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1、10申请公布号CN104128068A43申请公布日20141105CN104128068A21申请号201410332424822申请日2006053160/686,48620050601US11/440,26620060523US200680028206920060531B01D53/0420060171申请人巴斯福催化剂公司地址美国新泽西州72发明人JB赫克MT比洛JJ考夫曼74专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人张蓉珺林柏楠54发明名称用于控制蒸发烃排放物的涂层滤网吸附装置57摘要一种用于回收挥发性烃的烃吸附装置,所述挥发性烃来自若干来源,并且如果未经吸附会在发动机关闭时通。
2、过汽车发动机的空气净化器释放到大气中。所述装置设置在进气系统中,以使流过发动机的所有空气都通过所述装置。所述装置包括具有空气进口和空气出口的壳体。所述壳体包括基材和涂覆在该基材表面的挥发性烃吸附材料。所述吸附材料可以是硅胶、分子筛和/或活性炭。所述材料还包含可使该材料与基材表面粘附的粘合剂。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书1页说明书11页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书11页附图2页10申请公布号CN104128068ACN104128068A1/1页21一种用在汽车进气系统中的烃吸附装置,包括烃吸附剂涂覆的多孔基材和与所述基。
3、材相邻的至少一个保护滤网。2如权利要求1的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂选自硅胶、活性炭、八面沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、硅质岩、沸石X、沸石Y、ZSM沸石和沸石。3如权利要求2的烃吸附装置,其中沸石Y为超稳定沸石Y。4如权利要求2的烃吸附装置,其中菱沸石为菱钾沸石。5如权利要求1的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂为沸石。6如权利要求1的烃吸附装置,其中所述多孔基材为丝滤网。7如权利要求6的烃吸附装置,其中所述丝滤网的网丝直径为约001007英寸,并且其中所述丝滤网每线性英寸包含约88约2020网丝。8如权利要求6的烃吸附装置,其中所述丝滤网选自不锈钢、FECRAL合金、钛、铝、尼龙、聚丙烯、。
4、PVC、ABS和聚乙烯。9如权利要求8的烃吸附装置,其中所述丝滤网经金属氧化物底涂层、金属热电弧喷涂底层、金属热电弧喷涂层和金属氧化物底涂层、溶胶溶液底涂层进行底层涂覆或预处理,或者经酸蚀刻预处理,并且所述经底层涂覆或预处理的丝滤网涂有所述烃吸附剂涂层。10如权利要求9的烃吸附装置,其中所述金属热电弧喷涂底层选自NI、AL、NI/AL、NI/CR、NI/CR/AL/Y、CO/CR、CO/CR/AL/Y、CO/NI/CR/AL/Y、FE/AL、FE/CR、FE/CR/AL、FE/CR/AL/Y、FE/NI/AL、FE/NI/CR、300和400系列不锈钢。11如权利要求10的烃吸附装置,其中所述。
5、丝滤网底层涂覆有所述金属热电弧喷涂层和难熔氧化物层。12如权利要求1的烃吸附装置,其中所述装置包括两个保护滤网,并且所述滤网位于所述基材两侧。13一种汽车进气系统,所述进气系统包括空气过滤器、所述空气过滤器上游的空气进口以及所述空气过滤器下游的空气出口,所述空气出口将空气导向发动机,并且烃吸附剂布置在所述空气过滤器与所述空气出口之间,其中所述烃吸附剂涂覆在多孔基材上,并且至少一个保护滤网与所述多孔基材相邻。14如权利要求13的汽车进气系统,其中所述烃吸附剂涂覆的多孔基材具有一个位于所述多孔基材下游侧且与所述多孔基材相邻的保护滤网。15如权利要求13的汽车进气系统,其中所述烃吸附剂涂覆的多孔基材。
6、具有一个位于所述多孔基材上游侧且与所述多孔基材相邻的保护滤网以及一个位于所述多孔基材下游侧且与所述多孔基材相邻的保护滤网。权利要求书CN104128068A1/11页3用于控制蒸发烃排放物的涂层滤网吸附装置0001本申请是由恩格哈德公司于2006年5月31日提交的国际申请号为PCT/US2006/021063的发明名称为“用于控制蒸发烃排放物的涂层滤网吸附装置”的国际申请的分案申请。该国际申请PCT/US2006/021063进入中国国家阶段的日期为2008年1月31日,国家申请号为2006800282069。0002相关申请的交叉引用0003本申请要求2005年6月1日提交的名称为“COAT。
7、EDSCREENADSORPTIONUNITFORCONTROLLINGEVAPORATIVEHYDROCARBONEMISSIONS”的美国临时专利申请NO60/686486的优先权。技术领域0004本发明涉及一种用于吸附汽车进气系统中的挥发性烃燃料蒸气的装置。这些蒸气在发动机关闭后产生,如果不吸附,则会流出空气净化器进入大气。背景技术0005用于捕集来自汽车燃料箱的挥发性烃类燃料蒸气的系统和方法是公知的。这种系统基于包含可再生吸附剂例如活性炭的防护滤器CANISTER,通常被称作蒸发损失控制系统。吸附剂吸附挥发性烃,并且当发动机操作条件适合燃烧被捕集的烃时,空气流通过吸附剂以使其解吸,然后。
8、将富含烃的空气流送入发动机中,在此燃烧解吸的烃。以下美国专利中公开了蒸发损失控制系统US4877001、US4750465和US4308841。0006用于吸附汽车废气流中的未燃烧烃的系统和方法也是公知的。这些系统和方法特别适用于吸附汽车发动机冷启动时排放的未燃烧烃。0007例如,US4985210涉及一种汽车废气净化装置,该装置使用三效催化剂,在该三效催化剂上游的烃捕集器中使用Y型沸石或丝光沸石。在US4985210的图2所示的实施方式中,在吸附剂区上游设置活性炭床层。根据废气流的温度,电磁控制阀机构起将废气流导向活性炭床层内或周围,然后通过吸附剂区和三效催化剂的作用。0008US50512。
9、44涉及一种处理发动机废气流的方法,其中在发动机操作的冷启动阶段将气流导向通过吸附剂区的分子筛。当烃开始解吸时,气流绕过吸附剂区直到催化剂在其操作温度下,这时再使气流流过吸附剂区,以解吸烃并将其带至催化剂区。MHEIMRICH、LSMITH和JKOTOWSKI的论文“COLDSTARTHYDROCARBONCOLLECTIONFORADVANCEDEXHAUSTEMISSIONCONTROL”SAE出版号920847公开了一种装置,其功能类似于US5051244中的装置。0009US5125231公开了一种用于减少烃排放物的发动机排气系统,包括使用沸石作为烃吸附剂。二氧化硅/氧化铝比为70/1。
10、200/1的沸石是优选的吸附剂。该装置包括旁路管线和阀,用于在冷启动操作时将废气从第一转化器直接引入第二转化器,并且在第一转化器达到点火温度时或者绕过第二转化器或将第二转化器的流出物循环至第一转化器。说明书CN104128068A2/11页40010US5158753公开了一种废气净化装置,包括催化剂装置,其安装在内燃发动机废气通路中,用于处理发动机废气;吸附装置,其安装在催化剂装置与内燃机之间的废气通路中,用于处理发动机废气。一种实施方式包括热交换器,用于在从内燃机流向吸附装置的废气与从吸附装置流向催化剂装置的废气之间进行换热。或者,催化剂装置包括固定在热交换器的低温侧气流通道中的催化剂,并。
11、且允许从内燃机流向吸附装置的废气流至热交换器的高温侧气流通道。0011US6171556公开了一种处理包含烃和其它污染物的废气流的方法和装置。该方法包括以下步骤使废气流流过其中包括具有第一催化剂区和第二催化剂区的整体的催化构件,从而与第一催化剂区的催化剂接触,以将废气流中的至少一部分污染物转化为无害产物。然后将废气流从催化构件排出,并使其流过吸附剂区,以用吸附剂组合物吸附至少一部分烃污染物。将废气流从吸附剂区排出,并使其流到第二催化剂区,以将至少一部分污染物转化为无害产物。然后通过合适的排放途径将如此处理的废气流排入大气。优选的吸附剂是二氧化硅/氧化铝的比较高且相对BRONSTED酸度低的沸石。
12、。吸附剂组合物优选包含沸石。0012用于在车辆关闭时吸附蒸气否则,该蒸气将从车辆的进气系统排放到大气中的系统也是公知的。美国专利申请公开NOUS2002/0043156A1公开了一种固定具有空气流进口和空气流出口的空气过滤器的壳体。该空气过滤器包含设置在载体上的过滤介质,而该载体设置在壳体内或固定在壳体上,并且在过滤器的空气流出口端过滤介质与载体之间设置可渗透空气的烃吸附材料。优选的烃吸附剂是活性炭滤布。0013EP1110593A1类似于上述美国专利申请公开。该欧洲专利申请公开了一种空气过滤器组件,包括壳体和设置在壳体内的多个过滤层。其中一个过滤层是浸有碳的聚氨酯泡沫层,用于在发动机关闭时去。
13、除通过空气进口扩散至过滤器的烃蒸气。0014已发现,在发动机关闭后,在汽车发动机的进气系统中聚集了来自若干来源的大量挥发性烃。发动机关闭后,这些烃接着排放到大气中。现有的系统和方法对防止这种烃排放物通过发动机进气系统的关注较少,原因在于与来自燃料系统的烃排放物以及如果未经处理则会进入大气的废气流相比,这种排放物的量较小。然而,考虑到联邦政府及各州关于必须将大气中所有未燃烧烃排放物消除到技术上可行程度的日益严格的法令,需要提供用于吸附这种烃的装置。0015因此,本发明的目的是提供一种用于吸附在发动机关闭过程中发动机上游的进气系统排放的挥发性烃的装置,从而防止这种烃排放到大气中。发明内容0016本。
14、发明包括一种新型装置,用于吸附在发动机关闭过程中排放到车辆发动机进气系统中的烃。本发明的一个方面涉及使用烃吸附剂涂覆的多孔基材来控制车辆的蒸发烃排放物。特别地,本发明涉及使用新型吸附剂涂覆的多孔基材来控制当发动机停止运转时来自机动车的进气系统的蒸发烃排放物。0017本发明的另一方面涉及烃吸附剂涂覆的基材以及与所述烃吸附剂涂覆基材相邻的至少一个保护滤网,用于控制当发动机停止运转时来自机动车的进气系统的蒸发烃排放物。说明书CN104128068A3/11页50018简言之,本发明涉及以下方案。00191一种用在汽车进气系统中的烃吸附装置,包括烃吸附剂涂覆的多孔基材和与所述基材相邻的至少一个保护滤网。
15、。00202如方案1的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂选自硅胶、活性炭、八面沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、硅质岩、沸石X、沸石Y、超稳定沸石Y、ZSM沸石、菱钾沸石和沸石。00213如方案1的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂为沸石。00224如方案1的烃吸附装置,其中所述多孔基材为丝滤网。00235如方案4的烃吸附装置,其中所述丝滤网的网丝直径为约001007英寸,并且其中所述丝滤网每线性英寸包含约88约2020网丝。00246如方案4的烃吸附装置,其中所述丝滤网选自不锈钢、FECRAL合金、钛、铝、尼龙、聚丙烯、PVC、ABS和聚乙烯。00257如方案6的烃吸附装置,其中所述丝滤网经金属氧化物底。
16、涂层、金属热电弧喷涂底层、金属热电弧喷涂层和金属氧化物底涂层、溶胶溶液底涂层进行底层涂覆或预处理,或者经酸蚀刻预处理,并且所述经底层涂覆或预处理的丝滤网涂有所述烃吸附剂涂层。00268如方案7的烃吸附装置,其中所述金属热电弧喷涂底层选自NI、AL、NI/AL、NI/CR、NI/CR/AL/Y、CO/CR、CO/CR/AL/Y、CO/NI/CR/AL/Y、FE/AL、FE/CR、FE/CR/AL、FE/CR/AL/Y、FE/NI/AL、FE/NI/CR、300和400系列不锈钢。00279如方案8的烃吸附装置,其中所述丝滤网底层涂覆有所述金属热电弧喷涂层和难熔氧化物层。002810如方案1的烃吸。
17、附装置,其中所述装置包括两个保护滤网,并且所述滤网位于所述基材两侧。002911在汽车进气系统中,所述进气系统包括空气过滤器、所述空气过滤器上游的空气进口以及所述空气过滤器下游的空气出口,所述空气出口将空气导向发动机,并且烃吸附剂布置在所述空气过滤器与所述空气出口之间,改进包括其中所述烃吸附剂涂覆在多孔基材上,并且至少一个保护滤网与所述多孔基材相邻。003012如方案11的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂涂覆的多孔基材具有一个位于所述多孔基材下游侧且与所述多孔基材相邻的保护滤网。003113如方案11的烃吸附装置,其中所述烃吸附剂涂覆的多孔基材具有一个位于所述多孔基材上游侧且与所述多孔基材相邻的保。
18、护滤网以及一个位于所述多孔基材下游侧且与所述多孔基材相邻的保护滤网。0032通过以下描述和所附权利要求来阐明本发明的其它目的和优点。附图说明0033图1为根据本发明的空气净化器的部件分解图。0034图2为本发明的烃吸附装置的剖面示出下方结构透视图;0035图3为本发明的烃吸附装置沿图2中的线33的截面图。具体实施方式说明书CN104128068A4/11页60036本发明的挥发性烃吸附装置特别适合吸附挥发性烃燃料蒸气,该蒸气在发动机关闭时若不被吸附将从汽车发动机的进气系统排放到大气中。这种燃料蒸气来自若干来源,例如残余燃料、胶泥PUDDLE、运转后喷射器泄漏、渗漏、来自废气循环的烃、来自PCV。
19、的油烃等。本发明的目标是吸附这些燃料蒸气,以帮助满足将由CALIFORNIAAIRRESOURCEBOARD强制施行的LEVII和PZEV限制以及将由联邦政府强制施行的TIERII限制针对2004年车型。0037在一种实施方式中,本发明的挥发性烃吸附装置位于进气系统中,以使流过发动机的所有空气通过该装置。在另一种实施方式中,挥发性烃吸附装置可位于空气通过进气系统的直接流道以外,例如挥发性烃吸附装置可定位靠在进气系统的一个或多个壁上。进气系统包括具有空气进口和空气出口的壳体。壳体内包括一个或多个挥发性烃吸附装置,该吸附装置包括基材和涂覆在基材表面的挥发性烃吸附剂材料。基材可以包含粘合剂,该粘合剂。
20、将烃吸附剂材料粘附至基材表面。0038本发明的挥发性烃吸附装置包括容纳多孔基材和涂覆在基材表面的挥发性烃吸附材料的框架。该多孔基材可以由本领域已知的任何材料制成,可以是金属或聚合物。优选的金属包括不锈钢合金例如304和316不锈钢、FECRAL合金、钛或铝。优选的聚合物基材包括尼龙、聚丙烯、PVC、ABS或聚乙烯。多孔基材必须能够耐受汽车发动机罩内的环境。因此,金属基材是优选的,并且尼龙比其它聚合物基材更优选。0039在一种实施方式中,多孔基材是用挥发性烃吸附剂材料涂覆的具有较大开口的滤网。该滤网可以是纺织的或无纺的,优选纺织的。纺织滤网提供可得到均匀空气流而不会形成沟道的开口。该滤网在网丝接。
21、合处可焊接或不焊接。必须考虑滤网几何结构的选择。通常,滤网为丝网,其织纹致密且具有小开口,以在烃扩散通过滤网时增加烃分子与涂层网丝接触的概率。然而,还希望具有足够大的开口,以将发动机运转时的空气流动限制降至最低。因此,例如网丝直径可为约001约007英寸,优选约0020035英寸,更优选约00230028英寸,网格尺寸为每线性英寸约44约100100网丝,优选每线性英寸约88约2020网丝,更优选每线性英寸约1212网丝。0040在一种实施方式中,烃吸附装置还包括与烃吸附剂涂覆的基材相邻的至少一个保护滤网或滤布。该保护滤网可以位于烃吸附剂涂覆基材的上游侧或下游侧。在另一种实施方式中,烃吸附装置。
22、包括在所述烃吸附剂涂覆基材上游侧的第一保护滤网和在所述烃吸附剂涂覆基材下游侧的第二保护滤网。该保护滤网或滤布可以是纺织的或无纺的金属,或者是塑料,例如尼龙、聚丙烯、聚酯、PVC、ABS或聚乙烯。在一种优选实施方式中,可以使用纺织尼龙滤网。该滤网的功能之一是防止吸附剂涂层万一从滤网脱落后进入发动机而损失。在汽车发动机的环境下,吸附剂涂层剥落可能成为问题。例如,吸附剂材料会由于来自发动机的热量和振动而可能破碎、剥离PEAL、开裂或从多孔基材上脱落,进入发动机,并阻塞细小的发动机通道,例如燃料注入管线。因此,保护滤网必须具有小到足以截留吸附剂涂层颗粒的开口,但同时开口必须足够大以使发动机运转时的空气。
23、流动不受到过度限制。保护滤网的开口可为约50约1000微米,优选约200约500微米,网丝直径为约30约1000微米,优选约80约200微米。0041在另一种实施方式中,将所述涂层多孔基材和所述至少一个保护滤网或滤布与框架固定在一起。特别适用的框架是厚度约1/16英寸且宽度约1/2的尼龙框架。可以通过说明书CN104128068A5/11页7本领域已知的任何手段,例如机械途径、焊接、化学粘合或聚合物框架的热粘合,将该框架组件固定在一起。0042参照附图可以更容易理解本发明的挥发性烃吸附装置,这些附图仅为示例性,并无意于限制本发明或其应用或用途。具体参见图1,空气净化器2由两件式壳体4、6形成,。
24、该壳体界定出长扁状的空气净化器2。该壳体界定出封闭中空的内部或外壳8,其中第一部件4具有用于连接清洁空气管道12的清洁空气端口10。第二部件6具有位于该第二部件6一侧的用于连接非清洁空气管道的进口未示出。将此两件式壳体组装,构成安装在机动车机罩下方的单件式空气净化器2。0043优选地,两件式壳体4、6由塑料制成,所述两个部件扣接在一起,形成单件式空气净化器2。或者,壳体可由金属或塑料金属复合材料制成。在附图中显示和描述的空气净化器2为矩形,但应当理解空气净化器2可以具有不同的形状,例如圆形或椭圆形。0044空气净化器2包含空气过滤材料14。空气过滤材料14设置在两件式壳体4、6的中空内部8中。。
25、空气过滤材料14的作用是吸收环境空气中存在的脏物,并将壳体分成位于空气过滤材料14上游的非清洁空气部件16以及位于空气过滤材料14下游的清洁空气部分18。通常,空气过滤材料14由压缩织物形成的纸制成。为了使空气通过,空气过滤材料14具有微小的孔。当从环境中吸入空气时,空气过滤材料14收集脏物和灰尘颗粒。或者,空气过滤材料14可以具有加入的油基材料或由油基材料形成,以使灰尘粘附在空气过滤材料14上。箭头20所示的离开空气过滤材料14的清洁空气基本不含脏物和灰尘颗粒。0045当发动机启动时,从环境中吸入空气,经空气过滤材料14过滤,然后清洁空气20再输送至发动机。然而,当发动机关闭时,未燃烧的烃可。
26、能释放到环境中。因此,为了防止烃排入环境,空气净化器2设置有烃吸附装置21。0046如图1所示,烃吸附装置21位于壳体4、6的清洁空气部分18中空气过滤材料14的下游。在另一种实施方式中,烃吸附装置21可以位于壳体4、6的非清洁空气部分16中空气过滤材料14的上游未示出。如图1清楚示出的,烃吸附装置21的形状与壳体的第一部件4相同。优选地,烃吸附装置21包括烃吸附剂涂覆的基材22,基材22夹在上游保护滤网24与下游保护滤网26之间。在另一种实施方式中,不存在上游滤网24,但重要的是使用下游滤网26来防止任何吸附剂涂层颗粒进入发动机。烃吸附装置21可通过本领域已知的任何途径与第一部件4连接,例如。
27、通过嵌入成型或永久性扣接,以使装置21不会轻易地从壳体脱落。因此,当发动机未示出运转时,离开空气过滤材料14的清洁空气20将通过上游保护滤网24、烃吸附剂涂覆基材22和下游保护滤网26,到达清洁空气管道12。0047在优选实施方式中,烃吸附剂涂覆基材22可自再生。与吸收烃和捕集它们直到烃吸附剂涂覆基材22饱和相反,烃可以相对容易地从烃吸附剂涂覆基材22上释放。该释放发生在发动机中速至高速运转并将空气推进清洁空气管道12时。优选地,当空气通过空气净化器2时,烃吸附剂涂覆基材22中捕集的烃被拉出并通过清洁空气管道12输送至发动机,在发动机中燃烧掉。通过允许烃从烃吸附装置21释放,本发明的优选实施方。
28、式实现了自再生,并且烃处理的结果是在车辆的整个寿命期间无需更换烃吸附装置21。0048具有烃吸附装置21的空气净化器2可以通过提供两件式壳体4、6来制造。通过用烃吸附材料28涂覆,得到烃吸附装置21。接着如下组装空气净化器2将空气过滤材料14插入壳体内部,然后将烃吸附剂涂覆基材22包括上游保护滤网24和下游保护滤网26说明书CN104128068A6/11页8连接至壳体的第一部件4。0049特别参见图2,烃吸附装置30包括烃吸附剂涂覆基材32,基材32包括上游保护滤网或滤布34和下游保护滤网或滤布36。烃吸附剂涂覆滤网由如上所述的多孔基材形成。烃吸附剂涂覆滤网32和保护滤网或滤布34、36与框。
29、架38固定在一起。图3示出了烃吸附装置30的截面图,烃吸附装置30包括烃涂覆基材32,其包括上游保护滤网或滤布34和下游保护滤网或滤布36,并与框架38固定在一起。0050上述表明,本发明提供了一种烃吸附装置,该装置可以是进气系统中的一个部件的一部分。本发明还可通过用烃吸附材料涂覆进气系统中任何现有的部件而使其成为烃吸附装置。这使得进气系统中的部件数量明显减少。尽管对机动车的进气系统中的烃吸附材料进行了特定强调,但应当理解本发明可以用于机动车的排气系统。0051当发动机处于运转模式时,即当车辆运动和/或处于空转模式时,使清洁空气流通过该装置以使被材料吸附的挥发性烃解吸,然后燃烧解吸的烃。本发明。
30、装置中的挥发性烃的吸附发生在较低温度,例如约0350较高的温度往往有利于解吸而不是吸附。0052空气净化器的壳体可以由各种金属或聚合物构成。当然,所选择的金属或聚合物应当耐受各种发动机运转条件特别是长期空转下的进气系统中的温度,并且优选具有轻的重量。当然,该壳体必须耐受常用于发动机运转的油、燃料、润滑脂等。壳体的尺寸并不关键,但受限于从空气净化器到发动机进气歧管的管道的尺寸,原因是壳体应当紧密装配在这种管道内可在壳体端部使用普通的耐油和耐烃衬垫,从而确保壳体外部与管道内壁之间气密封闭。0053壳体具有空气进口和空气出口,并且通常在其两端开口。壳体形状并不关键,即可以是圆柱形、三角形、方形、矩形。
31、、多边形等。壳体长度也不关键,但壳体长度通常为约5约12英寸,宽度或直径为约5约12英寸,壁厚为约025英寸。0054制造壳体的合适材料包括对发动机室内存在的温度和材料例如液体燃料、燃料蒸气、油、润滑脂等具有耐受性的热塑性聚合物、热固性聚合物和金属,特别是铝、FECR合金或CRALFE合金。0055用于实施本发明的吸附材料包括涂覆在基材上的烃吸附剂材料。烃吸附剂优选具有疏水性以及亲有机性即对有机化学物质具有高度吸附性。优选地,基材包括板、网、箔等形式的聚合物或金属,例如铝、钛、不锈钢、FECR合金或CRALFE合金。为了增大吸附剂的表面积,希望金属基材以波纹方式存在。通常,基材上的烃吸附剂的加。
32、载量为约005约1G/IN2,更优选约01约04G/IN2,例如02G/IN2。0056烃吸附剂可为硅胶、分子筛、活性炭或其混合物。该材料可以作为硅胶、分子筛或活性炭的单层或各独立的多层设置在基材上。优选地,该材料只包含分子筛,或者包含分子筛与约5约50WT的活性炭孔尺寸为约5约500埃的混合物。0057优选地,分子筛是天然或合成的沸石,例如八面沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、硅质岩、沸石X、沸石Y、超稳定沸石Y、ZSM沸石、菱钾沸石或沸石。0058可能需要对基材进行预处理,以帮助防止烃吸附剂涂层剥落。在一种实施方式中,可以例如通过对基材施加底涂层来预处理基材,从而改善基材与烃吸附洗涂层WA。
33、SHCOAT之间的粘附。例如,可以用金属氧化物例如氧化铝、氧化铈或氧化锆、金属电弧喷涂层、金属电弧喷涂层和金属氧化物、溶胶溶液例如二氧化硅溶胶、氧化钛溶胶或氧化铝溶胶说明书CN104128068A7/11页9对基材进行预处理施加底涂层,或者对基材进行酸蚀刻。0059可选地,首先可以用高表面积组分涂覆滤网,所述组分构成预处理金属热电弧喷涂层和可选地洗涂层,例如氧化铝、氧化铈和氧化锆。金属热电弧喷涂层可用于改善洗涂层的粘附性。一般地,本发明的金属热电弧喷涂层可通过热喷涂工艺施加,热喷涂工艺包括等离子体喷涂、单线等离子体喷涂、高速氧燃料喷涂、燃烧丝COMBUSTIONWIRE和/或粉末喷涂、电弧喷涂。
34、等。0060本发明的一方面,在基材上电弧喷涂例如双线电弧喷涂金属如这里和权利要求中所用的,此术语包括金属混合物,包括但不限于金属合金、假合金和其它金属间组合得到的结构意外地特别适合用作洗涂层的基材例如难熔金属氧化物。双线电弧喷涂在这里被术语“线电弧喷涂”和更广义的术语“电弧喷涂”涵盖是已知的工艺,例如参见US4027367,通过引用将其结合于此。简言之,在双线电弧喷涂工艺中,两根原料丝充当两个自耗电极。这些丝在送至喷枪喷嘴以类似于送至线材火焰喷枪的方式时彼此绝缘。这些丝在喷嘴中产生的气流中心会合。电弧在该丝之间引发,并且流过丝的电流使其端部熔化。将压缩雾化气通常为空气引导通过喷嘴和电弧区,对熔。
35、融液滴进行剪切,以形成推到基材上的喷雾。只有金属丝原料可用于电弧喷涂系统,原因是原料必须是导电的。喷枪所产生的高温颗粒在与金属基材上的碰撞点处形成微小的焊接区。因此,这种电弧喷涂层在本文中有时称为“锚定层“具有良好的内聚强度以及对基材极佳的粘附。0061根据本发明,可以利用但不限于以下金属和金属混合物的原料将各种组合物的热电弧喷涂层沉积在基材上NI、AL、NI/AL、NI/CR、NI/CR/AL/Y、CO/CR、CO/CR/AL/Y、CO/NI/CR/AL/Y、FE/AL、FE/CR、FE/CR/AL、FE/CR/AL/Y、FE/NI/AL、FE/NI/CR、300和400系列不锈钢,以及可选。
36、上述一种或多种的混合物。在一种实施方式中,金属热电弧喷涂层可包含镍和铝。在金属热电弧喷涂层中,铝可占镍与铝总重量的约310,可选地占约68。0062在另一种实施方式中,可用高表面积难熔金属氧化物涂覆基材或热电弧喷涂的基材,在约90约120下干燥约05约2小时,然后在约450约650下煅烧05约2小时。高表面积难熔金属氧化物是现有技术公知的。通常,该难熔金属氧化物的比表面积为约60约300M2/G。可用的难熔金属氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化锆以及氧化铝与氧化钛、氧化锆、氧化铈、氧化钡和硅酸盐中的一种或多种的混合物。优选地,难熔金属氧化物包含氧化铝。0063然后,用所需的吸附剂浆料涂覆经难熔金属。
37、氧化物涂覆的基材并干燥例如,在约105下。或者,可分别用硅胶、分子筛和/或活性炭的浆料涂覆经难熔金属氧化物涂覆的基材,以形成多层,并在涂覆各层间如上所述进行干燥。0064如果需要,在施加各层之后,可以在吸附剂上施加另一高表面积难熔金属氧化物的顶涂层,随后如上所述进行干燥。0065还应该注意到,并非每层都需要延伸在基材的整个层上。例如,可用氧化铝涂覆整个长度的基材,然后干燥和煅烧。然后用所选的沸石和粘合剂涂覆整个长度的涂有氧化铝的基材并干燥。然后,可以仅对一部分的沸石和粘合剂层涂覆活性炭层,然后干燥。或者,对经氧化铝涂覆基材的前部涂覆所选的沸石和粘合剂,同时对其后部涂覆活性炭和粘合剂,然后干燥。。
38、作为另一种可选方案,包括所选沸石中间层的氧化铝涂覆基材可以接着涂覆氧化铝和活性炭的混合物2080WT的氧化铝,其余为活性炭,然后干燥。说明书CN104128068A8/11页100066优选的吸附剂材料是具有高二氧化硅/氧化铝比的沸石。特别优选的吸附剂包括US6171556中公开的型沸石,通过引用将该文献全文结合于此。0067通常,具有所谓的三维孔结构的筛材料优选于具有一维或二维孔结构的筛材料,尽管后者中有一部分也能接受。可接受的材料通常具有约38埃的微孔直径。出乎意料地,二氧化硅/氧化铝的比范围为约25/1300/1、优选约100/1约250/1的沸石特别是沸石已被证明是特别有效的吸附剂。优。
39、选的沸石是离子交换沸石,例如H/沸石和FE/沸石。0068优选的沸石包括ZSM5、Y沸石和沸石,其中沸石是特别优选的。可以处理优选的沸石以减少酸位点数。这可以通过用有机酸或无机酸浸取沸石来实现。优选的酸包括强无机酸,例如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等;羧酸,例如三氟乙酸;二元羧酸,例如乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸等。可用的酸优选包括多元酸,优选二官能酸,更优选二元羧酸,其中最优选乙二酸。所用酸的浓度为00212N、优选0110N,固体沸石浓度为00110G/ML、优选00505G/ML。浸取在合适的温度范围内进行,通常为10100,例如,当使用硫酸时优选7010。
40、0,当使用乙二酸时优选1050。浸取进行足够长的时间,以达到在浸取条件和浓度下可获得的期望二氧化硅/氧化铝比,浸取时间通常为约055小时,优选053小时。0069沸石可直接使用,或可以在约350约900下用蒸汽进行处理。优选地,蒸汽处理在400800,更优选500750,最优选550750下进行。蒸汽温度可以以例如每小时100600的合适速率升高。蒸汽浓度通常为10100,优选30100,其中优选浓度为约50100,其余为空气。蒸汽处理优选在大气压下进行。蒸汽处理的持续时间要足以处理沸石,通常为0548小时,优选0524小时,更优选058小时,最优选055小时。蒸汽处理并未显著提高二氧化硅/氧。
41、化铝比。然而,据认为蒸汽处理通过从沸石骨架上去除至少部分铝而降低沸石的酸度。已发现,经蒸汽处理的沸石提高沸石当用于吸附气态流中的烃时的耐用性,并且阻止焦炭形成。优选地,对沸石既进行酸例如硫酸浸取也进行蒸汽处理。0070在一种特别优选的工艺中,对沸石首先进行酸浸取然后进行蒸汽处理。可选地,蒸汽处理和酸浸取的步骤可以以任何所需次序重复进行。例如,经浸取和蒸汽处理的沸石可以重复进行浸取,然后蒸汽处理。在一种具体实施方式中,可对沸石进行浸取、蒸汽处理然后再进行浸取。00711992年3月25日公布的CN1059701A中公开了一种处理沸石的有用方法,通过引用将该文献结合于此。该文献公开了一种高SI的沸。
42、石,该沸石通过对有机胺模板工艺制成的沸石进行煅烧以去除氮化合物来制备。在10100下,用有机酸或无机酸溶液对沸石进行浸取,其中酸溶液浓度为00212N、优选0110N,固体沸石浓度为00110G/ML、优选00505G/ML,浸取时间为055小时、优选13小时。浸取后,在400900下以蒸汽温度每小时从100上升到600对沸石进行蒸汽处理。0072根据本发明的一种优选实施方式,可以使用的沸石除了蒸汽处理以外,还经过处理以提高二氧化硅/氧化铝的比。提高二氧化硅/氧化铝比的方法导致氧化铝从沸石上去除。例如,浸取将铝从沸石结构骨架上去除。被去除的铝以铝离子盐形式被浸取液移走。0073关于本发明,特别。
43、值得注意的是沸石骨架中的氧化铝所赋予的酸度。据认为通过说明书CN104128068A109/11页11浸取得到的高二氧化硅/氧化铝比与沸石的酸度相关。沸石的酸度被认为影响沸石在用于从废气流吸附烃时的耐用性,所述废气流例如是汽车废气流和工业废气流,其温度典型地为300800、更典型地为350600。当在这种环境中使用时,沸石往往损失吸附效率,这主要是由于孔堵塞和/或沸石骨架崩散。可以通过控制沸石处理的条件来保持稳定的沸石骨架。这些条件包括酸浓度、蒸汽温度等。较温和的条件降低了沸石骨架在处理过程中恶化的趋势,并可以使骨架在去除氧化铝的位置上稳定化。0074此外据认为,蒸汽处理将铝从沸石骨架上去除。。
44、受影响的铝仍然停留在沸石中,可能留在孔中。沸石骨架在不含铝的情况下被认为稳定化,并且孔中的铝离子形成氧化铝。孔中残余的氧化铝被认为对降低的沸石酸度没有贡献。孔中的氧化铝可以保持在孔中,或者在后续的浸取步骤中被洗出或浸出。0075已发现,未经蒸汽处理或经蒸汽处理的该沸石具有改善的抗结焦性,即明显减少了发动机测试过程中的焦炭形成。尽管已知用于提高沸石的二氧化硅/氧化铝比的酸浸取方法会降低酸度,但这样的方法被认为从沸石颗粒上不加选择地去除铝原子。例如蒸汽处理的方法优先在BRONSTED酸位点将铝从沸石骨架上去除。通过更有效地阻止结焦以及关于如何处理沸石以得到这种性能并使骨架恶化最小的知识,可以认识到。
45、它的重要性。实质上,将沸石浸取到崩散才会导致BRONSTED酸度降低;但单独使用例如蒸汽处理的方法,或更优选地再补充浸取,得到适用作根据本发明的烃吸附剂的更耐用沸石。0076烃吸附剂材料还可包括导致该材料与基材表面粘附的粘合剂。这种粘合剂也被称为洗涂层粘合剂。典型用于配制浆料的洗涂层粘合剂包括但不限于有机聚合物;氧化铝、二氧化硅或氧化锆的溶胶;氧化铝、二氧化硅或氧化锆的无机盐、有机盐和/或水解产物;氧化铝、二氧化硅或氧化锆的氢氧化物;可水解为二氧化硅的有机硅酸盐;及其混合物。0077优选的粘合剂是有机聚合物,其用量基于所述材料重量为0520WT,优选210WT。有机聚合物可以是热固性或热塑性聚。
46、合物,并且可以具有塑性或弹性。聚合物粘合剂可以包含聚合物领域已知的合适的稳定剂和抗老化剂。最优选的是热固性弹性聚合物,将其作为胶乳、优选作为水性浆料引入吸附剂组合物。在施涂该组合物并干燥时,粘合剂材料将烃吸附剂颗粒彼此固定并与基材表面固定,并且在某些情况下,粘合剂材料可以彼此交联以改善粘附。这增强了涂层的整体性,对基材的粘附,并在机动车遇到振动时提供结构稳定性。粘合剂的使用使得材料能够与基材粘附,而无需底涂层。粘合剂还可包含添加剂,以改善防水性和粘附。0078可用的有机聚合物粘合剂组合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丁二烯共聚物、氯化橡胶、腈橡胶、聚氯丁二烯、乙烯丙。
47、烯二烯弹性体、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯基酯、聚乙烯基卤化物、聚酰胺、纤维素聚合物、聚酰亚胺、丙烯酸类树脂、乙烯基丙烯酸类树脂和苯乙烯丙烯酸类树脂、聚乙烯基醇、热塑性聚酯、热固性聚酯、聚苯醚、聚苯硫醚、氟化聚合物如聚四氟乙烯聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯,和氯/氟共聚物如乙烯氯三氟乙烯共聚物、聚酰胺、酚醛树脂和环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸/苯乙烯丙烯酸共聚物胶乳和硅酮聚合物。特别优选的聚合物粘合剂是丙烯酸/苯乙烯丙烯酸共聚物胶乳,0079已发现,包含吸附剂材料和聚合物粘合剂例如胶乳乳液的浆料的组分相容性对于保持浆料的稳定性和均匀性重要。在本发明中,相容性是指粘合剂和吸附剂材料在。
48、浆说明书CN104128068A1110/11页12料中保持为独立颗粒的混合物。据认为当聚合物粘合剂为胶乳乳液,并且该乳液和烃吸附剂材料具有引起二者相互排斥的电荷时,乳液与烃吸附剂材料是相容的,并且浆料稳定,其中烃吸附剂材料和聚合物胶乳在液体介质例如含水流体,如水中分布均匀。如果吸附剂材料和胶乳乳液颗粒不互相排斥,则在吸附剂材料上发生不可逆的胶乳凝聚。因此,这些材料是不相容的,胶乳会从乳液中凝出。0080对于那些当分散在水中时生成低PH值混合物的沸石,可以通过提高PH值来另外获得稳定性。这很重要,原因在于本领域中常用的有机胶乳粘合剂乳液带负电荷,因而其PH值通常大于7。当高PH值粘合剂乳液与低。
49、PH值沸石浆料合并时,会产生不稳定性,这往往导致浆料凝结。根据吸附剂材料的酸度,可将浆料的PH水平控制在约4约10。优选的PH值范围是约5约8,更优选约6约75。0081在另一种实施方式中,优选将分散剂与粘合剂组合使用。分散剂可为阴离子型、非离子型或阳离子型,其用量基于吸附剂材料重量通常为约01约10WT。显然,分散剂的具体选择重要。合适的分散剂可以包括聚丙烯酸酯、烷氧基化物、羧化物、磷酸酯、磺酸酯/盐、牛磺酸酯/盐、磺基琥珀酸酯/盐、硬脂酸酯/盐、月桂酸酯/盐、胺、酰胺、咪唑啉、十二烷基苯磺酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠及其混合物。在一种实施方式中,优选的分散剂是低分子量的聚丙烯酸,其中该酸的许多质子被钠替代。在一种特别优选的实施方式中,已发现低分子量阴离子型分散剂例如十二烷基苯磺酸钠和二辛基磺基琥珀酸钠可提供优异的沸石分散和沸石粘合剂稳定性。例如,在用高SI/AL比的SAL沸石即,经硫酸浸取的沸石和苯乙烯丙烯酸胶乳粘合剂乳液配制浆料的情况下,已发现低分子量的阴离子型分散剂可提供优异的沸石分散和沸石粘合剂稳定性。优选的复合材料包含约90WT的沸石、约9。