蒸发燃料蒸气排放控制系统的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月19日提交的美国临时专利申请62/521,912和2018年6月14日提交的美国临时专利申请62/685,174的优先权，所述专利申请全文以引用方式并入本文中用于所有目的。
背景技术：
1.发现领域。本公开总体上涉及一种包括颗粒吸附剂材料的系统及其使用方法。更具体地，本公开涉及一种包括低保留率颗粒吸附剂材料的系统，以及在蒸发燃料蒸气排放控制系统中使用该低保留率颗粒吸附剂材料的方法。
2.背景信息。来自机动车辆燃料系统的汽油燃料的蒸发是烃空气污染的主要来源。可以通过罐系统来控制这种排放，所述罐系统采用活性炭吸收由燃料系统产生的燃料蒸气。在特定的发动机操作模式下，通过用环境空气吹洗罐系统以从活性炭中脱附燃料蒸气，从而周期性地从活性炭中去除吸附的燃料蒸气。然后，再生炭准备好吸附另外的燃料蒸气。
环境问题的增加持续推动实行针对机动车辆烃排放的严格法规，即使在车辆不运行时也存在严格法规要求。在车辆停放时，车辆燃料箱中的蒸气压力随着环境温度的升高而升高。通常，为了防止燃料蒸气从车辆泄漏到大气中，燃料箱通过导管连通到包含合适燃料吸附剂材料的罐中，所述燃料吸附剂材料可以暂时吸附燃料蒸气。来自燃料箱的燃料蒸气和空气的混合物通过罐的燃料蒸气入口进入罐，然后膨胀或扩散到吸附剂容积中，在该吸附剂容积中燃料蒸气被暂时储存，并且净化的空气通过罐的通风口释放到大气中。一旦发动机启动，环境空气通过罐的通风口经由歧管真空被吸入罐系统中。吹洗空气流动通过罐内部的吸附剂容积，并且脱附吸附在吸附剂容积上的燃料蒸气，然后通过燃料蒸气吹洗导管进入内燃机。吹洗空气无法脱附吸附在吸附剂容积上的全部燃料蒸气，从而导致残留的烃(“剩余物”)可能排放到大气中。另外，与气相处于局部平衡的剩余物还允许来自燃料箱的燃料蒸气迁移通过罐系统作为排放。当车辆停放并在若干天的时间段期间经历昼夜温度变化时，通常会发生这种排放，通常称为“昼间换气损失”。
在美国，加利福尼亚低排放车辆法规要求：从2003年款开始的许多车辆，罐系统的昼间换气损失(dbl)排放低于约20mg("pzev")；从2004年款开始的大量车辆，昼间换气损失排放低于约50mg("lev-ii")。现在，加利福尼亚低放气排放车辆法规(californialowemissionvehicleregulation)(lev-iii)和epatier3标准要求罐dbl排放不超过20mg，根据加利福尼亚2001型式年及以后型号机动车辆的蒸发排放标准和测试程序(californiaevaporativeemissionsstandardsandtestproceduresfor2001andsubsequentmodelmotorvehicles)，2012年3月22日中写入的放气排放测试程序(bleedemissionstestprocedure)(betp)、以及机动车辆空气污染物的epa控制：tier3机动车辆排放和燃料标准；最终法案，40cfr部分79、80、85(epascontrolofairpollutionfrommotorvehicles:tier3motorvehicleemissionandfuelstandards；finalrule,40cfrparts79,80,85)等。在全球范围内，相比之下，蒸发排放法规的要求不如美国严格，但现在的趋势是沿美国采取的路线制定更严格的法规。人们越来越认识到更严格的控制有利于更好地使用车辆燃料和更清洁的空气，特别是在轻型车辆使用迅速增长和空气质量问题迫切需要关注的地区。
为了在车辆设计阶段满足蒸发燃料排放法规标准，车辆制造商通常向潜在供应商提供总体罐系统性能的目标规范，包括功能内容物、外观、物理特性和耐用性，从而为罐系统制造商实现这些目标留出适当的设计灵活性。例如，通用汽车公司针对蒸发排放控制罐系统设置了许多设计规范(参见gmw16494)。其中一个值得注意的规范是碳罐系统的总允许压降。在此实例中，用于车载加油蒸气回收装置(orvr)的罐系统的最大流动限制“在60升/分钟(lpm)空气流量下应为0.90±0.225kpa……如在空气从罐箱管流至新鲜空气管时在箱管处测量的”(参见gmw-16494第3.2.1.3.2.2节)。该规范和gmw-16494中的其他规范提供了车辆制造商允许的流动限制的程度的实例。
由于这种规范，罐系统设计者考虑各种各样的吸附剂选项，因为除了世界各地不同的燃料排放法规之外，来自不同车辆制造商的不同车辆平台对发动机类型、发动机运行设计、空间可用性、吹洗可用性和罐系统控制策略的需求也有很大的不同。当然，对于罐系统设计及其吸附剂填充，“一种尺寸不适用于所有”。因此，迫切需要在成本、尺寸、流动限制、工作容量、昼间换气损失(dbl)性能、复杂性和放置灵活性方面平衡折衷的新吸附剂选项和方法。
例如，已经报道了若干种涉及腔室设计和吸附剂性质的用于降低dbl排放的方法，这是罐系统必须满足的规范方面之一。
实现低排放的一种方法是显著增加吹洗气体的容积，以增强残留烃剩余物从吸附剂容积中的脱附。然而，这种方法的缺点是在吹洗步骤期间使对发动机的燃料/空气混合物的管理复杂化，并且趋于不利地影响尾管排放。参见美国专利号4,894,072。对于特定高性能和高燃料效率发动机设计，包括涡轮增压、汽油直接喷射和混合动力汽车，这种高吹洗不可用或者可能极大地影响发动机性能。
另一种方法是通过重新设计现有的罐尺寸或通过安装适当尺寸的补充通风侧罐腔室，从而将罐设计成在罐的通风侧具有相对较小的横截面积。参见美国专利号5,957,114。这种方法通过增加吹洗空气的强度来减少残留的烃剩余物。这种方法的一个缺点是对于直径为1至3mm的实心形状的常规颗粒吸附剂，相对低的横截面积对罐施加过度流动限制，最短床长度的情况除外，但在这种情况下将以其他方式损害用于dbl排放控制的通风侧腔室的有效性。因此，尽管对于减少系统的放气排放可能是有效的，但是常规颗粒吸附剂不能适应过度流动限制。
提高吹洗效率的另外的方法是加热吹洗空气或吸附剂容积的吸附了燃料蒸气的部分或两者。参见美国专利号6,098,601和6,279,548。然而，这种方法增加了控制系统管理的复杂性，并且带来了一些安全隐患。
另一种方法是在罐系统腔室中选择多种吸附剂，诸如在排放到大气之前，将燃料蒸气引导通过一个或多个燃料侧吸附剂容积，所述一个或多个燃料侧吸附剂容积位于罐系统的燃料侧孔口近侧或附近(即在流体或蒸气路径的上游)，然后引导至至少一个通风侧或后续吸附剂容积，所述至少一个通风侧或后续吸附剂容积位于相对于燃料侧吸附剂的流体或蒸气路径的下游(或远端)，其中初始吸附剂容积具有比后续吸附剂容积更高的增量吸附容量(丁烷吸附等温线在5％和50％浓度之间的斜率更大)。参见美国专利号re38,844和美国专利号9.732,649，所述专利申请全文以引用方式并入本文。
朝向罐系统的通风侧的后续吸附剂容积的一种有效形式是细长的陶瓷粘结活性炭蜂窝，诸如
允许腔室设计灵活性的通风侧容积的替代有效形式采用2至3mm丸粒形式，例如
遵循串联吸附剂的概念，当在低容积吹洗下操作时，诸如对于“混合动力”车辆，其中内燃机在车辆操作期间的接近一半时间关闭并且其中吹洗频率远低于正常，在系统的通风侧具有渐变的吸附工作容量(例如，丁烷工作容量(bwc)和总克数丁烷工作容量)的吸附剂容积被教导为对于排放控制罐系统特别有用。参见wo2014/059190(pct/us2013/064407)。对罐系统吹洗构成挑战的其他发动机设计包括汽油直接喷射和涡轮增压或涡轮辅助的特征。然而，这些方法通常仅限于碳蜂窝形式。
上述方法和其他方面(参见例如美国专利号7,186,291和美国专利号7,305,974)所描述的挑战和期望是减少残留吸附蒸气对蒸发排放罐系统性能尤其是dbl排放性能的有害影响，其中非常需要达到最少量的残留吸附蒸气(最低量的剩余物)。此外，已知罐系统的dbl排放性能和工作容量性能的恶化(也称为“老化”)也是由于在该吸附蒸气剩余物中积聚了不太可吹洗的组分(参见例如saetechnicalpaperseries2000-01-895)。因此，吹洗后烃的低保留的益处是双重的：针对新车辆的较低水平的dbl排放，以及在车辆的整个寿命期间由低蒸气保留性质所提供的工作容量和排放性能的保持。
虽然作为一种方法是非常理想的，但是低成本、低生产复杂性、高材料结构强度、低流动限制和由用于蒸发排放控制的颗粒吸附剂产生的最低蒸气保留的组合被认为是几乎不可克服的设计挑战。例如，如美国专利号9,174,195(“195专利”)所教导的，宏观“m”孔容积与微观“m”孔容积的比率的有用范围被限制在65％和150％m/m之间，因为机械强度在更高比率下失效。此外，在所要求的孔比率范围内，蒸气保留(保留率)渐进大于1g/dl，所述蒸气保留是通过标准astm测试测量的丁烷残留量，当孔比率超过所要求的150％极限时，(除了强度差之外)蒸气保留率大于所述的1.7g/dl目标。应当注意，‘195专利教导了在典型5mm直径丸粒，具有超过150％的m/m孔比率使用起来不够坚固(参见图6)。2gk-c7丸粒吸附剂材料(kuraraychemicalco.,ltd.，日本备前市)强调了孔比率和丸粒强度之间的权衡，尽管该丸粒吸附剂材料具有约170％的m/m，其具有2.6mm的平均直径，其在提高强度的同时具有增加流动限制的不期望的效果。换句话讲，尽管其具有控制排放的功能，‘195专利教导了2gk-c7的相对较高的m/m比不适用于较大直径的丸粒，其在提供较低流动限制的同时也会削弱强度，并且具有高保留率。
因此，对于蒸发排放控制系统的设计者来说，仍然需要另外的吸附剂选项，特别是对于朝向通风侧的吸附剂容积，所述吸附剂容积是坚固的，但也表现出低蒸气保留和低流动限制，这有助于在车辆的寿命期间通过系统实现高工作容量和低dbl排放性能。
技术实现要素：
目前描述的是具有令人惊讶和意想不到的特性的蒸发排放控制罐系统，其包括小于约50mg或小于约20mg的两天昼间换气损失(dbl)排放，包括在具有相对低吹洗容积的情况(例如，小于约175bv或小于100bv)。令人惊讶且出乎意料地发现，利用本文所述的颗粒吸附剂容积可能实现低吹洗和低dbl蒸发排放控制罐系统，其制造成本低廉、具有期望的保留率、具有较高材料结构强度和较低流动限制。例如，提供如本文所述的低dbl罐系统的颗粒吸附剂材料具有高于150％的宏观孔隙度(m)与微观孔隙度(m)之比(即m/m)、低于1.0g/dl的丁烷保留率，同时还足够大并且足够坚固以在不施加过度流动限制的情况下在系统中使用。
因此，在一个方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括：一个或多个罐，所述一个或多个罐具有多个腔室，每个腔室限定一定容积，所述多个腔室流体连通，从而允许流体(例如，空气、气体或燃料蒸气)从一个腔室定向流动到下一个腔室，其中至少一个腔室包括至少一个颗粒吸附剂容积，所述至少一个颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100nm至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，并且其中颗粒吸附剂容积在将46cm/s表观线性空气流速施加到颗粒吸附剂材料的43mm直径床的条件下具有小于40pa/cm的流动限制性质，或者在40lpm空气流量下具有小于0.3kpa的流动限制，或者两者。在某些实施方案中，颗粒吸附剂容积具有2或更大的长度直径比，<1.0g/dl的丁烷保留率，或者它们的组合。在某些实施方案中，丁烷保留率<0.5g/dl。在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个燃料侧吸附剂容积、至少一个通风侧后续吸附剂容积或两者。在某些实施方案中，吸附剂容积位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。在某些实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、所述至少一个燃料侧吸附剂容积或两者具有：至少8g/dl(例如，至少10g/l)的标称丁烷工作容量(bwc)；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间至少35g/l的25℃下的标称增量吸附容量(iac)；或者两者。在某些实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积或两者具有：小于8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。在某些实施方案中，颗粒容积具有大于约200％的m/m比。
在另外的方面，本说明书提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积(即燃料箱蒸气入口处或附近的吸附剂容积)和至少一个通风侧颗粒吸附剂容积。在某些实施方案中，包括所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积作为一个或多个通风侧后续吸附剂容积的替代或与之组合。所述至少一个燃料侧吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积和/或所述至少一个通风侧后续吸附剂容积可以包含在单个罐或分开的罐中，所述分开的罐被连接以允许由燃料蒸气(以及相反地，吹洗空气)顺序接触。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积包括非颗粒吸附剂材料，例如泡沫、整料、聚合物或纸片或蜂窝(例如，活性炭蜂窝)，其中所述至少一个通风侧后续吸附剂容积施加低蒸气或流体流动限制。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括：所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积上游(即位于流体路径中更靠近燃料侧吸附剂容积或燃料蒸气入口的位置)的至少一个通风侧后续吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积下游(即位于流体路径中更靠近通风口的位置)的至少一个通风侧后续吸附剂容积，或者它们的组合。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括：所述至少一个通风侧后续吸附剂容积上游(即位于流体路径中更靠近燃料侧吸附剂容积或燃料蒸气入口的位置)的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积下游(即位于流体路径中更靠近通风口的位置)的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，或者它们的组合。
在本文描述的任何方面或实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积包括非颗粒吸附剂材料，例如泡沫、整料、蜂窝、聚合物或纸片。在某些实施方案中，非颗粒吸附剂材料施加低蒸气或流体流动限制。在某些实施方案中，非颗粒吸附剂材料是具有均匀横截面积的蜂窝。
适用于吸附剂容积中的吸附剂可以源自许多不同的材料和各种形式。其可以是单个组分，也可以是不同组分的混合。此外，吸附剂(作为单个组分或不同组分的混合)可包括容积稀释剂。容积稀释剂的非限制性实例可包括但不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。
在本文所述的任何方面或实施方案中，任何已知的吸附剂材料可用于燃料侧吸附剂容积、通风侧颗粒吸附剂容积和通风侧后续吸附剂容积，所述吸附剂材料包括但不限于活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈或其组合。活性炭可以源自各种碳前体。作为非限制性实例，碳前体可以是木材、木屑、木粉、棉短绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、蔬菜诸如稻壳或稻草、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料或其组合。此外，可以使用各种工艺包括但不限于化学活化、热活化或其组合来生产活性炭。
在本文描述的任何方面或实施方案中，任何多种吸附剂形式可用于燃料侧吸附剂容积、通风侧颗粒吸附剂容积和通风侧后续吸附剂容积。吸附剂形式的非限制性实例可以包括粒状、丸粒、球形、蜂窝、整料、丸状圆柱体、均匀形状的颗粒介质、非均匀形状的颗粒介质、挤出形式的结构化介质、卷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、非织造织物、织造织物、片材、纸、泡沫或其组合。吸附剂(作为单个组分或不同组分的混合)可包括容积稀释剂。容积稀释剂的非限制性实例可包括但不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。此外，吸附剂可以被挤出到成特殊的薄壁横截面形状，诸如中空圆柱体、星形、扭曲螺旋、星号、配置条带或本领域技术能力范围内的其他形状。在成形中，可以使用无机和/或有机粘合剂。
蜂窝吸附剂可以是任何几何形状，包括但不限于圆形、圆柱体或正方形。此外，蜂窝吸附剂的孔眼可以具有任何几何形状。用于流通通道的均匀横截面积的蜂窝(诸如具有正方形横截面孔眼的正方形蜂窝或波纹形式的螺旋卷绕蜂窝)可以比在直角矩阵中具有正方形横截面孔眼的圆形蜂窝表现得更好，所述直角矩阵为相邻通道提供一定范围的横截面积，并且因此提供未被等同地吹洗的通道。不受任何理论的束缚，认为蜂窝表面上的孔眼横截面积越均匀，在吸附和吹洗循环两者期间，部件内的流量分布越均匀，并且因此来自罐系统的dbl排放越低。
在一些实施方案中，蒸发排放控制系统还可包括用于加热一个或多个吸附剂容积和/或一个或多个空容积的一个或多个热输入单元。热输入单元可包括但不限于内部电阻元件、外部电阻元件或与吸附剂相关联的热输入单元。与吸附剂相关联的热输入单元可以是与吸附剂分开的元件(即不与吸附剂接触)。替代地，与吸附剂相关联的热输入单元可以是吸附剂附接、粘合、非粘合或物理接触的基材或层。与吸附剂相关联的热输入单元可以是通过具有适当电阻率直接电加热的吸附剂。可以通过在吸附剂的原始制备中和/或在将吸附剂形成为颗粒或单体形式时添加导电或电阻添加剂和粘合剂来改变吸附剂的电阻率特性。导电组分可以是导电吸附剂、导电基材、导电添加剂和/或导电粘合剂。导电材料可以在吸附剂制备中添加、在中间成形过程中添加和/或在吸附剂成形为最终形式中添加。可以使用任何模式的热输入单元。作为非限制性实例，热输入单元可包括传热流体、热交换器、导热元件和正温度系数材料。热输入单元沿着加热的流体路径长度可以是均匀的，也可以不是均匀的(即提供不同的局部强度)。此外，可以使或可以不使热输入单元经分布以在沿被加热的流体路径长度的不同点处具有较大的强度和加热持续时间。
在某些实施方案中，通风侧后续吸附剂容积是活性炭整料或活性炭蜂窝，并且相对于通风侧颗粒吸附剂容积的位置位于燃料蒸气路径的上游，相对于通风侧颗粒吸附剂容积的位置位于燃料蒸气路径的下游，或者它们的组合。
在某些实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有以下中的至少一者：相对高的丁烷工作容量(bwc)；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于约35克正丁烷每升(g/l)的有效增量吸附容量；或者两者。例如，在某些实施方案中，该系统还包括至少一个附加高丁烷工作容量(bwc)吸附剂容积，其位于通风侧颗粒吸附剂容积的上游或之前(即在车辆静止时，高丁烷工作容量吸附剂容积在通风侧颗粒吸附剂容积之前与燃料蒸气接触)。在某些实施方案中，燃料侧吸附剂容积具有以下中的至少一者：i)相对高的丁烷工作容量(bwc)，例如，大于8、9、10、11、12、13、14、15或更多克每分升(g/dl)；ii)在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间的大于35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或更多克正丁烷每升(g/l)的增量吸附剂容量；或者两者。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个通风侧颗粒吸附剂容积(即在从燃料箱到通风口的蒸气路径中相对于所述至少一个燃料侧吸附剂容积的下游)。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有低丁烷保留率、相对高的宏观尺寸孔容积与微观孔隙容积的比率(m/m)以及相对低的流动限制性质。在某些实施方案中，具有低丁烷保留率和低流动限制性质的颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙，直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％、160％、170％、180％、190％、200％、210％或220％或更大的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)，其中颗粒吸附剂材料具有约1.0g/dl或更小的保留率或在46cm/s的表观线性气体流速下小于40pa/cm压降的流动限制。
在本文描述的任何方面或实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积具有在40lpm空气流量下小于约0.3kpa的流动限制。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有约0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5或更大的长度直径比。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积被伸长，具有大于2的长度直径比l/d。
在某些实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积的m/m大于150％，其中在46cm/s表观线性空气流速下，具有小于40pa/cm压降的流动限制性质。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积的m/m大于200％，并且具有小于1g/dl的丁烷保留率。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积的m/m大于150％，并且丁烷保留率小于0.5g/dl。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括本文所述的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，例如，具有相对低的丁烷保留率和低流动限制，其中如通过加利福尼亚放气排放测试程序(betp)测定的，在不超过约175、150、125、120、115、110、100个或更小床容积的吹洗，或在小于315、300、275、250、225、200、175、150或更少升的吹洗下，罐系统具有不超过约50、45、40、35、30、25、20mg或更少的两天dbl排放。在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一种吸附剂容积，所述至少一种吸附剂容积具有低丁烷保留率和低流动限制颗粒吸附剂，并且在betp测试中，在小于100个床容积或在小于210升吹洗下，具有不超过50mg或不超过20mg的第2天dbl排放。
在一些实施方案中，该系统包括多个通风侧颗粒吸附剂容积，所述多个通风侧颗粒吸附剂容积被配置成允许由流体例如燃料蒸气按顺序接触。在某些实施方案中，例如，吸附剂串联连接，从而限定了穿过其中的流体流动路径。
在某些实施方案中，该系统包括多个罐，所述多个罐被连接以允许由流体例如燃料蒸气按顺序接触。
在其他实施方案中，该系统还包括后续吸附剂容积，如本文所述，该后续吸附剂容积位于通风侧颗粒吸附剂容积的下游或随后(即当发动机静止时，后续吸附剂容积在燃料蒸气遇到通风侧颗粒吸附剂容积之后与燃料蒸气接触)。
在某些实施方案中，所述至少一个后续吸附剂容积具有以下中的至少一者：i)小于约8g/dl的bwc，ii)在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于约35g正丁烷/l的iac，或iii)它们的组合。在某些实施方案中，后续吸附剂容积是活性蜂窝。
在另一方面，本说明书提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括：至少一个燃料侧吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率以及小于约1.0g/dl的保留率；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有小于1.0g/dl的丁烷保留率。在某些实施方案中，当将46cm/s表观线性空气流速施加到通风侧颗粒吸附剂容积的43mm直径床时，通风侧颗粒吸附剂容积具有小于40pa/cm的流动限制性质。在另外的实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制。在另外的实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积具有2或更大的长度直径比。在另外的实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有：大于8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统还包括至少一个通风侧后续吸附剂容积，其中所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有：小于8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。在某些实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒容积或两者具有大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有小于1.0g/dl的丁烷保留率。
在本文所述的任何方面或实施方案中，该系统还包括以下中的至少一者：燃料蒸气入口导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到燃料箱；燃料蒸气吹洗导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到发动机的空气引入系统；通风导管，其用于对蒸发排放控制罐系统进行通风，以及用于将吹洗空气引入蒸发排放控制罐系统；或者它们的组合。
在一些实施方案中，该系统具有以下中的至少一者：从燃料蒸气入口导管通过所述多个吸附剂容积(即至少一个通风侧颗粒吸附剂容积上游的至少一个燃料侧吸附剂容积，以及可选地至少一个后续吸附剂容积)中的每一个到通风导管的燃料蒸气流动路径；从通风导管通过所述多个吸附剂容积(即可选地至少一个后续吸附剂容积、所述至少一个通风侧特定吸附剂容积和所述至少一个燃料侧吸附剂容积)中的每一个到燃料蒸气吹洗出口的空气流动路径；或者两者。
在又一个实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积的填充床具有在46cm/s表观线性空气流速下≤40pa/cm的压降。
在另一方面，本公开提供了一种蒸发排放控制系统，包括：燃料箱，其用于储存燃料；发动机，其具有空气引入系统并适于消耗燃料；蒸发排放控制罐系统；燃料蒸气吹洗导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到发动机的空气引入系统；以及通风导管，其用于对蒸发排放控制罐系统进行通风，以及用于将吹洗空气引入蒸发排放控制罐系统，其中蒸发排放控制罐系统由以下各项限定：将蒸发排放控制罐系统连接到燃料箱的燃料蒸气入口导管；从燃料蒸气入口导管通过多个吸附剂容积到通风导管的燃料蒸气流动路径；以及从通风导管通过所述多个吸附剂容积和燃料蒸气吹洗出口的空气流动路径。
在某些实施方案中，蒸发排放控制系统包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括多个吸附剂容积，所述多个吸附剂容积包括至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂容积，例如具有以下中的至少一者的低保留率颗粒吸附剂：(i)直径小于约100nm的微观孔隙，直径为约100至100000nm的宏观孔隙，大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)；(ii)从约1至0.25g/dl或更小的保留率；(iii)从约210mm起的颗粒直径；或者(iv)它们的组合。在某些实施方案中，颗粒直径为从约3至10mm、从约3至9mm、从约3至8mm、从约3至7mm、从约3至6mm、从约3至5mm、从约2至9mm、从约2至8mm、从约2至7mm或从约2至6mm。
在某些实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有至少0.5、1、1.5、2或更大的长度/直径(l/d)比。
在其他实施方案中，所述蒸发排放控制系统包括多个罐，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在进一步的方面，本公开提供了一种用于减少蒸发排放控制系统中的燃料蒸气排放的方法，该方法包括使燃料蒸气与至少一种通风侧颗粒吸附剂接触，所述至少一种通风侧颗粒吸附剂包括以下中的至少一者：直径小于约100nm的微观孔隙；直径为约100至100000nm的宏观孔隙；以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)，从约1至0.25g/dl或更小的保留率，从约3至6mm的颗粒直径；或者它们的组合。
在一些实施方案中，该方法还包括在燃料蒸气接触本文所述的至少一种通风侧颗粒吸附剂之前，使所述燃料蒸气与本文所述的至少一个燃料侧吸附剂容积接触。
在本文描述的任何方面或实施方案中，吸附剂位于单个罐内。在特定实施方案中，吸附剂位于多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
前述一般实用领域仅为了举例而给出，并且不希望对本公开的范围和所附权利要求书构成限制。根据本权利要求、说明书和实例，本领域普通技术人员将了解与本公开的组合物、方法和方法相关的另外目的和优点。例如，本公开的各个方面和实施方案可以众多组合利用，所有这些组合都由本公开明确地加以考虑。这些额外的优势目标和实施方案明确地包含在本公开的范围内。本文用于阐明本发明的背景并且在特定情况下提供关于实践的另外细节的出版物和其他材料以引用方式并入。
附图说明
并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的若干实施方案，并且连同本说明书一起用于解释本发明的原理。附图仅用于示出本发明的实施方案的目的，并且不应理解为对本发明的限制。根据与附图结合的下述详细描述，本发明的另外的目的、特征和优点将变得显而易见，所述附图示出了本发明的例示性实施方案，其中：
图1示出了根据本公开的蒸发排放控制罐系统的横剖视图。
图2示出了根据本公开的蒸发排放控制罐系统的横剖视图。
图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g、图3h1、图3h2和图3i示出了低保留率颗粒吸附剂的替代吸附剂形态的实例。
图4是用于测量由颗粒吸附剂产生的压降的设备的横剖视图。
图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12有助于说明如何计算标称容积表观密度。
图13是用于测定丁烷吸附容量的设备的简化示意图。
图14示出了表1。主罐配置，包括在某些实施方案中，包括多个腔室和/或多个吸附剂容积的主罐。
图15示出了表2-a、表2-b和表2-c。补充罐配置。
图16示出了表3-a、表3-b和表3-c，其中提供了实施例29至33、73、74、94、96和106至111的补充罐通风侧后续吸附剂容积信息。
图17是实施例29至31的第2天排放相对于系统吹洗bv的图表。
图18是吸附剂增量吸附容量与蒸气路径长度关系的图表。
图19是吸附剂丁烷工作容量与蒸气路径长度关系的图表。
图20是吸附剂g-总丁烷工作容量与蒸气路径长度关系的图表。
图21示出了在提供合理流动限制和dbl排放性能的目标灵活性方面，利用直径为2至5mm的常规实心颗粒吸附剂(圆柱形丸粒)的众所周知的性能折衷。这些实施例是适用于具有一个或多个通风侧吸附剂容积(具有替代吸附剂填充)的主罐，如表2和表3中所述。
图22示出了长度/直径比对蒸发排放控制系统的两天dbl的影响，所述蒸发排放控制系统具有罐，该罐具有一个或多个通风侧吸附剂容积(具有替代吸附剂填充)，如表2和表3中所述。
图23示出了长度/直径比对蒸发排放控制系统的压降的影响，所述蒸发排放控制系统具有罐，该罐具有一个或多个通风侧吸附剂容积(具有替代吸附剂填充)，如表2和表3中所述。需注意，与目前可用的颗粒吸附剂相比，本文所述的颗粒吸附剂提供降低的床压降。
图24示出了常规颗粒吸附剂和碳蜂窝对于典型流率(slpm或lpm)的流动限制。
图25示出了图21至图23中通风侧容积的气体流速方面的典型流率。
图26示出了与图21中例示的常规材料相比能够提供低dbl排放和低流动限制性能的颗粒吸附剂的发明实施例。
图27示出了对照具有大于2的高腔室l/d的碳蜂窝的高性能示例性或本发明的通风侧颗粒吸附剂容积。
图28示出了示例性或本发明的颗粒吸附剂和碳蜂窝对于典型流率(slpm)的流动限制。
图29示出了对照碳蜂窝的长度/直径比对具有一个或多个示例性或本发明的通风侧颗粒吸附剂容积的蒸发排放控制系统的压降的影响。
图30示出了对照碳蜂窝的用包括示例性或本发明的通风侧颗粒吸附剂容积的排放罐系统的气体流速表示的流率。
图31示出了来自图26的实例，其中在40g/h的丁烷加载步骤之后，施加<100bv和<210升水平的吹洗。
图32示出了当添加第二腔室时，系统排放显示出低流动限制和低排放，其中所述第二腔室包括在床中的发明实施例(“吸附剂2”)。
图33示出了如本文描述的包含在吸附剂2腔室的通风侧颗粒吸附剂容积在低吹洗条件下(即<100bv)的两天dbl排放，所述吸附剂2腔室具有类似于碳蜂窝的l/d比例(向较低l/d值转移)。
图34示出了包含在吸附剂2腔室中的图32和图33的示例性或本发明的通风侧颗粒吸附剂容积的床压降，所述吸附剂2容积具有类似于碳蜂窝的l/d比例。
图35示出了具有≥150％的m/m比的本发明的颗粒在315l(139bv)吹洗条件下的两天dbl排放。
图36示出了具有小于约0.5g/dl的保留率的本发明的颗粒在315l(139bv)吹洗条件下的两天dbl排放。
图37示出了具有≥150％的m/m比的本发明的颗粒在315l(137至147bv)吹洗条件下的两天dbl排放。
图38示出了具有小于约0.5g/dl的保留率的本发明的颗粒在315l(137至147bv)吹洗条件下的两天dbl排放。
图39示出了对照碳蜂窝和常规颗粒的排放罐系统中的示例性通风侧低流动限制颗粒的低流动限制性质。
图40示出了对照碳蜂窝和常规颗粒的排放罐系统中的示例性通风侧低流动限制颗粒的低流动限制性质。
图41示出了对照碳蜂窝和常规颗粒的具有大于2的高腔室l/d的高性能示例性通风侧颗粒吸附剂容积。
图42示出了图26和图27的实例中的颗粒吸附剂的作为m/m性质的函数的丸粒强度，其中“lfr”表示低流动限制。
图43示出了图26和图27的实例的低流动限制颗粒吸附剂，所述低流动限制颗粒吸附剂能够实现dbl排放的优异控制，同时表现出良好的丸粒强度，并且(或尽管)具有高m/m性质。
图44示出了图35和图36的实例中的示例性低流动限制颗粒吸附剂的丸粒强度。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述本公开，但是未示出本公开的所有实施方案。虽然已经结合示例性实施方案描述了本公开，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定结构或材料适应于本公开的教导内容。
本申请随附的附图仅用于说明目的。其无意于限制本公开的实施方案。另外，这些附图未按比例绘制。图中共有的要素可以保留相同的数字标号。
在提供值的范围的情况下，应当理解，该范围的上限和下限之间的每个中间值以及所述范围中的任何其他所述或中间值都包含在本发明中。这些较小范围的上限和下限可以独立地包含在更小范围内并且也涵盖于本发明内，从属于所述范围内的任何具体排除限值。当所述范围包括限制之一或两者时，排除这两个限制中任一的范围也包括在本公开中。
下述术语用于描述本发明。在本文中未具体定义一个术语的情况下，那个术语是所属领域的一般技术人员在其用于描述本发明的上下文中应用那个术语时作为领域公认的含义给出。
如本文和所附权利要求中使用的冠词“一个”和“一种”在本文中用于指冠词的一个或多于一个(即，至少一个)语法对象，除非上下文另有明确说明。例如，“要素”意指一个要素或多于一个要素。
如本文在说明书和权利要求中所用，短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在某些情况下结合地存在且在其他情况下分离地存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应该以相同的方式加以解释，即，如此结合的“一个或多个”要素。除了由“和/或”子句具体鉴定的要素之外，可以任选地存在其他要素，无论与具体鉴定的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式语言例如“包含”结合使用时，对“a和/或b”的提及可以在一个实施方案中仅指a(任选地包括除了b之外的要素)；在另一个实施方案中仅指b(任选地包括除了a之外的要素)；在再一个实施方案中指a和b两者(任选地包括其他要素)；等。
如本文在说明书和权利要求中使用的，“或”应该理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当分开列表中的项目时，“或”或“和/或”应该解释为包含性的，即包含至少一个，但也包括许多要素或要素列表的多于一个，以及任选地，另外未列出的项目。只有明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或者，当在权利要求中使用时，“由……组成”指许多要素或要素列表的恰好一个要素。一般而言，当之前为排他性术语例如“任一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，如本文使用的，术语“或”应该仅解释为指示排他性替代物(即“一个或另一个但不是两者”)。
在权利要求以及上文说明书中，所有过渡短语、例如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“组成”等等应理解为开放式的，即，意指包括但不限于。仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应该分别为闭合式或半闭合式过渡短语，如10美国专利局专利审查程序手册(unitedstatespatentofficemanualofpatentexaminingprocedures)第2111.03节中所述。
如本文在说明书和权利要求中使用的，提及一个或多个要素的列表，短语“至少一个”应该理解为意指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包括要素列表中具体列出的每个和每一个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的任何要素组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表内具体鉴定的要素之外，可以任选地存在无论与具体鉴定的那些要素相关还是不相关的要素。因此，作为非限制性实例，“a和b中的至少一个”(或等价地，“a或b中的至少一个”，或等价地“a和/或b中的至少一个”)在一个实施方案中，可以指至少一个，任选地包括多于一个a，而不存在b(并且任选地包括除了b之外的要素)；在另一个实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个b，而不存在a(并且任选地包括除了a之外的要素)；在再一个实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个a，以及至少一个，任选地包括多于一个b(以及任选地包括其他要素)；等。还应该理解，除非清楚地相反指示，在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的次序不一定限于其中叙述该方法的步骤或动作的次序。
如本文所用，术语“气态”和“蒸气状”是在一般意义上使用的，除非上下文另有指示，否则它们是可以互换的。
如本文所用，术语“吸附剂组分”或“吸附剂容积”指沿着蒸气流动路径的吸附剂材料或包含吸附剂的材料，并且可以由颗粒材料床、整料、蜂窝、片材或其他材料组成。
如本文所述，术语“上游”是指在系统的另一位置/容积之前或先于系统的另一位置/容积，系统内与流体例如燃料蒸气接触的位置/容积。也就是说，上游位置/容积相对于位置/容积朝向燃料蒸气入口定位。
如本文所述，术语“下游”是指在系统的另一位置/容积之后或随后，系统内与流体例如燃料蒸气接触的位置/容积。也就是说，下游位置/容积相对于位置/容积位于燃料蒸气的远端。
本说明书提供了一种蒸发排放控制罐系统，该系统包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个本文所述的颗粒吸附剂容积。罐还可包括本文所述的其他吸附剂容积，例如，至少一个燃料侧吸附剂容积，和/或至少一个通风侧后续吸附剂容积。在一个优选的实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积位于从燃料侧吸附剂容积(即通风侧颗粒吸附剂容积)的流体路径的下游。在另外的实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积是低保留率通风侧颗粒吸附剂容积。如本文所用，除非上下文另有指示，否则“低保留率”或“低丁烷保留率”是指小于约2g/dl，优选地小于约1g/dl的丁烷保留率。
蒸发排放罐系统
图1示出了如本文所述的蒸发排放控制罐系统的一些实施方案的非限制性实例，该蒸发排放控制罐系统包括单个罐，该单个罐具有至少一个吸附剂容积(诸如燃料侧吸附剂容积)和至少一个通风侧吸附剂容积(即位于初始吸附剂的下游)。罐系统100包括支撑筛102、分隔壁103、来自燃料箱的燃料蒸气入口104、通向大气的通风口105、通向发动机的吹洗出口106、燃料侧吸附剂容积201和至少一个通风侧吸附剂容积202、203、204。然而，应当注意，任何特定的吸附剂容积可以包括201、202、203和204中的一个或多个。也就是说，燃料侧吸附剂容积可以包括201和202，并且/或者通风侧吸附剂容积可以包括203和204。吸附剂容积被连接(流体连通)以允许由流体(例如，空气、气体或燃料蒸气)的定向和顺序接触。
当发动机关闭时，来自燃料箱的燃料蒸气通过燃料蒸气入口104进入罐系统100。在该实例中，燃料蒸气扩散到初始燃料侧吸附剂容积201中，然后扩散到所述至少一个通风侧(即下游)吸附剂容积中，然后通过罐系统的通风口105释放到大气。一旦发动机启动，环境空气通过通风口105吸入罐系统100中。吹洗空气流动通过所述至少一个通风侧(即下游)吸附剂容积204、203、202，然后流动通过燃料侧吸附剂容积201，并且脱附吸附在吸附剂容积204、203、202、201上的燃料蒸气，然后通过吹洗出口106进入内燃机。
蒸发排放控制罐系统可包括罐内的空容积。如本文所用，术语“空容积”是指不包括任何吸附剂的容积。这样的容积可以包括任何非吸附剂，包括但不限于气隙、泡沫间隔物、筛网或其组合。空容积可以位于图1所示的任何所描绘的容积201、202、203、204中，或者可以在任何所描绘的容积201、202、203、204之间、之前或之后找到。
图2示出了蒸发排放控制罐系统的其他实施方案的非限制性实例，所述蒸发排放控制罐系统包括具有多个吸附剂容积的多于一个的罐。例如，燃料侧吸附剂容积和至少一个通风侧吸附剂容积位于分开的罐中，其中吸附剂容积被连接(流体连通)以允许由燃料蒸气从一个容积(和罐)到下一个的定向和顺序接触。如图2所示，罐系统100包括主罐101、支撑筛102、分隔壁103、来自燃料箱的燃料蒸气入口104、通向大气的通风口105、通向发动机的吹洗出口106、主罐101中的初始燃料侧吸附剂容积201、在主罐101中的初始燃料侧吸附剂容积201下游的通风侧吸附剂容积202、203、204，包括至少一个附加通风侧吸附剂容积301、302、303、304、305的补充罐300，以及将主罐101连接到补充罐300的导管107。类似于主罐，补充罐中的附加通风侧吸附剂容积可包括位于所描绘的吸附剂容积301、302、303、304、305的多个处的单个吸附剂。
此外，蒸发排放控制罐系统的补充罐可包括空容积，该空容积可以在图2所示的任何所描绘的容积301、302、303、304、305中找到，或者可以在任何所描绘的容积301、302、303、304、305之间、之前或之后找到。例如，302、304中的至少一者或两者是空容积。如前所述，术语“空容积”是指不包括任何吸附剂的容积。这样的容积可以包括任何非吸附剂，包括但不限于气隙、泡沫间隔物、筛网、导管或其组合。
当发动机关闭时，来自燃料箱的燃料蒸气通过通向主罐101的燃料蒸气入口104进入罐系统100。燃料蒸气扩散通过初始燃料侧吸附剂容积201，然后通过主罐101中的通风侧吸附剂容积(202、203和204)，然后经由导管107进入补充罐300。燃料蒸气扩散通过补充罐300内部的一个或多个通风侧吸附剂容积301、302、303、304、305，然后通过罐系统的通风口105释放到大气中。一旦发动机启动，环境空气通过通风口105吸入罐系统100中。吹洗空气流动通过补充罐300中一个或多个通风侧吸附剂容积305、304、303、302、301，主罐101中的通风侧吸附剂容积(204、203、202)，然后流动通过主罐101中的燃料侧吸附剂容积201以脱附吸附在吸附剂容积(305、304、303、302、301、204、203、202、201)上的燃料蒸气，然后通过吹洗出口106进入内燃机。
此外，蒸发排放控制罐系统可以包括在主罐和补充罐之间的空容积。
当需要时，如本文所述，蒸发排放控制罐系统可以包括多于一个的补充罐。蒸发排放控制罐系统还可包括在主罐和第一补充罐之间，在补充罐之间和/或在最后补充罐的末端处的一个或多个空容积。作为非限制性实例，蒸发排放控制罐系统可以包括主罐、第一补充罐、第二补充罐、第三补充罐、主罐和第一补充罐之间的空容积、第一补充罐和第二补充罐之间的空容积以及第三补充罐末端的空容积。每个补充罐还可包括一个或多个附加吸附剂容积。
当需要时，总吸附剂容积(即吸附剂容积的总和)可以与蒸发排放控制罐系统的容积相同。替代地，总吸附剂容积可以小于蒸发排放控制罐系统的容积。
因此，在一个方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括：一个或多个罐，所述一个或多个罐具有多个腔室，每个腔室限定一定容积，所述多个腔室被连接或流体连通，从而允许流体(例如，空气、气体或燃料蒸气)从一个腔室定向和顺序地流动到下一个腔室，其中至少一个腔室包括至少一个颗粒吸附剂容积，所述至少一个颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100nm至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，并且其中所述至少一个颗粒吸附剂容积具有以下中的至少一者：(i)在将46cm/s表观线性空气流速施加到颗粒吸附剂材料的43mm直径床的条件下小于40pa/cm压降的流动限制性质；(ii)在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制；(iii)小于约0.5g/dl的丁烷保留率；(iv)大于约2的长度直径比；或者(v)它们的组合。
在某些实施方案中，罐系统包括至少一个附加吸附剂容积。在某些实施方案中，吸附剂容积位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在某些实施方案中，罐系统还包括至少一个燃料侧吸附剂容积，其中所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有：>8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间>35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。
在某些实施方案中，罐系统还包括至少一个通风侧后续吸附剂容积，其中所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有：小于8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。在某些实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积或两者具有：小于8g/dl的bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的iac。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个燃料侧吸附剂容积，所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有：至少8g/dl(例如，至少10g/l)的标称丁烷工作容量(bwc)；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间至少35g/l的25℃下的标称增量吸附容量(iac)；或者两者。
在某些实施方案中，吸附剂容积位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在某些实施方案中，颗粒吸附剂容积具有大于约200％的m/m比。在某些实施方案中，颗粒吸附剂容积具有小于约2.0g/dl或小于1.0g/dl或小于0.5g/dl的丁烷保留率。
在某些实施方案中，所述至少一种颗粒吸附剂位于罐系统的通风侧、罐系统的燃料侧或两者上。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个燃料侧吸附剂容积、至少一个通风侧后续吸附剂容积或两者。
在某些实施方案中，吸附剂容积位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。在某些实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、所述至少一个燃料侧吸附剂容积或两者具有：至少8g/dl(例如，至少10g/l)的bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间至少35g/l的25℃下的iac；或者两者。在某些实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积或两者具有：小于8g/dl的bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的iac；或者两者。在某些实施方案中，颗粒容积具有大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率。
在另一方面，本说明书提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积(即燃料箱蒸气入口104处或附近的吸附剂容积)和至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积。术语“通风侧”是指相对于所述至少一个燃料侧吸附剂容积在通风口的下游或更接近通风口的位置。因此，在车辆静止时，所述至少一个燃料侧吸附剂容积在(从燃料箱到通风口的流体路径中)位于燃料侧吸附剂容积下游的任何其他吸附剂容积(即从104到105的下游定向)之前与来自气体箱的燃料蒸气接触。
在一些实施方案中，该系统包括多个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积，所述多个通风侧颗粒吸附剂容积被配置成允许由流体例如燃料蒸气按顺序接触。在某些实施方案中，例如，吸附剂串联连接，从而限定了穿过其中的流体流动路径。在某些实施方案中，该系统包括多个罐，所述多个罐被连接以允许由流体例如燃料蒸气按顺序接触。
参考图1和图2，吸附剂可以位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由流体例如燃料蒸气按顺序接触(例如，2、3、4、5、6、7或8个罐)。在特定实施方案中，吸附剂位于多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。例如，在某些实施方案中，例如参照图1和图2，通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积位于主罐202、203或201的至少一个容积中；和/或补充罐例如301、302、303、304或305的至少一个中。因此，在某些实施方案中，可以在主罐的容积201、202、203和204的至少一个中；在补充罐的容积301、302、303、304、305的至少一个中，或者它们的组合中找到低保留率颗粒吸附剂。
本公开还考虑以从本公开容易理解的任何数量的组合包括附加吸附剂容积。例如，在通风侧后续吸附剂容积之后或下游，可以存在本文所述的另外的通风侧或低保留率颗粒吸附剂。如果存在补充罐，则补充罐可以在通风口侧(例如，容积305)和主罐侧(例如，容积301)包括通风侧吸附剂容积或低保留率吸附剂容积，其中下游通风侧后续吸附剂容积(例如，容积302、303、304)位于它们之间。类似地，通风侧或低保留率吸附剂可存在于补充罐的主罐侧(例如，容积301)和主罐的补充罐侧(例如，容积204)，其中罐系统包括通风侧或低保留率吸附剂上游的高丁烷工作容量。系统还可以被配置成包括位于通风侧或低保留率吸附剂容积(例如，容积301)下游的通风侧后续吸附剂容积(例如，容积304)，系统可以可选地包括在后续吸附剂容积(例如，容积305)之后的又一个低保留率吸附剂容积。
在本文描述的任何方面或实施方案中，通风侧颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％、160％、170％、180％、190％、200％、210％、220％、250％、275％、280％、300％或更大的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂具有从150％至约170％、从约160％至约180％、从约170％至约190％、从约180％至约200％、从190％至约210％、从200％至约220％或大于220％的m/m比。在其他实施方案中，所述容积比大于约150％至约1000％、大于约150％至约800％、大于约150％至约600％、大于约150％至约500％、大于约150％至约400％、大于约150％至约300％、大于约150％至约200％、约175％至约1000％、约175％至约800％、约175％至约600％、约175％至约500％、约175％至约400％、约175％至约300％、约175％至约200％、约200％至约800％、约200％至约600％、约200％至约500％、约200％至约400％、约200％至约300％、约300％至约800％、约300％至约600％、约300％至约500％、约300％至约400％、约400％至约800％、约400％至约600％、约400％至约500％、约500％至约800％、约500％至约600％、或约600％至约800％。
在本文所述的任何方面或实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积具有：在40lpm空气流量下小于约0.3kpa的流动限制；在46cm/s表观线性空气流速下小于40pa/cm压降的流动限制性质；或者两者。
在本文描述的任何方面或实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积具有约0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5或更大的长度直径比(l/d)，包括其间的所有值。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积被伸长，具有大于约2的l/d比率。在某些实施方案中，l/d比率为从约1.0至约6.0，从约1.25至约5.75，从约1.5至约5.5，从约1.75至约5.0或从约2至约4.75。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积具有≤约2g/dl、≤约1.5g/dl、≤约1g/dl、≤约0.9g/dl、≤约0.8g/dl、≤约0.7g/dl、≤约0.6g/dl、≤约0.5g/dl、≤约0.4g/dl、≤约0.3g/dl、≤约0.2g/dl或≤约0.1g/dl的丁烷保留率。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积具有从约0.01g/dl至约2.5g/dl、从约0.01g/dl至约2.0g/dl、从约0.01g/dl至约1.5g/dl、从约0.01g/dl至约1.0g/dl、从约0.01g/dl至约0.75g/dl、从约0.25g/dl至约1.00g/dl、从约0.25g/dl至约0.75g/dl、从约0.25g/dl至约0.50g/dl、从约0.50g/dl至约1.00g/dl、从约0.50g/dl至约0.75g/dl、或从约0.75g/dl至约1.00g/dl的丁烷保留率。
本文所述的颗粒吸附剂例如本文所述的低保留率吸附剂的一个有利特征是其具有足够低的流动限制性质，使得其可以用作例如泡沫、聚合物或纸片或蜂窝整体式吸附剂的替代。例如，图21示出了现有技术的直径为2至3mm的颗粒吸附剂的流动限制如何是在罐系统通风侧用作排放“清除器”的可商购获得的碳蜂窝的许多倍。因此，在任何方面或实施方案中，通风侧颗粒吸附剂例如通风侧低保留率吸附剂具有从约3至10mm、从约3至9mm、从约3至8mm、从约3至7mm、从约3至6mm、从约3至5mm或从约3至4mm的颗粒直径。
在某些实施方案中，主罐包括高丁烷工作容量吸附剂，主罐的通风侧和/或补充罐的主罐侧包括如本文所述的低保留率颗粒吸附剂，并且补充罐的通风部分包括通风侧后续吸附剂容积。在某些实施方案中，通风侧后续吸附剂容积是具有低流动限制的材料，例如泡沫、聚合物或纸片、或蜂窝例如活性炭蜂窝。
在某些实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有以下中的至少一者：相对于通风侧吸附剂容积的高丁烷工作容量(bwc)；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于约35克正丁烷每升(g/l)的有效增量吸附容量；或者两者。
在本文所述的任何方面或实施方案中，罐系统燃料侧吸附剂容积具有以下中的至少一者：i)大于8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25g/dl或更多克每分升(g/dl)的标称丁烷工作容量(bwc)；ii)在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、60、65、70、75、80、85、90或更多克正丁烷每升(g/l)的增量吸附容量；或者两者。
在某些实施方案中，高丁烷工作容量吸附剂包括高工作容量活性炭。这些可以通过商品名
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统还包括至少一个通风侧后续吸附剂容积，其中所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有：小于8、7、6、5、4、3、2或1g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35、34、33、32、31、30、29、28、37、36、35、3423、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、77、6、5、4、3、2或1g/l的25℃下的标称iac；或者两者。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有从约1g/dl至约8g/dl、从约1g/dl至约7g/dl、从约1g/dl至约6g/dl、从约1至约5g/dl、从约1g/dl至约4g/dl、或从约1g/dl至约3g/dl的bwc。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间从约1g/l至约35g/l、从约2g/l至约30g/l、从约3g/l至约25g/l、从约3g/l至约20g/l、从约3g/l至约15g/l、或从约3g/l至约10g/l的iac(克正丁烷/升)。
在某些实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积具有以下中的至少一者：i)小于约8、7、6、5、4、3、2或1g/dl的bwc，ii)在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于约35、30、25、20、15、10或5g正丁烷/l的iac，或iii)它们的组合。在某些实施方案中，后续吸附剂容积是活性炭蜂窝。
在某些实施方案中，后续吸附剂容积位于蒸气路径中本文所述通风侧颗粒吸附剂容积的上游、下游或两者(即通风侧后续吸附剂容积)。
在本文所述的任何方面或实施方案中，通风侧后续/下游吸附剂容积选自由蜂窝吸附剂(例如，可从美国南卡罗来纳州北查尔斯顿
所公开的蒸发排放控制系统即使在低吹洗条件下也提供低昼间换气损失(dbl)排放。在某些实施方案中，所公开的蒸发排放控制系统的蒸发排放性能可不超过50mg，或者在由加利福尼亚放气排放测试程序(betp)定义的规定限制内(不超过20)。在本文描述的任何方面或实施方案中，如通过加利福尼亚放气排放测试程序(betp)测定的，在不超过约175、150、125、120、115、110、100个或更小床容积的吹洗，或在小于315、300、275、250、225、200、175、150或更少升的吹洗下，本文描述的蒸发排放罐系统具有从约5至约50mg、从约6至约50mg、从约7至约50mg、从约8至约50mg、从约9至约50mg、从约10至约50mg、从约5至约45mg、从约5至约40mg，从约5至约35mg，约5至约30mg，从约5至约20mg，从约5至约15mg，或从约5至约10mg的两天dbl。
即使在40g/h丁烷加载步骤之后以210升或以下进行吹洗时，蒸发排放控制系统可以提供低昼间换气损失(dbl)排放。在一些实施方案中，蒸发排放控制系统可以在40g/h丁烷加载步骤之后以施加的157.5升或以下进行吹洗。
即使在40g/h丁烷加载步骤之后以150bv或以下进行吹洗时，蒸发排放控制系统可以提供低昼间换气损失(dbl)排放。即使在40g/h丁烷加载步骤之后以100bv或以下进行吹洗时，蒸发排放控制系统可以提供低昼间换气损失(dbl)排放。在一些实施方案中，蒸发排放控制系统可以在40g/h丁烷加载步骤之后以施加的75bv或以下进行吹洗。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂具有大于150％的m/m比，以及相对低的流动限制性质、<1.0g/dl的丁烷保留率中的至少一者或两者。例如，在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂具有大于150％的m/m，以及以下中的至少一者：小于约0.5g/dl的丁烷保留率、在46cm/s表观线性气体流速下小于40pa/cm压降的流动限制、在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制、大于2的长度直径比(l/d)，或者它们的组合。在另外的实施方案中，通风侧颗粒吸附剂容积具有大于200％的m/m，以及以下中的至少一者：小于约1g/dl的丁烷保留率、在46cm/s表观线性气体流速下小于40pa/cm压降的流动限制、在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制、大于2的长度直径比(l/d)，或者它们的组合。
在某些实施方案中，本文所述的通风侧颗粒吸附剂例如通风侧低保留性颗粒吸附剂具有大于150％的m/m，其中在46cm/s表观线性空气流速下，具有小于40pa/cm压降的流动限制性质。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂例如通风侧低保留率颗粒吸附剂的m/m大于200％，并且丁烷保留率小于1g/dl。在某些实施方案中，通风侧颗粒吸附剂的m/m大于150％，并且丁烷保留率小于0.5g/dl。
在某些实施方案中，蒸发排放控制系统包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括多个吸附剂容积，所述多个吸附剂容积包括至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积包括例如具有以下中的至少一者的低保留率颗粒吸附剂：(i)直径小于约100nm的微观孔隙，直径为约100至100000nm的宏观孔隙，大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)；(ii)从约1g/dl至0.25g/dl或更小的丁烷保留率；(iii)从约210mm的颗粒直径；或者(iv)它们的组合。
在本文所述的任何方面或实施方案中，如通过加利福尼亚放气排放测试程序(betp)测定的，在不超过约175、150、125、120、115、110、100个或更小床容积的吹洗，或在小于315、300、275、250、225、200、175、150或更少升的吹洗下，蒸发排放控制罐系统具有不超过约50、45、40、35、30、25、20mg的两天dbl排放。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一种通风侧颗粒吸附剂，所述至少一种通风侧颗粒吸附剂具有>150％的m/m，其中通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒容积具有在46cm/s表观线性气体流速下小于40pa/cm压降的流动限制，或者在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制中的至少一个，并且其中罐系统在betp测试中在小于100个床容积或小于210升的吹洗下具有不超过50mg或不超过20mg的第2天dbl排放。
在进一步的方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括：一个或多个罐，所述一个或多个罐包括具有低保留率的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述低保留率颗粒吸附剂容积包括一种或多种低保留率颗粒吸附剂材料。在某些实施方案中，低保留率颗粒吸附剂材料具有直径小于约100nm的微观孔隙；直径为约100至100000nm的宏观孔隙；以及大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中颗粒吸附剂材料具有约1.0g/dl或更小的保留率。
例如，该系统可以包括上游吸附剂容积，该上游吸附剂容积包括位于低保留率吸附剂容积上游或之前的高丁烷工作容量吸附剂(即高丁烷工作容量吸附剂容积在低保留率吸附剂之前与流体例如燃料蒸气接触)。高丁烷工作容量吸附剂容积可具有吸附剂，该吸附剂具有以下中的至少一者：至少8g/dl(例如，至少10g/dl)的标称丁烷工作容量；至少35g/l(例如，至少45g/l)的标称增量吸附容量；或者它们的组合。
本公开的系统可以包括位于低保留率吸附剂容积下游或后续吸附剂容积(即上游吸附剂容积在低保留率吸附剂容积之后与燃料蒸气接触)。下游吸附剂容积可包括吸附剂，该吸附剂具有：直径小于约100nm的微观孔隙；直径为约100至100000nm的宏观孔隙；以及小于或等于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率。例如，下游或后续吸附剂可以具有等于或小于约150％、等于或小于约145％、等于或小于约140％、等于或小于约135％或等于或小于约130％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率。
在某些实施方案中，包括所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积作为一个或多个通风侧后续吸附剂容积的替代或与之组合。所述至少一个燃料侧吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积和/或所述至少一个通风侧后续吸附剂容积可以包含在单个罐或分开的罐中，所述分开的罐被连接以允许由燃料蒸气(以及相反地，吹洗空气)顺序接触。在某些实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积包括非颗粒吸附剂材料，例如泡沫、整料、聚合物或纸片或蜂窝(例如，活性炭蜂窝)，其中所述至少一个通风侧后续吸附剂容积施加低蒸气或流体流动限制。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括：所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积上游(即位于流体路径中更靠近燃料侧吸附剂容积或燃料蒸气入口的位置)的至少一个通风侧后续吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积下游(即位于流体路径中更靠近通风口的位置)的至少一个通风侧后续吸附剂容积，或者它们的组合。
在某些实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括：所述至少一个通风侧后续吸附剂容积上游(即位于流体路径中更靠近燃料侧吸附剂容积或燃料蒸气入口的位置)的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积下游(即位于流体路径中更靠近通风口的位置)的至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，或者它们的组合。
在一些实施方案中，蒸发排放控制系统还可包括用于加热一个或多个吸附剂容积和/或一个或多个空容积的一个或多个热输入单元。热输入单元可包括但不限于内部电阻元件、外部电阻元件或与吸附剂相关联的热输入单元。与吸附剂相关联的热输入单元可以是与吸附剂分开的元件(即不与吸附剂接触)。替代地，与吸附剂相关联的热输入单元可以是吸附剂附接、粘合、非粘合或物理接触的基材或层。与吸附剂相关联的热输入单元可以是通过具有适当电阻率直接电加热的吸附剂。可以通过在吸附剂的原始制备中和/或在将吸附剂形成为颗粒或单体形式时添加导电或电阻添加剂和粘合剂来改变吸附剂的电阻率特性。导电组分可以是导电吸附剂、导电基材、导电添加剂和/或导电粘合剂。导电材料可以在吸附剂制备中添加、在中间成形过程中添加和/或在吸附剂成形为最终形式中添加。可以使用任何模式的热输入单元。作为非限制性实例，热输入单元可包括传热流体、热交换器、导热元件和正温度系数材料。热输入单元沿着加热的流体路径长度可以是均匀的，也可以不是均匀的(即提供不同的局部强度)。此外，可以使或可以不使热输入单元经分布以在沿被加热的流体路径长度的不同点处具有较大的强度和加热持续时间。
一般而言，低保留率颗粒吸附剂包括这样的吸附剂，该吸附剂具有：直径小于约100nm的微观孔隙；直径为约100至100000nm的宏观孔隙；以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中颗粒吸附剂材料具有约1.0g/dl或更小的保留率。
任何合适的吸附剂材料都可用于制备所述的吸附剂容积，包括但不限于活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈或其组合。活性炭可以源自各种碳前体。作为非限制性实例，碳前体可以是木材、木屑、木粉、棉短绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、蔬菜诸如稻壳或稻草、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料或其组合。此外，可以使用各种工艺包括但不限于化学活化、热活化或其组合来生产活性炭。
所述低保留率颗粒吸附剂可以是活性炭(其可以源自选自由木材、木屑、木粉、棉短绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、蔬菜、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料及其组合组成的组的至少一种材料)、木炭、分子筛、多孔聚合物、多孔氧化铝、粘土、多孔二氧化硅、高岭土、沸石、金属有机架构、二氧化钛、二氧化铈或它们的组合的至少一种。
可以使用多种吸附剂形式。吸附剂形式的非限制性实例可以包括粒状、丸粒、球形、蜂窝、整料、丸状圆柱体、均匀形状的颗粒介质、非均匀形状的颗粒介质、挤出形式的结构化介质、卷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、非织造织物、织造织物、片材、纸、泡沫或其组合。吸附剂(作为单个组分或不同组分的混合)可包括容积稀释剂。容积稀释剂的非限制性实例可包括但不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。此外，吸附剂可以被挤出到成特殊的薄壁横截面形状，诸如中空圆柱体、星形、扭曲螺旋、星号、配置条带或本领域技术能力范围内的其他形状。在成形中，可以使用无机和/或有机粘合剂。
蜂窝吸附剂可以是任何几何形状，包括但不限于圆形、圆柱体或正方形。此外，蜂窝吸附剂的孔眼可以具有任何几何形状。用于流通通道的均匀横截面积的蜂窝(诸如具有正方形横截面孔眼的正方形蜂窝或波纹形式的螺旋卷绕蜂窝)可以比在直角矩阵中具有正方形横截面孔眼的圆形蜂窝表现得更好，所述直角矩阵为相邻通道提供一定范围的横截面积，并且因此提供未被等同地吹洗的通道。不受任何理论的束缚，认为蜂窝表面上的孔眼横截面积越均匀，在吸附和吹洗循环两者期间，部件内的流量分布越均匀，并且因此来自罐系统的dbl排放越低。
本公开的系统可以包括以下中的至少一个：燃料蒸气入口导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到燃料箱；燃料蒸气吹洗导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到发动机的空气引入系统；通风导管，其用于对蒸发排放控制罐系统进行通风，以及用于将吹洗空气引入蒸发排放控制罐系统；或者它们的组合。系统可以具有以下中的至少一者：从燃料蒸气入口导管通过所述多个吸附剂容积(即至少一个后续吸附剂容积上游的初始吸附剂容积，其中至少一个吸附剂容积包括低保留率颗粒吸附剂)中的每一个到通风导管的燃料蒸气流动路径；从通风导管通过所述多个吸附剂容积(即后续吸附剂容积，后接后续吸附剂上游的初始吸附剂)中的每一个到燃料蒸气吹洗出口的空气流动路径；或者两者。
在另一方面，本公开提供了一种蒸发排放控制系统，包括：燃料箱，其用于储存燃料；发动机，其具有空气引入系统并适于消耗燃料；蒸发排放控制罐系统；燃料蒸气吹洗导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到发动机的空气引入系统；以及通风导管，其用于对蒸发排放控制罐系统进行通风，以及用于将吹洗空气引入蒸发排放控制罐系统，其中蒸发排放控制罐系统由以下各项限定：将蒸发排放控制罐系统连接到燃料箱的燃料蒸气入口导管；从燃料蒸气入口导管通过多个吸附剂容积到通风导管的燃料蒸气流动路径；以及从通风导管通过所述多个吸附剂容积和燃料蒸气吹洗出口的空气流动路径。蒸发排放控制系统包括：一个或多个罐，所述一个或多个罐包括多个吸附剂容积，所述多个吸附剂容积包括至少一个低保留率吸附剂容积，所述至少一个低保留率吸附剂容积包括低保留率颗粒吸附剂，所述低保留率颗粒吸附剂具有：直径小于约100nm的微观孔隙；直径为约100至100000nm的宏观孔隙；大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率；以及约1.0g/dl或更小的保留率。蒸发排放控制系统包括多个罐，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在一些实施方案中，蒸发排放控制系统可以包括加热单元以进一步提高吹洗效率。作为非限制性实例，蒸发排放控制系统可包括加热单元，该加热单元用于加热吹洗空气、低保留率吸附剂容积和/或后续吸附剂容积中的至少一者或两者。
根据一个方面，本公开提供了一种用于减少蒸发排放控制罐系统中的燃料蒸气排放的方法，该方法包括使燃料蒸气与颗粒吸附剂容积例如通风侧低保留率颗粒吸附剂容积接触，该颗粒吸附剂容积具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中颗粒吸附剂材料在将46cm/s表观线性空气流速施加到颗粒吸附剂材料的43mm直径床的条件下具有小于约40pa/cm的流动限制性质。
燃料侧和通风侧
在另一方面，本说明书提供了一种蒸发排放控制罐系统，该蒸发排放控制罐系统包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括：至少一个燃料侧颗粒吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙，直径为约100至100000nm的宏观孔隙，大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，以及小于约0.5g/dl的保留率或大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，以及小于约1g/dl的保留率；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙，直径为约100至100000nm的宏观孔隙，大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有小于0.5g/dl的丁烷保留率或大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，以及小于约1g/dl的保留率。在某些实施方案中，当将46cm/s表观线性空气流速施加到通风侧颗粒吸附剂容积的43mm直径床时，燃料侧颗粒吸附剂容积、通风侧颗粒吸附剂容积或两者具有小于40pa/cm的流动限制性质。在另外的实施方案中，所述至少一个燃料侧颗粒吸附剂容积、所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或两者具有在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制。在另外的实施方案中，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有2或更大的长度直径比。在另外的实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积具有：大于8g/dl的标称bwc；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于35g/l的25℃下的标称iac；或者两者。
在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂具有约225cc/l或更少(约0.5cc/g或更少)的微观孔隙容积。例如，低保留率颗粒吸附剂的微观孔隙容积可以小于或等于约200cc/l、小于或等于约175cc/l、小于或等于约150cc/l、小于或等于约125cc/l、小于或等于约100cc/l、小于或等于约75cc/l、小于或等于约50cc/l、或者小于或等于约25cc/l。作为进一步的实例，低保留率颗粒吸附剂的微观孔隙容积可以是约1.0cc/l至约225cc/l、约1.0cc/l至约200cc/l、约1.0cc/l至约175cc/l、约1.0cc/l至约150cc/l、约1.0cc/l至约125cc/l、约1.0cc/l至约100cc/l、约1.0cc/l至约75cc/l、约1.0cc/l至约50cc/l、约1.0cc/l至约25cc/l、约25cc/l至约225cc/l、约25cc/l至约200cc/l、约25cc/l至约175cc/l、约25cc/l至约150cc/l、约25cc/l至约125cc/l、约25cc/l至约100cc/l、约25cc/l至约75cc/l、约25cc/l至约50cc/l、约50cc/l至约225cc/l、约50cc/l至约200cc/l、约50cc/l至约175cc/l、约50cc/l至约150cc/l、约50cc/l至约125cc/l、约50cc/l至约100cc/l、约50cc/l至约75cc/l、约75cc/l至约225cc/l、约75cc/l至约200cc/l、约75cc/l至约175cc/l、约75cc/l至约150cc/l、约75cc/l至约125cc/l、约75cc/l至约100cc/l、约100cc/l至约225cc/l、约100cc/l至约200cc/l、约100cc/l至约175cc/l、约100cc/l至约150cc/l、约100cc/l至约125cc/l、约125cc/l至约225cc/l、约125cc/l至约200cc/l、约125cc/l至约175cc/l、约125cc/l至约150cc/l、约150cc/l至约225cc/l、约150cc/l至约200cc/l、约150cc/l至约175cc/l、约175cc/l至约225cc/l、约175cc/l至约200cc/l或约200cc/l至约225cc/l。
在一些其他实施方案中，低保留率颗粒吸附剂包括限定外表面和三维低流动阻力形状或形态的主体。三维低流动阻力形状或形态可以是本领域技术人员将想到的具有低流动阻力的任何形状或形态。例如，三维低流动阻力形状或形态可以是基本上圆柱体、基本上卵形棱柱、基本上球体、基本上立方体、基本上椭圆形棱柱、基本上矩形棱柱、叶状棱柱、三维螺旋或涡旋或其组合中的至少一种。所述形态的其他有用实例包括吸收塔填料领域技术人员已知的形状，并且包括拉西环、十字隔板环、
作为非限制性实例，图3a至图3i示出了本公开的示例性形状形态，包括复合叶状形状(a)、方形棱柱形状(b)、圆柱体形状(c)、具有星形横截面的形状(d)、十字横截面(e)、具有横穿中心轴线的内壁的三角柱(f)、具有不横穿中心轴线的内壁的三角柱(g)、螺旋或扭曲的带状形状(h1和竖立外观h2)以及中空圆柱体(i)。
低保留率颗粒吸附剂材料可以具有约1mm至约20mm(例如，约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm、约15mm、约16mm、约17mm、约18mm、约19mm或约20mm)的横截面宽度。在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的横截面宽度为约1mm至约18mm、约1mm至约16mm、约1mm至约14mm、约1mm至约12mm、约1mm至约10mm、约1mm至约8mm、约1mm至约6mm、约1mm至约4mm、约1mm至约3mm，约2mm至约20mm、约2mm至约18mm、约2mm至约16mm、约2mm至约14mm、约2mm至约12mm、约2mm至约10mm、约2mm至约8mm、约2mm至约6mm、约2mm至约4mm、约4mm至约20mm、约4mm至约18mm，约4mm至约16mm、约4mm至约14mm、约4mm至约12mm、约4mm至约10mm、约4mm至约8mm、约4mm至约6mm、约6mm至约20mm、约6mm至约18mm、约6mm至约16mm、约6mm至约14mm、约6mm至约12mm、约6mm至约10mm、约6mm至约8mm、约8mm至约20mm、约8mm至约18mm、约8mm至约16mm、约8mm至约14mm、约8mm至约12mm、约8mm至约10mm、约10mm至约20mm、约10mm至约18mm、约10mm至约16mm、约10mm至约14mm、约10mm至约12mm、约12mm至约20mm、约12mm至约18mm、约12mm至约16mm、约12mm至约14mm、约14mm至约20mm、约14mm至约18mm、约14mm至约16mm、约16mm至约20mm、约16mm至约18mm或约18mm至约20mm。
低保留率颗粒吸附剂可包括与吸附剂的外表面流体连通的至少一个空腔。
低保留率颗粒吸附剂可具有中空形状的横截面。
低保留率颗粒吸附剂可包括与至少一个外表面流体连通的至少一个通道。
在某些其他实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的每个部分具有等于或小于约3.0mm的厚度。例如，低保留率颗粒吸附剂的每个部分可以具有等于或小于2.5mm、等于或小于2.0mm、等于或小于1.5mm、等于或小于1.25mm、等于或小于1.0mm、等于或小于0.75mm、等于或小于0.5mm、或等于或小于0.25mm的厚度。也就是说，吸附剂的每个部分可以具有约0.1mm至约3mm、约0.1mm至约2.5mm、约0.1mm至约2.0mm、约0.1mm至约1.5mm、约0.1mm至约1.0mm、约0.1mm至约0.5mm、约0.2mm至约3mm、约0.2mm至约2.5mm、约0.2mm至约2.0mm的厚度、约0.2mm至约1.5mm、约0.2mm至约1.0mm、约0.2mm至约0.5mm、约0.4mm至约3mm、约0.4mm至约2.5mm、约0.4mm至约2.0mm、约0.4mm至约1.5mm、约0.4mm至约1.0mm、约0.4mm至约3mm、约0.4mm至约2.5mm、约0.4mm至约2.0mm、约0.4mm至约1.5mm、约0.4mm至约1.0mm，约0.75mm至约3mm、约0.75mm至约2.5mm、约0.75mm至约2.0mm、约0.75mm至约1.5mm、约0.75mm至约1.0mm、约1.25mm至约3mm、约1.25mm至约2.5mm、约1.25mm至约2.0mm、约2.0mm至约3mm，约2.0mm至约2.5mm，或约2.5mm至约3.0mm的厚度。
在一个实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的中空形状的至少一个外壁具有等于或小于约1.0mm(例如，约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm或约1.0mm)的厚度。例如，低保留率颗粒吸附剂的中空形状的外壁可以具有在约0.1mm至约1.0mm、约0.1mm至约0.9mm、约0.1mm至约0.8mm、约0.1mm至约0.7mm、约0.1mm至约0.6mm、约0.1mm至约0.5mm、约0.1mm至约0.4mm、约0.1mm至约0.3mm、约0.1mm至约0.2mm、约0.2mm至约1.0mm、约0.2mm至约0.9mm、约0.2mm至约0.8mm、约0.2mm至约0.7mm、约0.2mm至约0.6mm、约0.2mm至约0.5mm、约0.2mm至约0.4mm、约0.2mm至约0.3mm、约0.3mm至约1.0mm、约0.3mm至约0.9mm、约0.3mm至约0.8mm、约0.3mm至约0.7mm、约0.3mm至约0.6mm、约0.3mm至约0.5mm、约0.3mm至约0.4mm、约0.4mm至约1.0mm、约0.4mm至约0.9mm、约0.4mm至约0.8mm、约0.4mm至约0.7mm、约0.4mm至约0.6mm、约0.4mm至约0.5mm、约0.5mm至约1.0mm、约0.5mm至约0.9mm、约0.5mm至约0.8mm、约0.5mm至约0.7mm、约0.5mm至约0.6mm、约0.6mm至约1.0mm、约0.6mm至约0.9mm、约0.6mm至约0.8mm、约0.6mm至约0.7mm、约0.7mm至约1.0mm、约0.7mm至约0.9mm、约0.7mm至约0.8mm、约0.8mm至约1.0mm、约0.8mm至约0.9mm、或约0.9mm至约1.0mm的范围内的厚度。
在又其他实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的中空形状具有至少一个内壁，所述至少一个内壁在外壁之间延伸，并且具有等于或小于约1.0mm(例如，约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm或约1.0mm)的厚度。例如，内壁可以具有在约0.1mm至约1.0mm、约0.1mm至约0.9mm、约0.1mm至约0.8mm、约0.1mm至约0.7mm、约0.1mm至约0.6mm、约0.1mm至约0.5mm、约0.1mm至约0.4mm、约0.1mm至约0.3mm、约0.1mm至约0.2mm、约0.2mm至约1.0mm、约0.2mm至约0.9mm、约0.2mm至约0.8mm、约0.2mm至约0.7mm、约0.2mm至约0.6mm、约0.2mm至约0.5mm、约0.2mm至约0.4mm、约0.2mm至约0.3mm、约0.3mm至约1.0mm、约0.3mm至约0.9mm、约0.3mm至约0.8mm、约0.3mm至约0.7mm、约0.3mm至约0.6mm、约0.3mm至约0.5mm、约0.3mm至约0.4mm、约0.4mm至约1.0mm、约0.4mm至约0.9mm、约0.4mm至约0.8mm、约0.4mm至约0.7mm、约0.4mm至约0.6mm、约0.4mm至约0.5mm、约0.5mm至约1.0mm、约0.5mm至约0.9mm、约0.5mm至约0.8mm、约0.5mm至约0.7mm、约0.5mm至约0.6mm、约0.6mm至约1.0mm、约0.6mm至约0.9mm、约0.6mm至约0.8mm、约0.6mm至约0.7mm、约0.7mm至约1.0mm、约0.7mm至约0.9mm、约0.7mm至约0.8mm、约0.8mm至约1.0mm、约0.8mm至约0.9mm、或约0.9mm至约1.0mm的范围内的厚度。
在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的内壁、外壁或其组合的至少一者的厚度可等于或小于约1.0mm(例如，约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm或约1.0mm)。例如，低保留率颗粒吸附剂的内壁、外壁或其组合的至少一者的厚度等于或小于约1.0mm、等于或小于约0.6mm、或等于或小于约0.4mm。在某些实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的内壁、外壁或其组合的至少一者具有在约0.1mm至约1.0mm、约0.1mm至约0.9mm、约0.1mm至约0.8mm、约0.1mm至约0.7mm、约0.1mm至约0.6mm、约0.1mm至约0.5mm、约0.1mm至约0.4mm、约0.1mm至约0.3mm、约0.1mm至约0.2mm、约0.2mm至约1.0mm、约0.2mm至约0.9mm、约0.2mm至约0.8mm、约0.2mm至约0.7mm、约0.2mm至约0.6mm、约0.2mm至约0.5mm、约0.2mm至约0.4mm、约0.2mm至约0.3mm、约0.3mm至约1.0mm、约0.3mm至约0.9mm、约0.3mm至约0.8mm、约0.3mm至约0.7mm、约0.3mm至约0.6mm、约0.3mm至约0.5mm、约0.3mm至约0.4mm、约0.4mm至约1.0mm、约0.4mm至约0.9mm、约0.4mm至约0.8mm、约0.4mm至约0.7mm、约0.4mm至约0.6mm、约0.4mm至约0.5mm、约0.5mm至约1.0mm、约0.5mm至约0.9mm、约0.5mm至约0.8mm、约0.5mm至约0.7mm、约0.5mm至约0.6mm、约0.6mm至约1.0mm、约0.6mm至约0.9mm、约0.6mm至约0.8mm、约0.6mm至约0.7mm、约0.7mm至约1.0mm、约0.7mm至约0.9mm、约0.7mm至约0.8mm、约0.8mm至约1.0mm、约0.8mm至约0.9mm、或约0.9mm至约1.0mm的范围内的厚度。
在一些实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的内壁从颗粒吸附剂材料的中空部分(诸如从颗粒吸附剂材料的中心)沿至少两个方向向外延伸至外壁。
例如，低保留率颗粒吸附剂的内壁可以从颗粒吸附剂材料的中空部分(诸如，从颗粒吸附剂材料的中心)沿至少三个方向或从颗粒吸附剂材料的中空部分(诸如，从颗粒吸附剂材料的中心)沿至少四个方向向外延伸至外壁。
在某些实施方案中，低保留率颗粒吸附剂材料可以具有约1mm至约20mm(例如，约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm、约15mm、约16mm、约17mm、约18mm、约19mm或约20mm)的长度。在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的长度为约1mm至约18mm、约1mm至约16mm、约1mm至约14mm、约1mm至约12mm、约1mm至约10mm、约1mm至约8mm、约1mm至约6mm、约1mm至约4mm、约1mm至约3mm，约2mm至约20mm、约2mm至约18mm、约2mm至约16mm、约2mm至约14mm、约2mm至约12mm、约2mm至约10mm、约2mm至约8mm、约2mm至约6mm、约2mm至约4mm、约4mm至约20mm、约4mm至约18mm，约4mm至约16mm、约4mm至约14mm、约4mm至约12mm、约4mm至约10mm、约4mm至约8mm、约4mm至约6mm、约6mm至约20mm、约6mm至约18mm、约6mm至约16mm、约6mm至约14mm、约6mm至约12mm、约6mm至约10mm、约6mm至约8mm、约8mm至约20mm、约8mm至约18mm、约8mm至约16mm、约8mm至约14mm、约8mm至约12mm、约8mm至约10mm、约10mm至约20mm、约10mm至约18mm、约10mm至约16mm、约10mm至约14mm、约10mm至约12mm、约12mm至约20mm、约12mm至约18mm、约12mm至约16mm、约12mm至约14mm、约14mm至约20mm、约14mm至约18mm、约14mm至约16mm、约16mm至约20mm、约16mm至约18mm或约18mm至约20mm。
低保留率颗粒吸附剂还可包括以下至少一者：当加热到100℃或更高温度时升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化的成孔材料或加工助剂；粘合剂；填充剂；或者它们的组合。
在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂包括以下中的至少一者：约5％至约60％的吸附剂、约60％或更少的填充剂、约6％或更少的成孔材料(或加工助剂)、约10％或更少的硅酸盐、约5％至约70％的粘土或其组合。低保留率颗粒吸附剂可以以颗粒吸附剂材料的约5％至约60％、约5％至约50％、约5％至约40％、约5％至约30％、约5％至约20％、约5％至约10％、约10％至约60％、约10％至约50％、约10％至约40％、约10％至约30％、约10％至约20％、约20％至约60％、约20％至约50％、约20％至约40％、约20％至约30％、约30％至约60％、约30％至约50％、约30％至约40％、约40％至约60％、约40％至约50％、或约50％至约60％的量存在。
填充剂可以以颗粒吸附剂材料的小于或等于约60％、小于或等于约50％、小于或等于约40％、小于或等于约30％、小于或等于约20％、小于或等于约10％、约5％至约60％、约5％至约50％、约5％至约40％、约5％至约30％、约5％至约20％、约5％至约10％、约10％至约60％、约10％至约50％、约10％至约40％、约10％至约30％、约10％至约20％、约20％至约60％、约20％至约50％、约20％至约40％、约20％至约30％、约30％至约60％、约30％至约50％、约30％至约40％、约40％至约60％、约40％至约50％、或约50％至约60％的量存在于低保留率颗粒吸附剂中。
低保留率颗粒吸附剂的成孔材料可以以颗粒吸附剂材料的约6％、约5％、约4％、约3％、约2％或约1％的量存在。
低保留率颗粒吸附剂的硅酸盐可以以颗粒吸附剂材料的约10％、约9％、约8％、约7％、约6％、约5％、约4％、约3％、约2％或约1％的量存在。
低保留率颗粒吸附剂的粘土可以以颗粒吸附剂材料的约5％至约70％、5％至约60％、约5％至约50％、约5％至约40％、约5％至约30％、约5％至约20％、约5％至约10％、约10％至约70％、约10％至约60％、约10％至约50％、约10％至约40％、约10％至约30％、约10％至约20％、约20％至约70％、约20％至约60％、约20％至约50％、约20％至约40％、约20％至约30％、约30％至约70％、约30％至约60％、约30％至约50％、约30％至约40％、约40％至约70％、约40％至约60％、约40％至约50％、约50％至约70％、约50％至约60％、或约60％至约70％的量存在。
低保留率颗粒吸附剂的成孔材料(或加工助剂)在升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化时产生宏观孔隙。这提供了低保留率颗粒吸附剂材料的空间稀释。成孔材料可以是纤维素衍生物，诸如甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙二醇、酚醛树脂(酚醛树脂清漆、可溶酚醛树脂)、聚乙烯或聚酯树脂。纤维素衍生物可以包括具有甲基的共聚物和/或具有羟丙基和/或羟乙基的部分替代。例如，当加热至约125℃至约640℃范围的温度时，加工助剂的成孔材料可升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化。例如，当加热至约125℃至约600℃、约125℃至约550℃、约125℃至约500℃、约125℃至约450℃、约125℃至约400℃、约125℃至约350℃、约125℃至约300℃、约125℃至约250℃、约125℃至约200℃、约125℃至约150℃、约150℃至约640℃,150℃至约600℃、约150℃至约550℃、约150℃至约500℃、约150℃至约450℃、约150℃至约400℃、约150℃至约350℃、约150℃至约300℃、约150℃至约250℃、约150℃至约200℃、约200℃至约640℃,200℃至约600℃、约200℃至约550℃、约200℃至约500℃、约200℃至约450℃、约200℃至约400℃、约200℃至约350℃、约200℃至约300℃、约200℃至约250℃、约250℃至约640℃,250℃至约600℃、约250℃至约550℃、约250℃至约500℃、约250℃至约450℃、约250℃至约400℃、约250℃至约350℃、约250℃至约300℃、约300℃至约640℃,300℃至约600℃、约300℃至约550℃、约300℃至约500℃、约300℃至约450℃、约300℃至约400℃、约300℃至约350℃、约350℃至约640℃,350℃至约600℃、约350℃至约550℃、约350℃至约500℃、约350℃至约450℃、约350℃至约400℃、约400℃至约640℃,400℃至约600℃、约400℃至约550℃、约400℃至约500℃、约400℃至约450℃、约450℃至约640℃,450℃至约600℃、约450℃至约550℃、约450℃至约500℃、约500℃至约640℃,500℃至约600℃、约500℃至约550℃、约550℃至约640℃,550℃至约600℃或约600℃至约640℃范围的温度时，低保留率颗粒吸附剂的加工助剂可升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化。
低保留率颗粒吸附剂的粘合剂可以是粘土或硅酸盐材料。例如，低保留率颗粒吸附剂的粘合剂可以是沸石粘土、膨润土粘土、蒙脱石粘土、伊利石粘土、法国绿粘土、帕斯卡利特粘土、雷德蒙粘土、terramin粘土、活性粘土、漂白土粘土、ormalite粘土、维塔利特粘土、累托石粘土、堇青石、球粘土、高岭土或其组合中的至少一种。
低保留率颗粒吸附剂的填充剂可以在颗粒吸附剂结构中起作用，用于帮助和保持形状形成和机械完整性，并且用于提高最终颗粒产品中宏观孔隙容积的量。在一个实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的填充剂是实心或中空微球，其可以是微米尺寸或更大。在其他实施方案中，低保留率颗粒吸附剂的填充剂是无机填充剂，诸如玻璃材料和/或陶瓷材料。低保留率颗粒吸附剂的填充剂可以是如本领域技术人员将理解的提供上述益处的任何合适的填充剂。
低保留率颗粒吸附剂材料可以通过以下方式制备：将具有直径小于约100nm的微观孔隙的吸附剂和当加热到100℃或更高温度时升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化的成孔材料或加工助剂掺和；以及将所述混合物加热至约100℃至约1200℃的温度范围持续约0.25小时至约24小时，从而当芯材料升华、蒸发、化学分解、溶解或熔化时，形成直径约为100至100000nm的宏观孔隙，其中吸附剂中宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率大于150％。吸附剂可具有贯穿本公开所讨论的低保留率颗粒吸附剂材料的任何特性。
可以将混合物加热至约100℃至约1200℃、约100℃至约1000℃、约100℃至约900℃、约100℃至约800℃、约100℃至约700℃、约100℃至约600℃、约100℃至约500℃、约100℃至约400℃、约100℃至约300℃、约100℃至约200℃、约200℃至约1200℃、约200℃至约1100℃、约200℃至约1000℃、约200℃至约900℃、约200℃至约800℃、约200℃至约700℃、约200℃至约600℃、约200℃至约500℃、约200℃至约400℃、约200℃至约300℃、约300℃至约1200℃、约300℃至约1100℃、约300℃至约1000℃、约300℃至约900℃、约300℃至约800℃、约300℃至约700℃、约300℃至约600℃、约300℃至约500℃、约300℃至约400℃、约400℃至约1200℃、约400℃至约1100℃、约400℃至约1000℃、约400℃至约900℃、约400℃至约800℃、约400℃至约700℃、约400℃至约600℃、约400℃至约500℃、约500℃至约1200℃、约500℃至约1100℃、约500℃至约1000℃、约500℃至约900℃、约500℃至约800℃、约500℃至约700℃、约500℃至约600℃、约600℃至约1200℃、约600℃至约1100℃、约600℃至约1000℃、约600℃至约900℃、约600℃至约800℃、约600℃至约700℃、约700℃至约1200℃、约700℃至约1100℃、约700℃至约1000℃、约700℃至约900℃、约700℃至约800℃、约800℃至约1200℃、约800℃至约1100℃、约800℃至约1000℃、约800℃至约900℃、约900℃至约1200℃、约900℃至约1100℃、约900℃至约1000℃、约1000℃至约1200℃、约1000℃至约1100℃或约1100℃至约1200℃。
在一些实施方案中，加热混合物可以包括约2.5℃/分钟、约1.0℃/分钟、约1.25℃/分钟、约1.5℃/分钟、约1.75℃/分钟、约2.0℃/分钟、约2.25℃/分钟、约2.75℃/分钟、约3.0℃/分钟、约3.25℃/分钟、约3.5℃/分钟、约3.75℃/分钟、约4.0℃/分钟或4.25℃/分钟的升温速率。例如，升温速率可以是约0.5℃/分钟至约20℃/分钟、约0.5℃/分钟至约15℃/分钟、约0.5℃/分钟至约10℃/分钟、约0.5℃/分钟至约5.0℃/分钟、约0.5℃/分钟至约2.5℃/分钟、约1.0℃/分钟至约20℃/分钟、约1.0℃/分钟至约15℃/分钟、约1.0℃/分钟至约10℃/分钟、约1.0℃/分钟至约5.0℃/分钟、约1.0℃/分钟至约2.5℃/分钟、约2.0℃/分钟至约20℃/分钟、约2.0℃/分钟至约15℃/分钟、约2.0℃/分钟至约10℃/分钟、约2.0℃/分钟至约5.0℃/分钟、约2.0℃/分钟至约2.5℃/分钟、约5.0℃/分钟至约20℃/分钟、约5.0℃/分钟至约15℃/分钟、约5.0℃/分钟至约10℃/分钟、约10℃/分钟至约20℃/分钟、约10℃/分钟至约15℃/分钟或约15℃/分钟至约20℃分钟。在某些实施方案中，加热升温速率为约20℃/分钟至约100℃/分钟、30℃/分钟至约100℃/分钟、40℃/分钟至约100℃/分钟、50℃/分钟至约100℃/分钟、60℃/分钟至约100℃/分钟、70℃/分钟至约100℃/分钟、80℃/分钟至约100℃/分钟或90℃/分钟至约100℃/分钟。
例如，温度上升可能需要约5分钟至约2小时、约5分钟至约1.75小时、约5分钟至约1.5小时、约5分钟至约1.25小时、约5分钟至约1.0小时、约5分钟至约45分钟、约5分钟至约30分钟、约5分钟至约15分钟、约15分钟至约2小时、约15分钟至约1.75小时、约15分钟至约1.5小时、约15分钟至约1.25小时、约15分钟至约1.0小时、约15分钟至约45分钟、约15分钟至约30分钟、约30分钟至约2小时、约30分钟至约1.75小时、约30分钟至约1.5小时、约30分钟至约1.25小时、约30分钟至约1.0小时、约30分钟至约45分钟、约45分钟至约2小时、约45分钟至约1.75小时、约45分钟至约1.5小时、约45分钟至约1.25小时、约45分钟至约1.0小时、约1.0小时至约2小时、约1.0小时至约1.75小时、约1.0小时至约1.5小时、约1.0小时至约1.25小时、约1.25小时至约2小时、约1.25小时至约1.75小时、约1.25小时至约1.5小时、约1.5小时至约2小时、约1.5小时至约1.75小时、或约1.75小时至约2.0小时。
在另一个实施方案中，混合物保持在该温度(即升温后)持续约0.25小时至约24小时。例如，混合物可以保持在该温度保持约0.25小时至约18小时、约0.25小时至约16小时、约0.25小时至约14小时、约0.25小时至约12小时、约0.25小时至约10小时、约0.25小时至约8小时、约0.25小时至约6小时、约0.25小时至约4小时、约0.25小时至约2小时、约1小时至约24小时、约0.25小时至约18小时、约1小时至约16小时、约1小时至约14小时、约1小时至约12小时、约1小时至约10小时、约1小时至约8小时、约1小时至约6小时、约1小时至约4小时、约1小时至约2小时、约2小时至约24小时、约2小时至约18小时、约2小时至约16小时、约2小时至约14小时、约2小时至约12小时、约2小时至约10小时、约2小时至约8小时、约2小时至约6小时、约2小时至约3小时、约3小时至约24小时、约3小时至约18小时、约3小时至约16小时、约3小时至约14小时、约3小时至约12小时、约3小时至约10小时、约3小时至约8小时、约3小时至约6小时、约3小时至约4小时、约4小时至约24小时、约4小时至约18小时、约4小时至约16小时、约4小时至约14小时、约4小时至约12小时、约4小时至约10小时、约4小时至约8小时、约4小时至约6小时、约6小时至约24小时、约6小时至约18小时、约6小时至约16小时、约6小时至约14小时、约6小时至约12小时、约6小时至约10小时、约6小时至约8小时、约8小时至约24小时、约8小时至约18小时、约8小时至约16小时、约8小时至约14小时、约8小时至约12小时、约8小时至约10小时、约10小时至约24小时、约10小时至约18小时、约10小时至约16小时、约10小时至约14小时、约10小时至约12小时、约12小时至约24小时、约12小时至约18小时、约12小时至约16小时、约12小时至约14小时、约14小时至约24小时、约14小时至约18小时、约14小时至约16小时、约16小时至约24小时、约16小时至约18小时、约18小时至约24小时、约18小时至约22小时、约18小时至约20小时、约20小时至约24小时、约20小时至约22小时或约22小时至约24小时。
制备低保留率颗粒吸附剂的方法还可包括冷却混合物(例如，冷却至约室温)。在一个实施方案中，可以将混合物冷却约0.5至约10小时。例如，可以将混合物冷却约0.5小时至约9小时、约0.5小时至约8小时、约0.5小时至约7小时、约0.5小时至约6小时、约0.5小时至约5小时、约0.5小时至约4小时、约0.5小时至约3小时、约0.5小时至约2小时、约0.5小时至约1小时、约5小时至约10小时、约5小时至约9小时、约5小时至约8小时、约5小时至约7小时、约5小时至约6小时、约6小时至约10小时、约6小时至约9小时、约6小时至约8小时、约6小时至约7小时、约7小时至约10小时、约7小时至约9小时、约7小时至约8小时、约8小时至约10小时、约8小时至约9小时或约9小时至约10小时。
可以在惰性气氛(例如，氮气、氩气、氖气、氪气、氙气、氡气、其中控制蒸汽和氧气含量的烟气或它们的组合)中执行混合物的加热以制备低保留率颗粒吸附剂。
低保留率颗粒吸附剂材料可以具有约1.0g/dl或更小、约0.75g/dl或更小、约0.50g/dl或更小、或约0.25g/dl或更小的保留率。例如，低保留率吸附剂可以具有约0.25g/dl至约1.00g/dl、约0.25g/dl至约0.75g/dl、约0.25g/dl至约0.50g/dl、约0.50g/dl至约1.00g/dl、约0.50g/dl至约0.75g/dl或约0.75g/dl至约1.00g/dl的保留率。
在本文所述的任何方面或实施方案中，满足以下中的至少一者：低保留率吸附剂的微观孔隙的直径小于约100nm；宏观孔隙的直径等于或大于100nm且小于100000nm；或其组合。
制备低保留率颗粒吸附剂的方法还可包括将掺和物挤出或压缩成成形结构。例如，挤出或压缩的低保留率颗粒吸附剂材料可以包括限定外表面和三维低流动阻力形状或形态的主体。低保留率颗粒吸附剂的低流动阻力形状或形态可以是例如本文所述的吸附剂材料的任何形状或形态。例如，低保留率颗粒吸附剂的三维低流动阻力形状或形态可以是基本上圆柱体、基本上卵形棱柱、基本上球体、基本上立方体、基本上椭圆形棱柱、基本上矩形棱柱、叶状棱柱、三维螺旋、图3a至图3i所示的形状或形态或其组合中的至少一种。
低保留率颗粒吸附剂的吸附剂可以是活性炭、分子筛、多孔氧化铝、粘土、多孔二氧化硅、沸石、金属有机架构或它们的组合中的至少一种。
低保留率颗粒吸附剂的混合物还可包括粘合剂(诸如粘土、硅酸盐或其组合)和/或填充剂。填充剂可以是任何已知的或相关领域中已知的填充剂。
低保留率颗粒吸附剂可以具有在约1mm至约20mm的范围内的横截面宽度。
低保留率颗粒吸附剂材料可包括与吸附剂的外表面流体连通的至少一个空腔或通道。低保留率颗粒吸附剂可具有中空形状的横截面。低保留率颗粒吸附剂的每个部分可以具有约3.0mm或更小的厚度。中空形状的外壁可具有3mm或更小(例如，约0.1mm至约1.0mm)的厚度。中空形状可以具有在外壁之间延伸的内壁，所述内壁可以具有例如约3.0mm或更小(例如，约0.1mm至约1.0mm)的厚度。
内壁可以从内部容积(诸如从中空部分)诸如中心沿至少两个方向、至少三个方向或至少四个方向向外延伸到外壁。
在一些实施方案中，低保留率颗粒吸附剂具有约1mm至约20mm(例如，约2mm至约7mm)的长度。
方法
在进一步的方面，本公开提供了一种用于减少蒸发排放控制系统中的燃料蒸气排放的方法，该方法包括使燃料蒸气与通风侧颗粒吸附剂的至少一个容积接触，该通风侧颗粒吸附剂包括以下中的至少一者：直径小于或等于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率(m/m)，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有从约1g/dl至约0.25g/dl或更小的丁烷保留率、从3至6mm的颗粒直径或两者。
在一些实施方案中，该方法还包括在燃料蒸气接触本文所述的至少一种通风侧颗粒吸附剂之前，使所述燃料蒸气与本文所述的至少一个燃料侧吸附剂容积例如本文所述的高bwc、高iac吸附剂容积接触。
在本文描述的任何方面或实施方案中，吸附剂位于单个罐内。在特定实施方案中，吸附剂位于多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在进一步的实施方案中，该方法可包括在燃料蒸气接触通风侧低保留率颗粒吸附剂容积之前，使所述燃料蒸气与本文所述的高丁烷工作容量吸附剂容积接触。也就是说，高丁烷工作容量吸附剂相对于低保留率颗粒吸附剂位于燃料蒸气流动路径的上游。例如，如果通风侧低保留率颗粒吸附剂容积存在于主罐的容积204中，高丁烷工作容量吸附剂可以存在于主罐的容积203、202、201或其组合的至少一者中。类似地，如果补充罐包括通风侧低保留率颗粒吸附剂容积，则高丁烷工作容量吸附剂可以位于补充罐通风侧低保留率颗粒吸附剂容积之前或上游的主罐201至204的至少一个容积中和/或补充罐的至少一个容积中。例如，如果通风侧低保留率颗粒吸附剂容积存在于容积304中，则高丁烷工作容量吸附剂可以存在于选自201至204、301至303或其组合的至少一个容积中。本领域的技术人员将理解，存在满足该特征的许多其他配置。例如，在一个实施方案中，主罐(诸如在容量201至204或其组合的至少一者中)包括高丁烷工作容量吸附剂，而补充罐(诸如在容积301至305或其组合的至少一者中)包括高丁烷吸附剂。
该方法还可包括使燃料蒸气与附加通风侧颗粒吸附剂容积(例如，在流体或蒸气路径中位于另一个的下游或随后的通风侧低保留率颗粒吸附剂容积)接触，其中通风侧后续吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及等于或小于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率。例如，如果主罐的容积203包括低保留率颗粒吸附剂，则下游通风侧后续吸附剂容积可以存在于主罐的容积204、补充罐301至305的至少一个容积或它们的组合中。例如，在特定实施方案中，低保留率颗粒吸附剂存在于补充罐的主罐侧(例如，301至303)，并且下游/后续吸附剂容积存在于补充罐的通风口侧(例如，容积304和305)。
因此，在某些实施方案中，该方法包括使高丁烷工作容量吸附剂/容积、低保留率吸附剂/容积以及后续吸附剂/容积按该顺序与来自燃料蒸气入口的燃料蒸气接触。
因此，在某些实施方案中，该方法包括使高丁烷工作容量吸附剂/容积、低保留率吸附剂/容积以及后续吸附剂/容积按该顺序与来自燃料蒸气入口的燃料蒸气接触。
适用于吸附剂容积中的吸附剂可以源自许多不同的材料和各种形式。其可以是单个组分，也可以是不同组分的混合。此外，吸附剂(作为单个组分或不同组分的混合)可包括容积稀释剂。容积稀释剂的非限制性实例可包括但不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。
实施例
表观密度的测定
标准方法astmd2854-09(2014)(以下简称“标准方法”)可用于测定颗粒吸附剂的表观密度，考虑量筒直径与颗粒材料平均颗粒直径的规定最小比率10，其中平均颗粒直径是根据规定的标准筛选方法测量的。
宏观孔隙容积的测定
宏观孔隙容积通过压汞孔隙度法iso15901-1:2016测量。用于实施例的设备是micromeriticsautoporev(norcross,ga)。使用的样本的大小约为0.4g，在105℃的烘箱中预处理至少1小时。washburn方程中使用的汞表面张力和接触角分别为485达因/厘米和130°。本文所指的宏观孔隙是直径为约100nm至约100000nm的那些。
微观孔隙容积的测定
微观孔隙容积是通过氮气吸附方法iso15901-2:2006使用micromeriticsasap2420(norcross,ga)得到的氮吸附孔隙度测量的。本文所指的微观孔隙是直径小于约100nm的孔。样本制备程序为脱气至小于10mhg的压力。微观孔隙尺寸的孔容积的测定来自0.1g样本的77k等温线的脱附分支。通过kelvin和halsey方程分析氮吸附等温线数据，以根据barrett、joyner和halenda(“bjh”)模型确定具有圆柱孔的孔尺寸的孔容积的分布。非理想因子是0.0000620。密度转换因子为0.0015468。热蒸腾硬球直径为
吸附剂容积直径的测定
吸附剂容积的直径d是“等效圆直径”，并且是从吸附剂容积的容积v和蒸气路径长度l导出的。直径d是计算为(4v/πl)1/2的等效圆尺寸。例如，作为计算的一般说明，200cc的吸附剂容积具有10cm的蒸气路径长度。直径为[(4x200)/(10π)]1/2＝5.0cm。因此，l/d为10cm/5cm＝2.0。
流动限制的测定
利用图4所示的装置，将流动限制测量为在给定标准升每分钟(slpm)下，不同形状的吸附剂颗粒在跨30mm长的密集填充床上的压降(pa/cm)。具体地讲，针对10至70slpm(11.5至80.3cm/s)的空气流量范围，在具有43mm直径的丸粒床中心处测量跨30mm深度的压降(pa/cm)。根据astm程序d2854，将吸附剂加载到43mm内径的管中，该管具有从沿着床长度的中点测量钻取+/-15mm的孔口。开孔泡沫用于包含碳床。为了进行压力吹洗，压缩空气通过孔口1加载到孔口2的大气中；测量孔口3和4上的压降。为了进行真空吹洗，通过孔口1抽真空；在孔口3和4上测量压降。从10至70slpm(11.5至80.3cm/s)调节流量，并且每次调节时测量压降。对于整料，从整料的10至70slpm测量压降(pa/cm)。对于35mm直径整料，从30lpm流量下的测量结果近似估计46cm/s的压降，而对于直径为29mm的整料，从20lpm流量下的测量结果近似估计46cm/s的压降。
部件流动限制(诸如图4中孔口1和孔口2之间)被测量为用于罐测试的壳体中部件的压降(kpa)。还在没有吸附剂的情况下也测量了部件壳体的流动限制。从10至70slpm(11.5至80.3cm/s)调节流量，并且每次调节时测量压降。以kpa为单位记录吸附剂床或整料部件的压降，并且对相同流率下的壳体压降进行校正。
对于罐内的吸附剂床，压降是通过首先测定如上所述的43mm内径(id)辅助管中的43x110mm床的基本pa/cm与cm/s的关系曲线计算的，如上所述并且如图25和图30所示。然后，通过使用上面计算的平均水力直径，然后测定给定cm/s流量下吸附剂床的pa/cm，然后乘以计算的床长度，从而计算40lpm下的压降。测定床的长度等于容积除以罐床部分的平均横截面积。
如本文所用，术语“总标称容积”是指吸附剂组分的容积的总和，并且不包括沿蒸气流动路径长度的间隙、空隙、管道、导管、管材、增压空间或其他容积，这些容积在垂直于蒸气流动路径的平面上不含吸附剂材料。例如，在图1中，罐系统的总标称容积是吸附剂容积201、202、203和204的容积之和减去任何为空容积的容积。在图2中，罐系统的总标称容积是吸附剂容积201、202、203、204、301、302、303、304和305的容积之和减去任何为空容积的容积。
标称容积表观密度的测定
本文使用的术语“标称容积表观密度”是吸附剂容积中的代表吸附剂的质量除以吸附剂的标称容积，其中容积的长度被定义为罐系统内初始与吸附剂组分接触的蒸气流动路径的垂直平面和离开吸附剂组分的蒸气流动路径的垂直平面之间的原位距离。
本文描述了如何计算各种形式的吸附剂的标称容积表观密度的非限制性实例。
(a)在吸附剂组分流动路径的整个长度上具有均匀吸附容量的粒状、丸状或球形吸附剂
可以使用标准方法astmd2854(以下称为“标准方法”)测定颗粒吸附剂(诸如通常用于燃料系统的蒸发排放控制的尺寸和形状的粒状和丸状吸附剂)的标称容积表观密度。当标准方法提供与罐系统中发现的吸附剂床的质量与标称容积的比率相同的表观密度值时，可以使用标准方法测定吸附剂容积的表观密度。由标准方法获得的吸附剂的质量是增量吸附分析中使用的代表性吸附剂，即取决于作为吸附剂样本分析的代表性材料，等同地包括或排除吸附剂容积内的惰性粘合剂、填充剂和结构组分。
此外，可以使用替代表观密度方法测定吸附剂容积的标称容积表观密度，如下文所定义的。所述替代方法可应用于具有无法通过标准方法同等地或适当地测量的表观密度的标称吸附剂容积。另外，由于其通用性，替代表观密度方法可以代替标准方法应用于颗粒吸附剂。该替代方法可以应用于吸附剂容积，该吸附剂容积可包含颗粒吸附剂、非颗粒吸附剂以及通过一个容积或类似顺序吸附剂容积内的间隔物、空隙、空隙添加剂增强的任何形式的吸附剂，以达到净减小的增量容积容量的效果。
在替代表观密度方法中，吸附剂容积的表观密度是通过将吸附剂的质量除以吸附剂的容积获得的，其中：
(1)测量吸附剂容积中代表性吸附剂的干质量基础。例如，通过mcbain方法测量吸附剂容积中25.0g总吸附剂质量中的0.200g代表性样本的吸附容量。而mcbain方法得到每g吸附剂的g丁烷的吸附值，对于吸附剂容积的表观密度中的分子，可适用质量为25.0g，于是允许将mcbain分析值转换成吸附剂容积的容积性质；以及
(2)表观密度的分母中吸附剂组分的容积定义为在罐系统内发生表层蒸气流动路径的原位几何容积。容积的长度由垂直于所述问题吸附剂容积的表层蒸气流入口的平面(即在垂直平面上存在吸附剂的点)和垂直于所讨论的吸附剂容积的蒸气流出口处的表层流的平面(即在垂直于蒸气流的平面上没有吸附剂的点)界定。
(b)蜂窝、整料或泡沫吸附剂
(1)圆柱形蜂窝吸附剂
圆柱形蜂窝吸附剂的表观密度可以根据purificationcellutions,llc(waynesboro,ga.)sop500-115的程序来测定。吸附剂的容积是横截面积(a)和吸附剂的长度(h)的积。吸附剂的长度(h)定义为垂直于进入吸附剂的蒸气或气体流的吸附剂的前平面与其中蒸气或气体离开吸附剂的吸附剂的后平面之间的距离。容积测量是标称容积的测量，其还用于定义用于吹洗的床容积比。在圆形横截面的圆柱形蜂窝吸附剂的情况，吸附剂横截面积由πd2/4确定，其中d是在蜂窝的每个端部上的四个点测量的平均直径。标称容积和表观密度计算如下：
标称吸附剂容积＝hxa
标称容积表观密度＝部分质量/(hxa)
其中“部分质量”为代表性吸附剂样本测试用于吸附性质(包括惰性或吸附性粘合剂和填充剂的典型比例)的吸附剂的质量。
通过非限制性实例，图5示出了具有横截面积a的蜂窝吸附剂109的标称容积的边界限定。蒸气或气体沿d1至d2的方向流动通过蜂窝吸附剂109。蒸气或气体进入吸附剂109的前平面(f)，流动通过吸附剂109的长度(h)，然后离开吸附剂109的后平面(b)。蜂窝吸附剂109的标称容积等于横截面积ax长度h。类似地，图6示出了泡沫吸附剂110的标称容积的边界限定。
(2)褶皱、波纹状和片材吸附剂
对于褶皱和波纹状吸附剂，标称吸附剂容积包括由褶皱和波纹产生的所有空隙空间。容积测量是标称容积的测量，其还用于定义用于吹洗的床容积比。吸附剂的标称容积和表观密度计算如下：
标称吸附剂容积＝hxa
标称容积表观密度＝部分质量/(hxa)
其中
“部分质量”为代表性吸附剂样本测试用于吸附性质(包括惰性或吸附性粘合剂和填充剂的典型比例)的吸附剂的质量，
h是吸附剂的长度，定义为垂直于进入填充剂的蒸气或气体流的吸附剂的前平面与其中蒸气或气体离开吸附剂的填充剂的后平面之间的距离，并且
a是吸附剂的横截面积。
通过非限制性实例，图7示出了堆叠的波纹状片材吸附剂整料111的容积的边界限定。还在本领域技术人员内的是将此类整料形成为挤出的蜂窝。
在褶皱吸附剂的情况下，吸附剂横截面积由lxw确定，其中l为从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的沿方向x的距离，而w为从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的沿方向y的距离。
通过非限制性实例，图8示出了单个褶皱或波纹112的容积的边界限定。图9示出了用于褶皱或波纹片材113的容积的边界限定，其中蒸气流动路径由一些形式的气流的渗透性来提供穿过片材。片材的面垂直于蒸气流。相比之下，图10示出了褶皱或波状片材114的容积的边界限定，其中其面与气体流成角度。图11示出了平行吸附剂片材的吸附剂容积115的容积的边界限定。图12示出了吸附剂套筒116的容积的边界限定。
增量吸附容量的测定
图13示出了用于测定丁烷吸附容量的设备的简化示意图。这在领域中称为mcbain方法。设备800包括样本管803中的样本盘801和弹簧802、低真空泵804、扩散泵805、旋塞阀806、金属/o形环真空阀807至809、丁烷缸810、压力读出单元811，以及连接设备800的部件的至少一个导管812。
代表性吸附剂组分样本(“吸附剂样本”)在加载到在样本管803内附接于弹簧802的样本盘801上之前在110c下烘干达3小时以上。接着，样本管803安装到设备800中。当表观密度值测定等同地包括在其质量分子中的惰性粘合剂、填充剂和结构组分的质量时，吸附剂样本将包括代表性量的任何惰性粘合剂、填充剂和存在于吸附剂组分的标称容积中的结构组分。相反地，当表观密度值等同地排除其分子中的惰性粘合剂、填充剂和结构组分的质量时，吸附剂样本将排除这些惰性粘合剂、填充剂和结构组分。通用构想在于准确地限定标称容积内的基于容积的丁烷的吸附性质。
小于1托的真空施加于样本管，并且吸附剂样本在105c下加热达1小时。吸附剂样本的质量接着使用高差计通过弹簧的延伸量来测定。此后，样本管在25c下浸没在温度控制的水浴中。空气泵送出样本管，直到样本管内的压力为10-4托。正丁烷引入到样本管中，直到在选择压力下达到平衡。测试针对四个所选平衡压力的两组数据执行，其分别在大约38托下取得和在大约380托下取得。正丁烷的浓度基于样本管内部的平衡压力。在选择的平衡压力下的各个测试之后，吸附剂样本的质量使用高差计基于弹簧的延伸量来测量。吸附剂样本的增大质量为由吸附剂样本吸附的正丁烷的量。每吸附剂样本质量(克)的吸附的正丁烷质量(克)对于不同正丁烷平衡压力下的各个测试确定，并且在随正丁烷浓度(％容积)变化的图表中绘出。一大气压下的5体积％正丁烷浓度(容积)由38托的样本管内的平衡压力提供。一大气压下的50体积％正丁烷浓度由380托的样本管内的平衡压力提供。由于不可容易地在准确的38托和380托下达到平衡，故5体积％正丁烷浓度下和50体积％正丁烷浓度下的每吸附剂样本质量的吸附正丁烷质量使用大约目标38和380托压力下收集的数据点从图表插入。
替代地，micromeritics(诸如micromeriticsasap2020)可用于测定增量丁烷吸附容量，以替代mcbain方法。
标称增量吸附容量的测定
如本文所用，术语“标称增量吸附容量”是指根据以下方程的吸附容量：
标称增量吸附容量＝[50体积％下吸附的丁烷-5体积％下吸附的丁烷]x标称容积表观密度x1000
其中
“50体积％下吸附的丁烷”是在50体积％丁烷浓度下每克吸附剂样本的质量吸附的正丁烷的克质量；
“5体积％下吸附的丁烷”是在5体积％丁烷浓度下每克吸附剂样本的质量吸附的正丁烷的克质量；以及
“标称容积表观密度”如本文所定义。
丁烷工作容量的测定
标准方法astmd5228-16可用于测定包含颗粒粒状和/或丸状吸附剂的吸附剂容积的丁烷工作容量(bwc)。保留率(g/dl)计算为容积丁烷活性(g/dl)[(即重量基饱和丁烷活性(g/100g)乘以表观密度(g/cc)]和bwc(g/dl)之间的差值。
标称容积丁烷工作容量(bwc)的测定
标准方法astmd5228可用于测定包含颗粒粒状和/或丸状吸附剂的吸附剂容积的标称容积丁烷工作容量(bwc)。
astmd5228方法的修改版本可用于测定蜂窝、整料和/或片材吸附剂容积的标称容积丁烷工作容量(bwc)。修改的方法还可用于颗粒吸附剂，其中颗粒吸附剂包括填充剂、空隙、结构组分或添加剂。此外，在颗粒吸附剂不与标准方法astmd5228相容，例如，代表性吸附剂样本不可容易地放置为测试的样本管中的16.7ml的填充的情况下，可使用修改的方法。
astmd5228方法的修改版本如下。吸附剂样本在110±5℃下烘干达最少八小时，并且接着置于干燥器中来冷却。记录吸附剂样本的干质量。在吸附剂样本组装到测试组件中之前，测定空测试组件的质量。接着，测试组件安装到流动设备中，并且在25℃和1大气压下以500ml/分钟的丁烷流率加载有正丁烷气体达最少25分钟(±0.2分钟)。测试组件接着从bwc测试设备移除。测试组件的质量测量和记录为最接近0.001克。该正丁烷加载步骤重复达连续5分钟流动间隔，直到达到恒定的质量。例如，35mm直径150mm长的蜂窝(实施例27补充罐吸附剂)的总丁烷加载时间为66分钟。对于其中标称容积可完整地移除和测试的情况，测试组件可为用于蜂窝或整料部分的容器。替代地，标称容积可需要为罐系统的区段，或者具有适当定向至气流(否则在罐系统中遇到)的内容物的标称容积的适合的再配置。
测试组件再安装到测试设备，并且根据公式以2.00升/分钟的空气在25℃和1atm下吹洗达设定的选择吹洗时间(±0.2分钟)：吹洗时间(分钟)＝(719标称容积(cc))/(2000(cc/分钟))。
bwc测试中的空气吹洗流的方向与罐系统中施加的吹洗流的方向相同。在吹洗步骤之后，测试组件从bwc测试设备移除。测试组件的质量测量和记录为在测试完成的15分钟内最接近0.001克。
吸附剂样本的标称容积丁烷工作容量(bwc)使用以下方程确定：
标称容积bwc(g/dl)＝吹洗丁烷的量(g)/标称吸附剂容积(dl)。
其中
吹洗的丁烷量＝加载后测试组件的质量-吹洗后测试组件的质量。
如本文所用，术语“g总bwc”是指吹洗的丁烷的g量。
如本文所用，术语“罐近似总蒸气负载”是指在两天的昼间测试期间罐的总重量增加。其等于第1天负载(g)+第2天负载(g)–反吹洗(g)。
如本文所用，术语“反吹洗”是指在昼间测试的第1天冷却期间，由于燃料箱真空导致的空气流引起的罐重量损失。
昼间换气损失(dbl)排放的测定
实施例1至118的蒸发排放控制系统组装有如表1至3中所示的选定量和类型的吸附剂(参见图14至图16)。
各个实施例通过使用认证的tf-1燃料(9rvp，10体积％的乙醇)或epa认证的tier-3燃料(9rvp，10体积％乙醇)的汽油蒸气吸附的重复循环和基于主罐的22.7lpm下的干空气吹洗的300个标称床容积(例如，对于2.1l主罐是630l)来均一地预先处理(老化)。汽油蒸气加载速率为40g/h，并且烃成分为50体积％，通过将两升汽油加热至大约36c并且在200ml/分钟下使空气成气泡来生成。两升等分的燃料每两小时由新鲜汽油自动地替换，直到由fid(火焰电离检测器)检测到5000ppm的击穿。在未用过的罐上使用最少25个老化循环。老化循环后接单个丁烷吸附/空气吹洗步骤。该步骤将在一个大气压下在50体积％的空气浓度下以40g/h加载丁烷至5000ppm击穿，浸泡达一小时，接着以干空气吹洗达21分钟，其中总吹洗容积通过选择对于该时段适合的恒定空气吹洗速率获得。在具有约20℃至25℃的大气温度的腔室内进行的先前丁烷加载和吹洗步骤期间，然后在密封孔口的情况下，在20℃下浸泡罐持续约24小时。
dbl排放随后通过将实施例的箱孔口附接于以carbleviii燃料(7rvp，10体积％乙醇)或phaseii(7rvp，0体积％乙醇)填充40体积％(基于其额定容积)的燃料箱来生成。在附接之前，填充的燃料箱在通风的同时在18.3℃下稳定达24小时。箱和实施例接着按carb的两天温度曲线进行温度循环，每天在11小时内从18.3℃到40.6℃，接着在13小时内回到18.3℃。在本发明所述的68l燃料箱和2.1l罐的所述两天循环期间，对于约61.7g的净蒸气挑战，第1天的汽油蒸气生成平均约为34g、反吹洗平均约为8.2g，并且第2天蒸气生成平均约为34.3g。在所有情况下，蒸气生成和反吹洗通过第1天加热(第1天蒸气生成)、第1天冷却(反吹洗)和第2天加热(第2天蒸气生成)期间的示例罐重量变化来测量。对于除本发明中描述的系统以外的燃料系统，如上所述，使用专用或商用车辆系统燃料箱和罐来测量蒸气生成和反吹洗。在加热阶段的6小时和12小时内，从示例孔口收集排放样本到kynar袋中。kynar袋基于压力以氮填充至已知总容积，并且接着抽出到fid中来确定烃浓度。用5000ppm丁烷标准校准fid。排放(如丁烷)的质量从kynar袋容积、排放浓度并且假定理想气体来计算。每天添加6小时和12小时下的排放的质量。遵循carb的方案，具有最高总排放的一天报告为"2天排放"。在所有情况下，最高排放为在第2天。该程序整体上在r.s.williams和c.r.clontz的标题为”impactandcontrolofcanisterbleedemissions”的sae技术论文2001-01-0733中和carb的leviiibetp程序(2012年3月22日的加利福尼亚2001型式年及以后型号机动车辆的蒸发排放标准和测试程序中的d.12段)中描述。
对于实施例1至16，68升燃料箱和2.1升主罐(表1和表2，主罐类型#1)用作主罐，其填充有2.1升可商购获得的活性炭吸附剂丸粒(
对于实施例63至92，60升燃料箱和2.1升主罐(表1和表2，主罐类型#5)用作主罐，其在1.4升和0.7升的两个连接的容积中填充有2.1升
表1至表3中提供了每种吸附剂的特性(参见图14至图16)。在表2中描述了补充罐的吸附剂容积(如果存在)。此外，实施例29至33、73、74、94、96和106至111包括补充罐中的附加吸附剂(如表3中所述，参见图15)，该附加吸附剂位于表1中所述的补充罐的第一吸附剂的下游。
下面提供表1中描述的若干个示例性主罐的吸附剂容积填充量和尺寸。吸附剂容积201、202、203和204是指图1中所示的容积。标号“201+202”是指包围图1的图示中罐右侧的单个吸附剂容积。标号“203+204”是指包围图1的图示中罐左侧的单个吸附剂容积。
对于罐类型#1
201+202容积是1400cc的
203+204容积是700cc的
对于罐类型#2
201+202容积是1400cc的
203容积是400cc的
204容积是300cc的
对于罐类型#3
201+202容积是1400cc的
203容积是400cc的
204容积是300cc的mpac1tm，并且蒸气流动路径长度为7.8cm。平均横截面积为38cm2，等效圆直径为7.0cm，并且l/d为1.1。
对于罐类型#4
201+202容积是1400cc的
203+204容积是700cc的
对于罐类型#5
201+202容积是1400cc的
203+204容积是700cc的
对于罐类型#9
201+202容积是1400cc的
203容积是400cc的
204容积是在实施例101中也发现的300cc的本发明低流动限制丸粒，并且蒸气流动路径长度为7.8cm。平均横截面积为38cm2，等效圆直径为7.0cm，并且l/d为1.1。
表1至表3总结了实施例1至111的罐系统的条件及其测量的2天dbl排放。如上所述，加利福尼亚放气排放测试程序(betp)要求2天dbl排放少于20mg。如将在以下段落中描述的，本公开的蒸发排放控制罐系统满足在150bv或以下的吹洗下针对betp不超过20mg的要求。
从表2中提供的数据中可以看出，并且如下所述，本公开的蒸发排放控制罐系统具有低的两天dbl，例如，低于约50mg或低于约20mg。实施例中的吸附剂容积经由燃料蒸气流动路径(即从燃料蒸气入口到通风口的顺序)描述。应当理解，作为“燃料侧”和“通风侧”的吸附剂容积的图示和描述是针对某些方面和实施方案提供的，并且如本领域技术人员所理解的，不限制本公开的范围。可以明确地设想，所描述的低保留率颗粒吸附剂容积可以位于从燃料入口(图2中的104)到通风口(图2中的105)的流动路径中的任意数量的位置。事实上，所描述的低保留率颗粒吸附剂容积的一个或多个可以放置在以下的上游和/或下游：(i)一个或多个高工作容量吸附剂容积；(ii)一个或多个另一种低容量吸附剂容积，例如，整料、蜂窝、聚合物或纸片；或者(iii)它们的任意组合。
例如，参考图2，在某些实例中，燃料侧吸附剂容积201是从燃料蒸气入口104到通风口105的流动路径中的第一吸附剂容积。在这种情况下，蒸气流动路径中的每个附加吸附剂容积(即202、203、204、301、302、303、304和305)可以被认为是通风侧吸附剂容积。在某些实施方案中，第一吸附剂容积包括高工作容量吸附剂材料诸如颗粒。然而，系统不限于此。例如，还考虑了罐系统，其中高工作容量吸附剂材料在第一容积的下游或包括在沿流动路径的多个吸附剂容积中。在某些实施方案中，高工作容量吸附剂容积在较低工作容量吸附剂容积诸如本文所述的颗粒吸附剂容积、整料、蜂窝、聚合物或纸片或其组合的上游、下游或两者。此外，如本领域技术人员将认识到的，本文所述的相应吸附剂容积可以位于相同的罐或分开的罐或两者中，并且图2的特定配置不限于所述的罐系统上。此外，任意数量的吸附剂容积可以包括它们之间的空隙。
示例系统32和33利用主罐4，该主罐在系统的燃料蒸气侧包括
此外，包含实施例43、52、53、57、58、59、60和62的低保留率颗粒吸附剂也显示出低于20mg的两天dbl。类似于实施例35，
图17至图20证明实施例31中补充罐的第一吸附剂(即如本文所述的低保留率吸附剂)的容量相对于路径长度的关系函数是非单调的。也就是说，令人惊讶和意外地观察到，在特定的路径长度，吸附剂具有意外的容量增加。
图21用实例示出了在提供合理流动限制和dbl排放性能的目标灵活性方面，利用直径为2至5mm的常规实心颗粒吸附剂(圆柱形丸粒，“填充的菱形”)的众所周知的性能折衷。这些实施例是适用于具有一个或多个通风侧吸附剂容积(具有替代吸附剂填充)的主罐，如表2和表3中所述。当在40g/h丁烷加载步骤之后，采用施加的基于系统中吸附剂的总标称容积的小于150个床容积(bv)的吹洗在betp方案下测试时(参见表1至表3中针对系统描述的常规实例)，只有碳蜂窝实例针对腔室(即包含吸附剂容积的腔室，小于空容器)在40标准升每分钟(slpm)下以通风侧容积的<0.3kpa的合理流动限制填充空间，并且具有小于50mg的第2天dbl排放的betp测试结果。相比之下，小于3mm的常规丸粒虽然是一种低成本的解决方案，但其在流动限制和排放性能之间存在不可取的折衷。这些丸粒可能匹配排放性能，但需要施加过度流动限制的吸附剂床的几何比例(例如，相对直径的低床长)，或者通过更有利的床比例提供合理的流动限制，但dbl排放过度。如上文所述根据美国专利号5,957,114的教导将低横截面积应用于吸附剂容积或腔室尺寸，相比于类似尺寸的碳蜂窝吸附剂，具有大于2的长度直径比l/d的伸长腔室有利于常规颗粒吸附剂的低dbl排放响应(图22)，但那些常规吸附剂具有过度的流动限制(图23)。显著地，大直径实心丸粒(实施例1)克服了l/d大于2的有利腔室几何形状的流动限制障碍，但由于大直径实心丸粒的可吹洗性较差，这严重损害了系统的dbl排放性能。
图24和图25示出了常规丸粒和碳蜂窝在针对蒸发排放控制罐系统经常提及的流率下的流动限制。如上所述，罐系统制造商可能初始设计总体吸附剂腔室策略，然后着手比较可用产品，从而比较和平衡成本、流动限制、工作容量性能和排放控制等因素。对于图24和图25中的比较，43mm直径×150mm长(“43×150”)颗粒吸附剂床是具有颗粒吸附剂的腔室的容积填充的代表性实例，所述腔室原本将包含35mm直径×150mm长的碳蜂窝(“35×150”)，也就是35mm直径的碳蜂窝加上4mm厚的o形环。o形环或其他密封材料既可将蜂窝保持在适当位置，又可在蜂窝外皮和腔室内壁之间形成密封，从而使空气和蒸气流通过蜂窝孔眼，而不会在整料周围的周边间隙中绕过。在图24中，突出显示了罐系统测试和认定中遇到的通常熟悉的气流。15slpm是针对2.1升罐系统的150bvdbl制备中采用的吹洗流量。epagwc和gwc测量中通常使用22.7slpm的吹洗速率。在美国，orvr的最大燃料流量约为每分钟10加仑，这意味着流向罐系统的置换空气-蒸气流量约为40slpm。如背景技术中所述，通用汽车公司针对orvr规定的最大流动限制的罐系统规范为60slpm。图25示出了那些重要气流在图21至23中通风侧容积的气体速度方面与流动限制的关系，用颗粒实例的43mm直径床的每床或部分长度的流动限制来表示，而非用腔室限制来表示，作为用于比较材料的流动限制性质的方法。显然，在主罐腔室内发现的直径为典型的2至2.8mm的常规实心丸粒无法与碳蜂窝相比，使得它们潜在的低排放性能对于要求的l/d大于2的腔室几何形状不切实际。
为了解决用于通风侧填充的常规丸粒介质所表现的局限性，本说明书提供用于罐系统内的至少一个容积中的一种颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂：1)采用足够大尺寸(例如标称直径)的颗粒形状，以便获得低流动限制性质(pa/cm压降)，从而缓和具有有利地伸长的几何形状的腔室的流动限制，2)避免实心形式诸如实心圆柱体，以便增强dbl排放性能，以及3)采用通过适当选择的填充剂、粘合剂和挤出助剂制备的吸附剂材料，以便获得150+％范围内的用于低保留率的m/m比，这与常规策略相反，并且获得低流动限制通风侧颗粒吸附剂。因此，本说明书出人意料且意想不到地提供了一种罐系统，所述罐系统包括通风侧颗粒吸附剂容积，该通风侧颗粒吸附剂容积具有150+m/m性质，并且当作为43mm直径床测量时，在46cm/s表观线性空气流速下具有<40pa/cm的压降流动限制。
例如，美国专利号9,174,195没有教导制造提供优异的dbl排放控制、良好强度和低保留率性质的低流动限制吸附剂颗粒材料。因此，目前的发现是令人惊讶和意外的。另外，美国专利申请2007/78056a1中描述的2.6mm直径(由卡规测量)的常规实心活性炭丸粒2gk-c7(kuraraychemicalco.,ltd.)还教导了这种性能不能从限制流动限制的较大丸粒中获得。
2gk-c7可在安装于2010年款mitsubishioutlandertm“pzev”和“联邦”车辆(即经由epatier2认证的那些，满足500mg/天的2天整车测试要求)和2010年款suzukisx-4车辆中的罐系统中找到。如在2010中从针对这种车辆制造的罐系统中获得的，2gk-c7具有约2.7mm的丸粒直径、164％的m/m性质和约0.6g/dl的保留率，如使用本文所述的方法所测定的。2gk-c7丸粒通过本文采用的商业上可接受的方法具有99+的强度。‘195专利教导了在制备具有增加到大于150％的水平的m/m的大直径丸粒时，保留率逐渐稳定到约1g/dl，并且强度急剧下降(分别为‘195专利的图5和图6)，从而将具有合适强度和吸附性质的大直径丸粒限制在由小于150％(并且优选地在65％至150％的范围内)的m/m限定的空间内。
在某些实施方案中，本说明书提供了包括至少一个通风侧颗粒吸附剂容积的蒸发排放罐系统，其中颗粒吸附剂材料具有大于200％的m/m，以及<1g/dl的丁烷保留率。在另一个实施方案中，颗粒吸附剂材料具有高于150％的m/m，以及<0.5g/dl的丁烷保留率。在此描述了这些实施方案的发明实施例。
使用通过本文定义的方案测量的pa/cm流动限制比丸粒直径更合适，因为复杂的几何形状可能妨碍特征直径的精确测量，这种特征直径原本容易被指定用于下面这些形状：圆形横截面圆柱体、三角形实心体、正方形实心体、五边形实心体、六边形实心体等。出于本发明的物理实例的目的，本文中采用中空实壁圆柱体。还可以利用具有中空特性的用于低流动限制的替代形状(例如，薄壁，以及本体相与吸附剂内部之间的低扩散路径长度阻力)，并且这些形状包括扭曲带、盘绕线、鞍环或中空壳。这些形状还可包括条纹、凹痕和穿孔，以赋予更好的强度和吸附物可吹洗性。此外，这些更复杂的形状可以实现更小的表观几何“直径”，与类似直径的简单圆柱体或几何实心体以其他方式可能适应的相比，这些更复杂的形状可以适应更低的流动限制(例如，与形成为具有轴向定向的平行通道的实壁圆柱体相比的开放型弹簧、扭曲带或鞍环)。
相比图21中的常规颗粒吸附剂实例，图26示出了具有本文所述特征的颗粒吸附剂的实例，所述颗粒吸附剂能够提供低dbl排放和低流动限制性能，这对于图21中示例的常规材料是不可能的。碳蜂窝的某些配置以及本文所述的材料(“发明实施例”)未填充性能框。许多发明实施例确实填充了性能框，其具有比碳蜂窝表现的更低的dbl排放，具有接近碳蜂窝的腔室流动限制。虽然所有这些高性能实例特征新地具有大于150％的m/m性质，许多具有大于200％的m/m性质。
图27示出了高性能发明实施例，其有利地具有大于2的高腔室l/d，这被认为是低dbl排放的一个促进因子。图28、29和30示出了本发明实施例的低流动限制性质如何使低流动限制对于有利地高l/d成为可能。在46cm/s表观线性空气流速下，发明实施例是当置于类似的43mm直径腔室中时，常规2至2.8mm直径实心常规丸粒的pa/cm压降流动限制的一小部分。
本发明的又一个令人惊讶的方面在于，尽管存在现有技术的教导，特别是美国专利9,174,195，本发明样本在≥150％的m/m比下具有良好的强度性质。图42示出了图26和图27的实例中的颗粒吸附剂的作为m/m性质的函数的丸粒强度，其中“lfr”表示低流动限制。出于比较目的，本测试中可接受强度的一个度量为35。强度35是针对mpac1(kuraraychemicalco.,ltd.；在图42中示出为实心三角形符号)测量的性质，mpac1是从制造用于车辆中的蒸发排放控制的罐系统获得的。mpac1是中空、圆柱形、低流动限制丸粒，其具有落在美国专利号9,174,195所教导的范围内的几何形状和性质，包括66％的m/m，并且被发现作为吸附剂填充在商用罐系统的通风侧容积内。出于比较目的，第二个行业认可的度量标准是一些罐系统制造商要求的最小产品强度规范40，所述规范用于高工作容量2mm
发明实施例的多功能性通过它们在特别具有挑战性的低吹洗条件下的性能来显示。例如，美国专利号9,732,649教导了在40g/h丁烷加载步骤之后在施加低于100bv的低吹洗条件下(或者低于210升的吹洗)，将dbl排放控制在非常低的水平可能是困难的，如在betp测试方案下测试的。在低吹洗的这些挑战下，图31示出了来自图26的实例，过滤得到其中在40g/h丁烷加载步骤之后施加<100bv和<210升的吹洗水平的实例，其中图26和图31中的所有实例仅具有主罐外部的一个通风侧吸附剂容积。图32显示当在床(“吸附剂2”)中添加额外的通风侧颗粒时，观察到具有低流动限制的低系统排放。如图33和图34所示，本发明的颗粒作为床包含的吸附剂2腔室中，所述吸附剂2腔室具有与碳蜂窝类似的l/d比例。向较低l/d值的转移反映了缺少空间消耗和横截面积受限的密封和保持o形环，或碳蜂窝以其他方式所需的类似密封剂。重要的是，实施例107至110中在低吹洗条件下导致这些罐系统的低排吸的吸附剂2的本发明颗粒床具有丸粒强度51，即使其m/m比高达260％。
对于这种类型4主罐，将本发明的丸粒吸附剂与后续吸附剂容积中的特定35x100碳蜂窝相结合，可在低吹洗条件下获得非常低的dbl排放。在35x100碳蜂窝作为朝向系统通风口(实施例106中的罐系统)的最终吸附剂容积的情况下，第2天dbl排放为15mg。然而，用本发明的丸粒填充该最终腔室包含作为43×100吸附剂2(实施例107中的罐系统)，第2天dbl排放甚至更低，为12mg。该结果令人惊讶，因为常规策略认为，朝向系统大气通风口的工作容量单调下降渐变的好处最有利于dbl排放，特别是用于在低吹洗条件下达到<20mg。本公开提供了具有通风侧颗粒吸附剂填充的新选项以实现该结果，包括例如在罐系统中仅具有一个包含碳蜂窝的吸附剂容积，而不是在多个容积中包含碳蜂窝，从而具有安置该颗粒容积的灵活性，其中教导过的颗粒孔隙度性质现在显示为具有优异的dbl排放性能。例如，罐系统设计的影响和机会具有以下优点：能够采用现有罐系统，所述罐系统设计具有在通风侧容纳碳蜂窝的多个串联吸附剂容积，并且具有在这些容积中的一个或多个中选择通风侧颗粒吸附剂解决方案的灵活性，而不必重新设计和改造系统，并且仍然在总系统压降限制内获得期望的dbl排放性能结果。
在某些实施方案中，该说明书提供了排放控制罐系统，所述排放控制罐系统在低dbl排放结果伴随着通风侧吸附剂容积的适度流动限制的情况下，包括具有大于150％的m/m的通风侧颗粒吸附剂，以及<0.5g/dl的丁烷保留率性质。例如，类型4主罐(2.1l炭填充)在其通风侧装配有一个腔室，该腔室包含低流动限制中空丸粒颗粒的43mm直径×100mm长吸附剂床，并且系统在40g/h丁烷加载步骤后进行315l吹洗，或者针对总吸附剂容积进行139bv吹洗(参见实施例36至62)。基础罐的2天dbl排放为76mg(例如，实施例28；主罐在没有43x100外部通风侧腔室的情况下进行测试，因此对于2.1l的总吸附剂床，315l吹洗为150bv)。辅助腔室中位于罐通风侧的吸附剂容积的l/d比率为2.56。该腔室中的丸粒床在40lpm流量下的流动限制为0.22kpa(在46cm/s表观线性空气流速下为10.0pa/cm)，除了实施例47中的kuraraympac1现有技术丸粒的较高0.26kpa(在46cm/s表观线性空气流速下为13.3pa/cm)之外。如图35和图36所示，该罐系统具有m/m为150+％的多个发明实施例，所述发明实施例具有<20mg的排放，并且当低流动限制丸粒的丁烷保留率性质<0.5g/dl时，一些实例为<10mg。图44示出了图35和图36的实例中本发明的低流动限制颗粒吸附剂的丸粒强度。m/m为150+％(包括远高于200+％的m/m性质)和丁烷保留率性质低于0.5g/dl的本发明的低流动限制颗粒具有在35并且经常远高于35的丸粒强度。
示出了类型5主罐(2.1l炭填充)的另一实施方案，该主罐在其通风侧装配有吸附剂1辅助腔室。基础罐的2天dbl排放为93mg(例如，实施例63；主罐在没有辅助吸附剂1腔室的情况下进行测试，因此对于2.1l的总吸附剂床，315升的吹洗为150bv)。辅助腔室由常规丸粒、低流动限制中空丸粒颗粒或碳蜂窝的各种尺寸的吸附剂1床组成。在40g/h的丁烷负载步骤之后，对罐系统进行315l吹洗，或对总标称吸附剂容积进行137至147bv吹洗。所有实施例都用相同的315l吹洗，但是bv值取决于主罐外部的通风侧腔室的尺寸，所述尺寸在各种实施例中是不同的(参见实施例64至69、76、79和88至92)。类似于图35和图36中的实例，图37和图38显示，在包括颗粒和蜂窝形式两者的测试的吸附剂中，最低排放是由具有大于150％的m/m性质和小于0.5g/dl的丁烷保留率的流动限制颗粒吸附剂产生的。这种材料被重复测试(实施例86和87)，因为相对于在吸附剂1容积中测试的其他测试颗粒和蜂窝材料，其具有令人惊讶的低放气排放性能。该低流动限制颗粒的低流动限制性质(在图39中，46cm/s表观线性空气流速下为10pa/cm)使得直径为43mm、长度为132mm的吸附剂1床具有相当低的流动限制(在图40中，40lpm下为0.72kpa)，从而实现有利地略高于3的床l/d(参见图41)，这有助于增强放气排放控制。
示例性实施方案
在一个方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐具有多个腔室，每个腔室限定一定容积，所述多个腔室流体连通，从而允许流体或蒸气从一个腔室定向流动到下一个腔室，并且至少一个腔室包括至少一个颗粒吸附剂容积，其中所述至少一个颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100nm至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，并且其中颗粒吸附剂容积在将46cm/s表观线性空气流速施加到颗粒吸附剂材料的43mm直径床的条件下具有小于40pa/cm的流动限制性质。
在另外的方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中当46cm/s表观线性空气流速施加到通风侧颗粒吸附剂容积的43mm直径床时，通风侧吸附剂容积具有小于40pa/cm压降的流动限制性质。
在进一步的方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积；以及至少一个通风侧低保留率颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧低保留率颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙，以及大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中所述至少一个通风侧低保留率颗粒吸附剂容积具有小于0.5g/dl的丁烷保留率。
在另外的方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积；以及至少一个通风侧低保留率颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧低保留率颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，并且其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有小于1g/dl的丁烷保留率。
在另一方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，包括：燃料箱，其用于储存燃料；发动机，其具有空气引入系统并适于消耗燃料；蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括至少一个燃料侧吸附剂容积；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，以及约0.5g/dl或更小的保留率；燃料蒸气入口导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到燃料箱；燃料蒸气吹洗导管，其将蒸发排放控制罐系统连接到发动机的空气引入系统；以及通风口，其用于对蒸发排放控制罐系统进行通风，以及用于将吹洗空气引入蒸发排放控制罐系统，其中蒸发排放控制罐系统由以下各项限定：从燃料蒸气入口导管通过多个吸附剂到通风口的燃料蒸气流动路径；以及从通风口通过所述多个吸附剂容积和燃料蒸气吹洗出口的空气流动路径。
在另外的方面，本公开提供了用于减少蒸发排放控制系统中的燃料蒸气排放的方法，所述方法包括使燃料蒸气与多个吸附剂容积接触，所述多个吸附剂容积包括至少一个燃料侧吸附剂容积；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积包括这样的颗粒吸附剂，该颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100nm或更大的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率以及约1.0g/dl或更小的保留率。
在进一步的方面，本公开提供了一种蒸发排放控制罐系统，其包括一个或多个罐，所述一个或多个罐包括：至少一个燃料侧吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率以及小于约1.0g/dl的保留率；以及至少一个通风侧颗粒吸附剂容积，其包括这样的颗粒吸附剂，所述颗粒吸附剂具有直径小于约100nm的微观孔隙、直径为约100至100000nm的宏观孔隙、大于约150％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率，其中所述至少一个通风侧颗粒吸附剂容积具有小于1.0g/dl的丁烷保留率。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或至少一个通风侧低保留率颗粒容积具有以下的至少一者：在40lpm空气流量下小于0.3kpa的流动限制、当46cm/s表观线性空气流速施加到43mm直径床时小于40pa/cm压降的流动限制性质、2或更大的长度直径比，或者它们的组合。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或至少一个通风侧低保留率颗粒容积具有以下的至少一者：(i)小于1.0g/dl的保留率；(ii)大于约200％的宏观孔隙的容积与微观孔隙的容积的比率；(iii)2或更大的长度直径比；或者(iv)它们的组合。
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统在40g/h丁烷加载步骤之后施加的不超过315升的吹洗下具有不超过50mg的两天昼间换气损失(dbl)，如由2012年加利福尼亚放气排放测试程序(betp)所测定的。
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统在40g/h丁烷加载步骤之后施加的不超过210升的吹洗下具有不超过20mg的两天昼间换气损失(dbl)，如由2012年加利福尼亚放气排放测试程序(betp)所测定的。
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统在40g/h丁烷加载步骤之后施加的不超过150个床容积的吹洗下具有不超过50mg的两天昼间换气损失(dbl)，如由2012年加利福尼亚放气排放测试程序(betp)所测定的。
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统在40g/h丁烷加载步骤之后施加的不超过100个床容积的吹洗下具有不超过20mg的两天昼间换气损失(dbl)，如由2012年加利福尼亚放气排放测试程序(betp)所测定的。
在本文所述的任何方面或实施方案中，蒸发排放控制罐系统包括至少一个燃料侧吸附剂容积、至少一个通风侧吸附剂容积或两者。
在本文所述的任何方面或实施方案中，吸附剂容积位于单个罐内或多个罐内，所述多个罐被连接以允许由燃料蒸气按顺序接触。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或至少一个通风侧低保留率颗粒容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积或其组合具有小于8g/dl的标称bwc、在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/l的25℃下的标称iac或两者。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积是活性炭蜂窝。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个颗粒吸附剂容积、至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或至少一个通风侧低保留率颗粒容积具有小于0.5g/dl的保留率。
在本文所述的任何方面或实施方案中，燃料侧吸附剂容积具有：至少8g/dl(例如，至少10g/l)的标称丁烷工作容量；在5体积％与50体积％正丁烷的蒸气浓度之间至少35g/l的25℃下的标称增量吸附容量(iac)；或者两者。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个燃料侧吸附剂容积、所述至少一个颗粒吸附剂容积、至少一个通风侧颗粒吸附剂容积或至少一个通风侧低保留率颗粒容积、所述至少一个通风侧后续吸附剂容积或其组合包括选自由活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、球粘土、高岭土、二氧化钛、二氧化铈及其组合组成的组的吸附剂材料。
在本文所述的任何方面或实施方案中，所述至少一个通风侧后续吸附剂容积是活性炭蜂窝。
在本文描述的任何方面或实施方案中，活性炭源自这样的材料，所述材料包括选自由木材、木屑、木粉、棉短绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、蔬菜、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料及其组合组成的组的成员。
在本文描述的任何方面或实施方案中，吸附剂的形式包括选自由粒状、丸粒、球形、蜂窝、整料、丸状圆柱体、均匀形状的颗粒介质、非均匀形状的颗粒介质、挤出形式的结构化介质、卷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、非织造织物、织造织物、片材、纸、泡沫、中空圆柱体、星形、扭曲螺旋、星号、配置条带及其组合组成的组的成员。
在本文描述的任何方面或实施方案中，吸附剂容积包括容积稀释剂。在本文所述的任何方面或实施方案中，容积稀释剂包括选自由惰性间隔物颗粒、捕集的空气空间、泡沫、纤维、筛网及其组合组成的组的成员。
在本文描述的任何方面或实施方案中，罐系统还包括加热单元。
虽然本文已经示出和描述了本发明的若干实施方案，但应当理解，这些实施方案仅作为实例提供。在不脱离本发明的实质的情况下，本领域技术人员将想到许多变型、改变和替代。相反，本公开将覆盖落入由所附权利要求及其法律等同物所限定的本公开范围内的所有修改、等同物和替代形式。因此，说明书和所附权利要求旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有这些变化。
本申请中通篇引用的所有参考文献、专利、待决专利申请和已公布专利的内容以引用方式明确并入本文。
所属领域的技术人员仅使用常规实验就认识到或能够确定本文所述的特定实施方案的许多等效物。此类等效物旨在被所附权利要求书涵盖。应当理解，本文所述的详细实例和实施方案仅为了举例说明目的而给出，且决不视为对本发明的限制。根据其的各种修改或变化将被所属领域的技术人员考虑到，并且包含在本申请的实质和范围内且被视为在所附权利要求书的范围内。例如，可以改变成分的相对数量以优化所期望的效应，可以添加其他成分，且/或可以用类似成分取代一种或多种所述成分。与本发明的系统、方法和工艺相关的其他有利特点和功能从所附权利要求书将显而易见。此外，所属领域的技术人员仅使用常规实验就认识到或能够确定本文所述的本发明的特定实施方案的许多等效物。此类等效物旨在被所附权利要求书涵盖。
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