend eingesetzten Material und dessen Trocknungsgrad ab. In der Regel wird sich dann nicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-% des in dem Wandflussfilter befindlichen katalytisch aktiven Materials in den oben angegebenen großen Poren befinden. Die Prozentangaben sind hier bezogen auf das Gewicht des festen Materials nach Applizieren des entsprechenden Druckimpulses.In this context, it should be mentioned that a corresponding filter is advantageously specified in which large pores with a pore diameter of ≥ 40 μm, preferably 45 45 μm and particularly preferably 50 50 μm are essentially not filled with catalytically active material. The expression “essentially” here means the fact that the corresponding pores that let the gas flow through the pressure pulse are freed as completely as possible of the oxidic material from the coating (at least> 80% by weight, preferably> 90% by weight) . How much material is actually still present in the pores then also depends on the intensity, the duration of the pressure pulse and the geometry of the pores, as well as the corresponding material used and its degree of dryness. As a rule, no more than 20% by weight, preferably no more than 10% by weight and very particularly preferably no more than 5% by weight of the catalytically active material in the wall flow filter will then be present in the large pores specified above are located. The percentages here are based on the weight of the solid material after application of the corresponding pressure pulse.
In einem letzten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Filters in einem Verfahren zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenmonoxid und/oder in einem Verfahren zur Stickoxidreduktion, welche aus einem Verbrennungsprozess, vorzugsweise dem eines Automotors stammen. Der erfindungsgemäße Filter wird besonders bevorzugt in Abgasanlagen eines Verbrennungsmotors als SDPF (SCR-Katalysator beschichtet auf einem Wandflussfilter), cGPF (3-Wege-Katalysator beschichtet auf einem Wandflussfilter), NDPF (NOx-Speicher-Katalysator beschichtet auf einem Wandflussfilter) oder cDPF (Dieseloxidations-Katalysator beschichtet auf einem Wandflussfilter) verwendet.In a last aspect, the present invention also relates to the use of the filter according to the invention in a process for the oxidation of hydrocarbons and / or carbon monoxide and / or in a process for nitrogen oxide reduction, which originate from a combustion process, preferably that of an automobile engine. The filter according to the invention is particularly preferred in exhaust systems of an internal combustion engine as SDPF (SCR catalyst coated on a wall flow filter), cGPF (3-way catalyst coated on a wall flow filter), NDPF (NOx storage catalyst coated on a wall flow filter) or cDPF ( Diesel oxidation catalyst coated on a wall flow filter) is used.
Eine bevorzugte Anwendung ist die Entfernung von Stickoxiden aus mageren Abgasgemischen mittels dem SCR-Verfahren. Zu dieser SCR-Behandlung des vorzugsweise mageren Abgases wird in dieses Ammoniak oder eine Ammoniakvorläuferverbindung eingespritzt und beides über einen erfindungsgemäßen SCR-katalytisch beschichteten Wandflussfilter geleitet. Die Temperatur über dem SCR-Filter sollte dabei zwischen 150°C und 500°C, bevorzugt zwischen 200°C und 400°C oder zwischen 180°C und 380°C betragen, damit die Reduktion möglichst vollständig von Statten gehen kann. Besonders bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 225°C bis 350°C für die Reduktion. Weiterhin werden optimale Stickoxid-Umsätze nur erzielt, wenn ein molares Verhältnis von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid vorliegt (NO/ NO2 = 1) bzw. das Verhältnis NO2/NOx = 0,5 ist (
Die eingesetzten Einspritzvorrichtungen können vom Fachmann beliebig gewählt werden. Geeignete Systeme können der Literatur entnommen werden (T. Mayer, Feststoff-SCR-System auf Basis von Ammoniumcarbamat, Dissertation, TU Kaiserslautern, 2005). Das Ammoniak kann über die Einspritzvorrichtung als solches oder in Form einer Verbindung in den Abgasstrom eingebracht werden, die bei den Umgebungsbedingungen Ammoniak entstehen lässt. Als solche kommen u.a. wässrige Lösungen von Harnstoff oder Ammoniumformiat in Frage, ebenso wie festes Ammoniumcarbamat. Diese können aus einer bereitgestellten, dem Fachmann an sich bekannten Quelle entnommen und in geeigneter Art und Weise dem Abgasstrom zugefügt werden. Besonders bevorzugt setzt der Fachmann Einspritzdüsen (
Wandflussfilter mit einer SCR-katalytischen Funktion werden als SDPF bezeichnet. Häufig besitzen diese Katalysatoren eine Funktion zur Speicherung von Ammoniak und eine Funktion dahingehend, dass Stickoxide mit Ammoniak zusammen zu unschädlichem Stickstoff reagieren können. Ein NH3-speichernder SCR-Katalysator kann nach dem Fachmann bekannten Typen ausgebildet sein. Vorliegend ist dies ein mit einem für die SCR-Reaktion katalytisch aktiven Material beschichteter Wandflussfilter, bei dem das katalytisch aktive Material - gemeinhin der „Washcoat“ genannt - in den Poren des Wandflussfilters vorhanden ist. Allerdings kann dieser neben der im eigentlichen Sinn katalytisch wirksamen Komponente auch weitere Materialien wie Binder aus Übergangsmetalloxiden und hochoberflächige Trägeroxide wie Titanoxid, Aluminiumoxid, insbesondere gamma-Al2O3, Zirkon- oder Ceroxid enthalten. Als SCR-Katalysatoren eigenen sich auch solche, die aus einem der unten aufgeführten Materialien aufgebaut sind. Es können jedoch auch zonierte oder mehrschichtige Anordnungen oder auch Anordnungen aus mehreren Bauteilen hintereinander (bevorzugt zwei oder drei Bauteile) mit gleichen oder verschiedenen Materialien als SCR-Komponente verwendet werden. Auch Mischungen verschiedener Materialien auf einem Substrat sind denkbar.Wall flow filters with an SCR catalytic function are called SDPF. These catalysts often have a function for storing ammonia and a function in that nitrogen oxides can react together with ammonia to form harmless nitrogen. An NH 3 -storing SCR catalytic converter can be designed according to the types known to those skilled in the art. In the present case, this is a wall flow filter coated with a material that is catalytically active for the SCR reaction, in which the catalytically active material — commonly called the “wash coat” - is present in the pores of the wall flow filter. However, in addition to the component which is catalytically active in the actual sense, it can also contain other materials such as binders made of transition metal oxides and high-surface carrier oxides such as titanium oxide, aluminum oxide, in particular gamma-Al 2 O 3 , zirconium or cerium oxide. Also suitable as SCR catalysts are those which are composed of one of the materials listed below. However, zoned or multi-layer arrangements or arrangements of several components in succession (preferably two or three components) with the same or different materials can also be used as the SCR component. Mixtures of different materials on one substrate are also conceivable.
Das erfindungsgemäß diesbezüglich eingesetzte eigentliche katalytisch aktive Material wird bevorzugt aus der Gruppe der übergangsmetallausgetauschten Zeolithe oder zeolithähnlichen Materialien (Zeotype) ausgewählt. Derartige Verbindungen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Bevorzugt sind diesbezüglich Materialien aus der Gruppe bestehend aus Levynit, AEI, KFI, Chabazit, SAPO-34, ALPO-34, Zeolith β und ZSM-5. Besonders bevorzugt werden Zeolithe bzw. zeolithähnliche Materialien vom Chabazit-Typ, insbesondere CHA oder SAPO-34, sowie LEV oder AEI verwendet. Diese Materialien sind, um eine ausreichende Aktivität zu gewährleisten, vorzugsweise mit Übergangsmetallen aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kupfer, Mangan und Silber versehen. Ganz besonders vorteilhaft ist Kupfer in diesem Zusammenhang zu nennen. Das Metall zu Gerüstaluminium- oder beim SAPO-34 Gerüstsilizium-Verhältnis liegt in der Regel zwischen 0,3 und 0,6, vorzugsweise bei 0,4 bis 0,5. Der Fachmann weiß dabei, wie er die Zeolithe oder das zeolithähnliche Material mit den Übergangsmetallen zu versehen hat (
Materialien, welche sich darüber hinaus für die Anwendung zur Speicherung von NH3 als günstig erwiesen haben, sind dem Fachmann bekannt (
Als Partikelfilter können alle im Stand der Technik üblichen Filterkörper aus keramischen Materialien eingesetzt werden. Poröse Wandflussfiltersubstrate aus Cordierit, Siliziumcarbid oder Aluminiumtitanat werden bevorzugt eingesetzt. Diese Wandflussfiltersubstrate weisen An- und Abströmkanäle auf, wobei jeweils die abströmseitigen Enden der Anströmkanäle und die anströmseitigen Enden der Abströmkanäle gegeneinander versetzt mit gasdichten „Stopfen“ verschlossen sind. Die Durchmesser der Anströmkanäle kann hierbei gleich oder ungleich dem Durchmesser der Abströmkanäle sein. Hierbei wird - wie eingangs schon gesagt - das zu reinigende Abgas, das das Filtersubstrat durchströmt, zum Durchtritt durch die poröse Wand zwischen An- und Abströmkanal gezwungen, was eine exzellente Partikelfilterwirkung bedingt. Durch die Porosität, Poren-/Durchmesserverteilung, und Dicke der Wand kann die Filtrationseigenschaft für Partikel ausgelegt werden. Das Katalysatormaterial kann in Form von Beschichtungen in und/oder auf den porösen Wänden zwischen An- und Abströmkanälen vorliegen. Es können auch Filter zum Einsatz kommen, die direkt oder mithilfe von Bindern aus den entsprechenden Katalysatormaterialien extrudiert wurden, das heißt, dass die porösen Wände direkt aus dem Katalysatormaterial bestehen. Bevorzugt einzusetzende Filtersubstrate können der
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, insbesondere SCR-katalytisch beschichtete Partikelfilter vom Wandflusstyp mit einer Inwand-Beschichtung herzustellen, die eine ausgesprochen gute Aktivität bei einem nicht wesentlich erhöhten Abgasgegendruck aufweisen. Dies war vor dem Hintergrund des bekannten Standes der Technik so nicht zu erwarten.
-
1 Druckabfallkurven aufgetragen über Zeit. Unterdruck ist normiert auf 380 mbar (Maximalwert). Substrat: SiC - Filter mit Zeolithbeschichtung, 300 CPSI, 12 mil Wandstärke. (Erfindungsgemäße Ausführung.) -
2 Druckverlust vs Beladung für 3 Teile die erfindungsgemäß mit initialem Unterdruck von 380 mbar (mit den Bedingungen aus1 ) beschichtet worden sind. Substrat: SiC - Filter mit Zeolithbeschichtung, 300 CPSI, 12 mil Wandstärke. (Erfindungsgemäße Ausführung.) -
3 Druckabfallkurven aufgetragen über Zeit. Unterdruck ist normiert auf 380 mbar (Maximalwert). Substrat: SiC - Filter mit Zeolithbeschichtung, 300 CPSI, 12 mil Wandstärke. (Nicht erfindungsgemäße Ausführung.) -
4 Druckverlust vs Beladung für 3 Teile die nicht erfindungsgemäß mit initialem Unterdruck von 380 mbar (mit den Bedingungen aus3 ) beschichtet worden sind. Substrat: SiC - Filter mit Zeolithbeschichtung, 300 CPSI, 12 mil Wandstärke. (Nicht Erfindungsgemäße Ausführung.) -
5 Vergleich der Druckverlusterhöhung der beschichteten Filter in Relation zum Druckverlust des unbeschichteten Substrates in erfindungsgemäßer und nicht erfindungsgemäßer Ausführung. Substrat: SiC - Filter mit Zeolithbeschichtung, 300 CPSI, 12 mil Wandstärke. -
6 Druckabfallkurve während Druckimpuls aufgetragen über Zeit mit automatischer Falschluftklappe. Substrat: Cordierit - Filter mit Edelmetallhaltiger Oxidbeschichtung, 300 CPSI, 8 mil Wandstärke. (erfindungsgemäße Ausführung.) -
7 Druckabfallkurve während Druckimpuls ohne automatische Falschluftklappe. Substrat: Cordierit - Filter mit Edelmetallhaltiger Oxidbeschichtung, 300 CPSI, 8 mil Wandstärke. (nicht erfindungsgemäße Ausführung.). Die7 hat zwar einen Peak bei 100 %, aber die Absaugung hat die Wirkung des Niveaus von ca. 80 % des initialen Unterdrucks und erzeugt damit einen schlechteren Druckverlust nach Beschichtung als die Bedingungen in6 .
-
1 Pressure drop curves plotted over time. Vacuum is standardized to 380 mbar (maximum value). Substrate: SiC filter with zeolite coating, 300 CPSI, 12 mil wall thickness. (Design according to the invention.) -
2nd Pressure loss vs loading for 3 parts according to the invention with an initial negative pressure of 380 mbar (with the conditions out1 ) have been coated. Substrate: SiC filter with zeolite coating, 300 CPSI, 12 mil wall thickness. (Design according to the invention.) -
3rd Pressure drop curves plotted over time. Vacuum is standardized to 380 mbar (maximum value). Substrate: SiC filter with zeolite coating, 300 CPSI, 12 mil wall thickness. (Execution not according to the invention.) -
4th Pressure loss vs loading for 3 parts which are not according to the invention with an initial negative pressure of 380 mbar (with the conditions out3rd ) have been coated. Substrate: SiC filter with zeolite coating, 300 CPSI, 12 mil wall thickness. (Execution not according to the invention.) -
5 Comparison of the pressure loss increase of the coated filter in relation to the pressure loss of the uncoated substrate in the inventive and not inventive embodiment. Substrate: SiC filter with zeolite coating, 300 CPSI, 12 mil wall thickness. -
6 Pressure drop curve during pressure pulse plotted over time with automatic false air damper. Substrate: Cordierite filter with oxide coating containing precious metals, 300 CPSI, 8 mil wall thickness. (Execution according to the invention.) -
7 Pressure drop curve during pressure pulse without automatic false air damper. Substrate: Cordierite filter with oxide coating containing precious metals, 300 CPSI, 8 mil wall thickness. (Execution not according to the invention.). The7 has a peak at 100%, but the suction has the effect of the level of approx. 80% of the initial negative pressure and thus produces a worse pressure loss after coating than the conditions in6 .
Beispiele:Examples:
Vergleich des Anteils an beschichtetem Porenvolumen abhängig vom Porendurchmesser nach einer verfahrensgemäßen Beschichtung und Absaugung. Die großen Poren, die den Druckverlust maßgeblich bestimmen, sind größtenteils frei.
Die Tabelle zeigt beispielhaft, dass die Filtersubstrate im Bereich der großen Poren durch das Beschichten nach der hier beschriebenen Methode kaum Porenvolumen verlieren.The table shows an example that the filter substrates in the area of the large pores hardly lose any pore volume due to the coating according to the method described here.
Im folgenden Versuch wurden die Absaugzeit und die Feststoffkonzentration variiert. Alle übrigen Prozess- und Einsatzstoffparameter wurden konstant gehalten. Die Ergebnisse zeigen, dass der Druckverlust am Filter mit steigender Absaugzeit deutlich verringert werden kann.In the following experiment, the suction time and the solids concentration were varied. All other process and feed parameters were kept constant. The results show that the pressure loss at the filter can be significantly reduced with increasing suction time.
Entsprechend der Formel
Im folgenden Versuch wurden der Absaugdruckdifferenz und die Feststoffkonzentration variiert. Alle übrigen Prozess- und Einsatzstoffparameter wurden konstant gehalten. Die Ergebnisse zeigen, dass der Druckverlust am Filter mit steigender Startabsaugdruck verringert werden kann.In the following experiment, the suction pressure difference and the solids concentration were varied. All other process and feed parameters were kept constant. The results show that the pressure loss at the filter can be reduced with increasing starting suction pressure.
Entsprechend der Formel
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