RU2738702C2 - Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов - Google Patents
Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738702C2 RU2738702C2 RU2018123318A RU2018123318A RU2738702C2 RU 2738702 C2 RU2738702 C2 RU 2738702C2 RU 2018123318 A RU2018123318 A RU 2018123318A RU 2018123318 A RU2018123318 A RU 2018123318A RU 2738702 C2 RU2738702 C2 RU 2738702C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monolith
- frame element
- frame
- monoliths
- mat
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 84
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 12
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 12
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- -1 fleece Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N aluminum;hydroxy-[hydroxy(oxo)silyl]oxy-oxosilane;lithium Chemical compound [Li].[Al].O[Si](=O)O[Si](O)=O.O[Si](=O)O[Si](O)=O HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000008821 health effect Effects 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052670 petalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
- F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
-
- 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
- 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
-
- 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
-
- 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
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2842—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type
-
- 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
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
-
- 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
-
- 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
- F01N2350/00—Arrangements for fitting catalyst support or particle filter element in the housing
- F01N2350/02—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing
- F01N2350/04—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing with means compensating thermal expansion
-
- 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
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing
-
- 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
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/30—Removable or rechangeable blocks or cartridges, e.g. for 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
- F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
- F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
-
- 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
- F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
- F01N2590/10—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for stationary applications
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Элемент для поддержания монолитов, содержащих катализаторы, в потоке выхлопных газов от источников горения, содержащий две пары противоположных стенок, в котором стенки образуют прямоугольную или квадратную форму, внутреннее пространство, образованное стенками, впускной конец, выпускной конец, по меньшей мере один блокирующий элемент, по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит, содержащий впуск, выпуск, четыре боковых стороны и по меньшей мере один катализатор, эффективный в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах, в котором по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит расположены внутри рамного элемента таким образом, что по меньшей мере по меньшей мере один мат расположен между монолитом и каждой смежной стенкой, каждый блокирующий элемент расположен поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.
Description
Данное изобретение относится к улучшенному рамному элементу, который поддерживает монолиты, содержащие катализаторы, внутри рамы, где рамный элемент с катализатором сконфигурирован, чтобы быть размещенным в потоке выхлопных газов от двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Данное изобретение относится к рамным элементам, применяемым в каталитических модулях для обработки выхлопных газов от стационарных источников горения, имеющих систему выпуска выхлопных газов, пропускающую выхлопные газы через опорную конструкцию, содержащую один или более монолитов, каждый из которых содержит один или более катализаторов. Стационарная система сжигания может быть любой системой, которая сжигает топливо на углеводородной основе, которое не применяют в дорожных автомобилях, грузовиках или самолетах. Они могут являться, например, системами, работающими на угле, системами, работающими на жидком топливе (нефти) или газовыми турбинами. Стационарные системы сжигания могут также быть применены для морских судов, где системы сжигания, такие как дизельные двигатели, применяют для больших контейнерных или круизных судов. Стационарные системы сжигания обычно функционируют непрерывным образом при постоянной, статической нагрузке, в то время как мобильные системы сжигания обычно функционируют при переменных нагрузках.
Сжигание углеводородов в этих системах и в двигателях, применяемых в передвижной технике, образует выхлопные газы, которые должны быть обработаны, чтобы удалить загрязняющие вещества, такие как оксиды азота (NOx), монооксид углерода (CO) или углеводороды (HC), которые образованы. NOx известны как вызывающие ряд проблем со здоровьем у людей и животных, а также вызывающие ряд эффектов, вредных для окружающей среды, которые включают образование смога и кислотного дождя. CO является токсичным для людей и животных, и HC могут вызывать неблагоприятные воздействия на здоровье. Для того, чтобы уменьшить воздействие на людей и окружающую среду этих загрязняющих веществ, особенно NOx, в выхлопных газах, желательно исключить эти нежелательные компоненты, предпочтительно посредством процесса, который не образует другие вредные или токсичные вещества.
Стационарные системы сжигания могут быть оснащены системой контроля выбросов, которая снабжена каталитическими модулями. Фиг. 1 представляет собой изображение каталитического модуля, известного в данной области техники. Каталитические модули являются структурами, содержащими множество рамных элементов, где каждый рамный элемент может включать множество монолитов, каждый из которых содержит носитель катализатора и один или более катализаторов. Каталитические модули устанавливают в канале для дымовых газов системы контроля выбросов, и дымовые газы, которые должны быть очищены, протекают через монолиты во время функционирования. Канал для дымовых газов может типично иметь площадь поперечного сечения, которая составляет несколько квадратных метров и может составлять от десятков до сотен квадратных метров. Размеры канала для дымовых газов могут в значительной степени зависеть от многих факторов, включая размер двигателя, условия, при которых двигатель функционирует, допустимое противодавление, и т.д. В некоторых случаях, канал для дымовых газов может иметь прямоугольное поперечное сечение с шириной и высотой канала, равными каждая несколько метров, например, 10 м x 10 м. Вся площадь поперечного сечения канала для дымовых газов покрыта одним или более каталитическими модулями. Каталитические модули располагают один рядом с другим, так что все дымовые газы проходят через монолиты, контактируют с катализатором(ами) на монолитах или в них и становятся очищенными. Множество каталитических модулей, например, от двух до пяти, могут быть расположены один рядом с другим в ряды и столбцы, часто включенные в несущий каркас, внутри канала для дымовых газов (Фиг. 2). Каталитические модули сами по себе обычно имеют прямоугольное поперечное сечение с длиной кромки в несколько метров.
В направлении потока дымовых газов, каталитические модули часто располагают в нескольких плоскостях, расположенных одна за другой. В некоторых видах применения, каталитические модули могут быть протянуты на несколько метров и даже вплоть до 10-15 метров в направлении потока (Фиг. 3). Для некоторых видов применения, таких как судовые или газовые турбины, сравнительно жесткие условия окружающей среды в отношении механических напряжений могут присутствовать для каталитических модулей. Например, на морских судах может иметь место подвергание воздействию усилий, в несколько раз превышающих силу тяжести. Кроме того, особенно для больших поперечных сечений каталитических модулей, применяемых с газовыми турбинами, должны приниматься во внимание механические напряжения вследствие землетрясений.
Каталитические модули могут быть сконструированы при применении рамы для штабелирования, в которую вставлено множество узлов рамных элементов, где рамные элементы включают монолиты, содержащие один или более катализаторов. Дымовые газы протекают через отдельные монолиты в направлении потока дымовых газов. Монолиты также известны как катализаторы сотового типа. Эти катализаторы сотового типа обычно изготавливают из керамического материала, и они имеют множество каналов для протекания через монолит в направлении протекания газового потока. В установленном, рабочем состоянии, дымовые газы протекают через проточные каналы в монолите, где они взаимодействуют с катализатором в монолите или в покрытии на поверхности монолита и становятся очищенными.
Типичной проблемой, с которой сталкиваются при применении этих систем для обработки, является то, что материал, размещенный между монолитами и частями рамных элементов, чтобы предоставлять уплотнение и, следовательно, газонепроницаемость, т.е. отсутствие байпасного обтекания катализатора, а также, чтобы действовать в качестве амортизатора против вибраций, не может оставаться в месте расположения в течение нормального применения, за исключением случаев, когда материал специально спроектирован и предоставлен в качестве специального типа мата, который имеет сравнительно высокую стоимость. Мат между рамным элементом и монолитом, содержащим один или более катализаторов, размещают в рамном элементе непосредственно перед свариванием рамного элемента. В ситуациях, когда имеют место периодические механические напряжения, которые являются типичными в условиях системы выпуска выхлопных газов, где вибрирование двигателя приводит к ударному и вибрационному воздействию, мат может перемещаться по отношению к раме и монолиту. Это перемещение может приводить к разрушению монолита вследствие сравнительно низкой механической стабильности системы в отношении ударного и вибрационного воздействия.
Современные рамные элементы имеют металлические закрылки или выступы, которые частично покрывают впускную и/или выпускную поверхности монолита, так что примерно 15% ячеек катализатора не подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов.
Обычные элементные рамы также имеют блокирующие элементы в центе впускной и выпускной поверхности. Одной из функций блокирующего элемента является защита зазоров между монолитами от непосредственного протекания выхлопных газов. Блокирующий элемент приварен без предварительного напряжения, что приводит к относительно низкой механической стабильности в отношении ударного и вибрационного воздействия.
Современные конструкции рамных элементов не предоставляют механизм присоединения рамных элементов непосредственным образом один к другому. Возможность присоединения рамных элементов один к другому может устранять необходимость в каталитическом модуле, когда требуется лишь небольшое число рамных элементов.
Являлось бы также желательным иметь каталитический модуль, который предоставляет возможность экономически эффективному материалу быть размещенному между монолитами и металлической рамой рамного элемента, чтобы предоставлять уплотнение и чтобы предоставлять возможность действия в качестве амортизатора против вибраций, который может оставаться на месте в течение нормального применения и также обеспечивать наибольшее возможное поперечное сечение катализатора, все это при условиях жестких механических напряжений.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте данное изобретение относится к рамному элементу для поддержания монолитов, содержащих катализаторы, в потоке выхлопных газов от источников горения, данный рамный элемент содержит две пары противоположных стенок, где стенки образуют прямоугольную или квадратную форму, внутреннее пространство, образованное стенками, впускной конец, выпускной конец, по меньшей мере один блокирующий элемент, по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит, содержащий впуск, выпуск, четыре боковых стороны и по меньшей мере один катализатор, эффективный в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах, где по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит расположены внутри рамного элемента при по меньшей мере одном мате между монолитом и каждой смежной стенкой, каждый блокирующий элемент расположен поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента.
Во втором аспекте данное изобретение относится к каталитическому модулю, содержащему множество рамных элементов в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В другом аспекте данное изобретение относится к системе выпуска выхлопных газов, содержащей рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к системе выпуска выхлопных газов, содержащей каталитический модуль в соответствии со вторым аспектом данного изобретения.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к способу изготовления рамного элемента в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В другом аспекте данное изобретение относится к способу изготовления каталитического модуля в соответствии со вторым аспектом данного изобретения.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к способу обработки выхлопных газов, данный способ включает прохождение выхлопных газов через монолиты в рамном элементе в соответствии с первым аспектом данного изобретения, где монолиты содержат один или более катализаторов, эффективных в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к способу увеличения количества катализатора, контактирующего с выхлопными газами, данный способ включает прохождение выхлопных газов через каталитический модуль в соответствии со вторым аспектом данного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является трехмерным изображением каталитического модуля.
Фиг. 2 является схемой, показывающей расположение модулей в поперечном сечении выпускного канала.
Фиг. 3 является схемой, показывающей вид сверху расположения пяти групп модулей, размещенных один за другим в направлении протекания газа внутри выпускного канала.
Фиг. 4 является трехмерным изображением рамного элемента.
Фиг. 5 является трехмерным изображением рамного элемента с четырьмя монолитами в рамном элементе.
Фиг. 6 представляет собой изображение части рамного элемента, показанной с впускной и/или выпускной стороны, показывающее две части, каждая со смежными стенками и вырезами с впускной и/или выпускной стороны.
Фиг. 7 изображает вид с торца рамного элемента с присоединенным блокирующим элементом.
Фиг. 8 изображает вид сбоку рамного элемента.
Фиг. 9 изображает вид поперечного сечения рамного элемента с двумя монолитами в поперечном сечении рамного элемента.
Фиг. 10 изображает вид поперечного сечения выступа на рамном элементе.
Фиг. 11 изображает вид сбоку рамного элемента, содержащего четыре монолита.
Фиг. 12 изображает вид сбоку рамного элемента, содержащего шесть монолитов.
Фиг. 13 является трехмерным изображением рамного элемента, имеющего на каждой из сторон выступающую часть для соединения данного рамного элемента с другими рамными элементами.
Фиг. 14 представляет собой изображение двух соединенных блокирующих элементов с вырезами.
Фиг. 15 является трехмерным изображением трех рамных элементов со сторонами, имеющими выступающую часть для соединения рамного элемента с другими рамными элементами, где рамные элементы содержат монолиты.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как использовано в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа подразумевают включение формы множественного числа, если только из контекста ясно не следует иное. Соответственно, например, ссылка на «катализатор» включает смесь двух катализаторов или более, и т.п.
Термин «по существу весь» означает по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%.
Термин «носитель» означает инертный материал, на котором закреплен катализатор.
Термин «рамный элемент» означает структуру, содержащую четыре стенки, каждая стенка содержит множество выступов, где четыре стенки образуют прямоугольную или квадратную форму и определяют внутреннее пространство рамного элемента таким образом, что содержат множество монолитов, каждый из которых имеет по меньшей мере один мат, покрывающий часть каждой стороны монолита. Рамный элемент может также содержать блокирующий элемент на впускной стороне поперечного сечения, который применяют для защиты материала мата от непосредственного воздействия кинетической энергии прямого потока и чтобы действовать в качестве поперечины для высокой механической стабильности. Рамный элемент может быть изготовлен из стали, где сталь является любой из различных марок стали.
Термин «блокирующий элемент» означает структуру, которая поддерживает монолит в рамном элементе. Блокирующий элемент обычно изготовлен из того же самого материала, что и рамный элемент, т.е. из любой стали из различных марок.
Термин «вырез» означает часть или секцию рамного элемента или блокирующего элемента, которая не присутствует и предоставляет уменьшение в площади поверхности рамного элемента или блокирующего элемента по отношению к потоку выхлопных газов, когда рамный элемент или блокирующий элемент установлен в потоке выхлопных газов. Вырез увеличивает число ячеек в монолите, которые подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов. Термин «подвергаются непосредственным образом» означает, что выхлопные газы поступают в ячейки в монолите на отверстиях на впускной стороне монолита.
«Мат» следует понимать как означающий комбинацию минеральных стеклянных или металлических волокон, например, в форме тканого материала, вязаного материала, нерегулярного слоя или т.п. Мат может также относится к ткани, ваточному холсту или нетканому материалу. Применяемые волокна включают материал, который может противостоять высоким температурам и устойчив к коррозии. Они могут включать, в частности, материал на основе железа, к которому добавлены легирующие элементы, при присутствующем выгодным образом по меньшей мере одном легирующем элементе, выбранном из никеля (8-11 масс.%) или хрома (17-24 масс.%). Один из примеров подходящих волокон содержит 70 масс.% железа, 17 масс.% хрома и 8 масс.% никеля, хотя обычные примеси могут, разумеется, также присутствовать. Мат может быть изготовлен посредством применения волокон, которые являются одинаковыми или различными (например, в отношении длины волокна и диаметра волокна). Применяемые волокна могут также содержать материал на основе минерала или стекла. Мат может находиться в форме единой части или может находиться в форме полос, где полосы покрывают всю сторону или часть одной или более сторон монолита или же окружают лишь часть монолита.
Термин «каталитический модуль» означает структуру, образованную множеством рамных элементов или содержащую множество рамных элементов.
В первом аспекте данного изобретения рамный элемент для поддержания монолитов, содержащих катализаторы, в потоке выхлопных газов от источников горения содержит две пары противоположных стенок, где стенки образуют прямоугольную или квадратную форму, внутреннее пространство, образованное стенками, впускной конец, выпускной конец, по меньшей мере один блокирующий элемент, по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит, содержащий впуск, выпуск, четыре боковых стороны и по меньшей мере один катализатор, эффективный в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах, где по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит расположены внутри рамного элемента при по меньшей мере одном мате между монолитом и каждой смежной стенкой, каждый блокирующий элемент расположен поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента. По меньшей мере одна стенка, предпочтительно каждая стенка, может содержать множество выступов, которые вытянуты во внутреннее пространство рамного элемента. Множество выступов могут быть сконфигурированы, чтобы контактировать с матом и поддерживать мат на монолите, содержащем один или более катализаторов, когда монолит расположен во внутреннем пространстве рамного элемента.
Фиг. 4 является трехмерным изображением рамного элемента. Рамный элемент содержит четыре стенки и для одной или более, предпочтительно для всех стенок, может содержать множество выступов, вытянутых во внутреннее пространство, образованное четырьмя стенками. Рамный элемент может поддерживать множество монолитов во внутреннем пространстве, образованном четырьмя стенками, как показано на Фиг. 5, 11 и 12. Рамный элемент может поддерживать монолиты в различных конфигурациях, таких как 1 к 2, 1 к 3, 3 к 3 и т.д. Длина (глубина) рамного элемента основана на длине монолитов и числе монолитов, которые могут быть размещены последовательно в рамном элементе.
Когда два монолита или более находятся во внутреннем пространстве рамного элемента, и по меньшей мере два монолита расположены смежным образом друг с другом, по меньшей мере один мат может быть расположен между монолитами, которые расположены смежным образом один рядом с другим. Предпочтительно по меньшей мере часть одного или более матов расположена: (a) между каждой стороной монолита и смежного монолита; и (b) между каждым монолитом и смежной стенкой рамного элемента.
Рамный элемент может быть сформирован посредством соединения четырех стенок одна с другой, чтобы образовать прямоугольную или квадратную форму, имеющую внутреннее пространство. Предпочтительно, рамный элемент может быть сформирован посредством соединения двух частей, каждая из которых содержит две стенки, совместно. Фиг. 6 показывает вид от впускного конца или выпускного конца двух частей (A и B), каждая из которых содержит две стенки, образованные посредством изгибания единой части. Стенки не показаны, поскольку они вытянуты на фигуре и скрыты посредством частей рамного элемента на входе и/или выходе, которые изогнуты к внутренней стороне рамного элемента. Части рамного элемента на входе и выходе рамного элемента предпочтительно содержат один или более вырезов, которые могут увеличивать площадь подвергания воздействию монолитов, расположенных внутри рамного элемента. Вырезы рамного элемента на входной и выходной стороне могут уменьшать число ячеек в монолите, которые не открыты для воздействия непосредственным образом потока выхлопных газов. Предпочтительно менее чем 10%, более предпочтительно менее чем 8%, еще более предпочтительно менее чем 7%, еще более предпочтительно менее чем 6%, наиболее предпочтительно менее чем 5% ячеек катализатора не подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов.
Уменьшение числа ячеек в монолите, которые не подвергаются непосредственным образом воздействию газового потока, может приводить к более низкому противодавлению, увеличению подвергания выхлопных газов воздействию катализаторов и более высокой степени преобразования соединений в выхлопных газах в другие, более желательные соединения.
Части, содержащие стенку, могут быть соединены совместно, предпочтительно посредством сваривания.
Фиг. 7 изображает вид рамного элемента с впускного или выпускного конца с двумя присоединенными блокирующими элементами. Монолиты с их боковой стенкой, по меньшей мере частично покрытой матами, размещены внутри стенок рамного элемента. Каждый блокирующий элемент может быть соединен с каждой из четырех сторон посредством сваривания. Блокирующие элементы, показанные на Фиг. 7, не имеют вырезов. Предпочтительно блокирующие элементы будут содержать один или более вырезов.
Фиг. 8 изображает вид сбоку рамного элемента, где стенка рамного элемента имеет длину, которая является примерно такой же, что и длина монолита. Ширина стенки рамы зависит от того, имеется ли единственный монолит, или более монолитов, предпочтительно два или три, расположены смежным образом один с другим напротив стенки. Когда лишь единственный монолит располагают напротив стенки, ширина стенки примерно эквивалентна размеру монолита напротив стенки плюс толщины двух матов. Когда множество монолитов располагают напротив стенки, ширина стенки примерно эквивалентна сумме размеров монолитов вдоль стенки плюс число монолитов, умноженное на толщины двух матов. В зависимости от того, как соединяют стенки, может потребоваться сделать поправку в отношении толщины стенки и производственного допуска монолитов.
Фиг. 9 изображает вид поперечного сечения рамного элемента, показывающий каналы через монолиты и выступы в стенках рамного элемента. На этом чертеже два монолита расположены один рядом с другим при их проточных каналах, имеющих одно и то же направление потока. Секция на чертеже, обозначенная «Z», показана увеличенной на Фиг. 10, чтобы показать детали выступов.
Два монолита или более могут быть расположены последовательно внутри рамного элемента, как показано на Фиг. 11 и 12. Рамный элемент может содержать множество монолитов, где два монолита или более располагают таким образом, что выпуск первого монолита является смежной с впуском второго монолита, и поток выхлопных газов проходит последовательно через по меньшей мере два монолита. Когда применяют три монолита или более, выхлопные газы, выходящие из второго монолита, могут поступать в третий монолит. В этих конфигурациях, один или более монолитов могут быть расположены ниже по течению потока от одного или более монолитов в направлении протекания выхлопных газов через монолиты в рамном элементе.
Рамный элемент может содержать множество монолитов, где два монолита или более расположены таким образом, что выпуск одного монолита является смежной с впуском другого монолита, и монолиты содержат катализаторы, обладающие одной и той же функциональностью. Термин «обладающие одной и той же функциональностью» означает, что катализаторы, смежные один с другим, выполняют один и тот же тип химических реакций, таких как селективное каталитическое восстановление (SCR), окисление аммиака, окисление углеводородов, окклюдирование NOx, окклюдирование кислорода, и т.д.
Рамный элемент может содержать множество монолитов, где два из двух или более монолитов расположены таким образом, что выпуск одного монолита является смежной с впуском другого монолита, и монолиты содержат катализаторы, обладающие различной функциональностью. Термин «обладающие различной функциональностью» означает, что катализаторы, расположенные смежным образом один рядом с другим, выполняют разные типы химических реакций. Возможны многочисленные виды конфигурации. Например, за монолитом, содержащим катализаторы для селективного каталитического восстановления (SCR), может следовать монолит, содержащий катализаторы для окисления аммиака. За монолитом, содержащим катализаторы для окисления углеводородов, может следовать монолит, содержащий катализаторы для селективного каталитического восстановления (SCR). За монолитом, содержащим катализатор, предоставляющий окклюдирование NOx, может следовать монолит, содержащий катализаторы для селективного каталитического восстановления (SCR). Другие возможные комбинации катализаторов, известны специалистам в данной области техники.
По меньшей мере одна стенка рамного элемента может содержать вытянутую секцию, данная вытянутая секция содержит множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
По меньшей мере две стенки рамного элемента могут содержать вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
Каждая из четырех сторон рамного элемента может содержать вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
Вытянутые секции могут присутствовать на впускной стороне, выпускной стороне или как на впускной, так и на выпускной сторонах рамного элемента. Фиг. 13 показывает рамный элемент, где каждая из сторон (30) содержит вытянутую секцию (34), содержащую множество отверстий. Два типа отверстий, круглые отверстия и щелевые отверстия, показаны на Фиг. 13. Могут быть использованы другие формы или комбинации форм.
Выступы
Одна из множества стенок, предпочтительно каждая стенка, может содержать множество выступов, вытянутых во внутреннее пространство.
Число и размер выступов на стенке могут варьироваться в зависимости от нескольких факторов, включающих, однако не ограниченных ими, физические свойства мата, размер мата и число матов, примененных в расчете на стенку, и размер стенки рамного элемента. Фиг. 7 показывает рамный элемент с каждой стенкой, имеющей 25 выступов в виде матрицы 5×5.
Функцией выступов является поддерживание мата между стенкой и монолитом, чтобы препятствовать разрушению или повреждению монолита посредством сдвиговых усилий. Когда единственный мат применяют, чтобы покрывать все четыре стороны монолита, меньшее число выступов может требоваться, чем когда два или более мата применяют, чтобы покрывать каждую сторону монолита. Если мат находится в форме полос, где две полосы или более применяют на стороне монолита, больше выступов может потребоваться, чем когда единственный мат применяют, чтобы покрыть все четыре стороны монолита. Фиг. 9 изображает вид поперечного сечения выступа на рамном элементе, где выступ имеет высоту (h) и ширину основания (w). Чем больше высота выступа по отношению к площади основания выступа, тем более вероятно, что выступ может нарушать целостность мата в течение нормального применения вследствие вибраций. Однако выступ, имеющий небольшую высоту по сравнению с площадью основания выступа, может менее вероятным образом нарушать целостность мата в течение нормального применения, и сравнительно большое основание способствует улучшению контактирования с большей площадью поверхности мата. Высота выступа может составлять примерно 1 мм и выступ может иметь ширину примерно 6 мм. В зависимости от свойств мата, толщины стенки рамного элемента и материала, могут быть использованы выступы, имеющие другую высоту и величины ширины, такие как, например, 2 мм x 10 мм или 1 мм x 10 мм. Мат может быть разделен на большие полосы, имеющие ширину примерно такую же, что и толщина монолита. Мат может быть затем обернут вокруг монолита, и затем монолит, покрытый матом, может быть расположен в рамном элементе. Мат может также присутствовать в качестве двух или более полос, где суммарная ширина полос составляет менее чем или равна толщине монолита. Когда применяют две полосы, и суммарная ширина полос менее чем толщина монолита, предпочтительно, чтобы полосы были расположены со смещением относительно центра. Рамный элемент сжимают и затем стороны сваривают вместе и блокирующий элемент присоединяют посредством сваривания к четырем стенкам рамного элемента на впускном конце и выпускном конце.
Рамный элемент в соответствии с данным изобретением имеет улучшенные открытые передние поверхности для применения катализатора выхлопных газов, при одновременном предоставлении улучшенной механической стабильности в отношении ударного и вибрационного воздействия.
Монолит
Термин «монолит», также известный как катализатор «сотового» типа, означает носитель, имеющий множество тонких, параллельных каналов для протекания газа, протянутых от впускной до выпускной поверхности монолита таким образом, что каналы открыты для протекания текучей среды. Монолит может иметь прямоугольное, предпочтительно квадратное, поперечное сечение и поверхность для втекания потока. Поверхность монолитов может быть любых размеров, предпочтительно между 10 см и 30 см, включительно. Длина монолита в направлении потока обычно находится в интервале от 15 см до 150 см, хотя и другие длины могут быть применены. Ширина рамного элемента в направлении протекания выхлопных газов примерно равна длине монолита.
Монолит имеет впуск, выпуск, четыре стороны и множество каналов для протекания (или «ячеек»). Монолиты могут содержать вплоть до примерно 700 или более каналов на квадратный дюйм поперечного сечения, хотя гораздо меньше может быть использовано. Например, для стационарных видов применения носитель типично может иметь от примерно 9 до 600, более обычно от примерно 35 до 300, ячеек на квадратный дюйм («ячеек/кв.дюйм»). Каналы, которые являются по существу прямыми путями от их впускного отверстия для текучей среды до их выпускного отверстия для текучей среды, определены стенками, которые покрыты одним или более катализаторами, эффективными для обработки выхлопных газов, в качестве «покрытия из пористого оксида», так что газы, протекающие через каналы, контактируют с каталитическим материалом.
Среднему специалисту в данной области техники известны применение и выбор одного или более катализаторов для уменьшения выбросов оксидов азота, монооксида углерода, углеводородов, аммиака и других загрязняющих веществ, чтобы образовывать азот, воду и диоксид углерода, которые являются сравнительно безвредными соединениями. Монолит может содержать один или более катализаторов из катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), катализатора окисления аммиака, катализатора окисления углеводородов, катализатора для окклюдирования NOx, катализатора для окклюдирования кислорода, и т.д. Монолит может являться фильтром, таким как керамический фильтр. Могут присутствовать другие виды катализатора. Каналы для протекания в монолитной основе являются тонкостенными каналами, которые могут иметь любую подходящую форму поперечного сечения, такую как трапецеидальную, прямоугольную, квадратную, треугольную, синусоидальную, гексагональную, овальную, круговую, и т.д. Данное изобретение не ограничивается конкретным типом, материалом или геометрией основы. Монолит является обычно экструдированным материалом, предпочтительно керамической основой.
Керамические основы могут быть изготовлены из любого подходящего огнеупорного материала, такого как кордиерит, кордиерит-α-глинозем, α-глинозем, карбид кремния, нитрид кремния, диоксид циркония, муллит, сподумен, глинозем-кремнезем-оксид магния, силикат циркония, силлиманит, силикаты магния, циркон, петалит, алюмосиликаты и их смеси. Керамическая основа может обладать каталитической активностью сама по себе. В некоторых случаях, дополнительный каталитический материал не размещают на керамических основах, обладающих каталитической активностью.
Маты
Один или более маты могут образовывать уплотнение, ограничивающее перемещение выхлопных газов вокруг монолита. Маты могут предотвращать непосредственный физический контакт между монолитом и рамным элементом и предоставлять демпфирование в отношении ударного и вибрационного воздействия, приложенного к рамному элементу внешними усилиями. Маты, которые могут быть применены в этом изобретении, известны в данной области техники.
Единственный мат может покрывать по существу все четыре стороны монолита. По меньшей мере большая часть каждой из четырех сторон монолита может быть покрыта матом. Единственный мат может покрывать по существу все четыре стороны монолита. Одна или более частей мата может окружать весь или почти весь монолит. Мат может быть в форме полос, и полосы могут окружать лишь часть монолита.
По меньшей мере большая часть площади по меньшей мере одной стороны монолита может быть покрыта одним или более матами.
По меньшей мере большая часть площади каждой из по меньшей мере двух сторон монолита может быть покрыта одним или более матами.
По меньшей мере большая часть площади каждой из четырех сторон монолита может быть покрыта одним или более матами.
Толщина мата может быть выбрана таким образом, что мат заполняет зазор между монолитом и рамным элементом и предоставляет амортизацию, что делает возможным противостояние монолита поверхностному давлению по меньшей мере примерно 100, предпочтительно примерно 150, более предпочтительно примерно 200 Н/мм2 поверхностного давления, когда рамный элемент сжимают во время сборки.
Толщина одного или более матов, которые применяют с монолитом, может быть определена на основании размера монолита, с которым мат контактирует. Монолиты коммерчески доступны в различных размерах, при производственном допуске каждого размера монолита, зависящем от производителя. Монолит, имеющий поперечное сечение 150×150 мм, может иметь производственный допуск ±3 мм. Посредством наличия матов разной толщины, для монолита, имеющего фактическое поперечное сечение 149×149 мм, может быть применен мат, который толще, чем тот, что применяют для монолита, имеющего поперечное сечение 153×153 мм. Мат, применяемый для монолита, имеющего фактическое поперечное сечение 153×153 мм, может быть тоньше, чем мат, применяемый для монолита, имеющего фактическое поперечное сечение 150×150 мм.
Когда монолит имеет номинальную ширину N и фактическую ширину A, толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину A, равную номинальной ширине N, составляет B, и желательная толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, составляет:
a) B+(A-C) когда C < A;
b) B когда C=A; и
c) B - (C-A) когда C > A,
где фактическая толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, является наиболее близкой толщиной коммерчески доступного мата материала шириной B.
Два мата могут быть использованы, чтобы получить желательную толщину.
Блокирующий элемент
Рамный элемент содержит один или более блокирующих элементов, где каждый блокирующий элемент вытянут вдоль впускного конца и/или выпускного конца рамного элемента и соединен с противоположными стенками рамного элемента. Блокирующие элементы поддерживают монолиты внутри рамного элемента и предотвращают перемещение противоположных стенок рамного элемента. Фиг. 5 и 13 показывают каждая рамный элемент, содержащий четыре монолита в конфигурации 2 на 2 с двумя блокирующими элементами, где каждый блокирующий элемент расположен поверх сторон двух смежных монолитов и зазора между монолитами. В случае рамного элемента с 1 до 3 монолитов, каждая из впускной стороны и выпускной стороны может содержать два блокирующих элемента, при том, что каждый блокирующий элемент расположен поверх зазора между двумя смежными монолитами.
Блокирующие элементы предпочтительно содержат один или более вырезов. Вырез предоставляет увеличение в числе секций в монолите, которые подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов, когда каталитический модуль подвергается воздействию выхлопных газов от источника выхлопных газов. Когда блокирующий элемент не содержит вырезы, большее число секций в монолитах покрыто блокирующим элементом, и это уменьшает число секций, которые вступают в непосредственный контакт с выхлопными газами. Ширина выреза блокирующего элемента является такой, что зазор между монолитами является покрытым. При определении ширины выреза, необходимо учитывать производственный допуск величин ширины монолитов. Блокирующие элементы, расположенные на рамном элементе на впуске и выпуске (впускной и выпускной стороне), могут содержать вырезы таким образом, что предпочтительно менее чем 10%, более предпочтительно менее чем 8%, еще более предпочтительно менее чем 7%, еще более предпочтительно менее чем 6%, наиболее предпочтительно менее чем 5% секций катализатора, не подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов. Это приводит к более низкому противодавлению и более высокой степени использования монолитов с катализаторами и поэтому к более высокой конверсии.
Когда по меньшей мере один элемент из (a) стенок рамного элемента на входной стороне и выходной стороне рамного элемента (как показано на Фиг. 6, 7 и 13) и (b) блокирующего элемента (как показано на Фиг. 13 и 14), содержит вырез, величина конверсии по меньшей мере одного из соединения из NH3, NOx, углеводородов и монооксида углерода больше, чем величина для сравнительного рамного элемента, не имеющего вырезов.
Фиг. 7 изображает вид рамного элемента с впускного или выпускного конца с двумя присоединенными блокирующими элементами. Монолиты с их боковой стенкой, по меньшей мере частично покрытой матами, размещены внутри стенок рамного элемента. Каждый блокирующий элемент может быть соединен с противоположными стенками посредством сваривания. Блокирующий элемент предпочтительно приваривают к рамному элементу при предварительном напряжении, которое минимизирует или предотвращает вздутие рамного элемента. Вздутие рамного элемента может приводить к более низкому поверхностному давлению и тем самым к более высокому риску перемещения монолитов под воздействием периодических механических напряжений, таких как ударные и вибрационные воздействия при типичных условиях функционирования системы выпуска выхлопных газов.
Каталитический модуль
В другом аспекте данного изобретения каталитический модуль может содержать рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
Каталитические модули по данному изобретению могут относиться к одной из двух групп: имеющие периферийную раму и без периферийной рамы.
Каталитические модули с периферийной рамой известны в данной области техники, как показано, например, на Фиг. 1. Каталитические модули периферийной рамой могут иметь две стороны 10, верхнюю часть 11, нижнюю часть 12 и некоторое число пространств 15, образованных горизонтальными перегородками 13 и вертикальными перегородками 14. Рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения, содержащий множество монолитов, содержащих один или более катализаторов, может быть вставлен в каждое из пространств 15. Предпочтительно рамные элементы содержат один или более блокирующих элементов, как описано выше.
Каталитический модуль без периферийной рамы может быть сформирован посредством комбинирования множества рамных элементов один с другим посредством размещения рамных элементов смежным образом один рядом с другим и расположения рамных элементов поверх других рамных элементов и соединения рамных элементов со смежными рамными элементами (см. Фиг. 15). Каталитический модуль без периферийной рамы является особенно применимым, когда требуется лишь небольшое число монолитов, и возможно избежать чрезмерного веса и сложности в применении каталитического модуля с периферийной рамой.
Предпочтительно рамные элементы соединяют со смежными рамными элементами. Смежные рамные элементы могут иметь уплотнительный элемент, такой как мат, расположенный между ними. Рамный элемент может быть соединен со смежными рамными элементами посредством сваривания, адгезивов, которые могут противостоять температурам, вибрациям и ударным воздействиям, которым каталитические модули подвергаются, когда они расположены в потоке выхлопных газов, или механических средств, таких как болты, гайки, анкеры и т.д. Предпочтительно, одна или более сторон рамных элементов содержит выступающую часть.
Рамные элементы в каталитическом модуле могут быть расположены, чтобы минимизировать прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов, когда каталитический модуль установлен в системе выпуска выхлопных газов.
Каталитический модуль может содержать множество рамных элементов, где по меньшей мере одна стенка рамного элемента содержит вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом, и каждый рамный элемент соединен с одним или более рамными элементами на протяжении вытянутой секции рамных элементов.
Каталитический модуль содержит множество рамных элементов, где по меньшей мере одна стенка рамного элемента содержит вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом, и рамные элементы расположены таким образом, что имеет место минимальное прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов.
Каталитический модуль может содержать множество рамных элементов, где по меньшей мере две стенки рамного элемента содержат вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом, и рамные элементы расположены таким образом, что имеет место минимальное прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов.
Каталитический модуль может содержать множество рамных элементов, где по меньшей мере каждая из четырех сторон рамного элемента содержит вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом, и рамные элементы расположены таким образом, что имеет место минимальное прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов.
Каждый из рамных элементов в каталитическом модуле может быть соединен со смежным рамным элементом, когда рамные элементы содержат вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
Каждый из рамных элементов в каталитическом модуле может быть соединен со всеми смежными рамными элементами, когда рамные элементы содержат вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
Каталитический модуль может дополнительно содержать множество пространств, образованных горизонтальными перегородками и вертикальными перегородками, где рамный элемент, содержащий монолит и один или более матов, расположенных между каждой стороной каждого монолита, присутствует внутри пространства.
Каталитические модули могут быть закреплены непосредственно в выпускном канале или в большем реакционном пространстве, называемым реактором, в потоке выхлопных газов.
Система выпуска выхлопных газов может содержать рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
Система выпуска выхлопных газов может содержать каталитический модуль, содержащий рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
Когда монолит в рамном элементе, отдельно или в каталитическом модуле, содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), система выпуска выхлопных газов может дополнительно содержать средство для инжектирования восстановительной текучей среды, например, углеводородного или азотсодержащего восстановителя или их предшественника, в выхлопные газы выше по течению потока от рамного элемента. Предпочтительно данное средство содержит инжектор. Обычному специалисту в данной области понятно, что аммиак или некоторые другие виды восстановителя требуются, когда катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) применяют для конвертирования оксидов азота в азот. Такому специалисту будет понятно, каким образом добавлять реагент в выхлопные газы и применять катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) в данной системе. Такому специалисту также будет понятно, что средства для инжектирования восстановительной текучей среды в выхлопные газы выше по течению потока хорошо известны в данной области техники.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к способу изготовления рамного элемента в соответствии с первым аспектом данного изобретения. Способ получения рамного элемента в соответствии с первым аспектом данного изобретения включает обертывание каждого монолита матом, размещение обернутого монолита внутри внутреннего пространства рамного элемента перед тем, как блокирующий элемент соединен с рамным элементом, и соединение блокирующих элементов с рамным элементом, наряду с тем, что рамный элемент, содержащий монолит, обернутый матом, подвергают сжимающему усилию. Предпочтительно рамный элемент сжимают при давлении по меньшей мере примерно 100 Н/мм2, предпочтительно по меньшей мере примерно 150 Н/мм2, более предпочтительно по меньшей мере примерно 200 Н/мм2, в зависимости от природы мата.
В другом аспекте данное изобретение относится к способу изготовления каталитического модуля, содержащему множество рамных элементов в соответствии с первым аспектом данного изобретения. Данный способ включает формирование рамного элемента, содержащего один или более монолитов, один или более матов и один или более блокирующих элементов посредством обертывания каждого монолит матом, размещение обернутого монолита внутри рамного элемента, соединение одного или более блокирующих элементов с рамным элементом, наряду с тем, что рамный элемент, содержащий монолит, обернутый матом, подвергают сжимающему усилию, и (a) соединение одного или более рамных элементов один с другим, чтобы сформировать каталитический модуль, или (b) введение рамного элемента, содержащего один или более блокирующих элементов, в перегородку в раме в каталитическом модуле. Предпочтительно рамный элемент сжимают при давлении по меньшей мере примерно 100 Н/мм2, предпочтительно по меньшей мере примерно 150 Н/мм2, более предпочтительно по меньшей мере примерно 200 Н/мм2, в зависимости от природы мата. Обычному специалисту в данной области будут понятны технологии и процедуры, применяемые для изготовления каталитического модуля, имеющего периферийную раму, где рамные элементы, описанные выше, могут быть расположены внутри перегородок в рамном элементе. Таким специалистам будут также понятны технологии и процедуры, применяемые для соединения рамных элементов, содержащих выступающую часть, как описано выше, один с другим при применении механических крепежных элементов.
Способ обработки выхлопных газов включает прохождение выхлопных газов через монолит внутри рамного элемента в соответствии с первым аспектом данного изобретения, где монолит содержит один или более катализаторов, эффективных в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах.
Способ увеличения количества катализатора, контактирующего с выхлопными газами, включает прохождение выхлопных газов через рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения, где рамный элемент содержит вырез.
Данное изобретение может также быть определено в соответствии с одним или более из следующих определений:
1) Рамный элемент для поддержания монолитов, содержащих катализаторы, в потоке выхлопных газов от источников горения, данный рамный элемент содержит две пары противоположных стенок, где стенки образуют прямоугольную или квадратную форму, внутреннее пространство, образованное стенками, впускной конец, выпускной конец, по меньшей мере один блокирующий элемент, по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит, содержащий впуск, выпуск, четыре боковых стороны и по меньшей мере один катализатор, эффективный в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах, где по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит расположены внутри рамного элемента при по меньшей мере одном мате между монолитом и каждой смежной стенкой, каждый блокирующий элемент расположен поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента.
2) Рамный элемент по пункту 1), где два монолита или более находятся во внутреннем пространстве рамного элемента, по меньшей мере два монолита расположены смежным образом друг с другом, и по меньшей мере один мат расположен между монолитами, которые расположены смежным образом один рядом с другим.
3) Рамный элемент по пункту 1) или 2), где по меньшей мере два блокирующих элемента расположены на впускном конце рамного элемента, и по меньшей мере два блокирующих элемента расположены на выпускном конце рамного элемента.
4) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 3), где, когда рамный элемент содержит по меньшей мере два монолита, пространство образовано между смежными монолитами, и по меньшей мере один из блокирующих элементов расположен поверх, и предпочтительно в центре, пространства между двумя монолитами.
5) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 4), где каждый блокирующий элемент соединен с противоположными стенками посредством сваривания.
6) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 5), где блокирующий элемент содержит вырез, где вырез обеспечивает увеличение числа секций в монолите, которые подвергаются непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов, когда каталитический модуль подвергается воздействию выхлопных газов от источника выхлопных газов.
7) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 6), где по меньшей мере один элемент из (a) стенок рамного элемента на впуске и выпуске рамного элемента и (b) блокирующего элемента, содержит вырез, и величина конверсии по меньшей мере одного из соединения из NH3, NOx, углеводородов и монооксида углерода больше, чем величина для сравнительного рамного элемента, не имеющего вырезов.
8) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 7), где каждая стенка содержит множество выступов, вытянутых во внутреннее пространство.
9) Рамный элемент по пункту 8), где множество выступов сконфигурированы, чтобы контактировать с волокнистым матом и поддерживать волокнистый мат на монолите, содержащем один или более катализаторов, когда монолит расположен во внутреннем пространстве рамного элемента.
10) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 9), где по меньшей мере одна стенка рамного элемента содержит вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
11) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 10), где по меньшей мере две стенки рамного элемента содержат вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
12) Рамный элемент по пунктам 1) - 11), где каждая из четырех сторон рамного элемента содержит вытянутую секцию, содержащую множество отверстий, где отверстия сконфигурированы, чтобы предоставлять крепежному элементу возможность прохождения через отверстие для соединения рамного элемента с другим рамным элементом.
13) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 12), где по меньшей мере большая часть площади по меньшей мере одной стороны монолита покрыта одним или более матами.
14) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 13), где по меньшей мере большая часть площади каждой из по меньшей мере двух сторон монолита покрыта одним или более матами.
15) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 14), где по меньшей мере большая часть площади каждой из четырех сторон монолита покрыта одним или более матами.
16) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 15), где мат находится в форме полос, и полосы окружают лишь часть монолита.
17) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 16), где толщина мата выбрана таким образом, что мат заполняет зазор между монолитом и рамным элементом и предоставляет амортизацию, что делает возможным противостояние монолита поверхностному давлению по меньшей мере примерно 100, предпочтительно по меньшей мере примерно 150, более предпочтительно по меньшей мере примерно 200 Н/мм2 поверхностного давления, когда рамный элемент сжимают во время сборки.
18) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 17), где монолит имеет номинальную ширину N и фактическую ширину A, толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину A, равную номинальной ширине N, составляет B, и желательная толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, составляет:
a) B+(A-C) когда C < A;
b) B когда C=A; и
c) B - (C-A) когда C > A,
где фактическая толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, является наиболее близкой толщиной коммерчески доступного мата материала шириной B.
19) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 18), где один или более матов образуют уплотнение, ограничивающее перемещение выхлопных газов вокруг монолита.
20) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 19), где монолит содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).
21) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 20), где монолит содержит катализатор окисления.
22) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 21), где монолит является фильтром.
23) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 22), где рамный элемент содержит множество монолитов, и два или более монолитов расположены таким образом, что выпуск одного монолита является смежной с впуском другого монолита, и поток выхлопных газов проходит последовательно через по меньшей мере два монолита.
24) Рамный элемент по пункту 23), где два монолита или более расположены таким образом, что выпуск одного монолита является смежной с впуском другого монолита, и монолиты содержат катализаторы, обладающие одной и той же функциональностью.
25) Рамный элемент по пункту 23), где два из двух или более монолитов расположены таким образом, что выпуск одного монолита является смежной с впуском другого монолита, и монолиты содержат катализаторы, обладающие различной функциональностью.
26) Каталитический модуль, содержащий множество рамных элементов по любому одному из пунктов 1) - 25).
27) Каталитический модуль по пункту 26), где рамные элементы расположены, чтобы минимизировать прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов, когда каталитический модуль установлен в системе выпуска выхлопных газов.
28) Каталитический модуль, содержащий множество рамных элементов по одному или нескольким пунктам из 10), 11) и 12), где каждый рамный элемент соединен с одним или более рамными элементами на протяжении вытянутой секции рамных элементов.
29) Каталитический модуль, содержащий множество рамных элементов по одному или нескольким пунктам 10), 11) и 12), где рамные элементы расположены таким образом, что имеет место минимальное прохождение выхлопных газов обходным образом вокруг рамных элементов.
30) Каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 29), где каждый из рамных элементов соединен со смежным рамным элементом.
31) Каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 29), где каждый из рамных элементов соединен со всеми смежными рамными элементами.
32) Каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 31), где каталитический модуль дополнительно содержит множество пространств, образованных горизонтальными перегородками и вертикальными перегородками, где рамный элемент, содержащий монолит и один или более матов, расположенных между каждой стороной каждого монолита, присутствует внутри пространства.
33) Система выпуска выхлопных газов, содержащая рамный элемент по любому одному из пунктов 1) - 25).
34) Система выпуска выхлопных газов, содержащая каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 32).
35) Система выпуска выхлопных газов по пункту 33) или 34), дополнительно содержащая средство для образования NH3 в выхлопных газах, где данное средство для образования NH3 расположено перед рамным элементом или каталитическим модулем.
36) Способ получения рамного элемента по любому одному из пунктов 1) -25), данный способ включает обертывание каждого монолита матом, размещение обернутого монолита внутри внутреннего пространства рамного элемента перед тем, как блокирующий элемент соединен с рамным элементом, и соединение блокирующих элементов с рамным элементом, наряду с тем, что рамный элемент, содержащий монолит, обернутый матом, подвергают сжимающему усилию.
37) Способ по пункту 36), где рамный элемент сжимают при давлении по меньшей мере примерно 100 Н/мм2, предпочтительно по меньшей мере примерно 150 Н/мм2, более предпочтительно по меньшей мере примерно 200 Н/мм2.
38) Способ получения каталитического модуля по любому одному из пунктов 26) - 32), данный способ включает формирование рамного элемента, содержащего один или более монолитов, один или более матов и один или более блокирующих элементов посредством обертывания каждого монолит матом, размещение обернутого монолита внутри рамного элемента, соединение одного или более блокирующих элементов с рамным элементом, наряду с тем, что рамный элемент, содержащий монолит, обернутый матом, подвергают сжимающему усилию, и (a) соединение одного или более рамных элементов один с другим, чтобы сформировать каталитический модуль, или (b) введение рамного элемента, содержащего один или более блокирующих элементов, в перегородку в раме в каталитическом модуле.
39) Способ по пункту 38), где сжимающее усилие составляет по меньшей мере примерно 100 Н/мм2, предпочтительно по меньшей мере примерно 150 Н/мм2, более предпочтительно по меньшей мере примерно 200 Н/мм2.
40) Способ обработки выхлопных газов, данный способ включает прохождение выхлопных газов через монолит внутри рамного элемента по любому одному из 1) - 25), где монолит содержит один или более катализаторов, эффективных в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах.
41) Способ увеличения количества катализатора, контактирующего с выхлопными газами, данный способ включает прохождение выхлопных газов через рамный элемент по пункту 6) или 7).
Claims (19)
1. Рамный элемент для поддержания монолитов, содержащих катализаторы, в потоке выхлопных газов от источников горения, рамный элемент содержит две пары противоположных стенок, где стенки выполнены с возможностью образования прямоугольной или квадратной формы, внутреннее пространство, образованное стенками, впускной конец, выпускной конец, по меньшей мере один блокирующий элемент, по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит, содержащий впуск, выпуск, четыре стороны и по меньшей мере один катализатор, эффективный в отношении уменьшения концентрации одного или более газов в выхлопных газах, где по меньшей мере один мат и по меньшей мере один монолит расположены во внутреннем пространстве рамного элемента так, что по меньшей мере один мат расположен между монолитом и каждой смежной стенкой, каждый блокирующий элемент проходит поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента, причем одна или более стенок содержит множество выступов, проходящих во внутреннее пространство.
2. Элемент по п.1, в котором каждая стенка содержит множество выступов, проходящих во внутреннее пространство.
3. Элемент по п. 1 или 2, в котором два монолита или более расположены во внутреннем пространстве рамного элемента, по меньшей мере два монолита расположены смежным образом друг с другом и по меньшей мере один мат расположен между монолитами, которые расположены смежным образом друг с другом.
4. Элемент по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере два блокирующих элемента расположены на впускном конце рамного элемента и по меньшей мере два блокирующих элемента расположены на выпускном конце рамного элемента.
5. Элемент по любому из предшествующих пунктов, в котором, когда элемент содержит по меньшей мере два монолита, пространство образовано между смежными монолитами и по меньшей мере один из блокирующих элементов расположен поверх и предпочтительно в центре пространства между двумя монолитами.
6. Элемент по любому из предшествующих пунктов, в котором толщина мата выбрана так, что мат выполнен с возможностью заполнения зазора между монолитом и рамным элементом и обеспечения амортизации, что делает возможным противостояние монолита поверхностному давлению по меньшей мере 100 Н/мм2 поверхностного давления, при сжатии рамного элемента во время сборки.
7. Элемент по любому из предшествующих пунктов, в котором монолит имеет номинальную ширину N и фактическую ширину A, толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину A, равную номинальной ширине N, составляет B, и желательная толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, составляет:
a) B + (A-C), когда C < A;
b) B, когда C=A; и
c) B - (C-A), когда C > A,
в котором фактическая толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, является наиболее близкой толщиной коммерчески доступного мата материала шириной B.
8. Элемент по любому из предшествующих пунктов, в котором монолит содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR); катализатор окисления или фильтр.
9. Элемент по любому из предшествующих пунктов, содержащий множество монолитов, в котором два монолита или более расположены так, что выпуск одного монолита является смежным с впуском другого монолита, и поток выхлопных газов проходит последовательно через по меньшей мере два монолита.
10. Элемент по п. 9, в котором два монолита или более расположены так, что выпуск одного монолита является смежным с впуском другого монолита, и монолиты содержат катализаторы, обладающие одной и той же или различной функциональностью.
11. Каталитический модуль, содержащий множество рамных элементов по любому из предшествующих пунктов.
12. Система выпуска выхлопных газов, содержащая рамный элемент по любому одному из пп. 1-10 или каталитический модуль по п.11.
13. Способ получения рамного элемента по любому одному из пп. 1-10, способ включает обертывание каждого монолита матом, размещение обернутого монолита внутри внутреннего пространства рамного элемента перед соединением блокирующего элемента с рамным элементом и соединение блокирующих элементов с рамным элементом при подвергании элемента, содержащего монолит, обернутый матом, воздействию сжимающим усилием.
14. Способ получения каталитического модуля по п.11, способ включает формирование рамного элемента по способу по п. 13 и либо: (a) соединение одного или более рамных элементов один с другим с формированием каталитического модуля; либо (b) введение рамного элемента, содержащего один или более блокирующих элементов, в перегородку в раме в каталитическом модуле.
15. Способ обработки выхлопных газов, способ включает прохождение выхлопных газов через катализированный монолит внутри рамного элемента по любому одному из пп. 1-10.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562263901P | 2015-12-07 | 2015-12-07 | |
| US62/263,901 | 2015-12-07 | ||
| PCT/GB2016/053833 WO2017098224A1 (en) | 2015-12-07 | 2016-12-06 | Improved frame elements for containing monoliths |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020136405A Division RU2774933C2 (ru) | 2015-12-07 | 2016-12-06 | Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018123318A RU2018123318A (ru) | 2020-01-09 |
| RU2018123318A3 RU2018123318A3 (ru) | 2020-04-14 |
| RU2738702C2 true RU2738702C2 (ru) | 2020-12-15 |
Family
ID=57544467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018123318A RU2738702C2 (ru) | 2015-12-07 | 2016-12-06 | Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10533475B2 (ru) |
| EP (2) | EP3387232B1 (ru) |
| JP (1) | JP6900377B2 (ru) |
| KR (1) | KR20180091038A (ru) |
| CN (2) | CN112253297B (ru) |
| DE (1) | DE112016005587T5 (ru) |
| DK (2) | DK3387232T3 (ru) |
| HK (1) | HK1258144A1 (ru) |
| MX (1) | MX2018006888A (ru) |
| RU (1) | RU2738702C2 (ru) |
| WO (1) | WO2017098224A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804789C2 (ru) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Экомаш-КН" | Каталитический нейтрализатор и каталитический блок |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018017848A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Cummins Emission Solutions Inc. | Polygonal substrate housings and assemblies |
| US9903111B1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-02-27 | Orial Nir | Construction assembly and method for laying blocks |
| US10364728B2 (en) * | 2017-12-12 | 2019-07-30 | Caterpillar Inc. | System and method for assembling an exhaust aftertreatment assembly |
| JP7085431B2 (ja) * | 2018-07-13 | 2022-06-16 | 三菱重工エンジニアリング株式会社 | 触媒反応器 |
| CN108732928A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-02 | 南京蔚岚环境技术研究院有限公司 | 虹吸式工业源脱硝控制系统及控制方法 |
| US11555621B1 (en) * | 2019-04-05 | 2023-01-17 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Adapter for modular catalytic monoliths |
| GB201917634D0 (en) | 2019-12-03 | 2020-01-15 | Johnson Matthey Catalysts Germany Gmbh | Element frame assemblies containing monoliths |
| KR102627990B1 (ko) * | 2023-05-02 | 2024-01-29 | (주)제하 | 매연 저감장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07213865A (ja) * | 1994-02-03 | 1995-08-15 | Babcock Hitachi Kk | 触媒ユニット |
| JPH1133409A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-09 | Hitachi Zosen Corp | モジュール化触媒 |
| EP2902601A1 (en) * | 2012-09-27 | 2015-08-05 | Hitachi Zosen Corporation | Exhaust gas denitration device |
| KR20150107385A (ko) * | 2014-03-14 | 2015-09-23 | 현대머티리얼 주식회사 | 대용량 촉매담체 반응기의 담체 마운팅 장치 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5714904Y2 (ru) * | 1977-03-19 | 1982-03-27 | ||
| JPS53128345A (en) | 1977-04-15 | 1978-11-09 | Canon Inc | Corona discharger |
| JPS6017217Y2 (ja) | 1980-05-19 | 1985-05-27 | 三菱重工業株式会社 | 固気接触反応装置 |
| DE8605649U1 (de) * | 1986-03-01 | 1986-04-17 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Halterung von Monolithkatalysatoren |
| JPH05220347A (ja) * | 1992-02-12 | 1993-08-31 | Babcock Hitachi Kk | 脱硝触媒装置 |
| US5395600A (en) * | 1993-07-13 | 1995-03-07 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Corrugated thin metal monolith converter |
| JP4535416B2 (ja) * | 2001-02-20 | 2010-09-01 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | ハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置 |
| JP2005307762A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Calsonic Kansei Corp | セラミック触媒担体の保持構造及び保持方法 |
| US20070033803A1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Lawrukovich Michael P | Methods for substrate retention |
| JP2009264186A (ja) | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Ibiden Co Ltd | 保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置 |
| US20090293464A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Caterpillar Inc. | Assembly and method of assembly for exhaust treatment |
| US20110030355A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | Vconverter Company | Catalytic Converter and Process of Manufacture |
| EP2698188B1 (en) * | 2012-08-17 | 2018-01-31 | Pall Corporation | Catalytic filter module and catalytic filter system comprising same |
| DE102014203618A1 (de) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Katalysatormodul, Aufnahmeeinheit für ein derartiges Katalysatormodul sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Katalysatormoduls |
| DE102014203617A1 (de) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Katalysatormodul, Aufnahmeeinheit für ein solches Katalysatormodul sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Katalysatormoduls |
-
2016
- 2016-12-06 MX MX2018006888A patent/MX2018006888A/es unknown
- 2016-12-06 JP JP2018529025A patent/JP6900377B2/ja active Active
- 2016-12-06 CN CN202011112691.6A patent/CN112253297B/zh active Active
- 2016-12-06 WO PCT/GB2016/053833 patent/WO2017098224A1/en active Application Filing
- 2016-12-06 KR KR1020187019066A patent/KR20180091038A/ko unknown
- 2016-12-06 DE DE112016005587.0T patent/DE112016005587T5/de not_active Withdrawn
- 2016-12-06 EP EP16810448.7A patent/EP3387232B1/en active Active
- 2016-12-06 CN CN201680071543.XA patent/CN108431379B/zh active Active
- 2016-12-06 EP EP19182176.8A patent/EP3567230B1/en active Active
- 2016-12-06 DK DK16810448.7T patent/DK3387232T3/da active
- 2016-12-06 DK DK19182176.8T patent/DK3567230T3/da active
- 2016-12-06 RU RU2018123318A patent/RU2738702C2/ru active
- 2016-12-07 US US15/371,867 patent/US10533475B2/en active Active
-
2019
- 2019-01-14 HK HK19100498.6A patent/HK1258144A1/zh unknown
- 2019-11-22 US US16/691,862 patent/US11181029B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07213865A (ja) * | 1994-02-03 | 1995-08-15 | Babcock Hitachi Kk | 触媒ユニット |
| JPH1133409A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-09 | Hitachi Zosen Corp | モジュール化触媒 |
| EP2902601A1 (en) * | 2012-09-27 | 2015-08-05 | Hitachi Zosen Corporation | Exhaust gas denitration device |
| KR20150107385A (ko) * | 2014-03-14 | 2015-09-23 | 현대머티리얼 주식회사 | 대용량 촉매담체 반응기의 담체 마운팅 장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804789C2 (ru) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Экомаш-КН" | Каталитический нейтрализатор и каталитический блок |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108431379B (zh) | 2021-12-21 |
| KR20180091038A (ko) | 2018-08-14 |
| RU2018123318A3 (ru) | 2020-04-14 |
| RU2020136405A3 (ru) | 2022-02-04 |
| US11181029B2 (en) | 2021-11-23 |
| US20170159529A1 (en) | 2017-06-08 |
| EP3567230A1 (en) | 2019-11-13 |
| DK3387232T3 (da) | 2020-02-24 |
| DE112016005587T5 (de) | 2018-10-11 |
| CN112253297A (zh) | 2021-01-22 |
| EP3567230B1 (en) | 2020-10-28 |
| WO2017098224A1 (en) | 2017-06-15 |
| CN108431379A (zh) | 2018-08-21 |
| US20200095914A1 (en) | 2020-03-26 |
| JP6900377B2 (ja) | 2021-07-07 |
| HK1258144A1 (zh) | 2019-11-08 |
| RU2020136405A (ru) | 2020-12-24 |
| DK3567230T3 (da) | 2021-02-01 |
| EP3387232B1 (en) | 2019-11-20 |
| MX2018006888A (es) | 2018-11-09 |
| US10533475B2 (en) | 2020-01-14 |
| CN112253297B (zh) | 2022-09-13 |
| RU2018123318A (ru) | 2020-01-09 |
| JP2019504236A (ja) | 2019-02-14 |
| EP3387232A1 (en) | 2018-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2738702C2 (ru) | Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов | |
| EP2801711B1 (en) | Exhaust gas reduction device for heavy equipment | |
| EP1931451B1 (en) | A scr catalytic converter without nh3 or urea injection | |
| US10036294B2 (en) | Aftertreatment module with reduced bypass flow | |
| EP3181843B1 (en) | Catalyzed particulate filter | |
| EP2260924A1 (en) | Reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas | |
| US10364728B2 (en) | System and method for assembling an exhaust aftertreatment assembly | |
| RU2774933C2 (ru) | Улучшенные рамные элементы для размещения монолитов | |
| DK2993323T3 (en) | MOUNTING FOR A POLLUTION CONTROL OR CHEMICAL REACTOR | |
| KR200473540Y1 (ko) | 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치 | |
| KR102219049B1 (ko) | 저압 scr 반응기 | |
| US11867110B2 (en) | Element frame assemblies containing monoliths | |
| KR20170070751A (ko) | 촉매가 코팅된 매연 필터 | |
| CN105339073A (zh) | 具有催化器元件的催化器模块 | |
| KR20170093292A (ko) | 대용량 촉매 담체 모듈용 촉매 담체 모듈 | |
| RU2342185C1 (ru) | Способ очистки уходящих газов газотурбинной установки и устройство для его осуществления | |
| JP2021094494A (ja) | 車両用触媒の再利用方法 | |
| JP2013204504A (ja) | 排気ガス浄化装置 |