用于控制蒸發(fā)烴排放物的涂層濾網(wǎng)吸附裝置制造方法
【專利摘要】一種用于回收揮發(fā)性烴的烴吸附裝置，所述揮發(fā)性烴來自若干來源，并且如果未經(jīng)吸附會在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時通過汽車發(fā)動機(jī)的空氣凈化器釋放到大氣中。所述裝置設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)中，以使流過發(fā)動機(jī)的所有空氣都通過所述裝置。所述裝置包括具有空氣進(jìn)口和空氣出口的殼體。所述殼體包括基材和涂覆在該基材表面的揮發(fā)性烴吸附材料。所述吸附材料可以是硅膠、分子篩和/或活性炭。所述材料還包含可使該材料與基材表面粘附的粘合劑。
【專利說明】用于控制蒸發(fā)烴排放物的涂層濾網(wǎng)吸附裝置
[0001] 本申請是由恩格哈德公司于2006年5月31日提交的國際申請?zhí)枮镻CT/US2006/021063的發(fā)明名稱為“用于控制蒸發(fā)烴排放物的涂層濾網(wǎng)吸附裝置”的國際申請的分案申請。該國際申請PCT/US2006/021063進(jìn)入中國國家階段的日期為2008年I月31日，國家申請?zhí)枮?00680028206.9。
_2] 相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求2005年6月I日提交的名稱為“COATED SCREEN ADSORPT1N UNIT FORCONTROLLING EVAPORATIVE HYDROCARBON EMISS1NS” 的美國臨時專利申請 N0.60/686486的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種用于吸附汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中的揮發(fā)性烴燃料蒸氣的裝置。這些蒸氣在發(fā)動機(jī)關(guān)閉后產(chǎn)生，如果不吸附，則會流出空氣凈化器進(jìn)入大氣。

【背景技術(shù)】
[0005]用于捕集來自汽車燃料箱的揮發(fā)性烴類燃料蒸氣的系統(tǒng)和方法是公知的。這種系統(tǒng)基于包含可再生吸附劑(例如活性炭)的防護(hù)濾器(canister)，通常被稱作蒸發(fā)損失控制系統(tǒng)。吸附劑吸附揮發(fā)性烴，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)操作條件適合燃燒被捕集的烴時，空氣流通過吸附劑以使其解吸，然后將富含烴的空氣流送入發(fā)動機(jī)中，在此燃燒解吸的烴。以下美國專利中公開了蒸發(fā)損失控制系統(tǒng):US4877001、US4750465和US4308841。
[0006]用于吸附汽車廢氣流中的未燃燒烴的系統(tǒng)和方法也是公知的。這些系統(tǒng)和方法特別適用于吸附汽車發(fā)動機(jī)冷啟動時排放的未燃燒烴。
[0007]例如，US4985210涉及一種汽車廢氣凈化裝置，該裝置使用三效催化劑，在該三效催化劑上游的烴捕集器中使用Y型沸石或絲光沸石。在US4985210的圖2所示的實施方式中，在吸附劑區(qū)上游設(shè)置活性炭床層。根據(jù)廢氣流的溫度，電磁控制閥機(jī)構(gòu)起將廢氣流導(dǎo)向活性炭床層內(nèi)或周圍，然后通過吸附劑區(qū)和三效催化劑的作用。
[0008]US5051244涉及一種處理發(fā)動機(jī)廢氣流的方法，其中在發(fā)動機(jī)操作的冷啟動階段將氣流導(dǎo)向通過吸附劑區(qū)的分子篩。當(dāng)烴開始解吸時，氣流繞過吸附劑區(qū)直到催化劑在其操作溫度下，這時再使氣流流過吸附劑區(qū)，以解吸烴并將其帶至催化劑區(qū)。MHeimrich、L.Smith 和 J.Kotowski 的論文“Cold-Start Hydrocarbon Collect1n for AdvancedExhaust Emiss1n Control ”(SAE出版號920847)公開了一種裝置，其功能類似于US5051244中的裝置。
[0009]US5125231公開了一種用于減少烴排放物的發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，包括使用β -沸石作為烴吸附劑。二氧化硅/氧化鋁比為70/1?200/1的沸石是優(yōu)選的吸附劑。該裝置包括旁路管線和閥，用于在冷啟動操作時將廢氣從第一轉(zhuǎn)化器直接引入第二轉(zhuǎn)化器，并且在第一轉(zhuǎn)化器達(dá)到點火溫度時或者繞過第二轉(zhuǎn)化器或?qū)⒌诙D(zhuǎn)化器的流出物循環(huán)至第一轉(zhuǎn)化器。
[0010]US5158753公開了一種廢氣凈化裝置，包括:催化劑裝置，其安裝在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)廢氣通路中，用于處理發(fā)動機(jī)廢氣；吸附裝置，其安裝在催化劑裝置與內(nèi)燃機(jī)之間的廢氣通路中，用于處理發(fā)動機(jī)廢氣。一種實施方式包括熱交換器，用于在從內(nèi)燃機(jī)流向吸附裝置的廢氣與從吸附裝置流向催化劑裝置的廢氣之間進(jìn)行換熱?；蛘撸呋瘎┭b置包括固定在熱交換器的低溫側(cè)氣流通道中的催化劑，并且允許從內(nèi)燃機(jī)流向吸附裝置的廢氣流至熱交換器的高溫側(cè)氣流通道。
[0011]US6171556公開了一種處理包含烴和其它污染物的廢氣流的方法和裝置。該方法包括以下步驟:使廢氣流流過其中包括具有第一催化劑區(qū)和第二催化劑區(qū)的整體的催化構(gòu)件，從而與第一催化劑區(qū)的催化劑接觸，以將廢氣流中的至少一部分污染物轉(zhuǎn)化為無害產(chǎn)物。然后將廢氣流從催化構(gòu)件排出，并使其流過吸附劑區(qū)，以用吸附劑組合物吸附至少一部分烴污染物。將廢氣流從吸附劑區(qū)排出，并使其流到第二催化劑區(qū)，以將至少一部分污染物轉(zhuǎn)化為無害產(chǎn)物。然后通過合適的排放途徑將如此處理的廢氣流排入大氣。優(yōu)選的吸附劑是二氧化娃/氧化招的比較高且相對Bronsted酸度低的沸石。吸附劑組合物優(yōu)選包含β-沸石。
[0012]用于在車輛關(guān)閉時吸附蒸氣(否則，該蒸氣將從車輛的進(jìn)氣系統(tǒng)排放到大氣中)的系統(tǒng)也是公知的。美國專利申請公開N0.US2002/0043156A1公開了一種固定具有空氣流進(jìn)口和空氣流出口的空氣過濾器的殼體。該空氣過濾器包含設(shè)置在載體上的過濾介質(zhì)，而該載體設(shè)置在殼體內(nèi)或固定在殼體上，并且在過濾器的空氣流出口端過濾介質(zhì)與載體之間設(shè)置可滲透空氣的烴吸附材料。優(yōu)選的烴吸附劑是活性炭濾布。
[0013]ΕΡ1110593Α1類似于上述美國專利申請公開。該歐洲專利申請公開了一種空氣過濾器組件，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的多個過濾層。其中一個過濾層是浸有碳的聚氨酯泡沫層，用于在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時去除通過空氣進(jìn)口擴(kuò)散至過濾器的烴蒸氣。
[0014]已發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動機(jī)關(guān)閉后，在汽車發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中聚集了來自若干來源的大量揮發(fā)性烴。發(fā)動機(jī)關(guān)閉后，這些烴接著排放到大氣中?，F(xiàn)有的系統(tǒng)和方法對防止這種烴排放物通過發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的關(guān)注較少，原因在于與來自燃料系統(tǒng)的烴排放物以及如果未經(jīng)處理則會進(jìn)入大氣的廢氣流相比，這種排放物的量較小。然而，考慮到聯(lián)邦政府及各州關(guān)于必須將大氣中所有未燃燒烴排放物消除到技術(shù)上可行程度的日益嚴(yán)格的法令，需要提供用于吸附這種烴的裝置。
[0015]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于吸附在發(fā)動機(jī)關(guān)閉過程中發(fā)動機(jī)上游的進(jìn)氣系統(tǒng)排放的揮發(fā)性烴的裝置，從而防止這種烴排放到大氣中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明包括一種新型裝置，用于吸附在發(fā)動機(jī)關(guān)閉過程中排放到車輛發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的烴。本發(fā)明的一個方面涉及使用烴吸附劑涂覆的多孔基材來控制車輛的蒸發(fā)烴排放物。特別地，本發(fā)明涉及使用新型吸附劑涂覆的多孔基材來控制當(dāng)發(fā)動機(jī)停止運轉(zhuǎn)時來自機(jī)動車的進(jìn)氣系統(tǒng)的蒸發(fā)烴排放物。
[0017]本發(fā)明的另一方面涉及烴吸附劑涂覆的基材以及與所述烴吸附劑涂覆基材相鄰的至少一個保護(hù)濾網(wǎng)，用于控制當(dāng)發(fā)動機(jī)停止運轉(zhuǎn)時來自機(jī)動車的進(jìn)氣系統(tǒng)的蒸發(fā)烴排放物。
[0018]簡言之，本發(fā)明涉及以下方案。
[0019]1.一種用在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中的烴吸附裝置，包括烴吸附劑涂覆的多孔基材和與所述基材相鄰的至少一個保護(hù)濾網(wǎng)。
[0020]2.如方案I的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑選自硅膠、活性炭、八面沸石、菱沸石、斜發(fā)沸石、絲光沸石、硅質(zhì)巖、沸石X、沸石Y、超穩(wěn)定沸石Y、ZSM沸石、菱鉀沸石和β-沸
O
[0021]3.如方案I的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑為沸石。
[0022]4.如方案I的烴吸附裝置，其中所述多孔基材為絲濾網(wǎng)。
[0023]5.如方案4的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)的網(wǎng)絲直徑為約0.01?0.07英寸，并且其中所述絲濾網(wǎng)每線性英寸包含約8X8?約20X20網(wǎng)絲。
[0024]6.如方案4的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)選自不銹鋼、Fe-Cr-Al合金、鈦、鋁、尼龍、聚丙烯、PVC、ABS和聚乙烯。
[0025]7.如方案6的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)經(jīng)金屬氧化物底涂層、金屬熱電弧噴涂底層、金屬熱電弧噴涂層和金屬氧化物底涂層、溶膠溶液底涂層進(jìn)行底層涂覆或預(yù)處理，或者經(jīng)酸蝕刻預(yù)處理，并且所述經(jīng)底層涂覆或預(yù)處理的絲濾網(wǎng)涂有所述烴吸附劑涂層。
[0026]8.如方案7的烴吸附裝置，其中所述金屬熱電弧噴涂底層選自N1、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 系列不銹鋼。
[0027]9.如方案8的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)底層涂覆有所述金屬熱電弧噴涂層和難熔氧化物層。
[0028]10.如方案I的烴吸附裝置，其中所述裝置包括兩個保護(hù)濾網(wǎng)，并且所述濾網(wǎng)位于所述基材兩側(cè)。
[0029]11.在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中，所述進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣過濾器、所述空氣過濾器上游的空氣進(jìn)口以及所述空氣過濾器下游的空氣出口，所述空氣出口將空氣導(dǎo)向發(fā)動機(jī)，并且烴吸附劑布置在所述空氣過濾器與所述空氣出口之間，改進(jìn)包括其中所述烴吸附劑涂覆在多孔基材上，并且至少一個保護(hù)濾網(wǎng)與所述多孔基材相鄰。
[0030]12.如方案11的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑涂覆的多孔基材具有一個位于所述多孔基材下游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)。
[0031]13.如方案11的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑涂覆的多孔基材具有一個位于所述多孔基材上游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)以及一個位于所述多孔基材下游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)。
[0032]通過以下描述和所附權(quán)利要求來闡明本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化器的部件分解圖。
[0034]圖2為本發(fā)明的烴吸附裝置的剖面(示出下方結(jié)構(gòu))透視圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的烴吸附裝置沿圖2中的線3-3的截面圖。

【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的揮發(fā)性烴吸附裝置特別適合吸附揮發(fā)性烴燃料蒸氣，該蒸氣在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時若不被吸附將從汽車發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)排放到大氣中。這種燃料蒸氣來自若干來源，例如殘余燃料、膠泥(puddle)、運轉(zhuǎn)后噴射器泄漏、滲漏、來自廢氣循環(huán)的烴、來自PCV的油烴等。本發(fā)明的目標(biāo)是吸附這些燃料蒸氣，以幫助滿足將由California Air ResourceBoard強(qiáng)制施行的LEV II和PZEV限制以及將由聯(lián)邦政府強(qiáng)制施行的Tier II限制(針對2004年車型)。
[0037]在一種實施方式中，本發(fā)明的揮發(fā)性烴吸附裝置位于進(jìn)氣系統(tǒng)中，以使流過發(fā)動機(jī)的所有空氣通過該裝置。在另一種實施方式中，揮發(fā)性烴吸附裝置可位于空氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)的直接流道以外，例如揮發(fā)性烴吸附裝置可定位靠在進(jìn)氣系統(tǒng)的一個或多個壁上。進(jìn)氣系統(tǒng)包括具有空氣進(jìn)口和空氣出口的殼體。殼體內(nèi)包括一個或多個揮發(fā)性烴吸附裝置，該吸附裝置包括基材和涂覆在基材表面的揮發(fā)性烴吸附劑材料?；目梢园澈蟿?，該粘合劑將烴吸附劑材料粘附至基材表面。
[0038]本發(fā)明的揮發(fā)性烴吸附裝置包括容納多孔基材和涂覆在基材表面的揮發(fā)性烴吸附材料的框架。該多孔基材可以由本領(lǐng)域已知的任何材料制成，可以是金屬或聚合物。優(yōu)選的金屬包括不銹鋼合金(例如304和316不銹鋼)、Fe-Cr-Al合金、鈦或鋁。優(yōu)選的聚合物基材包括尼龍、聚丙烯、PVC、ABS或聚乙烯。多孔基材必須能夠耐受汽車發(fā)動機(jī)罩內(nèi)的環(huán)境。因此，金屬基材是優(yōu)選的，并且尼龍比其它聚合物基材更優(yōu)選。
[0039]在一種實施方式中，多孔基材是用揮發(fā)性烴吸附劑材料涂覆的具有較大開口的濾網(wǎng)。該濾網(wǎng)可以是紡織的或無紡的，優(yōu)選紡織的。紡織濾網(wǎng)提供可得到均勻空氣流而不會形成溝道的開口。該濾網(wǎng)在網(wǎng)絲接合處可焊接或不焊接。必須考慮濾網(wǎng)幾何結(jié)構(gòu)的選擇。通常，濾網(wǎng)為絲網(wǎng)，其織紋致密且具有小開口，以在烴擴(kuò)散通過濾網(wǎng)時增加烴分子與涂層網(wǎng)絲接觸的概率。然而，還希望具有足夠大的開口，以將發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時的空氣流動限制降至最低。因此，例如網(wǎng)絲直徑可為約0.01?約0.07英寸，優(yōu)選約0.02?0.035英寸，更優(yōu)選約0.023?0.028英寸，網(wǎng)格尺寸為每線性英寸約4X4?約100X 100網(wǎng)絲,優(yōu)選每線性英寸約8X8?約20X20網(wǎng)絲,更優(yōu)選每線性英寸約12X 12網(wǎng)絲。
[0040]在一種實施方式中，烴吸附裝置還包括與烴吸附劑涂覆的基材相鄰的至少一個保護(hù)濾網(wǎng)或濾布。該保護(hù)濾網(wǎng)可以位于烴吸附劑涂覆基材的上游側(cè)或下游側(cè)。在另一種實施方式中，烴吸附裝置包括在所述烴吸附劑涂覆基材上游側(cè)的第一保護(hù)濾網(wǎng)和在所述烴吸附劑涂覆基材下游側(cè)的第二保護(hù)濾網(wǎng)。該保護(hù)濾網(wǎng)或濾布可以是紡織的或無紡的金屬，或者是塑料，例如尼龍、聚丙烯、聚酯、PVC、ABS或聚乙烯。在一種優(yōu)選實施方式中，可以使用紡織尼龍濾網(wǎng)。該濾網(wǎng)的功能之一是防止吸附劑涂層萬一從濾網(wǎng)脫落后進(jìn)入發(fā)動機(jī)而損失。在汽車發(fā)動機(jī)的環(huán)境下，吸附劑涂層剝落可能成為問題。例如，吸附劑材料會由于來自發(fā)動機(jī)的熱量和振動而可能破碎、剝離(peal)、開裂或從多孔基材上脫落，進(jìn)入發(fā)動機(jī)，并阻塞細(xì)小的發(fā)動機(jī)通道，例如燃料注入管線。因此，保護(hù)濾網(wǎng)必須具有小到足以截留吸附劑涂層顆粒的開口，但同時開口必須足夠大以使發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時的空氣流動不受到過度限制。保護(hù)濾網(wǎng)的開口可為約50?約1000微米，優(yōu)選約200?約500微米，網(wǎng)絲直徑為約30?約1000微米，優(yōu)選約80?約200微米。
[0041]在另一種實施方式中，將所述涂層多孔基材和所述至少一個保護(hù)濾網(wǎng)或濾布與框架固定在一起。特別適用的框架是厚度約1/16英寸且寬度約1/2的尼龍框架?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域已知的任何手段，例如機(jī)械途徑、焊接、化學(xué)粘合或聚合物框架的熱粘合，將該框架組件固定在一起。
[0042]參照附圖可以更容易理解本發(fā)明的揮發(fā)性烴吸附裝置，這些附圖僅為示例性，并無意于限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。具體參見圖1，空氣凈化器2由兩件式殼體4、6形成，該殼體界定出長扁狀的空氣凈化器2。該殼體界定出封閉中空的內(nèi)部或外殼8，其中第一部件4具有用于連接清潔空氣管道12的清潔空氣端口 10。第二部件6具有位于該第二部件6—側(cè)的用于連接非清潔空氣管道的進(jìn)口(未示出)。將此兩件式殼體組裝，構(gòu)成安裝在機(jī)動車機(jī)罩下方的單件式空氣凈化器2。
[0043]優(yōu)選地，兩件式殼體4、6由塑料制成，所述兩個部件扣接在一起，形成單件式空氣凈化器2。或者，殼體可由金屬或塑料金屬復(fù)合材料制成。在附圖中顯示和描述的空氣凈化器2為矩形，但應(yīng)當(dāng)理解空氣凈化器2可以具有不同的形狀，例如圓形或橢圓形。
[0044]空氣凈化器2包含空氣過濾材料14。空氣過濾材料14設(shè)置在兩件式殼體4、6的中空內(nèi)部8中?？諝膺^濾材料14的作用是吸收環(huán)境空氣中存在的臟物，并將殼體分成位于空氣過濾材料14上游的非清潔空氣部件16以及位于空氣過濾材料14下游的清潔空氣部分18。通常，空氣過濾材料14由壓縮織物形成的紙制成。為了使空氣通過，空氣過濾材料14具有微小的孔。當(dāng)從環(huán)境中吸入空氣時，空氣過濾材料14收集臟物和灰塵顆粒?；蛘撸諝膺^濾材料14可以具有加入的油基材料或由油基材料形成，以使灰塵粘附在空氣過濾材料14上。箭頭20所示的離開空氣過濾材料14的清潔空氣基本不含臟物和灰塵顆粒。
[0045]當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，從環(huán)境中吸入空氣，經(jīng)空氣過濾材料14過濾，然后清潔空氣20再輸送至發(fā)動機(jī)。然而，當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時，未燃燒的烴可能釋放到環(huán)境中。因此，為了防止烴排入環(huán)境，空氣凈化器2設(shè)置有烴吸附裝置21。
[0046]如圖1所示，烴吸附裝置21位于殼體4、6的清潔空氣部分18中空氣過濾材料14的下游。在另一種實施方式中，烴吸附裝置21可以位于殼體4、6的非清潔空氣部分16中空氣過濾材料14的上游(未示出)。如圖1清楚示出的，烴吸附裝置21的形狀與殼體的第一部件4相同。優(yōu)選地，烴吸附裝置21包括烴吸附劑涂覆的基材22，基材22夾在上游保護(hù)濾網(wǎng)24與下游保護(hù)濾網(wǎng)26之間。在另一種實施方式中，不存在上游濾網(wǎng)24，但重要的是使用下游濾網(wǎng)26來防止任何吸附劑涂層顆粒進(jìn)入發(fā)動機(jī)。烴吸附裝置21可通過本領(lǐng)域已知的任何途徑與第一部件4連接，例如通過嵌入成型或永久性扣接，以使裝置21不會輕易地從殼體脫落。因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)(未示出)運轉(zhuǎn)時，離開空氣過濾材料14的清潔空氣20將通過上游保護(hù)濾網(wǎng)24、烴吸附劑涂覆基材22和下游保護(hù)濾網(wǎng)26，到達(dá)清潔空氣管道12。
[0047]在優(yōu)選實施方式中，烴吸附劑涂覆基材22可自再生。與吸收烴和捕集它們直到烴吸附劑涂覆基材22飽和相反，烴可以相對容易地從烴吸附劑涂覆基材22上釋放。該釋放發(fā)生在發(fā)動機(jī)中速至高速運轉(zhuǎn)并將空氣推進(jìn)清潔空氣管道12時。優(yōu)選地，當(dāng)空氣通過空氣凈化器2時，烴吸附劑涂覆基材22中捕集的烴被拉出并通過清潔空氣管道12輸送至發(fā)動機(jī)，在發(fā)動機(jī)中燃燒掉。通過允許烴從烴吸附裝置21釋放，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式實現(xiàn)了自再生，并且烴處理的結(jié)果是在車輛的整個壽命期間無需更換烴吸附裝置21。
[0048]具有烴吸附裝置21的空氣凈化器2可以通過提供兩件式殼體4、6來制造。通過用烴吸附材料28涂覆，得到烴吸附裝置21。接著如下組裝空氣凈化器2:將空氣過濾材料14插入殼體內(nèi)部，然后將烴吸附劑涂覆基材22 (包括上游保護(hù)濾網(wǎng)24和下游保護(hù)濾網(wǎng)26)連接至殼體的第一部件4。
[0049]特別參見圖2，烴吸附裝置30包括烴吸附劑涂覆基材32，基材32包括上游保護(hù)濾網(wǎng)(或濾布)34和下游保護(hù)濾網(wǎng)(或濾布)36。烴吸附劑涂覆濾網(wǎng)由如上所述的多孔基材形成。烴吸附劑涂覆濾網(wǎng)32和保護(hù)濾網(wǎng)或濾布34、36與框架38固定在一起。圖3示出了烴吸附裝置30的截面圖，烴吸附裝置30包括烴涂覆基材32，其包括上游保護(hù)濾網(wǎng)(或濾布)34和下游保護(hù)濾網(wǎng)(或濾布)36，并與框架38固定在一起。
[0050]上述表明，本發(fā)明提供了一種烴吸附裝置，該裝置可以是進(jìn)氣系統(tǒng)中的一個部件的一部分。本發(fā)明還可通過用烴吸附材料涂覆進(jìn)氣系統(tǒng)中任何現(xiàn)有的部件而使其成為烴吸附裝置。這使得進(jìn)氣系統(tǒng)中的部件數(shù)量明顯減少。盡管對機(jī)動車的進(jìn)氣系統(tǒng)中的烴吸附材料進(jìn)行了特定強(qiáng)調(diào)，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以用于機(jī)動車的排氣系統(tǒng)。
[0051]當(dāng)發(fā)動機(jī)處于運轉(zhuǎn)模式時，即當(dāng)車輛運動和/或處于空轉(zhuǎn)模式時，使清潔空氣流通過該裝置以使被材料吸附的揮發(fā)性烴解吸，然后燃燒解吸的烴。本發(fā)明裝置中的揮發(fā)性烴的吸附發(fā)生在較低溫度，例如約O?350 T (較高的溫度往往有利于解吸而不是吸附)。
[0052]空氣凈化器的殼體可以由各種金屬或聚合物構(gòu)成。當(dāng)然，所選擇的金屬或聚合物應(yīng)當(dāng)耐受各種發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)條件(特別是長期空轉(zhuǎn))下的進(jìn)氣系統(tǒng)中的溫度，并且優(yōu)選具有輕的重量。當(dāng)然，該殼體必須耐受常用于發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)的油、燃料、潤滑脂等。殼體的尺寸并不關(guān)鍵，但受限于從空氣凈化器到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的管道的尺寸，原因是殼體應(yīng)當(dāng)緊密裝配在這種管道內(nèi)(可在殼體端部使用普通的耐油和耐烴襯墊，從而確保殼體外部與管道內(nèi)壁之間氣密封閉)。
[0053]殼體具有空氣進(jìn)口和空氣出口，并且通常在其兩端開口。殼體形狀并不關(guān)鍵，即可以是圓柱形、三角形、方形、矩形、多邊形等。殼體長度也不關(guān)鍵，但殼體長度通常為約5?約12英寸，寬度或直徑為約5?約12英寸，壁厚為約0.25英寸。
[0054]制造殼體的合適材料包括對發(fā)動機(jī)室內(nèi)存在的溫度和材料(例如液體燃料、燃料蒸氣、油、潤滑脂等)具有耐受性的熱塑性聚合物、熱固性聚合物和金屬，特別是鋁、Fe-Cr合金或Cr-Al-Fe合金。
[0055]用于實施本發(fā)明的吸附材料包括涂覆在基材上的烴吸附劑材料。烴吸附劑優(yōu)選具有疏水性以及親有機(jī)性(即對有機(jī)化學(xué)物質(zhì)具有高度吸附性)。優(yōu)選地，基材包括板、網(wǎng)、箔等形式的聚合物或金屬，例如鋁、鈦、不銹鋼、Fe-Cr合金或Cr-Al-Fe合金。為了增大吸附劑的表面積，希望金屬基材以波紋方式存在。通常，基材上的烴吸附劑的加載量為約0.05?約 lg/in2,更優(yōu)選約 0.1 ?約 0.4g/in2,例如 0.2g/in2。
[0056]烴吸附劑可為硅膠、分子篩、活性炭或其混合物。該材料可以作為硅膠、分子篩或活性炭的單層或各獨立的多層設(shè)置在基材上。優(yōu)選地，該材料只包含分子篩，或者包含分子篩與約5?約50wt%的活性炭(孔尺寸為約5?約500埃)的混合物。
[0057]優(yōu)選地，分子篩是天然或合成的沸石，例如八面沸石、菱沸石、斜發(fā)沸石、絲光沸石、硅質(zhì)巖、沸石X、沸石Y、超穩(wěn)定沸石Y、ZSM沸石、菱鉀沸石或β -沸石。
[0058]可能需要對基材進(jìn)行預(yù)處理，以幫助防止烴吸附劑涂層剝落。在一種實施方式中，可以例如通過對基材施加底涂層來預(yù)處理基材，從而改善基材與烴吸附洗涂層(washcoat)之間的粘附。例如，可以用金屬氧化物(例如氧化鋁、氧化鈰或氧化鋯)、金屬電弧噴涂層、金屬電弧噴涂層和金屬氧化物、溶膠溶液(例如二氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠或氧化鋁溶膠)對基材進(jìn)行預(yù)處理施加底涂層，或者對基材進(jìn)行酸蝕刻。
[0059]可選地，首先可以用高表面積組分涂覆濾網(wǎng)，所述組分構(gòu)成預(yù)處理金屬熱電弧噴涂層和可選地洗涂層，例如氧化鋁、氧化鈰和氧化鋯。金屬熱電弧噴涂層可用于改善洗涂層的粘附性。一般地，本發(fā)明的金屬熱電弧噴涂層可通過熱噴涂工藝施加，熱噴涂工藝包括等離子體噴涂、單線等離子體噴涂、高速氧燃料噴涂、燃燒絲(combust1n wire)和/或粉末噴涂、電弧噴涂等。
[0060]本發(fā)明的一方面，在基材上電弧噴涂(例如雙線電弧噴涂)金屬(如這里和權(quán)利要求中所用的，此術(shù)語包括金屬混合物，包括但不限于金屬合金、假合金和其它金屬間組合)得到的結(jié)構(gòu)意外地特別適合用作洗涂層的基材(例如難熔金屬氧化物)。雙線電弧噴涂(在這里被術(shù)語“線電弧噴涂”和更廣義的術(shù)語“電弧噴涂”涵蓋)是已知的工藝，例如參見US4027367，通過引用將其結(jié)合于此。簡言之，在雙線電弧噴涂工藝中，兩根原料絲充當(dāng)兩個自耗電極。這些絲在送至噴槍噴嘴(以類似于送至線材火焰噴槍的方式)時彼此絕緣。這些絲在噴嘴中產(chǎn)生的氣流中心會合。電弧在該絲之間引發(fā)，并且流過絲的電流使其端部熔化。將壓縮霧化氣(通常為空氣)引導(dǎo)通過噴嘴和電弧區(qū)，對熔融液滴進(jìn)行剪切，以形成推到基材上的噴霧。只有金屬絲原料可用于電弧噴涂系統(tǒng)，原因是原料必須是導(dǎo)電的。噴槍所產(chǎn)生的高溫顆粒在與金屬基材上的碰撞點處形成微小的焊接區(qū)。因此，這種電弧噴涂層(在本文中有時稱為“錨定層“)具有良好的內(nèi)聚強(qiáng)度以及對基材極佳的粘附。
[0061]根據(jù)本發(fā)明，可以利用(但不限于)以下金屬和金屬混合物的原料將各種組合物的熱電弧噴涂層沉積在基材上=N1、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 系列不銹鋼，以及可選上述一種或多種的混合物。在一種實施方式中，金屬熱電弧噴涂層可包含鎳和鋁。在金屬熱電弧噴涂層中，鋁可占鎳與鋁總重量的約3?10%，可選地占約6?8%。
[0062]在另一種實施方式中，可用高表面積難熔金屬氧化物涂覆基材或熱電弧噴涂的基材，在約90?約120°C下干燥約0.5?約2小時，然后在約450?約650°C下煅燒0.5?約2小時。高表面積難熔金屬氧化物是現(xiàn)有技術(shù)公知的。通常，該難熔金屬氧化物的比表面積為約60?約300m2/g?？捎玫碾y熔金屬氧化物包括氧化招、氧化鈦、氧化錯以及氧化招與氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鋇和硅酸鹽中的一種或多種的混合物。優(yōu)選地，難熔金屬氧化物包含Y-氧化招。
[0063]然后，用所需的吸附劑漿料涂覆經(jīng)難熔金屬氧化物涂覆的基材并干燥(例如，在約105°C下)?；蛘撸煞謩e用硅膠、分子篩和/或活性炭的漿料涂覆經(jīng)難熔金屬氧化物涂覆的基材，以形成多層，并在涂覆各層間如上所述進(jìn)行干燥。
[0064]如果需要，在施加各層之后，可以在吸附劑上施加另一高表面積難熔金屬氧化物的頂涂層，隨后如上所述進(jìn)行干燥。
[0065]還應(yīng)該注意到，并非每層都需要延伸在基材的整個層上。例如，可用Y-氧化鋁涂覆整個長度的基材，然后干燥和煅燒。然后用所選的沸石和粘合劑涂覆整個長度的涂有氧化鋁的基材并干燥。然后，可以僅對一部分的沸石和粘合劑層涂覆活性炭層，然后干燥。或者，對經(jīng)氧化鋁涂覆基材的前部涂覆所選的沸石和粘合劑，同時對其后部涂覆活性炭和粘合劑，然后干燥。作為另一種可選方案，包括所選沸石中間層的氧化鋁涂覆基材可以接著涂覆Y-氧化鋁和活性炭的混合物(20-80wt%的氧化鋁，其余為活性炭)，然后干燥。
[0066]優(yōu)選的吸附劑材料是具有高二氧化硅/氧化鋁比的沸石。特別優(yōu)選的吸附劑包括US6171556中公開的β型沸石，通過引用將該文獻(xiàn)全文結(jié)合于此。
[0067]通常，具有所謂的三維孔結(jié)構(gòu)的篩材料優(yōu)選于具有一維或二維孔結(jié)構(gòu)的篩材料，盡管后者中有一部分也能接受。可接受的材料通常具有約3-8埃的微孔直徑。出乎意料地，二氧化硅/氧化鋁的比范圍為約25/1?300/1、優(yōu)選約100/1?約250/1的沸石(特別是β-沸石)已被證明是特別有效的吸附劑。優(yōu)選的沸石是離子交換沸石，例如H/β -沸石和Fe/ β -沸石。
[0068]優(yōu)選的沸石包括ZSM-5、Y沸石和β -沸石，其中β -沸石是特別優(yōu)選的?？梢蕴幚韮?yōu)選的沸石以減少酸位點數(shù)。這可以通過用有機(jī)酸或無機(jī)酸浸取沸石來實現(xiàn)。優(yōu)選的酸包括強(qiáng)無機(jī)酸，例如硫酸、硝酸、鹽酸、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、馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸等?？捎玫乃醿?yōu)選包括多元酸，優(yōu)選二官能酸，更優(yōu)選二元羧酸，其中最優(yōu)選乙二酸。所用酸的濃度為0.02?12Ν、優(yōu)選0.1?10Ν，固體沸石濃度為0.01?1.0g/ml、優(yōu)選0.05?0.5g/ml。浸取在合適的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，通常為10?100°C，例如，當(dāng)使用硫酸時優(yōu)選70?100°C，當(dāng)使用乙二酸時優(yōu)選10?50°C。浸取進(jìn)行足夠長的時間，以達(dá)到在浸取條件和濃度下可獲得的期望二氧化硅/氧化鋁比，浸取時間通常為約0.5?5小時，優(yōu)選0.5?3小時。
[0069]沸石可直接使用，或可以在約350?約900°C下用蒸汽進(jìn)行處理。優(yōu)選地，蒸汽處理在400?800°C，更優(yōu)選500?750°C，最優(yōu)選550?750°C下進(jìn)行。蒸汽溫度可以以例如每小時100?600°C的合適速率升高。蒸汽濃度通常為10?100%，優(yōu)選30-100%，其中優(yōu)選濃度為約50-100%，其余為空氣。蒸汽處理優(yōu)選在大氣壓下進(jìn)行。蒸汽處理的持續(xù)時間要足以處理沸石，通常為0.5?48小時，優(yōu)選0.5?24小時，更優(yōu)選0.5?8小時，最優(yōu)選0.5?5小時。蒸汽處理并未顯著提高二氧化硅/氧化鋁比。然而，據(jù)認(rèn)為蒸汽處理通過從沸石骨架上去除至少部分鋁而降低沸石的酸度。已發(fā)現(xiàn)，經(jīng)蒸汽處理的沸石提高沸石當(dāng)用于吸附氣態(tài)流中的烴時的耐用性，并且阻止焦炭形成。優(yōu)選地，對沸石既進(jìn)行酸(例如硫酸)浸取也進(jìn)行蒸汽處理。
[0070]在一種特別優(yōu)選的工藝中，對沸石首先進(jìn)行酸浸取然后進(jìn)行蒸汽處理?？蛇x地，蒸汽處理和酸浸取的步驟可以以任何所需次序重復(fù)進(jìn)行。例如，經(jīng)浸取和蒸汽處理的沸石可以重復(fù)進(jìn)行浸取，然后蒸汽處理。在一種【具體實施方式】中，可對沸石進(jìn)行浸取、蒸汽處理然后再進(jìn)行浸取。
[0071]1992年3月25日公布的CN1059701A中公開了一種處理β-沸石的有用方法，通過引用將該文獻(xiàn)結(jié)合于此。該文獻(xiàn)公開了一種高Si的β_沸石，該沸石通過對有機(jī)-胺模板工藝制成的β-沸石進(jìn)行煅燒以去除氮化合物來制備。在10?100°C下，用有機(jī)酸或無機(jī)酸溶液對β-沸石進(jìn)行浸取，其中酸溶液濃度為0.02?12Ν、優(yōu)選0.1?10Ν，固體沸石濃度為0.01?1.0g/ml、優(yōu)選0.05?0.5g/ml，浸取時間為0.5?5小時、優(yōu)選I?3小時。浸取后，在400?900°C下以蒸汽溫度每小時從100°C上升到600°C對沸石進(jìn)行蒸汽處理。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，可以使用的沸石除了蒸汽處理以外，還經(jīng)過處理以提高二氧化硅/氧化鋁的比。提高二氧化硅/氧化鋁比的方法導(dǎo)致氧化鋁從沸石上去除。例如，浸取將鋁從沸石結(jié)構(gòu)骨架上去除。被去除的鋁以鋁離子鹽形式被浸取液移走。
[0073]關(guān)于本發(fā)明，特別值得注意的是沸石骨架中的氧化鋁所賦予的酸度。據(jù)認(rèn)為通過浸取得到的高二氧化硅/氧化鋁比與沸石的酸度相關(guān)。沸石的酸度被認(rèn)為影響沸石在用于從廢氣流吸附烴時的耐用性，所述廢氣流例如是汽車廢氣流和工業(yè)廢氣流，其溫度典型地為300?800°C、更典型地為350?600°C。當(dāng)在這種環(huán)境中使用時，沸石往往損失吸附效率，這主要是由于孔堵塞和/或沸石骨架崩散?？梢酝ㄟ^控制沸石處理的條件來保持穩(wěn)定的沸石骨架。這些條件包括酸濃度、蒸汽溫度等。較溫和的條件降低了沸石骨架在處理過程中惡化的趨勢，并可以使骨架在去除氧化鋁的位置上穩(wěn)定化。
[0074]此外據(jù)認(rèn)為，蒸汽處理將鋁從沸石骨架上去除。受影響的鋁仍然停留在沸石中，可能留在孔中。沸石骨架在不含鋁的情況下被認(rèn)為穩(wěn)定化，并且孔中的鋁離子形成氧化鋁?？字袣堄嗟难趸X被認(rèn)為對降低的沸石酸度沒有貢獻(xiàn)。孔中的氧化鋁可以保持在孔中，或者在后續(xù)的浸取步驟中被洗出或浸出。
[0075]已發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)蒸汽處理或經(jīng)蒸汽處理的該沸石具有改善的抗結(jié)焦性，即明顯減少了發(fā)動機(jī)測試過程中的焦炭形成。盡管已知用于提高沸石的二氧化硅/氧化鋁比的酸浸取方法會降低酸度，但這樣的方法被認(rèn)為從沸石顆粒上不加選擇地去除鋁原子。例如蒸汽處理的方法優(yōu)先在Bronsted酸位點將鋁從沸石骨架上去除。通過更有效地阻止結(jié)焦以及關(guān)于如何處理沸石以得到這種性能并使骨架惡化最小的知識，可以認(rèn)識到它的重要性。實質(zhì)上，將沸石浸取到崩散才會導(dǎo)致Bronsted酸度降低；但單獨使用例如蒸汽處理的方法，或更優(yōu)選地再補(bǔ)充浸取，得到適用作根據(jù)本發(fā)明的烴吸附劑的更耐用沸石。
[0076]烴吸附劑材料還可包括導(dǎo)致該材料與基材表面粘附的粘合劑。這種粘合劑也被稱為洗涂層粘合劑。典型用于配制漿料的洗涂層粘合劑包括但不限于:有機(jī)聚合物；氧化鋁、二氧化硅或氧化鋯的溶膠；氧化鋁、二氧化硅或氧化鋯的無機(jī)鹽、有機(jī)鹽和/或水解產(chǎn)物；氧化鋁、二氧化硅或氧化鋯的氫氧化物；可水解為二氧化硅的有機(jī)硅酸鹽；及其混合物。
[0077]優(yōu)選的粘合劑是有機(jī)聚合物，其用量基于所述材料重量為0.5?20wt%，優(yōu)選2?1wt%0有機(jī)聚合物可以是熱固性或熱塑性聚合物，并且可以具有塑性或彈性。聚合物粘合劑可以包含聚合物領(lǐng)域已知的合適的穩(wěn)定劑和抗老化劑。最優(yōu)選的是熱固性彈性聚合物，將其作為膠乳、優(yōu)選作為水性漿料引入吸附劑組合物。在施涂該組合物并干燥時，粘合劑材料將烴吸附劑顆粒彼此固定并與基材表面固定，并且在某些情況下，粘合劑材料可以彼此交聯(lián)以改善粘附。這增強(qiáng)了涂層的整體性，對基材的粘附，并在機(jī)動車遇到振動時提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。粘合劑的使用使得材料能夠與基材粘附，而無需底涂層。粘合劑還可包含添加劑，以改善防水性和粘附。
[0078]可用的有機(jī)聚合物粘合劑組合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴共聚物、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚丁二烯共聚物、氯化橡膠、腈橡膠、聚氯丁二烯、乙烯-丙烯-二烯彈性體、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(乙烯基鹵化物)、聚酰胺、纖維素聚合物、聚酰亞胺、丙烯酸類樹脂、乙烯基丙烯酸類樹脂和苯乙烯丙烯酸類樹脂、聚乙烯基醇、熱塑性聚酯、熱固性聚酯、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、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸/苯乙烯丙烯酸共聚物膠乳和硅酮聚合物。特別優(yōu)選的聚合物粘合劑是丙烯酸/苯乙烯丙烯酸共聚物膠乳，
[0079]已發(fā)現(xiàn)，包含吸附劑材料和聚合物粘合劑(例如膠乳乳液)的漿料的組分相容性對于保持漿料的穩(wěn)定性和均勻性重要。在本發(fā)明中，相容性是指粘合劑和吸附劑材料在漿料中保持為獨立顆粒的混合物。據(jù)認(rèn)為當(dāng)聚合物粘合劑為膠乳乳液，并且該乳液和烴吸附劑材料具有引起二者相互排斥的電荷時，乳液與烴吸附劑材料是相容的，并且漿料穩(wěn)定，其中烴吸附劑材料和聚合物膠乳在液體介質(zhì)(例如含水流體，如水)中分布均勻。如果吸附劑材料和膠乳乳液顆粒不互相排斥，則在吸附劑材料上發(fā)生不可逆的膠乳凝聚。因此，這些材料是不相容的，膠乳會從乳液中凝出。
[0080]對于那些當(dāng)分散在水中時生成低pH值混合物的沸石，可以通過提高pH值來另外獲得穩(wěn)定性。這很重要，原因在于本領(lǐng)域中常用的有機(jī)膠乳粘合劑乳液帶負(fù)電荷，因而其PH值通常大于7。當(dāng)高pH值粘合劑乳液與低pH值沸石漿料合并時，會產(chǎn)生不穩(wěn)定性，這往往導(dǎo)致漿料凝結(jié)。根據(jù)吸附劑材料的酸度，可將漿料的PH水平控制在約4?約10。優(yōu)選的pH值范圍是約5?約8，更優(yōu)選約6?約7.5。
[0081]在另一種實施方式中，優(yōu)選將分散劑與粘合劑組合使用。分散劑可為陰離子型、非離子型或陽離子型，其用量基于吸附劑材料重量通常為約0.1?約1wt%。顯然，分散劑的具體選擇重要。合適的分散劑可以包括聚丙烯酸酯、烷氧基化物、羧化物、磷酸酯、磺酸酯/鹽、?；撬狨?鹽、磺基琥珀酸酯/鹽、硬脂酸酯/鹽、月桂酸酯/鹽、胺、酰胺、咪唑啉、十二燒基苯磺酸鈉、二辛基磺基琥拍酸鈉及其混合物。在一種實施方式中,優(yōu)選的分散劑是低分子量的聚丙烯酸，其中該酸的許多質(zhì)子被鈉替代。在一種特別優(yōu)選的實施方式中，已發(fā)現(xiàn)低分子量陰離子型分散劑(例如十二烷基苯磺酸鈉和二辛基磺基琥珀酸鈉)可提供優(yōu)異的沸石分散和沸石-粘合劑穩(wěn)定性。例如，在用高Si/Al比的SAL-β-沸石(即，經(jīng)硫酸浸取的β -沸石)和苯乙烯-丙烯酸膠乳粘合劑乳液配制漿料的情況下，已發(fā)現(xiàn)低分子量的陰離子型分散劑可提供優(yōu)異的沸石分散和沸石-粘合劑穩(wěn)定性。優(yōu)選的復(fù)合材料包含約90wt %的β -沸石、約9?^%丙烯酸聚合物膠乳和約Iwt %的十二燒基苯磺酸鈉或二辛基磺基琥拍酸鈉。
[0082]盡管單獨提高漿料pH值或添加陰離子型分散劑可以為漿料混合物提供足夠的穩(wěn)定性，但當(dāng)既提高PH值又使用陰離子型分散劑時可以獲得最佳結(jié)果。例如，對于當(dāng)分散在水和/或分散劑中時產(chǎn)生低PH值的沸石基漿料，可以如上所述通過提高pH值來另外獲得穩(wěn)定性。
[0083]本發(fā)明的烴吸附劑漿料，特別是包含聚合物膠乳的漿料，可以包含常規(guī)添加劑，例如增稠劑、抗微生物劑、抗氧化劑等。在一種實施方式中，可以使用諸如黃原膠增稠劑或羧甲基纖維素增稠劑之類的增稠劑。增稠劑使得可以在表面積較低的基材上得到足夠量的涂層(從而得到足夠的烴吸附容量)。增稠劑的次要作用還可以是利用分散顆粒的空間位阻提高漿料穩(wěn)定性。而且，增稠劑還有助于粘合涂層表面。
[0084]施加涂層的優(yōu)選方法是使用噴涂工藝?？梢酝ㄟ^任意的常規(guī)途徑將沸石漿料(沸石、水、粘合劑、具有合適粘度的增稠劑)噴涂在濾網(wǎng)上，例如使用涂料槍。可用干燥空氣或氮氣吹掃掉多余的漿料，從而干燥涂層和清潔濾網(wǎng)開口?？梢灾貜?fù)該工藝，以得到期望量的吸附劑。然后，在25?200°C、優(yōu)選90°C下，在機(jī)械對流烘箱中將涂層濾網(wǎng)充分干燥。施加涂層的其它方法可包括浸潰工藝或如下工藝:從軋輥上拉下濾網(wǎng)，將其通過連續(xù)輸送機(jī)式系統(tǒng)中的漿料池。
[0085]以下非限定性實施例闡明了本發(fā)明。除非另有說明，所有的份和百分比均基于重量。
[0086]實施例
[0087]實施例1
[0088]按照US6171556的實施例5中提出的方法制備經(jīng)硫酸浸取(“SAL”)的β -沸石。然后在650°C下在含60%蒸汽的空氣氣氛中對SALi1-沸石進(jìn)行蒸汽處理24小時，得到S12Al2O3比約為200的最終產(chǎn)物。
[0089]將500g經(jīng)蒸汽處理的SAL最終產(chǎn)物分散在521g的去離子水中，形成固體含量為48%的漿料。然后將該漿料進(jìn)行球磨，以使90%的顆粒具有小于9.5微米的顆粒尺寸。通過在漿料中添加21g膠態(tài)聚丙烯酸分散劑和154g聚丙烯酸膠乳粘合劑，得到最終漿料，其固體含量約為50Wt%、pH值約為6、最大粘度為400cps。
[0090]實施例2
[0091]用實施例1所得的最終漿料涂覆包含Cr-Al-Fe合金的絲濾網(wǎng)(網(wǎng)絲直徑為0.028英寸，每線性英寸具有12X12網(wǎng)絲)。將該涂層濾網(wǎng)干燥并置于可編程烘箱中；溫度緩慢升至105°C并在此溫度下保持I小時。洗涂層的干重量為6.4g。用相同方法再涂覆濾網(wǎng)，所得涂層的最終干重量為12.lg。
[0092]實施例3
[0093]如實施例1所述制備經(jīng)硫酸浸取的β -沸石與聚丙烯酸膠乳粘合劑、有機(jī)增稠劑的漿料，其固體含量約為50%、pH值約為6。將該漿料噴涂在鋁絲濾網(wǎng)(網(wǎng)格尺寸為每英寸12X12網(wǎng)絲，網(wǎng)絲直徑為0.023英寸)上。在濾網(wǎng)12英寸X8.25英寸的表面上施加約22g涂層。在涂覆鋁濾網(wǎng)之前，用二氧化硅溶膠溶液將其預(yù)涂覆并在70°C下干燥。將涂層濾網(wǎng)組裝到尼龍框架中的兩層尼龍網(wǎng)(開口約為300微米)之間。
[0094]將組件安裝到車輛的位于空氣過濾器與發(fā)動機(jī)之間的空氣凈化器中。對該包含沸石涂層濾網(wǎng)組件的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱浸，隨后進(jìn)行48小時的晝夜SHED測試(SealedHousing for Evaporative Determinat1n,密閉室測定蒸發(fā)排放物法)，并與對不具有烴吸附劑的原進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行的SHED測試對比。收集來自進(jìn)氣系統(tǒng)的排放物，并在測試結(jié)束時分析烴含量。結(jié)果示于表I。
[0095]表1.從車輛進(jìn)氣系統(tǒng)排放的烴總量(以mg計)
[0096]
_車輛I車輛2
__熱浸 48小時，晝夜熱浸 48小時，晝夜不具有烴吸附劑的<0.01 32.450.37 9 54
原進(jìn)氣系統(tǒng)_____具有烴吸附濾網(wǎng)組0.01 5.60 0.03 1.89件的進(jìn)氣系統(tǒng) ____
【權(quán)利要求】
1.一種用在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中的烴吸附裝置，包括烴吸附劑涂覆的多孔基材和與所述基材相鄰的至少一個保護(hù)濾網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑選自硅膠、活性炭、八面沸石、菱沸石、斜發(fā)沸石、絲光沸石、硅質(zhì)巖、沸石X、沸石Y、ZSM沸石和β -沸石。
3.如權(quán)利要求2的烴吸附裝置，其中沸石Y為超穩(wěn)定沸石Y。
4.如權(quán)利要求2的烴吸附裝置，其中菱沸石為菱鉀沸石。
5.如權(quán)利要求1的烴吸附裝置，其中所述烴吸附劑為沸石。
6.如權(quán)利要求1的烴吸附裝置，其中所述多孔基材為絲濾網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求6的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)的網(wǎng)絲直徑為約0.0l?0.07英寸，并且其中所述絲濾網(wǎng)每線性英寸包含約8X8?約20X20網(wǎng)絲。
8.如權(quán)利要求6的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)選自不銹鋼、Fe-Cr-Al合金、鈦、鋁、尼龍、聚丙烯、PVC、ABS和聚乙烯。
9.如權(quán)利要求8的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)經(jīng)金屬氧化物底涂層、金屬熱電弧噴涂底層、金屬熱電弧噴涂層和金屬氧化物底涂層、溶膠溶液底涂層進(jìn)行底層涂覆或預(yù)處理，或者經(jīng)酸蝕刻預(yù)處理，并且所述經(jīng)底層涂覆或預(yù)處理的絲濾網(wǎng)涂有所述烴吸附劑涂層。
10.如權(quán)利要求9的烴吸附裝置，其中所述金屬熱電弧噴涂底層選自N1、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 系列不銹鋼。
11.如權(quán)利要求10的烴吸附裝置，其中所述絲濾網(wǎng)底層涂覆有所述金屬熱電弧噴涂層和難熔氧化物層。
12.如權(quán)利要求1的烴吸附裝置，其中所述裝置包括兩個保護(hù)濾網(wǎng)，并且所述濾網(wǎng)位于所述基材兩側(cè)。
13.一種汽車進(jìn)氣系統(tǒng)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣過濾器、所述空氣過濾器上游的空氣進(jìn)口以及所述空氣過濾器下游的空氣出口，所述空氣出口將空氣導(dǎo)向發(fā)動機(jī)，并且烴吸附劑布置在所述空氣過濾器與所述空氣出口之間，其中所述烴吸附劑涂覆在多孔基材上，并且至少一個保護(hù)濾網(wǎng)與所述多孔基材相鄰。
14.如權(quán)利要求13的汽車進(jìn)氣系統(tǒng)，其中所述烴吸附劑涂覆的多孔基材具有一個位于所述多孔基材下游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)。
15.如權(quán)利要求13的汽車進(jìn)氣系統(tǒng)，其中所述烴吸附劑涂覆的多孔基材具有一個位于所述多孔基材上游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)以及一個位于所述多孔基材下游側(cè)且與所述多孔基材相鄰的保護(hù)濾網(wǎng)。
【文檔編號】B01D53/04GK104128068SQ201410332424
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2005年6月1日
【發(fā)明者】J·B·赫克, M·T·比洛, J·J·考夫曼 申請人:巴斯福催化劑公司