EA031848B1 - Purifying apparatus in the treatment of particulate-containing fluids - Google Patents

Purifying apparatus in the treatment of particulate-containing fluids Download PDF

Info

Publication number
EA031848B1
EA031848B1 EA201490049A EA201490049A EA031848B1 EA 031848 B1 EA031848 B1 EA 031848B1 EA 201490049 A EA201490049 A EA 201490049A EA 201490049 A EA201490049 A EA 201490049A EA 031848 B1 EA031848 B1 EA 031848B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
particle separator
flow
bypass
main
separator
Prior art date
Application number
EA201490049A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201490049A1 (en
Inventor
Теуво Маунула
Original Assignee
Динекс Экокат Ои
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Динекс Экокат Ои filed Critical Динекс Экокат Ои
Publication of EA201490049A1 publication Critical patent/EA201490049A1/en
Publication of EA031848B1 publication Critical patent/EA031848B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42Auxiliary equipment or operation thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0231Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/32Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the shape, form or number of corrugations of plates, sheets or foils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/48Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the number of flow passages, e.g. cell density
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/60Discontinuous, uneven properties of filter material, e.g. different material thickness along the longitudinal direction; Higher filter capacity upstream than downstream in same housing

Abstract

Настоящее изобретение относится к аппарату для очистки для применения при обработке текучих сред, содержащих твердую фазу. Для обеспечения высокой пропускной способности по выходу частиц и способности оставаться, по существу, в незакупоренном состоянии в условиях эксплуатации указанный аппарат для очистки (PUL) согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один основной сепаратор частиц (PPE) для сквозного потока текучей среды, и рядом с ним размещен по меньшей мере один обходной сепаратор частиц (OPE), при этом основной сепаратор частиц (PPE) имеет более высокую относительную пропускную способность по выходу частиц и более высокие потери давления, чем обходной сепаратор частиц (OPE), причем обходной сепаратор частиц (OPE), по существу, менее подвержен закупориванию и его размеры выбраны таким образом, что после полной закупорки основного сепаратора частиц (PPE) он способен обеспечить обработку текучих сред в аппарате для очистки (PUL), при этом поток текучих сред через основной сепаратор частиц (PPE) и обходной сепаратор частиц (OPE) обеспечен с возможностью регулирования относительных противодавлений в сепараторах, и при этом основной сепаратор частиц (PPE) размещен в середине указанной конструкции, а обходной сепаратор частиц (OPE) расположен вокруг конструкции основного сепаратора частиц (PPE) параллельно ей в направлении потока.The present invention relates to a cleaning apparatus for use in treating fluids containing a solid phase. To ensure high throughput of particles and the ability to remain essentially in the open state under operating conditions, the specified apparatus for cleaning (PUL) according to the present invention contains at least one primary particle separator (PPE) for a through flow of fluid, and with it at least one bypass particle separator (OPE) is located, with the main particle separator (PPE) having a higher relative throughput of particles and higher pressure losses than about a bypass particle separator (OPE), the bypass particle separator (OPE) is essentially less susceptible to clogging and its dimensions are chosen so that after complete blockage of the main particle separator (PPE) it is able to handle the fluids in the cleaning apparatus (PUL ), while the flow of fluid through the main particle separator (PPE) and bypass particle separator (OPE) is provided with the ability to control the relative back pressure in the separators, and the main particle separator (PPE) is located in the middle of the specified structure , and the bypass particle separator (OPE) is located around the main particle separator (PPE) design parallel to it in the direction of flow.

Description

Настоящее изобретение относится к аппарату для очистки для применения при обработке текучих сред, содержащих твердую фазу. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления, регенерации и работе такого аппарата для очистки.The present invention relates to a cleaning apparatus for use in the treatment of fluids containing a solid phase. The present invention also relates to a method for manufacturing, regenerating and operating such a cleaning apparatus.

Уровень техникиState of the art

Предельно допустимые выбросы выхлопных газов для транспортных средств, техники и двигателей становятся из года в год все более жесткими, поэтому применение способов дополнительной очистки для поддержания выбросов ниже предельных величин становится неизбежным. В случае дизельных автомобилей наиболее трудная задача состоит в достижении нормативов выбросов частиц (ТЧ = твердых частиц) и NOx, тогда как нормативы выбросов монооксида углерода и углеводородов довольно легко достигаются при применении катализаторов окисления. В двигателях восстановление NOx можно осуществить путем понижения температуры горения с помощью способов, применяемых в двигателестроении (например, EGR = рециркуляции выхлопных газов), которые, тем не менее, оказывают все возрастающее влияние на выбросы CO, углеводородов и ТЧ. Дизельные сажевые фильтры (DPF = дизельный сажевый фильтр), как правило, используют в транспортных средствах для снижения количества вредных частиц при конверсии выше 90%. Традиционные фильтры относятся к типу фильтров с пристеночным течением (принудительное течение через пористую стенку), основанному на поверхностной фильтрации, при которой слой твердой фазы накапливается на стенке проточного канала и очень мало частиц аккумулируется внутри пористой стенки после первоначального накопления. Средний размер пор в стенке таких фильтров, основанных на поверхностной фильтрации, составляет примерно от 8 до 25 мкм, что при обычных размерах достаточно для удаления свыше 95% массы твердой фазы. Указанные полнопоточные фильтры можно заменить фильтрами неполного потока, которые также известны как POC (катализатор частичного окисления) и которые обеспечивают эффективность фильтрования примерно от 40 до 70%. Преимущество, которое обеспечивают фильтры неполного потока, состоит в отсутствии технического обслуживания в отношении несгоревшей золы и избыточного количества частиц, которые можно удалить из сборного устройства без применения внешней энергии, в отличие от полнопоточных фильтров, в которых большая часть золы и несгоревшего материала остаются уловленными на поверхности фильтра. В случае полнопоточных фильтров потеря давления обычно возрастает во время работы, даже если достигается полное удаление горючей сажи/углерода. Причиной такого возрастания как раз является указанное накопление несгоревшей золы. Что касается эффективности очистки, приблизительно между поверхностной и неполной фильтрацией находятся фильтры, основанные на глубинной фильтрации, эффективность очистки которых обычно составляет от 50 до 90%, при этом рассчитанное оптимальное значение с точки зрения практического применения составляет примерно от 60 до 80%. Фильтры, основанные на глубинной фильтрации, обычно изготавливают из керамических или металлических волокон, или пены, или спеченного металла. Волокна в фильтре могут принимать форму матраца или складчатых матов. При увеличении до максимума площади фильтрации (тонкие маты в складчатой конфигурации похожи на воздушные или масляные фильтры) можно увеличить до максимума связь между эффективностью и потерей давления. Существенное различие между фильтрами неполного потока и полнопоточными фильтрами состоит в том, что в полнопоточных фильтрах текучая среда вынуждена принудительно проходить весь путь через фильтрующий/улавливающий слой, тогда как в фильтрах неполного потока также имеется свободный проход через фильтр. В фильтрах неполного потока часто применяют сетчатые фильтры, волокнистые маты или перфорированные пластины, в которые частицы могут перемещаться под действием перепадов давления и турбулентности в различных каналах. Именно такие рабочий механизм и конструкция отличают фильтры глубинного типа и фильтры неполного потока друг от друга, даже если номинально для их изготовления используют одинаковые материалы. Волокнистый мат, например, может функционировать наподобие медовых сот, вынуждая поток проходить через мат (глубинная фильтрация), или в качестве ячейки, в которой основной поток проходит через каналы ячейки, изготовленной из гофрированного и гладкого волокнистого мата, при этом, тем не менее, некоторые из частиц остаются на поверхностях стенок (фильтр неполного потока). В фильтрах, основанных на применении волокон, фильтрация основана на диаметре волокон, подходящих с точки зрения фильтрации. В слоях волокон или матах, как правило, имеется очень высокая доля пустот (пористость >90%), тогда как в обычных фильтрах, основанных на поверхностной фильтрации (например, кордиерите, SiC или Alтитанате), пористость фильтрующей стенки обычно составляет от 40 до 50% и в специальных фильтрах с высокой пористостью доходит до 60-70%. Кроме того, при глубинной фильтрации большее количество частиц начинает накапливаться на поверхности фильтра ниже по потоку тем же способом, что и при поверхностной фильтрации.The maximum allowable exhaust emissions for vehicles, equipment and engines are becoming more stringent from year to year, so the use of additional purification methods to maintain emissions below the limit values becomes inevitable. In the case of diesel vehicles, the most difficult task is to achieve emission standards for particles (PM = particulate matter) and NO x , while emission standards for carbon monoxide and hydrocarbons are fairly easily achieved with oxidation catalysts. In engines reconstitution NO x can be carried out by lowering the temperature of combustion by the methods used in engine (e.g., EGR = Exhaust Gas Recirculation), which, nevertheless, have an increasing effect on CO emissions of hydrocarbons and PM. Diesel particulate filters (DPF = diesel particulate filter) are typically used in vehicles to reduce the amount of harmful particles during conversions above 90%. Conventional filters are a type of filter with near-wall flow (forced flow through a porous wall), based on surface filtration, in which a layer of the solid phase accumulates on the wall of the flow channel and very few particles accumulate inside the porous wall after initial accumulation. The average pore size in the wall of such filters based on surface filtration is from about 8 to 25 microns, which at normal sizes is enough to remove more than 95% of the mass of the solid phase. These full-flow filters can be replaced by partial-flow filters, which are also known as POC (Partial Oxidation Catalyst) and which provide filtering efficiencies of about 40 to 70%. The advantage that partial flow filters provide is the lack of maintenance regarding unburned ash and excess particles that can be removed from the prefabricated device without using external energy, unlike full-flow filters, in which most of the ash and unburned material remain trapped in filter surface. In the case of full-flow filters, the pressure loss usually increases during operation, even if complete removal of combustible soot / carbon is achieved. The reason for this increase is just the indicated accumulation of unburned ash. With regard to cleaning efficiency, approximately between surface and incomplete filtration are filters based on depth filtering, the cleaning efficiency of which is usually from 50 to 90%, while the calculated optimum value from the point of view of practical application is from about 60 to 80%. Depth filtration filters are usually made of ceramic or metal fibers, or foam, or sintered metal. The fibers in the filter can take the form of a mattress or folded mats. By maximizing the filtration area (thin mats in a folded configuration are similar to air or oil filters), you can maximize the relationship between efficiency and pressure loss. A significant difference between partial flow filters and full-flow filters is that in full-flow filters, the fluid is forced to go all the way through the filter / trap layer, while in partial-flow filters there is also free passage through the filter. Partial flow filters often use strainers, fiber mats, or perforated plates into which particles can move due to pressure drops and turbulence in various channels. It is precisely such a working mechanism and design that distinguish depth filters and filters of incomplete flow from each other, even if nominally the same materials are used for their manufacture. A fiber mat, for example, can function like a honeycomb, forcing the flow to pass through the mat (depth filtration), or as a cell in which the main flow passes through the channels of a cell made of a corrugated and smooth fibrous mat, however, some of the particles remain on the surfaces of the walls (incomplete flow filter). In filters based on the use of fibers, filtration is based on the diameter of the fibers, suitable from the point of view of filtration. In fiber layers or mats, as a rule, there is a very high proportion of voids (porosity> 90%), whereas in conventional filters based on surface filtration (for example, cordierite, SiC or Al titanate), the porosity of the filter wall is usually from 40 to 50 % and in special filters with high porosity reaches 60-70%. In addition, in the case of depth filtration, more particles begin to accumulate on the surface of the filter downstream in the same manner as in surface filtration.

Как правило, отфильтрованное углеродистое вещество частиц (сажу) подвергают термическому сжиганию с применением дополнительного тепла. Сажу можно окислить путем интенсивной реакции горения с применением кислорода при температуре выше 550°C или медленно при более низких температурах (250-350°C) с помощью NO2. NO2, образующийся в катализаторе окисления, окисляет сажу при довольно низких температурах (>250-300°C) при условии, что катализатор окисления является достаточно эффективным.As a rule, the filtered carbonaceous matter of the particles (soot) is subjected to thermal combustion using additional heat. Soot can be oxidized by an intense combustion reaction using oxygen at temperatures above 550 ° C or slowly at lower temperatures (250-350 ° C) using NO 2 . NO 2 formed in the oxidation catalyst oxidizes soot at rather low temperatures (> 250-300 ° C), provided that the oxidation catalyst is quite effective.

- 1 031848- 1 031848

Эффективные катализаторы окисления способны удалять большую часть углеводородсодержащей испаряющейся фракции (VOF = летучей органической фракции или SOF = растворимой органической фракции) ТЧ. Обычно доля VOF составляет от 10 до 40%, но в случае некоторых двигателей и при определенных условиях вождения VOF частиц может составлять вплоть до 70-90%. Такие условия возникают, среди прочего, при вождении по городу, при применении устаревших двигателей и/или при использовании некоторых видов топлива. Поэтому не существует никакого явного способа классификации катализатора окисления, фильтра неполного потока и фильтра полного потока в зависимости от эффективности очистки, поскольку их эффективности очистки перекрываются в отношении показателей конверсии в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, эффективность очистки фильтров, в которых частицы накапливаются внутри фазы фильтра (глубинная фильтрация), а не на поверхностях каналов, сильно зависит от скорости потока и линейной скорости. Эффективность очистки глубинных фильтров обычно уменьшается с увеличением линейной скорости, а эффективность обычных фильтров неполного потока возрастает с увеличением линейной скорости (фильтрация основана на увеличении переноса материала), что делает понятным функциональное различие между ними. Многие фильтры на основе глубинной фильтрации позволяют частицам проходить через них при более высоких скоростях потока. Эффективность очистки также зависит от размера частиц.Effective oxidation catalysts are able to remove most of the hydrocarbon-containing vaporizing fraction (VOF = volatile organic fraction or SOF = soluble organic fraction) PM. Usually the VOF fraction is from 10 to 40%, but in the case of some engines and under certain driving conditions, VOF particles can be up to 70-90%. Such conditions arise, inter alia, when driving around the city, when using outdated engines and / or when using certain types of fuel. Therefore, there is no explicit way to classify an oxidation catalyst, an incomplete flow filter, or a full flow filter depending on the purification efficiency, since their purification efficiencies overlap with respect to conversion rates depending on operating conditions. In addition, the cleaning efficiency of filters, in which particles accumulate inside the filter phase (depth filtration), and not on the surfaces of the channels, strongly depends on the flow rate and linear velocity. The cleaning efficiency of depth filters usually decreases with increasing linear velocity, and the efficiency of conventional filters of incomplete flow increases with increasing linear velocity (filtering is based on increasing material transfer), which makes clear the functional difference between them. Many depth-based filters allow particles to pass through them at higher flow rates. The cleaning efficiency also depends on the particle size.

Удаление углеродной фракции требует более длительного времени пребывания в фильтре или катализаторе. Известный из уровня техники способ на основе применения CRT (сажеуловителя с непрерывной регенерацией) включает Pt-содержащий катализатор окисления, за которым следует дизельный сажевый фильтр (DPF) без покрытия или с покрытием из катализатора (EP 341832). Проблемы пассивного способа с применением традиционного фильтра полного потока связаны с ситуациями, когда NO2 не образуется в достаточном количестве, например при вождении по городу в условиях заторов на дорогах, при этом указанный способ требует использования топлива с очень низким содержанием серы (S<10 ppm) для сведения к минимуму образования сульфатов в эффективном и дорогостоящем Pt-содержащем катализаторе окисления. В случае использования топлива с большим содержанием серы увеличение образования сульфатов (реакции SO2^SO3^SO4, катализируемые Pt-катализатором) сводит на нет преимущества, получаемые при применении такого фильтра или фильтр заполняется слишком быстро, что увеличивает частоту регенерации и риск закупоривания. Закупоривание фильтра полного потока (DPF) недопустимо в любом случае, поскольку это приводит к остановке движения. Именно по этой причине большинство сажевых фильтров характеризуются активной регенерацией, принцип действия которой практикуется уже в течение нескольких десятков лет. Современная техника автоматического управления и система управления двигателем позволяет осуществлять активную регенерацию в DPF. В новых современных дизельных автомобилях активную регенерацию фильтров можно осуществить путем периодического проведения подъема температуры, обычно в диапазоне от 600 до 650°C. Если в фильтре накапливается достаточное количество сажи, начало горения обеспечивает дополнительное тепло, которое способствует полному сгоранию сажи. Несмотря на регенерацию углерода, фильтры полного потока собирают несгоревшую золу, количество которой следует учитывать при выборе размеров, смазочных материалов и в возможных операциях технического обслуживания.Removing the carbon fraction requires a longer residence time in the filter or catalyst. A prior art method based on the use of CRT (soot trap with continuous regeneration) includes a Pt-containing oxidation catalyst, followed by a diesel particulate filter (DPF) without coating or coated with a catalyst (EP 341832). The problems of the passive method using a traditional full-flow filter are associated with situations in which NO 2 does not form in sufficient quantities, for example, when driving around the city under traffic congestion, while this method requires the use of fuels with very low sulfur content (S <10 ppm ) to minimize sulfate formation in an efficient and expensive Pt-containing oxidation catalyst. In the case of using a fuel with a high sulfur content, an increase in the formation of sulfates (reactions SO 2 ^ SO 3 ^ SO 4 catalyzed by a Pt catalyst) negates the benefits obtained by using such a filter or the filter fills too quickly, which increases the regeneration frequency and the risk of clogging . Clogging the full flow filter (DPF) is not permitted in any case, as this will stop the movement. For this reason, most particulate filters are characterized by active regeneration, the principle of which has been practiced for several decades. Modern automatic control technology and engine management system allows for active regeneration in DPF. In new modern diesel cars, active regeneration of filters can be carried out by periodically raising the temperature, usually in the range from 600 to 650 ° C. If a sufficient amount of soot accumulates in the filter, the start of combustion provides additional heat, which contributes to the complete combustion of soot. Despite carbon regeneration, full-flow filters collect unburned ash, the amount of which should be considered when choosing sizes, lubricants, and possible maintenance operations.

Наряду с традиционным сажевым фильтром на основе пристеночного течения существуют известные из уровня техники сборные устройства, выполненные из стальной ваты, пенокерамики, свечеобразные структуры, трубчатые структуры, покрытые волокном, для проведения электростатического разделения или использования водных скрубберов. В известных из уровня техники сборных фильтрах перфорированные трубчатые структуры заворачивали в волокнистый мат или металлическую вату, при этом одну или более из указанных структур можно установить в сборный полнопоточный фильтр. Характерным является то, что волокнистая структура однородна без промежутков, и поток направляется в сборное устройство через каналы произвольно, при этом он избегает нитей волокон, и основное направление в среднем является радиальным. Указанные аспекты характерны для фильтров глубинной фильтрации, в которых некоторые из частиц накапливаются внутри материала фильтра. Как правило, выхлопной газ в указанных фильтрах перемещается в радиальном направлении к внутренней части трубки, благодаря чему обеспечивается достаточное пространство для накопления частиц внутри сборного устройства, расположенного перед фильтром, на поверхности и в открытом пространстве такого устройства. Существуют также металлические полнопоточные фильтры, в которых используют, например, спеченный металл или пористую металлическую пену.Along with the traditional particulate filter based on the near-wall flow, there are prefabricated devices known from the prior art made of steel wool, ceramic foam, candle-shaped structures, fiber-coated tubular structures for electrostatic separation or the use of water scrubbers. In prior art prefabricated filters, perforated tubular structures are wrapped in fiber mat or metal wool, and one or more of these structures can be installed in a prefabricated full-flow filter. It is characteristic that the fibrous structure is homogeneous without gaps, and the flow is sent to the collecting device through the channels arbitrarily, while it avoids filaments of fibers, and the main direction is on average radial. These aspects are characteristic of depth filters, in which some of the particles accumulate inside the filter material. As a rule, the exhaust gas in these filters moves radially to the inside of the tube, which provides sufficient space for the accumulation of particles inside the collecting device located in front of the filter, on the surface and in the open space of such a device. There are also full metal filters that use, for example, sintered metal or porous metal foam.

Конструкция фильтров неполного потока была реконструирована из катализатора окисления, в результате чего произошло улучшение сепарации частиц за счет замены керамической или металлической ячейки на структуры, которые содержат различные отверстия, зубцы или выступы в стенках и сужения или фильтрующие элементы в проточных каналах ячейки. Отверстия или фильтрующие элементы были сконструированы путем использования керамических или металлических сетчатых фильтров, ваты или пористых материалов вместо обычных металлических или керамических стенок. Фильтры неполного потока обычно оборудованы сборной ячейкой, которая содержит систему осевых открытых каналов в направлении основного потока. Основной поток подобен потоку, который имеет место в обычных каталитических сборных устройствах, но сепарация частиц была усилена за счет вынужденного частичногоThe design of the incomplete flow filters was reconstructed from an oxidation catalyst, resulting in an improvement in particle separation by replacing a ceramic or metal cell with structures that contain various openings, teeth or protrusions in the walls and constrictions or filter elements in the flow channels of the cell. The holes or filter elements were constructed by using ceramic or metal strainers, cotton wool or porous materials instead of conventional metal or ceramic walls. Partial flow filters are usually equipped with a collection cell that contains a system of axial open channels in the main flow direction. The main stream is similar to the stream that occurs in conventional catalytic prefabricated devices, but the separation of particles has been enhanced due to the forced partial

- 2 031848 прохождения потока в радиальном направлении через сетчатые фильтры, волокна или сита в стенке при регулировании потока с помощью перепада давления. Тем не менее, радиально направленное течение потока является бессистемным в различных направлениях, при этом вектор, соответствующий основному потоку, в среднем направлен вдоль оси. Другой основной принцип состоит в том, что поток входит на одном конце и выходит с противоположной стороны на другом конце ячейки, которая обычно имеет круглую или заостренную форму.- 2 031848 the passage of the flow in the radial direction through the strainers, fibers or sieves in the wall when regulating the flow using a differential pressure. Nevertheless, the radially directed flow of the stream is unsystematic in various directions, with the vector corresponding to the main stream being directed along the axis on average. Another basic principle is that the flow enters at one end and exits from the opposite side at the other end of the cell, which usually has a round or pointed shape.

Регенерацию сажевых фильтров проводили путем применения не только комбинации дросселирования двигателя (регулирования отношения воздух/топливо до условий, близких к стехиометрическим) и дополнительного впрыскивания топлива, но также с помощью электрического нагревания, плазмы (SAE Paper 1999-01-3638) или горелок, которые позволяют привнести дополнительное тепло и сжечь сажу (EP 0070619-1982 и Emissionminderung, Autobilabgase, Dieselmotoren, Nurnberg 15-17 Oct 1985, Kurzfassungen, VDI 1985). Дополнительное топливо можно впрыскивать либо в цилиндр (последующее впрыскивание), либо в систему выпуска отработавших газов, расположенную перед катализатором окисления и/или катализируемым сажевым фильтром. Горение также можно улучшить за счет добавок, впрыскиваемых в топливо и содержащих, например, Ce, Fe или Sr, которые после распределения по поверхности сажи уменьшают температуру горения, например примерно до 500°C, а также усиливают регенерацию, происходящую под действием NO2.Particulate filters were regenerated by using not only a combination of throttle control of the engine (adjusting the air / fuel ratio to conditions close to stoichiometric) and additional injection of fuel, but also using electric heating, plasma (SAE Paper 1999-01-3638) or burners, which allow you to add additional heat and burn soot (EP 0070619-1982 and Emissionminderung, Autobilabgase, Dieselmotoren, Nurnberg October 15-17, 1985, Kurzfassungen, VDI 1985). Additional fuel can be injected either into the cylinder (subsequent injection) or into the exhaust system located in front of the oxidation catalyst and / or catalyzed particulate filter. Combustion can also be improved by additives injected into the fuel and containing, for example, Ce, Fe or Sr, which, after distribution on the soot surface, reduce the combustion temperature, for example to about 500 ° C, and also enhance the regeneration that occurs under the influence of NO 2 .

В частности, в стационарных устройствах возможно применение расположенных рядом сажевых фильтров, некоторые из которых находятся в режиме фильтрации, а некоторые - в режиме регенерации. Фильтр, загруженный частицами, переводят в режим регенерации и возвращают после регенерации обратно в режим фильтрации. Поток текучих сред регулируют с помощью клапанов, применение которых, тем не менее, может быть проблематичным, и в случае загрязненных объектов могут возникать неисправности. Такие конструкции также требуют больших дополнительных объемов фильтра по сравнению с однолинейной системой.In particular, in stationary devices it is possible to use adjacent particulate filters, some of which are in the filtration mode, and some in the regeneration mode. The filter loaded with particles is transferred to the regeneration mode and returned after regeneration back to the filtration mode. The flow of fluids is controlled by valves, the use of which, however, can be problematic, and in the case of contaminated objects, malfunctions can occur. Such designs also require large additional filter volumes compared to a single-line system.

Покрытие катализатором сажевых фильтров можно использовать для облегчения каталитического горения сажи (SAE Paper 8500015, 1985), образования NO2 или для окисления впрыскиваемого топлива с целью увеличения температуры. Катализаторы, которые наиболее эффективны при окислении углеводородов (из топлива), монооксида углерода и NO и которые наиболее надежны основаны на применении платины (Pt). Образование NO2 в высокой концентрации требует, в частности, применения Pt, хотя при окислении углеводородов и CO также эффективным является палладий (Pd). Каталитическое горение сажи осуществляли путем использования различных катализаторов, которые наносят на фильтр и которые содержат, например, ванадий, медь, калий, молибден и соединения подобных элементов. Указанные катализаторы обычно проявляют хорошую подвижность к поверхности твердой сажи или содержат подвижный кислород.The particulate filter catalyst coating can be used to facilitate catalytic combustion of soot (SAE Paper 8500015, 1985), the formation of NO 2, or to oxidize injected fuel to increase temperature. The catalysts that are most effective in the oxidation of hydrocarbons (from fuel), carbon monoxide and NO and which are most reliable are based on the use of platinum (Pt). The formation of NO 2 in high concentration requires, in particular, the use of Pt, although palladium (Pd) is also effective in the oxidation of hydrocarbons and CO. The catalytic combustion of soot was carried out by using various catalysts that are applied to the filter and which contain, for example, vanadium, copper, potassium, molybdenum and compounds of similar elements. These catalysts usually exhibit good mobility to the surface of solid carbon black or contain mobile oxygen.

В отличие от полнопоточных фильтров, регенерация фильтров неполного потока преимущественно основана на пассивной регенерации с помощью NO2. Кроме того, в случае топлива с большим содержанием серы и золы можно использовать фильтры неполного потока без их закупоривания, поскольку несгоревшие примеси и сульфаты выходят из фильтра неполного потока сразу же или спустя какое-то время. Для проведения регенерации необходимо, чтобы температуры и отношение NOx/C были в среднем достаточно высокими, вследствие чего возможно образование достаточного количества NO2, и реакция NO2+C протекает достаточно быстро, в результате чего не препятствует кумулятивному накоплению частиц. Что касается их конструкции и накопления твердой фазы, фильтры неполного потока отличаются от полнопоточных фильтров, вот почему при регенерации преобладают другие условия. В начале 2000-х годов эффективность фильтров неполного потока была несколько лучше, чем эффективность катализаторов окисления, но впоследствии потребовалось поднять эффективность ТЧ очистки такого открытого фильтра до уровня примерно от 60 до 70%. По существу, выбросы ТЧ все еще в 5-20 раз больше в случае полнопоточных фильтров (конверсия составляет более чем 95-98%), и указанные фильтры могут быть отнесены к разным категориям. Соответственно условия закупоривания и методика регенерации фильтров неполного потока все же полностью отличаются от условий и методики для полнопоточных фильтров, действие которых основано на поверхностной фильтрации. По сравнению с указанными фильтрами очень неплотные катализаторы окисления до сих пор обеспечивают более низкий риск закупоривания или более низкое противодавление. В полнопоточных фильтрах повышение противодавления достаточно значительно, чтобы его можно было измерить с помощью обычных датчиков давления. С другой стороны, в фильтрах неполного потока наблюдается гораздо меньший и более медленный рост потери давления. Значительное повышение противодавления уже указывает на закупоривание.Unlike full-flow filters, the regeneration of partial-flow filters is mainly based on passive regeneration using NO2. In addition, in the case of fuels with a high sulfur and ash content, incomplete filters can be used without clogging them, since unburned impurities and sulfates exit the incomplete filter immediately or after some time. For regeneration, it is necessary that the temperatures and the NO x / C ratio be, on average, high enough that a sufficient amount of NO 2 can be formed, and the NO2 + C reaction proceeds quickly enough, as a result of which it does not prevent the cumulative accumulation of particles. As regards their design and solid phase accumulation, partial flow filters are different from full-flow filters, which is why other conditions prevail during regeneration. In the early 2000s, the efficiency of the incomplete flow filters was slightly better than the efficiency of the oxidation catalysts, but subsequently it was necessary to raise the efficiency of PM cleaning of such an open filter to about 60 to 70%. Essentially, PM emissions are still 5–20 times greater in the case of full-flow filters (conversion is more than 95–98%), and these filters can be assigned to different categories. Accordingly, the conditions of clogging and the method of regeneration of the filters of incomplete flow are still completely different from the conditions and methods for full-flow filters, the action of which is based on surface filtration. Compared to these filters, very loose oxidation catalysts still provide a lower risk of clogging or lower back pressure. In full-flow filters, the increase in back pressure is significant enough to be measured using conventional pressure sensors. On the other hand, incomplete flow filters show a much smaller and slower increase in pressure loss. A significant increase in back pressure already indicates clogging.

Первоначально в начале 2000-х годов фильтры неполного потока были полностью открыты, при этом конверсия ТЧ была только немного выше, чем 30-40%, чем конверсии DOC или фракции VOF. Так как фильтры неполного потока были усовершенствованы (конверсия ТЧ от 60 до 70%) за счет развития более закрытых конструкций, одновременно повысился риск закупоривания, и даже существовала потребность использовать также способы активной регенерации, первоначально не применяемые в указанных фильтрах. При абсолютной необходимости использования способов активной регенерации с фильтрами неполного потока некоторые из преимуществ, обеспечиваемых при использовании фильтров неInitially, in the early 2000s, the incomplete flow filters were fully open, while the PM conversion was only slightly higher than 30-40% than the DOC or VOF fractions. Since the incomplete flow filters were improved (PM conversion from 60 to 70%) due to the development of more closed structures, the risk of clogging increased at the same time, and there was even a need to use active regeneration methods that were not initially used in these filters. With the absolute necessity of using active regeneration methods with incomplete flow filters, some of the advantages provided by using filters are not

- 3 031848 полного потока, будут потеряны, и пороговое значение, достигаемое при применении полнопоточных фильтров, будет ниже.- 3 031848 full flow will be lost, and the threshold value achieved with full-flow filters will be lower.

Описание изобретенияDescription of the invention

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении аппарата для очистки для применения при обработке текучих сред, содержащих твердую фазу, который обладает высокой тонкостью фильтрации при сепарации частиц и остается в незакупоренном состоянии настолько, насколько это возможно в условиях эксплуатации. Для достижения этой цели настоящее изобретение характеризуется признаками, описанными в независимых пунктах формулы изобретения. Другие пункты формулы изобретения представляют несколько предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения.An object of the present invention is to provide a cleaning apparatus for use in processing fluids containing a solid phase that has a high filtration fineness during particle separation and remains in an unclosed state as much as is possible under operating conditions. To achieve this, the present invention is characterized by the features described in the independent claims. Other claims provide several preferred embodiments of the present invention.

Для обеспечения высокой пропускной способности по выходу частиц и способности оставаться, по существу, в незакупоренном состоянии в условиях эксплуатации аппарат для очистки согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один основной сепаратор частиц PPE, и рядом с ним находится по меньшей мере один обходной сепаратор частиц OPE, при этом основной сепаратор частиц PPE характеризуется высокой относительной тонкостью фильтрации при сепарации частиц и более высокой потерей давления, чем обходной сепаратор частиц OPE. Обходной сепаратор частиц OPE, по существу, менее подвержен закупориванию, и его размеры выбраны таким образом, что после полной закупорки основного сепаратора частиц PPE он способен обеспечить обработку текучих сред в аппарате для очистки PUL, при этом поток текучих сред, проходящий через основной сепаратор частиц и обходной сепаратор частиц, организован с возможностью регулирования посредством относительных противодавлений в сепараторах.To ensure a high throughput for the exit of particles and the ability to remain essentially unoccupied under operating conditions, the cleaning apparatus according to the present invention comprises at least one main PPE particle separator and at least one OPE bypass particle separator is adjacent to it In this case, the main PPE particle separator is characterized by a high relative fineness of filtration during particle separation and a higher pressure loss than the OPE bypass particle separator. The OPE bypass particle separator is substantially less prone to clogging and is sized so that after the PPE main particle separator is completely blocked, it is able to handle the fluids in the PUL purifier, while the fluid flow through the main particle separator and a bypass particle separator, arranged to be controlled by relative backpressures in the separators.

Указанный аппарат предпочтительно полностью пассивен с точки зрения регулирования потоков по сравнению с известными из уровня техники системами, которые могут включать, например, клапаны. Рядом с полнопоточным фильтром или фильтром неполного потока предпочтительно расположен по меньшей мере один фильтр неполного потока или катализатор в ячейке, который, по существу, менее подвержен закупориванию и имеет размеры, соответствующие емкости, позволяющей обрабатывать текучие среды системы в случае полной закупорки основного блока.The specified apparatus is preferably completely passive from the point of view of flow control compared with systems known from the prior art, which may include, for example, valves. Preferably, at least one incomplete filter or catalyst is located in the cell next to the full-flow filter or the incomplete filter, which is substantially less prone to clogging and has dimensions corresponding to the capacity for processing the system fluids in the event of a complete clogging of the main unit.

По сравнению с обыкновенными полнопоточными фильтрами или фильтрами неполного потока согласно предшествующему уровню техники сборное устройство нового типа, способ и система регенерации обеспечили функционирование без технического обслуживания, регенерацию при всех рабочих условиях и обеспечили низкое потребление энергии при регенерации. Сборное устройство позволяет использовать покрытие с каталитически активными компонентами для окисления монооксида углерода, углеводородов, оксида азота (NO) и частиц. Способность указанного аппарата для очистки не засоряться и низкая потеря давления в нем практически на протяжении всего его срока службы достигается с помощью сборного устройства, которое содержит по меньшей мере два различных фильтра или катализатора, расположенных вплотную друг к другу, так что менее плотная конструкция функционирует в ситуации, когда более эффективный блок полностью засорен. Распределение потока в целом обеспечивается без регулировки клапанов или других видов регулирования, поскольку поток через сборные устройства направляется в каналы под действием относительного противодавления в сепараторах. Еще одно преимущество, которым обладает аппарат согласно настоящему изобретению, заключается в скромных расходах при его производстве и эксплуатации.Compared to ordinary full-flow filters or partial-flow filters according to the prior art, a new type of prefabricated device, method and regeneration system ensured functioning without maintenance, regeneration under all operating conditions and ensured low energy consumption during regeneration. The prefabricated device allows the use of a coating with catalytically active components for the oxidation of carbon monoxide, hydrocarbons, nitric oxide (NO) and particles. The ability of the specified cleaning apparatus to not clog and a low pressure loss in it over almost its entire life is achieved using a prefabricated device that contains at least two different filters or catalysts located adjacent to each other, so that a less dense structure operates in situations where a more efficient unit is completely clogged. The distribution of the flow as a whole is provided without adjusting the valves or other types of regulation, since the flow through the collecting devices is directed into the channels under the action of relative back pressure in the separators. Another advantage that the apparatus according to the present invention possesses is the modest expense in its manufacture and operation.

Согласно одной из целей настоящего изобретения на основной сепаратор частиц PPE и обходной сепаратор частиц OPE наносят катализатор, который катализирует окисление углеводородов, монооксида углерода, водорода, оксидов азота, аммиака и/или частиц, и/или восстановление оксидов азота с помощью углеводородов, аммиака и подобных восстановителей, и/или адсорбирует оксиды азота. Перед аппаратом для очистки (PUL) согласно одной из целей настоящего изобретения дополнительно находится катализатор очистки, который является эффективным для окисления углеводородов, монооксида углерода, оксидов азота и/или частиц и/или в каталитическом удалении оксидов азота.According to one object of the present invention, a catalyst is applied to the main PPE particle separator and the OPE bypass particle separator, which catalyzes the oxidation of hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, nitrogen oxides, ammonia and / or particles, and / or the reduction of nitrogen oxides with hydrocarbons, ammonia and such reducing agents and / or adsorb nitrogen oxides. In front of the purification apparatus (PUL) according to one of the objectives of the present invention, there is further provided a purification catalyst that is effective for the oxidation of hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides and / or particles and / or in the catalytic removal of nitrogen oxides.

Области применения настоящего изобретения включают среди прочего применение выхлопного газа, дымового газа и отходящего газа в передвижных или стационарных устройствах. В общем, газовая смесь представляет собой смесь, содержащую избыток кислорода постоянно или в среднем. При горении, в результате которого образуется выхлопной газ, можно использовать любой тип газообразного (например, метан, пропан, биотопливо, газы, полученные в процессе газификации), жидкого (легкое дистиллятное топливо или мазут, дизельное топливо, бензин или биотопливо) или твердого топлива.Applications for the present invention include, but are not limited to, the use of exhaust gas, flue gas, and exhaust gas in mobile or stationary devices. In general, a gas mixture is a mixture containing an excess of oxygen continuously or on average. When burning, resulting in the formation of exhaust gas, you can use any type of gaseous (for example, methane, propane, biofuel, gases obtained in the gasification process), liquid (light distillate fuel or fuel oil, diesel fuel, gasoline or biofuel) or solid fuel .

Фильтр согласно настоящему изобретению можно использовать, например, в условиях полностью обедненной смеси (избыток кислорода) или в условиях, в которых периодически проводят кратковременное регулирование соотношения компонентов в смеси для достижения стехиометрического соотношения или соотношения, соответствующего обогащенной смеси. Целью регулирования соотношения компонентов в смеси и возникающего при этом повышения температуры является полная или неполная регенерация фильтра от частиц и накаплоенных количеств токсинов или адсорбентов. Еще одна возможная причина регулирования соотношения компонентов в смеси заключается в том, что система содержит другие катализаторы (например, катализатор адсорбции NOx), которые периодически требуют условий для регенерации, при которых соблюдается стехиометрия или образуется обогащенная смесь.The filter according to the present invention can be used, for example, under conditions of a completely depleted mixture (excess oxygen) or under conditions in which the ratio of components in the mixture is periodically briefly adjusted to achieve a stoichiometric ratio or a ratio corresponding to the enriched mixture. The purpose of regulating the ratio of components in the mixture and the resulting temperature increase is the complete or incomplete regeneration of the filter from particles and accumulated amounts of toxins or adsorbents. Another possible reason for controlling the ratio of components in the mixture is that the system contains other catalysts (for example, an NO x adsorption catalyst) that periodically require regeneration conditions under which stoichiometry is observed or an enriched mixture is formed.

- 4 031848- 4 031848

Применение полнопоточных фильтров и фильтров неполного потока было расширено на устройства, в которых температуры довольно низкие, например при постоянном вождении по городу, и в которых также не обеспечиваются условия, достаточные для пассивной регенерации, и соответственно высокоэффективные фильтры могут начать закупориваться, или в случае фильтров неполного потока частицы проскакивают в большем количестве в выхлопной газ. В этом случае риск закупорки неизбежен, в частности, в полнопоточных фильтрах, в которых используется регенерация на основе NO2. В любом случае полнопоточные фильтры неизбежно полностью засоряются даже при активной регенерации, поскольку несгоревшую золу невозможно удалить без технического обслуживания и очистки. Такой цикл технического обслуживания также зависит от свойств топлива и смазочного материала (зольной массы). В случае неправильного функционирования (нестандартное топливо, другие примеси, работа двигателя со сбоями) закупоривание может также произойти совершенно неожиданно.The use of full-flow filters and partial-flow filters has been expanded to devices in which temperatures are quite low, for example, when driving around the city constantly, and in which conditions sufficient for passive regeneration are not provided, and accordingly high-performance filters may begin to clog, or in the case of filters an incomplete stream of particles slip in a larger amount into the exhaust gas. In this case, the risk of clogging is inevitable, in particular, in full-flow filters, which use regeneration based on NO 2 . In any case, full-flow filters will inevitably become completely clogged even with active regeneration, since unburned ash cannot be removed without maintenance and cleaning. This maintenance cycle also depends on the properties of the fuel and lubricant (fly ash). In the event of a malfunction (non-standard fuel, other impurities, malfunctioning engine), clogging can also occur completely unexpectedly.

Несколько решений согласно настоящему изобретению изображены на прилагаемых чертежах.Several solutions according to the present invention are depicted in the accompanying drawings.

Фиг. 1 - аппарат для очистки, содержащий основной сепаратор частиц и обходной сепаратор частиц.FIG. 1 - apparatus for cleaning, containing a main particle separator and a bypass particle separator.

Фиг. 2 - аппарат для очистки, дополнительно содержащий катализатор очистки, расположенный выше по потоку, и необязательно перфорированные пластинчатые элементы.FIG. 2 is a purification apparatus further comprising a purification catalyst located upstream and optionally perforated plate elements.

Фиг. 3 - сборное устройство, в котором обходной сепаратор частиц расположен в середине.FIG. 3 is a prefabricated device in which a bypass particle separator is located in the middle.

Фиг. 4 - сборное устройство с тремя гнездовыми сепараторами, проявляющее скачкообразное изменение относительной потери давления.FIG. 4 - prefabricated device with three nesting separators, showing a spasmodic change in relative pressure loss.

Фиг. 5 - сборное устройство, в котором два различных сепаратора расположены последовательно один за другим в его обходном и/или основном канале.FIG. 5 is a prefabricated device in which two different separators are arranged sequentially one after another in its bypass and / or main channel.

Фиг. 6 - сборное устройство, в котором две конструкции согласно настоящему изобретению расположены последовательно один за другим, так что основная ячейка в первой конструкции расположена в середине, а во второй конструкции - на внешней периферии.FIG. 6 is a prefabricated device in which two structures according to the present invention are arranged sequentially one after another, so that the main cell in the first structure is located in the middle and in the second structure on the outer periphery.

Фиг. 7 - система каналов, образованная парой сетчатых фильтров, в которой поток может перемещаться также в поперечном направлении.FIG. 7 is a channel system formed by a pair of strainers in which the flow can also move in the transverse direction.

Фиг. 8 - конструкция фильтра неполного потока, образованная парой стенок или множеством стенок.FIG. 8 is a partial flow filter design formed by a pair of walls or multiple walls.

Фиг. 9 - регенерация сборного устройства согласно настоящему изобретению путем использования пассивной (NO2 в обоих сепараторах) и активной регенерации (в основном сепараторе частиц).FIG. 9 - regeneration of a prefabricated device according to the present invention by using passive (NO 2 in both separators) and active regeneration (mainly particle separator).

Фиг. 10 - влияние толщины слоя частиц в сепараторе частиц открытого типа на потерю давления и на размер обходного канала.FIG. 10 shows the effect of the particle layer thickness in an open-type particle separator on pressure loss and on the size of the bypass channel.

Сокращения, используемые на фиг. 1-10:The abbreviations used in FIG. 1-10:

- входящая текучая среда,- incoming fluid

- выходящая (обработанная) текучая среда,- outgoing (processed) fluid,

- основной сепаратор частиц (PPE),- main particle separator (PPE),

- обходной сепаратор частиц (OPE),- bypass particle separator (OPE),

- поток через основной сепаратор частиц,- flow through the main particle separator,

- поток через обходной сепаратор частиц,- flow through a bypass particle separator,

- перфорированная пластина,- perforated plate

- реактор/кожух,- reactor / jacket,

- катализатор очистки,- purification catalyst,

- дополнительная энергия, такая как топливо или электроэнергия, для увеличения температуры, ES - подача энергии.- additional energy, such as fuel or electricity, to increase the temperature, ES - energy supply.

Одно сборное устройство согласно настоящему изобретению показано на фиг. 1. Текучая среда (1) (обычно выхлопной газ) поступает в реактор, снабженный одним или более основными сепараторами частиц PPE (3) и одним или более обходными сепараторами частиц OPE (4). Основной сепаратор частиц обладает более высокой тонкостью фильтрации частиц и более высокой относительной потерей давления, чем обходной сепаратор частиц. Регулирование потоков между сепараторами (5) и (6) главным образом определяют полностью статическим способом на основании относительного противодавления в сепараторах, размера и степени наполнения без применения регулирующих клапанов. Таким образом, указанный аппарат предпочтительно полностью пассивен в отношении регулирования потоков. Также важно, что обходной канал определяют как сепаратор, а не просто пустой обходной канал. Кроме того, указанная конфигурация может включать перфорированную пластину (7), расположенную выше и/или ниже по потоку сепаратора, служащую для регулирования/управления потоком и функционирующую в качестве фильтра грубой очистки. Указанный аппарат помещен в реактор/кожух (8) (фиг. 2). На фиг. 2 (7 a) - перфорированные пластины выше по потоку от сепараторов, (7b) - перфорированные пластины ниже по потоку. Базовой конструкции также может предшествовать катализатор очистки (9), применяемый для эффективного окисления газообразных примесей, таких как монооксид углерода, углеводороды, углерод (частицы) и NO, до воды, CO2 и NO2, которые можно использовать при регенерации фильтра неполного потока или в действующем катализаторе очистки и которые также, вероятно, могут играть активную роль в восстановлении оксидов азота (адсорбционное восстановление NOx (уловитель NOx),One assembly device according to the present invention is shown in FIG. 1. Fluid (1) (usually exhaust gas) enters a reactor equipped with one or more main PPE particle separators (3) and one or more OPE bypass particle separators (4). The main particle separator has a higher fineness of particle filtration and a higher relative pressure loss than a bypass particle separator. Flow control between separators (5) and (6) is mainly determined in a completely static way based on the relative back pressure in the separators, size and degree of filling without the use of control valves. Thus, said apparatus is preferably completely passive with respect to flow control. It is also important that the bypass is defined as a separator, and not just an empty bypass. In addition, this configuration may include a perforated plate (7) located upstream and / or downstream of the separator, which serves to control / control the flow and functions as a coarse filter. The specified apparatus is placed in the reactor / casing (8) (Fig. 2). In FIG. 2 (7 a) - perforated plates upstream of the separators, (7b) - perforated plates downstream. The basic design can also be preceded by a purification catalyst (9) used for the efficient oxidation of gaseous impurities, such as carbon monoxide, hydrocarbons, carbon (particles) and NO, to water, CO 2 and NO2, which can be used in the regeneration of an incomplete flow filter or an active purification catalyst and which are also likely to play an active role in the reduction of nitrogen oxides (adsorption reduction of NO x (NO x trap),

- 5 031848 метод СКВ (селективный каталитический реагент), в котором восстановителем является аммиак и/или его производные и углеводороды).- 5 031848 SCR method (selective catalytic reagent), in which the reducing agent is ammonia and / or its derivatives and hydrocarbons).

Соответственно сборное устройство согласно настоящему изобретению содержит гнездовую структуру из двух или более ячеек, в которой поток распределяется через различные ячейки на основании относительного противодавления. Противодавление в каждой ячейке и тем самым распределение потока будет определяться на основании конфигурации основных компонентов (стандартной ячейки, конфигурации POC (фильтр неполного потока, плоский полнопоточный фильтр), размеров (площади наружной поверхности, длины, количества отверстий, толщины стенки) и количества загруженной сажи/золы. В плотных и твердых ячейках противодавление возрастает быстрее, чем в открытых неплотных ячейках, которые остаются открытыми даже в более жестких условиях. Действительно, некоторые типы дизельного оборудования могут эксплуатироваться в условиях, при которых полнопоточный фильтр не регенерируется или заполняется золой, и при засорении фильтра движение прекращается. Следовательно, в такой системе небольшой обходной канал через обходную ячейку является хорошей мерой предосторожности.Accordingly, the assembled device according to the present invention comprises a nesting structure of two or more cells, in which the flow is distributed through different cells based on relative back pressure. The back pressure in each cell and thereby the flow distribution will be determined based on the configuration of the main components (standard cell, POC configuration (incomplete flow filter, flat full flow filter), dimensions (outer surface area, length, number of holes, wall thickness) and the amount of soot loaded / ash: in dense and solid cells, backpressure increases faster than in open, loose cells, which remain open even under more severe conditions. of the equipment can be operated under conditions in which the full-flow filter is regenerated and filled with ash and clogging of the filter stops moving. Therefore, in this system, a small bypass through the bypass slot is a good precaution.

Поэтому базовая конструкция содержит плотную и неплотную сепаратор/ячейку. Плотная ячейка представляет собой ячейку, которая обладает более высокой пропускной способностью по выходу частиц (ячейка APE с более высоким числом меш) и имеет более высокое противодавление. Неплотная ячейка представляет собой ячейку с более низкой пропускной способностью по выходу частиц и более низким противодавлением. Таким образом, сборное устройство и способ включают более плотную и менее плотную ячейку. Если плотная ячейка представляет собой полнопоточный фильтр, менее плотная ячейка может представлять собой конструкцию открытого типа для разделения частиц (APE). В случае если более плотная ячейка представляет собой конструкцию APE, менее плотная ячейка представляет собой, например, традиционный проточный конвертер или открытую прямоканальную ячейку. Проточный конвертер представляет собой, например, обычный катализатор окисления, который при работе в качестве обходной ячейки предпочтительно представляет собой металлический кольцевой элемент. По существу, в этом случае проточный конвертер накапливает меньше частиц и менее склонен к закупориванию, чем PPE.Therefore, the basic design contains a dense and loose separator / cell. A dense cell is a cell that has a higher particle yield (APE cell with a higher mesh number) and has a higher backpressure. A loose cell is a cell with lower particle yield and lower backpressure. Thus, the assembly device and method include a denser and less dense cell. If the dense cell is a full-flow filter, the less dense cell may be an open type particle separation (APE) structure. In the case where the denser cell is an APE design, the less dense cell is, for example, a conventional flow converter or an open direct channel cell. The flow converter is, for example, a conventional oxidation catalyst, which, when operating as a bypass cell, is preferably a metal ring element. Essentially, in this case, the flow converter accumulates fewer particles and is less prone to clogging than PPE.

Если плотная ячейка представляет собой обычный проточный конвертер с числом меш 1200 cpsi (клеток на квадратный дюйм), менее плотная ячейка представляет собой, например, обычный проточный конвертер с 400 cpsi. Эффективность сепарации частиц и противодавление коррелируют друг с другом, но вместе с тем закупоривание ячейки возрастает прямо пропорционально эффективности очистки и противодавлению. Кроме того, длина плотной и неплотной ячеек может быть разной.If the dense cell is a regular flow converter with a mesh number of 1200 cpsi (cells per square inch), the less dense cell is, for example, a conventional flow converter with 400 cpsi. Particle separation efficiency and backpressure correlate with each other, but at the same time, clogging of the cell increases in direct proportion to cleaning efficiency and backpressure. In addition, the length of the dense and loose cells can be different.

Одно из специальных решений состоит в том, что указанные ячейки похожи, но неплотная ячейка значительно короче и поэтому не засоряется так легко, и когда закупоривается более длинная ячейка, все большее и большее количество текучей среды начинает протекать через более короткую ячейку. В более короткой ячейке имеет место большая турбулентность. Такую концепцию можно преимущественно применять в открытых конструкциях, поскольку эффективность фильтрации и склонность к закупориванию полнопоточных фильтров являются следствием закрытой конструкции.One of the special solutions is that these cells are similar, but a loose cell is much shorter and therefore does not clog so easily, and when a longer cell becomes clogged, more and more fluid begins to flow through the shorter cell. In a shorter cell there is greater turbulence. This concept can mainly be used in open structures, since filtration efficiency and the tendency to clog full-flow filters are a consequence of a closed structure.

Аппарат для очистки можно разместить в реакторе (8) (фиг. 2), который представляет собой, например, обыкновенный облицованный каталитический конвертер, в котором ячейка может быть не изолирована или завернута в изоляционный/инсталляционный мат и/или теплозащитные экраны. Кроме того, реактор можно объединить с глушителем, который также может включать другие функциональные блоки (катализатор окисления или разложения оксидов азота deNOx (СКВ, катализатор-ловушка обедненных NOx (LNT)), полнопоточный фильтр и дополнительные элементы, связанные с работой перечисленных выше блоков). Форма ячейки может быть круглой, овальной или кольцевой, и во всех случаях поток может быть осевым или радиальным или в некоторых ячейках осевым, а в других ячейках - радиальным.The cleaning device can be placed in the reactor (8) (Fig. 2), which is, for example, an ordinary lined catalytic converter, in which the cell may not be insulated or wrapped in an insulating / installation mat and / or heat shields. In addition, the reactor can be combined with a silencer, which can also include other functional units (deNO x nitrogen oxide oxidation or decomposition catalyst (SCR, depleted NO x trap catalyst (LNT)), a full-flow filter, and additional elements related to the operation of the above blocks). The shape of the cell can be round, oval or annular, and in all cases the flow can be axial or radial, or in some cells axial, and in other cells radial.

Согласно одной их задач настоящего изобретения основной сепаратор частиц PPE представляет собой полнопоточный фильтр, такой как фильтр с пристеночным течением, и обходной сепаратор частиц OPE представляет собой сепаратор частиц открытого типа APE, имеющий ячеистую структуру, обеспеченную проницаемыми стенками с открытыми каналами между ними. Согласно одной их задач настоящего изобретения основной сепаратор частиц PPE представляет собой сепаратор частиц открытого типа и обходной сепаратор частиц OPE представляет собой проточный конвертер.According to one of the objectives of the present invention, the main PPE particle separator is a full-flow filter, such as a wall flow filter, and the OPE bypass particle separator is an open type APE particle separator having a mesh structure provided with permeable walls with open channels between them. According to one of the objectives of the present invention, the main PPE particle separator is an open type particle separator and the OPE bypass particle separator is a flow converter.

Согласно одной из задач настоящего изобретения основной сепаратор частиц PPE имеет такие размеры, что сквозной поток составляет более 70%, предпочтительно более 85% в незагруженном состоянии и/или при обычных загрузках частиц.According to one object of the present invention, the main PPE particle separator is dimensioned such that the through-flow is more than 70%, preferably more than 85% in the unloaded state and / or during normal particle charges.

Согласно одной из задач настоящего изобретения эффективность сепарации частиц основного сепаратора PPE составляет от 50 до 100%, предпочтительно от 60 до 99%, и эффективность обходного сепаратора частиц OPE составляет от 20 до 90%, предпочтительно от 30 до 70%. Основной сепаратор частиц (PPE, 3) представляет собой, например, полнопоточный фильтр, поверхностный фильтр или глубинный фильтр с высокой эффективностью сепарации частиц (обычно в диапазоне от 80 до 100%) или сепаратор частиц открытого типа, эффективность сепарации ТЧ которого (например, от 50 до 80%) выше,According to one object of the present invention, the particle separation efficiency of the main PPE separator is from 50 to 100%, preferably from 60 to 99%, and the efficiency of the OPE particle bypass particle separator is from 20 to 90%, preferably from 30 to 70%. The main particle separator (PPE, 3) is, for example, a full-flow filter, a surface filter or a depth filter with high particle separation efficiency (usually in the range of 80 to 100%) or an open type particle separator whose PM separation efficiency (for example, from 50 to 80%) higher

- 6 031848 чем эффективность обходного сепаратора частиц (OPE, 4, эффективность сепарации ТЧ от 20 до 70%).- 6 031848 than the efficiency of the bypass particle separator (OPE, 4, PM separation efficiency from 20 to 70%).

Согласно одной из задач настоящего изобретения, основной сепаратор частиц PPE представляет собой керамический фильтр с пристеночным течением, и обходной сепаратор частиц OPE представляет собой металлический и/или керамический сепаратор частиц открытого типа (APE). Полно поточный фильтр обычно представляет собой ячейковый фильтр, в котором текучая среда под действием внешней силы проходит через фильтрующую стенку. Материал состоит из кордиерита, карбида кремния или титаната алюминия, или похожего керамического материала, или их смеси. Полнопоточный фильтр также может представлять собой глубинный фильтр, изготовленный из керамической пены, волокна (металла, керамического материала, оксидов металлов или их смесей), спеченного металла, или похожие эффективные сажевые фильтры. Когда PPE представляет собой сепаратор частиц открытого типа, рядом расположен еще один сепаратор частиц открытого типа, такой как OPE, относительная эффективность сепарации ТЧ и противодавление которого ниже, чем указанные параметры PPE.According to one object of the present invention, the main PPE particle separator is a wall-mounted ceramic filter, and the OPE bypass particle separator is an open-type metal and / or ceramic particle separator (APE). A fully in-line filter is usually a cell filter in which a fluid, through an external force, passes through a filter wall. The material consists of cordierite, silicon carbide or aluminum titanate, or a similar ceramic material, or a mixture thereof. A full-flow filter can also be a depth filter made of ceramic foam, fiber (metal, ceramic material, metal oxides or mixtures thereof), sintered metal, or similar effective particulate filters. When the PPE is an open-type particle separator, another open-type particle separator, such as OPE, is located adjacent to it, the relative PM separation efficiency and backpressure of which are lower than the PPE parameters indicated.

Обходной сепаратор частиц OPE, в общем, представляет собой сепаратор частиц, противодавление на единицу объема которого, по существу, ниже, чем противодавление основного сепаратора частиц. Это условие реализовано среди прочего таким образом, что OPE представляет собой сепаратор частиц открытого типа, тогда как PPE представляет собой, например, ячейковый полнопоточный фильтр. В сепараторе частиц открытого типа есть проходящие через ячейку открытые каналы, которые позволяют сохранить указанную конструкцию незакупоренной, даже когда PPE начинает засоряться. Регулирование потоков в указанном аппарате полностью пассивно. Поскольку относительное противодавление OPE более низкое, чем противодавление PPE, нужен исключительно маленький объем OPE для обеспечения работы обходной конструкции и гарантирования того, что противодавление не станет слишком высоким даже при полной закупорке PPE. Поскольку OPE имеет маленький размер и в обычном состоянии через него проходит только часть текучей среды, эффективность сепарации ТЧ всей системы остается на высоком общем уровне.The OPE bypass particle separator is generally a particle separator, the back pressure per unit volume of which is substantially lower than the back pressure of the main particle separator. This condition is realized, inter alia, in such a way that the OPE is an open type particle separator, while the PPE is, for example, a full-flow cell filter. The open type particle separator has open channels passing through the cell, which allow you to keep the specified structure unclogged even when the PPE begins to clog. Flow control in the specified device is completely passive. Since the relative OPE backpressure is lower than the PPE backpressure, an exceptionally small amount of OPE is needed to ensure that the bypass design works and to ensure that the backpressure does not become too high even with full PPE plugging. Since OPE is small in size and in its normal state only part of the fluid passes through it, the efficiency of PM separation of the entire system remains at a high general level.

Настоящее изобретение отличается от других снабженных обходными каналами систем, в которых поток обычно регулируют с помощью клапанов. Конструкции, которые включают пустой обходной канал или трубку, также, по существу, отличаются от настоящего изобретения, поскольку подразумевается, что обходной канал имеет эффективность улавливания/поверхность улавливания, каталитическую поверхность и сепаратор частиц/каталитическую ячейку. Конечно, снабженная обходными каналами конструкция в минимальной конфигурации будет представлять собой такую конструкцию, в которой обходной канал содержит пустую трубку или кольцевой канал, но даже в этом случае важно регулировать относительные противодавления путем подбора параметров распределения потоков в системе, как описано в изобретении, с тем, чтобы противодавление оставалось в определенных границах и не препятствовало продолжению движения.The present invention differs from other bypassed systems in which the flow is usually controlled by valves. Designs that include an empty bypass channel or tube are also substantially different from the present invention because it is understood that the bypass channel has a capture efficiency / capture surface, a catalytic surface, and a particle separator / catalytic cell. Of course, the design provided with bypass channels in a minimal configuration will be such a design in which the bypass channel contains an empty tube or an annular channel, but even in this case it is important to adjust the relative backpressures by selecting the flow distribution parameters in the system, as described in the invention, so that the back pressure remains within certain limits and does not impede the continuation of the movement.

Сепаратор частиц открытого типа (APE) относится к конструкциям, которые вместо плотной пористой или волокнистой структуры полнопоточных фильтров обеспечены открытыми каналами, в которых адгезия частиц к стенкам, вдоль которых идет поток, была ускорена за счет использования извилистых, иногда сужающихся и расширяющихся участков каналов, содержащих пути проникновения через стенки, что способствует выравниванию перепада давления между соседними каналами. Такие условия способствуют адгезии частиц к стенкам, которые функционируют как улавливающие поверхности и предпочтительно изготовлены из сетчатых фильтров, мембран или волокнистых матов (или их комбинаций), выполненных из металла или керамики. Как правило, эффективность улавливания находится в диапазоне от 40 до 80%, что значительно ниже, чем эффективность, достигаемая при использовании ячейковых полнопоточных фильтров.Open Type Particle Separator (APE) refers to designs that, instead of the dense porous or fibrous structure of full-flow filters, are provided with open channels, in which the adhesion of particles to the walls along which the flow is running has been accelerated by using tortuous, sometimes tapering and expanding portions of the channels, containing penetration paths through the walls, which helps to equalize the pressure drop between adjacent channels. Such conditions contribute to the adhesion of particles to the walls, which function as trapping surfaces and are preferably made of strainers, membranes or fiber mats (or combinations thereof) made of metal or ceramic. As a rule, capture efficiency is in the range from 40 to 80%, which is significantly lower than the efficiency achieved using full-flow cell filters.

Одно из сборных устройств согласно настоящему изобретению изображено на фиг. 3, в котором обходной канал расположен в середине основной ячейки. В этом случае основная ячейка, характеризующаяся большим улавливанием, расположена снаружи, вследствие чего ее легче охладить, и тепло более легко распространяется во внешнюю среду. В техническом смысле, возможно, легче изготовить небольшую неплотную ячейку, расположенную в середине, чем ячейку с соответствующей наружной поверхностью, расположенную на внешней периферии.One of the prefabricated devices of the present invention is depicted in FIG. 3, in which the bypass channel is located in the middle of the main cell. In this case, the main cell, characterized by high capture, is located outside, making it easier to cool, and heat more easily spreads into the external environment. In the technical sense, it may be easier to make a small loose cell located in the middle than a cell with a corresponding outer surface located on the outer periphery.

Согласно одной из задач настоящего изобретения основной сепаратор частиц PPE расположен в конструкции в середине, а металлический обходной сепаратор частиц OPE расположен вокруг конструкции основного сепаратора PPE параллельно относительно направления потока. Согласно настоящему изобретению также можно разместить параллельно более двух сепараторов (фиг. 4). На фиг. 4 6a - поток через 1-й обходной сепаратор частиц, 6b - поток через 2-й обходной сепаратор частиц. Относительные потери давления (на объем, на длину): 3>4a>4b. В этом случае плотность, эффективность сепарации и/или относительное противодавление ячеек постепенно становятся менее интенсивными, вследствие чего через самый плотный сепаратор в незагруженном состоянии сначала проходит большая часть потока, но по мере заполнения более плотных сепараторов поток все больше и больше отклоняется и поступает в следующую менее плотную ячейку и, наконец, в самый неплотный сепаратор. Кроме того, как правило, относительные объемы и площади улавливания также уменьшаются по мере снижения эффективности сепарации. Такой тип аппарата может быть изготовлен, например, из конструкции, в которойAccording to one object of the present invention, the main PPE particle separator is located in the middle of the structure, and the OPE metal bypass particle separator is arranged parallel to the flow direction around the main PPE separator structure. According to the present invention, it is also possible to place more than two separators in parallel (FIG. 4). In FIG. 4 6a - flow through the 1st bypass particle separator, 6b - flow through the 2nd bypass particle separator. Relative pressure loss (per volume, per length): 3> 4a> 4b. In this case, the density, separation efficiency and / or relative backpressure of the cells gradually become less intense, as a result of which most of the flow first passes through the densest separator in the unloaded state, but as the denser separators fill up, the flow deviates more and more and flows into the next a less dense cell and, finally, into the loosest separator. In addition, as a rule, the relative volumes and areas of capture also decrease as the separation efficiency decreases. This type of apparatus can be made, for example, of a structure in which

- 7 031848 основной сепаратор частиц содержит полнопоточный фильтр, 1-й обходной сепаратор частиц содержит плотный APE и 2-й обходной сепаратор частиц содержит неплотный APE, или проточную ячейку, или пустой обходной канал, который остается открытым при любой ситуации.- 7 031848 the main particle separator contains a full-flow filter, the 1st bypass particle separator contains a dense APE and the 2nd bypass particle separator contains a loose APE, or a flow cell, or an empty bypass channel that remains open in any situation.

Основной и/или обходной канал можно также оборудовать последовательно расположенными сепараторами с другими свойствами (фиг. 5). На фиг. 5 3a - 1-й основной сепаратор частиц, 3b - 2-й основной сепаратор частиц, 4a - 1-й обходной сепаратор частиц, 4b - 2-й обходной сепаратор частиц, 6a - поток через 1-й обходной сепаратор частиц, 6b - поток через 2-й обходной сепаратор частиц. Относительная потеря давления и эффективность сепарации: 3b>3a>4b>4a. Свойства 4a (3a) и 4b (3b) также можно изменить на противоположные. Кроме того, могут меняться длины каждого блока. Такая конструкция также позволяет более точно регулировать противодавление и распределение потока. Впереди можно разместить, например, неплотную ячейку, а ниже по потоку от такой неплотной ячейки можно установить более плотную ячейку, вследствие чего достигается подходящее противодавление, и на плотном участке ниже по потоку собирается большее количество частиц. Соответственно частицы заполняют сепаратор не спереди, а сзади, вследствие чего, когда участок выше по потоку засоряется, впереди все еще имеется пространство для улавливания и хранения частиц. Если в этой конструкции более плотная ячейка расположена выше по потоку, больше частиц собирается на участке ячейки, расположенном выше по потоку, тем самым ее можно легче регенерировать с помощью внешней энергии, подаваемой к ее передней части (проблему нагревания решают с помощью электричества или путем впрыскивания топлива). Последовательно можно также расположить APE и полнопоточный фильтр, например, в качестве PPE. Последовательные конструкции также позволяют использовать на участке выше по потоку каталитически более активное покрытие, что позволяет получить в плотной ячейке ниже по потоку, в частности в таком определенном канале, большее количество NO2, или катализатор выше по потоку представляет собой эффективный окислитель углеводородов в случае активной регенерации. Таким образом, сепаратор выше по потоку может также представлять собой проточную ячейку. Такую конструкцию можно использовать для замены катализатора очистки выше по потоку.The main and / or bypass channel can also be equipped with sequentially located separators with other properties (Fig. 5). In FIG. 5 3a - 1st primary particle separator, 3b - 2nd primary particle separator, 4a - 1st bypass particle separator, 4b - 2nd bypass particle separator, 6a - flow through the 1st bypass particle separator, 6b - flow through the 2nd bypass particle separator. Relative pressure loss and separation efficiency: 3b>3a>4b> 4a. Properties 4a (3a) and 4b (3b) can also be reversed. In addition, the lengths of each block may vary. This design also allows more precise control of back pressure and flow distribution. In front, you can place, for example, a loose cell, and a denser cell can be installed downstream of such a loose cell, as a result of which a suitable backpressure is achieved, and more particles are collected in a dense section downstream. Correspondingly, the particles do not fill the separator from the front, but from the rear, as a result of which, when the section upstream is clogged, there is still space in front for collecting and storing particles. If in this design a denser cell is located upstream, more particles are collected in the portion of the cell located upstream, thereby it can be more easily regenerated with the help of external energy supplied to its front part (the heating problem is solved by electricity or by injection fuel). You can also sequentially place the APE and the full-flow filter, for example, as a PPE. Successive designs also make it possible to use a catalytically more active coating in the upstream region, which allows to obtain in the dense cell downstream, in particular in such a defined channel, more NO 2 , or the upstream catalyst is an effective oxidizing agent for hydrocarbons in the case of active regeneration. Thus, the separator upstream can also be a flow cell. This design can be used to replace the upstream purification catalyst.

Согласно одному из решений настоящего изобретения поток направляют по каналам через ячейки при регулировании полностью статических участков ячеек. Регенерация будет также происходить без внешнего регулирования потока. Если ячейка находится в процессе закупоривания, через нее проходит меньший поток, что делает его нагревание более легким. Наряду со статическим состоянием, также можно использовать регулирование потока или регенерации, например, путем электрического нагревания в плотной ячейке. Для такой конструкции особенно подходящим является внешнее нагревание, так как обычное нагревание, осуществляемое путем обогащения топлива, труднее сообщать через полностью закупоренную ячейку. Дополнительная энергия позволяет одновременно нагреть всю систему, основной сепаратор частиц в целом, часть PPE или воспламенить углеродсодержащее вещество, присутствующее в основном сепараторе частиц. Частицы главным образом состоят из углерода и углеводородов, воспламенение которых можно осуществить с помощью дополнительной энергии или искры. Углеводороды могут воспламеняться локально, если температура повышается до более чем от 150 до 300°C, и это же применимо к углероду, если температура локально повышается до более чем от 400 до 600°, в зависимости от структуры сажи и возможной каталитической активности при горении углерода. Одновременно присутствующий NO2 в высокой концентрации также может способствовать такому воспламенению. Конечно, регенерация может быть основана на полностью или частично пассивной регенерации под действием NO2.According to one solution of the present invention, the flow is guided through the channels through the cells while regulating fully static sections of the cells. Regeneration will also occur without external flow control. If the cell is in the process of clogging, a smaller flow passes through it, making it easier to heat. Along with the static state, flow control or regeneration can also be used, for example, by electric heating in a dense cell. For such a design, external heating is particularly suitable, since conventional heating carried out by fuel enrichment is more difficult to communicate through a fully clogged cell. Additional energy allows you to simultaneously heat the entire system, the main particle separator as a whole, part of the PPE or ignite the carbon-containing substance present in the main particle separator. Particles mainly consist of carbon and hydrocarbons, the ignition of which can be carried out using additional energy or a spark. Hydrocarbons can ignite locally if the temperature rises to more than 150 to 300 ° C, and the same applies to carbon if the temperature locally rises to more than 400 to 600 °, depending on the structure of soot and possible catalytic activity during carbon burning . The high concentration of NO 2 present at the same time can also contribute to this ignition. Of course, regeneration can be based on fully or partially passive regeneration under the influence of NO2.

Согласно одной из задач настоящего изобретения аппарат для очистки PUL имеет такие размеры, что потеря давления может возрасти в от 5 до 50 раз, предпочтительно от 10 до 20 раз, при этом весь поток протекает через обходной сепаратор частиц OPE, по сравнению с аппаратом для очистки PUL, который не содержит частиц. Конечно, в аппарате для очистки необходимо поддерживать результирующее противодавление на наиболее низком уровне, но аппарат согласно настоящему изобретению имеет участки, размеры которых выбраны таким образом с учетом относительных противодавлений.According to one object of the present invention, the PUL cleaning apparatus is dimensioned such that the pressure loss can increase by 5 to 50 times, preferably 10 to 20 times, while the entire flow flows through an OPE bypass particle separator compared to the cleaning apparatus A PUL that is particle free. Of course, in the apparatus for cleaning it is necessary to maintain the resulting back pressure at the lowest level, but the apparatus according to the present invention has sections whose dimensions are selected in this way taking into account relative back pressures.

Скорости потока через ячейки сконфигурированы таким образом, чтобы основной поток в обычном состоянии проходил через более эффективную, более плотную ячейку, вследствие чего указанная ячейка должна быть значительно больше по объему, чем менее плотная ячейка. Менее плотная ячейка имеет меньшие размеры, однако спроектирована таким образом, что противодавление позволяет двигателю работать и осуществлять движение потока, даже если почти весь или полностью весь поток должен пройти через указанную ячейку. Однако в случае засорения основной ячейки противодавление будет составлять несколько сотен мбар при обычных размерах. Конечно, маленькой неплотной ячейке невозможно обеспечить большую емкость хранения сажи, вследствие чего конверсия ТЧ остается на относительно низком уровне (30-50%) в случае, если весь поток изменяет направление и проходит через обходную ячейку. Обходной сепаратор частиц можно также использовать для обеспечения работы двигателя/аппарата без остановки и для проведения, например, активной регенерации, когда это возможно. Безусловно, регулирование потоков можно осуществлять путем использования приводов и клапанов, работающих, например, на основе противодавления, и в этом случае система больше не является пассивной. В одном из применений согласно настоящему изобретению регулирование потока будет полностью пасThe flow rates through the cells are configured so that the main stream in the normal state passes through a more efficient, denser cell, as a result of which the specified cell must be significantly larger in volume than the less dense cell. A less dense cell has smaller dimensions, but is designed in such a way that the back pressure allows the engine to work and carry out the movement of the flow, even if almost all or all of the flow must pass through the specified cell. However, in the event of clogging of the main cell, the back pressure will be several hundred mbar at normal sizes. Of course, it is impossible to provide a large soot storage capacity for a small loose cell, as a result of which the PM conversion remains at a relatively low level (30-50%) if the entire flow changes direction and passes through the bypass cell. A bypass particle separator can also be used to keep the engine / apparatus running without stopping and to carry out, for example, active regeneration when possible. Of course, flow control can be carried out by using actuators and valves, working, for example, on the basis of back pressure, in which case the system is no longer passive. In one application of the present invention, flow control will completely pass

- 8 031848 сивным, но регенерация ТЧ может быть проведена с использованием либо активных, либо пассивных способов.- 8 031848 active, but PM regeneration can be carried out using either active or passive methods.

Специальные решения могут включать те решения, для которых размеры ячеек более похожи. Одна такая система может содержать расположенные рядом на одной линии полнопоточный фильтр (конверсия ТЧ >98%) и сепаратор частиц открытого типа (конверсия ТЧ от 40 до 50% при таких конкретных размерах), тем самым полная конверсия ТЧ будет более высокой (например, от 80 до 90%) при прохождении потока главным образом через полнопоточный фильтр и более низкой (от 60 до 70%) при прохождении потока главным образом через сепаратор частиц открытого типа. Такая конструкция обеспечивает время и возможность проведения регенерации или технического обслуживания системы, не прекращая движение потока, и при этом в любой момент возможно проведение технического обслуживания. Существует возможность использования системы OBD (бортовой системы диагностики), активирующейся при прохождении большей части потока через обходной фильтр, при этом невозможно провести регенерацию в условиях эксплуатации. Таким образом, описанный аппарат для очистки обеспечивает возможность проведения технического обслуживания.Special solutions may include those solutions for which cell sizes are more similar. One such system may contain a full-flow filter located adjacent to one line (PM conversion> 98%) and an open-type particle separator (PM conversion from 40 to 50% at such specific sizes), thereby the full PM conversion will be higher (for example, from 80 to 90%) when passing the stream mainly through a full-flow filter and lower (from 60 to 70%) when passing the stream mainly through an open particle separator. This design provides time and the possibility of regeneration or maintenance of the system without stopping the flow, and at the same time, maintenance is possible at any time. There is the possibility of using the OBD system (on-board diagnostic system), which is activated when most of the flow passes through the bypass filter, while it is impossible to regenerate under operating conditions. Thus, the described apparatus for cleaning provides the possibility of maintenance.

Один из сепараторов частиц открытого типа, описываемый в примерах, состоит из гофрированных сетчатых фильтров, в которых складка сетчатого фильтра отклоняется от направления основного потока и соседние/наложенные друг на друга сетчатые фильтры расположены под взаимно разными углами относительно направления основного потока (фиг. 7 и 8). На фиг. 7 А -конструкции газ или текучая среда, осевое направление, Б - каталитическое покрытие на поверхности сборного устройства, содержащего сетчатый фильтр/фольгу. Складка, применяемая в фильтре неполного потока, может иметь высоту (h1 и h2), выбранную с учетом конструкции, способов регулирования противодавления и выбросов (фиг. 8). На фиг. 8 В - угол диагональной складки, Г - 1-е направление гребней гофрированной фольги, D - ширина сетчатого фильтра, Е - 2-е направление гребней гофрированной фольги, Ж - угол диагональной складки относительно потока, З - стенка 1 (высокий гребень), И -стенка 2 (низкий гребень), К - негофрированная стенка. Высота складки в различных сетчатых фильтрах может быть одинаковой или неодинаковой. Высота может изменяться в диапазоне от 0,2 до 200 мм, предпочтительно она составляет от 0,8 до 3 мм. Угол диагональной складки также может изменяться в диапазоне от -90 до +90°, предпочтительно он составляет от -60 до -20 и от +20 до +60°. Углы со знаком минус и плюс относятся к углам в противоположных направлениях относительно направления основного потока. Целесообразно использовать один материал для диагонально гофрированного сетчатого фильтра, изготовить из него пару сетчатых фильтров путем выворачивания наизнанку одного из сетчатых фильтров таким образом, чтобы гребни складок проходили в разных направлениях и обеспечивали поддержку друг другу. Такая конструкция предпочтительно позволяет получить APE, выполненный из одного и того же сетчатого фильтра. Соотношение высоты и ширины складки можно изменять в очень большом диапазоне путем использования или низких и широких складок, или высоких и узких гребней складок. Указанные диагонально гофрированные сетчатые фильтры изготавливают путем прогона прямого сетчатого фильтра через шестерни со спиральными зубьями, что позволяет получить гофрированную фактуру, применяемую в настоящем изобретении в качестве PPE или OPE. Между двумя диагонально гофрированными сетчатыми фильтрами может также находиться негофрированный сетчатый фильтр или проницаемая стенка, вследствие чего уменьшение размера канала увеличивает перенос материала и способность к улавливанию частиц. Между проницаемыми стенками также может находиться непроницаемая фольга или стенка для заключения компонентов в оболочку с целью предотвращения их смешивания друг с другом. Это позволяет регулировать активную или пассивную регенерацию. Можно оптимизировать высоту складки в зависимости от объекта: очень грязные объекты большая высота складки, очень чистые объекты меньшая высота складки.One of the open-type particle separators described in the examples consists of corrugated mesh filters, in which a mesh filter fold deviates from the main flow direction and adjacent / superimposed mesh filters are located at mutually different angles with respect to the main flow direction (Fig. 7 and 8). In FIG. 7 A-design gas or fluid, axial direction, B - catalytic coating on the surface of the collection device containing the strainer / foil. The crease used in the incomplete flow filter may have a height (h1 and h2) selected taking into account the design, methods of controlling backpressure and emissions (Fig. 8). In FIG. 8 B is the angle of the diagonal crease, G is the 1st direction of the crest of the corrugated foil, D is the width of the strainer, E is the 2nd direction of the crest of the corrugated foil, G is the angle of the diagonal crease relative to the flow, 3 is the wall 1 (high crest), And - wall 2 (low crest), K - non-corrugated wall. The height of the fold in different strainers can be the same or uneven. The height may vary from 0.2 to 200 mm, preferably it is from 0.8 to 3 mm. The angle of the diagonal crease can also vary from -90 to + 90 °, preferably it is from -60 to -20 and from +20 to + 60 °. Angles with a minus and plus sign refer to angles in opposite directions relative to the direction of the main stream. It is advisable to use one material for a diagonal corrugated mesh filter, to make a pair of mesh filters from it by turning one of the mesh filters inside out so that the crests of the folds extend in different directions and provide support to each other. This design preferably allows you to get APE made of the same strainer. The ratio of the height and width of the folds can be changed in a very wide range by using either low and wide folds, or high and narrow crests of the folds. These diagonally pleated mesh filters are made by running a straight mesh filter through gears with spiral teeth, which makes it possible to obtain the pleated texture used in the present invention as PPE or OPE. A non-pleated mesh filter or permeable wall may also be located between two diagonally pleated mesh filters, whereby a reduction in channel size increases material transfer and particle capture. Between the permeable walls, there may also be an impermeable foil or wall for enclosing the components in a shell in order to prevent them from mixing with each other. This allows you to regulate active or passive regeneration. You can optimize the height of the fold depending on the object: very dirty objects have a large fold height, very clean objects have a lower fold height.

В APE, изображенном на фиг. 7 и 8, толщина нити сетчатого фильтра составляет от 0,01 до 5 мм, предпочтительно от 0,1 до 1 мм. Размер отверстий в сетчатом фильтре составляет от 0,05 до 10 мм, предпочтительно от 0,1 до 2 мм.In the APE depicted in FIG. 7 and 8, the thickness of the filter screen is from 0.01 to 5 mm, preferably from 0.1 to 1 mm. The size of the holes in the strainer is from 0.05 to 10 mm, preferably from 0.1 to 2 mm.

Сетчатый фильтр может быть тканым или может быть связан иным образом. Широкий диапазон обусловлен наличием очень разнообразных объектов или целей. Для очень грязных объектов сетчатый фильтр менее плотный, и складка имеет большую высоту, для чистых объектов сетчатый фильтр более плотный, а высота складки мала. Можно использовать сетчатый фильтр с очень тонкой нитью и/или с большими размерами отверстий в случае гофрированного сетчатого фильтра и очень плотный сетчатый фильтр в случае плоского сетчатого фильтра, что делает возможным свертывание сетчатого фильтра даже при довольно большом угле складки (40-80°). Вместо сетчатого фильтра или вместе с ним можно также использовать древесноволокнистые плиты или мембраны, обработанные с получением соответствующей конструкции, стенки которой имеют соответствующие отверстия/толщину, и которая является частично проницаемой для текучей среды. Сборное устройство, показанное на фиг. 7 и 8, может также содержать дополнительные или необязательные барьеры потока, сужения/расширения или выступы/лопасти, которые увеличивают перенос материала и эффективность улавливания и образуют сборное устройство для сепарации частиц открытого типа.The strainer may be woven or may be otherwise knitted. A wide range is due to the presence of very diverse objects or goals. For very dirty objects, the strainer is less dense and the crease has a higher height, for clean objects the strainer is denser and the crease height is small. You can use a mesh filter with a very fine thread and / or with large hole sizes in the case of a corrugated mesh filter and a very dense mesh filter in the case of a flat mesh filter, which makes it possible to fold the mesh filter even at a rather large fold angle (40-80 °). Instead of or in conjunction with a strainer, fiberboards or membranes can also be used that are processed to form an appropriate structure, the walls of which have corresponding holes / thickness, and which is partially permeable to the fluid. The assembly device shown in FIG. 7 and 8 may also contain additional or optional flow barriers, narrowing / expansion or protrusions / blades, which increase material transfer and capture efficiency and form an assembly device for separating open-type particles.

- 9 031848- 9 031848

В случае если PPE выполнен из керамического материала (кордиерита, SiC, нитрида кремния, титаната алюминия или т.п.), OPE может представлять собой металлический APE; таким образом, в указанной конструкции рядом на одной линии расположены более эффективный керамический и менее эффективный металлический сепаратор частиц, при этом поток, проходящий через него, регулируют преимущественно статическим способом, без активного регулирования, исходя из потери давления. Керамическая ячейка предпочтительно расположена в середине, а вокруг нее расположен кольцевой металлический OPE, который можно изготовить, как описано в предыдущих параграфах, из гофрированных металлических структур (сетчатых фильтров). Керамический сажевый фильтр нелегко изготовить в виде кольцевой структуры, при этом в виде тонкой кольцевой структуры он также не обладает хорошей прочностью. Это позволяет использовать хорошие свойства каждой структуры. Такая структура также позволяют применять для разных сепараторов различные способы регенерации. PPE можно подвергать активной регенерации, в основе которой лежит впрыскивание топлива и/или увеличение температуры путем применения электроэнергии. При этом также можно установить отношение A/F на более низком уровне, что также позволит повысить температуру.If the PPE is made of a ceramic material (cordierite, SiC, silicon nitride, aluminum titanate or the like), the OPE may be a metal APE; Thus, in the indicated design, a more efficient ceramic and less efficient metal particle separator are arranged side by side on one line, while the flow passing through it is controlled mainly in a static way, without active regulation, based on pressure loss. The ceramic cell is preferably located in the middle, and around it is an annular metal OPE, which can be made, as described in the previous paragraphs, of corrugated metal structures (mesh filters). Ceramic particulate filter is not easy to produce in the form of a ring structure, while in the form of a thin ring structure it also does not have good strength. This allows you to use the good properties of each structure. This structure also allows different regeneration methods to be used for different separators. PPE can be subjected to active regeneration, which is based on fuel injection and / or temperature increase through the use of electricity. In this case, you can also set the A / F ratio at a lower level, which will also allow to increase the temperature.

PPE и OPE можно полностью или частично покрыть в направлении потока пористой подложкой, функционирующей в качестве праймера для активных соединений, окисляющих CO, углеводороды, водород, аммиак или углерод. Углеводороды могут также включать функциональные группы, содержащие кислород, азот или галогены. Нанесение покрытия на APE предпочтительно осуществляли таким образом, чтобы отверстия сетчатого фильтра оставались, по меньшей мере частично, открытыми по меньшей мере в одном из сетчатых фильтров. В качестве альтернативы, в указанной конструкции вообще отсутствует покрытие, поэтому она служит только в качестве APE и глушителя. Дополнительно или по желанию катализатор может катализировать восстановление NOx с помощью углеводорода или аммиака, абсорбировать оксиды азота (восстановление в условиях обогащения) или окислять аммиак. Как правило, катализатор содержит оксиды алюминия, кремния, титана и/или цеолиты в подложке. Толщина покрытия составляет от 1 до 500 мкм, предпочтительно, от 5 до 40 мкм. Площадь поверхности покрытия определяется применяемыми исходными материалами и составляет от 1 до 1000 м2/г, обычно от 20 до 300 м2/г. Покрытие можно нанести на сепараторы с применением различных суспензий, золей и/или растворов путем погружения, прокачивания насосом, пропитывания и/или распыления. На сетчатые фильтры в открытом состоянии можно нанести покрытие путем распыления, при этом сетчатые фильтры из пары сетчатых фильтров отделяют друг от друга и только после этого сворачивают с получением сетчатого фильтра и сборного устройства APE, образованного с применением APE. Это позволяет гарантировать, что отверстия сетчатого фильтра останутся открытыми. Что касается APE, на нем обеспечено механически прочное покрытие, которое все-таки оставляет отверстия сетчатого фильтра открытыми. Нанесение покрытия можно также полностью или частично осуществить с помощью испаряемых исходных материалов (химическое осаждение из паровой или газовой среды, способы Ale).PPE and OPE can be completely or partially coated in the flow direction with a porous substrate that functions as a primer for active compounds that oxidize CO, hydrocarbons, hydrogen, ammonia or carbon. Hydrocarbons may also include functional groups containing oxygen, nitrogen or halogens. The coating on the APE is preferably carried out so that the openings of the strainer remain at least partially open in at least one of the strainers. Alternatively, there is no coating at all in this design, therefore it serves only as an APE and a silencer. Additionally or optionally, the catalyst can catalyze the reduction of NO x with hydrocarbon or ammonia, absorb nitrogen oxides (reduction under enrichment conditions) or oxidize ammonia. Typically, the catalyst contains oxides of aluminum, silicon, titanium and / or zeolites in the substrate. The coating thickness is from 1 to 500 microns, preferably from 5 to 40 microns. The surface area of the coating is determined by the starting materials used and ranges from 1 to 1000 m 2 / g, usually from 20 to 300 m 2 / g. The coating can be applied to the separators using various suspensions, sols and / or solutions by immersion, pumping, soaking and / or spraying. Open filters can be sprayed onto open screens, the screens from a pair of screens being separated from each other and only then rolled up to form a screen filter and an APE prefabricated using APE. This ensures that the openings of the strainer remain open. As for the APE, it provides a mechanically strong coating that still leaves the openings of the strainer open. The coating can also be fully or partially carried out using evaporated starting materials (chemical vapor deposition from gas or vapor, Ale methods).

Активные металлы, применяемые в каталитических покрытиях, включают, например, благородные металлы, такие как платина (Pt), палладий (Pd), иридий (Ir), и/или родий (Rh), и/или иридий (Ir), и/или рутений (Ru). Активные компоненты можно добавить в каталитический состав покрытия с помощью абсорбции (сухим, влажным или хемосорбционным способами) или путем смешивания их с суспензией, раствором или золем, используемым для нанесения покрытия. Перед смешиванием и нанесением суспензии активные компоненты могут быть предварительно абсорбированы исходными частицами катализатора. Способы нанесения покрытия и/или абсорбции включают применение воды или других растворителей или их смесей, в основном, в жидкой фазе.Active metals used in catalytic coatings include, for example, noble metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), and / or rhodium (Rh), and / or iridium (Ir), and / or ruthenium (Ru). The active components can be added to the catalytic composition of the coating by absorption (dry, wet or chemisorption methods) or by mixing them with a suspension, solution or sol used for coating. Before mixing and applying the suspension, the active components can be pre-absorbed by the starting catalyst particles. Methods of coating and / or absorption include the use of water or other solvents or mixtures thereof, mainly in the liquid phase.

Количество активного металла, например благородного металла, составляет от 0,01 до 10 г/дм3, предпочтительно от 0,1 до 3 г/дм3. Если имеется несколько последовательно расположенных конструкций, количество активного металла в первой конструкции выше по потоку может предпочтительно составлять от 0,8 до 2 г/дм3 и в следующей конструкции/конструкциях ниже по потоку от 0 до 0,8 г/дм3. Задача при этом состоит в обеспечении одной и той же конструкции, например, большим количеством Pt с той стороны, с которой находится сторона входа в направлении потока, что, таким образом, позволяет получить на данном участке большее количество NO2. Со стороны выхода времени не достаточно для столь же интенсивного катализирования Pt окисления NO в случае пассивной регенерации, вследствие чего нагрузка здесь более низкая. Со стороны выхода могут также присутствовать другие активные компоненты, такие как Pd. Такую конструкцию можно использовать совместно с катализатором очистки (окисления), расположенным выше по потоку.The amount of active metal, for example a noble metal, is from 0.01 to 10 g / dm 3 , preferably from 0.1 to 3 g / dm 3 . If there are several structures in series, the amount of active metal in the first structure upstream may preferably be from 0.8 to 2 g / dm 3 and in the next structure / structures downstream from 0 to 0.8 g / dm 3 . The task in this case is to provide the same design, for example, with a large amount of Pt from the side on which the inlet side is in the flow direction, which, thus, allows to obtain a larger amount of NO 2 in this section. On the output side, there is not enough time for equally intense Pt catalysis of NO oxidation in the case of passive regeneration, as a result of which the load is lower. On the output side, other active components, such as Pd, may also be present. This design can be used in conjunction with a purification (oxidation) catalyst located upstream.

Активный компонент выбирают с учетом применения. Содержащие платину каталитические покрытия с подходящей подложкой можно использовать для активации образования NO2, который активизирует горение частиц и регенерацию очистки, например, в устройствах, работающих на дизельном топливе. Все Pt-содержащие катализаторы не обеспечивают высокое содержание NO2, поскольку применение подходящих добавок (например, ванадия) в подложке позволяет предотвратить образование NO2 и тем самым сульфатов. Уменьшение образования NO2 используют для устройств, в которых регенерацию проводят полностью активным способом (путем впрыскивания топлива и/или дросселирования двигателя), и когда необходимо минимизировать выбросы NO2. Pd можно использовать в качестве активногоThe active component is selected taking into account the application. Catalytic platinum coatings with a suitable support can be used to activate the formation of NO2, which activates particle combustion and purification regeneration, for example, in diesel-powered devices. All Pt-containing catalysts do not provide a high NO 2 content, since the use of suitable additives (for example, vanadium) in the substrate prevents the formation of NO 2 and thereby sulfates. Reducing the formation of NO2 used for devices in which the regeneration is carried out fully active method (by injection of fuel and / or engine throttle) and when necessary to minimize emissions of NO 2. Pd can be used as active

- 10 031848 компонента, когда каталитическое покрытие предназначено для катализирования окисления CO и углеводородов без образования NO2 и при высоких температурах в рабочих условиях или условиях регенерации.- 10 031848 component, when the catalytic coating is designed to catalyze the oxidation of CO and hydrocarbons without the formation of NO2 and at high temperatures under operating or regeneration conditions.

Активаторы, применяемые в подложке, могут включать, например, ванадий (V), вольфрам (W), железо (Fe), цирконий (Zr), церий (Ce), лантан (La), марганец (Mn), кобальт (Co), барий (Ba), стронций (Sr) и/или никель (Ni). Подложка может также состоять главным образом из соединений указанных активаторов. Например, с помощью абсорбции в покрытие можно добавить обычные соединения, адсорбирующие NOx, что позволяет адсорбировать оксиды азота в обедненной смеси и уменьшить их содержание в обогащенной смеси.Activators used in the substrate may include, for example, vanadium (V), tungsten (W), iron (Fe), zirconium (Zr), cerium (Ce), lanthanum (La), manganese (Mn), cobalt (Co) , barium (Ba), strontium (Sr) and / or nickel (Ni). The substrate may also consist mainly of compounds of these activators. For example, by absorption, conventional NO x adsorbing compounds can be added to the coating to adsorb nitrogen oxides in the lean mixture and reduce their content in the rich mixture.

В полнопоточных фильтрах согласно настоящему изобретению можно использовать покрытия подобного типа, как и в APE, или покрытия, нанесенные предпочтительно в форме золя, который покрывает волокна или поры блока улавливания тонким слоем катализатора, не закупоривая каналы или не увеличивая противодавление на данном участке. Золь представляет собой жидкость, в которой диспергированы небольшие частицы, средний диаметр которых составляет от 5 до 1000 нм, предпочтительно, от 15 до 100 нм, причем размер частиц позволяет равномерно покрывать даже маленькие поры и волокна. Частицы могут представлять собой, например, оксиды Al, Si, Ti, Zr, Ce, Mn, V, Cr, Co, Sr, La, Y, Pr. Количество покрытия обычно составляет от 0,1 до 30% относительно массы полнопоточного фильтра, и активный компонент обычно представляет собой благородный металл, такой как Pt, Pd, Rh или их смесь. В других случаях можно использовать те же активаторы, загрузки активных металлов/способы введения добавок и методы обработки, что и применяемые для нанесения покрытий других катализаторов.In full-flow filters according to the present invention, it is possible to use coatings of a similar type as in APE, or coatings, preferably applied in the form of a sol, which covers the fibers or pores of the capture unit with a thin layer of catalyst, without clogging the channels or increasing back pressure in this area. A sol is a liquid in which small particles are dispersed, the average diameter of which is from 5 to 1000 nm, preferably from 15 to 100 nm, and the particle size evenly covers even small pores and fibers. Particles can be, for example, oxides of Al, Si, Ti, Zr, Ce, Mn, V, Cr, Co, Sr, La, Y, Pr. The amount of coating is usually from 0.1 to 30% based on the weight of the full-flow filter, and the active component is usually a noble metal, such as Pt, Pd, Rh, or a mixture thereof. In other cases, you can use the same activators, active metal loading / methods of introducing additives and processing methods that are used for coating other catalysts.

В сепараторах можно использовать соединения (V, Cr, Mn, Co, Sr), активирующие каталитическое горение/воспламенение сажи, и термически стабильные оксиды (La, Y, Zr), защищающие сепараторы от термического напряжения. Одно из применений настоящего изобретения состоит в том, что полнопоточный фильтр покрывают золем, а APE - суспензией обычного катализатора, содержащего более крупные частицы (>>100 мкм). Такая операция приводит к оптимальному покрытию на обоих сепараторах. Например, суспензия, содержащая крупные частицы, закупоривает полнопоточные фильтры с маленькими порами, или, что нежелательно, покрытие отфильтровывается только на поверхности сепаратора. Применение суспензии обычного катализатора (например, катализатора окисления) позволяет получить более толстый слой катализатора на поверхности проточной ячейки.Compounds (V, Cr, Mn, Co, Sr), activating catalytic combustion / ignition of soot, and thermally stable oxides (La, Y, Zr) protecting the separators from thermal stress can be used in separators. One application of the present invention is that a full-flow filter is coated with sol, and APE is coated with a suspension of a conventional catalyst containing larger particles (>> 100 μm). This operation results in optimal coverage on both separators. For example, a suspension containing large particles clogs full-flow filters with small pores, or, which is undesirable, the coating is filtered only on the surface of the separator. The use of a suspension of a conventional catalyst (for example, an oxidation catalyst) allows to obtain a thicker catalyst layer on the surface of the flow cell.

Одна из стратегий нанесения покрытия согласно настоящему изобретению состоит в том, что на сепараторы наносят термически прочное покрытие и/или покрытие, непосредственно или косвенно (путем образования NO2) катализирующее горение сажи. Основной и обходной сепараторы частиц также можно обеспечить различными покрытиями. Например, термически прочное покрытие (содержит, например, La и/или Zr) может находиться на основном сепараторе частиц, поскольку при засорении и последующем горении частиц указанный сепаратор нагревается больше, чем обходной сепаратор частиц. В тоже время обходной сепаратор частиц можно обеспечить покрытием, которое непосредственно или косвенно (с помощью NO2, более высокого содержания Pt, a также за счет отсутствия соединений, препятствующих образованию NO2) катализирует горение сажи.One of the coating strategies of the present invention is that a heat-resistant coating and / or coating that directly or indirectly (by the formation of NO2) catalyzes the combustion of soot is applied to the separators. The main and bypass particle separators can also be provided with various coatings. For example, a thermally durable coating (containing, for example, La and / or Zr) may be located on the main particle separator, since when the particles become clogged and subsequently burned, this separator heats up more than the bypass particle separator. At the same time, a bypass particle separator can be provided with a coating that directly or indirectly (using NO2, a higher Pt content, and also due to the absence of compounds that prevent the formation of NO2) catalyzes the combustion of soot.

Катализатор очистки, установленный выше по потоку, включает применение композиций для нанесения покрытия, аналогичных композициям, применяемым в APE. Как правило, катализатор очистки отличается от АРЕ тем, что количество используемого покрытия обычно больше, т.е. примерно от 50 до 500 г/л, и количество активного металла также больше, обычно от 1 до 5 г/л. Основная масса катализатора очистки представляет собой керамическую или металлическую ячейку с числом меш от 1 до 2000 cpsi, предпочтительно, от 50 до 600 cpsi.The upstream purification catalyst includes the use of coating compositions similar to those used in APE. Typically, the purification catalyst differs from APE in that the amount of coating used is usually greater, i.e. from about 50 to 500 g / l, and the amount of active metal is also greater, usually from 1 to 5 g / l. The bulk of the purification catalyst is a ceramic or metal cell with a mesh number of from 1 to 2000 cpsi, preferably from 50 to 600 cpsi.

Блоки, покрытые катализаторами, можно обработать во время производственного процесса в статических или динамических условиях с помощью окисляющих и/или восстанавливающих газовых смесей, которые могут включать воздух, кислород, водород, монооксид углерода, аммиак, выхлопной газ, углеводороды, воду или какой-либо инертный газ. Такую обработку можно также использовать для получения различных смешанных оксидов, образующихся между соединениями для покрытия путем применении подходящих исходных материалов, размеров частиц и режимов чистовой обработки.Blocks coated with catalysts can be processed during the production process under static or dynamic conditions using oxidizing and / or reducing gas mixtures, which may include air, oxygen, hydrogen, carbon monoxide, ammonia, exhaust gas, hydrocarbons, water or any inert gas. This treatment can also be used to obtain various mixed oxides formed between the compounds for coating by applying suitable starting materials, particle sizes and finishing conditions.

АРЕ содержит сетчатый фильтр, закрепленный с помощью сварки, пайки, или вокруг ячейки сетчатого фильтра вставлен металлический гвоздь или шип, который может быть соединен с внутренней трубкой. Источники тепла (работающие с помощью электричества нагревательные системы или устройства), связанные с активной регенерацией, также можно объединить с указанными структурными элементами, ответственными за механическое соединение. Если PPE содержит керамический полнопоточный фильтр, он опирается на пленку или обшивку с помощью гибкого установочного мата, способного выдерживать высокие температуры. Таким образом, вокруг ячейки в середине находится установочный мат и обшивка, и APE, расположенный вокруг ячейки, не нуждается в отдельном громоздком установочном мате, что, таким образом, облегчает производственный процесс указанной конструкции.The APE contains a strainer fixed by welding, soldering, or a metal nail or spike is inserted around the mesh screen that can be connected to the inner tube. Heat sources (electric heating systems or devices) associated with active regeneration can also be combined with these structural elements responsible for the mechanical connection. If the PPE contains a ceramic full-flow filter, it rests on a film or sheath using a flexible mounting mat that can withstand high temperatures. Thus, around the cell in the middle is the installation mat and casing, and the APE located around the cell does not need a separate bulky installation mat, which thus facilitates the production process of this design.

Таким образом, аппарат согласно настоящему изобретению позволяет, в частности, сократить количество выбросов твердых частиц, содержащихся в отходящих газах. Сборное устройство представляет собой сепарационный аппарат, предназначенный среди прочего для работающих на дизельном топливеThus, the apparatus according to the present invention allows, in particular, to reduce the amount of emissions of solid particles contained in the exhaust gases. The prefabricated device is a separation apparatus designed, inter alia, for diesel fuel

- 11 031848 устройств, в котором благоприятный исход пассивной или активной регенерации обеспечивается большим применением обходного сепаратора частиц всякий раз, когда условия являются не подходящими для регенерации. Особенно хорошо такая конструкция подходит для устройств с низкими температурами, например при вождении по городу, а также когда невозможно все время обеспечить регенерацию в случае пассивной или даже в случае активной регенерации. С целью оптимальной эффективности использования топлива регенерацию сепараторов (основного и/или обходного сепаратора частиц) предпочтительно выполняют путем как можно большего использования пассивной регенерации. Очистка или ее часть также может заменить некоторые из обычных элементов, применяемых при глушении. Очистку можно осуществлять в глушителе, аналогичном тем, которые применяют для обычных катализаторов окисления и сепараторов частиц.- 11 031848 devices in which a favorable outcome of passive or active regeneration is ensured by the large use of a bypass particle separator whenever conditions are unsuitable for regeneration. This design is particularly well suited for devices with low temperatures, for example when driving around the city, and also when it is impossible to provide regeneration all the time in the case of passive or even in the case of active regeneration. In order to optimize fuel efficiency, the regeneration of the separators (main and / or bypass particle separator) is preferably carried out by using as much passive regeneration as possible. Cleaning, or part of it, can also replace some of the common elements used in jamming. Cleaning can be carried out in a silencer, similar to those used for conventional oxidation catalysts and particle separators.

Таким образом, частицы, собранные на сепараторах, регенерируют пассивно и/или активно путем использования внешней энергии (топлива, электричества и т.п.). В случае выхлопных газов, содержащих избыток кислорода, вверх по потоку от указанного аппарата можно установить катализатор очистки (например, DOC = дизельный катализатор окисления), который окисляет CO, углеводороды и NO. Образовавшийся NO2 медленно окисляет частицы на основе углерода. DOC можно расположить в том же контейнере или в виде отдельного блока вверх по потоку от реактора. DOC можно также разместить внутри впускной трубки. Температуру сепараторов можно поднять с помощью внешних источников путем сжигания углеводородов или путем использования других экзотермических (генерирующих тепло) реакций, которые протекают в катализируемых сепараторах или в катализаторе очистки. Дополнительное тепло генерируют за счет подачи топлива в выхлопной газ и/или при помощи последующего впрыскивания в двигатель. В то же время можно также уменьшить количество воздуха для горения путем снижения отношения A/F. Дополнительное тепло для регенерации структуры катализатора можно получить с помощью электрического нагревания, горелок и/или плазмы и/или посредством какого-нибудь другого способа, позволяющего нагреть указанную структуру и/или сажу. Накопление частиц также можно усилить с помощью электростатических способов, путем использования пар сетчатых фильтров в заряженном состоянии, действующих в качестве улавливающих сетчатых фильтров, и путем изолирования сетчатых фильтров от остальной конструкции и друг от друга. Регенерацию частиц с помощью сборного устройства согласно настоящему изобретению можно также улучшить путем использования добавок, которые способствуют горению сажи (FBC = топливный катализатор) и которые содержат, например, соединения на основе Fe, Sr и/или Ce. За счет загрузки добавок и одновременного использования активной регенерации углерод частиц может воспламеняться более легко.Thus, particles collected on separators regenerate passively and / or actively by using external energy (fuel, electricity, etc.). In the case of exhaust gases containing excess oxygen, a purification catalyst (e.g. DOC = diesel oxidation catalyst) that oxidizes CO, hydrocarbons and NO can be installed upstream of the apparatus. The resulting NO 2 slowly oxidizes carbon-based particles. DOC can be located in the same container or as a separate unit upstream of the reactor. DOC can also be placed inside the inlet tube. The temperature of the separators can be raised using external sources by burning hydrocarbons or by using other exothermic (heat generating) reactions that occur in the catalyzed separators or in the purification catalyst. Additional heat is generated by supplying fuel to the exhaust gas and / or by subsequent injection into the engine. At the same time, the amount of combustion air can also be reduced by reducing the A / F ratio. Additional heat to regenerate the catalyst structure can be obtained by electric heating, burners and / or plasma and / or by some other method that allows you to heat the specified structure and / or soot. Particle accumulation can also be enhanced by electrostatic methods, by using pairs of strainers in a charged state, acting as trapping strainers, and by isolating the strainers from the rest of the structure and from each other. Particle regeneration using a prefabricated device according to the present invention can also be improved by the use of additives that promote soot combustion (FBC = fuel catalyst) and which contain, for example, compounds based on Fe, Sr and / or Ce. Due to the loading of additives and the simultaneous use of active regeneration, carbon particles can ignite more easily.

При сгорании частиц необходимо получить такое количество тепла, чтобы температура сепаратора мгновенно увеличилась до температуры более 500-600oC, достаточной для термического сжигания, которому также может способствовать катализатор, присутствующий в сепараторах или увлекаемый в выхлопной газ. При необходимости использования термической энергии частиц, присутствующих в сепараторе, важно, чтобы сепараторы улавливали частицы в количестве, достаточном для нагревания и поддержания горения столько времени, сколько потребуется, чтобы регенерировать сепаратор полностью или его достаточную часть.When burning particles, it is necessary to obtain such an amount of heat that the temperature of the separator instantly rises to a temperature of more than 500-600 o C, sufficient for thermal combustion, which can also contribute to the catalyst present in the separators or entrained in the exhaust gas. If it is necessary to use the thermal energy of the particles present in the separator, it is important that the separators capture the particles in an amount sufficient to heat and maintain combustion for as long as it takes to regenerate the separator completely or a sufficient part thereof.

Одно из преимуществ настоящего изобретения достигается за счет конструкции, в которой более плотный сепаратор (ячейка) установлен в середине, а обходной сепаратор расположен вокруг него снаружи. В этом случае потери тепла небольшие, поскольку внешняя ячейка функционирует как изолятор, и окисление частиц, присутствующих в среднем сепараторе, может начаться при минимальной дополнительной энергии в отличие от систем, которые содержат только сажевый фильтр, непосредственно сообщающийся с окружающим воздухом через поверхность. Таким образом, регенерация, осуществляемая с применением внешней энергии, может быть применима на среднем сепараторе, вследствие чего внешняя энергия и теплота сгорания распространяются и собираются в концентрированной форме для усиления регенерации.One of the advantages of the present invention is achieved by a design in which a denser separator (cell) is installed in the middle, and a bypass separator is located around it outside. In this case, the heat loss is small, since the external cell functions as an insulator, and the oxidation of particles present in the middle separator can begin with minimal additional energy, unlike systems that contain only a particulate filter that directly communicates with the surrounding air through the surface. Thus, regeneration using external energy can be applied to a middle separator, as a result of which external energy and heat of combustion are distributed and collected in concentrated form to enhance regeneration.

Конечно, описанная конструкция может быть реализована не только в гнездовой конфигурации, но также при использовании соседних сепараторов, которые являются, например, круглыми или заостренными и в которых поток может быть осевым и/или радиальным.Of course, the described construction can be implemented not only in a nested configuration, but also when using adjacent separators, which are, for example, round or pointed and in which the flow can be axial and / or radial.

Соответственно идея состоит в том, что сепараторы, которые отличаются друг от друга по пропускной способности по выходу частиц (фильтрующей способности), будут установлены рядом на одной линии таким образом, что, когда более эффективный сепаратор засоряется, поток направляется через менее эффективный сепаратор под действием естественного изменения потери давления, как описано выше. Таким образом, блоки, которые можно расположить рядом на одной линии в порядке уменьшения эффективности очистки представляют собой 1) фильтры на основе пристеночного течения, 2) глубинные фильтры, изготовленные из волокон, спеченного металла, керамической/металлической пены, 3) сепараторы частиц открытого типа (APE) и/или 4) традиционные каталитические ячейки (керамические или металлические, проточные). Также может присутствовать пятый блок в виде пустой обходной трубки и канала. Кроме того, параллельно можно установить конструкции аналогичного типа, но эффективность очистки регулируют с помощью длины ячейки, размера пор стенки, размера/формы каналов или посредством других переменных, влияющих на фильтрацию.Accordingly, the idea is that separators that differ from each other in particle output (filtering capacity) will be installed side by side on the same line so that when a more efficient separator becomes clogged, the flow is directed through a less efficient separator under the action of natural changes in pressure loss as described above. Thus, blocks that can be placed side by side on the same line in decreasing order of cleaning efficiency are 1) filters based on near-wall flow, 2) depth filters made of fibers, sintered metal, ceramic / metal foam, 3) open-type particle separators (APE) and / or 4) traditional catalytic cells (ceramic or metal, flow). A fifth unit may also be present in the form of an empty bypass tube and channel. In addition, constructions of a similar type can be installed in parallel, but the cleaning efficiency is controlled by the cell length, pore size of the wall, size / shape of the channels, or other variables that affect filtration.

- 12 031848- 12 031848

Относительная эффективность очистки представляет собой эффективность, которая может быть получена при соответствующих конструкциях или размере сепаратора, площади фильтрации и/или массе. В рамках каждой категории эффективности очистки можно оценивать, как описано выше, или даже более точно. Например, в фильтрах с пристеночным течением эффективность очистки увеличивается при увеличении толщины стенки и уменьшении размера пор стенки. В APE эффективность очистки можно регулировать с помощью размера/формы/материала и объема канала. Эффективность очистки от твердой фазы для фильтров с пристеночным течением является высокой, т.е. от 90 до 100%, обычно примерно от 97 до 99,8%. В глубинных фильтрах эффективность очистки ТЧ составляет примерно от 50 до 95%, обычно от 70 до 90%. В сепараторах частиц открытого типа эффективность очистки ТЧ составляет от 30 до 80%, обычно от 40 до 70%. В традиционных каталитических ячейках конверсия ТЧ определяется содержанием VOF и составляет примерно от 10 до 60%, обычно примерно от 20 до 40%. Соответственно сборное устройство согласно настоящему изобретению можно охарактеризовать, исходя из указанных диапазонов конверсии ТЧ и относительного противодавления.The relative cleaning efficiency is the efficiency that can be obtained with appropriate designs or the size of the separator, filtration area and / or weight. Within each category, cleaning efficiencies can be evaluated as described above, or even more accurately. For example, in filters with near-wall flow, the cleaning efficiency increases with increasing wall thickness and decreasing pore size of the wall. In APE, the cleaning efficiency can be adjusted using the size / shape / material and volume of the channel. The efficiency of cleaning from the solid phase for filters with near-wall flow is high, i.e. from 90 to 100%, usually from about 97 to 99.8%. In depth filters, PM cleaning efficiency is from about 50 to 95%, usually from 70 to 90%. In open-type particle separators, PM cleaning efficiency ranges from 30 to 80%, usually from 40 to 70%. In conventional catalytic cells, PM conversion is determined by the VOF content and is from about 10 to 60%, usually from about 20 to 40%. Accordingly, the assembled device according to the present invention can be characterized based on the indicated ranges of PM conversion and relative back pressure.

Линейные скорости в различных сепараторах обычно неодинаковы: в полнопоточных фильтрах относительная потеря давления более высокая и тем самым линейная скорость ниже, чем в сепараторах открытого типа или каталитических ячейках. В настоящем изобретении все блоки были определены как сепараторы частиц, поскольку даже полностью открытая каталитическая ячейка проявляет некоторую окислительную активность, которая способствует удалению углеводородов и тем самым фракции VOF от частиц. Если бы обходная ячейка просто представляла бы собой пустую трубку без каталитического материала, при нормальных рабочих условиях было бы невозможно удалить даже эту фракцию VOF, в результате чего была бы получена система, которая отличается от решения согласно настоящему изобретению. Фракция VOF может быть довольно значительной и колеблется в пределах широкого диапазона, примерно от 10 до 85%, обычно примерно от 15 до 40%, что приводит к различию в эффективности сепарации частиц.The linear velocities in different separators are usually not the same: in full-flow filters, the relative pressure loss is higher and thus the linear velocity is lower than in open-type separators or catalytic cells. In the present invention, all blocks were defined as particle separators, since even a fully open catalytic cell exhibits some oxidative activity, which helps to remove hydrocarbons and thereby the VOF fractions from the particles. If the bypass cell would simply be an empty tube without catalytic material, under normal operating conditions it would be impossible to remove even this VOF fraction, resulting in a system that is different from the solution according to the present invention. The VOF fraction can be quite significant and varies over a wide range, from about 10 to 85%, usually from about 15 to 40%, which leads to a difference in particle separation efficiency.

Аппарат согласно настоящему изобретению предпочтительно предназначен для условий, которые характеризутся низкими температурами в течение достаточно длительных периодов времени, вследствие чего пассивная регенерация сепараторов протекает в недостаточной степени. Такое условие, например в случае транспортных средств, имеет место при постоянном вождении по городу или при некотором другом типе вождения при низких скоростях. В отличие от полнопоточного фильтра, правильно спроектированный фильтр открытого типа не закупоривается даже в указанных условиях, но способность к улавливанию частиц уменьшается, и большее количество частиц просачивается, когда поток все больше отклоняется по направлению к обходному каналу. Применение обходного сепаратора частиц позволяет периодически регенерировать основной сепаратор частиц даже при постоянно низких скоростях.The apparatus according to the present invention is preferably designed for conditions that are characterized by low temperatures for sufficiently long periods of time, as a result of which the passive regeneration of the separators is insufficient. Such a condition, for example, in the case of vehicles, takes place with constant driving around the city or with some other type of driving at low speeds. Unlike a full-flow filter, a properly designed open-type filter does not clog even under the indicated conditions, but the ability to trap particles decreases and more particles leak out as the flow deviates more and more towards the bypass channel. The use of a bypass particle separator allows periodic regeneration of the main particle separator even at constantly low speeds.

Пассивная регенерация сепараторов требует применения высоких загрузок Pt с подходящим составом подложки в большом катализаторе окисления, расположенном выше по потоку, и в сепараторах. Поскольку закупорку всего аппарата можно предотвратить путем использования обходного элемента, количество дорогостоящего благородного металла можно до некоторой степени снизить, что обеспечивает большую коммерческую выгоду, достигаемую за счет экономии стратегически важных исходных материалов. Большая часть Pt необходима для увеличения содержания NO2 в диапазоне температур от 200 до 300°C. Применение несколько более низких загрузок Pt дополнительно позволяет регенерировать сепараторы при температуре свыше 300°C, так как обходной канал способен компенсировать воздействие указанных условий. Это также позволяет снизить выбросы NO2, при этом меньшее количество катализатора окисления обеспечивает меньшее противодавление для обеспечения дополнительного снижении расхода топлива. Одна из задач состоит в объединении преимуществ использования в аппарате согласно настоящему изобретению пассивного способа и фильтрующего обходного элемента. При работе, когда это возможно, пассивная регенерация обеспечивает поддержание противодавления на низком уровне, а также не потребляет внешнюю энергию.Passive regeneration of separators requires the use of high Pt loads with a suitable substrate composition in a large oxidation catalyst located upstream and in the separators. Since clogging of the entire apparatus can be prevented by using a bypass element, the amount of expensive precious metal can be reduced to some extent, which provides great commercial benefits achieved by saving strategically important starting materials. Most Pt is needed to increase the NO 2 content in the temperature range from 200 to 300 ° C. The use of slightly lower Pt charges additionally makes it possible to regenerate separators at temperatures above 300 ° C, since the bypass channel can compensate for the effects of these conditions. It also helps to reduce NO 2 emissions, while a smaller amount of oxidation catalyst provides less back pressure to provide an additional reduction in fuel consumption. One of the tasks is to combine the advantages of using a passive method and a filter bypass element in the apparatus according to the present invention. When working, when possible, passive regeneration ensures that the back pressure is kept at a low level and also does not consume external energy.

Хотя APE не является таким чувствительным к сере, содержащейся в топливе (<10 ppm S), как полнопоточные фильтры, и в частности системы CRT, для его функционирования целесообразно, чтобы топливо содержало как можно меньше серы. Однако это возможно не во всех предполагаемых устройствах. Применение обходного сепаратора частиц позволяет уменьшить активность катализатора окисления (более низкая загрузка Pt), тем самым одновременно уменьшается образование сульфатов. Соответственно аппарат согласно настоящему изобретению также применим для топлив с более высоким содержанием серы, поскольку PPE может быть плотным и эффективным, однако при этом OPE служит для обеспечения прохождения текучей среды и ограничения противодавления, даже в случае когда частицы будут быстро накапливаться в PPE и его противодавление будет возрастать. Стратегия регулирования должна быть разработана в зависимости от условий вождения (эксплуатации) и топлива.Although APE is not as sensitive to sulfur contained in the fuel (<10 ppm S) as full-flow filters, and in particular CRT systems, it is advisable for the fuel to contain as little sulfur as possible. However, this is not possible in all intended devices. The use of a bypass particle separator reduces the activity of the oxidation catalyst (lower Pt loading), thereby simultaneously reducing the formation of sulfates. Accordingly, the apparatus according to the present invention is also applicable to fuels with a higher sulfur content, since PPE can be dense and efficient, however, while OPE serves to ensure the passage of fluid and limit back pressure, even in the case when particles will quickly accumulate in PPE and its back pressure will increase. A regulatory strategy should be developed depending on driving (operating) and fuel conditions.

Регулирование активной регенерации в полнопоточных фильтрах осуществляют путем использования датчиков давления, расположенных выше и ниже по потоку от фильтра, а также с помощью температурных датчиков. Комбинирование данных по перепадам давления с данными трехмерной характеристики двигателя позволяет начать активную регенерацию в тот момент, когда ее наиболее легко осуществить и когда она является наиболее энергоэффективной. Безусловно, такие способы можно использоватьActive regeneration in full-flow filters is regulated by using pressure sensors located upstream and downstream of the filter, as well as using temperature sensors. Combining the data on the pressure drops with the data of the three-dimensional characteristics of the engine allows you to start active regeneration at a time when it is most easily implemented and when it is the most energy efficient. Of course, such methods can be used.

- 13 031848 также с аппаратом согласно настоящему изобретению или с его частями. В случае полнопоточного фильтра (PPE) это является естественным, но в случае APE наблюдается довольно низкое противодавление даже при высоких содержаниях твердой фазы, вследствие чего точность датчиков давления может стать ограничивающим фактором. Поэтому аппарат может быть оборудован датчиками противодавления, установленными по всей системе или по всему основному сепаратору частиц, что на практике является одним и тем же. Применение активной регенерации совместно с полнопоточным фильтром наиболее разумно осуществлять с помощью предварительно разработанной стратегии. Датчики давления и температуры также можно использовать для целей OBD для предупреждения, находится ли аппарат в процессе закупоривания или перегрева и требует ли технического обслуживания.- 13 031848 also with an apparatus according to the present invention or with parts thereof. In the case of a full-flow filter (PPE), this is natural, but in the case of APE, a fairly low backpressure is observed even at high solids contents, as a result of which the accuracy of pressure sensors can become a limiting factor. Therefore, the apparatus can be equipped with back pressure sensors installed throughout the system or throughout the main particle separator, which in practice is one and the same. The use of active regeneration in conjunction with a full-flow filter is most reasonable to implement using a previously developed strategy. Pressure and temperature sensors can also be used for OBD purposes to warn if the device is in the process of clogging or overheating and requires maintenance.

Вверх по потоку от аппарата для очистки можно также подавать не только углеводороды и известные топлива, но также другие окисляющие и восстанавливающие соединения, такие как аммиак, мочевина, озон, пероксид водорода, воздух, кислород и/или вода, чистые или в смесях. Это позволяет активировать протекание реакции NOx и/или частиц, обеспечить очистку и регулировать стехиометрию реакций. Конструкция согласно настоящему изобретению может подвергаться пассивной и/или активной регенерации (фиг. 9). На фиг. 9 7a - 1-я перфорированная пластина, 7b - 2-я перфорированная пластина, 10 дополнительная энергия (топливо или электричество) для повышения температуры. В основном фильтре, который характеризуется большей предрасположенностью к закупориванию и большей потребностью в регенерации, можно использовать активную регенерацию, в основе которой лежит применение внешней энергии (топлива или электричества). Когда основной сепаратор частиц засоряется, через него проходит все меньше и меньше текучей среды, при этом для нагревания сепаратора и текучей среды требуется меньше терпловой энергии по сравнению с состоянием, при котором большая часть текучей среды проходит через указанный сепаратор и охлаждает его при регенерации. При этом в случае применения внешней энергии в двигателях, работающих на обедненной смеси, можно изменить отношение A/F до величины λ, приблизительно составляющей 1, вследствие чего температура выхлопного газа поднимается. Таким образом, регенерация основного сепаратора частиц будет основана на регулировании отношения A/F и одновременном дополнительном нагревании, при этом регенерация обходного сепаратора частиц будет улучшена за счет регулирования отношения A/F и повышения температуры, вызванного указанным регулированием. В других случаях регенерация обоих сепараторов происходит пассивно всякий раз, когда отношение NO2/C и температура являются подходящими (>250°C) для протекания реакции NO2+C.Upstream of the purification apparatus, it is also possible to supply not only hydrocarbons and known fuels, but also other oxidizing and reducing compounds such as ammonia, urea, ozone, hydrogen peroxide, air, oxygen and / or water, pure or in mixtures. This allows you to activate the reaction of NO x and / or particles, to ensure purification and to regulate the stoichiometry of the reactions. The structure according to the present invention can undergo passive and / or active regeneration (Fig. 9). In FIG. 9 7a - 1st perforated plate, 7b - 2nd perforated plate, 10 additional energy (fuel or electricity) to increase the temperature. In the main filter, which is characterized by a greater predisposition to clogging and a greater need for regeneration, you can use active regeneration, which is based on the use of external energy (fuel or electricity). When the main particle separator is clogged, less and less fluid passes through it, and less heat is required to heat the separator and the fluid compared to the state in which most of the fluid passes through the separator and cools it during regeneration. In this case, in the case of using external energy in engines running on a lean mixture, the A / F ratio can be changed to a value of λ, approximately 1, so that the temperature of the exhaust gas rises. Thus, the regeneration of the main particle separator will be based on the regulation of the A / F ratio and at the same time additional heating, while the regeneration of the bypass particle separator will be improved by regulating the A / F ratio and increasing the temperature caused by this regulation. In other cases, the regeneration of both separators occurs passively whenever the NO2 / C ratio and temperature are suitable (> 250 ° C) for the reaction of NO2 + C.

Примеры.Examples.

Типичные сборные устройства и распределение потока можно смоделировать на основании данных, известных о противодавлениях ячеек из предшествующего уровня техники. Для каждого типа ячейки существуют параметры, определенные в расчетных уравнениях, в которых потеря давления, испытываемая выхлопным газом, зависит от конфигурации ячейки, размеров ячейки, числа меш, количества подложки, температуры и скорости потока. Такие уравнения, описывающие потери давления в катализируемых ячейках, общеизвестны. Типичные расчеты включают итерирование скоростей потока для установления одинаковой потери давления по всем соседним ячейкам, эффект, который по своей природе выравнивает поток в указанных конструкциях. В таких уравнениях закупоривание можно определить исключительно с точки зрения геометрии путем обработки сажи тем же способом, что и с подложкой, и варьирования толщины подложки. Последнее уравнение, вероятно, подходит только для небольших загрузок ТЧ. Итерационный расчет для соседних ячеек был проведен с применением электронных таблиц на основе Excel, включающих уравнения, описывающие потери давления, для каждого типа ячейки.Typical prefabricated devices and flow distribution can be modeled based on data known from prior art cell backpressures. For each type of cell, there are parameters defined in the calculation equations in which the pressure loss experienced by the exhaust gas depends on the configuration of the cell, the size of the cell, the number of mesh, the amount of substrate, temperature and flow rate. Such equations describing the pressure loss in the catalyzed cells are well known. Typical calculations include iterating flow rates to establish the same pressure loss across all adjacent cells, an effect that by its nature equalizes the flow in these structures. In such equations, clogging can be determined solely from the point of view of geometry by treating soot in the same way as with the substrate, and varying the thickness of the substrate. The last equation is probably only suitable for small PM downloads. Iterative calculation for neighboring cells was carried out using spreadsheets based on Excel, including equations describing pressure loss for each type of cell.

В типичном расчете количество выхлопного газа, выделяющегося из данного двигателя, составляет 770 кг/ч. Максимальная температура выхлопного газа составляет 500°C, и условия эксплуатации меняются от температуры наружного воздуха до указанной максимальной температуры, при которой были проведены расчеты потери давления.In a typical calculation, the amount of exhaust gas emitted from this engine is 770 kg / h. The maximum exhaust gas temperature is 500 ° C, and operating conditions vary from the outdoor temperature to the indicated maximum temperature at which pressure loss calculations were performed.

Пример 1. Основная ячейка представляла собой сепаратор частиц открытого типа, изготовленный из диагонально гофрированных металлических сетчатых фильтров с высотой складки, соответствующей числу меш 400 cpsi, толщина нити составляла 110 мкм и количество подложки составляло 10 г/м2. Обходная ячейка представляла собой металлическую ячейку в виде прямого канала с числом меш 400 cpsi, толщина фольги в которой составляла 50 мкм и количество подложки составляло 40 г/м2. Предварительный расчет и итерация были проведены в отношении размеров основной ячейки и обходной ячейки. Потерю давления для кольцевой обходной ячейки можно рассчитать, исходя из того, что ячейка круглая, путем корректировки наружной поверхности. Диаметр основной ячейки был установлен на уровне 230 мм, вследствие чего применение 10,4 мм (70 мм круглого эквивалента) кольцевой обходной ячейки вокруг основной ячейки приводит вначале к распределению потока, при котором 90,8% потока проходит через основную ячейку и 9,2% потока проходит через обходную ячейку (потеря давления 16,9 мбар). В случае когда весь поток должен быть направлен в другую сторону так, чтобы пройти через обходную ячейку, потеря давления будет составлять 543 мбар, что, таким образом, является наихудшим случаем. Когда размер обходной ячейки был меньше, чем указанное значение (<70 мм эквивалента), потеря давления в случае всего потока увеличилась до чрезмерной величины 7366 мбар при применении обходного эквиваExample 1. The main cell was an open type particle separator made of diagonally pleated metal strainers with a fold height corresponding to the mesh number of 400 cpsi, the thread thickness was 110 μm and the amount of substrate was 10 g / m 2 . The bypass cell was a metal cell in the form of a direct channel with a mesh number of 400 cpsi, the foil thickness of which was 50 μm and the amount of substrate was 40 g / m 2 . A preliminary calculation and iteration were carried out with respect to the sizes of the main cell and the bypass cell. The pressure loss for the annular bypass cell can be calculated based on the fact that the cell is round by adjusting the outer surface. The diameter of the main cell was set at 230 mm, as a result of which the use of 10.4 mm (70 mm round equivalent) of an annular bypass cell around the main cell first leads to a flow distribution in which 90.8% of the flow passes through the main cell and 9.2 % of the flow passes through the bypass cell (pressure loss 16.9 mbar). In the case where the entire flow should be directed in the other direction so as to pass through the bypass cell, the pressure loss will be 543 mbar, which, therefore, is the worst case. When the bypass cell size was smaller than the indicated value (<70 mm equivalent), the pressure loss in the case of the entire flow increased to an excessive value of 7366 mbar with the use of the bypass equivalent

- 14 031848 лента с диаметром D30 мм, 1662 мбар при применении обходного эквивалента с диаметром D50 мм. Даже такие структуры (более узкие каналы), вероятно, можно использовать до тех пор, пока существует уверенность, что основной сепаратор частиц никогда не будет полностью закупорен, соответственно такой экстремальный наихудший сценарий никогда не произойдет.- 14 031848 tape with a diameter of D30 mm, 1662 mbar when applying a bypass equivalent with a diameter of D50 mm. Even such structures (narrower channels) can probably be used as long as there is confidence that the main particle separator will never be completely clogged, so such an extreme worst-case scenario will never happen.

Пример 2. Условия, как и в примере 1, но применяемая обходная ячейка представляет собой ячейку Ecocat™ (фольга 50 мкм, подложка 40 г/м2), содержащую извилистые каналы. Наружную поверхность обходного канала поддерживали, как и раньше (D70 мм), при этом основной поток составлял 90,3%, и через обходную ячейку проходило 9,7% (потеря давления 16,7 мбар). В случае когда поток полностью проходит через обходную ячейку, потеря давления составит 501 мбар. Если количество подложки в обходной ячейке упадет на 50%, т.е. до 20 г/м2, распределение потока составит 89,3%/10,7% (16,4 мбар и макс. 424 мбар).Example 2. Conditions, as in example 1, but the bypass cell used is an Ecocat ™ cell (50 μm foil, substrate 40 g / m 2 ) containing tortuous channels. The outer surface of the bypass channel was maintained, as before (D70 mm), while the main flow was 90.3%, and 9.7% passed through the bypass cell (pressure loss 16.7 mbar). If the flow passes completely through the bypass cell, the pressure loss will be 501 mbar. If the amount of substrate in the bypass cell drops by 50%, i.e. up to 20 g / m 2 , the flow distribution will be 89.3% / 10.7% (16.4 mbar and max. 424 mbar).

Пример 3. Моделирование накопления частиц при допущении, что их воздействие аналогично добавлению подложки в примере 2. Предполагают, что открытая обходная ячейка совсем не улавливает частиц. Когда APE накопил 40 мкм слой частиц, распределение потока изменилось и составило 88,3%/11,7% (21,9 мбар, макс. 501 мбар). Соответственно при 100 мкм слое твердой фазы распределение потока будет составлять 85%/15% (31,5 мбар, максимальное значение остается тем же самым, т.е. 501 мбар).Example 3. Modeling particle accumulation under the assumption that their effect is similar to adding a substrate in Example 2. It is assumed that an open bypass cell does not capture particles at all. When the APE accumulated a 40 μm layer of particles, the flow distribution changed to 88.3% / 11.7% (21.9 mbar, max. 501 mbar). Accordingly, with a 100 μm solid phase layer, the flow distribution will be 85% / 15% (31.5 mbar, the maximum value remains the same, i.e. 501 mbar).

Пример 4. Условия для примера 3 были также рассчитаны для прямоканальной обходной ячейки (400 cpsi, толщина фольги 50 мкм, количество подложки 40 г/м2). На основе расчета была получена корреляция толщины слоя частиц относительно размера обходного канала, % и потери давления в системе (фиг. 10). Когда весь поток проходит через обходную ячейку, потеря давления составляет 543 мбар. Полученная корреляция четко указывает, что основной поток и тем самым эффективность очистки от ТЧ, остается на стороне основного сепаратора частиц вплоть до слоев частиц средней толщины. Обходной канал составляет примерно 40% при 500 мкм слое частиц.Example 4. The conditions for example 3 were also calculated for the direct channel bypass cell (400 cpsi, foil thickness 50 μm, the amount of substrate 40 g / m 2 ). Based on the calculation, a correlation was obtained between the thickness of the particle layer relative to the size of the bypass channel,% and the pressure loss in the system (Fig. 10). When the entire flow passes through the bypass cell, the pressure loss is 543 mbar. The correlation obtained clearly indicates that the main flow, and thus the PM cleaning efficiency, remains on the side of the main particle separator up to layers of particles of medium thickness. The bypass channel is approximately 40% with a 500 μm layer of particles.

Соответствующий способ можно применить для моделирования и выбора размеров с точки зрения потери давления и распределения потока, а также конструкций, в которых основной сепаратор частиц представляет собой полнопоточный фильтр типа ячейки и обходной сепаратор частиц представляет собой, например, сепаратор частиц открытого типа, описанный в предыдущих примерах.The corresponding method can be used for modeling and sizing from the point of view of pressure loss and flow distribution, as well as designs in which the main particle separator is a full-flow filter of the cell type and the bypass particle separator is, for example, an open type particle separator described in previous examples.

Обходная ячейка D70 имеет подходящий размер с точки зрения практических применений: 9,2% потока через обходную ячейку, макс. Δρ 543 мбар. Таким образом, основная часть потока, т.е. примерно 80-91% потока, будет проходить через основную ячейку, которая имеет размеры, подходящие для конверсии ТЧ, составляющей примерно от 50 до 70%. Когда начнет происходить процесс закупорки, противодавление по всей обходной ячейке от начала до конца будет того же порядка, что и максимальное значение Δρ, часто аблюдаемое в объектах DPF. Кроме того, тот же принцип может быть применен при выборе размеров для немного других противодавлений или распределения потока. К тому же, при моделировании и проектировании может быть целесообразным рассмотрение ситуации, при которой противодавление обходной ячейки также незначительно возрастало в результате закупоривания.Bypass cell D70 is suitable for practical applications: 9.2% of the flow through the bypass cell, max. Δρ 543 mbar. Thus, the main part of the stream, i.e. approximately 80-91% of the flow will pass through the main cell, which has dimensions suitable for PM conversion of about 50 to 70%. When the clogging process begins, the back pressure across the bypass cell from the beginning to the end will be of the same order as the maximum Δρ value, often observed in DPF objects. In addition, the same principle can be applied when sizing for slightly different backpressures or flow distribution. In addition, when modeling and designing, it may be appropriate to consider a situation in which the back pressure of the bypass cell also increased slightly as a result of clogging.

Claims (10)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Аппарат для очистки при обработке текучих сред, содержащих твердую фазу, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один основной сепаратор (3) частиц, расположенный в средней части конструкции аппарата для очистки для сквозного потока (5) текучей среды, и по меньшей мере один обходной сепаратор (4) частиц, расположенный вокруг основного сепаратора (3) частиц параллельно ему по направлению потока, при этом относительная пропускная способность по выходу частиц и потеря давления основного сепаратора (3) частиц более высокие, чем относительная пропускная способность по выходу частиц и потеря давления обходного сепаратора (4) частиц, при этом обходной сепаратор (4) частиц, по существу, менее подвержен закупориванию, чем основной сепаратор (3) частиц, при этом аппарат для очистки выполнен с возможностью осуществления обработки текучих сред посредством полной закупорки основного сепаратора (3) частиц, при этом обеспечена возможность регулирования потока (5, 6) текучих сред через основной сепаратор (3) частиц и обходной сепаратор (4) частиц посредством относительных противодавлений в основном сепараторе (3) частиц и обходном сепараторе (4) частиц в отсутствие клапанов, а основной сепаратор (3) частиц или обходной сепаратор (4) частиц представляет собой сепаратор частиц открытого типа, состоящий по меньшей мере из двух гофрированных сетчатых фильтров, в которых складка сетчатого фильтра отклоняется от направления основного потока и соседние/наложенные друг на друга сетчатые фильтры расположены под взаимно разными углами относительно направления основного потока, при этом высота складки выбрана на основе уровня чистоты указанной текучей среды.1. The apparatus for cleaning when processing fluids containing a solid phase, characterized in that it contains at least one main separator (3) of particles located in the middle part of the design of the apparatus for cleaning for the through flow (5) of the fluid, and at least one bypass particle separator (4) located around the main particle separator (3) parallel to it in the direction of flow, while the relative particle yield and pressure loss of the main particle separator (3) are higher than particle throughput and pressure loss of the bypass particle separator (4), while the bypass particle separator (4) is substantially less prone to clogging than the main particle separator (3), while the cleaning apparatus is arranged to process fluids by completely plugging the main particle separator (3), while it is possible to control the flow (5, 6) of fluid through the main particle separator (3) and the bypass particle separator (4) by means of relative backpressure in the main particle separator (3) and the bypass particle separator (4) in the absence of valves, and the main particle separator (3) or the bypass particle separator (4) is an open type particle separator consisting of at least two corrugated strainers, in which the fold of the strainer deviates from the direction of the main stream and the neighboring / superimposed strainers are located at mutually different angles relative to the direction of the main stream, while the height of the fold is selected based on the level of pure you are specified fluid. 2. Аппарат для очистки (PUL) по п.1, отличающийся тем, что между указанными по меньшей мере двумя гофрированными сетчатыми фильтрами имеется одно из следующей группы: негофрированный 2. The cleaning device (PUL) according to claim 1, characterized in that between the at least two pleated filters, there is one of the following groups: non-pleated - 15 031848 сетчатый фильтр, проницаемая стенка, непроницаемая фольга, стенка для заключения компонентов в оболочку с целью предотвращения их смешивания друг с другом.- 15 031848 strainer, permeable wall, impermeable foil, wall for enclosing components in a shell in order to prevent them from mixing with each other. 3. Аппарат для очистки по п.1, отличающийся тем, что возможность регулирования сквозного потока (5, 6) текучей среды между сепараторами, основным сепаратором частиц (3) и обходным сепаратором (4) частиц преимущественно обеспечена полностью статическим методом на основе относительного противодавления, размера и степени наполнения сепараторов без использования регулирующих клапанов.3. The cleaning apparatus according to claim 1, characterized in that the ability to control the through flow (5, 6) of fluid between the separators, the main particle separator (3) and the bypass particle separator (4) is mainly provided by a fully static method based on relative back pressure , size and degree of filling of the separators without the use of control valves. 4. Аппарат для очистки по п.1 или 2, отличающийся тем, что если основной сепаратор (3) частиц представляет собой сепаратор частиц открытого типа, то обходной сепаратор (4) частиц представляет собой проточную ячейку, а если основной сепаратор частиц (3) представляет собой полнопоточный фильтр, такой как фильтр с пристеночным течением, то обходной сепаратор (4) частиц представляет собой сепаратор частиц открытого типа, который имеет проницаемые стенки в структуре ячейки и открытые каналы между указанными стенками.4. The cleaning apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that if the main particle separator (3) is an open type particle separator, then the bypass particle separator (4) is a flow cell, and if the main particle separator (3) is a full-flow filter, such as a wall-flow filter, the bypass particle separator (4) is an open type particle separator that has permeable walls in the cell structure and open channels between these walls. 5. Аппарат для очистки по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что основной сепаратор (3) частиц имеет такие размеры, чтобы сквозной поток составлял более 70%, предпочтительно более 85% в незагруженном состоянии и/или при обычных загрузках частиц.5. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the main particle separator (3) is such that the through flow is more than 70%, preferably more than 85% in the unloaded state and / or during normal particle loads . 6. Аппарат для очистки по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что указанный аппарат для очистки имеет такие размеры, что, когда весь поток проходит через обходной сепаратор (4) частиц, обеспечено возрастание потери давления в 5-50 раз, предпочтительно в 10-20 раз по сравнению с аппаратом для очистки, не содержащим частиц.6. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said cleaning apparatus is dimensioned such that when the entire flow passes through a bypass particle separator (4), an increase in pressure loss of 5-50 times is achieved, preferably 10-20 times compared to a particle-free cleaning apparatus. 7. Аппарат для очистки по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что основной сепаратор (3) частиц и обходной сепаратор (4) частиц покрыты катализатором, выполненным с возможностью катализирования окисления углеводородов, монооксида углерода, водорода, оксидов азота, аммиака и/или частиц, и/или восстановления оксидов азота с помощью углеводородов, аммиака и подобных восстановителей, и/или адсорбирования оксидов азота.7. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the main particle separator (3) and the bypass particle separator (4) are coated with a catalyst configured to catalyze the oxidation of hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, nitrogen oxides, ammonia and / or particles and / or reduction of nitrogen oxides with hydrocarbons, ammonia and the like reducing agents, and / or adsorption of nitrogen oxides. 8. Аппарат для очистки по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что эффективность сепарации частиц основного сепаратора (3) частиц составляет от 50 до 100%, предпочтительно от 60 до 99%, при этом эффективность обходного сепаратора (4) частиц составляет от 20 до 90%, предпочтительно от 30 до 70%.8. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the separation efficiency of the particles of the main particle separator (3) is from 50 to 100%, preferably from 60 to 99%, while the efficiency of the bypass particle separator (4) is from 20 to 90%, preferably from 30 to 70%. 9. Аппарат для очистки по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что основной сепаратор (3) частиц представляет собой керамический фильтр с пристеночным течением и обходной сепаратор (4) частиц представляет собой металлический и/или керамический сепаратор частиц открытого типа.9. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the main particle separator (3) is a ceramic filter with a wall flow and the bypass particle separator (4) is an open type metal and / or ceramic particle separator. 10. Аппарат для очистки по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что выше по потоку от сборного устройства для очистки дополнительно установлен катализатор (9) очистки, который играет активную роль при окислении углеводородов, монооксида углерода, оксидов азота и/или частиц и/или при каталитическом удалении оксидов азота.10. The purification apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that an upstream purification catalyst (9) is additionally installed upstream of the collection device for purification, which plays an active role in the oxidation of hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides and / or particles and / or catalytic removal of nitrogen oxides.
EA201490049A 2011-07-07 2012-07-06 Purifying apparatus in the treatment of particulate-containing fluids EA031848B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115731A FI20115731A0 (en) 2011-07-07 2011-07-07 New cleaning equipment
PCT/FI2012/050713 WO2013004914A1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 New purifying apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201490049A1 EA201490049A1 (en) 2014-06-30
EA031848B1 true EA031848B1 (en) 2019-03-29

Family

ID=44318399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201490049A EA031848B1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Purifying apparatus in the treatment of particulate-containing fluids

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2729673A4 (en)
CN (1) CN204386703U (en)
EA (1) EA031848B1 (en)
FI (1) FI20115731A0 (en)
WO (1) WO2013004914A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9739223B2 (en) * 2015-11-18 2017-08-22 Ford Global Technologies, Llc System and method for bypassing a particulate filter
DE102017130314A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-21 Johnson Matthey Public Limited Company Increased NOx conversion through the introduction of ozone
CN108211693B (en) * 2017-12-20 2020-11-13 大唐南京环保科技有限责任公司 Flat plate type denitration catalyst electric heating device and heating method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4207005A1 (en) * 1991-03-06 1992-09-10 Nissan Motor Exhaust gas cleaner for vehicle combustion engine - has parallel arrangement of catalytic converter filter
WO2006125516A1 (en) * 2005-05-21 2006-11-30 Umicore Ag & Co. Kg Highly effective non-clogging filter unit
DE102006035350A1 (en) * 2005-10-17 2007-04-26 Denso Corp., Kariya Cleaning device for exhaust gas has filter to trap particles, with through passage and bypass passage, and switching device
FR2941490A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-30 Renault Sas Combustion gas exhaust line for diesel engine of vehicle, has isolation sleeve for surrounding envelope, and connected to connection pipe and to evacuation pipe for permitting passage of combustion gas around envelope
US20110041482A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005040919A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-08 Robert Bosch Gmbh Particulate filter with device for preventing filter blockage
US8444752B2 (en) * 2009-08-31 2013-05-21 Corning Incorporated Particulate filters and methods of filtering particulate matter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4207005A1 (en) * 1991-03-06 1992-09-10 Nissan Motor Exhaust gas cleaner for vehicle combustion engine - has parallel arrangement of catalytic converter filter
WO2006125516A1 (en) * 2005-05-21 2006-11-30 Umicore Ag & Co. Kg Highly effective non-clogging filter unit
DE102006035350A1 (en) * 2005-10-17 2007-04-26 Denso Corp., Kariya Cleaning device for exhaust gas has filter to trap particles, with through passage and bypass passage, and switching device
FR2941490A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-30 Renault Sas Combustion gas exhaust line for diesel engine of vehicle, has isolation sleeve for surrounding envelope, and connected to connection pipe and to evacuation pipe for permitting passage of combustion gas around envelope
US20110041482A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EA201490049A1 (en) 2014-06-30
EP2729673A4 (en) 2015-03-18
EP2729673A1 (en) 2014-05-14
WO2013004914A1 (en) 2013-01-10
FI20115731A0 (en) 2011-07-07
CN204386703U (en) 2015-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8889221B2 (en) Method for reducing pressure drop through filters, and filter exhibiting reduced pressure drop
RU151051U1 (en) CLEANING DEVICE
JP4889873B2 (en) Exhaust gas purification system, exhaust gas purification catalyst used therefor, and exhaust purification method
US7673448B2 (en) Diesel exhaust article and catalyst compositions therefor
JP5487453B2 (en) Exhaust treatment system
US5820833A (en) Exhaust gas purifier
US9475002B2 (en) Partial filter substrates containing SCR catalysts and methods and emissions treatment systems
WO2009089156A1 (en) Mitigation of particulates and nox in engine exhaust
WO2008122024A1 (en) A catalyzing lean nox filter and method of using same
JP2004084666A (en) Removal of soot fine particles from exhaust gas of diesel engine
JP2009165922A (en) Exhaust gas purification catalyst
EP2729672B1 (en) New purifying assembly
JP2009057922A (en) Exhaust emission control system
US20090229260A1 (en) Exhaust Gas Purifying Apparatus
JP4174976B2 (en) Exhaust purification device and method for manufacturing the same
CN104018916A (en) Ceramic partial wall-flow filter with low deep bed
EA031848B1 (en) Purifying apparatus in the treatment of particulate-containing fluids
JP4604374B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
EP2448656A1 (en) Purifier assembly
CN113453781A (en) Catalytic filtration system for treating particulate-containing exhaust gas from stationary emission sources
JP2006233939A (en) Exhaust emission control filter and device
JP2005000818A (en) Filter and apparatus for cleaning exhaust gas
CN107035481A (en) The high-order processing unit of diesel motor smoke evacuation purification
EP2783085B1 (en) Purifier assembly
JP2006241983A (en) Diesel exhaust emission control device and operation control method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM