RU2774933C2

RU2774933C2 - Improved frame elements for placing monoliths

Info

Publication number: RU2774933C2
Application number: RU2020136405A
Authority: RU
Inventors: Роберт КЛОЙДЕРЛЯЙН; Дирк РАЙХЕРТ; Харальд ШЕРБЕЛЬ
Original assignee: Джонсон Мэтти Каталистс (Джермани) Гмбх
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2022-06-24

Abstract

FIELD: monoliths maintaining.

SUBSTANCE: element is proposed for maintaining monoliths containing catalysts in the flow of exhaust gases from combustion sources, containing two pairs of opposite walls, in which the walls form a rectangular or square shape, an internal space formed by the walls, an inlet end, an outlet end, at least one blocking element , at least one mat and at least one monolith containing an inlet, outlet, four sides and at least one catalyst effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases, in which at least one mat and at least one monolith are located inside the frame element in such a way that at least one mat is located between the monolith and each adjacent wall, each blocking element is located across the inlet end or outlet end of the frame element and connected to two opposite sides of the frame element.

EFFECT: improvement of element for maintaining monoliths.

14 cl, 15 dwg

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.The present invention relates to an improved frame member that supports monoliths containing catalysts within the frame, wherein the catalyst frame member is configured to be placed in an engine exhaust stream.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮBACKGROUND OF THE INVENTION

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.The present invention relates to frame members used in catalytic modules for treating exhaust gases from stationary combustion sources having an exhaust system for passing exhaust gases through a support structure comprising one or more monoliths each containing one or more catalysts. A stationary combustion system can be any system that burns hydrocarbon-based fuels that are not used in road cars, trucks, or aircraft. They can be, for example, coal-fired systems, liquid fuel (oil) systems or gas turbines. Stationary combustion systems can also be applied to marine applications where combustion systems such as diesel engines are used for large container or cruise ships. Stationary combustion systems typically operate continuously at a constant, static load, while mobile combustion systems typically operate at varying loads.

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 (NO_x), монооксид углерода (CO) или углеводороды (HC), которые образованы. NO_x 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 NO_x, в выхлопных газах, желательно исключить эти нежелательные компоненты, предпочтительно посредством процесса, который не образует другие вредные или токсичные вещества.The combustion of hydrocarbons in these systems and in engines used in mobile applications generates exhaust gases that must be treated to remove pollutants such as oxides of nitrogen (NO _x ), carbon monoxide (CO) or hydrocarbons (HC) that are produced . NO _{x is} known to cause a number of health problems in humans and animals, as well as a number of environmentally harmful effects, which include the formation of smog and acid rain. CO is toxic to humans and animals, and HC can cause adverse health effects. In order to reduce human and environmental exposure to these pollutants, especially NO _x in exhaust gases, it is desirable to eliminate these undesirable components, preferably through a process that does not form other harmful or toxic substances.

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.Stationary combustion systems can be equipped with an emission control system that is equipped with catalytic modules. Fig. 1 is a representation of a catalytic module known in the art. Catalytic modules are structures containing a plurality of frame elements, where each frame element may include a plurality of monoliths, each of which contains a catalyst carrier and one or more catalysts. The catalytic modules are installed in the flue gas duct of the emission control system, and the flue gases to be cleaned flow through the monoliths during operation. The flue gas duct may typically have a cross-sectional area that is several square meters and may be from tens to hundreds of square meters. The dimensions of the flue gas passage can largely depend on many factors, including the size of the engine, the conditions under which the engine is operating, the allowable back pressure, etc. In some cases, the flue gas duct may have a rectangular cross-section with the width and height of the duct each being a few meters, for example 10 m x 10 m. The entire cross-sectional area of the flue gas duct is covered by one or more catalytic modules. The catalytic modules are arranged side by side so that all flue gases pass through the monoliths, contact the catalyst(s) on or in the monoliths and become purified. A plurality of catalytic modules, eg two to five, may be arranged side by side in rows and columns, often included in a supporting frame, within the flue gas duct (FIG. 2). The catalytic modules themselves typically have a rectangular cross-section with an edge length of several meters.

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.In the direction of the flue gas flow, the catalytic modules are often arranged in several planes one after the other. In some applications, catalytic modules can be extended several meters and even up to 10-15 meters in the direction of flow (FIG. 3). For some applications, such as marine or gas turbines, relatively harsh environmental stress conditions may be present for the catalytic modules. For example, on ships, there may be exposure to forces several times greater than gravity. In addition, especially for large cross-sections of catalytic modules used with gas turbines, mechanical stresses due to earthquakes must be taken into account.

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.Catalyst modules can be constructed using a stacking frame into which a plurality of frame element assemblies are inserted, where the frame elements comprise monoliths containing one or more catalysts. The flue gases flow through the individual monoliths in the direction of the flue gas flow. Monoliths are also known as honeycomb catalysts. These honeycomb type catalysts are usually made of a ceramic material and have a plurality of channels for flowing through the monolith in the direction of the gas flow. In the installed, operational state, flue gases flow through the flow channels in the monolith, where they interact with the catalyst in the monolith or in the coating on the surface of the monolith and become purified.

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.A typical problem encountered in the application of these systems for processing is that the material placed between the monoliths and parts of the frame elements in order to provide a seal and hence gas tightness, i.e. lack of bypass flow around the catalyst, and to act as a vibration damper, cannot remain in place during normal use, except when the material is specifically designed and provided as a special type of mat, which has a relatively high cost. The mat between the frame element and the monolith containing one or more catalysts is placed in the frame element just before the frame element is welded. In situations where there are intermittent mechanical stresses, which are typical in exhaust system conditions, where engine vibration results in shock and vibration, the mat may move relative to the frame and monolith. This movement can lead to the destruction of the monolith due to the relatively low mechanical stability of the system in relation to shock and vibration.

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.Modern frame members have metal flaps or protrusions that partially cover the inlet and/or outlet surfaces of the monolith so that approximately 15% of the catalyst cells are not directly exposed to the exhaust flow.

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.Conventional element frames also have blocking elements at the center of the inlet and outlet surfaces. One of the functions of the blocking element is to protect the gaps between the monoliths from the direct flow of exhaust gases. The blocking element is welded without prestressing, which results in a relatively low mechanical stability against shock and vibration.

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.Modern designs of frame elements do not provide a mechanism for attaching frame elements directly to one another. The ability to attach frame members to one another can eliminate the need for a catalyst module when only a small number of frame members are required.

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.It would also be desirable to have a catalyst module that allows a cost effective material to be placed between the monoliths and the metal frame of the frame member to provide a seal and to allow acting as a vibration damper that can remain in place during normal use and also provide the largest possible cross-section of the catalyst, all under conditions of severe mechanical stress.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

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 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 расположен поперек впускного конца или выпускного конца рамного элемента и соединен с двумя противоположными сторонами рамного элемента, причем части рамного элемента на впуске и выпуске рамного элемента содержат один или более вырезов и/или блокирующие элементы содержат один или более вырезов.In a first aspect, the present invention relates to a frame element for supporting monoliths containing catalysts in the flow of exhaust gases from combustion sources, this frame element comprises two pairs of opposite walls, where the walls form a rectangular or square shape, an internal space formed by the walls, an inlet end, an outlet end, at least one blocking element, at least one mat and at least one monolith containing an inlet, an outlet, four sides and at least one catalyst effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases, where at least one mat and at least one monolith are located in the internal space of the frame element so that at least one mat is located between the monolith and each adjacent wall, each blocking element is located across the inlet end or outlet end of the frame element and is connected to two opposite sides of the frame element, p Moreover, the parts of the frame element at the inlet and outlet of the frame element contain one or more cutouts and/or the blocking elements contain one or more cutouts.

Согласно одному варианту осуществления менее чем 10%, предпочтительно менее чем 8%, более предпочтительно менее чем 7%, еще более предпочтительно менее чем 6%, наиболее предпочтительно менее чем 5% секций катализатора не подвержены непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов.In one embodiment, less than 10%, preferably less than 8%, more preferably less than 7%, even more preferably less than 6%, most preferably less than 5% of the catalyst sections are not directly affected by the exhaust gas stream.

Согласно одному варианту осуществления блокирующий элемент содержит вырез, где вырез выполнен с возможностью обеспечения увеличения числа секций в монолите, которые подвержены непосредственным образом воздействию потока выхлопных газов при воздействии на каталитический модуль выхлопными газами от источника выхлопных газов.According to one embodiment, the blocking element comprises a cutout, where the cutout is configured to allow for an increase in the number of sections in the monolith that are directly exposed to the exhaust gas flow when the catalytic module is exposed to exhaust gases from the exhaust gas source.

Согласно одному варианту осуществления 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.According to one embodiment, two or more monoliths are located in the interior of the frame element, at least two monoliths are located adjacent to each other, and at least one mat is located between monoliths that are adjacent to each other.

Согласно одному варианту осуществления 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.According to one embodiment, at least two blocking elements are located at the inlet end of the frame element, and at least two blocking elements are located at the outlet end of the frame element.

Согласно одному варианту осуществления, 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.According to one embodiment, when the element comprises at least two monoliths, a space is formed between adjacent monoliths, and at least one of the blocking elements is located over, and preferably in the center of, the space between the two monoliths.

Согласно одному варианту осуществления каждая стенка содержит множество выступов, проходящих во внутреннее пространство.According to one embodiment, each wall includes a plurality of protrusions extending into the interior.

Согласно одному варианту осуществления 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.According to one embodiment, the thickness of the mat is chosen such that the mat is configured to fill the gap between the monolith and the frame element and provide cushioning, which makes it possible for the monolith to withstand a surface pressure of at least 100 N/mm ^{2 of} surface pressure, while compressing the frame element during assembly .

Согласно одному варианту осуществления 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:In one embodiment, the monolith has a nominal width N and an actual width A, the thickness of the mat used with a monolith having an actual width A equal to the nominal width N is B, and the desired thickness of the mat used with a monolith having an actual width C is:

a) B+(A-C) когда C < A;a) B+(A-C) when C < A;

b) B когда C=A; иb) B when C=A; and

c) B - (C-A) когда C > A,c) B - (C-A) when C > A,

в котором фактическая толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, является наиболее близкой толщиной коммерчески доступного мата материала шириной B.in which the actual thickness of the mat used with the monolith having the actual width C is the closest thickness of a commercially available mat of material of width B.

Согласно одному варианту осуществления монолит содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR); катализатор окисления; или фильтр.In one embodiment, the monolith comprises a selective catalytic reduction (SCR) catalyst; oxidation catalyst; or filter.

Согласно одному варианту осуществления рамный элемент содержит множество монолитов, где 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.According to one embodiment, the frame element comprises a plurality of monoliths, where two or more monoliths are located such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the exhaust gas flow passes sequentially through at least two monoliths.

Согласно одному варианту осуществления 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. In one embodiment, two or more monoliths are arranged such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith and the monoliths contain catalysts having the same or different functionality.

Во втором аспекте данное изобретение относится к системе выпуска выхлопных газов, содержащей рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.In a second aspect, the present invention relates to an exhaust system comprising a frame member according to the first aspect of the present invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1 является трехмерным изображением каталитического модуля.Fig. 1 is a 3D view of the catalytic module.

Фиг. 2 является схемой, показывающей расположение модулей в поперечном сечении выпускного канала.Fig. 2 is a diagram showing the arrangement of modules in a cross section of an outlet passage.

Фиг. 3 является схемой, показывающей вид сверху расположения пяти групп модулей, размещенных один за другим в направлении протекания газа внутри выпускного канала.Fig. 3 is a diagram showing a top view of the arrangement of five groups of modules arranged one after the other in the direction of gas flow inside the outlet passage.

Фиг. 4 является трехмерным изображением рамного элемента.Fig. 4 is a three-dimensional view of a frame member.

Фиг. 5 является трехмерным изображением рамного элемента с четырьмя монолитами в рамном элементе.Fig. 5 is a three-dimensional view of a frame element with four monoliths in the frame element.

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.Fig. 6 is a view of a portion of the frame member shown from the inlet and/or outlet side, showing two parts, each with adjacent walls and inlet and/or outlet side cutouts.

Фиг. 7 изображает вид с торца рамного элемента с присоединенным блокирующим элементом.Fig. 7 shows an end view of a frame element with a blocking element attached.

Фиг. 8 изображает вид сбоку рамного элемента.Fig. 8 shows a side view of a frame element.

Фиг. 9 изображает вид поперечного сечения рамного элемента с двумя монолитами в поперечном сечении рамного элемента.Fig. 9 is a cross-sectional view of a frame element with two monoliths in the cross section of the frame element.

Фиг. 10 изображает вид поперечного сечения выступа на рамном элементе.Fig. 10 is a cross-sectional view of a protrusion on a frame member.

Фиг. 11 изображает вид сбоку рамного элемента, содержащего четыре монолита.Fig. 11 is a side view of a frame element containing four monoliths.

Фиг. 12 изображает вид сбоку рамного элемента, содержащего шесть монолитов.Fig. 12 is a side view of a frame element containing six monoliths.

Фиг. 13 является трехмерным изображением рамного элемента, имеющего на каждой из сторон выступающую часть для соединения данного рамного элемента с другими рамными элементами.Fig. 13 is a three-dimensional view of a frame member having a protrusion on each side for connecting the frame member to other frame members.

Фиг. 14 представляет собой изображение двух соединенных блокирующих элементов с вырезами.Fig. 14 is a representation of two connected blocking elements with cutouts.

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.Fig. 15 is a three-dimensional view of three frame elements with sides having a protrusion for connecting the frame element to other frame elements, where the frame elements comprise monoliths.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

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.As used herein and in the appended claims, the singular forms are intended to include the plural form, unless the context clearly dictates otherwise. Accordingly, for example, reference to "catalyst" includes a mixture of two or more catalysts, and the like.

Термин «по существу весь» означает по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%.The term "substantially all" means at least 90%, preferably at least 95%, preferably at least 97%.

Термин «носитель» означает инертный материал, на котором закреплен катализатор.The term "carrier" means an inert material on which the catalyst is attached.

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.The term "frame element" means a structure containing four walls, each wall contains a plurality of protrusions, where the four walls form a rectangular or square shape and define the interior of the frame element in such a way that they contain a plurality of monoliths, each of which has at least one mat, covering part of each side of the monolith. The frame member may also comprise a blocking member on the inlet side of the cross section, which is used to protect the mat material from direct exposure to the kinetic energy of the forward flow and to act as a cross member for high mechanical stability. The frame element may be made of steel, where the steel is any of a variety of steel grades.

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.The term "blocking element" means a structure that supports the monolith in the frame element. The blocking element is usually made of the same material as the frame element, i. e. from any steel from various grades.

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.The term "cutout" means a portion or section of a frame member or blocking member that is not present and provides a reduction in the surface area of the frame member or blocking member relative to the exhaust flow when the frame member or blocking member is installed in the exhaust flow. The cutout increases the number of cells in the monolith that are directly exposed to the exhaust flow. The term "directly exposed" means that the exhaust gases enter the cells in the monolith at the openings on the inlet side of the monolith.

«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."Mat" is to be understood as meaning a combination of mineral glass or metal fibres, for example in the form of a woven fabric, a knitted fabric, an irregular layer or the like. Mat can also refer to fabric, fleece or non-woven fabric. The fibers used include a material that can withstand high temperatures and is resistant to corrosion. They may include, in particular, an iron-based material to which alloying elements have been added, with at least one alloying element selected from nickel (8-11 wt.%) or chromium (17-24 wt.%) present in an advantageous manner. . One example of suitable fibers contains 70 wt.% iron, 17 wt.% chromium and 8 wt.% Nickel, although the usual impurities can, of course, also be present. The mat can be made by using fibers that are the same or different (eg in terms of fiber length and fiber diameter). The fibers used may also contain mineral or glass based material. The mat may be in the form of a single piece or may be in the form of strips, where the strips cover the entire side or part of one or more sides of the monolith, or surround only part of the monolith.

Термин «каталитический модуль» означает структуру, образованную множеством рамных элементов или содержащую множество рамных элементов.The term "catalyst module" means a structure formed by a plurality of frame elements or containing a plurality of frame elements.

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.In the first aspect of the present invention, the frame element for supporting monoliths containing catalysts in the flow of exhaust gases from combustion sources comprises two pairs of opposite walls, where the walls form a rectangular or square shape, an internal space formed by the walls, an inlet end, an outlet end, at least one blocking element, at least one mat and at least one monolith containing an inlet, an outlet, four sides and at least one catalyst effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases, where at least one mat and at least one monolith is located inside the frame element with at least one mat between the monolith and each adjacent wall, each blocking element is located across the inlet end or outlet end of the frame element and is connected to two opposite sides of the frame element. At least one wall, preferably each wall, may comprise a plurality of protrusions that extend into the interior of the frame element. A plurality of protrusions may be configured to contact and support the mat on a monolith containing one or more catalysts when the monolith is positioned within the interior of the frame member.

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.Fig. 4 is a three-dimensional view of a frame member. The frame element comprises four walls and for one or more, preferably all of the walls, may comprise a plurality of protrusions extending into the interior space defined by the four walls. The frame member can support a plurality of monoliths in an interior formed by four walls, as shown in FIG. 5, 11 and 12. The frame member can support monoliths in various configurations such as 1 to 2, 1 to 3, 3 to 3, etc. The length (depth) of the frame element is based on the length of the monoliths and the number of monoliths that can be placed in series in the frame element.

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.When two or more monoliths are in the interior of a frame element and at least two monoliths are adjacent to each other, at least one mat can be located between the monoliths that are adjacent one next to the other. Preferably, at least a portion of one or more mats is located: (a) between each side of the monolith and the adjacent monolith; and (b) between each monolith and the adjacent wall of the frame member.

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.The frame member may be formed by connecting four walls to one another to form a rectangular or square shape having an interior space. Preferably, the frame element may be formed by connecting two parts, each containing two walls, together. Fig. 6 shows a view from the inlet end or the outlet end of two parts (A and B), each of which contains two walls formed by bending a single part. The walls are not shown as they are elongated in the figure and hidden by the inlet and/or outlet portions of the frame element which are curved towards the inside of the frame element. The portions of the frame element at the inlet and outlet of the frame element preferably comprise one or more cutouts which can increase the area of exposure to the monoliths disposed within the frame element. Frame member cutouts on the inlet and outlet side can reduce the number of cells in the monolith that are not directly exposed to the exhaust flow. Preferably less than 10%, more preferably less than 8%, even more preferably less than 7%, even more preferably less than 6%, most preferably less than 5% of the catalyst cells are not directly exposed to the exhaust gas stream.

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.Reducing the number of cells in the monolith that are not directly exposed to the gas stream can result in lower back pressure, increased exposure of exhaust gases to catalysts, and a higher degree of conversion of compounds in the exhaust gases to other, more desirable compounds.

Части, содержащие стенку, могут быть соединены совместно, предпочтительно посредством сваривания.The wall-containing parts may be joined together, preferably by welding.

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.Fig. 7 shows a view of the frame element from the inlet or outlet end with two blocking elements attached. Monoliths with their side wall, at least partially covered with mats, are placed inside the walls of the frame element. Each blocking element can be connected to each of the four sides by welding. The blocking elements shown in Fig. 7, do not have cutouts. Preferably, the blocking elements will comprise one or more notches.

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.Fig. 8 is a side view of a frame member where the wall of the frame member has a length that is about the same as the length of the monolith. The width of the frame wall depends on whether there is a single monolith, or more monoliths, preferably two or three, are arranged adjacent to one another against the wall. When only a single monolith is placed against the wall, the width of the wall is approximately equivalent to the size of the monolith against the wall plus the thicknesses of the two mats. When a plurality of monoliths are placed against a wall, the width of the wall is approximately equivalent to the sum of the dimensions of the monoliths along the wall plus the number of monoliths multiplied by the thicknesses of the two mats. Depending on how the walls are joined, allowances may need to be made for wall thickness and monolith manufacturing tolerance.

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.Fig. 9 is a cross-sectional view of a frame member showing channels through the monoliths and protrusions in the walls of the frame member. In this figure, two monoliths are placed side by side with their flow channels having the same flow direction. The section in the drawing marked "Z" is shown enlarged in FIG. 10 to show details of the protrusions.

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.Two or more monoliths may be arranged in series within the frame element as shown in FIG. 11 and 12. The frame member may comprise a plurality of monoliths, where two or more monoliths are positioned such that the outlet of the first monolith is adjacent to the inlet of the second monolith and the exhaust gas flow passes through the at least two monoliths in series. When three or more monoliths are used, the exhaust gases exiting the second monolith may flow into the third monolith. In these configurations, one or more monoliths may be located downstream of one or more monoliths in the direction of flow of exhaust gases through the monoliths in the frame member.

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 NO_x, окклюдирование кислорода, и т.д.The frame element may contain a plurality of monoliths, where two or more monoliths are located in such a way that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of another monolith, and the monoliths contain catalysts having the same functionality. The term "having the same functionality" means that catalysts adjacent to each other perform the same type of chemical reactions, such as selective catalytic reduction (SCR), ammonia oxidation, hydrocarbon oxidation, NO _x occlusion, oxygen occlusion, etc.

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 NO_x, может следовать монолит, содержащий катализаторы для селективного каталитического восстановления (SCR). Другие возможные комбинации катализаторов, известны специалистам в данной области техники.The frame element may contain a plurality of monoliths, where two of the two or more monoliths are located in such a way that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the monoliths contain catalysts having different functionality. The term "having different functionality" means that the catalysts, located adjacent to each other, perform different types of chemical reactions. Numerous configurations are possible. For example, a monolith containing catalysts for selective catalytic reduction (SCR) may be followed by a monolith containing catalysts for the oxidation of ammonia. A monolith containing hydrocarbon oxidation catalysts may be followed by a monolith containing selective catalytic reduction (SCR) catalysts. A monolith containing a catalyst providing NO _x occlusion may be followed by a monolith containing selective catalytic reduction (SCR) catalysts. Other possible combinations of catalysts are known to those skilled in the art.

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.At least one wall of the frame element may contain an elongated section, this elongated section contains a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole to connect the frame element to another frame element.

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.At least two walls of the frame element may contain an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole to connect the frame element to another frame element.

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.Each of the four sides of the frame element may include an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener to pass through the hole to connect the frame element to another frame element.

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.The elongated sections may be present on the inlet side, the outlet side, or both the inlet and outlet sides of the frame member. Fig. 13 shows a frame element where each of the sides (30) contains an elongated section (34) containing a plurality of holes. Two types of holes, round holes and slotted holes, are shown in FIG. 13. Other forms or combinations of forms may be used.

Выступыledges

Одна из множества стенок, предпочтительно каждая стенка, может содержать множество выступов, вытянутых во внутреннее пространство.One of the plurality of walls, preferably each wall, may comprise a plurality of protrusions extending into the interior.

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.The number and size of the web protrusions may vary depending on several factors including, but not limited to, the physical properties of the mat, the size of the mat and the number of mats applied per web, and the size of the web of the frame member. Fig. 7 shows a frame element with each wall having 25 projections in a 5×5 matrix.

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.The function of the protrusions is to support the mat between the wall and the monolith to prevent the monolith from breaking or being damaged by shear forces. When a single mat is used to cover all four sides of the monolith, fewer protrusions may be required than when two or more mats are used to cover each side of the monolith. If the mat is in the form of strips, where two or more strips are used on the side of the monolith, more projections may be required than when a single mat is used to cover all four sides of the monolith. Fig. 9 is a cross-sectional view of a protrusion on a frame member where the protrusion has a height (h) and a base width (w). The greater the height of the protrusion relative to the area of the base of the protrusion, the more likely it is that the protrusion may compromise the integrity of the mat during normal use due to vibrations. However, a protrusion having a small height relative to the area of the base of the protrusion may be less likely to compromise the integrity of the mat during normal use, and a relatively large base helps improve contact with the larger surface area of the mat. The protrusion may be about 1 mm high and the protrusion may be about 6 mm wide. Depending on the properties of the mat, the wall thickness of the frame element and the material, projections having different heights and widths, such as eg 2 mm x 10 mm or 1 mm x 10 mm, can be used. The mat can be divided into large strips having a width approximately the same as the thickness of the monolith. The mat can then be wrapped around the monolith, and then the mat-covered monolith can be positioned in the frame element. The mat may also be present as two or more strips, where the total width of the strips is less than or equal to the thickness of the monolith. When two strips are used and the total width of the strips is less than the thickness of the monolith, it is preferable that the strips are located off-center. The frame member is compressed and then the sides are welded together and the blocking member is welded to the four walls of the frame member at the inlet end and outlet end.

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.The frame member of the present invention has improved open front surfaces for exhaust gas catalyst application while providing improved mechanical stability against shock and vibration.

МонолитMonolith

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.The term "monolith", also known as a "honeycomb" catalyst, means a carrier having a plurality of thin, parallel gas flow channels extending from the inlet to outlet surface of the monolith such that the channels are open to fluid flow. The monolith may have a rectangular, preferably square, cross section and an inflow surface. The surface of the monoliths can be of any size, preferably between 10 cm and 30 cm, inclusive. The length of the monolith in the flow direction is typically in the range of 15 cm to 150 cm, although other lengths may be used. The width of the frame element in the direction of the flow of exhaust gases is approximately equal to the length of the monolith.

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.The monolith has an inlet, an outlet, four sides and a plurality of flow channels (or "cells"). Monoliths may contain up to about 700 or more channels per square inch of cross section, although much less may be used. For example, for stationary applications, the carrier may typically have from about 9 to 600, more typically from about 35 to 300, cells per square inch ("cells/square inch"). The channels, which are substantially straight paths from their fluid inlet to their fluid outlet, are defined by walls that are coated with one or more exhaust gas treatment effective catalysts as a "porous oxide coating", so that the gases flowing through the channels are in contact with the catalytic material.

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 NO_x, 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.One of ordinary skill in the art is aware of the use and selection of one or more catalysts to reduce emissions of nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons, ammonia, and other pollutants to form nitrogen, water, and carbon dioxide, which are relatively harmless compounds. The monolith may contain one or more of a selective catalytic reduction (SCR) catalyst, an ammonia oxidation catalyst, a hydrocarbon oxidation catalyst, a NO _x scavenging catalyst, an oxygen scavenging catalyst, and the like. The monolith may be a filter, such as a ceramic filter. Other types of catalyst may be present. The flow channels in a monolithic substrate are thin-walled channels that may have any suitable cross-sectional shape such as trapezoidal, rectangular, square, triangular, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc. This invention is not limited to a particular type, material or geometry of the base. The monolith is usually an extruded material, preferably a ceramic base.

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.Ceramic substrates can be made from any suitable refractory material such as cordierite, cordierite-α-alumina, α-alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, mullite, spodumene, alumina-silica-magnesium oxide, zirconium silicate, sillimanite, magnesium silicates, zircon, petalite, aluminosilicates and mixtures thereof. The ceramic substrate may have catalytic activity per se. In some cases, the additional catalytic material is not placed on ceramic substrates having catalytic activity.

Матыmats

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.One or more mats may form a seal to restrict the movement of exhaust gases around the monolith. The mats can prevent direct physical contact between the monolith and the frame member and provide damping against shock and vibration applied to the frame member by external forces. Mats that can be used in this invention are known in the art.

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.A single mat may cover essentially all four sides of the monolith. At least a large portion of each of the four sides of the monolith may be covered with a mat. A single mat may cover essentially all four sides of the monolith. One or more mat parts may surround all or almost all of the monolith. The mat may be in the form of strips, and the strips may surround only part of the monolith.

По меньшей мере большая часть площади по меньшей мере одной стороны монолита может быть покрыта одним или более матами.At least most of the area of at least one side of the monolith may be covered with one or more mats.

По меньшей мере большая часть площади каждой из по меньшей мере двух сторон монолита может быть покрыта одним или более матами.At least most of the area of each of the at least two sides of the monolith may be covered with one or more mats.

По меньшей мере большая часть площади каждой из четырех сторон монолита может быть покрыта одним или более матами.At least a large portion of the area of each of the four sides of the monolith may be covered with one or more mats.

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.The thickness of the mat can be chosen such that the mat fills the gap between the monolith and the frame element and provides cushioning that makes it possible for the monolith to withstand a surface pressure of at least about 100, preferably about 150, more preferably about 200 N/mm ² surface pressure when the frame element is compressed during assembly.

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.The thickness of one or more mats that are used with a monolith may be determined based on the size of the monolith with which the mat is in contact. Monoliths are commercially available in a variety of sizes, with manufacturing tolerances for each monolith size depending on the manufacturer. A monolith having a cross section of 150×150 mm may have a manufacturing tolerance of ±3 mm. By having mats of different thicknesses, for a monolith having an actual cross section of 149x149 mm, a mat that is thicker than that used for a monolith having a cross section of 153x153 mm can be applied. The mat used for a monolith having an actual cross section of 153 x 153 mm may be thinner than the mat used for a monolith having an actual cross section of 150 x 150 mm.

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:When the monolith has a nominal width N and an actual width A, the thickness of the mat used with a monolith having an actual width A equal to the nominal width N is B, and the desired thickness of the mat used with a monolith having an actual width C is:

a) B+(A-C) когда C < A;a) B+(A-C) when C < A;

b) B когда C=A; иb) B when C=A; and

c) B - (C-A) когда C > A,c) B - (C-A) when C > A,

где фактическая толщина мата, применяемого с монолитом, имеющим фактическую ширину C, является наиболее близкой толщиной коммерчески доступного мата материала шириной B.where the actual thickness of the mat used with a monolith having an actual width C is the closest thickness of a commercially available mat of material of width B.

Два мата могут быть использованы, чтобы получить желательную толщину.Two mats can be used to get the desired thickness.

Блокирующий элементblocking element

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.The frame element contains one or more blocking elements, where each blocking element is extended along the inlet end and/or outlet end of the frame element and is connected to opposite walls of the frame element. The blocking elements support the monoliths within the frame element and prevent movement of the opposite walls of the frame element. Fig. 5 and 13 show each frame element containing four monoliths in a 2 by 2 configuration with two blocking elements, where each blocking element is located over the sides of two adjacent monoliths and the gap between the monoliths. In the case of a frame element with 1 to 3 monoliths, each of the inlet side and the outlet side may contain two blocking elements, with each blocking element located over the gap between two adjacent monoliths.

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.The blocking elements preferably comprise one or more notches. The cutout provides an increase in the number of sections in the monolith that are directly exposed to the exhaust gas stream when the catalyst module is exposed to exhaust gases from the exhaust gas source. When the blocking element does not contain cutouts, more sections in the monoliths are covered by the blocking element, and this reduces the number of sections that come into direct contact with the exhaust gases. The cutout width of the blocking element is such that the gap between the monoliths is covered. When determining the width of the cutout, it is necessary to take into account the manufacturing tolerance of the widths of the monoliths. Blocking elements located on the frame element at the inlet and outlet (inlet and outlet side) may contain cutouts in such a way that it is preferably less than 10%, more preferably less than 8%, even more preferably less than 7%, even more preferably less than than 6%, most preferably less than 5% of the catalyst sections are not directly exposed to the exhaust stream. This results in a lower back pressure and a higher utilization rate of the catalyst monoliths and therefore a higher conversion.

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, NO_x, углеводородов и монооксида углерода больше, чем величина для сравнительного рамного элемента, не имеющего вырезов.When at least one of (a) the walls of the frame element on the input side and the output side of the frame element (as shown in Fig. 6, 7 and 13) and (b) the blocking element (as shown in Fig. 13 and 14), contains a notch, the conversion value of at least one of the compound from NH ₃ , NO _x , hydrocarbons and carbon monoxide is greater than the value for a comparative frame element without notches.

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.Fig. 7 shows a view of the frame element from the inlet or outlet end with two blocking elements attached. Monoliths with their side wall, at least partially covered with mats, are placed inside the walls of the frame element. Each blocking element can be connected to opposite walls by welding. The locking element is preferably welded to the frame element under prestressing which minimizes or prevents swelling of the frame element. Swelling of the frame member can result in a lower surface pressure and thus a higher risk of movement of the monoliths under periodic mechanical stresses such as shock and vibration under typical exhaust system operating conditions.

Каталитический модульcatalytic module

В другом аспекте данного изобретения каталитический модуль может содержать рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.In another aspect of the present invention, the catalyst module may comprise a frame element in accordance with the first aspect of the present invention.

Каталитические модули по данному изобретению могут относиться к одной из двух групп: имеющие периферийную раму и без периферийной рамы.The catalytic modules of this invention may fall into one of two groups: having a peripheral frame and without a peripheral frame.

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.Peripheral frame catalytic modules are known in the art, as shown, for example, in FIG. 1. Peripheral frame catalytic modules may have two sides 10, a top 11, a bottom 12, and a number of spaces 15 formed by horizontal baffles 13 and vertical baffles 14. or more catalysts may be inserted into each of the spaces 15. Preferably, the frame elements comprise one or more blocking elements as described above.

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.A catalytic module without a peripheral frame can be formed by combining a plurality of frame members with one another by placing the frame members in an adjacent manner one next to the other and positioning the frame members on top of other frame members and connecting the frame members to adjacent frame members (see Fig. 15). A catalytic module without a peripheral frame is particularly applicable when only a small number of monoliths are required, and it is possible to avoid excessive weight and complexity in the application of a catalyst module with a peripheral frame.

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.Preferably, the frame elements are connected to adjacent frame elements. Adjacent frame members may have a sealing element, such as a mat, disposed between them. The frame member may be connected to adjacent frame members by welding, adhesives that can withstand the temperatures, vibrations, and shocks that the catalytic modules are subjected to when positioned in the exhaust stream, or mechanical means such as bolts, nuts, anchors, etc. .d. Preferably, one or more sides of the frame elements contain a projecting part.

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.The frame members in the catalytic module may be positioned to minimize the passage of exhaust gases around the frame members when the catalyst module is installed in the exhaust system.

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.The catalytic module may contain a plurality of frame elements, where at least one wall of the frame element contains an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element, and each frame element is connected with one or more frame elements along an elongated section of frame elements.

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.The catalytic module contains a plurality of frame elements, where at least one wall of the frame element contains an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element, and the frame elements are arranged in such a way that there is a minimum passage of exhaust gases around the frame elements.

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.The catalytic module may contain a plurality of frame elements, where at least two walls of the frame element contain an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element, and the frame elements are located in such a way in such a way that there is a minimum passage of exhaust gases around the frame elements.

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.The catalytic module may contain a plurality of frame elements, where at least each of the four sides of the frame element contains an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element, and frame elements located in such a way that there is a minimum passage of exhaust gases around the frame elements.

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.Each of the frame elements in the catalytic module can be connected to an adjacent frame element when the frame elements comprise an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole to connect the frame element to another frame element.

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.Each of the frame elements in the catalytic module can be connected to all adjacent frame elements, when the frame elements contain an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole to connect the frame element to another frame element.

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.The catalytic module may further comprise a plurality of spaces formed by horizontal baffles and vertical baffles, where a frame element containing a monolith and one or more mats located between each side of each monolith is present within the space.

Каталитические модули могут быть закреплены непосредственно в выпускном канале или в большем реакционном пространстве, называемым реактором, в потоке выхлопных газов.The catalytic modules may be mounted directly in the exhaust duct or in a larger reaction space, called a reactor, in the exhaust gas stream.

Система выпуска выхлопных газов может содержать рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.The exhaust system may include a frame element in accordance with the first aspect of the present invention.

Система выпуска выхлопных газов может содержать каталитический модуль, содержащий рамный элемент в соответствии с первым аспектом данного изобретения.The exhaust system may include a catalytic module containing a frame element in accordance with the first aspect of the present invention.

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.When the monolith in the frame member, alone or in a catalytic module, contains a selective catalytic reduction (SCR) catalyst, the exhaust system may further comprise means for injecting a reducing fluid, such as a hydrocarbon or nitrogen containing reductant or a precursor thereof, into the upstream exhaust gases. flow from the frame element. Preferably, this means contains an injector. One of ordinary skill in the art will appreciate that ammonia or some other reductant is required when a selective catalytic reduction (SCR) catalyst is used to convert nitrogen oxides to nitrogen. The person skilled in the art will understand how to add the reactant to the exhaust gases and apply the selective catalytic reduction (SCR) catalyst to the system. Such a person will also appreciate that means for injecting a reducing fluid into the upstream exhaust gases are well known in the art.

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.In another aspect, this invention relates to a method for manufacturing a frame element in accordance with the first aspect of this invention. The method for producing a frame element according to the first aspect of the present invention includes wrapping each monolith with a mat, placing the wrapped monolith within the interior of the frame element before the blocking element is connected to the frame element, and connecting the blocking elements to the frame element, while the frame element an element containing a monolith wrapped with a mat is subjected to a compressive force. Preferably, the frame member is compressed at a pressure of at least about 100 N/mm ² , preferably at least about 150 N/mm ² , more preferably at least about 200 N/mm ² , depending on the nature of the mat.

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.In another aspect, this invention relates to a method for manufacturing a catalytic module containing a plurality of frame elements in accordance with the first aspect of this invention. This method includes forming a frame element containing one or more monoliths, one or more mats and one or more blocking elements by wrapping each monolith with a mat, placing the wrapped monolith inside the frame element, connecting one or more blocking elements to the frame element, while that the frame member containing the mat-wrapped monolith is subjected to a compressive force, and (a) joining one or more frame members to one another to form a catalytic module, or (b) inserting the frame member comprising one or more blocking members into the baffle in the frame in the catalytic module. Preferably, the frame member is compressed at a pressure of at least about 100 N/mm ² , preferably at least about 150 N/mm ² , more preferably at least about 200 N/mm ² , depending on the nature of the mat. One of ordinary skill in the art will appreciate the techniques and procedures used to manufacture a catalyst module having a peripheral frame, where the frame members described above may be located within baffles in the frame member. Those skilled in the art will also understand the techniques and procedures used to join frame members comprising a projection as described above to one another when using mechanical fasteners.

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.An exhaust gas treatment method includes passing exhaust gases through a monolith within a frame member according to the first aspect of the present invention, wherein the monolith contains one or more catalysts effective to reduce the concentration of one or more gases in the exhaust gases.

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.A method for increasing the amount of catalyst in contact with exhaust gases includes passing exhaust gases through a frame member according to the first aspect of the present invention, wherein the frame member comprises a cutout.

Данное изобретение может также быть определено в соответствии с одним или более из следующих определений:This invention may also be defined in accordance with one or more of the following definitions:

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.1) Frame element for supporting monoliths containing catalysts in the flow of exhaust gases from combustion sources, this frame element contains two pairs of opposite walls, where the walls form a rectangular or square shape, the internal space formed by the walls, the inlet end, the outlet end, at least at least one blocking element, at least one mat and at least one monolith containing an inlet, outlet, four sides and at least one catalyst effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases, where at least one mat and at least one monolith are located inside the frame element with at least one mat between the monolith and each adjacent wall, each blocking element is located across the inlet end or outlet end of the frame element and is connected to two opposite sides of the frame element.

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.2) The frame element according to item 1), where two or more monoliths are located in the interior space of the frame element, at least two monoliths are located adjacent to each other, and at least one mat is located between the monoliths, which are located adjacent one next to others.

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.3) The frame element according to item 1) or 2), where at least two blocking elements are located at the inlet end of the frame element, and at least two blocking elements are located at the outlet end of the frame element.

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.4) A frame element according to any one of claims 1) to 3), wherein when the frame element comprises at least two monoliths, a space is formed between adjacent monoliths, and at least one of the blocking elements is located on top, and preferably in the center, of the space between two monoliths.

5) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 4), где каждый блокирующий элемент соединен с противоположными стенками посредством сваривания.5) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 4), where each blocking element is connected to opposite walls by welding.

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.6) The frame element according to any one of claims 1) to 5), wherein the blocking element comprises a cutout, where the cutout provides an increase in the number of sections in the monolith that are directly exposed to the exhaust gas flow when the catalytic module is exposed to exhaust gases from the exhaust gas source.

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, NO_x, углеводородов и монооксида углерода больше, чем величина для сравнительного рамного элемента, не имеющего вырезов.7) The frame element according to any one of paragraphs 1) - 6), where at least one element of (a) the walls of the frame element at the inlet and outlet of the frame element and (b) the blocking element contains a cutout, and the conversion value of at least one from a compound of NH ₃ , NO _x , hydrocarbons and carbon monoxide is greater than the value for a comparative frame element without cutouts.

8) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 7), где каждая стенка содержит множество выступов, вытянутых во внутреннее пространство.8) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 7), where each wall contains a plurality of protrusions extended into the interior space.

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.9) The frame member of claim 8), wherein a plurality of protrusions are configured to contact and support the fibrous mat on a monolith containing one or more catalysts when the monolith is positioned within the interior of the frame member.

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.10) A frame element according to any one of paragraphs 1) - 9), where at least one wall of the frame element contains an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element .

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.11) The frame element according to any one of paragraphs 1) - 10), where at least two walls of the frame element contain an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element .

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.12) The frame element according to paragraphs 1) - 11), where each of the four sides of the frame element contains an elongated section containing a plurality of holes, where the holes are configured to allow the fastener element to pass through the hole for connecting the frame element to another frame element.

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.13) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 12), where at least a large part of the area of at least one side of the monolith is covered with one or more mats.

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.14) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 13), where at least most of the area of each of the at least two sides of the monolith is covered with one or more mats.

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.15) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 14), where at least a large part of the area of each of the four sides of the monolith is covered with one or more mats.

16) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 15), где мат находится в форме полос, и полосы окружают лишь часть монолита.16) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 15), where the mat is in the form of strips, and the strips surround only part of the monolith.

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.17) The frame element according to any one of paragraphs 1) - 16), where the thickness of the mat is chosen such that the mat fills the gap between the monolith and the frame element and provides cushioning, which makes it possible for the monolith to withstand a surface pressure of at least about 100, preferably at least at least about 150, more preferably at least about 200 N/mm ² surface pressure when the frame member is compressed during assembly.

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:18) A frame element according to any one of 1) to 17), where the monolith has a nominal width N and an actual width A, the thickness of the mat used with the monolith having an actual width A equal to the nominal width N is B, and the desired thickness of the mat, applied with a monolith having an actual width C is:

a) B+(A-C) когда C < A;a) B+(A-C) when C < A;

b) B когда C=A; иb) B when C=A; and

c) B - (C-A) когда C > A,c) B - (C-A) when C > A,

19) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 18), где один или более матов образуют уплотнение, ограничивающее перемещение выхлопных газов вокруг монолита.19) A frame element according to any one of paragraphs 1) - 18), where one or more mats form a seal that limits the movement of exhaust gases around the monolith.

20) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 19), где монолит содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR).20) The frame element according to any one of paragraphs 1) to 19), wherein the monolith contains a selective catalytic reduction (SCR) catalyst.

21) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 20), где монолит содержит катализатор окисления.21) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 20), where the monolith contains an oxidation catalyst.

22) Рамный элемент по любому из пунктов 1) - 21), где монолит является фильтром.22) Frame element according to any one of paragraphs 1) - 21), where the monolith is a filter.

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.23) A frame member according to any one of 1) to 22), wherein the frame member comprises a plurality of monoliths, and two or more monoliths are arranged such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the exhaust gas flow passes sequentially through at least at least two monoliths.

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.24) The frame member of claim 23), wherein two or more monoliths are arranged such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the monoliths contain catalysts having the same functionality.

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.25) The frame member of claim 23), wherein two of the two or more monoliths are positioned such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the monoliths contain catalysts having different functionality.

26) Каталитический модуль, содержащий множество рамных элементов по любому одному из пунктов 1) - 25).26) A catalytic module containing a plurality of frame elements according to any one of paragraphs 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.27) The catalytic module of claim 26), wherein the frame members are arranged to minimize the passage of exhaust gases bypassing around the frame members when the catalytic module is installed in the exhaust system.

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.28) A catalytic module containing a plurality of frame elements according to one or more of paragraphs 10), 11) and 12), where each frame element is connected to one or more frame elements over an elongated section of frame elements.

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.29) A catalytic module containing a plurality of frame elements according to one or more of paragraphs 10), 11) and 12), where the frame elements are located in such a way that there is a minimum passage of exhaust gases bypassing around the frame elements.

30) Каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 29), где каждый из рамных элементов соединен со смежным рамным элементом.30) The catalytic module according to any one of paragraphs 26) - 29), where each of the frame elements is connected to an adjacent frame element.

31) Каталитический модуль по любому одному из пунктов 26) - 29), где каждый из рамных элементов соединен со всеми смежными рамными элементами.31) The catalytic module according to any one of paragraphs 26) - 29), where each of the frame elements is connected to all adjacent frame elements.

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.32) The catalytic module according to any one of paragraphs 26) - 31), where the catalytic module further comprises a plurality of spaces formed by horizontal baffles and vertical baffles, where a frame element containing a monolith and one or more mats located between each side of each monolith is present inside space.

33) Система выпуска выхлопных газов, содержащая рамный элемент по любому одному из пунктов 1)-25).33) The exhaust system, containing the frame element according to any one of paragraphs 1)-25).

34) Система выпуска выхлопных газов, содержащая каталитический модуль по любому одному из пунктов 26)-32).34) An exhaust system comprising a catalytic module according to any one of paragraphs 26) to 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.35) The exhaust system according to item 33) or 34), further comprising means for generating NH ₃ in the exhaust gases, where this means for generating NH ₃ is located in front of the frame element or catalytic module.

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.36) The method of obtaining a frame element according to any one of items 1) -25), this method includes wrapping each monolith with a mat, placing the wrapped monolith inside the internal space of the frame element before the blocking element is connected to the frame element, and connecting the blocking elements to the frame element, while the frame element containing the monolith wrapped with a mat is subjected to a compressive force.

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/мм².37) The method of claim 36), wherein the frame member is compressed at a pressure of at least about 100 N/mm ² , preferably at least about 150 N/mm ² , more preferably at least about 200 N/mm ² .

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.38) The method for producing a catalytic module according to any one of items 26)-32), this method includes forming a frame element containing one or more monoliths, one or more mats and one or more blocking elements by wrapping each monolith with a mat, placing the wrapped monolith inside frame element, connecting one or more blocking elements with the frame element, while the frame element containing the monolith wrapped with a mat is subjected to a compressive force, and (a) connecting one or more frame elements to one another to form a catalytic module, or (b) inserting a frame element containing one or more blocking elements into a baffle in the frame in the catalytic module.

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/мм².39) The method of claim 38), wherein the compressive force is at least about 100 N/mm ² , preferably at least about 150 N/mm ² , more preferably at least about 200 N/mm ² .

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.40) Exhaust gas treatment method, this method includes passing exhaust gases through a monolith inside a frame element according to any one of 1) to 25), where the monolith contains one or more catalysts effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases.

41) Способ увеличения количества катализатора, контактирующего с выхлопными газами, данный способ включает прохождение выхлопных газов через рамный элемент по пункту 6) или 7).41) The method of increasing the amount of catalyst in contact with the exhaust gases, this method includes the passage of exhaust gases through the frame element according to item 6) or 7).

Claims

1. Frame element for supporting monoliths containing catalysts in the flow of exhaust gases from a combustion source, the frame element contains two pairs of opposite walls, where the walls are made with the possibility of forming a rectangular or square shape, the internal space formed by the walls, the inlet end, the outlet end, at least one blocking element, at least one mat and at least one monolith containing an inlet, outlet, four sides and at least one catalyst effective in reducing the concentration of one or more gases in the exhaust gases, where at least one mat and at least one monolith are located in the internal space of the frame element so that at least one mat is located between the monolith and each adjacent wall, each blocking element extends across the inlet end or outlet end of the frame element and is connected to two opposite sides of the frame element , and parts of the frame element at the inlet and outlet of the frame element contain one or more cutouts and/or blocking elements contain one or more cutouts.

2. An element according to claim 1, wherein less than 10%, preferably less than 8%, more preferably less than 7%, even more preferably less than 6%, most preferably less than 5% of the catalyst sections are not directly affected by the flow exhaust gases.

3. The element according to claim 1, in which the blocking element contains a cutout, where the cutout is configured to provide an increase in the number of sections in the monolith that are directly exposed to the exhaust gas flow when the catalytic module is exposed to exhaust gases from the exhaust gas source.

4. An element according to claim 3, wherein less than 10%, preferably less than 8%, more preferably less than 7%, even more preferably less than 6%, most preferably less than 5% of the catalyst sections are not directly affected by the flow exhaust gases.

5. An element according to any of the preceding claims, wherein two or more monoliths are located in the interior of the frame element, at least two monoliths are located adjacent to each other, and at least one mat is located between the monoliths, which are located adjacent to each other. friend.

6. An element according to any one of the preceding claims, wherein at least two blocking elements are located at the inlet end of the frame element and at least two blocking elements are located at the outlet end of the frame element.

7. An element according to any one of the preceding claims, wherein when the element comprises at least two monoliths, a space is formed between adjacent monoliths and at least one of the blocking elements is located over, and preferably in the center of, the space between the two monoliths.

8. An element according to any one of the preceding claims, wherein each wall comprises a plurality of protrusions extending into the interior space.

9. An element according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the mat is chosen such that the mat is configured to fill the gap between the monolith and the frame element and provide cushioning, which makes it possible for the monolith to withstand a surface pressure of at least 100 N/mm ² surface pressure, when compressing the frame element during assembly.

10. An element according to any one of the preceding claims, wherein the monolith has a nominal width N and an actual width A, the thickness of the mat used with the monolith having an actual width A equal to the nominal width N is B, and the desired thickness of the mat used with the monolith, having an actual width C is:

a) B+(A-C) when C < A;

b) B when C=A; and

c) B-(C-A) when C > A,

in which the actual thickness of the mat used with the monolith having the actual width C is the closest thickness of a commercially available mat of material of width B.

11. The element according to any one of the preceding paragraphs, in which the monolith contains a selective catalytic reduction (SCR) catalyst; oxidation catalyst; or filter.

12. An element according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of monoliths, in which two or more monoliths are located such that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of the other monolith, and the exhaust gas flow passes sequentially through at least two monoliths.

13. An element according to claim. 11, in which two or more monoliths are located so that the outlet of one monolith is adjacent to the inlet of another monolith, and the monoliths contain catalysts having the same or different functionality.

14. Exhaust system containing a frame element according to any one of paragraphs. 1-13.