CN113677417A - 用于减少蒸发排放控制***中的烃渗出排放的吸附剂材料 - Google Patents

用于减少蒸发排放控制***中的烃渗出排放的吸附剂材料 Download PDF

Info

Publication number
CN113677417A
CN113677417A CN202080027922.5A CN202080027922A CN113677417A CN 113677417 A CN113677417 A CN 113677417A CN 202080027922 A CN202080027922 A CN 202080027922A CN 113677417 A CN113677417 A CN 113677417A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zeolite
emissions
evaporative
hydrocarbon
scrubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080027922.5A
Other languages
English (en)
Inventor
L·奥尔登
W·鲁廷格尔
S·W·钦
G·D·拉帕杜拉
A·莫伊尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Corp
Original Assignee
BASF Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF Corp filed Critical BASF Corp
Publication of CN113677417A publication Critical patent/CN113677417A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/2808—Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3238—Inorganic material layers containing any type of zeolite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0854—Details of the absorption canister
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B01D2253/1085—Zeolites characterized by a silicon-aluminium ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/304—Linear dimensions, e.g. particle shape, diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/308—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/34—Specific shapes
    • B01D2253/342—Monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4516—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for fuel vapour recovery systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

在某些实施例中公开了烃吸附剂和并入有所述烃吸附剂的蒸发排放控制***，以减少来自燃料***的烃渗出排放。在一个实施例中，一种烃吸附剂结构包括二氧化硅与氧化铝之比为至少20的沸石。

Description

用于减少蒸发排放控制***中的烃渗出排放的吸附剂材料
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月19日提交的美国临时专利申请第62/836,121号的优先权的权益，所述美国临时专利申请的公开内容特此通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及烃排放控制***、装置和用于在所述烃排放控制***、装置中使用的组合物。更具体地，本公开涉及用于控制来自机动车发动机和燃料***的烃的蒸发排放的涂覆有烃吸附涂层组合物的基材、蒸发排放控制***组件和蒸发排放控制***。
背景技术
由内燃机提供动力的机动车的燃料***中汽油燃料的蒸发损失是造成烃对大气污染的主要潜在因素。蒸发排放被定义为并非源自交通工具的排气***的排放。交通工具的总体蒸发排放的主要成分是源自燃料***和进气***的烃燃料蒸气。使用活性炭来吸附从燃料***排放的燃料蒸气的罐***可用于限制这种蒸发排放。当前，所有交通工具都具有燃料蒸气罐以控制蒸发排放。活性炭是汽车蒸发排放控制技术中使用的标准吸附剂材料，所述技术通常利用活性炭作为吸附剂材料来暂时吸附烃。
许多燃料蒸气罐还含有另外的控制装置，以捕获在昼间温度循环的高温期间从碳床逸出的燃料蒸气。出于压力降原因，用于这种排放的当前控制装置仅含有含碳的蜂巢式吸附剂。在此类***中，通过用新鲜的环境空气吹扫罐***，从活性炭中解吸燃料蒸气并且由此再生碳以进一步吸附燃料蒸气来从活性炭中定期去除吸附的燃料蒸气。
可容许烃排放量的严格规定的制定已要求对机动车的烃排放量的逐渐严密控制，甚至在停用的时间段期间也是如此。在这样的时间段期间(即，当停车时)，交通工具燃料***可能经受温暖的环境，这引起燃料箱中的蒸气压力增加，并且因此可能引起燃料蒸发损失到大气中。
上述罐***在容量和性能方面具有某些限制。例如，吹扫空气不能使吸附在吸附剂体积上的全部燃料蒸气解吸，从而产生可能排放到大气中的残留烃(“跟”)。如本文所使用的，术语“跟”是指当罐处于吹扫或“清洁”状态时通常存在于吸附剂材料上并且可能导致吸附剂的吸附容量降低的残留烃。
另一方面，渗出排放是指从吸附剂材料逸出的排放物。例如，当吸附与解吸之间的平衡比起吸附显著更倾向于解吸时，就会发生渗出。当交通工具已经在若干天的时间段内经受昼间温度变化(通常称为“昼间换气损失”)时，会发生这种排放。某些规定需要将罐***的这些昼间换气损失(DBL)排放维持在非常低的水平。例如，自2012年3月22日起，加利福尼亚州低排放交通工具规定(LEV III)要求，按照渗出排放测试程序(BETP)2001型号及以后型号机动车的罐DBL排放不得超过20mg。
关于DBL排放的更严格的规定继续促使开发改进的蒸发排放控制***，尤其是用于吹扫量减少的交通工具(即，混合动力交通工具)。由于较低的吹扫频率，此类交通工具可能会另外产生高DBL排放，这等于较低的总吹扫量和较高的残留烃跟。因此，期望有一种蒸发排放控制***，尽管其体积小和/或不经常吹扫循环，但其DBL排放却低。另外，仍然需要具有高效率的蒸发排放控制***以减少空间要求和重量，同时在各种条件下进一步减少潜在的蒸发排放。
发明内容
以下呈现了对本公开的各个方面的简化概述，以提供对这些方面的基本理解。本发明内容并不是本公开的详尽综述。发明内容既不旨在标识本公开的关键或重要元素，也不旨在描绘本公开的特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。发明内容的唯一目的是以简化形式呈现本公开的一些概念来作为稍后呈现的更详细描述的序言。
在本公开的一个方面，烃吸附剂结构(例如，所述烃吸附剂结构可以适于减少交通工具的蒸发排放)包括二氧化硅与氧化铝之比为至少20的沸石。所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于2wt.％。
在一些实施例中，所述二氧化硅与氧化铝之比为至少30、至少50、至少100、至少150、至少200、至少250、至少300、至少350、至少400、至少450或至少500。在一些实施例中，所述二氧化硅与氧化铝之比在20到600的范围内。在一些实施例中，所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于3wt.％、大于4wt.％或大于5wt.％。在一些实施例中，所述沸石的微孔的平均孔宽度小于
Figure BDA0003297155270000021
在一些实施例中，所述沸石的所述平均孔宽度介于
Figure BDA0003297155270000022
与
Figure BDA0003297155270000023
之间。在一些实施例中，所述沸石呈特征在于平均d90粒度为约5微米到约50微米、约10微米到约25微米或约15微米到约20微米的形式。
在一些实施例中，所述沸石包括选自由以下组成的组的沸石：AEI、BEA、BEC、CHA、EMT、FAU、FER、MFI和其组合。在一些实施例中，所述沸石包括BEA沸石。在一些实施例中，所述沸石包括MFI沸石。
在一些实施例中，所述烃吸附剂结构包括基材和形成于所述基材上的烃吸附剂涂层，所述烃吸附剂涂层包括所述沸石。在一些实施例中，所述基材包括陶瓷整料。在一些实施例中，所述烃吸附剂涂层在所述基材上的负载量的范围为约0.5g/in3到约2.0g/in3、0.5g/in3到约1g/in3或约1g/in3到约2g/in3。在一些实施例中，所述烃吸附剂涂层的厚度小于约500微米。在一些实施例中，所述烃吸附剂涂层包括粘合剂。在一些实施例中，所述粘合剂包括苯乙烯/丙烯酸共聚物。在一些实施例中，按所述烃吸附剂涂层的总重量计，所述粘合剂以约5wt.％到约50wt.％、约5wt.％到约30wt.％或约5wt.％到约15wt.％的量存在。在一些实施例中，所述烃吸附剂涂层进一步包括活性炭。
在一些实施例中，所述烃吸附剂结构呈整料主体的形式，并且其中至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的所述沸石形成所述整料主体。
在本公开的另一方面，渗出排放洗涤器(例如，所述渗出排放洗涤器可以适用于蒸发排放控制罐***)包括吸附剂体积，至少一个吸附剂体积包括至少一种如本文所述的烃吸附剂结构。
在本公开的另一方面，进气***(例如，所述进气***可以适于减少交通工具的蒸发排放)包括至少一种如本文所述的烃吸附剂结构。
在本公开的另一方面，舱室空气净化***(例如，所述舱室空气净化***可以适于减少交通工具的蒸发排放)包括至少一种如本文所述的烃吸附剂结构。
在本公开的另一方面，蒸发排放控制罐包括：一个或多个吸附剂体积，所述一个或多个吸附剂体积位于所述蒸发排放控制罐内或外部；以及至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器容纳在所述蒸发排放控制罐的所述吸附剂体积内并且与所述蒸发排放控制罐流体地联接，其中每个渗出排放洗涤器包括至少一种本文所述的烃吸附剂结构。在一些实施例中，所述蒸发排放控制罐包括多个渗出排放洗涤器，所述多个渗出排放洗涤器各自包括至少一种本文所述的烃吸附剂结构。所述渗出排放洗涤器中的一个或多个渗出排放洗涤器可以容纳在所述蒸发排放控制罐的相应吸附剂体积内。在一些实施例中，所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。在一些实施例中，一个或多个所述渗出排放洗涤器适用于或并入到蒸发排放控制罐***中，所述蒸发排放控制罐***的罐体积为3.5L或更小、3.0L或更小、2.5L或更小、或2.0L或更小。在一些实施例中，渗出排放洗涤器或烃吸附剂结构的体积小于4dL。在一些实施例中，所述沸石的所述微孔的至少一部分表现出大于0.01mL/g的孔体积。
在本公开的另一方面，蒸发排放控制***包括：燃料箱，所述燃料箱用于燃料储存；发动机，所述发动机适于从所述燃料箱接收和消耗燃料；以及蒸发排放控制罐***，所述蒸发排放控制罐***流体地联接到所述发动机，所述蒸发排放控制罐***包括：至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器流体地联接到蒸发排放控制罐，其中所述至少一个渗出排放洗涤器包括吸附剂体积，所述吸附剂体积包括至少一种本文所述的烃吸附剂结构。在一些实施例中，所述蒸发排放控制***进一步包括多个渗出排放洗涤器，所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐***内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。
在本公开的另一方面，蒸发排放控制***包括燃料箱，所述燃料箱用于燃料储存；发动机，所述发动机适于从所述燃料箱接收和消耗燃料；以及蒸发排放控制罐***，所述蒸发排放控制罐***流体地联接到所述发动机，所述蒸发排放控制罐***包括：至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器流体地联接到蒸发排放控制罐，其中所述渗出排放洗涤器包括吸附剂体积，所述吸附剂体积包括至少一种烃吸附剂结构，所述至少一种烃吸附剂结构包括二氧化硅与氧化铝之比为至少20的沸石，其中所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于2wt.％。
在一些实施例中，所述蒸发排放控制***进一步包括多个渗出排放洗涤器，所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐***内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。
在本公开的另一方面，沸石包括占所述沸石的总孔体积的至少约90％的微孔。所述微孔的孔宽度小于
Figure BDA0003297155270000041
是氢(H+)或铵(NH4 +)离子交换的，并且所述沸石的二氧化硅与氧化铝之比大于约100、大于约150或大于约200。在一些实施例中，所述沸石呈沸石颗粒的形式，所述沸石颗粒的特征在于平均d90粒度为约5微米到约50微米。在一些实施例中，所述沸石包括选自由以下组成的组的沸石：AEI、BEA、BEC、CHA、EMT、FAU、FER、MFI和其组合。在一些实施例中，所述沸石包括BEA沸石。在一些实施例中，所述沸石包括MFI沸石。
在本公开的另一方面，浆料包括：粘合剂；以及如本文所述的沸石。
在本公开的另一方面，吸附剂床包括吸附剂颗粒，所述吸附剂颗粒包括如本文所述的沸石。
在本公开的另一方面，适用于或并入到蒸发排放控制罐***中的渗出排放洗涤器包括吸附剂体积。在一些实施例中，所述吸附剂体积包括至少一种烃吸附剂结构，所述至少一种烃吸附剂结构包括二氧化硅与氧化铝之比为至少20的沸石，其中所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于2wt.％。
在一些实施例中，所述渗出排放洗涤器适用于或并入到蒸发排放控制罐***中，所述蒸发排放控制罐***的罐体积为3.5L或更小、3.0L或更小、2.5L或更小、或2.0L或更小。
在一些实施例中，所述沸石包括微孔，所述微孔的孔宽度小于
Figure BDA0003297155270000051
其中所述微孔的至少一部分表现出大于0.01mL/g的孔体积。在一些实施例中，所述沸石的所述平均孔宽度介于
Figure BDA0003297155270000052
与
Figure BDA0003297155270000053
之间。
在一些实施例中，所述烃吸附剂结构包括形成于基材上的烃吸附剂涂层。在一些实施例中，所述基材是陶瓷整料。
如本文所使用的，术语“吸附剂”和“吸附剂材料”是指可以将气体分子、离子或其它物种粘附在其结构内的材料。具体材料包含但不限于粘土、金属有机骨架、活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛碳、沸石(例如，分子筛沸石)、聚合物、树脂以及任何这些组分或其上负载有气体吸附剂材料的其它组分(例如，如本文所述的吸附剂的各个实施例)。某些吸附剂材料可以优先地或选择性地粘附特定物种。
如本文所使用的，术语“吸附容量”是指对于吸附剂材料在具体操作条件(例如，温度和压力)下可以吸附的化学物种的量的工作容量。当以mg/g为单位给出时，吸附容量的单位对应于每克吸着剂所吸附气体的毫克数。
同样如本文所使用的，术语“颗粒”是指材料的离散部分的集合，每个离散部分的最大尺寸范围为0.1μm到50mm。颗粒的形态可以是结晶的、半结晶的或无定形的。除非另外说明，否则本文公开的大小范围可以是平均(mean/average)或中值大小。还应注意，颗粒不必是球形的，而是可以呈立方体、圆柱体、圆盘或如本领域的普通技术人员将理解的任何其它合适的形状的形式。“粉末”和“颗粒”可以是颗粒的类型。
同样如本文所使用的，术语“基材”是指在其上或其中形成、沉积或放置吸附剂材料(例如，呈洗涂层的形式)的(例如，陶瓷的、金属的、半金属的、半金属氧化物的、金属氧化物的、聚合物的、基于纸的、基于纸浆/半纸浆产品的等)材料。
同样如本文所使用的，术语“洗涂层”是指施加到基材上的材料的薄粘附涂层。洗涂层可以通过制备含有特定固体含量(例如，10-50重量％)的吸附剂颗粒的浆料，然后将所述浆料涂覆到基材上并干燥来形成。在某些实施例中，基材可以是多孔的，并且洗涂层可以沉积在孔外部和/或内部。
同样如本文所使用的，术语“整料”是指特定材料的单个整体块。所述单个整体块可以呈例如砖、盘或杆的形式，并且可以含有用于增加气流/分布的通道。在某些实施例中，多个整料可以布置在一起以形成期望的形状。在某些实施例中，整料可以具有蜂窝结构，所述蜂窝结构具有多个平行通道，所述多个平行通道各自具有正方形、六边形或另一种其它形状。在某些实施例中，具有蜂窝结构的多个整料可以堆叠在一起。整料可以用作在其上形成吸附剂材料的基材。
同样如本文所使用的，术语“分散剂”是指有助于将固体颗粒维持在流体介质中的悬浮状态，并且抑制或减少颗粒在所述流体介质中的团聚或沉降的化合物。
同样如本文所使用的，术语“粘合剂”是指当包含在涂层、层或膜中时，促进从所述涂层、层或膜的一个外表面到相对外表面形成连续或基本上连续的结构，均匀地或半均匀地分布在所述涂层、层或膜中，并且促进与其上形成所述涂层、层或膜的表面的粘附性以及所述表面与所述涂层、层或膜之间的内聚力的材料。
同样如本文所使用的，术语“料流(stream)”或“流(flow)”广义地是指可以含有固体(例如，微粒)、液体(例如，蒸气)和/或气态混合物的任何流动气体。
如本文所讨论的，表面积是根据DIN ISO 9277:2003-05(其为DIN 66131的修订版本)通过布鲁诺尔-艾米特-泰勒(Brunauer-Emmett-Teller，BET)方法确定的，所述表面积被称为“BET表面积”。比表面积是通过多点BET测量在范围为0.05–0.3p/p0的相对压力内确定的。
同样如本文所使用的，如与所测量的量结合使用的术语“约”是指所述所测量的量的如由进行测量并运用与测量目的和测量设备的精度相称的护理水平的技术人员期望的正常变化。例如，当“约”修饰一个值时，其可以解释为意指值可以变化±1％。
除非另外定义，否则本文所使用的所有技术术语的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。
附图说明
在附图的图中，通过举例而非限制的方式展示了本公开，在附图中：
图1A是根据第一实施例提供的渗出排放洗涤器的横截面视图；
图1B是根据第二实施例提供的渗出排放洗涤器的横截面视图；
图1C是根据第三实施例提供的渗出排放洗涤器的横截面视图；
图2是根据一个实施例提供的包括蒸发排放控制罐和渗出排放洗涤器的蒸发排放控制***的示意图；
图3展示了根据某些实施例的用于渗出排放洗涤器的流体联接布置；
图4A是展示了本文所讨论的不同吸附剂材料的孔体积随孔宽度变化的曲线图；
图4B是展示了本文所讨论的不同吸附剂材料的累积孔体积随孔宽度变化的曲线图；
图5是展示了本文所讨论的不同吸附剂材料的吸附的丁烷的量随分压变化的曲线图；以及
图6是展示了与碳吸附剂相比，各种沸石的丁烷吸附性能的曲线图。
具体实施方式
本文所述的实施例涉及烃吸附剂和并入有所述烃吸附剂的渗出排放洗涤器，所述渗出排放洗涤器可以用于烃排放控制***。某些实施例涉及使用基于沸石的烃吸附剂。
已经发现，在一些情况下，具有g-总丁烷工作容量(BWC)小于2克的烃洗涤器的罐仍可以通过CARB LEV III渗出排放测试程序(BETP测试)。在50％的丁烷浓度下测量洗涤器的g-总BWC，而在BETP测试期间洗涤器所暴露的燃料蒸气(例如，丁烷)的浓度为约0.5％。因此，与蒸发排放控制应用中所使用的标准活性炭吸附剂材料相比，在0.5％丁烷下具有相对高的丁烷吸附容量的吸附剂可以用于满足此规定。这可以通过测量吸附剂材料的丁烷等温线来确定，所述丁烷等温线对材料的随丁烷分压变化的丁烷吸附容量进行定量。
本公开的某些实施例涉及改善BETP测试性能的吸附剂材料。此类材料包含中孔和微孔，但与标准材料的不同之处在于存在显著量的小微孔，所述小微孔具有将在低浓度下吸附丁烷的大小(例如，宽度小于
Figure BDA0003297155270000071
)。因此，这种材料在BETP测试期间洗涤器将暴露的浓度下具有高丁烷吸附容量。这种材料的所测量的丁烷等温线曲线将急剧上升到<0.5％的丁烷分压，并且然后趋于平稳并且此后变得完全平坦。具有固有地存在于其晶体结构中的微孔的沸石材料是此类材料的一种可能的示例类别。此外，沸石的孔可以被化学改性(例如，用硅烷或烷基)以增加其疏水性，这将增加其在存在更多极性物种，如水的情况下对在燃料蒸气中发现的脂肪族烃的优先吸附。
渗出排放洗涤器实施例
本公开的某些实施例涉及被适用于蒸发排放控制罐***中的渗出排放洗涤器。根据某些实施例，渗出排放洗涤器(在本文中也称为“洗涤器”)可以包括吸附剂体积，所述吸附剂体积包括如本文所述的经涂覆的基材等烃吸附剂结构。图1A展示了渗出排放洗涤器1的实施例，其中经涂覆的基材2a是具有形成在其上的烃吸附剂涂层的褶皱形式的结构化介质。在一些实施例中，经涂覆的基材2a是经涂覆的整料。图1B展示了其中经涂覆的基材2b是具有在其上形成有烃吸附剂涂层的泡沫的实施例。在一个实施例中，泡沫每英寸具有大于约10个孔。在一些实施例中，泡沫2b每英寸具有大于约20个孔。在一些实施例中，泡沫每英寸具有约15到约40个孔。在一个实施例中，泡沫由聚氨酯构成。在一些实施例中，泡沫包括网状聚氨酯。在一些实施例中，聚氨酯是聚醚或聚酯聚氨酯。在一些实施例中，经涂覆的基材可以包括具有在其上形成有多个堆叠涂层的基材。例如，在一些实施例中，涂层可以是相同类型的吸附剂材料、不同的吸附剂材料或交替的吸附剂材料。在一些实施例中，基材可以至少部分地由包含在涂层中的相同烃吸附剂形成(例如，具有在其上形成有一个或多个沸石涂层的部分沸石基材或完全沸石基材)。
图1C展示了其中经涂覆的基材2c是具有在其上形成有烃吸附剂涂层的挤出介质的实施例。在一些实施例中，挤出介质是蜂窝(例如，整体蜂窝结构)。蜂窝的整体形状可以是任何合适的几何形状，包含但不限于圆形、圆柱形或正方形。此外，蜂窝吸附剂的孔可以具有任何几何形状。流通通道具有均一横截面面积的蜂窝(如具有正方形横截面孔的正方形蜂窝或具有波纹状形式的螺旋缠绕蜂窝)的性能可能比在直角矩阵中具有正方形横截面孔的圆形蜂窝更好，所述直角矩阵为相邻通道提供一系列横截面面积并且因此提供不会等效地吹扫的通道。不受任何理论的束缚，据信跨越蜂窝表面的孔横截面面积越均匀，在吸附和吹扫两者循环期间洗涤器内的气流分布就越均匀，并且因此来自洗涤器的昼间换气损失(DBL)排放就越低。
令人惊讶地，已经发现在一些实施例中，并入有如本文所公开的涂层整料的渗出排放洗涤器可以具有比竞争性整料的丁烷工作容量(BWC)更低的丁烷工作容量，还仍在低吹扫条件下有效地控制来自蒸发排放控制罐的烃排放。
在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总丁烷工作容量(BWC)小于2克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.3克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.2克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.4克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.5克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.75克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.0克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.25克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.5克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.75克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.9克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约1.95克到1.999克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约1.9克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约1.75克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约1.5克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约1.25克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约1.0克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约0.75克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约0.5克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.1克到约0.3克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.75克到约1.5克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.75克到约1.25克。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的g-总BWC为约0.75克到约1.0克。如本文所使用的，“g-总BWC”是指在标准测试条件(例如，ASTM D5228)下吸附的丁烷的总质量。
在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效丁烷工作容量(BWC)小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约0.1g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约0.25g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约0.5g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约0.75g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.25g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.75g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.75g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2.25g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2.5g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2.75g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.0g/dL到约2.5g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.0g/dL到约2.25g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到约2g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到约1.75g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.25g/dL到小于3g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.25g/dL到约2.5g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.25g/dL到约2.25g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到约2.5g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.5g/dL到约2.25g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.75g/dL到约2.5g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约1.75g/dL到约2.25g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2g/dL到约2.5g/dL。在一些实施例中，渗出排放洗涤器的有效BWC为约2g/dL到约2.25g/dL。
如本文所使用的，“有效丁烷工作容量”是指g-总BWC除以有效吸附剂体积。有效吸附剂体积校正空隙、气隙和其它非吸附性体积。
罐实施例
在某些实施例中，本文所公开的经涂覆的基材和/或洗涤器可以用作蒸发排放控制罐中的组件。在一个实施例中，蒸发排放控制罐包括吸附剂体积、用于将蒸发排放控制罐连接到发动机的燃料蒸气吹扫管、用于使燃料箱与蒸发排放控制罐通气的燃料蒸气入口导管和用于使蒸发排放控制罐与大气通气且用于允许吹扫空气进入蒸发排放控制罐的通气导管；以及如本文所述的渗出排放洗涤器。渗出排放洗涤器可以与蒸发排放控制罐流体连通。在一些实施例中，蒸发排放控制罐可以用作蒸发排放控制***中的组件。因此，在本文中参考此类蒸发排放控制***描述了蒸发排放控制罐和洗涤器的另外的非限制性实施例。
在某些实施例中，罐可以包括多个吸附剂体积，所述多个吸附剂体积中的每个吸附剂体积可以含有不同的吸附剂或其中含有吸附剂的装置。一些更多的吸附剂体积可以彼此流体地联接，使得其中所含有的一种或多种吸附剂材料以并联、串联或两者的组合流体地联接。
蒸发排放控制***实施例
在某些实施例中，蒸发排放控制***包括燃料箱，所述燃料箱用于燃料储存；发动机(例如，内燃机或混合动力发动机)，所述发动机适于消耗燃料；蒸发排放控制罐，所述蒸发排放控制罐包括吸附剂体积、将蒸发排放控制罐连接到发动机的燃料蒸气吹扫管、用于使燃料箱与蒸发排放控制罐通气的燃料蒸气入口导管和用于使蒸发排放控制罐与大气通气且用于允许吹扫空气进入蒸发排放控制罐***的通气导管；以及如本文所述的渗出排放洗涤器。渗出排放洗涤器可以与蒸发排放控制罐流体连通。
在一些实施例中，蒸发排放控制***可以被配置成允许吸附剂体积与燃料蒸气顺序接触。在一些实施例中，蒸发排放控制***可以限定从燃料蒸气入口导管到蒸发排放控制罐、朝向渗出排放洗涤器并到达通气导管的燃料蒸气流动路径，以及通过从通气导管到渗出排放洗涤器、朝向蒸发排放控制罐并朝向燃料蒸气吹扫管的往复的气流路径。
在一些实施例中，在发动机关闭时间期间，来自燃料箱的蒸发排放被蒸发排放控制***吸附。从燃料箱中渗出的燃料蒸气可以通过罐***中的吸附剂去除，从而减少了释放到大气中的燃料蒸气量。在操作发动机时，大气作为吹扫料流被引入到罐***和渗出排放洗涤器中。先前被烃吸附剂吸附的烃然后可以被解吸并且通过吹扫管线再循环到发动机进行燃烧。
在一些实施例中，蒸发排放控制***的蒸发排放控制罐包括至少部分地由如模制热塑性烯烃等成形的平面材料限定的三维中空内部空间或腔室。在一些实施例中，渗出排放洗涤器位于蒸发排放控制罐的吸附剂体积内。在其它实施例中，渗出排放洗涤器位于与蒸发排放控制罐流体连通的单独罐中。在一些实施例中，图2展示了根据实施例的蒸发排放控制***，其中渗出排放洗涤器位于单独的罐中。
图2示意性地展示了根据本公开的某些实施例的蒸发排放控制***30。蒸发排放控制***30包括燃料箱38，所述燃料箱用于燃料储存(具有燃料入口44)；发动机32(其可以是内燃机或混合动力发动机)，所述发动机适于消耗燃料并通过燃料管线40联接到燃料箱38；蒸发排放控制罐46和渗出排放洗涤器1。例如，发动机32可以是例如由控制器34通过信号引线36控制的发动机。在一些实施例中，发动机32燃烧汽油、乙醇和/或其它挥发性基于烃的燃料。控制器34可以是单独的控制器，或者可以形成发动机控制模块(ECM)、动力传动系控制模块(PCM)或任何其它交通工具控制器的一部分。
在一些实施例中，蒸发排放控制罐46包括吸附剂体积48、将蒸发排放控制罐46连接到发动机32的燃料蒸气吹扫管66、用于使燃料箱38与蒸发排放控制罐46通气的燃料蒸气入口导管42和用于使蒸发排放控制罐46与大气通气且用于允许吹扫空气进入蒸发排放控制***30的通气导管56、59、60。
蒸发排放控制***30进一步由从燃料蒸气入口导管42到吸附剂体积48、通过通气导管56、朝向渗出排放洗涤器1并到达通气导管59、60的燃料蒸气流动路径；以及由从通气导管60、59到渗出排放洗涤器58、通过通气导管56、朝向吸附剂体积48并朝向燃料蒸气吹扫管66的往复的气流路径限定。渗出排放洗涤器1包括一个或多个吸附剂体积，其中一些或全部吸附剂体积包含适用于本文所述的烃吸附的任何经涂覆的基材。
含有已从燃料箱38蒸发的烃的燃料蒸气可以通过蒸发蒸气入口导管42从所述燃料箱38传递到罐46内的吸附剂体积48。在一些实施例中，可以存在除了吸附剂体积48之外的吸附剂体积，并且可以与吸附剂体积48串联或并联连接。蒸发排放控制罐46可以由任何合适的材料形成。例如，通常使用如尼龙等模制热塑性聚合物。
燃料蒸气压随着燃料箱38中汽油温度升高而升高。在没有蒸发排放控制***30的情况下，燃料蒸气将被释放到未经处理的大气中。然而，根据本公开，燃料蒸气由蒸发排放控制罐46和位于蒸发排放控制罐46下游的渗出排放洗涤器1(或在一些实施例中的另外的渗出排放洗涤器)处理。
当通气阀62打开并且吹扫阀68关闭时，燃料蒸气在压力下从燃料箱38流过蒸发蒸气入口导管42、罐蒸气入口50，并且依次流过包含在蒸发排放控制罐46中的吸附剂体积48。随后，未被吸附剂体积48吸附的任何燃料蒸气通过通气导管开口54和通气导管56流出蒸发排放控制罐46。然后，燃料蒸气进入渗出排放洗涤器1以进一步吸附。在穿过渗出排放洗涤器1之后，任何剩余的燃料蒸气通过导管59、通气阀62和通气导管60离开渗出排放洗涤器1。
逐渐地，包含在蒸发排放控制罐46和渗出排放洗涤器1的吸附剂体积两者中的烃吸附剂材料充满从所述燃料蒸气吸附的烃。当烃吸附剂材料被烃饱和时，烃必须被解吸，以便继续使用烃吸附剂来控制从燃料箱38排放的燃料蒸气。在发动机操作期间，发动机控制器34分别通过信号引线64和70命令阀62和68打开并且在大气与发动机32之间建立空气流动路径。吹扫阀68的打开允许将清洁空气吸入到渗出排放洗涤器1中，并且随后通过通气导管60、59和56从大气中吸入到蒸发排放控制罐46中。清洁空气或吹扫空气通过清洁空气通气导管60、通过渗出排放洗涤器1、通过通气导管56、通过通气导管开口54流入并进入蒸发排放控制罐46中。清洁空气流过和/或穿过包含在渗出排放洗涤器1和排放控制罐46内的烃吸附剂，从每个体积内的饱和烃吸附剂中解吸烃。吹扫空气和烃的料流然后通过吹扫开口出口52、吹扫管线66和吹扫阀68离开蒸发排放控制罐46。吹扫空气和烃通过吹扫管线72流到发动机32，烃随后在所述发动机中燃烧。
图2展示了位于蒸发排放控制罐46外部的渗出排放洗涤器1。在其它实施例中，渗出排放洗涤器1可以安置在蒸发排放控制罐46内，例如吸附剂体积48内。在其它实施例中，蒸发排放控制***30可以包含多个渗出排放洗涤器，所述多个渗出排放洗涤器可以包含在蒸发排放控制罐46的一个或多个吸附剂体积内，在蒸发排放控制罐46的外部但与所述蒸发排放控制罐流体连通，或两者的组合。
在一些实施例中，渗出排放洗涤器1的吸附剂体积(和任何另外的吸附剂体积)可以包含体积稀释剂。体积稀释剂的非限制性实例可以包含但不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧、整料内的通道、整料的结构性非吸附剂材料或其组合。另外地，蒸发排放控制罐46可以包含***内任何地方的空体积。如本文所使用的，术语“空体积”是指不包含任何吸附剂的体积。这种体积可以包括任何非吸附剂，包含但不限于气隙、泡沫间隔物、筛或其组合。
图3展示了根据某些实施例的用于渗出排放洗涤器的流体联接布置。蒸发排放控制罐302、312和322中的每个蒸发排放控制罐分别包含多个吸附剂体积304、314和324。渗出排放洗涤器304、314和324分别安置在吸附剂体积304、314和324内。渗出排放洗涤器304以串联布置流体地联接。渗出排放洗涤器314以并联布置流体地联接。渗出排放洗涤器324以串联和并联的组合流体地联接，其中渗出排放洗涤器324A和324B的并联联接与渗出排放洗涤器324C串联。
在一些实施例中，所述渗出排放洗涤器中的一个或多个渗出排放洗涤器可以位于其相应蒸发排放控制罐的外部但可以流体地联接到安置在其中的所述渗出排放洗涤器中的一个或多个渗出排放洗涤器或安置在其中的另一个装置或吸附剂体积。在一些实施例中，一个或多个渗出排放洗涤器可以安置在单个吸附剂体积内(例如，彼此串联)。
基材
在某些实施例中，在基材上安置烃吸附剂。在一些实施例中，如渗出排放洗涤器等包括经涂覆的基材的制品可以是蒸发排放控制***的一部分。通常，基材是三维的，具有类似于圆柱体的长度和直径以及体积。所述形状不必与圆柱体一致。长度是由入口端和出口端限定的轴向长度。直径是最大横截面长度，例如，如果形状不完全与圆柱体一致，则为最大横截面长度。在一个或多个实施例中，如下文所述，基材是整料。
在一些实施例中，整料可以是具有从基材的入口或出口面延伸穿过其中的细的平行气流通道的类型，使得通道对穿过其中的流体流动开放。从其流体入口到其流体出口可以是基本上直线路径或可以是图案化路径(例如，之字形、人字形等)的通道由其上涂覆有作为洗涂层的吸附剂材料的壁限定，使得流过通道的气体接触吸附剂材料。整料的流动通道可以是薄壁通道，所述薄壁通道可以具有任何合适的横截面形状和大小，如梯形、矩形、正方形、三角形、正弦形、六边形、椭圆形、圆形等。此类结构可以每平方英寸横截面含有约60到约900个或更多个气体入口开口(即，每平方英寸的孔数)。整体基材可以由例如金属、陶瓷、塑料、纸、浸渍纸等构成。在一些实施例中，基材是陶瓷整料。
在一些实施例中，基材选自由以下组成的组：泡沫、整体材料、非纺织物、纺织物、片材、纸、螺旋线、带、挤出形式的结构化介质、缠绕形式的结构化介质、折叠形式的结构化介质、褶皱形式的结构化介质、波纹形式的结构化介质、浇注形式的结构化介质、粘合形式的结构化介质和其组合。
在一个实施例中，基材是挤出介质。在一些实施例中，挤出介质是蜂窝。蜂窝可以呈任何几何形状，包含但不限于圆形、圆柱形或正方形。此外，蜂窝状基材的孔可以具有任何几何形状。
在一个实施例中，基材是泡沫。在一些实施例中，泡沫每英寸具有大于约10个孔。在一些实施例中，泡沫每英寸具有大于约20个孔。在一些实施例中，泡沫每英寸具有约15到约40个孔。在一些实施例中，泡沫是聚氨酯。在一些实施例中，泡沫是网状聚氨酯。在一些实施例中，聚氨酯是聚醚或聚酯。在一些实施例中，基材是非织造物。
在一些实施例中，基材是塑料。在一些实施例中，基材是热塑性聚烯烃。在一些实施例中，基材是含有玻璃或矿物填料的热塑性聚烯烃。在一些实施例中，基材是选自由以下组成的组的塑料：聚丙烯、尼龙-6、尼龙-6,6、芳香族尼龙、聚砜、聚醚砜、聚对苯二甲酸丁二酯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯。
烃吸附剂涂层
在某些实施例中，烃吸附剂包括能够可逆地吸附烃的材料。此类材料可以包含例如活性炭、沸石、金属有机骨架、金属氧化物和其组合。
在一些实施例中，烃吸附剂包括沸石。在一些实施例中，沸石可以是铝硅酸盐材料或二氧化硅-铝磷酸盐材料。沸石可以由国际沸石协会(International ZeoliteAssociation)指定的3字母代码来标识。在一些实施例中，沸石可以包含例如AEI、AFT、AFX、BEA、BEC、CHA、DDR、EMT、ERI、EUO、FAU、FER、GME、HEU、KFI、LEV、LTA、LTL、MAZ、MEL、MFI、MFS、MOR、MTN、MTT、MTW、MWW、NES、OFF、PAU、RHO、SFW、TON、UFI或其组合。在一些实施例中，沸石可以包含例如沸石X、沸石Y、超稳定沸石Y、ZSM-5沸石、钾沸石、β沸石、镁碱沸石、八面沸石、菱沸石、丝光沸石、斜发沸石、硅沸石或其组合。在一些实施例中，沸石是具有高二氧化硅与氧化铝之比的β沸石。
在某些实施例中，烃吸附剂包括吸附剂材料的组合，例如与活性炭颗粒混合的沸石颗粒。活性炭可以是合成活性炭，或者可以基于或源自木材、泥煤、椰子壳、褐煤、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、坚果、壳、锯屑、木粉、合成聚合物、天然聚合物和其组合。
在某些实施例中，沸石包括微孔和中孔。微孔对应于宽度小于
Figure BDA0003297155270000141
的孔。在一些实施例中，孔的宽度为
Figure BDA0003297155270000151
到
Figure BDA0003297155270000152
或
Figure BDA0003297155270000153
到
Figure BDA0003297155270000154
在一些实施例中，微孔占沸石的总孔体积的70％、80％、90％或更大。
在一些实施例中，沸石的二氧化硅与氧化铝之比大于约100、大于约150、大于约200或大于约250。
在一些实施例中，沸石呈沸石颗粒的形式。沸石颗粒的特征可以在于平均d90粒度为约5微米到约50微米、约10微米到约25微米或约15微米到约20微米。
在某些实施例中，吸附剂的BET表面积为约20m2/g到约5,000m2/g或更大。在某些实施例中，吸附剂的BET表面积为约20m2/g到约4,000m2/g、约20m2/g到约3,000m2/g、约20m2/g到约2,500m2/g、约20m2/g到约2,000m2/g、约20m2/g到约1,000m2/g、约20m2/g到约500m2/g、约20m2/g到约300m2/g、约100m2/g到约5,000m2/g、约100m2/g到约4,000m2/g、约100m2/g到约3,000m2/g、约100m2/g到约2,500m2/g、约100m2/g到约2,000m2/g、约100m2/g到约1,000m2/g、约100m2/g到约500m2/g、约100m2/g到约300m2/g、约300m2/g到约5,000m2/g、约300m2/g到约4,000m2/g、约300m2/g到约3,000m2/g、约300m2/g到约2,500m2/g、约300m2/g到约2,000m2/g、约300m2/g到约1,000m2/g、约300m2/g到约500m2/g、约750m2/g到约5,000m2/g、约750m2/g到约4,000m2/g、约750m2/g到约3,000m2/g、约750m2/g到约2,500m2/g、约750m2/g到约2,000m2/g、约750m2/g到约1,000m2/g、约1,200m2/g到约5,000m2/g、约1,200m2/g到约4,000m2/g、约1,200m2/g到约3,000m2/g、约1,200m2/g到约2,500m2/g、约1,500m2/g到约5,000m2/g、约1,750m2/g到约5,000m2/g、约2,000m2/g到约5,000m2/g、约2,500m2/g到约5,000m2/g、约3,000m2/g到约5,000m2/g、约3,500m2/g到约5,000m2/g或约4,000m2/g到约5,000m2/g。
在一些实施例中，将烃吸附剂制备为洗涂到基材上的浆料。在一些实施例中，烃吸附剂在基材上的负载量小于1g/in3。在一些实施例中，所述负载量为0.5g/in3到1g/in3或0.75g/in3到1g/in3。在一些实施例中，所述负载量大于1g/in3。在一些实施例中，所述负载量为1g/in3到1.25g/in3、1.25g/in3到1.5g/in3、1.5g/in3到1.75g/in3或1.75g/in3到2g/in3。
在一些实施例中，烃吸附剂的涂层厚度大于50微米且小于约500微米、小于400微米、小于300微米、小于200微米或小于100微米。
在一些实施例中，经涂覆的基材具有适用于体积为2.0L或更小的蒸气罐(例如，1.9L蒸气罐)的尺寸。在一些实施例中，经涂覆的基材具有适用于体积大于2.0L的罐(例如，3.5L蒸气罐)的尺寸。
粘合剂
在一些实施例中，烃吸附剂可以进一步包括粘合剂，所述粘合剂可以有助于促进烃吸附剂对基材的粘附性。在一些实施例中，粘合剂可以与自身交联以提供改进的粘附性。粘合剂的存在可以增强烃吸附剂的完整性，改进其对基材的粘附性，并且在机动车遇到的振动条件下提供结构稳定性。
粘合剂可以包括添加剂以改进耐水性且改进粘附性。通常用于调配浆料的粘合剂包含但不限于以下：有机聚合物；氧化铝、二氧化硅或氧化锆的溶胶；铝、二氧化硅或锆的无机盐、有机盐和/或水解产物；铝、二氧化硅或锆的氢氧化物；可水解为二氧化硅的有机硅酸盐；和其混合物。在一些实施例中，粘合剂包括锆盐(例如，乙酸锆)。在一些实施例中，粘合剂是有机聚合物。有机聚合物可以是热固性或热塑性聚合物，并且可以是塑料或弹性体。粘合剂可以是例如丙烯酸/苯乙烯共聚物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、聚氨酯或其任何混合物。聚合物粘合剂可以含有本领域已知的合适的稳定剂和抗老化剂。在一些实施例中，粘合剂是作为胶乳引入到浆料(例如，水性浆料)中的热固性弹性聚合物。
合适的粘合剂的实例包含但不限于：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、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、乙烯-丙烯-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、丙烯酸树脂、乙烯基丙烯酸树脂、苯乙烯丙烯酸树脂、聚乙烯醇、热塑性聚酯、热固性聚酯、聚(苯醚)、聚(苯硫醚)、如聚(四氟乙烯)、聚偏二氟乙烯、聚(氟乙烯)等氟化聚合物、如乙烯-氯三氟乙烯共聚物等氯/氟共聚物、聚酰胺、酚醛树脂、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。
在一些实施例中，聚合物粘合剂包括丙烯酸/苯乙烯丙烯酸共聚物胶乳，如疏水性苯乙烯-丙烯酸乳液。在一些实施例中，粘合剂选自丙烯酸/苯乙烯共聚物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、聚氨酯和其混合物。在一些实施例中，粘合剂包括丙烯酸/苯乙烯共聚物胶乳和聚氨酯分散体。
在某些实施例中，按烃吸附剂干燥并沉积到基材上时的总重量计，粘合剂或粘合剂的混合物以约5wt.％到约50wt.％存在。在某些实施例中，聚合物粘合剂以约5wt.％到约30wt.％、约10wt.％到约30wt.％、约15wt.％到约30wt.％、约5wt.％到约25wt.％、约5wt.％到约20wt.％、约5wt.％到约15wt.％、约10wt.％到约20wt.％或约15wt.％到约20wt.％存在。
在一些实施例中，有机粘合剂可以具有低玻璃化转变温度。转变温度常规地通过本领域已知的方法通过差示扫描量热法(DSC)测量。具有低转变温度的示例性疏水性苯乙烯-丙烯酸乳液粘合剂是RHOPLEXTM P-376。在一些实施例中，粘合剂的转变温度小于约0℃。转变温度小于约0℃的示例性粘合剂是RHOPLEXTM NW-1715K(RHOPLEXTM品牌产品可从陶氏化学公司(Dow)获得)。在一些实施例中，粘合剂是不含烷基酚乙氧基化物(APEO)的超低甲醛苯乙烯化丙烯酸乳液。一种此类示例性粘合剂是
Figure BDA0003297155270000171
2570。在一些实施例中，粘合剂是脂肪族聚氨酯分散体。一种此类示例性粘合剂是
Figure BDA0003297155270000172
FLX 5200(
Figure BDA0003297155270000173
品牌产品可从巴斯夫公司(BASF)获得)。
另外的示例性添加剂
在一些实施例中，烃吸附剂可以含有另外的添加剂，如增稠剂、分散剂、表面活性剂、杀生物剂、抗氧化剂等，所述另外的添加剂可以在基材上形成烃吸附剂之前添加到浆料中。增稠剂例如使得可以在相对小表面积的基材上实现足够量的涂层。增稠剂还可以通过借助分散颗粒的空间位阻提高浆料稳定性而起到次要作用。其还可以有助于涂层表面的粘合。示例性增稠剂包含黄原胶增稠剂或羧甲基纤维素增稠剂。
Figure BDA0003297155270000178
CC(可从斯比凯可公司(CP Kelco)购得)是一种此类示例性黄原胶增稠剂。
在一些实施例中，分散剂与粘合剂组合使用。分散剂可以是阴离子的、阳离子的或非离子的，并且按烃吸附剂的重量计，可以以约0.1wt.％到约10wt.％的量利用。合适的分散剂包含但不限于聚丙烯酸酯、烷氧基化物、羧酸盐、磷酸酯、磺酸盐、牛磺酸盐、磺基琥珀酸盐、硬脂酸盐、月桂酸盐、胺、酰胺、咪唑啉、十二烷基苯磺酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠和其混合物。在一些实施例中，分散剂是低分子量聚丙烯酸，其中酸上的许多质子被钠置换。在一些实施例中，分散剂是聚羧酸铵盐。在一些实施例中，分散剂是疏水性共聚物颜料分散剂。示例性分散剂是TamolTM 165A(陶氏化学公司的商标)。虽然提高浆料pH或单独添加阴离子分散剂可以为浆料混合物提供足够的稳定，但当使用提高的pH和阴离子分散剂两者时可以获得改进的结果。在一些实施例中，分散剂是非离子表面活性剂，如
Figure BDA0003297155270000174
420(空气产品和化学品公司(Air Products and Chemicals,Inc))。在一些实施例中，分散剂是丙烯酸嵌段共聚物，如
Figure BDA0003297155270000175
Ultra PX 4575(巴斯夫公司)。
在一些实施例中，优选使用可以充当消泡剂的表面活性剂。在一些实施例中，表面活性剂是低分子非阴离子分散剂。示例性无油和无硅酮的消泡剂表面活性剂是
Figure BDA0003297155270000176
999(索尔维集团(Solvay))。另一种示例性表面活性剂是烃和非离子表面活性剂的共混物，如
Figure BDA0003297155270000177
NXZ(巴斯夫公司)。
说明性实例
阐述以下实例以帮助理解本公开，并且以下实例当然不应被解释为特定地限制本文描述和要求保护的实施例。将在本领域的技术人员的范围内的包含替换现在已知或以后开发的所有等效物的实施例的此类变化和调配物的改变或实验设计的微小改变都被视为落入并入本文的实施例的范围内。
实例1：涂覆有沸石的整料的制备
将298.8g水与来自实例5(下文)的沸石3混合，并且将所述组合用Ross高剪切混合器充分混合。然后将所得悬浮液用Eiger连续研磨机研磨，直到d90粒度为17.8微米为止。然后将50.59g 30％乙酸锆溶液和2滴辛醇混合以形成最终浆料。
将29×100mm(圆柱体直径×长度)的圆柱形陶瓷整料基材(每平方英寸230个孔)浸入到浆料中。通过使用在55psi的压力下操作的气刀清理通道来去除多余的浆料。将基材在110℃下干燥1小时，并且然后在空气中在300℃下煅烧3小时。涂层在基材上的最终负载量为1.76g/in3。
比较实例1
如下所述，测试了29×100mm(圆柱体直径×长度)并且每平方英寸200个孔的可商购获得的挤出的基于碳的渗出排放捕集器。通过烧失量(LOI)确定碳含量为31.8wt.％。整料的总重量为约28g。此碳含量用于绘制以下实例2中的所测量的孔体积。
实例2：孔径分布的测量
在Micromeritics TriStar 3000系列仪器上进行氮孔径分布和表面积分析。使待测试的材料在Micromeritics SmartPrep脱气器上脱气总共6小时(2小时斜升至300℃，然后在干燥氮气流下在300℃下保持4小时)。使用.08与0.20之间的5个分压点来确定氮气BET表面积。使用BJH计算和33个解吸点确定氮气孔径。
图4A示出了β沸石(来自实例5的沸石3)对可商购获得的整料碳相比的孔径分布，并且图4B示出了对应的累积孔径分布。在此曲线图中可以看到，沸石3中存在的中孔的量相对较少，但仍具有显著量的微孔。
实例3：丁烷等温线的测量
丁烷等温线测量测量了随丁烷分压变化的样品材料中所吸附的丁烷量。将丁烷增量地引入到排空的样品中，使其达到平衡并测量吸附的质量。用于此实例的程序如下：将大约0.1g材料样品在120℃下在真空下脱气960分钟，并且使用3Flex高分辨率高通量表面表征分析仪(3Flex High Resolution High-throughput Surface CharacterizationAnalyzer)测量丁烷等温线。所使用的吸附性测试气体是丁烷，并且所使用的回填气体是氮气。在分析期间，用水和防冻剂混合物的循环浴维持298K的温度。低压剂量为0.5cc/g到0.000000100p/p0和3.0cc/g到0.001p/p0。使用30秒的平衡间隔(至多0.001p/p0)，并且对于其余的等温线，使用10秒的平衡间隔。
图5示出了沸石3对可商购获得的整料碳的丁烷等温线。在此曲线图中，两种材料的大小被设定成示出对于大小为29×100mm和35×150mm两者(圆柱体直径×长度)的洗涤器所吸附的丁烷的总量(曲线510：可商购获得的29×100mm洗涤器；曲线520：沸石3 29×100mm洗涤器；曲线530：可商购获得的35×150mm洗涤器；曲线540：沸石3 29×100mm洗涤器)。此曲线图显示，与比较实例相比，即使涂覆有沸石3的35×150mm洗涤器在高丁烷浓度下的丁烷吸附容量远低于可商购获的整料碳，但在BETP测试期间通常遇到的低浓度下仍具有相对高的丁烷吸附容量。
在低丁烷浓度下，丁烷仅吸附到吸附剂材料的非常小的微孔中。在较高的丁烷浓度下，丁烷也吸附到较大的中孔中。在不希望受理论束缚的情况下，据信吸附到较大的中孔中解释了为什么丁烷等温线曲线从较低浓度的丁烷持续上升到较高浓度的材料，因为这些材料含有显著量的微孔和中孔。
实例4：丁烷吸附容量的测量
将29×100mm(圆柱体直径×长度)的圆柱形样品置于在垂直方向上朝向的圆柱形样品池内部。然后将样品池装载有134毫升/分钟(10克/小时的丁烷流)的1:1丁烷/N2测试气体流动速率持续45分钟。从样品池底部到顶部流动方向是向上的。通过FID(火焰电离检测器)监测样品池出口流的气体组合物。
在45分钟的丁烷吸附步骤之后，在相同的流动方向上以100毫升/分钟用N2吹扫样品池10分钟。然后在相反的方向(顶部到底部)上用10升/分钟的空气流解吸样品15分钟。在接下来的步骤中，在134毫升/分钟下将气体组合物切换为0.5％丁烷/N2的混合物(每小时0.1g丁烷)，并重复装载步骤。使用上述FID记录穿透曲线，并针对丁烷流动的累积质量绘制信号。
相对有效的丁烷吸附容量可以与发生丁烷穿透样品所需的时间相关。丁烷穿透点任意地定义为来自样品池的丁烷的出口浓度达到饱和浓度的25％的点。表1比较了在50％丁烷和0.5％丁烷两者下实例1与比较实例1在丁烷穿透点处所吸附的丁烷量。吸附的丁烷量基于丁烷流动速率计算。通过此测试，与比较实例1相比，实例1在50％丁烷下的相对丁烷吸附容量仅为19.3％，但在0.5％丁烷下的相对丁烷吸附容量为70.5％，这表明其在低浓度下具有相对较高的吸附容量。
表1：在50％丁烷和0.5％丁烷(余量为氮气)下的丁烷穿透点
样品 在50％丁烷下的丁烷穿透 在0.5％丁烷下的丁烷穿透
实例1 503mg 321mg
比较实例1 2,611mg 455mg
实例5：在存在湿度的情况下测量丁烷吸附
此测试方案测量样品材料在存在湿度的情况下将重复吸附和解吸的丁烷量。此测试的结果可以用于预测蒸发排放控制应用中罐式洗涤器中使用的吸附剂材料的相对性能，因为这些材料需要在低浓度下重复吸附和解吸主要轻质烃蒸气，并暴露在存在湿度的环境条件下。在不希望受任何特定理论束缚的情况下，存在的水分子将与丁烷竞争沸石中的吸附位点，并且因此相对于材料在干燥条件下的性能将降低所述材料的吸附容量。
用于此实例的程序如下：将大约15mg测试材料样品装载到TA Instruments Q50热重分析(TGA)单元上并在42℃下用湿氮气吹扫两小时。50毫升/分钟的气流由将两个单独的气流组合为单个受控料流的气体混合器供应，并且然后被仪器限制到50毫升/分钟。第一氮气流动料流以43毫升/分钟流过保持在20℃的水鼓泡器，所述水鼓泡器在42℃下以最终50毫升/分钟的流动速率向所述样品递送27％的恒定湿度水平。第二流动料流以7毫升/分钟递送干燥氮气。在2小时吹扫之后，切换阀，使得第二流量以7毫升/分钟递送含3.5％丁烷的干燥氮气的料流，所述料流在到达样品之前与43毫升/分钟的湿氮气流混合之后以50毫升/分钟稀释至0.5％丁烷。将样品装载有0.5％丁烷流持续三小时，并且然后恢复不含丁烷的湿氮气流，以解吸样品25分钟。以此方式，将样品装载有丁烷并吹扫总共三个循环。将样品温度保持恒定在42℃，并且在整个测试期间测量样品的质量。
在沸石吸附剂材料的典型测试中，在第一吸附循环期间吸附的丁烷量高于在第二和第三吸附循环期间吸附的丁烷量，所述丁烷量以由于丁烷的吸附造成的样品质量的重量百分比增加(wt.％)给出。第二和第三吸附循环期间的质量增益通常类似。这是因为25分钟解吸步骤解吸相对恒定量的丁烷，并且没有足够长的时间来完全解吸丁烷材料。在一些情况下，由于缓慢的吸附动力学，样品在第一吸附循环之后未完全被丁烷饱和。
使用此程序测试了十五个沸石样品。还测试了两个比较碳样品并且包含两个比较碳样品以供参考。两种比较碳都是用于烃吸附剂涂层中的活性炭材料。图6中的条形图和下表2示出了所测试的沸石的结果以及若干个重要的物理特性，所述物理特性可能与丁烷吸附性能相关。条形图示出了(a)第一吸附循环期间吸附的丁烷的相对量，以及(b)在所有情况下均在彼此的几个百分点内的第二和第三吸附循环的平均值。此值在本文中被称为“可重复的TGA丁烷吸附”。通过此方法在罐式洗涤器应用中测试的材料的良好性能的最重要指标是可重复的TGA丁烷吸附的高值。此值考虑了高吸附容量和有效负载以及吹扫动力学。从列出的这些材料的物理材料性质可以看出，通过此度量可以将若干个物理性质与高性能，包含高二氧化硅与氧化铝之比(SAR)相关。在不希望受任何特定理论束缚的情况下，这是因为丁烷偏爱吸附在沸石结构的结晶基质中的硅吸附位点。沸石还必须具有孔径足够大以吸附丁烷的三维孔网络。作为参考，丁烷的动力学直径为
Figure BDA0003297155270000211
较小的孔径将不容易允许丁烷进入所述孔中进行解吸。
在不希望受任何特定理论束缚的情况下，沸石的均匀孔径也可以代表罐式洗涤器应用在跟构建方面的优势，因为其将不允许吸附燃料蒸气的较大挥发性组分(例如，异辛烷、二甲苯)，所述较大挥发性组分被认为是由于这种相同大小排阻原理导致的燃料蒸气老化而导致跟形成的主要原因。还优选沸石的离子形式为质子(H+)形式而不是铵(NH+)形式。在不希望受任何特定理论束缚的情况下，这是因为质子在沸石的孔中比铵离子占据更少的空间。铵形式的沸石可以通过将材料在空气中在550℃下煅烧6小时而转化为其质子形式。
基于这些结果，可以看出沸石3被预测为罐式洗涤器应用中的示例性执行材料。这种材料还是在先前实例中使用的沸石材料。
表2：在存在湿度的情况下针对丁烷吸附测试的沸石及其相关物理性质
Figure BDA0003297155270000221
表2，续
Figure BDA0003297155270000222
在前面的描述中，阐述了许多如具体的材料、尺寸、过程参数等的具体细节，以提供对本公开的实施例的透彻理解。在一个或多个实施例中，特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合。如本文所使用的词语“实例”或“示例性”是指用作实例、例子或说明。本文中描述为“实例”或“示例性”的任何方面或设计并不一定被解释为优于或胜于其它方面或设计。实际上，词语“实例”或“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包含性“或”而不是排他的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文显而易见，“X包含A或B”旨在意指任何自然的包含性排列。也就是说，如果X包含A；X包含B；或X包含A和B两者，则“X包含A或B”在任何前述情况下都满足。另外，除非本文中另外指示或明显与上下文相矛盾，否则在描述本文中所述的材料和方法的上下文中(尤其在以下权利要求书的上下文中)使用术语“一种(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”以及类似指示物应被解释为涵盖单数和复数。
除非本文中另外指明，否则对本文中值范围的叙述仅旨在用作单独地提及落入所述范围的每个单独值的速记方法，并且每个单独值结合到本说明书中，如同在本文中单独地叙述一样。除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。
整个说明书中提及的“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”、“实施例”或“一些实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包含于本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语，如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定指代本公开的相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合。
应理解，以上描述旨在为说明性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其它实施例对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书以及此类权利要求书所赋予的等效物的全部范围来确定本公开的范围。本文所提供的任何和所有实例或示例性语言(例如“如”)的使用仅旨在更好地说明材料和方法，并且除非另外要求，否则并不对范围造成限制。本说明书中的语言不应解释为指示任何未要求的元件是所公开的材料和方法的实践所必需的。
尽管已经参考特定实施例描述本文公开的实施例，但应理解，这些实施例仅是说明本公开的原理和应用。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开的方法和设备进行各种修改和变化。因此，希望本公开包含在所附权利要求书以及其等效物的范围内的修改和变化，并且出于说明而非限制的目的呈现上述实施例。

Claims (39)

1.一种烃吸附剂结构，其包括：
沸石，所述沸石的二氧化硅与氧化铝之比为至少20，其中
所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于2wt.％。
2.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述二氧化硅与氧化铝之比为至少30、至少50、至少100、至少150、至少200、至少250、至少300、至少350、至少400、至少450或至少500。
3.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述二氧化硅与氧化铝之比在20到600的范围内。
4.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于3wt.％、大于4wt.％或大于5wt.％。
5.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石的微孔的平均孔宽度小于
Figure FDA0003297155260000011
6.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石的所述平均孔宽度介于
Figure FDA0003297155260000012
与
Figure FDA0003297155260000013
之间。
7.根据权利要求6所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石呈特征在于平均d90粒度为约5微米到约50微米、约10微米到约25微米或约15微米到约20微米的形式。
8.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石包括选自由以下组成的组的沸石：AEI、BEA、BEC、CHA、EMT、FAU、FER、MFI和其组合。
9.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石包括BEA沸石。
10.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述沸石包括MFI沸石。
11.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂结构包括基材和形成于所述基材上的烃吸附剂涂层，所述烃吸附剂涂层包括所述沸石。
12.根据权利要求11所述的烃吸附剂结构，其中所述基材包括陶瓷整料。
13.根据权利要求11所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂涂层在所述基材上的负载量的范围为约0.5g/in3到约2.0g/in3、0.5g/in3到约1g/in3或约1g/in3到约2g/in3。
14.根据权利要求11所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂涂层的厚度小于约500微米。
15.根据权利要求11所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂涂层包括粘合剂。
16.根据权利要求15所述的烃吸附剂结构，其中所述粘合剂包括苯乙烯/丙烯酸共聚物。
17.根据权利要求15所述的烃吸附剂结构，其中按所述烃吸附剂涂层的总重量计，所述粘合剂以约5wt.％到约50wt.％、约5wt.％到约30wt.％或约5wt.％到约15wt.％的量存在。
18.根据权利要求11所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂涂层进一步包括活性炭。
19.根据权利要求1所述的烃吸附剂结构，其中所述烃吸附剂结构呈整料主体的形式，并且其中至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的所述沸石形成所述整料主体。
20.一种渗出排放洗涤器，其包括吸附剂体积，至少一个吸附剂体积包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构。
21.一种进气***，其包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构。
22.一种舱室空气净化***，其包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构。
23.一种蒸发排放控制罐，其包括：
一个或多个吸附剂体积，所述一个或多个吸附剂体积位于所述蒸发排放控制罐内或外部；以及
至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器容纳在所述蒸发排放控制罐的所述吸附剂体积内并且与所述蒸发排放控制罐流体地联接，其中每个渗出排放洗涤器包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构。
24.根据权利要求23所述的蒸发排放控制罐，其包括多个渗出排放洗涤器，所述多个渗出排放洗涤器各自包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构，其中所述渗出排放洗涤器中的一个或多个渗出排放洗涤器容纳在所述蒸发排放控制罐的相应吸附剂体积内。
25.根据权利要求24所述的蒸发排放控制罐，其中所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。
26.根据权利要求23所述的蒸发排放控制罐，其中所述渗出排放洗涤器并入到罐体积为3.5L或更小、3.0L或更小、2.5L或更小、或2.0L或更小的蒸发排放控制罐***中。
27.根据权利要求26所述的蒸发排放控制罐，其中所述渗出排放洗涤器或所述烃吸附剂结构的体积小于4dL。
28.根据权利要求26所述的蒸发排放控制罐，其中所述沸石的所述微孔的至少一部分表现出大于0.01mL/g的孔体积。
29.一种蒸发排放控制***，其包括：
燃料箱，所述燃料箱用于燃料储存；
发动机，所述发动机适于从所述燃料箱接收和消耗燃料；以及
蒸发排放控制罐***，所述蒸发排放控制罐***流体地联接到所述发动机，所述蒸发排放控制罐***包括：
至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器流体地联接到蒸发排放控制罐，其中所述至少一个渗出排放洗涤器包括吸附剂体积，所述吸附剂体积包括至少一种根据权利要求1到19中任一项所述的烃吸附剂结构。
30.根据权利要求29所述的蒸发排放控制***，其进一步包括多个渗出排放洗涤器，其中所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐***内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。
31.一种蒸发排放控制***，其包括：
燃料箱，所述燃料箱用于燃料储存；
发动机，所述发动机适于从所述燃料箱接收和消耗燃料；以及
蒸发排放控制罐***，所述蒸发排放控制罐***流体地联接到所述发动机，所述蒸发排放控制罐***包括：
至少一个渗出排放洗涤器，所述至少一个渗出排放洗涤器流体地联接到蒸发排放控制罐，其中所述渗出排放洗涤器包括吸附剂体积，所述吸附剂体积包括至少一种烃吸附剂结构，所述至少一种烃吸附剂结构包括二氧化硅与氧化铝之比为至少20的沸石，其中所述沸石的可重复的TGA丁烷吸附大于2wt.％。
32.根据权利要求31所述的蒸发排放控制***，其进一步包括多个渗出排放洗涤器，其中所述多个渗出排放洗涤器中的每个渗出排放洗涤器与所述蒸发排放控制罐***内的其它渗出排放洗涤器或其它吸附剂体积以串联配置、并联配置或其组合流体地布置。
33.一种沸石，其包括占所述沸石的总孔体积的至少约90％的微孔，其中：
所述微孔的孔宽度小于
Figure FDA0003297155260000031
所述沸石是氢(H+)或铵(NH4 +)离子交换的，并且
所述沸石的二氧化硅与氧化铝之比大于约100、大于约150或大于约200。
34.根据权利要求33所述的沸石，其中所述沸石呈沸石颗粒的形式，所述沸石颗粒的特征在于平均d90粒度为约5微米到约50微米。
35.根据权利要求33所述的沸石，其中所述沸石包括选自由以下组成的组的沸石：AEI、BEA、BEC、CHA、EMT、FAU、FER、MFI和其组合。
36.根据权利要求33所述的沸石，其中所述沸石包括BEA沸石。
37.根据权利要求33所述的沸石，其中所述沸石包括MFI沸石。
38.一种浆料，其包括：
粘合剂；以及
根据权利要求33到37中任一项所述的沸石。
39.一种吸附剂床，其包括吸附剂颗粒，所述吸附剂颗粒包括根据权利要求33到37中任一项所述的沸石。
CN202080027922.5A 2019-04-19 2020-04-06 用于减少蒸发排放控制***中的烃渗出排放的吸附剂材料 Pending CN113677417A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962836121P 2019-04-19 2019-04-19
US62/836,121 2019-04-19
PCT/US2020/026830 WO2020214445A1 (en) 2019-04-19 2020-04-06 Adsorbent material for reducing hydrocarbon bleed emission in an evaporative emission control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113677417A true CN113677417A (zh) 2021-11-19

Family

ID=70457139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080027922.5A Pending CN113677417A (zh) 2019-04-19 2020-04-06 用于减少蒸发排放控制***中的烃渗出排放的吸附剂材料

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220212161A1 (zh)
EP (1) EP3956048A1 (zh)
JP (1) JP2022529672A (zh)
KR (1) KR20210150421A (zh)
CN (1) CN113677417A (zh)
WO (1) WO2020214445A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6863732B2 (ja) * 2016-12-26 2021-04-21 株式会社マーレ フィルターシステムズ ハニカム吸着材ならびにその製造方法およびキャニスタ
KR20210078585A (ko) * 2019-12-18 2021-06-29 사빅 에스케이 넥슬렌 컴퍼니 피티이 엘티디 알파올레핀의 정제방법 및 이를 위한 알파올레핀 정제용 조성물
RU2769244C1 (ru) * 2021-06-30 2022-03-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Органоминеральный сорбент и способ его получения

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125231A (en) * 1990-06-08 1992-06-30 Corning Incorporated Dual converter engine exhaust system for reducing hydrocarbon emissions
JP2007526961A (ja) * 2003-05-12 2007-09-20 エンゲルハード・コーポレーシヨン 揮発性炭化水素吸着装置
US7540904B2 (en) * 2005-11-17 2009-06-02 Basf Catalysts Llc Hydrocarbon adsorption slurry washcoat formulation for use at low temperature
US7578285B2 (en) * 2005-11-17 2009-08-25 Basf Catalysts Llc Hydrocarbon adsorption filter for air intake system evaporative emission control
US7753034B2 (en) * 2005-11-18 2010-07-13 Basf Corporation, Hydrocarbon adsorption method and device for controlling evaporative emissions from the fuel storage system of motor vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022529672A (ja) 2022-06-23
EP3956048A1 (en) 2022-02-23
WO2020214445A1 (en) 2020-10-22
KR20210150421A (ko) 2021-12-10
US20220212161A1 (en) 2022-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11813586B2 (en) Evaporative emission control articles including activated carbon
US11779900B2 (en) Evaporative emission device and adsorbent
US11624340B2 (en) Evaporative emission control articles including activated carbon
US20220212161A1 (en) Adsorbent material for reducing hydrocarbon bleed emission in an evaporative emission control system
US11773810B2 (en) Low emission adsorbent and canister system
JP2022524674A (ja) 空気浄化用触媒－吸着剤フィルタ
US20210162368A1 (en) Low emission adsorbent
JPWO2020015591A5 (zh)
US20230381708A1 (en) Adsorbent material for removing nitrogen oxides from indoor or cabin air

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination