Un filtro de retención de catalizador para la purificación de gas de escape,

que comprende partículas cerámicassinterizadas que constituyen un soporte cerámico con un tamaño de poro promedio de 10 a 250 μm y unaporosidad del 40-80 %, en las que una desviación estándar de la distribución del tamaño de poro cuando eltamaño de poro se representa por un logaritmo común es de 0,05 a 0,40 basada en la medida del tamaño deporo promedio mediante un procedimiento de presión de mercurio, comprendiendo cada una de dichas partículasuna capa de recubrimiento de catalizador que forma un recubrimiento alrededor de las partículas distinto del delas partes unidas sinterizadas de las partículas.

Filtro de retención de catalizador.

Campo técnico

Esta invención se refiere a un filtro de retención de catalizador para purificar un gas de escape de un motor. Más particularmente, la invención se refiere a un filtro de retención de catalizador que puede llevar a cabo de forma eficaz la eliminación por oxidación del monóxido de carbono (CO) y el hidrocarburo (HC) y la reducción del óxido de nitrógeno (NOx) incluidos en un gas de escape.

Técnica anterior

Hasta este momento, como filtro de retención de catalizador para la purificación de un gas de escape en un automóvil existe, por ejemplo, uno de purificación de un gas de escape de un motor diésel. Como se muestra en la FIG. 17 (a) y en la FIG. 17 (b) , un filtro de retención de catalizador 100 se usa formando celdas 101 como una trayectoria de un gas de escape a partir de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio poroso en forma de panal y obstruyendo de forma alternativa estas celdas 101. Es común que el filtro de retención de catalizador 100 esté conectado a un lado de escape de un motor diésel y que las partículas (MP: materia particulada) depositadas en el filtro 100 y el HC, el CO y similares se descompongan mediante oxidación. Mediante dicha descomposición por oxidación se reduce la pérdida de presión debido a la presencia del filtro, mediante el que el gas de escape puede purificarse sin aplicar una carga al motor y haciendo que el motor se detenga.

Un filtro 100 de retención de catalizador de ese tipo se divulga en el documento JP-A-5-23512. Esto es, se informa de un filtro en el que el valor promedio de tamaño de poro medido mediante un procedimiento de presión de 20 mercurio está en un intervalo de 1 μm a 15 μm y la desviación estándar de la distribución del tamaño de poro representada por un logaritmo común del tamaño de poro no es de más de 0, 20.

Usando este filtro puede obtenerse una eficacia de captura alta. Sin embargo, cuando la cantidad de catalizador se incrementa para aumentar la reactividad de combustión del hollín, se confirma que la pérdida de presión se hace inesperadamente más alta cuando se captura el hollín durante un tiempo largo.

Los documentos EP-A-1142619, US-A-4419108, EP-A-0816065, JP-A-9158710, JP-A-9173866, JP-A-9220423 y JP-A-9276708 también divulgan filtros de purificación de gases de escape.

Divulgación de la invención La invención se ha centrado en puntos problemáticos existentes en dicha técnica convencional. Uno de sus objetivos es proporcionar un filtro de retención de catalizador que presente una pérdida de presión pequeña del gas 30 de escape. Y también, otro objetivo es proporcionar un filtro de retención de catalizador que pueda potenciar una eficacia de recogida de partículas incluidas en el gas de escape.

Con el fin de resolver el asunto anterior, los autores han realizado varios estudios y han descubierto un fenómeno inesperado de que la pérdida de presión se ve afectada por el tamaño de poro y la porosidad e incluso cuando el tamaño de poro y la porosidad se hacen grandes, si el catalizador se recubre, la pérdida de presión se hace bastante mayor.

En la invención descrita en la reivindicación 1, se describe un filtro de retención de catalizador para la purificación de un gas de escape, que comprende partículas de un soporte cerámico con un tamaño de poro promedio de 10 a 250 μm y una porosidad del 40-80 %, en la que una desviación estándar de la distribución del tamaño de poro cuando el tamaño de poro se representa por un logaritmo común es de 0, 05 a 0, 40 basada en la medida del tamaño de poro promedio mediante un procedimiento de presión de mercurio, comprendiendo dichas partículas una capa de recubrimiento de catalizador que forma un recubrimiento alrededor de las partículas distinto del de las partes unidas sinterizadas de las partículas.

Además, la formación del recubrimiento de catalizador sobre las partículas del soporte cerámico significa que las partículas cerámicas se sinterizan para formar una estructura de red tridimensional (soporte cerámico) y cuando la 45 estructura de red tridimensional se corta en un sección bidimensional, se forma el recubrimiento de catalizador alrededor de las partículas distinto de la parte unida de las partículas que constituyen el filtro cerámico.

En la invención de la reivindicación 2, se describe un filtro de retención de catalizador, en el que la capa de recubrimiento de catalizador comprende un catalizador, un cocatalizador y un material de soporte.

En la invención de la reivindicación 3, el catalizador del filtro de retención de catalizador descrito en la reivindicación 50 1 ó 2 contiene un elemento seleccionado de entre un elemento metal noble, un elemento del grupo VIa de la tabla periódica y un elemento del grupo VIII de la tabla periódica.

En la invención de la reivindicación 4, el cocatalizador del filtro de retención de catalizador descrito en la reivindicaciones 1-3 es al menos un elemento seleccionado de entre cerio, lantano, bario y calcio o uno de sus

compuestos.

En la invención de la reivindicación 5, el material de soporte del filtro de retención de catalizador descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 contiene al menos uno seleccionado de entre alúmina, circonia, titania y sílice.

En la invención de la reivindicación 6, el soporte cerámico del filtro de retención de catalizador descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-5 es carburo de silicio, nitruro de silicio, cordierita, mullita, sialón, sílice o fosfato de circonio.

En la invención de la reivindicación 7, el soporte cerámico del filtro de retención de catalizador descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-6 tiene una estructura de panal con numerosos orificios pasantes definida por paredes de celdas.

En la invención de la reivindicación 8, el soporte cerámico del filtro de retención de catalizador descrito en la reivindicación 7 tiene un patrón ajedrezado formado cerrando alternativamente ambas partes de extremo con cuerpos de cierre.

En la invención de la reivindicación 9, el tamaño de poro promedio del filtro de retención de catalizador descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-9 se mide mediante un procedimiento de presión de mercurio y la desviación estándar (DE1) de la distribución del tamaño de poro cuando el tamaño de poro se representa por un logaritmo común no es de más de 0, 20.

La función de la invención se describirá a continuación.

De acuerdo con la invención descrita en la reivindicación 1, la capa de recubrimiento de catalizador se forma sobre las superficies de las partículas que constituyen el soporte cerámico. Cuando el tamaño de poro promedio es de menos de 10 μm, la pérdida de presión se incrementa considerablemente debido a que el tamaño de poro se reduce por la capa de recubrimiento de catalizador. Y también, a medida que el tamaño de poro promedio se hace mayor, se suprime el incremento de la pérdida de presión por la capa de recubrimiento de catalizador. Sin embargo, cuando se captura hollín, si el tamaño de poro excede de 250 μm el tamaño de poro se vuelve demasiado grande y el hollín depositado sobre la superficie del soporte cerámico se inserta en el interior de la pared cerámica a través de dichos poros grandes para obstruir una de sus partes de paso de gas, de manera que se considera que la pérdida de presión se incrementa de forma inversamente proporcional, independientemente de un tamaño de poro mayor. Por otra parte, cuando la porosidad es de menos del 40 %, la parte de paso del gas se obstruye con la capa de recubrimiento de catalizador y, por tanto, la pérdida de presión se hace mayor. Si bien, cuando excede del 70 %, la capa de recubrimiento de catalizador es apta para adherirla copiosamente, pero se despega fácilmente y, por tanto, la capa de recubrimiento de catalizador despegada se deposita en los poros para incrementar la pérdida de presión. Si además excede del 80 %, la pérdida de presión se incrementa más y no tiene utilidad práctica.

Además, cuando se aplica el catalizador a la cara interna de la pared del soporte cerámico como se describe en el documento JP-A-5-23512 (fig. 18) , si el hollín se captura durante un tiempo largo, la capa depositada de hollín se forma sobre la superficie y, por tanto, la pérdida de presión se hace mayor.

Sin embargo, de acuerdo con la invención,... [Seguir leyendo]

1. Un filtro de retención de catalizador para la purificación de gas de escape, que comprende partículas cerámicas sinterizadas que constituyen un soporte cerámico con un tamaño de poro promedio de 10 a 250 μm y una porosidad de.

4. 80 %, en las que una desviación estándar de la distribución del tamaño de poro cuando el tamaño de poro se representa por un logaritmo común es de 0, 05 a 0, 40 basada en la medida del tamaño de poro promedio mediante un procedimiento de presión de mercurio, comprendiendo cada una de dichas partículas una capa de recubrimiento de catalizador que forma un recubrimiento alrededor de las partículas distinto del de las partes unidas sinterizadas de las partículas.

2. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de recubrimiento de catalizador comprende un catalizador, un cocatalizador y un material de soporte.

3. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el catalizador comprende un elemento seleccionado de entre un elemento metal noble, un elemento del grupo VIa de la tabla periódica y un elemento del grupo VIII de la tabla periódica.

4. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el cocatalizador comprende al menos un elemento seleccionado de entre cerio (Ce) , lantano (La) , bario (Ba) y calcio (Ca) o uno de sus compuestos.

5. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de soporte comprende al menos uno seleccionado de entre alúmina, circonia, titania y sílice.

6. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el soporte cerámico comprende carburo de silicio, nitruro de silicio, cordierita, mullita, sialón, sílice o fosfato de circonio.

7. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el soporte cerámico comprende una estructura de panal con numerosos orificios pasantes definidos por paredes de celda.

8. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el soporte cerámico comprende un patrón ajedrezado formado cerrando de forma alternativa ambas partes de extremo con cuerpos de cierre.

9. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la desviación estándar de la distribución del tamaño de poro no es de más de 0, 20.

10. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el tamaño de poro promedio es de 10 a 100 μm y la porosidad del soporte cerámico es del 50 al 80 %.

11. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el catalizador comprende un elemento seleccionado de entre cerio (Ce) , cobre (Cu) , vanadio (V) , hierro (Fe) , oro (Au) , plata (Ag) , platino (Pt) , paladio (Pd) , rodio (Rh) , níquel (Ni) , cobalto (Co) , molibdeno (Mo) y volframio (W) .

12. El filtro de retención de catalizador de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el filtro de retención de catalizador comprende un soporte cerámico que tiene al menos dos partes de extremo, ambas partes de extremos del soporte cerámico se cierran con elementos de cierre con un patrón ajedrezado y las posiciones que han de cerrarse difieren entre un extremo y el otro del soporte cerámico.

13. Un aparato para la purificación de gas de escape que comprende una carcasa dispuesta en una trayectoria de escape de un motor de combustión interna y un filtro de retención de catalizador dispuesto en la carcasa, en el que el filtro de retención de catalizador se fabrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

(Figura 1)