CH199020A - Katalysator zur Entgiftung und Geruchlosmachung von Gasen, zum Beispiel von Auspuffgasen und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

  Katalysator zur Entgiftung und     Geruchlosmachung    von Gasen, zum Beispiel von       Auspuffgasen    und Verfahren zu dessen Herstellung.    Zur katalytischen Nachverbrennung der  zum Beispiel in Auspuffgasen enthaltenen  schädlichen Verunreinigungen sind schon  zahlreiche Katalysatoren vorgeschlagen wor  den, insbesondere auch Edelmetalle, die  auf keramischen Trägern von Platten- oder       Kornform    niedergeschlagen wurden, teils  um an Edelmetall zu sparen, teils um eine  möglichst grosse Oberfläche zu schaffen.

   Bei  Platten ist aus mechanischen Gründen der  Oberflächenausbildung eine ziemlich enge  Grenze gesetzt; körnige Katalysatoren aber  setzen sich so dicht zusammen oder müssen  zur Vermeidung von     Hohlraumbildung    so  dicht gepackt sein,     däss    für den Gasdurchgang  nur die engen Kanäle zwischen den Körnern  übrig bleiben. In diesen engen Kanälen ist  aber die Strömungsgeschwindigkeit der Gase  eine besonders hohes während im Interesse  der guten Nachverbrennung eine möglichst  lange     Verweilzeit    der Gase im Filter  wünschenswert ist.

      Nun hat man anderseits     Edelmetall-          Katalysatoren    in Form von Drahtnetzen her  gestellt oder katalytisch wirksame Stoffe wie  Oxyde auf unedlen     Drahtnetz-Trägern    nieder  geschlagen. Die ersteren Katalysatoren sind  jedoch zu teuer, während die letzteren infolge  der Dauerbeanspruchung bei hohen Tempe  raturen     Verzunderung    zeigen und durch  wiederholtes Abbröckeln der Oberflächen  schicht unwirksam werden. Auch stellen  Drahtnetze, insbesondere solche aus dicken  und dadurch haltbaren Drähten, nicht die  Form günstigster Oberflächenentwicklung bei  kleinstem Gewicht dar.  



  Gegenstand der Erfindung bildet ein  Katalysator zur     Entgiftung    und Geruchlos  machung von Gasen, zum Beispiel von Aus  puffgasen und ein Verfahren zu dessen  Herstellung. Der Katalysator zeichnet sich  dadurch aus,     dassf    die Oberfläche eines aus  einer hitzebeständigen und     zunderfesten     Legierung bestehenden Trägers, mit     einem         Edelmetall wie zum Beispiel Platinmetallen  aktiviert ist. Die Hitzebeständigkeit solcher  Legierungen erlaubt eine Anwendung in  Form feiner Drehspäne und Bänder     mit     grosser Oberfläche, ohne dass eine Verbrennung  derselben eintritt. Als besonders geeignetes  Edelmetall hat. sich Palladium erwiesen.  



  Man hat schon für Schalldämpfer Fül  lungen von Stahlspänen ohne katalytische  Wirksamkeit vorgeschlagen, die aber natur  gemäss rasch verschmutzten und trotz Anord  nung an kühlen Stellen und des meist in den  Auspuffgasen vorhandenen Luftmangels ver  rosteten oder bei plötzlicher     Entzündung     angesammelter Verunreinigungen selbst ver  brannten.  



  Bei den vorliegenden neuen Verbrennungs  katalysatoren treten diese Erscheinungen  nicht auf, obgleich sie in den     Auspuffiltern     auf sehr hohe Temperaturen kommen und  infolge der gewöhnlich vorgenommenen     Luft-          zumischung    vor den Filtern sich dauernd in  oxydierender Atmosphäre befinden. Es liegt  dies daran, dass die in den hitzebeständigen  Sonderstählen oder dergleichen Legierungen  enthaltenen Zusätze von Aluminium, Chrom,  Nickel usw. eine fest haftende, schützende       Oxydschicht    bilden, so     dass-    die Anwesenheit  von     Luftüberschuss    sogar die Haltbarkeit  günstig beeinflusst.

   Demgemäss kann man der  artige Legierungen auch aktivieren und eine  katalytische Nachverbrennung an ihrer Ober  fläche stattfinden lassen, ohne ihre Beständig  keit zu gefährden.  



  Die Herstellung der neuen Katalysatoren  ist sehr einfach. Man kann zum Beispiel nach  Entfetten und gegebenenfalls Abbeizen der  Oberfläche die Trägerlegierungen in die  Salzlösungen der zur Aktivierung dienenden  Stoffe eintauchen, sodann nach Ausbildung  einer     genügenden    Oberflächenschicht waschen,  trocknen und gegebenenfalls ausglühen, wobei  der Vorgang auch mehrmals wiederholt  werden kann.

   Man kann die Trägerlegie  rungen auch vorher ausglühen und die Ab  scheidung der katalytisch wirksamen Stoffe  auf der vorher gebildeten     Oxydhaut    als    Zwischenträger vornehmen, wodurch eine     evtl.     Diffusionsfähigkeit der     katalytisch    wirk  samen Stoffe in die Oberfläche der     zunder-          festen        Legierungen    hinein wesentlich ver  mindert wird.

   Für die Herstellung derartiger  Schutzschichten können     statt    der Oxyde der  Trägermetalle auch andere Metalle oder  Oxyde verwendet werden, auf denen dann die  eigentlichen katalytisch wirksamen Stoffe  niedergeschlagen werden, zum Beispiel kann  man die Späne einer     Vorbehandlung        mit     Chromsäure,     Ammoniumwolframat,        Vanadin-          säure,    Kaliumpermanganat unterwerfen.  



       Beispiel:     30 g spiralige Drehspäne der bekannten  Legierung     Sicromal    12 werden mit heissem       Trichloräthylen    entfettet, mit Salzsäure     unter     Zusatz von einigen Tropfen Wasserstoff  peroxyd abgebeizt, mit Wasser abgespült und  in eine schwache salzsaure Lösung von  0,08     gr.        Palladiumchlorid    getaucht. Nach       einigen    Minuten enthält     die,    Lösung kein  Palladium mehr und die Späne werden ge  waschen und getrocknet.  



  Hält man die Späne in schwach ange  wärmtem Zustand in den     Leuchtgas-Luftstrom     eines     Bunsenbrenners,    so glühen sie auf und  entzünden die Gase. Packt man die Späne  in 50 mm hoher Schicht in ein Prüfrohr von  25 mm lichter Weite und leitet unter all  mählicher äusserer     Erwärmung    (elektrischer  Ofen) einen 2,5     %    CO enthaltenden Luftstrom  von 50     1/h    durch die     Späne,    so ist das Gas  hinter dem     Katalysator        bereits    bei<B>190'</B> C       Ofentemperatur    frei von Kohlenoxyd.

   Auch  nach 15stündigem Glühen          der Späne bei  <B>1000'C</B> ist die CO-Verbrennung unter obigen  Bedingungen     bereits    bei<B>185'</B> C Ofentempe  ratur quantitativ. Die Späne sind nicht  brüchig geworden, und sie zeigen auch  äusserlich keine Veränderung. Das Verhalten  gegen Leuchtgas ist dasselbe     geblieben.     Ähnliche     Katalysatoren    erhält man beim  Ersatz des Palladiums durch Platin oder  andere Edelmetalle.  



  Als praktisch     besonders    wichtig ist her  vorzuheben die sehr     günstige    Oberflächen-           entwicklung    bei geringer Raumerfüllung.  Man ist nicht an die Anwendung von Platten,  Blechen oder Drahtnetzen     gebunden,    sondern  kann infolge der hohen Hitzebeständigkeit  sehr dünne Späne oder Bänder     verwenden.    Bei  obigem Beispiel erfüllt der Katalysator trotz  seiner grossen Oberfläche und dichten  Packung den Raum nur zu 15 %, während  man zum Beispiel bei Niederschlagung des  Palladiums auf Körnern aus keramischem  Material von 2-5 mm Korndurchmesser je  nach Kornform eine durchschnittlich 65     %ige     Raumerfüllung erhalten würde.

   Dadurch er  geben sich für die neuen Katalysatoren  wesentlich geringere Strömungsgeschwindig  keiten der Gase, viel geringere Filterwider  stände und eine grössere Bewegungsfreiheit  in der     Formengebung    der Filterschicht.  Insbesondere wird auch die bei Kornfiltern  erforderliche     Anbringung    eines Vorrats  raumes zum Ersatz abgenützter Filtermasse       hinf        ällig,    und die gute Wärmeleitfähigkeit  des metallischen Trägers sichert ein rasches  Einsetzen der katalytischen     Wirkung.     



  Schliesslich liegt es durchaus im Rahmen  des Erfindungsgedankens, die Anwendungs  form der     zunderfesten    Legierungen als       Katalysatorträger    beliebigen     Änderungen    zu  unterwerfen. Man kann zum Beispiel dünne  Bänder aus denselben herstellen und diese  zu Geweben verarbeiten, die dann zusammen  gelegt oder zusammengeknüllt einen besonders  gleichmässigen Filteraufbau ergeben.

   Auch  kann man, wenn Teile des Filters oder seiner  Gaszuleitung aus     zunderfesten    Metallblechen  hergestellt werden, schon diese durch Aktivie  rung mit Palladium oder dergleichen für eine  katalytische     Vorverbrennung        nutzbar        machen,     die durch das Filter nur vervollständigt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Katalysator zur Entgiftung und Geruch losmaehung von Gasen, zum Beispiel von Auspuffgasen, gekennzeichnet durch einen Träger aus hitzebeständigem, zunderfestem Metall, dessen Oberfläche mit einem Edel rnetall aktiviert ist. UNTERANSPRüCRE 1. Katalysator nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der zunderfeste Träger aus Drehspänen besteht. 2. Katalysator nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass, der zunderfeste Träger aus dünnen Bändern besteht.

   B. Katalysator nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dassl die dünnen Bänder zu einem Gewebe verflochten sind. 4. Katalysator nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass@ der Träger als Teil eines Auspuffilters ausgebildet ist. 5. Katalysator nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass der Träger als Teil der zum Auspuffilter führenden Zuleitung aus gebildet ist.

   PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines Kataly- sators nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Oberfläche eines hitzebeständigen und zunderfesten Trägers mit einem Edelmetall aktiviert. UNTERAN SPRüCHE 6. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man als Trägermaterial einen mit Aluminium legierten Sonderstahl verwendet. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man als Trägermateiial einen mit Chrom legierten Sonderstahl verwendet. B. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass, man als Trägermaterial einen mit Nickel legierten Sonderstahl verwendet. 9. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass. man die Trägeroberfläche mit Platinmetallen ak tiviert. 10. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass, man die Trägeroberfläche mit Palladium aktiviert. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet. dass man das Trägermaterial nach einer Entfettungs- behandlung in Salzlösungen der zur Aktivierung dienenden Stoffe taucht und hierauf einer Nachbehandlung unterzieht. 12. Verfahren nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeich net, dass man das Trägermaterial nach Waschung und Trockung ausglüht. 18.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, daal das Edelmetall auf einer durch oxydierende Vorbehand- lung des zunderfesten Materials erzeugten Oxy dschicht niedergeschlagen wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass das zunder- feste Material zwecks Erzeugung einer Oxydschicht erhitzt wird. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass, man das Edel metall auf einer Zwischenschicht von Stoffen abscheidet, die im Trägermaterial selbst nicht enthalten, aber geeignet sind, die Diffusionsfähigkeit des Edelmetalles in dem zunderfesten Träger herabzu setzen. 16. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeich net, daB man zur Herstellung dieser Zwischenschicht das Trägermaterial einer Vorbehandlung mit Chromsäure unter wirft. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass, man zur Herstellung dieser Zwischenschicht das Trägermaterial einer Vorbehandlung mit Ammoniumwolframat unterwirft. 18. Verfahren nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeich net, da.B man zur Herstellung dieser Zwischenschicht das Trägermaterial einer Vorbehandlung mit Vanidinsäure unter wirft. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch II, und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass man zur Herstellung dieser Zwischenschicht das Trägermaterial einer Vorbehandlung mit Kaliumpermanganat unterwirft.