KR20180036706A - 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터 - Google Patents

막을 가진 촉매 벽 유동형 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR20180036706A
KR20180036706A KR1020187002681A KR20187002681A KR20180036706A KR 20180036706 A KR20180036706 A KR 20180036706A KR 1020187002681 A KR1020187002681 A KR 1020187002681A KR 20187002681 A KR20187002681 A KR 20187002681A KR 20180036706 A KR20180036706 A KR 20180036706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channels
catalyst
porous substrate
microporous membrane
monolith
Prior art date
Application number
KR1020187002681A
Other languages
English (en)
Inventor
가이 리차드 챈들러
폴 리차드 필립스
Original Assignee
존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56411816&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20180036706(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 filed Critical 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
Priority to KR1020237023501A priority Critical patent/KR102605894B1/ko
Publication of KR20180036706A publication Critical patent/KR20180036706A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7015—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2455—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the whole honeycomb or segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2476—Monolithic structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/076—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/50—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the erionite or offretite type, e.g. zeolite T, as exemplified by patent document US2950952
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/74—Noble metals
    • B01J29/743—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/83—Aluminophosphates [APO compounds]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B01J29/85—Silicoaluminophosphates [SAPO compounds]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust 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
    • F01N3/022—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust 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
    • F01N3/022—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust 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
    • F01N3/023—Exhaust 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust 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
    • F01N3/033—Exhaust 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
    • F01N3/035—Exhaust 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B01D2255/502—Beta zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B01D2255/504—ZSM 5 zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/10—Catalysts being present on the surface of the membrane or in the pores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/186—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/40—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a hydrolysis catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/32—Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the shape, form or number of corrugations of plates, sheets or foils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/48—Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the number of flow passages, e.g. cell density
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/60—Discontinuous, uneven properties of filter material, e.g. different material thickness along the longitudinal direction; Higher filter capacity upstream than downstream in same housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0682—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having a discontinuous, uneven or partially overlapping coating of catalytic material, e.g. higher amount of material upstream than downstream or vice versa
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명은 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스(1)에 관한 것이며, 모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면(15)과 제2 면(25)을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장되는 제1 및 제2의 복수의 채널(5, 10)을 가지며, 제1의 복수의 채널(5)은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널(10)은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며, 제1 촉매 재료는 다공성 기판 내에 분포되고, 미소다공성 막은 제1의 복수의 내부 표면의, 길이 방향으로 연장되는, 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 제공되고, 제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 연장된다.

Description

막을 가진 촉매 벽 유동형 필터
본 발명은 배출물 처리 시스템, 예컨대 자동차 내부 연소 배기 시스템에서 사용에 적합한 촉매 벽 유동형 모노리스(monolith)에 관한 것이다. 모노리스는 엔진 배기 스트림을 정화시키는 효과적인 방법을 제공한다.
디젤 엔진을 포함한 내부 연소 엔진으로부터의 배출물은 전 세계적으로 정부에 의해 시행된 제정법에 의해 제한된다. 제조사는 엔진 설계와 배기가스 후처리의 조합을 통해 이러한 제정된 요건들을 충족시키려고 한다. 배기가스 후처리를 수행하는데 사용된 배기 시스템은 일반적으로 이러한 제정법에 의해 제한된 배기가스 종의 비율을 감소시키는 특정 반응을 수행하도록 설계된 일련의 촉매 및/또는 필터를 포함한다.
디젤 엔진 배기 스트림은 일산화탄소 ("CO"), 미연(unburned) 탄화수소 ("HC") 및 질소 산화물 ("NOx")과 같은 기체 배출물 뿐 아니라, 소위 미립자들 또는 미립자 물질을 구성하는 응축상 물질 (액체 및 고체)를 함유하는 불균질 혼합물이다. 종종, 이들 배기 성분들 중 일부 또는 모두를 무해한 성분으로 전환시키기 위해 디젤 엔진 배기 시스템에 촉매 조성물 및 조성물들이 배치되는 기판이 제공된다. 예를 들어, 디젤 배기 시스템은 디젤 산화 촉매, 그을음 필터 및 NOx의 환원을 위한 촉매 중 하나 이상을 함유할 수 있다.
디젤 배기 스트림의 전체 미립자 물질 배출물은 고체이고 건조한 탄소질 분획, 소위 그을음 분획을 포함한다. 이 건조한 탄소질 물질은 일반적으로 디젤 배기와 관련된 가시적인 그을음 배출물에 기여한다.
높은 미립자 물질 환원에 사용되는 하나의 중요한 후처리 기술은 디젤 미립자 필터이다. 디젤 배기 스트림으로부터 미립자 물질의 제거에 효과적인 많은 필터 구조가 공지되어 있으며, 예로서 벌집형(honeycomb) 벽 유동형 필터, 권선형(wound) 또는 패킹된 섬유 필터, 개방 셀(open cell) 발포체, 소결 금속 필터, 등이 있다. 하지만, 하기 기술된 세라믹 벽 유동형 필터가 가장 주목받고 있다. 이러한 필터는 디젤 배기 스트림으로부터 미립자 물질의 90% 이상을 제거할 수 있다. 필터는 배기 스트림으로부터 입자를 제거하기 위한 물리적 구조이고, 축적 입자는 엔진에서 필터의 배압을 증가시킬 것이다. 따라서 축적 입자는 허용 가능한 배압을 유지하기 위해 지속적으로 또는 주기적으로 필터 밖으로 연소되어야 한다. 불행하게도, 탄소 그을음 입자는 산소 풍부 (희박) 배기 조건 하에서 연소시키기 위해서는 500 ℃를 초과하는 온도가 필요하다. 이 온도는 디젤 배기 스트림에 일반적으로 존재하는 것보다 더 높다.
따라서, 필터 재생을 촉진하기 위해서는 축적된 그을음을 능동적으로 연소시킬 필요가 있다. 능동적 필터 재생의 한 가지 형태는 필터 온도를 증가시키기 위해 배기가스에 추가적인 탄화수소 연료를 간헐적으로 도입하여 이것을 연소시키는 것이다. 추가적인 탄화수소 연료의 연소는 적합한 연소-촉진 촉매로 필터를 코팅함으로써 필터 자체에서 실행될 수 있다. 적합하게 촉매화된 필터는 종종 촉매화된 그을음 필터 또는 CSF로도 불린다.
능동적 재생 동안에 CSF는 미립자 물질이 충분한 속도로 제거 (연소)될 수 있도록 대략 600 ℃의 온도에 도달해야 할 수도 있다. 하지만, 능동적 재생 사건 동안에, 낮은 배기가스 흐름의 기간이 발생하는 경우, 예를 들어, 엔진/차량이 공회전할 때, 감소된 가스 흐름은 열이 CSF로부터 제거되는 것을 방지한다. 이것은 필터의 일부가 1000 ℃를 초과한 온도에 도달할 수 있게 한다. 이러한 고온은 두 가지 주요 문제를 유발할 수 있다. 첫 번째로, 촉매는 소결하여, 그 표면적을 감소시킬 수 있으며 결과로서 촉매 활성이 상실된다. 두 번째로, 기판에서 높은 열 구배가 발생하여 열 팽창의 차이로부터 유발되는 기계적 응력으로 이어질 수 있다. 극단적인 조건 하에서 열 구배 및 응력은 기판의 균열을 유발하며 이로 인해 CSF의 온전함의 실패를 초래할 수 있다.
그러므로, CSF가 미립자 물질을 제거하기에 충분히 높지만 촉매 및/또는 필터 기판을 손상시킬 정도로 높지 않은 온도에 도달할 수 있도록 CSF의 능동적 재생을 제어하는 것은 어려운 과제이다.
상기 언급된 바와 같이 디젤 배기 스트림은 또한 NOx를 함유한다. 희박 배기 조건으로 고정형 공급원에 적용된 입증된 NOx 저감 기술은 선택적 촉매 환원 (SCR)이다. 이 공정에서, NOx는 일반적으로 비금속으로 구성된 촉매 상에서 암모니아 (NH3)를 이용하여 질소 (N2)로 환원된다. 기술은 90%를 초과하는 NOx 환원을 가능하게 하며, 따라서 공격적인 NOx 환원 목표를 달성하기 위한 최선의 접근법들 중 하나를 나타낸다. SCR은 배기 온도가 촉매의 활성 온도 범위 내에 있는 한 NOx의 효율적인 전환을 제공한다.
각각 배기의 별개의 성분들을 처리하기 위한 촉매를 각각 함유하는 별도의 기판들이 배기 시스템에 제공될 수 있다. 하지만, 적은 수의 기판을 사용하는 것이 시스템의 전체적인 크기를 감소시키고, 시스템의 조립을 용이하게 하고, 시스템의 전체적인 비용을 감소시키는데 바람직하다. 이 목표를 달성하기 위한 한 가지 접근법은 NOx의, 무해한 성분들로의 전환에 효과적인 촉매 조성물로 그을음 필터를 코팅하는 것이다. 이 접근법으로, 촉매화된 그을음 필터는 두 개의 촉매 기능을 나타낸다: 배기 스트림의 미립자 성분의 제거 및 배기 스트림의 NOx 성분의, 질소로의 전환.
NOx 환원 목표를 달성할 수 있는 코팅된 그을음 필터는 그을음 필터 상에 SCR 촉매조성물의 충분한 로딩량이 필요하다. 시간이 흐름에 따라 배기 스트림의 특정 유해한 성분에 대한 노출을 통해 발생하는 조성물의 촉매 효과의 점진적 손실은 SCR 촉매 조성물의 더 많은 촉매 로딩량에 대한 필요를 증가시킨다. 하지만, 더 많은 촉매 로딩량으로 코팅된 그을음 필터의 제조는 배기 시스템 내에서 허용 불가능하게 높은 배압으로 이어질 수 있다. 벽 유동형 필터 상에서 더 많은 촉매 로딩량을 허용하는 코팅 기술은 필터가 허용 가능한 배압을 달성하는 유동 특성을 유지하게 하며 그러므로 바람직하다.
벽 유동형 필터를 코팅하는데 있어서 고려되는 추가적인 양태는 적절한 SCR 촉매 조성물의 선택이다. 먼저, 촉매 조성물은 필터 재생의 특성인, 더 높은 온도에 장기간 노출 후에도 SCR 촉매 활성을 유지하도록 내구성이 있어야 한다. 예를 들어, 미립자 물질의 그을음 분획의 연소는 종종 700 ℃보다 높은 온도로 이어진다. 이러한 온도는 흔히 사용되는 많은 SCR 촉매 조성물, 예컨대 바나듐 및 티타늄의 혼합된 산화물을 촉매 작용이 덜 효과적이게 만든다. 두 번째로는, SCR 촉매 조성물은 바람직하게는 차량이 작동하는 가변 온도 범위를 수용할 수 있도록 충분히 넓은 작동 온도 범위를 갖는다. 300 ℃ 미만의 온도는 전형적으로, 예를 들어, 낮은 로딩량 조건에서, 또는 시동시 직면한다. SCR 촉매 조성물은 바람직하게는 더 낮은 배기 온도에서도 배기의 NOx 성분의 환원에 촉매 작용하여 NOx 환원 목표를 달성할 수 있다.
US8617476은 채널 벽에 지지된 제올라이트의 양 및 벽의 열 전도율을 특징으로 하는 벌집형 필터를 개시한다.
US8398925는 내부 연소 엔진에 대한 미립자 필터 기판을 개시한다. 필터 기판은 다른 밀도의 영역들을 가진 워시코트(washcoat)로 코팅된다.
WO2005016497은 배기 처리 시스템을 개시한다.
US2012/0247092는 배출 제어를 위한 다성분 필터를 개시한다.
US2014/0140899는 촉매화된 미립자 필터를 개시한다.
WO2011140248은 촉매화된 그을음 필터 및 배출물 처리 시스템을 개시한다.
US5221484는 촉매 여과 시스템 및 방법을 개시한다.
따라서, 개선된 벽 유동형 모노리스를 제공하고 및/또는 선행 기술과 관련된 문제들 중 적어도 일부를 해결하거나, 또는 적어도, 그것에 대한 상업적으로 유용한 대안을 제공하는 것이 바람직하다.
제1 양태에 따르면, 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
제1 촉매 재료는 다공성 기판 내에 분포되고, 제1의 복수의 내부 표면의 길이 방향으로 연장된 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 미소다공성 막이 제공되며,
제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 연장된다.
본 발명은 이제 더 기술될 것이다. 다음 구절에서 본 발명의 다른 양태들이 더 상세히 정의된다. 그렇게 정의된 각각의 양태는 달리 분명하게 지시되지 않으면 임의의 다른 양태 또는 양태들과 조합될 수도 있다. 특히, 바람직하거나 이로운 것으로 지시된 임의의 특징은 바람직하거나 이로운 것으로 지시된 임의의 다른 특징 또는 특징들과 조합될 수도 있다.
발명자들은 본원에서 논의된 미소다공성 막을 제공함으로써, 그을음 퇴적 위치를 유도하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 미소다공성 막은 회수되는 그을음 입자보다 더 작은 크기의 기공을 갖는 코팅이다. 이것은 막이 처리되는 가스의 관통 흐름을 허용하지만, 막에 의해 보호되는 면적에서 다공성 기판의 더 큰 기공 내 그을음의 축적을 방지한다는 것을 의미한다. 그러므로 미소다공성 막의 제공은, 사용 중에, 상기 영역에서 배압의 축적을 방지한다.
발명자들은 필터 뒤쪽으로 이동하는 그을음의 양을 제어하는 경우, 그을음 재생을 시행할 때, 사용 중에, 축적된 곳을 기준으로, 뒤쪽보다 앞쪽에서 더 많은 그을음이 연소된다는 것을 발견하였다. 전형적으로, 통상적인 필터에서, 더 많은 그을음이 뒤쪽에 축적되어, 큰 온도 구배로 이어지며 디바이스의 수명을 감소시킨다. 필터의 뒤쪽에 그을음 퇴적을 방지하는 것은 재생 중에 필터의 뒤쪽에 도달하는 온도를 감소시켜, 필터 손상에 관하여 필터의 내구성을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명은 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스에 관한 것이다. 벽 유동형 모노리스는 디젤 미립자 필터에서의 사용에 대하여 업계에 널리 공지되어 있다. 그것들은 배기가스 (미립자 물질을 포함)의 흐름이 다공성 재료로 형성된 벽을 강제로 통과하게 함으로써 작동한다. 바람직하게는 모노리스는 SCR 촉매를 포함하는 필터이다.
모노리스는 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정한다. 사용 중에, 제1 면은 배기가스에 대한 유입면(inlet face)일 것이고 제2 면은 처리된 배기가스에 대한 유출면(outlet face)일 것이다.
벽 유동형 모노리스에 대한 통상적인 것과 같이, 그것은 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 갖는다. 제1의 복수의 채널은 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄된다. 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄된다. 채널은 바람직하게는 채널 사이에서 일정한 벽 두께를 제공하기 위해 서로 평행하다. 결과로서, 복수의 채널들 중 하나로 들어간 가스는 채널 벽을 통해 다른 복수의 채널로 확산되지 않으면 모노리스에서 나갈 수 없다. 채널은 채널의 개방 단부로 밀폐 재료의 도입으로 폐쇄된다. 바람직하게는 제1의 복수 채널에서의 채널의 수는 제2의 복수 채널에서의 채널의 수와 동일하고, 각각의 복수 채널은 모노리스 도처에 고르게 분포된다.
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공한다. 제2의 복수의 채널은 제2의 복수의 내부 표면을 제공한다.
채널 벽을 통해 처리되는 가스의 통과가 용이하도록, 모노리스는 다공성 기판으로 형성된다. 기판은 또한 촉매 재료를 지탱하는 담지체로서 역할을 한다. 다공성 기판을 형성하는데 적합한 재료는 세라믹-유사 재료, 예컨대 코디어라이트, α-알루미나, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 멀라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카-마그네아 또는 지르코늄 실리케이트, 또는 다공성, 내화 금속을 포함한다. 벽 유동형 기판은 또한 세라믹 섬유 복합 재료로 형성될 수도 있다. 바람직한 벽 유동형 기판은 코디어라이트 및 탄화규소로 형성된다. 이러한 재료들은 배기 스트림을 처리할 때 직면하는 환경, 특히 고온을 견딜 수 있고 충분히 다공성으로 만들어질 수 있다. 이러한 재료들 및 다공성 모노리스 기판의 제작시 이것들의 사용은 업계에 널리 공지되어 있다.
촉매 벽 유동형 모노리스를 제공하기 위해서, 촉매 재료는 전형적으로 워시코트의 형태로 다공성 기판에 도포되어야 한다. 도포는 "벽 위(on wall)" 도포 또는 "벽 내(in wall)" 도포를 특징으로 할 수도 있다. 전자는 채널의 표면 상에 본원에서 논의되는 미소다공성 막과 같은 코팅층의 형성을 특징으로 한다. 후자는 다공성 재료 내 기공으로 촉매 재료의 침투를 특징으로 한다.
"벽 내" 또는 "벽 위" 도포에 대한 기술은 도포되는 재료의 점도, 도포 기술 (예를 들어, 분무 또는 침지) 및 다른 용매의 존재에 따라 달라질 수 있다. 이러한 도포 기술은 업계에 공지되어 있다. 워시코트의 점도는, 예를 들어, 그것의 고형물 함량에 영향을 받는다. 점도는 또한 워시코트의 입자 크기 분포 - 비교적 평평한 분포는 입자 크기 분포에서 뾰족한 피크를 갖는 미세하게 밀링된(milled) 워시코트에 다른 점도를 제공할 것이다 - 및 유동학 개질제, 예컨대 구아 검(guar gum) 및 다른 검에 영향을 받는다. 적합한 코팅 방법은 WO2011/080525, W01999/047260 및 WO2014/195685에서 기술되며, 이것은 본원에 참고로 포함된다.
촉매 재료로서 사용되는 촉매는 제올라이트, 예컨대 ZSM-5, 모데나이트, 감마 제올라이트 및 베타 제올라이트 또는 이것들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 제올라이트는, 예를 들어, Fe, V, Cu, Ce, Fe 또는 Pt 또는 이것들 중 임의의 둘 이상으로 금속화되거나 또는 금속화되지 않을 수 있다. 금속화된 경우, 금속은 함침 또는 이온 교환과 같이 공지된 기술을 사용하여 도포될 수 있다. 바람직하게는 모노리스는 선택적 촉매 환원제 필터 (SCR)이다. NOx 환원에 적합한 촉매는 업계에 공지되어 있으며, 예를 들어, WO2009/001131, WO2010/043891 및 WO2008/106519에 기술되어 있다. 유리하게는, SCR 모노리스는 배기 스트림에서 NOx를 감소시킬 수 있고 단일 유닛으로 미립자 물질을 제거할 수 있다.
바람직하게는 촉매 재료는 소기공 제올라이트를 포함한다. 린-번(lean-burn) 연소 엔진의 배기가스에서 NOx를 처리하기 위한 구체적인 용도를 갖는 소기공 제올라이트는 CHA, LEV, ERI, DDR, KFI, EAB, PAU, MER, AEI, GOO, YUG, GIS, VNI 및 AFT 구조적 패밀리로부터 선택된 제올라이트를 포함한다. 적합한 예들은 WO2008/132452에서 기술되며, 이것은 본원에 참고로 포함된다. CHA 및 AEI 패밀리의 소기공 제올라이트가 특히 바람직하다. 소기공 제올라이트는 바람직하게는 Cu 및/또는 Fe로 금속화되며, 선택적으로 Ce를 포함한다. 대안으로, 소기공 제올라이트는 귀금속 (금, 은 및 백금족 금속 포함), 바람직하게는 백금족 금속, 더 바람직하게는 팔라듐 또는 백금, 및 가장 바람직하게는 팔라듐으로 금속화될 수도 있다.
바람직하게는 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포된다. 즉, 바람직하게는 촉매 재료는 바람직하게는 다공성 기판 도처에 균일하고 균질하게 분포된다.
하지만, 일부 구체예에서는, 본 발명의 모노리스는 촉매 재료로 채워진 다공성 기판의 섹션만을 갖도록 처리되었다. 특히, 제1 섹션은 제1 면으로부터 길이 방향으로 연장되고 제2 섹션은 제2 면으로부터 길이 방향으로 연장되고 제1 부분까지 연장된다. 다시 말해서, 모노리스의 한 단부 (배기가스의 흐름에 관하여)는 제1 섹션을 형성하고 다른 단부의 나머지는 제2 섹션을 형성한다. 이 구체예들에서, 제2 섹션은 촉매 재료를 함유한다. 바람직하게는 촉매 재료는 다공성 기판의 제2 섹션 도처에 분포된다. 즉, 바람직하게는 촉매 재료는 바람직하게는 섹션 도처에 균일하고 균질하게 분포된다. 이 구체예에서, 바람직하게는 제1 섹션은 다공성 기판 내에 어떠한 촉매 재료도 (또는 실제로, 어떠한 추가된 재료도) 함유하지 않는다.
바람직하게는 길이 방향으로 제1 섹션의 길이 대 길이 방향으로 제2 섹션의 길이의 비는 5:95 내지 15:85, 바람직하게는 약 10:90이다.
전형적으로 제1 부분과 제2 부분 사이의 경계는 제1 및 제2 면에 평행한 평면에 있을 것이다. 이것은 워시코팅 공정을 용이하게 한다. 하지만, 모노리스의 단면을 가로 질러 달라지는 경계, 예컨대 원추형(cone-shaped) 경계를 갖는 것이 또한 가능하다. 이것은 유리하게는 모노리스의 중심 부분이 높은 온도를 거치기 때문에, 모노리스 내에서 제2 부분의 부피를 증가시키는데 사용될 수도 있다.
제1의 복수의 채널에서 제1의 복수의 내부 표면을 코팅하는 미소다공성 막이 제공된다. 바람직하게는 제2의 복수의 표면 상에서는 미소다공성 코팅이 제공되지 않는다. 본원에서 기술된 제1 양태에서, 제1 채널의 길이의 75 내지 95%, 바람직하게는 80 내지 90%에서 막이 제공된다. 이 길이는 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 내부 밀폐 단부까지의 공동의 내부 길이이다. 코팅은 제1 면으로부터 연장되기 때문에, 이것은 채널의 후방부가 코팅되어 있지 않다는 것을 의미한다. 제2 양태에 따르면, 복수의 제1 내부 표면은 완전히 코팅된다.
미소다공성 막은 폴리머 막 및 무기 막을 포함한 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 사용될 수 있는 무기 재료는 소결 금속 및 세라믹 막을 포함한다. 세라믹 막은 열 소결에 의해 또는 반응성 무기 바인더(binder)와 결합된 알루미나, 지르코니아, 티타니아, 실리카, 지르콘, 코디어라이트, 멀라이트, 스피넬(spinel), 탄화규소, 질화규소, 및 이것들의 혼합물을 포함한다.
미소다공성 막의 기공 크기는 그을음 입자가 막을 통과할 수 없는 크기이다. 바람직하게는 막 코팅의 평균 기공 직경은 약 0.1 마이크론 내지 5 마이크론, 더 바람직하게는 0.2 내지 1 마이크론이다.
촉매 막은 투과성, 반투과성, 또는 비투과성 막의 형태로 되어 있을 수도 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 막은 촉매 코팅이며 코팅의 두께는 막이 배치되는 벽의 두께의 약 0.1 내지 15%이다. 막은 또한 전체로서 필터에 로딩된 촉매 재료의 총 중량을 기준으로 약 5-40%의 촉매 재료를 함유할 수 있다.
막은 다공성 벽의 유입구 또는 유출구 측에 있을 수도 있다. 막은 필터 길이의 100%를 커버할 수도 있거나 필터 길이의 단지 10-90%만을 커버할 수도 있으며, 유입면 또는 유출면에서 측정되었다. 예를 들어, 막은 필터 길이의 10-25%, 25-50%, 50-75%, 35-75%, 또는 75-70%를 커버할 수도 있다.
한 구체예에서, 바람직하게는 미소다공성 막은, 두께가 제1 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록, 길이 방향을 따라 감소되는 두께를 갖는다. 막은 또한 촉매 농도 구배를 포함할 수도 있으며 고농도의 촉매가 필터의 유입구 단부를 향해 있다.
통상적인 기술을 사용하여 미소다공성 막과 같은 "벽 위" 도포를 단지 기판의 특정 부분에만 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 보호 폴리머 코팅 (예컨대 폴리비닐 아세테이트)이 나머지 부분에 도포되어 거기에 막이 형성되지 않도록 할 수 있다. 잔류 워시코트가, 예를 들어, 진공 하에서 제거되면, 보호 폴리머 코팅이 연소제거될 수도 있다.
미소다공성 막은 분무 또는 침지 방법에 의해 도포될 수 있지만, 그것을 형성하는데 사용된 재료는 여러 기술들 중 하나에 의해, 예컨대 상기 기술된 바와 같이 두껍고 점성의 코팅 용액을 사용하여 다공성 기판에 침투시키는 것으로부터 실질적으로 방지될 수 있다.
의심의 여지를 없애기 위해, 미소다공성 코팅은 표면 영역으로 연장되고 기판의 표면에 가까운 기공에 침투할 수도 있다는 것이 인정된다. 이것은 막이 기판에 부착되는데 필요할 수도 있다. 바람직하게는 제1의 복수의 채널의 표면 상의 막은 채널 벽 두께의 25% 미만, 바람직하게는 10%, 바람직하게는 5% 미만까지 침투한다.
바람직하게는 미소다공성 막은 제1 촉매 재료와 다른 제2 촉매 재료, 바람직하게는 그을음 연소 촉진제 촉매를 포함한다. 가장 바람직한 예는 세리아(Ceria) 상의 Cu, Ce/Zr, 또는 세리아를 포함한다.
특정 양태에서, 미소다공성 막은 애시(ash), Na, Pt, 황산화물, Fe, 등과 같은 촉매 독을 흡착하거나 또는 달리 포획하기 위한 재료를 함유한다. 하나의 이러한 예는 세리아이다. 또 다른 예는 베어(bare) 제올라이트 (예를 들어, H-형의 제올라이트)이다.
특정 양태에서, 미소다공성 막은 유레아(urea) 가수분해를 위한 촉매를 함유한다. 적합한 코팅 재료는 US8071037에서 개시되어 있다.
바람직하게는 제1 및 제2의 복수의 채널들의 평균 단면 너비는 다공성 벽과 조합하여 100 내지 600의 평방 인치 당 셀 (CPSI)을 초래한다. 채널들은 일정한 너비일 수도 있으며 각각의 복수의 채널은 균일한 채널 너비를 가질 수도 있다. 하지만, 바람직하게는, 사용 중에, 유입구의 역할을 하는 복수의 채널은 유출구의 역할을 하는 복수의 채널보다 더 큰 평균 단면 너비를 갖는다. 바람직하게는, 차이는 적어도 10%이다. 이것은 필터에서 증가된 애시 저장 용량을 제공하며, 더 적은 재생 빈도가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 비대칭 필터는 WO 2005/030365에서 기술되며, 이것은 본원에 참고로 포함된다.
바람직하게는 인접한 채널 사이에서 기판의 평균 최소 두께 (즉, 벽 두께)는 8 내지 20 mil (여기서 "mil"은 1/1000 인치이다) (0.02 내지 0.05 cm)이다. 채널이 바람직하게는 평행하고 바람직하게는 일정한 너비를 갖기 때문에, 인접한 채널 사이의 최소 벽 두께는 바람직하게는 일정하다. 알 수 있는 바와 같이, 재현 가능한 측정을 보장하기 위해 평균 최소 거리를 측정하는 것이 필요하다. 예를 들어, 채널이 원형 단면을 갖고 밀접 패킹되어 있는 경우, 두 개의 인접한 채널 사이에서 벽이 가장 얇은 하나의 명확한 지점이 존재한다. 벽 두께는 바람직하게는 벽 다공성 및/또는 평균 기공 크기와 연관성이 있다. 예를 들어, 평균 기공 크기에 대한 벽 두께는 10 내지 50이다.
바람직하게는 길이 방향에 직교하는 평면 내에서, 모노리스는 평방 인치 당 100 내지 500개, 바람직하게는 200 내지 400개의 채널을 갖는다. 예를 들어, 제1 면에서, 개방 제1 채널 및 폐쇄 제2 채널의 밀도는 평방 인치 당 200 내지 400개의 채널이다. 채널은 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 육각형이거나, 또는 다른 다각형의 형상인 단면을 가질 수 있다.
추가의 양태에 따르면 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
제1 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포되며,
미소다공성 막은 제1의 복수의 채널에서 제공되어, 제1의 복수의 내부 표면을 코팅하고,
미소다공성 막은 두께가 폐쇄된 제2 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록 길이 방향을 따라 증가되는 두께를 갖는다.
바람직하게는 미소다공성 막은 폐쇄된 제2 표면에 인접한 영역에서, 사용 중에, 배압이 제1 면에 인접한 영역의 배압보다 적어도 20% 더 크도록 하는 두께를 갖는다.
추가의 양태에 따르면, 연소 배기가스의 흐름을 처리하기 위한 배출물 처리 시스템이 제공되며, 시스템은 본원에서 기술된 바와 같이 촉매 벽 유동형 모노리스를 포함하고, 제1 면은 제2 면의 업스트림에 있다.
추가의 양태에 따르면 본원에서 기술된 바와 같이 촉매 벽 유동형 모노리스를 제조하는 방법이 제공되며, 방법은 다음 단계를 포함한다:
제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장되는 제1 및 제2의 복수의 채널을 갖는 다공성 기판을 제공하는 단계로서, 제1의 복수의 채널은 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며, 제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제2의 복수의 채널은 제2의 복수의 내부 표면을 제공하는, 단계;
다공성 기판 내에 분포된 제1 촉매 재료를 제공하기 위해서 다공성 기판을 제1 촉매 재료를 함유하는 워시코트로 침투시키는 단계; 및
제1의 복수의 내부 표면 상에서 미소다공성 막을 형성하는 단계.
기판의 선택적 침투는 제1 및 제2 기판 부분 사이에서 원하는 경계가 슬러리의 표면에 있도록 기판을 촉매 슬러리의 일부에 수직으로 담금으로써 가능하다. 샘플은 약 30초 동안 슬러리에 둔다. 기판은 슬러리로부터 제거되고, 과량의 슬러리는 먼저 채널에서 배출시킨 다음, 압축 공기를 불어넣고 (슬러리 침투 방향과 반대로), 슬러리 침투 방향으로부터 진공을 빨아들임으로써 벽 유동형 기판으로부터 제거된다. 이 기술을 사용하여, 촉매 슬러리가 기판의 제1 부분의 벽을 침투하지만, 마감된 기판에서 과도한 배압이 축적될 정도로 기공이 막히지는 않는다.
코팅된 기판은 전형적으로 약 100 ℃에서 건조되고 더 높은 온도 (예를 들어, 300 내지 450 ℃)에서 하소된다. 하소 후, 촉매 로딩량은 기판의 코팅 및 미코팅 중량의 계산을 통해 결정될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 촉매 로딩량은 코팅 슬러리의 고형물 함량을 변경함으로써 변형될 수 있다. 대안으로, 코팅 슬러리에 기판의 반복된 담금이 실행된 다음, 상기 기술된 바와 같이 과량의 슬러리가 제거될 수 있다.
미소다공성 막의 코팅은 상기 및 WO2011/080525, W01999/047260 및 WO2014/195685에서 기술된 바와 같이 형성된다. 코팅이 채널 표면의 전체 길이를 따라 형성되는 것을 방지하기 위해서, 제1 부분의 표면은 보호 폴리머 필름, 예컨대 폴리비닐 아세테이트로 사전-코팅될 수도 있다. 이것은 촉매 재료가 제1 부분의 표면에 부착되는 것을 방지한다. 그 다음에 보호 폴리머 코팅이 연소제거될 수 있다.
본 명세서는, 구체적으로, 하기 상세히 기술된 네 개의 바람직한 구체예를 포함한다.
제1 바람직한 구체예에 따르면, 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하는 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
제1 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포되며, 제1의 복수의 내부 표면의 길이 방향으로 연장된 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 미소다공성 막이 제공되며,
제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 80 내지 90%에 대하여 연장된다.
미소다공성 막의 형태로 벽 위 코팅을 제공함으로써, 이것은 대부분의 채널에 대하여 벽으로의 그을음 퇴적을 방지하며 따라서 그을음 로딩된 배압은 벽 위 코팅된 곳에서 더 낮다. 이들 영역에서 그을음은 표면층을 형성하지만 가스 흐름에 대하여 같은 억제 효과를 갖지는 않는다. 후방 구역 내 영역은 그을음이 벽의 기공에 퇴적될 수 있도록 미소다공성 코팅을 갖지 않으며 이것은 후방에서 더 높은 배압을 발생시킨다. 사용 중에, 초기 로딩 이후, 이 높아진 배압은 채널의 후방부에 로딩되는 그을음의 상대량을 감소시킨다. 이것은 결과적으로 상기 영역에서 능동적 그을음 재생 동안에 발열을 감소시키며, 균열/피크 온도에 대한 필터의 내구성을 개선한다.
제2 바람직한 구체예에 따르면, 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며, 제1 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포되며,
제1의 복수의 내부 표면의 길이 방향으로 연장된 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 미소다공성 막이 제공되며,
제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 연장되고,
미소다공성 막은 두께가 제1 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록 길이 방향을 따라 감소되는 두께를 갖는다.
이 구체예는 제1 구체예와 유사한 방식으로 작용한다. 미소다공성 막은 그을음이 채널의 제1 부분에서 벽으로 이동하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 하지만, 미소다공성 막의 감소되는 두께를 제공함으로써, 점점 증가되는 그을음의 양이 다공성 기판으로 들어갈 것이다. 이것은 채널(5)에서 채널의 뒤를 향해 증가되는 배압을 제공한다. 이것은 열 재생시 발생하는 온도 구배를 더 감소시키는 것을 돕는다.
제3 바람직한 구체예에 따르면, 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며, 제1 촉매 재료는 다공성 기판 내에 분포되며,
제1의 복수의 내부 표면의 길이 방향으로 연장된 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 미소다공성 막이 제공되고,
제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 연장되며,
다공성 기판은 제1 면으로부터 길이 방향으로 연장되는 제1 섹션 및 제2 면으로부터 길이 방향으로 연장되고 제1 섹션을 향해 연장되는 제2 섹션을 갖고, 제1 촉매 재료는 제2 섹션의 도처에 분포되며, 길이 방향으로 제1 섹션의 길이 대 길이 방향으로 제2 섹션의 길이의 비는 5:95 내지 15:85이다.
결과로서, 제1 섹션이 높은 다공성을 갖기 때문에 이 섹션에서는 배압이 매우 낮다. 따라서, 이 섹션에서 미소다공성 막의 표면 상에 그을음 축적이 증가되고 이것은 결과적으로 후방부에서 그을음 로딩량을 감소시키고 더 양호한 내구성을 초래한다.
제4 바람직한 구체예에 따르면, 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스가 제공되는데,
모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
제1 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포되며, 미소다공성 막은 제1의 복수의 채널에서 제공되어, 제1의 복수의 내부 표면을 코팅하고,
미소다공성 막은 두께가 폐쇄된 제2 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록 길이 방향을 따라 증가되는 두께를 갖는다.
발명자들은 여분의 벽 위 코팅이 후방부에서 그을음 퇴적을 방지하는데 요구되는 수준을 초과하여 증가할 때, 코팅이 제1 채널의 후방부에서 배압의 증가에 대하여 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다. 즉, 코팅의 두께는 후방부에서 그을음의 퇴적을 억제하기에 충분한 배압을 제공할 수 있다. 특히, 코팅은 후방 섹션에서 증가한 코팅 두께로 인해 그을음 로딩된 배압이 전방보다 후방에서 20% 더 높을 정도로 충분해야 한다. 이것은 모노리스의 후방을 향한 그을음 퇴적을 감소시키고 재생 동안에 이 부분에서 과도한 열 축적을 방지하는 것을 돕는다.
추가의 양태에 따르면 NOx 및 미립자 물질을 포함하는 연소 배기가스의 흐름을 처리하는 방법이 제공되는데, 방법은 배기 스트림을 본원에서 기술된 모노리스를 통해 통과시키는 단계를 포함하며, 제2 면은 제1 면의 다운스트림에 있다.
본 발명에 대한 배기 시스템은 내부 연소 엔진 및 특히 린-번 내부 연소 엔진, 특별하게는 디젤 엔진에 대한 것이다.
본 발명은 이제 다음의 비-제한적인 도면에 관하여 기술될 것이다:
도 1은 본 발명에 따르는 벽 유동형 모노리스 필터(1)를 개략적으로 도시하는 투시도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 벽 유동형 모노리스 필터(1)의 A-A 선 단면도이다.
도 3A-C는 본원에서 기술된 미소다공성 막의 위치 및 상대적인 두께의 다른 구체예들을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따르는 벽 유동형 모노리스 필터(1)를 개략적으로 도시하는 투시도이다.
도 5는 본원에서 기술된 미소다공성 막의 위치 및 상대적인 두께의 다른 구체예를 도시한다.
도 6은 디젤 엔진에 대한 배기가스 처리 시스템의 개략도를 도시한다.
본 발명에 따르는 벽 유동형 모노리스(1)는 도 1 및 도 2에서 도시된다. 그것은 모노리스(1)의 길이 방향 (도 1A에서 양방향 화살표 "a"로 나타냄)으로 서로 평행하게 배열된 다수의 채널들을 포함한다. 다수의 채널들은 제1 서브세트의 채널(5) 및 제2 서브세트의 채널(10)을 포함한다.
제2 서브세트의 채널(10)이 제1 서브세트의 채널(5)보다 더 좁은 것으로 표현되어 있다. 이것은 필터에서 증가된 애시 저장 용량을 제공하는 것으로 발견되었다. 하지만, 대안으로 채널은 같은 크기일 수도 있다.
제1 서브세트의 채널(5)은 벽 유동형 모노리스(1)의 제1 단부면(15) 상의 단부에서는 개방되어 있고 제2 단부면(25) 상의 단부에서는 밀폐 재료(20)로 밀폐되어 있다.
다른 한편으로, 제2 서브세트의 채널(10)은 벽 유동형 모노리스(1)의 제2 단부면(25) 상의 단부에서는 개방되어 있고 제1 단부면(15) 상의 단부에서는 밀폐 재료(20)로 밀폐되어 있다.
벽 유동형 모노리스(1)의 다공성 재료(40)는 채널 벽(35)의 기공 내에 촉매 재료, 예컨대 제올라이트가 제공된다. 이것은 워시코트 도포 방법으로 제공될 수도 있으며, 업계에 공지되고 명세서 내 다른 곳에서 논의된 바와 같다. 바람직하게는 촉매 재료는 하기 기술된 특정 구체예를 제외하고는 다공성 재료(40) 도처에 분포된다.
제1 서브세트의 채널(5)의 채널 벽(35)에는 적어도 그 일부에 미소다공성 막(36)이 제공된다. 제2 서브세트의 채널(10)의 채널 벽은 코팅되어 있지 않다. 도 2는 어떻게 벽 유동형 필터가 작동하는지를 도시하지만 미소다공성 막(36)은 도시하지 않는다. 미소다공성 막(36)의 구체예는 도 3A-3C 및 도 4에서 도시된다.
벽 유동형 모노리스가 유레아 SCR 디바이스에 사용될 때, 제1 서브세트의 채널(5)에 도입된 배기가스(G) (도 2에서, "G"는 배기가스를 나타내고 화살표는 배기가스의 유동 방향을 나타낸다)는 채널(5a) 및 채널(10a 및 10b) 사이에 개재된 채널 벽(35)을 통과한 다음, 모노리스(1)로부터 흘러나올 것이다. 따라서, 배기가스 중의 미립자 물질은 채널 벽(35)에 의해 포획된다.
모노리스(1)의 채널 벽(35)에서 지지된 제올라이트는 NOx에 작용하는 촉매 환원을 위한 촉매로서 기능하여 암모니아와 같은 환원제와 조합하여 NOx를 N2로 환원시킨다.
그러므로, 벽 유동형 모노리스(1)가 유레아 SCR 디바이스에 사용될 때, 배기가스 중의 NOx는 셀 벽(35) 상에 지지된 제올라이트의 작용 및 유레아 SCR 디바이스의 유레아 분무 노즐로부터 분무된 유레아 수(urea water)로부터 유도된 암모니아의 작용에 의해 N2로 환원되는 한편, 배기가스는 셀 벽(35)을 통과한다.
도 3a에서는 제1 단부면(15)으로부터 시작하여 채널 길이 (채널의 제1 단부면(15)에서부터 밀폐된 단부까지 측정됨)의 약 90%가 미소다공성 코팅을 갖도록 제1 서브세트의 채널(5)의 채널 벽(35) 상에 미소다공성 코팅이 제공된다. 코팅의 두께는 실질적으로 균일하다.
발명자들은 채널(5)을 따라, 하지만 채널(5)의 전장 미만에 대하여 벽 위 코팅을 제공함으로써, 그것들이 채널(5) 내에서 그을음의 축적에 영향을 줄 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 통상적인 코팅되지 않은 벽 유동형 모노리스에서, 그을음은 특히 채널의 단부를 향해 축적되는 경향이 있다. 이것이 연소 재생 단계에 의해 제거될 때, 추가적인 그을음의 존재는 모노리스 내에서 급격한 온도 구배로 이어진다. 이것은 필터의 균열 및 필터의 유효 기간의 상당한 단축으로 이어진다.
미소다공성 막(36)의 형태로 벽 위 코팅을 제공함으로써, 이것은 대부분의 채널에 대하여 그을음이 벽으로 이동하는 것을 중지시키며 따라서 그을음 로딩된 배압은 벽 위 코팅이 있는 곳에서 더 낮다. 이들 영역에서 그을음은 표면층을 형성하지만 가스 흐름에 대하여 같은 억제 효과를 갖지는 않는다. 후방 구역 내 영역은 그을음이 벽의 기공에 퇴적될 수 있도록 미소다공성 코팅을 갖지 않으며 이것은 후방에서 더 높은 배압을 발생시킨다. 초기 로딩 이후, 이 높아진 배압은 채널(5)의 후방부에 로딩되는 그을음의 상대량을 감소시킨다. 이것은 결과적으로 상기 영역에서 능동적인 그을음 재생 동안에 발열을 감소시키며, 균열/피크 온도에 대한 필터의 내구성을 개선한다.
도 3b에서는 제1 단부면(15)으로부터 시작하여 채널 길이 (채널의 제1 단부면(15)에서부터 밀폐된 단부까지 측정됨)의 약 90%가 미소다공성 코팅을 갖도록 제1 서브세트의 채널(5)의 채널 벽(35) 상에 미소다공성 코팅이 제공된다. 코팅의 두께는 채널(5)을 따라 감소하며, 이로 인해 코팅은 제1 단부면(15) 근처에서 가장 두껍다.
상기 논의된 구체예에서와 마찬가지로, 미소다공성 막(36)을 도포하는 것은 그을음이 채널(5)의 제1 부분에서 벽으로 이동하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 하지만, 미소다공성 막(36)의 감소되는 두께를 제공함으로써, 점점 증가되는 그을음의 양이 다공성 기판으로 들어갈 것이다. 이것은 채널(5)에서 채널의 뒤를 향해 증가되는 배압을 제공한다. 이것은 열 재생시 발생하는 온도 구배를 더 감소시키는 것을 돕는다.
도 3c에서는 채널(5)의 제1 단부로부터 시작하여 채널 길이 (채널의 제1 단부면(15)에서부터 밀폐된 단부까지 측정됨)의 약 90%가 미소다공성 코팅을 갖도록 제1 서브세트의 채널(5)의 채널 벽(35) 상에 미소다공성 코팅이 제공된다. 코팅의 두께는 실질적으로 균일하다. 하지만, 이 구체예에서 다공성 기판(40)은 두 개의 섹션으로 나누어진다. 어떠한 촉매 재료도 포함하지 않는 제1 면에서부터 시작하는 제1 섹션(50), 및 촉매 재료가 도처에 분포된 제2 섹션(51) (나머지)이다.
결과로서, 제1 섹션(50)이 높은 다공성을 갖기 때문에 배압은 매우 낮다. 따라서, 미소다공성 막(36)의 표면 상에 그을음 축적이 증가하고, 결과적으로 이것은 후방부에서 그을음 로딩량을 감소시키고 더 양호한 내구성을 초래한다.
도 4는 본 발명에 따르는 벽 유동형 모노리스 필터(1)를 개략적으로 도시하는 투시도이다. 벽 유동형 모노리스는 제1 섹션(50) 및 제2 섹션(51)을 도시한다.
도 5에서는 채널 길이 (채널의 제1 단부면(15)에서부터 밀폐된 단부까지 측정됨)의 100%가 미소다공성 코팅을 갖도록 제1 서브세트의 채널(5)의 채널 벽(35) 상에 미소다공성 코팅이 제공된다. 채널(5)에서 코팅의 두께는 코팅이 밀폐된 제2 단부면(25) 근처에서 가장 두껍게 되어 있다. 촉매 재료는 다공성 재료 도처에 분포된다.
발명자들은 여분의 벽 위 코팅이 후방부에서 그을음 퇴적을 방지하는데 요구되는 수준을 초과하여 증가할 때, 코팅이 제1 채널의 후방부에서 배압의 증가에 대하여 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 코팅은 후방 섹션에서 증가한 코팅 두께로 인해 그을음 로딩된 배압이 전방보다 후방에서 20% 더 높을 정도로 충분해야 한다. 이것은 모노리스의 후방을 향한 그을음 퇴적을 감소시키고 재생 동안에 이 부분에서 과도한 열 축적을 방지하는 것을 돕는다.
도 6에서 도시된 배기가스 처리 시스템(100)의 구체예에서 암모니아 환원제(105)가 벽 유동형 모노리스(1)의 업스트림에서 배기가스(110)의 흐름으로 주입된다. 배기가스(110)는 엔진(115)으로부터 도관(120)을 통해 배기 시스템(125)으로 통과한다. 암모니아 환원제(105)는 필요에 따라 (제어기(135)에 의해 결정된 바와 같이) 분배되고 SCR 디바이스의 역할을 하는 모노리스(1)에 도달하기 전에 배기가스와 혼합된다.
벽 유동형 모노리스가 단일 성분으로서 본원에서 기술된다는 것에 주목해야 한다. 그럼에도 불구하고, 배출물 처리 시스템을 형성할 때, 사용된 모노리스는 본원에서 기술된 바와 같이 복수의 채널들을 함께 부착함으로써 또는 복수의 더 작은 모노리스들을 함께 부착함으로써 형성될 수도 있다. 이러한 기술들은 업계에 널리 공지되어 있을 뿐 아니라, 배출물 처리 시스템의 적합한 케이싱(casing) 및 구성이다.
막은 다공성 벽의 유입구 측 또는 유출구 측 상에 있을 수도 있다. 막은 필터 길이의 10-90%를 커버할 수도 있으며, 유입면 또는 유출면 중 하나로부터 측정된다. 예를 들어, 막은 필터 길이의 10-25%, 25-50%, 50-75%, 35-75%, 또는 75-70%를 커버할 수도 있다.
막의 촉매 및/또는 흡착제 재료는 본원에서 정의된 SCR 촉매, NOx 트랩, 그을음 산화 촉매, 가수분해 촉매, V, Pt, Pd, Rh, Ru, Na, Cu, Fe, Co, Nu, 및 Cr과 같은 금속, 또는 애시 및/또는 황산화물과 같은 다른 독에 대한 흡착제를 포함할 수도 있다. 촉매 및/또는 흡착제 재료의 예는 Cu/CHA, Cu/AEI, Fe/CHA, Pd/CHA, 등과 같은 금속 로딩된 제올라이트, H-형 제올라이트, 지지된 백금족 금속, 등을 포함한다.
바람직하게는, 막은 촉매 및 선택적으로 바인더 (예를 들어, 금속 산화물 입자), 섬유 (예를 들어, 유리 또는 세라믹 부직 섬유), 마스킹제(masking agent), 유동학적 개질제, 및 기공 형성제와 같은 하나 이상의 다른 구성요소를 함유하는 촉매 워시코트로서 도포된다.
막의 이러한 특징들의 모든 조합 또는 임의의 조합은 그을음-로딩된 배압을 개선하고 (특히 필터 효율과 조합하여), 필터 재생 동안에 발열을 감소시키고, 필터 열적 및 기계적 내구성을 개선하고 (예를 들어, 균열, 필링(peeling), 등의 방지), 온도 민감성 촉매를 고온 스파이크로부터 보호하고, 전체적으로 및 중량 기준으로 촉매 성능을 개선하고, N2O 형성을 줄이고, 더 양호한 NH3 이용을 허용하고, Pt, 애시, 황산화물, Na, Fe와 같은 독을 포획하고, 휘발을 통한 금속의 잠재적 손실을 경감시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예들이 본원에서 상세하게 기술되었지만, 본 발명 또는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서 변화가 이루어질 수도 있다는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (16)

  1. 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스로서,
    모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
    제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
    제1 촉매 재료는 다공성 기판 내에 분포되며,
    미소다공성 막은 제1의 복수의 내부 표면의, 길이 방향으로 연장되는, 제1 부분 상의 제1의 복수의 채널에서 제공되고,
    제1 부분은 제1 면으로부터 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 연장되는, 촉매 벽 유동형 모노리스.
  2. 제1 항에 있어서, 제1 부분은 제1의 복수의 채널의 길이의 80 내지 90%로 연장되는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 미소다공성 막은 두께가 제1 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록 길이 방향을 따라 감소되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 기판은 제1 면으로부터 길이 방향으로 연장되는 제1 섹션 및 제2 면으로부터 길이 방향으로 연장되고 제1 섹션으로 연장되는 제2 섹션을 가지며, 제1 촉매 재료는 제2 섹션 도처에 분포되는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  5. 제4 항에 있어서, 길이 방향으로 제1 섹션의 길이 대 길이 방향으로 제2 섹션의 길이의 비는 5:95 내지 15:85인 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  6. 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스로서,
    모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
    제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
    제1 촉매 재료는 다공성 기판 도처에 분포되며,
    미소다공성 막은 제1의 복수의 채널에서 제공되어, 제1의 복수의 내부 표면을 코팅하고,
    미소다공성 막은 두께가 폐쇄된 제2 면에 인접한 영역에서 가장 두껍도록 길이 방향을 따라 증가되는 두께를 갖는, 촉매 벽 유동형 모노리스.
  7. 제6 항에 있어서, 미소다공성 막은 밀폐된 제2 표면에 인접한 영역에서, 사용 중에, 배압이 제1 면에 인접한 영역의 배압보다 적어도 20% 더 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 미소다공성 막은 제1 촉매 재료와 다른 제2 촉매 재료, 바람직하게는 그을음 연소 촉진 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 애시를 포획하기 위해 미소다공성 막 상에 코팅을 더 포함하며, 코팅은 바람직하게는 세리아를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  10. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매 유레아 가수분해를 위해 미소다공성 막 상에 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 미소다공성 막은 최대 80 μm, 바람직하게는 20 내지 60 μm의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 기판 도처에 분포된 촉매 재료는 CHA, LEV, ERI, DDR, KFI, EAB, PAU, MER, AEI, GOO, YUG, GIS, VNI 및 AFT 구조적 패밀리로부터 선택된 소기공 제올라이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 벽 유동형 모노리스.
  13. 연소 배기가스의 흐름을 처리하기 위한 배출물 처리 시스템으로서, 시스템은 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따르는 촉매 벽 유동형 모노리스를 포함하며, 제2 면은 제1 면의 다운스트림에 있는, 배출물 처리 시스템.
  14. 제1 항 내지 제13 항에 따르는 촉매 벽 유동형 모노리스의 제조 방법으로서,
    제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장되는 제1 및 제2의 복수의 채널을 갖는 다공성 기판을 제공하는 단계로서, 제1의 복수의 채널은 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며, 제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제2의 복수의 채널은 제2의 복수의 내부 표면을 제공하는 단계;
    다공성 기판 내에 분포된 제1 촉매 재료를 제공하기 위해서 다공성 기판을 제1 촉매 재료를 함유하는 워시코트로 침투시키는 단계; 및
    제1의 복수의 내부 표면 상에서 미소다공성 막을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. NOx 및 미립자 물질을 포함하는 연소 배기가스의 흐름을 처리하는 방법으로서, 방법은 배기 스트림을 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 모노리스를 통해 통과시키는 단계를 포함하며, 제2 면은 제1 면의 다운스트림에 있는, 방법.
  16. 배출물 처리 시스템에서 사용되는 촉매 벽 유동형 모노리스로서,
    모노리스는 다공성 기판을 포함하고 제1 면과 제2 면을 가지며 그들 사이에서 길이 방향을 한정하고 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2의 복수의 채널을 가지며,
    제1의 복수의 채널은 제1의 복수의 내부 표면을 제공하고 제1 면에서 개방되고 제2 면에서 폐쇄되며, 제2의 복수의 채널은 제2 면에서 개방되고 제1 면에서 폐쇄되며,
    제1 촉매 재료는 제1 면으로부터의 다공성 기판 내에서 제1의 복수의 채널의 길이의 75 내지 95%에 대하여 분포되고,
    미소다공성 막은 제1 및/또는 제2의 복수의 채널의 길이를 따라 다공성 기판 상에 배치되는, 촉매 벽 유동형 모노리스.
KR1020187002681A 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터 KR20180036706A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237023501A KR102605894B1 (ko) 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562185695P 2015-06-28 2015-06-28
US62/185,695 2015-06-28
PCT/GB2016/051918 WO2017001829A1 (en) 2015-06-28 2016-06-27 Catalytic wall-flow filter having a membrane

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237023501A Division KR102605894B1 (ko) 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180036706A true KR20180036706A (ko) 2018-04-09

Family

ID=56411816

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187002681A KR20180036706A (ko) 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터
KR1020237023501A KR102605894B1 (ko) 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237023501A KR102605894B1 (ko) 2015-06-28 2016-06-27 막을 가진 촉매 벽 유동형 필터

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10272421B2 (ko)
EP (2) EP3574983A3 (ko)
JP (2) JP7170396B2 (ko)
KR (2) KR20180036706A (ko)
CN (1) CN107921367A (ko)
BR (1) BR112017027957A2 (ko)
DE (1) DE102016111766A1 (ko)
GB (2) GB2564333B (ko)
RU (1) RU2706315C2 (ko)
WO (1) WO2017001829A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2546164A (en) 2015-09-30 2017-07-12 Johnson Matthey Plc Gasoline particulate filter
US10170509B2 (en) 2016-02-12 2019-01-01 Viavi Solutions Inc. Optical filter array
DE102017106374A1 (de) * 2016-04-01 2017-10-05 Johnson Matthey Public Limited Company Abgasreinigungsfilter
WO2019059032A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 排ガス浄化フィルタ
WO2019065741A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 三井金属鉱業株式会社 パティキュレートフィルタ
DE102018127955A1 (de) * 2018-11-08 2020-05-14 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktiver Partikelfilter mit hoher Filtrationseffizienz
RU2759084C2 (ru) * 2020-02-03 2021-11-09 Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический центр «Бакор» Фильтрующий элемент для очистки горячего газа от пыли и способ его изготовления
CN111482143B (zh) * 2020-05-08 2023-12-19 济南山源环保科技有限公司 一种可回收利用催化剂的尿素催化水解发生器及催化水解方法
EP4015065A1 (de) * 2020-12-15 2022-06-22 UMICORE AG & Co. KG Katalytisch aktiver partikelfilter mit hoher filtrationseffizienz

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4390355A (en) * 1982-02-02 1983-06-28 General Motors Corporation Wall-flow monolith filter
DE3923985C1 (ko) 1989-07-20 1990-06-28 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
EP0559844B1 (en) * 1990-11-26 1999-02-10 Catalytica, Inc. Palladium partial combustion catalysts and a process for using them
US5114581A (en) * 1991-01-10 1992-05-19 Ceramem Corporation Back-flushable filtration device and method of forming and using same
US5221484A (en) * 1991-01-10 1993-06-22 Ceramem Separations Limited Partnership Catalytic filtration device and method
GB9805815D0 (en) 1998-03-19 1998-05-13 Johnson Matthey Plc Manufacturing process
DE10247946A1 (de) * 2002-10-15 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Abgasnachbehandlungsanordnung
US7119044B2 (en) * 2003-06-11 2006-10-10 Delphi Technologies, Inc. Multiple washcoats on filter substrate
US7229597B2 (en) 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
US7247184B2 (en) 2003-09-25 2007-07-24 Corning Incorporated Asymmetric honeycomb wall-flow filter having improved structural strength
US7722829B2 (en) * 2004-09-14 2010-05-25 Basf Catalysts Llc Pressure-balanced, catalyzed soot filter
GB0618482D0 (en) 2006-09-20 2006-11-01 Johnson Matthey Plc Washcoated particulate filter substrate
US7601662B2 (en) 2007-02-27 2009-10-13 Basf Catalysts Llc Copper CHA zeolite catalysts
EP3981502A1 (en) 2007-04-26 2022-04-13 Johnson Matthey Public Limited Company Transition metal/zeolite scr catalysts
US7975469B2 (en) * 2007-05-15 2011-07-12 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated particulate filter restart strategy
GB2450484A (en) 2007-06-25 2008-12-31 Johnson Matthey Plc Non-Zeolite base metal catalyst
JP5291966B2 (ja) * 2008-03-25 2013-09-18 日本碍子株式会社 触媒担持フィルタ
WO2009130869A1 (ja) 2008-04-22 2009-10-29 本田技研工業株式会社 酸化触媒及び排ガス浄化用酸化触媒装置
US8071037B2 (en) 2008-06-25 2011-12-06 Cummins Filtration Ip, Inc. Catalytic devices for converting urea to ammonia
GB2464478A (en) 2008-10-15 2010-04-21 Johnson Matthey Plc Aluminosilicate zeolite catalyst and use thereof in exhaust gas after-treatment
CN105715329A (zh) * 2009-02-20 2016-06-29 赫多特普索化工设备公司 用于净化柴油发动机的排出气体的方法
JP5794981B2 (ja) * 2009-05-29 2015-10-14 コーニング インコーポレイテッド 低すす堆積コーティングを有する微粒子フィルター
US8635855B2 (en) * 2009-06-17 2014-01-28 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including a lean NOx trap and two-way catalyst and method of using the same
CN102574039B (zh) 2009-09-30 2015-09-02 住友大阪水泥股份有限公司 废气净化过滤器
WO2011042990A1 (ja) 2009-10-09 2011-04-14 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ
KR101765354B1 (ko) 2009-11-20 2017-08-07 바스프 에스이 존형 촉매화 매연 필터
JP5649945B2 (ja) * 2009-12-25 2015-01-07 日本碍子株式会社 表面捕集層付き担体及び触媒担持表面捕集層付き担体
GB201000019D0 (en) 2010-01-04 2010-02-17 Johnson Matthey Plc Coating a monolith substrate with catalyst component
DE102010006289A1 (de) 2010-01-30 2011-08-04 Daimler AG, 70327 Partikelfilter für eine Abgasanlage eines Kraftwagens
EP2556871B1 (en) 2010-03-31 2016-09-07 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb filter
JP5714568B2 (ja) 2010-03-31 2015-05-07 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
WO2011125771A1 (ja) 2010-03-31 2011-10-13 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
EP2556872B1 (en) 2010-03-31 2019-05-15 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb filter
MY163935A (en) * 2010-05-05 2017-11-15 Basf Corp Catalyzed soot filter and emissions treatment systems and methods
US8722000B2 (en) * 2011-03-29 2014-05-13 Basf Corporation Multi-component filters for emissions control
DE102011050788A1 (de) * 2011-06-01 2012-12-06 Ford Global Technologies, Llc. Abgasnachbehandlungsvorrichtung und -verfahren für einen Ottomotor
US9114376B2 (en) * 2011-06-05 2015-08-25 Johnson Matthey Public Limited Company Platinum group metal (PGM) catalyst for treating exhaust gas
GB2492175B (en) * 2011-06-21 2018-06-27 Johnson Matthey Plc Exhaust system for internal combustion engine comprising catalysed filter substrate
BR112014000711A2 (pt) 2011-07-13 2017-02-14 Haldor Topsoe As filtro de particulado catalisado e métodos para revestir um filtro de particulado
US8789356B2 (en) * 2011-07-28 2014-07-29 Johnson Matthey Public Limited Company Zoned catalytic filters for treatment of exhaust gas
KR101906167B1 (ko) 2011-10-27 2018-10-12 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법
US9724634B2 (en) * 2012-03-30 2017-08-08 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb filter and method for producing honeycomb filter
KR20130121218A (ko) * 2012-04-27 2013-11-06 현대자동차주식회사 Ｄｐｆ의 촉매 코팅방법 및 그 ｄｐｆ
US20140238242A1 (en) * 2013-02-28 2014-08-28 Corning Incorporated Ceramic partial wall-flow filter with low deep bed
EP3753626A1 (en) 2013-04-24 2020-12-23 Johnson Matthey Public Limited Company Filter substrate comprising zone-coated catalyst washcoat
GB201311615D0 (en) 2013-06-03 2013-08-14 Johnson Matthey Plc Method of coating a substrate with a catalyst component
JP6007864B2 (ja) * 2013-06-10 2016-10-12 トヨタ自動車株式会社 排気浄化フィルタ
WO2015074698A1 (de) * 2013-11-21 2015-05-28 Hjs Emission Technology Gmbh & Co. Kg Als wandstromfilter ausgelegter partikelfilter
GB2520776A (en) 2013-12-02 2015-06-03 Johnson Matthey Plc Wall-flow filter comprising catalytic washcoat
GB2546164A (en) * 2015-09-30 2017-07-12 Johnson Matthey Plc Gasoline particulate filter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018528062A (ja) 2018-09-27
KR102605894B1 (ko) 2023-11-27
RU2706315C2 (ru) 2019-11-15
WO2017001829A1 (en) 2017-01-05
GB2542654B (en) 2019-12-04
CN107921367A (zh) 2018-04-17
JP2022188023A (ja) 2022-12-20
JP7422199B2 (ja) 2024-01-25
GB2542654A (en) 2017-03-29
US20160375429A1 (en) 2016-12-29
KR20230112155A (ko) 2023-07-26
BR112017027957A2 (pt) 2018-08-28
GB2564333B (en) 2019-12-04
RU2018103067A3 (ko) 2019-08-20
EP3574983A3 (en) 2020-02-26
GB201610693D0 (en) 2016-08-03
EP3313553B1 (en) 2021-01-27
EP3574983A2 (en) 2019-12-04
RU2018103067A (ru) 2019-07-30
GB2564333A (en) 2019-01-09
US10272421B2 (en) 2019-04-30
EP3313553A1 (en) 2018-05-02
DE102016111766A1 (de) 2016-12-29
JP7170396B2 (ja) 2022-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7422199B2 (ja) 膜を有する触媒ウォールフロー型フィルター
RU2763909C2 (ru) Каталитический фильтр с пристеночным течением с частичным покрытием на поверхности
KR101830995B1 (ko) 개량된 촉매화 매연 필터
KR101338068B1 (ko) Ｓｄｐｆ 및 그 제조방법
US20070140928A1 (en) Low pressure drop coated diesel exhaust filter
KR101895640B1 (ko) 디젤 산화 적용을 위한 표면 코팅된 제올라이트 물질
EP3277403A1 (en) Multifunctional filters for diesel emission control
CN111980785B (zh) 废气净化装置
KR20090092291A (ko) 개선된 매연 필터
JP2017185467A (ja) 排ガス浄化用触媒
KR101933917B1 (ko) Dpf의 채널 내부 표면 상 촉매 코팅방법
EP3617465A1 (en) Device for treating exhaust gas from engine and method for manufacturing said device
JP2021137766A (ja) 排ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment