[发明专利]涂覆的颗粒过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及用作颗粒过滤器的带有机械加强物(mechanicalreinforcement)的多孔陶瓷基体，用作颗粒过滤器的带有SCR催化剂的多孔陶瓷基体，包括多孔陶瓷基体的多孔陶瓷蜂窝式过滤器，用于净化废气的的系统，所述系统选自具有包括多孔陶瓷基体的多孔陶瓷蜂窝式过滤器的废气排放系统，以及制造多孔陶瓷基体的方法。

背景技术

柴油颗粒过滤器(DPF)一般涂覆有催化剂，其具有氧化积聚的碳烟(soot)以及氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)的功能。如果催化剂在过滤器中的负载水平足够高，可以将位于上游的柴油氧化催化剂(DOC)的功能集成进DPF中。

为节省空间和成本并改善整个系统的效率，将选择性催化还原(SCR)催化剂集成进DPF乃至将一部分的SCR功能集成进DPF是有较大利益的。SCR是根据以下三个反应用NH₃将NO和NO₂还原为水和氮气：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O(“标准SCR”)

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O(“快速SCR”)

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O(“NO₂SCR”)

在SAE论文SAE2011-01-1312中描述了具有集成SCR催化剂的过滤器。其与另外的SCR模块结合使用，并且与其中DPF和SCR催化剂分离的相应系统相比，该文件示出具有结合的SCR-DPF的系统具有更好的性能。在另一论文，SAE2011-01-1140中，描述了基于涂覆在堇青石DPF上的铜沸石的SCR-DPF的开发。来自此论文最重要的信息是对于SCR-DPF，对于59％多孔性水平下的堇青石，出现裂纹的碳烟负载水平是6.8g/l。所述基体会经受住此碳烟负载，但是过滤器内部的对应温度>1000℃并且其具有对沸石的影响。

WO2011128026A1给出了在其孔壁内包括SCR催化活性涂层的壁流式过滤器的实例。在此申请中描述了约100g/l的Fe-沸石涂层，并且该产品的特征是在通道的入口侧施加第二外涂层(保护涂层，overcoating)，其减少碳烟的深床过滤(deepbedfiltration)。

US2011268635A1描述了基于无纺无机纤维基质的另一版本的壁流式过滤器。该基质含有金属交换的菱沸石分子筛作为SCR催化剂。

US2010287915A1描述了壁流式过滤器，其中SCR催化剂作为层位于出口通道表面上，并且用于氧化颗粒物质(PM)的催化剂作为层位于入口通道上。在此解决方案中两个催化活涂层由DPF的孔壁分隔。

EP1663458B1中描述了催化制品，其包括整体式壁流过滤器，其含有以1.3g/in³负载渗透壁的SCR催化剂组合物。

在WO2012135871A1中描述了多功能或多涂覆壁流式过滤器，其含有所有类型的图层：水解催化剂、SCR催化剂、氨氧化催化剂和氧化催化剂。水解催化剂位于入口侧并且氧化催化剂位于出口侧，两者由含有SCR催化剂的过滤器孔壁分隔。根据此文件的教导，将不同的催化剂类型分离至不同的区域是必要的。

在WO2013060487A1中描述了特殊的SCR催化剂组合物，其中基于沸石的催化剂与基于Ce-Mn/Al₂O₃或CeO₂-ZrO₂粉末的混合物用于形成SCR催化剂。该解决方案描述了如何通过由这些特殊金属氧化物代替对应的体积可以减少催化剂组合物中昂贵的沸石的量。专利申请US2009304566A1以及WO2008085280A2中也描述了类似的解决方案。所有的三个文件描述了可以在不同类型的催化剂载体上使用的特殊类型的SCR催化剂组合物。

文件EP2123355A1中描述了由基于沸石的催化剂粉末、γ-氧化铝粉末、氧化铝纤维和作为用于这些组分的粘结剂的氧化铝溶胶形成的基质。较大的缺点是，不可能制造基于该组合物的柴油颗粒过滤器，因为大量的氧化铝产生较高的热膨胀系数和较低的热导率，其使得过滤器中碳烟的保存再生是不可能的。