DD150491A6

DD150491A6 - Verfahren und vorrichtung zur katalytischen behandlung von gasen

Info

Publication number: DD150491A6
Application number: DD22017580A
Authority: DD
Inventors: James G Hansel; John J Mooney
Original assignee: Engelhard Min & Chem
Priority date: 1979-04-03
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1981-09-02
Also published as: DE3012182A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Gasen, insbesondere von Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen von beispielsweise Motorraedern, Kettensaegen, kleinen elektrischen Generatoren u.a., in Oxydationssystemen zum Zwecke der Entfernung von beispielsweise Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid aus den Abgasen. Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren, bei dem Schaedigungen des Katalysatorsystems infolge zu hoher Temperaturen oder Verstopfung durch Feststoffteilchen vermieden werden. Erfindungsgemaesz wird fuer die Behandlung von Abgasen eine Vorrichtung verwendet, bei der das katalytische System besteht aus einem ersten Katalysatorkoerper mit einer Vielzahl von Stroemungskanaelen mit Einlasz- und Auslaszoeffnungen und einem nachgeordneten Katalysatorkoerper gleicher Ausbildung, wobei aber die offene Querschnittsflaeche der einzelnen Stroemungskanaele des ersten Katalysatorkoerpers wesentlich groeszer ist als die des nachgeordneten zweiten Katalysatorkoerpers. Nach dem erfindungsgemaeszen Verfahren werden die Feststoffteilchen bei Eintritt in den ersten Katalysatorkoerper verkleinert. Die in d. Katalysatorkoerpern erzeugten Temperaturen sind nicht so hoch, dasz sie fuer die Katalysatoren schaedlich sind.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Gasen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Gasen, beispielsweise von Auspuffgasen von Verbrennungskraftmaschinen nach Patent 133 058 (AP F 02 B/201 374).

Das erfindungsgemäße System eignet sich zur katalytischen Oxydation von festen bzw. teilchenfö'rmige Stoffe enthaltenden Gasen, die oxydierbare Bestandteile, wie einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe oder ihre Oxydationszwischenprodukte enthalten, wie beispielsweise Kohlenmonoxid oder Sauerstoff enthaltende organische Materialien . Die verwendeten Ausdrücke "teilchenförmige Stoffe" und "Teilchen" sollen neben festen Teilchen auch flüssige Tropfen oder Aerosole sowie Mischungen von flüssigen und festen Teilchen umfassen. In den Auspuffgasen von Verbrennungskraftmaschinen können flüssige Teilchen aus nicht verbranntem oder teilweise verbranntem flüssigem Kraftstoff und/oder Schmieröl, welches in die Auspuffgase gelangt, gebildet werden. Feste Teilchen können von dem Verbrennungsverfahren herrühren und sich innerhalb der Verbrennungsmaschine und/oder dem Auspuffsystem bilden. Festes Material kann sich infolge der Verkohlung von flüssigen Teilchen, die auf den Katalysator auf treffen, auch auf dem Katalysator ausbilden. Wenn daher von Feststoffen oder festen Teilchen die Rede ist, sollen auch flüssige Teilchen mit umfaßt sein, sofern es sich aus dem Zusammenhang nicht anders ergibt.

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Die zu behandelnden G_ase können eine ausreichende Menge an oxydierbaren Bestandteilen enthalten, so daß das katalytische System als Primärenergiequelle verwendet werden kann, oder die oxydierbaren Bestandteile können in den Gasen in geringeren Mengen vorhanden sein, wie beispielsweise in ^Abgasen_f die die Atmosphäre verunreinigen könnten, so daß das katalytische System als eine Gasreinigungvorrichtung verwendet werden kann» Im letzteren Pail können die Zuführungsgase beispielsweise Abgase sein, die eine relativ hohe Konzentration an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen aufweisenj und diese G^se können katalytisch gereinigt wer™ den, um die Verunreinigung der Atmosphäre zu verringern»

In einer Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung katalytische Verfahren und Vorrichtungen, die zur Keinigung von Gasen geeignet sind, wie beispielsweise Abgase oder Auspuffgase von Verbrennungsvorgängen oder aus anderen Quellen, um die Verunreinigung der Atmosphäre zu verringern» In einer besonderen -A-usführungsform werden durch die vorliegende Erfindung Probleme gelöst, die bei der Reinigung von Gasen auftreten, insbesondere von Auspuffgasen der Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen, die relativ hohe Konzentrationen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid aufweisen»

Es ist bekannt j daß Verbrennungskraftmaschinen verschiedenartige Gase ausstöß..en,und .häufig enthalten diese Gase unerwünschte Bestandteile, die, wenn sie in die Atmosphäre gelangen, Luftverunreinigungen darstellen* Das Problem, die

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Abgabe solcher Verunreinigungen an die Atmosphäre auf ein Minimum zu beschränken, wird bereits seit vielen Jahren bearbeitet, und es wird immer wichtiger, Mittel zur Beseitigung der Emission von Luftverunreinigungen aufzufinden, ^ewisse Arten des Betriebs von Motoren, bei denen verhältnismäßig große Mengen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid aus der Verbrennungskraftmaschine abgegeben v/erden, sind besonders störend für die v/irksame Bekämpfung der Emission von Luftverunreinigungen. Beispiele für Quellen, die für die ^bgabe so großer Mengen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid typisch sind, sind Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen, die häufig zum Antrieb von Motorrädern, Außenbord-Motorbooten, Motorschlitten, Kettensägen und kleinen elektrischen Generatoren verwendet werden.

Es ist bekannt, derartige Abgase zu beseitigen, indem sie in einem katalytischen Oxydationssystem behandelt werden, das aus einem einstückigen Katalysatorkörper mit Strömungskanälen besteht und als oxydationsfördernden Bestandteil ein Metall der Platingruppe enthält.

Derartige Gase können aber auch feste und/oder flüssige teilchen enthalten, die zur Verstopfung der Strömungskanäle der einstückigen Katalysatorkörper führen können, was in gleichem Maße für die Abgase bzw. A_USp_Uffg_ase von Benzin-' oder ^ieselkraftmaschinen gilt.·

Es wird geschätzt, daß die Kohlenwasserstoffemission von Motorrädern sich auf etwa 0,9 % und die Kohlenmonoxidemission von Motorrädern auf 0,6 % der gesamten Emission von

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Kraftfahrzeugen in den bereinigten Staaten von Amerika, .beläuft* In Anbetracht der jahreszeitbedingten Verwendung von Motorrädern und der höheren Konzentration von Motorrädern in großen Städten kann die Wirkung der Emission von Motorrädern auf die Luftbeschaffenheit in gewissen hegenden zu gewissen Jahreszeiten noch wesentlich bedeutender sein« Die •^ohemission von Zweitaktmotoren von Motorrädern kann Z₀ B_e häufig im Bereich von etwa 6,25 bis 11,25 g Kohlenwasserstoffen je lan und von etwa 7,.5 bis 17,5 g Kohlenmonoxid je lon liegen, und die auf diese Motorräder zurückführende Emission.von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid kann sogar so groß sein wie diejenige von 10 bis 20 Personenkraftwagen, die mit Anlagen zur katalytischen Behandlung der uspuffgase versehen sind» E-in typisches Auspuffgas eines Zweitaktmotors eines Motorrades _f der mit einem Luft-Brennstoff verhältnis von 12,8 arbeitet, kann auf Volumenbasis etwa 5 ^Kohlenmonoxid, 1,7 % Wasserstoff (geschätzt als 1/3 der Menge des Kohlenmonoxids in den Auspuffgasen), 3 % Sauerstoff und 2000 ppm Kohlenwasserstoffe enthalten und eine temperatur von mehr als 540 ⁰C aufweisen*

Kohlenstoffe, wie beispielsweise natürliches Gas und oxydier» bare bgase von gewöhnlichen fahrzeugen,¹-sind im allgemeinen relativ frei von teilchenförmigen Stoffen, wenigstens von solchen beträchtlicher Größe, und sie-weisen oxydierbare Bestandteile auf. Brenn- oder Kraftstoffe können jedoch auch aus anderen Quellen kommen, und sie könnnen verschiedene Mengen an störenden teilchenförmigen ^toffen enthalten, die in den Gasen dispergiert sind« k-ine' ausreichende Abtrennung dieser teilchenförmigen 'Hoffe von der Oxydation der Gase kann aus ökonomischen oder technischen Gründen nicht auge-

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bracht sein, jedoch können sich diese teilchenförmigen ο toffe in erheblichem Maße nachteilig auf das katälj^tische

Öxydationssystem auswirken, ^iese katalytischen Oxydationssysteme haben insbesondere dann, wenn sie ein Metall der Platingruppe als oxydationsfördernden Bestandteil enthalten, eine lange Lebensdauer und eine hohe katalytisch^ Aktivität, und sie werden geeigneterweise in eine im wesentlichen fest angeordnete Stellung im Hinblick auf die Gase, die durch die berührung mit dem Katalysator oxydiert werden sollen, gebracht, Derartige Katalysatoren werden häufig über lange Zeiträume hinweg verwendet, ohne daß sie ersetzt oder einer Regenerierungsbehandlung unterzogen oder auf andere eise behandelt v/erden müssen, um der Verkürzung einer langen Lebensdauer entgegenzutreten, besonders geeignete Katalysatoren haben die Form von einstückigen Strukturen mit einer großen Anzahl von relativ schmalen GasStrömungskanälen, die sich durch den Katalysatorkörper hindurchziehen, Diese Konfiguration bietet bei einem gegebenen Volumen eine relativ große geometrische Oberfläche und sorgt somit für ausgedehnte Oberflächen, auf denen eine aktive katalytisch^ Zusammensetzung verteilt werden kann, um die Fähigkeit des Katalysators, erhöhte Mengen von Gasen in einer vorgegebenen Zeitspanne zu verarbeiten bzw. zu bewältigen, zu steigern. Verglichen beispielsweise mit einem -^ett von Katalysatorteilchen zeigen sich bei den Gasströmungskanälen auch relativ niedrige D'ruckabfall-Charakteristika»

Im Hinblick auf diese einstückigen Katalysatorkörper ist offensichtlich, daß, je kleiner die Strömungskanäle im Querschnitt sind, und je größer die -^nzahl der Kanäle bei einem gegebenen Querschnitt ist, desto größer ist der Oberflächen-

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kontaktbereich, und desto effektiver wird dadurch das 0xy~ dationssystem» Y/enn die Strömungskanäle jedoch kleiner sind, werden sie anflälliger gegenüber nachteiligen Effekten,-wie beispielsweise Verstopfung durch in dem zugeführten Gas enthaltene Bestandteile oder Oxydationsprodukte· Diese Schwierigkeiten werden grüßer, wenn in dem zugeführten Gas Bestandteile vorliegen, die zu größeren Verstopfungsproblemen der einstückigen Katalysatorkörper führen, Gase dieser Art, die besondere Schwierigkeiten mit sich bringen, sind solche, die suspendierte teilchenförmige Stoffe, einschließlich fester Teilchen, enthalten, die obgleich sie relativ klein und leicht genug sind,, um von den Gasen mitgerissen zu werden, einer Abtrennung nicht zugänglich sind, ohne technologische Schwierigkeiten oder ökonomische Härten in Kauf zu nehmen« ^iese Teilchen können so groß sein, daß sie die Strömungskanäle der zur förderung der Oxydation der Gase verwendeten einstückigen Katalysatoren verstopfen und dabei zu einem zunehmenden druckabfall der zu behandelnden Gase und zu einer Verringerung der geometrischen Oberfläche, die für die Berührung mit den Gasen zur Verfügung steht, führen. Diese Auswirkungen sind äußerst unvorteilhaft, da einer der Gründe, die für die Verwendung eines einstückigen Katalysators sprechen, in dem Vorteil liegt, daß er eine höhere geometrische Oberfläche aufweist und geringere Druckabfall-Charakteristika zeigte

Is gibt zwar eine allgemeine Technik'zur behandlung von unerwünschten bestandteilen in Auspuffgasen; die Anwendung dieser allgemeinen Technik auf die Behandlung von Emissionen, die relativ große Mengen an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid aufweisen, begegnet jedoch bedeutenden Hindernissen«

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P_erner enthalten die Auspuffgase von beispielsweise Zweitaktmotoren und anderen Motoren, wie zum eispiel Dieselmotoren, im allgemeinen Rauch, der schwarze Rußteilchen, weißes Aerosol und Ölasche enthalten kann, da zusammen mit dem Treibstoff'auch Schmieröl verbraucht wird. Das weiße Aerosol (weißer Rauch) kann den Katalysator überziehen und zusammen mit den schwarzen Rußteilchen den Katalysator verstopfen. Auch Ölasche kann den Katalysator verstopfen sowie zur Vergiftung des Katalysators beitragen» Die Neigung von Zweitaktmotoren, Ablagerungen zu hinterlassen, läßt sich oft beobachten, wenn man die Auspuffrohre nach einer gewissen 3?ahrdauer untersucht« -^ine Verstopfung des

uspuffsystems beeinträchtigt nicht nur die Leistung des Motors und des Katalysators, sondern der dadurch entstehende Gegendruck begünstigt auch eine -^rhöung der bildung von Verunreinigungen«,

Bei der katalytischen behandlung von Abgasen aus verschiedenen Quellen, wie zum Beispiel Auspuffgasen von Verbrennungskraftmaschinen, treten dadurch Probleme auf, daß infolge der hohen temperatur der zu behandelnden Auspuffgase und infolge des Ablaufs von exothermen Reaktionen sehr hohe Katalysatortemperaturen erreicht werden können, die den Katalysator schädigen» Diese Probleme.werden noch verschärft, wenn die Auspuffgase verhältnismäßig hohe Konzentrationen an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen zusammen mit molekularem Sauerstoff enthalten„

Die Anwesenheit von verhältnismäßig.,großen Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in typischen -Auspuffgasen oder Abgasen kann zu einer bedeutenden thermischen Belastung des oxydativen ^eiiiiguogs syst ems führen. ^lJo beträgt zum

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Beispiel der adibatische Temperaturanstieg bei der katalytischem. Verbrennung von 1 VoI·-% Kohlenmonoxid in Verbrennungsgasen oft etwa 85 bis -90. ⁰C, ^i e Kohl enmonoxidkonz ent rat ion in den Auspuffgasen von Motoren, wie zum Beispiel Zweitaktmotoren, kann sogar etwa 10 VoI·-% oder mehr betragen. Verbrennung^systeme werden oft unter brennstoffreichen bedingungen betrieben, und dann können ihre Abgase leicht größere Mengen von Kohlenwasserstoffen, zum Seispiel bis etwa 1 Vole«^ und mehr, enthalten* Ferner können Motoren fehlzünden, in welchem Falle erhebliche Mengen von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff aus dem Motor abgegeben werden, und die Kohlenwasserstoffkonzentration.in den Auspuffgasen kann bei der Fehlzündung sogar 2 % oder mehr betragene Kohlenwasserstoffe und Sauerstoff sind auch infolge des normalen Spülvorganges im Zylinder, bei dem ,ein Teil des Gemisches aus Luft, Treibstoff und "chmieröl ohne wesentliche Verbrennung vom ^inlaßkanal zur Aufρufföffnung gelangt, in den ^Auspuffgasen enthalten« Der adiabatische Temperaturanstieg bei der karalytischen Verbrennung von 1000 ppm Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen beträgt etwa 100 ⁰C,, P_eraer kann zu Zeiten hohen TreibstoffVerbrauchs, z„ B* beim Betrieb unter schwerer Belastung und/oder mit hohen Geschwindigkeiten, das Volumen der zu behandelnden Auspuffgase zu einem Ansteigen der Katalysatortemperatur, ε, Β, infolge des begrenzten ^igenkühlVermögens des Katalysators, führen» Daher kann die thermische Belastung, der Katalysatoren bei der Behandlung der Verbrennungsabga.se ausgesetzt sind, stark sein, besonders au leiten hohen TreibstoffVerbrauchs sowie bei der vollständigen-oder, teilweisen Fehlsündung, und kann theoretisch die obere Temperaturgrenae für ein wirksames Arbeiten des Katalysators überschreiten

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und sogar z?um Schmelzen des Katalysatorträgers führen»

Die ^iLuspuffgase aus dem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine pulsieren, da sie nur während der -^uspuffperiode emittert werden. Zweitaktmotoren sind gewöhnlich mit einem besonderen auspuffsystem für jeden Zylinder ausgestattet« Daher ist die pulsierende Strömung im allgemeinen ,stärker ausgesprochen als in kombinierten Äuspuffströmen von beispielsweise mehrzylindrigen Kraftfahrzeugen,, feiese pulsierende Strömung kann die Unterbringungsanordnung des ^Auspuff~ gaskatalysators beeinträchtigen sowie zu Spannungen in der KataJLysatorstruktur selbst führen. Ferner wurde gefunden, daß sich allgemein bei Zweitaktmotoren die Richtung der Auspuffströmung zeitweise umkehren kann. ^Auf diese Weise kann katalytisch verbranntes Auspuffabgas in den Katalysator zurückgesaugt v/erden, wodurch die Pulsierwirkung und die erhöhte thermische Belastung des Katalysators noch verschärft werden„

Die US-PS 2 664 340 beschreibt eine katalytische Vorrichtung und ein katalytisches Verfahren zum Behandln von Augpuff«, gasen mit einer Mehrzahl von hintereinandergeschalteten ka» talytischen Elementen. Jede Gruppierung von nachgeschalteten katalytischen Elementen ist katalytisch stärker aktiv als die vorhergehende Gruppierung von kataiytischen Elementen, und zwischen allen Gruppierungen von katalytischen Elementen befinden sich Kühlzonen«, Die US-PS 3 440 817 beschreibt ein katalytisches Behandlungssystem für Auspuffgase, bei dem ein kleinerer Katalysator unmittelbar angrenzend an den Motor und ein größerer Katalysator hinter dem kleineren Katalysator angeordnet sind« ^Or dem kleineren Katalysator be»

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findet sich ein einstellbarer Umlenker, durch den ein so großer Teil der Auspuffgase um den kleineren Katalysator herum umgelenkt werden kann, daß die Ausbildung schädlicher hoher Temperaturen vermieden wird.

In der US-PS 3 785 781 wird ein einstückiges Katalysatorsystem zur Behandlung von Auspuffgasen bzw„ Abgasen beschrieben^ bei welchem der erste Katalysator, mit dem die Gase in Berührung kommen, relativ kleine Strömungskanäle aufweist, und dem ein'einstückiger Katalysatorkörper nachgeordnet ist, der größere Strömungskanäle aufweist. Diese Anordnung wiederholt sich, und der Sinn der in den nachfolgend angeordneten einstückigen Katalysatorkörpern vorliegenden größeren Strömungskanälen liegt darin, daß sie günstige Pließeigenschaften der Gase, zum Beispiel durch Wirbelung, verursachen, um die behandlung in den einstückigen Katalysatorkörpern mit den kleineren trömungskanälen wirksamer zu gestalten«, Die Verwendung von Zuführungsgasen, die 'i'eilchen einer derartigen Größe enthalten, die die kleineren Strömungskanäle des ersten einstückigen Katalysatorkörpers verstopfen könnten, wird dort nicht erwähnt, noch wird dieses Problem in dieser Patentschrift überhaupt angesprochene

In der US-PS 3 896 616 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Auspuffgasen beschrieben, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Oxide des Stickstoffs enthalten» Die Vorrichtung weist einen ersten und einen zweiten katalytischen Umwandler auf. Der erste katalytische Umwandler arbeitet beim Abfahren unter oxydierenden Bedingungen, um'den zweiten katalytischen Umwandler aufzuheizen* Dann läßt man den ersten katalytischen Umwandler durch . : Zusatz von Treibstoff zu den in den ersten katalytischen

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Umwandler eintretenden Auspuffgasen unter reduzierenden Bedingungen arbeiten, um die Oxide des Stickstoffs zu reduzieren, und der zweite katalytisch^ Umwandler oxydiert die in. d.en Auspuffgasen enthaltenen brennbaren Bestandteile» ^iese Patentschriften sind typische Beispiele für die kata-Iytische Behandlung.von Auspuffgasen in zwei oder innereren Katalysatorkörpern»

Andere technische Lösungen des Probelins umfassen die Verwen dung von Katalysatorkörpern mit einer Vielfalt von Durchströmungskanälen, in denen die jeweiligen Kanäle die gleiche Größe aufweisen, oder worin Gasströmungskanäle geringer und großer Größenordnung vorhanden sind, wobei'das ursprüngliche Teil im wesentlichen Kanäle geringer Gp_o*ße aufweist, wie beispielsweise in der US-PS 3 785 781 beschrieben* Die US-PS 3 928 961 beschreibt ein katalytisches Verbrennungssystem des gleichen allgemein 'J-'yps wie in der vorliegenden Anmeldung, zeigt jeoch nicht oder schlägt auch nicht die Verwendung von Gasdurchströmungskanälen von ursprünglich breitem Querschnitts'durchmesser, gefolgt von Gasdurchströmungskanälen mit geringerem Querschnitt, vor,

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur katalytischen Behandlung von Gasen, beispielsweise von Auspuffgasen von Verbrennungskraftmaschinen, bei dem Schädigungen·des Katalysatorsystems infolge zu hoher Temperaturen oder ^verstopfung durch Peststoffteilchen vermieden, werden,, .. · .

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstopfungsprobleme dadurch zu lösen, daß man eine -^e ine von einstückigen Katalysatorkörpern verwendet, von denen der erste relativ große Strömungskanäle aufweist, um eine Verstopfung zu vermeiden;, und um gleichzeitig die Größe der festen und/ oder flüssigen '-teilchen in dem Gas zu verringern, entweder durch, chemische Vernichtung, beispielsweise Oxydation, oder durch mechanische Verkleinerung, oder auch durch beides und dabei gleichzeitig die Vorteile einer hohen geometrischen Oberfläche der einstückigen Katalysatorkörper und damit eine größere katalytische Effektivität zu erhalten, indem der oder die nachfolgend angeordneten einstückigen Katalysatorkörper kleinere Strömungskanäle aufweisen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein katalytisches . Systems zur Verfügung gestellt, das aus mindestens zwei einstückigen Bereichen besteht_s wobei der erste Bereich bzw» Abschnitt GasStrömungskanäle aufweist, die einen wesentlich größeren Querschnitt haben als die Strömungskanäle in dem (oder den) nachfolgenden Bereich(en) bzw, Abschnitt(en)»

Die teilchenförmigen °toffe in dem zugeführten Gas können so groß sein» daß sie au einer Verstopfung der schmaleren Gasströmungskanäle in den später angeordneten Katalysatoren führen, sofern nicht der Kontakt mit dem ersten, größeren einstückigen Katalysator dazu dient, die Größe der in dem Gas enthaltenen teilchenförmigen Stoffe zu verkleinern«,

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Der erste einstückige Katalysatorbereicli mit den größeren Strömungskanälen kann die. Feststoffe bzw* Gase, die teilchenförmige Stoffe enthalten, aufnehmen und verarbeiten, ohne daß nachteilige Effekte, wie ein Verstopfen der Kanäle, beobachtet werden kann*, Durch die Behandlung in diesem ersten einstückigen Katalysatorbereich können die teilchenförmigen ^ötoffe wenigstens teilweise vernichtet oder hinsichtlich ihrer Größe mechanisch verkleinert werden und liegen' dann ill einer geeigneteren ^orm für die weitere Behandlung vor, oder sie können wenigstens durch die später angeordneten einstückigen Katalysatoren passieren, ohne daß diese, schädlichen Einflüsse unterliegen« Wenn es darüber hinaus wünschenswert erscheint, den Verbrennungsgrad und damit den Temperaturanstieg im.Katalysatorsystem zu beschränken, verringert die größeren.Strömungskanäle die zur Verfugung stehende Oberfläche in dem ersten Katalysatorbereich, wodurch eine relativ geringe Verbrennung erfolgt und damit bei einer relativ niedrigen Temperatur gearbeitet werden kann. Es kann eine dazwischengeschaltete Kühlungsstufe vorgesehen werden, um die Temperatur in der zweiten Stufe zu verringern«,

Durch die vorliegende Erfindung werden katalytisch^ Verfahren und Vorrichtungen zur Oxydation von Gasen zur Verfügung gestellt, die, feste Teilchen enthalten, wie beispielsweise die oben beschriebenen Gase, insbesondere Gase, die zum Betreib von Primärenergiequellen dienen, und Abgase bzw» Auspuffgase von ^erbrennungskraftmaschinen* Die oxydierbaren. Gase werden zusammen, mit freiem oder mole-= kularem Sauerstoff katalytisch behandelt unter Verwendung

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eines geeigneten einstückigen .Oxydationskatalysatorsystems, bei welchem der erste Katalysatorbereich Gasströmungskanäle aufweist, die ausreichend groß sind, um das zugeführte Gas zu' behandeln, ohne daß eine unerwünschte Verstopfung der Strömungskanäle auftritt, und in welchem ein nachgeordneter einstückiger Katalysatorkörper kleinere Strömungskanäle aufweist ₉ die durch die in dem. Gas enthaltenen Teilchen verstopft werden könnten, wenn der zuerst angeordnete einstückige Katalysabrkörper mit den größeren Strömungskanälen nicht vorhanden wäre. Der letztere dient offensichtlich dazu, die-Größe der Teilchen entweder durch chemische Umwandlung oder mechanische Verkleinerung so ausreichend zu verringern, daß die Teilchen die kleineren Strömungskanäle der nach- folgend angeordneten einstückigen Katalysatorkörper nicht verstopfen oder auf andere "eise nachteilig beeinflussen,, Die vorliegende Erfindung kann auch so durchgeführt bzw· angewandt werden, ohne daß über weite Bereiche von Durchsatzvolumina und Arbeitsbedingungen der Quelle des Gases, beispielsweise einer. Verbrennungskraftmaschine im Falle der Behandlung ihrer Auspuffgase, um die ^verunreinigung. der Atmosphäre zu verhindern, zu hohe Temperaturen erreicht werden, die den Katalysator beeinträchtigen» Bei dem katalytischen Verfahren gemäß der Erfindung werden nach dem Anfahren .schnell Temperaturen erreicht, die sich für die Aktivierung des Katalysators eignen, und es ist möglich, das Verfahren schnell an Änderungen in den Arbeitsbedingungen der Quelle, aus der das Gas herrührt, anzupassen« Ferner erzielt die Erfindung die Beseitigung von unerwünschten Bestandteilen solcher Gase ohne nachteilige Wirkung auf den Betrieb der Quelle, wie'beispielsweise, eine Verbrennungskraftmaschine, zum Beispiel ohne Ausbildung eines zu hohen

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Gegendruckes oder anderer Schwierigkeiten, ^ie Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung .eignen sich besonders zur Behandlung der Auspuffgase von Dieselmotoren oder Zweitaktmotoren mit pulsierender Strömung der Auspuffgase. Die Auspuffgase können ^ußteilchen,weißes Aerosol, Ölasche und dergleichen enthalten, und es können Fehlzündungen sowie Zylinderspülung auftreten, bei denen Auspuffgase entstehen, die große Mengen an unνerbranntem Treibstoff und.Sauerstoff enthaltene

In jedem.der erfindungsgemäßen Systeme kann das Gaseinlaßende eines nachgeordneten einstückigen Ivatalysatorkörpers, .der wesentlich kleinere Strömungskanäle aufweist als der zuerst angeordnete Katalysatorkörper, nahe bei oder in Kontakt mit dem zuerst angeordneten Katalysatorkörper angeordnet sein. D.er erste Katalysatörkörper eines Systems zur Behandlung von Auspuffgasen eines Motors oder Abgasen oder Verbrennungsgasen, die aus einer anderen Quelle herrühren, kann so angeordnet sein, daß das Gas zwischen dem Austritt aus der Quelle und dem ersten erfindungsgemäßen Katalysatorkörper keiner katalytischem behandlung .unterzogen wird. Der daran anschließend angeordnete Katalysatorkörper liegt somit vorzugsweise in der gleichen kataljrtischen Behandlung saone wie der erste Katalysatorkörper. Alternativ hierzu kann der nachgeordnete Katalysatorkörper (derjenige mit den kleineren Strömungskanälen) in einer katalytischen Behandlungszone angeordnet sein, die von derjenigen des ersten Katalysator-körpers (derjenige mit den größeren .Strömungskanälen) getrennt ist. In den verschiedenen Fällen, in denen Sauerstoff bereits in den Gasen vorliegt, wird vorzugsweise keine ins Gewicht fallende Menge an freiem Sauerstoff,

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beispielsweise in Porm von Luft, zugefügt_s bevor die Gase mit dem einstückigen Katalysatorkörper in Berührung kommen, der die größeren Strömungskanäle aufweist,» Tatsächlich kann eine derartige Zugabe vermieden werden, bis die Gase beispielsweise aus der katalytischen Seha.ndlungszone austreten, die der Katalysatorkörper mit den größeren Strömungskanälen aufweist, und manchmal mag die Zugabe an irgend einer Stelle des Systems nicht einmal benötigt werden oder wünschenswert sein«»

Gemäß einer Abfuhr^g₀form ^-^er Erfindung zur Bekämpfung der Verunreinigung der Atmosphäre durch Bestandteile von Gasen, die teilchenförmige Stoffe enthalten und beispielsweise Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe und auch freien Sauerstoff aufweisen, werden die Gase vorzugsweise ohne wesentlichen Zusatz von weiterem freiem. Sauerstoff zu einer ersten Katalysatorzone geleitet, die einen einstückigen Oxydationskatalysator enthält, wobei eine Oxydation stattfindet, die ausreicht, um die O-emperatur der Auspuffgase zu erhöhen, aber nicht ausreicht, um iiin dem Katalysator Temperaturen zu erzeugen, die den Katalysator schädigen könnten«, ^ie aus dem ersten Katalysator austretenden Gase enthalten noch brennbare Wertstoffe, zum Beispiel Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, und werden gekühlt und dann in mindestens eine nachgeschaltete Katalysatorzone geleitet, die einen Oxydationskatalysator enthält und in der die hinterbleibenden brennbaren ^wertstoffe weiter oxydiert werden«

Häufig braucht man nur eine erste oder eine erste und eine zweite Katalysatorzone zu verwenden; jedoch können, besonders

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bei der Behandlung von Auspuffgasen mit höheren Gehalten ^an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, weitere Katalysatorzonen, vorzugsweise,mit einstückigen Katalysatoren, verwendet werden, um die Notwendigkeit von im wesentlichen vollständig verlaufenden Oxydationsreaktionen und die Erzeugung zu hoher Temperaturen in der ersten Katal'ysatorzone zu vermeiden, während dennoch der Gehalt der ^ase an unerwünschten Bestandteilen insgesamt genügend vermindert wird* Zwischen den einzelnen nachgeschalteten Katalysatorzonen, falls mehl" als eine solche Zone verwendet wird, werden die Gase vorzugsweise gekühlt, bevor sie in die unmittelbar folgende Katalysatorzone geleitet werden» Beim Kühlen der aus einer vorhergehenden Katalysatorzone kommenden Auspuffgase verlieren die Gase so viel ^Vi'ärme, daß es bei der Verbrennung in der nächsten Katalysatorzone nicht zur Ausbildung von Temperaturen kommt, die dem Katalysator abträglich sind; die Temperaturabnahme bei der Kühlung soll jedoch nicht so groß sein_s daß Gase, die noch bedeutende Menge an brennbaren Wertstoffen enthalten, unter diejenige Temperatur gekühlt werden, die für die Aktivierung des Katalysators für die Oxydation der brennbaren Wertstoffe in den Gasen in der nächsten Katalysatorzone erforderlich ist₀

Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden teilchenförmige Stoffe enthaltende, oxydierbare Gase, sum Beispiel ein Pri~ märkraftstoff oder Auspuffgase von Verbrennungskraftmaschine*!, ' katalytisch in einer Katalysatorzone behandelt, in der sich eizi geeigneter Oxydationskatalysator in i'Orrn von mindestens zwei hintereinandergeschalteten, aneinander angrenzenden einstückigen Körpern befindet« Jeder der einstückigen Körper weist eine Mehrzahl von Kanälen auf, die sich

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durch ein einziges Stück des Katalysator erstrecken und die für den Fluiddurchgang offen und daher gegen die Strömung von einem ^inlaß zu einem gesonderten Auslaß nicht verstopft oder versperrt sind* Der erste dieser. Katalysatorkörper in Pachtung der Strömung der Gase hat Kanäle mit einem hinreichend großen Querschnitt, um den Eintritt von vielen, wenn nicht allen teilchen in dem zugeführten Gas, beispielsweise schwarze Rußteilchen, weißes Rauch-Aerosol und dergleichen, in die Kanäle zu erleichtern. Die festen teilchen können, insbesondere wenn sie genügend brüchig bzw, spröde sind, durch Auftreffen auf die Stirnseite des ersten einstückigen Katalysatorkörpers verkleinert werden, wobei die ^nden der skelettartigen ^äiide die Strömungskanäle ausbilden. Die Verkleinerung kann den Eintritt von wenigstens einigen der festen •'•'eilchen in die relativ großen Kanäle des ersten einstückigen Katalysatorkörpers erleichtern. Die flüssigen und festen teilchen in dem zugeführten Gas treten in die Strömungskanäle des ersten einstückigen Katalysatorkörpers ein und passieren dieselben, während sie verkleinert werden, insbesondere die,festen, oxydierbaren bestandteile der Gase, und sie können dabei sogar vollständig vernichtet werden, ^ie feststoffe können durch die berührung mit den Wänden der Gasströmungskanäle in dem einstückigen Katalysatorkörper auch mechanisch verkleinert werden* Durch einen oder mehrere dieser Effekte können die Gase selbst die einstückigen Katalysatorkörper mit den kleineren Strömungskanälen passieren und aus ihnen austreten, ohne daß diese Materialien auf den Wänden des Katalysators niedergeschlagen oder abgesetzt werden, was.zu einer Einschränkung des Gasflusses und selbst zu einer Verstopfung der Kanäle führen könnte.

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Durch Verbrennung in dem ersten Katalysatorkörper v/erden die durch ihn hindurchströmenden Gase erhitzt, und die Neigung von beispielsweise Kohlenstoff enthaltenden 'teilchen, weißem ^auch-Aerosol und dergleichen zur' Bildung von Ablagerungen auf den Katalysatoi-wänden wird vermindert. Die erhitzten Gase strömen von dem ersten Katalysatorkörper· in den nächsten, beispielsweise angrenzenden Katalysatorkörper_f der den ersten Katalysatorkörper berühren kann oder von ihm beabstandet sein kann, beispielsweise in einem Abstand von nicht mehr als etwa 2,5 era, dieser nächste Katalysatorkörper hat je Querschnitt eine größere Anzahl von kleineren ^urchflußkanälen als der erste Katalysatorkörper, um eine zusätzliche aktive Oberfläche zur Verstärkung der katalytischer! Verbrennung der brennbaren ^wert~ stoffe in den au behandelnden Gasen zu schaffen, Weitere Katalysatorkörper können nach oder auch vor dem genannten nächsten Katalysatorkörper mit den kleineren ^trömungskanälen angeordnet sein, und diese können im wesentlichen die gleiche, eine größere oder ei'ne kleinere ^nzahl von Gasströmungskanälen pro Querschnittseinheit aufweisen als der genannte nächste Katalysatorkörper, ^iese zusätzlichen Katalysatoren können in der gleichen Gasbehandlungszone oder in einer anderen Gasbehandlungszone als diejenige angeordnet sein, in welcher sich der erste oder der genannte nächste Katalysatorkörper befindet,, ^ie größere aktive Oberfläche in dem genannten nächsten und in jedem, nachfolgenden Katalysatorkörper mit den relativ kleinen ^trömungskanälen erhöht den chemischen Umwandlungsgrad des zugeführten Gases je ^olumeneinheit« Daher kann man mit einem kleineren Katalysatorvolumen arbeiten, als es erforderlich wäre, wenn die Durchflußkanäle

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in den nachgesch.alteten Katalysatorkörpern die gleiche Größe hätten wie in dem ersten Katalysatorkörper, und der durch den Katalysator bedingte Gegendruck kann herabgesetzt werden, da eine übermäßige ^ildung von Ablagerungen vermieden wird» Der erste Katalysatorkörper, der schnell auf katalytisch wirksame Temperaturen erhitzt werden kann_f dient, zur Erhöhung der Temperaturen der Gase, die zu den nachfolgend angeordneten Katalysatorkörpern passieren, und er dient zur beschleunigten Erreichung der Temperaturen, bei denen die katalytische Oxydation in äen später angeordneten Katalysatorkörpern abläuft bzw. gefördert wird. Während des Betriebes ist der kühlste ^¹ eil des Katalysatorkörpers im allgemeinen sein erster '-'-'eil, wo die zu behandelnden Gase zu Anfang mit dem Katalysator in Berührung kommen. Da der nächste Katalysatorkörper mit den schmaleren bzw. kleineren Gasströmungskanälen Je Volumeneinheit eine größere katalytisch aktive Oberfläche aufweist, sind die in ihm aufgrund von exothermen ^erbrennungsreaktionen erreichten Temperaturen ausreichend hoch, daß Wärme zu dem ersten Katalysatorkörper abgestrahlt und dadurch die katalytische Verbrennung in ihm beschleunigt werden kann. Das Katalysatorsystem mit den oben beschriebenen ersten und nachfolgend angeordneten Katalysatorkörpern mit unterschiedlicher Anzahl von Strömungskanälen in ihnen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, das mit mindestens zwei katalytischen Zonen arbeitet, oder bei beliebigen anderen katalytischen Verfahren zur Behandlung von Gasen der oben beschriebenen jftc

Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich besonders zum Behandeln von Gasen, die zum Beispiel minde-

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stens etwa 2 VoI,-v£ Kohlenmonoxid und mindestens etwa 0,05 Vol,~% Kohlenwasserstoffe (berechnet auf der Basis'von CV-Kohlenwasserstoffen) enthalten. Diese Gase enthalten außerdem freien auerstoff, und sie können'daneben auch andere Bestandteile enthalten, wie Wasserstoff und inerte Verdünnungsmittel , wie Stickstoff, sowie Endprodukte der Verbrennung, wie Kohlendioxid und Wasser« Freier Sauerstoff ist im allgemeinen in den Auspuffgasen von Verbrennungskraftraaschinen aufgrund von Fehlzündungen oder sonstiger unvollständiger Verbrennung des Treibstoffs in dem Motor, aufgrund des normalen Zylinderspülproaesses und der Ver- . wendung von brennstoffarmen brennbaren Gemischen oder auf Grund der Verwendung eines stöchiometrischen Luftüberschusses in dem zu verbrennenden Brennstoff-Luftgemisch enthalten» Oft enthalten die Auspuffgase von Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen unter normalen Arbeitsbedingungen im Durchschnitt etwa 2 bis 8 VoI_e~% Kohlenmonoxid, etwa 1 bis 2,7 VoI·-% Wasserstoff, etwa 0,05 bis 0,8 Vol.-SS Kohlen» Wasserstoffe und etwa 0,5 bis 5 ^vol_o-$i freien Sauerstoff, Bei der Fehlzündung oder bu Zeiten des Anfahrens oder hoher Belastung kann der ^Gehalt der Auspuffgase an brennbaren Bestandteilen noch erheblich höher sein. Die Auspuffgase von •einer Fehlzündung können z* B_e etwa 2 oder mehr VoI _β-% Kohlenwasserstoffe enthaltene ·

Abgesehen davon, daß anhand der Erfindung die Umwelt verunreinigende Bestandteile von Abgasen umgewandelt werden können, können auch Gase, verschiedener ^Tt, sowohl anorganische als auch organische oxydierbare Materialien, die störende feste und/oder flüssige !Teilchen enthalten, wie oben beschrieben.

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oxydiert werden« Diese Gase haben oft in erster Linie eine kohlenwassersto'ffhaltige Uatür, und· sie weisen eine größere Menge an oxydierbaren bestandteilen auf als Abgase öder Auspuffgase_s beispielsweise wenigstens etwa 5 oder 10 VoI,-% oder mehr und bis zu 100 % derartiger Bestandteile«, Unter diesen Materialien sind primäre Kraftstoffgase hauptsächlich aus beispielsweise Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt, die in gasförmigem Zustand vorliegen, zumindest wenn sie die erfindungsgemäßen Katalysatoren passieren«, Diese primären Kraftstoffe bzw» Brennstoffe können, wenigstens zum größeren 'J-¹ eil, vorher keinem Verbrennungsprozeß unterzogen'worden sein und sind daher nicht-verbrannte Materialien«, ^le&e Systeme können beispielsweise als Wärmestrahlungsquellen verwendet werden oder zur Erzeugung von Bev/egungs energie bzw. Betriebskraft direkt oder indirekt .· in beispielsweise mehr oder weniger adiabatischen Systemen oder zur Aufheizung oder Erwärmung durch. Konvektion oder Übertragung, wie beispielsweise in vlärmeaus tauschern oder Boilern. Beispiele für einige Sy₃-J,-_eme dieser Art sind in den US-PS 3 846 979, 3 914 090, 3 928 961 und 3 982 879 beschrieben, deren gesamte Offenbarungliier mit umfaßt sein soll.

Die im Nahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten oxydierbaren Gase enthalten störende feste teilchen, die in ihnen suspendiert sind oder auf andere eise mitgeschleppt werden» Mindestens ein beträchtlicher ^xeil dieser '.Teilchen ist so groß, daß sie zu Verstopfungsproblemen in den nachfolgend angeordneten einstückigen Katalysatorkörpern führen können, die kleinere ^ötrömungskahäle aufweisen«, Die teilchen haben zum. überwiegenden Anteil oder auch nahezu alle eine solche

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Größe, daß/sie in die ^trömungskanäle des ersten einstückigen Katalysatorkörpers mit den größeren ^utrömungskanälen eintreten können, oder die teilchen haben mindestens dann eine derartige Größe, wenn sie mit der skelettartigen

truktur des ersten einstückigen Katalysatorkörpers in

Berührung gekommen sind, da die ^xeilchen, insbesondere, wenn sie spröde oder brüchig sind, zu einer kleineren Größe aufgebrochen.werden können und somit in-die Strömungskanäle des ersten Katalysators eintreten können« Während die Teilchen in dem Gasstrom beispielsweise nur 1/10 /U groß sein können, können die Abgase auch eine beträchtliche Anzahl von teilchen enthalten, mit Größen von etwa 300 bis 1000 oder mehr Mioron„

Einstückige Katalysatoren mit 400 einzelnen Strömungskanälen pro 6,45 cm werden derse.it für die Behandlung von Fahrzeug» abgasen eingeführt, und derartige Katalysatoren mit 600 Strömungskanälen pro 6,45 ^cm v/erden ins ^-uge gefaßt. Einstückige Katalysatoren, insbesondere einstückige Metallkatalysatoren mit 1200 oder mehr Kanälen pro 6,45 cm , können für eine gewerbliche Verwertung eventuell zugänglich werden. Derzeit v/erden zur. Behandlung von ^ahrzeugabgasen einstückige Katalysatoren mit wenigstens 260 Strömungskanäleirpro 6_S45 cm verwendet«, &±ne einzelne Querschnittsöffnung eines einstückigen Katalysators mit 600 Strö-

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mungskanälen pro 6,45 cm beträgt etwa 0,0858 cm ,-wobei der Querschnitt des Kanals im wesentlichen quadratisch ist und seine °eiten jeweils Längsabmessungen von etwa 0,927 mm bzw» 927 /U aufweisen. Die entsprechende Länge einer Seite eines offenen einzelnen Strömunsskanals von einem ein-

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stückigen Katalysator mit 400 Kanälen pro 6,45 cm beträgt etwa 1135 /U, und diejenige eines einstückigen Katalyse- . tors mit etwa 260 Strömungskanälen pro' 6,45 cm 1400/U, Es ist daher offensichtlich, daß im Falle der Verwendung der oben beschriebenen einstückigen Katalysatoren für die Behandlung von Gasen, die teilchenförmige feststoffe enthalten, wenigstens ein ^1J-'eil der teilchenförmigen Stoffe so groß sein wird, daß sie nicht in diese Strömungskanäle eintreten oder diese passieren können, und falls die teilchenförmigen Stoffe in großen Mengen in den Gasen anwesend sind, wird das zu Betriebsschwierigkeiten' führen. Durch die vorliegende Erfindung werden diese Probleme- gelöst»

Die Teilchen können organischer oder anorganischer oder sowohl organischer als auch anorganischer Natur sein» Zu« mindest die organischen Anteile von einigen dieser festen teilchen unterliegen offensichtlich einer teilweisen oder vollständigen Oxydation in dem ersten einstückigen erfindungsgemäßen Katalysator mit den größeren Strömungskanälen,, Das Ausmaß einer derartigen Verbrennung und/oder mechanischen Verkleinerung, die auf die Berührung bzw. den Kontakt mit dem ersten Katalysator zurückzuführen ist, reicht aus, um die größeren teilchen so zu verkleinern, daß.ihr Passieren durch die kleineren Strömungskanäle, der nachfolgend angeordneten einstückigen Katalysatoren gewährleistet ist, ohne, daß unerwünschte Betriebsschwierigkeiten chemischer oder.physikalischer Natur auftreten*. Das Ausmaß einer der-. artigen ^1J-'eilchenverkleinerung in Zahlenwerten anzugeben, ist schwierig, wenn nicht unmöglich, da die teilchen in den nachfolgend- angeordneten einstückigen 'Katalysatorkörpern

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einer weiteren Verkleinerung unterliegen können« Demzufolge bieten die Größen irgendwelcher feststoffe, die in den zügeführten und austretenden Gasen verbleiben, nicht notwendigerweise einen Anhaltspunkt für das usmaß der Verkleinerung_f die in dem ersten Katalysator erfolgt, -^ie Menge an größeren festen teilchen in dem Zuführungsgas, die Schwierigkeiten in dem nachfolgend angeordneten einstückigen Katalysatorkörper mit den kleineren Strömungskanälen verursachen können, kann relativ gering sein, und dennoch können dabei Verstopfungsund andere Probleme auftreten, zumindest über einen langen Zeitraum hinweg, sofern nicht das einstückige Katalysatorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Nahezu jede- Menge an festen Teilchen ausreichender Größe kann

I.

zu einem Problem, werden, wenn das Gas zuerst in einstückige Katalysatoren mit schmaleren Strömungskanälen eingeführt wird«

Gemäß der Erfindung reichen die Oxydationsreaktionen, die sich in einer gegebenen katalytischen Zone abspielen, gleich ob es sich um die erste oder eine folgende, nachgeschaltete katalytisch^' Zone handelt, nicht aus, um Temperaturen zu erzeugen, die den Katalysator'schädigen. Die in einer katalytischen Zone erreichten Temperaturen werden mindestens teilweise durch die temperatur der der Katalysatorzone zugeführten Gase und durch den auf die in der Zone stattfindenden ^verbrennungsreaktionen zurückführenden Temperaturanstieg bestimmt» Zu den Faktoren, die die Verbrennungsreaktionen und den sich daraus ergebenden Temperaturanstieg beeinflussen, gehören der ^üehalt der Gase an brennbaren Bestandteilen., die Menge des für die Verbrennung zur Verfügung stehenden freien Sauerstoffs, die Raums tr öntungsge«*

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schv/indigkeit der Gase durch den Katalysator und die Höhe der katalytischem Aktivität.je Flächeneinheit des Katalysators. · '

Als Beispiel werden hier die Faktoren, die das usmaß der Verbrennung in einer Katalysatorzone beeinflussen, unter Bezugnahme auf die erste Katalysatorzone erläutert; jedoch können erfindungsgemäß weitere nachgeschaltete Katalysator- zonen im wesentlichen in der gleichen V/eise arbeiten. Ein möglicher Betriebszustand des Motors ist z, B₆ der Leerlauf_$ bei dem ein verhältnismäßig kleines Volumen an -Auspuffgasen entsteht* Die verhältnismäßig geringe volumetrische •Strömungsgeschwindigkeit kann eine wesentliche Abkühlung der -Auspuffgase vor ihrem ^Auftreffen auf den Katalysator in der ersten Katalysatorzone ermöglichen. Diese Abkühlung reicht jedoch nicht aus, um die Katalysatortemperaturen unter diejenigen herabzusetzen, die den Katalysator für die Oxydationsreaktion aktivierten« Infolge der verminderten ^aumströmungsgeschwindigkeit durch den Katalysator kann ein großer Anteil der in den uspuffgasen enthaltenen brennbaren bestandteile umgesetzt werden; da aber die behandelte Gasmenge gering und der Wärme verlust' aus dein Katalysator bedeutend ist, reicht der 'l'emperat uranstieg nicht aus, um Temperaturen zu erzeugen, die den Katalysator schädigen könnten«, Wenn der Motor schnell läuft, ist die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der Auspuffgase viel höher als beim Leerlauf, und die temperatur sinkt "zwischen dem Motor und der ersten Katalysatorzone im allgemeinen weniger stark ab. Die ^aumströnmngsgeschwindigkeit durch den Katalysator ist viel höher, und daher kann der Katalysator kein proportional größeres Ausmaß von Verbrennung herbeiführen, d_e h»,

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die verwendete Katalysatormenge reicht nicht aus j um eine vollständige Verbrennung ^-^er tl¹¹¹"⁰^ clen Katalysator hindurchströmenden brennbaren Stoffe herbeizuführen. Perner wirken die zusätzlichen Gase, die durch den Katalysator hinaurchströmen, ohne an den Verbrennungsreaktionen in der Katalysatorzone teilzunehmen, als Wärmereservoir für die durch die Oxydation in der Katalysatorzone erzeugten Wärme» dementsprechend bleibt die temperatur in der ersten Katalysatorzone unter denjenigen Temperaturen, die den Katalysator schädigen könnten, -^ei der Fehlzündung oder beim Spülen' des Zylinders gelangen höhere Konzentrationen an brennbaren Stoffen, besonders an Kohlenwasserstoffen, zusammen mit Sauerstoff in die Katalysatorzone; jedoch sind die in der Katalysatorzone erreichten Temperaturen in Anbetracht der niedrigen temperatur der durch die Katalysatorzone strömenden Gase und der für eine vollständige Umwandlung der brennbaren Stoffe unzureichenden Katalysatormenge nicht schädlich für den Katalysator,

Oft werden Zweitakt- Verbrennungskraftmaschinen mit stöchiometrischen Verhältnissen von Luft zu Treibstoff für die theoretisch vollständige Verbrennung des Treibstoffs zu Kohlendioxid und Wasser oder auf der brennstoffreichen S_eite des stöchiometrischen Verhältnisses beschrieben« In diesem Falle kann der Mangel an für die vollständige Verbrennung der brennbaren °toffe in den uspuffgasen ausreichendem freiem Sauerstoff zusätzlich dazu beitragen, geeignete Temperatursteigerungen in der Katalysatorzone aufrechtzuerhalten« Um die Verbrennung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen "in den Augpuffgasen oder anderen oxydierbaren Materialien, die erfindimgsgemäß verwendet v/erden können, zu verstärken, können sauerstoffhaltig Gase zum Beispiel hinter der ersten

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Katalysatorzone zu dem Oxydationssystem zugesetzt werden. Im allgemeinen steht bei der Behandlung von Gasen im inne der Erfindung genügend freier Sauerstoff für die nachfolgende vollständige Verbrennung der darin enthaltenen oxydierbaren Materialien auf stöchiometrischer Basis zu Kohlendioxid und Wasser zur Verfugung, und zweckmäßig wird ein Überschuß von mindestens etwa, 0,6 Vole-/», im allgemeinen etwa 0,6 bis 3 ^"o!e~$, an freiem ^Dauerstoff über diejenige Menge zur Verfügung gestelltt die auf stöchiometrischer Basis für die vollständige Verbrennung erforderlich ist« Iiach der erfindungsgemäßen behandlung der Gase enthalten diese oft weniger als etwa 0,02, vorzugsweise weniger als etwa, 0,005 Vole-% Kohlenmonoxid und weniger als etwa 0,010, vorzugsweise weniger als etwa 0,002 ^ol,-/a Kohlenwasserstoffe

Da es, besonders beim ^nfahren, wenn der Motor noch kalt ist, zu einer bedeutenden Kühlung der Auspuffgase der Verbrennungsquelle kommen kann, bevor die G_ase das erfindungsgemäße Katalysator sys tem erreichen,'wird der erste Katalysator vorzugsweise verhältnismäßig nahe an der Verb'rennungsquelle angeordnet, damit die Auspuffgase, wenn-sie auf den ersten Katalysator auftreffen, so hohe Temperaturen aufweisen, daß der Katalysator, wenn er kalt ist, schnell auf Temperaturen erhitzt wird, bei denen er katalytisch aktiv ist. Im allgemeinen befindet sich die erste Katalysatorzone bei der Behandlung von Abgasen oder Auspuffgasen an einer solchen Stelle, daß die mit dem Katalysator in Berührung kommenden Gase sich unter den beim betrieb des Motors zu erwartenden Arbeitsbedingungen auf Temperaturen-über etwa 250 ⁰C, vorzugsweise Temperaturen von etwa 300 bis GOO ⁰C, befinden« 'Man

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kann sich auch zusätzlicher Mittel bedienen, um in der ersten Zone für den Katalysator genügend hohe Temperaturen zu erreichen, um eine geeignete katalytisch^ Aktivität zu erzielen; z_e B_e kann man sich der elektrischen Heizung, der Zündung und der thermischen Verbrennung von zusätzlichem rennstoff vor der ersten Katalysatorzone und dergleichen bedienen. Im allgemeinen werden diese Mittel jedoch wegen der Kompliziertheit, die sie dem Behandlungssystem für die ^Auspuffgase erteilen, nicht angewandte Wenn Temperaturen erreicht worden sind, bei denen katalytisch^ Aktivität erzielt wird, bewirkt der Katalysator in der ersten Katalysatorzone eine Oxydation der brennbaren Bestandteile in den Gasen zu Wasser und Kohlenstoffoxiden, insbesondere Kohlendioxid,

Das Ausmaß der Oxydation in der ersten erfindungsgemäßen Katalysatorzone reicht jedoch in dem weiten Bereich von Arbeitsbedingungen, die praktisch vorkommen können, nicht aus, um in dieser Zone Temperaturen zu erzeugen, die den Katalysator schädigen könnten« Im allgemeinen erzielt man, wenn mehr als eine Katalysatorzone verwendet wird, in der ersten Katalysatorzone eine Verbrennung von etwa 5 bis 7!?»?· vorzugsweise etwa 15 bis 50, VoI*-75 der brennbaren Stoffe, also Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe und dergleichen, in den Gasen» ^ine Katalysatorzone wird durch einen 'l'eil des Systems gebildet, in welcher ein Katalysator verwendet wird,' um die Oxydation von wenigstens einem Be~ standteil des zugeführten Gases zu beschleunigen. Diese Zone kann einen oder mehrere Katalysatorkörper aufweisen, und falls mehr als einer anwesend ist, können diese sich berühren oder in beabstandeter '^teilung vorliegen» Wenn ein Reaktionsteilnehmsr, sum Beispiel Sauerstoff, Brennstoff

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oder andere reaktive Materialien, dem gasförmigen ^trom zwischen'den Katalysatoranordnungen zugeführt wird, bilden solche Zugabepunkte separate Katalysatorzorten, eine vor und eine nach dem Ort der Zugabe« uf ähnliche ^eise, wenn der Gasstrom einer wesentlichen Temperaturänderung unterliegt, beispielsweise wenigstens etwa 50 ⁰C zwischen den Katalysatoranordnungen, werden, die Katalysatoren vor und nach dem Ort der Temperaturänderung als in zwei verschiedenen Katalysatorzonen angeordnet angesehen, gleichgültig, ob die Temperaturänderung, zum Beispiel Abkühlung, durch direkten oder indirekten Wärmeaustausch erfolgt,

.Der Anstieg der '.Temperatur der Gase in der ersten Katalysatorzone aufgrund der darin stattfindenden Oxydation beträgt oft mindestens etwa 50 G, reicht jeoch nicht aus, um in der ersten Katalysatorzone Temperaturen zu erzeugen, die für den Katalysator schädlich sind* Häufig beträgt der Temperaturanstieg bei der Behandlung von Abgasen oder Auspuffgasen weniger als etwa 500 C, und oft liegt er im Bereich von beispielsweise etwa 50 bis 300 C Wenn mehr als eine Katalysatorzone verwendet wird, beträgt die höchste Temperatur der aus der ersten Katalysatorzone ausströmenden Auspuffgase weniger als etwa 800 C und liegt, z«, B, im Bereich-von" etwa 400 bis 800 ⁰C, vorzugsweise von etwa 450 bis 650 ⁰C, Die pitzentemperaturen in der ersten Katalysatorzone liegen unterhalb derjenigen Temperaturen, die dem Katalysator schädlich sein können,-weil in der ersten Kata- ,. lysatorzone nicht genügend Katalysator enthalten ist, um die vollständige Verbrennung der brennbaren Wertstoffe in den Auspuffgasen herbeizuführen, und gegebenenfalls weil nicht genug Sauerstoff für die vollständige Verbrennung der brennbaren Wert stoffe in den Auspuffgasen z-ur Verfügung gestellt

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wird« Vorteilhafterweise bat der Katalysator in der ersten Katalysatorzone ein verhältnismäßig kleines Volumen, wodurch· das Aufheizen auf Temperaturen der katalytischen Aktivität beim Anfahren erleichtert wird,,

Katalytisch^ Systeme zur Verbrennung von geeigneten oxydierbaren Materialien, die als Primärenergiequellen dienen, sind bekannt und können der Praxis der vorliegenden Erfindung angepaßt werden. Beispielsweise sind Kirmestrahlungssysteme in den US-PS 3 441 359 und 3 191 659 offenbart» Katalytisch^ Verbrennungssysteme zu Zwecken des indirekten Wärmeaustausches sind in den US-PS 3 914 090 und 3 982 879 beschrieben, während in der US-PS 3 928 961 die Verwendung von einzelnen oder mehreren katalytischen Verbrennungszonen zur Oxydation von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen zur Erzeugung von Kraft beschrieben wird, ''''enn derartige Brennstoffe mit einer stöchiometrischen Menge an Luft bei der Verbrennungseingangstemperatur verbrannt werden, haben sie gewöhnlich eine adia~ batische ^lammtemperatur von wenigstens etwa 1816 ⁰C, Die Betriebstemperaturen des Katalysators in den zuletzt genannten Systemen können typischerweise etwa 927 °C bis 1760 ⁰C, vorzugsweise etwa 1093 ⁰G bis etwa 1649 ⁰C, betragen, Wenn erfindungsgemäß feste Teilchen enthaltende oxydierbare Materialien als ^peisegaö für die verschiedenen oben genannten erfindungsgeiiiäßen Systeme verwendet werden, wird der e'rste Katalysator, der mit dem Gas in der Katalysatorzone in· Berührung kommt, ein einstückiger Katalysator sein mit relativ großen Strömungskahälen, während ein nachfolgend angeordneter Katalysator in dieser oder in einer anderen Katalysatorζone eine größere Anzahl an kleineren

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Strömungskanälen,. wie oben beschrieben, aufweist»

^eim ³etrieb der verschiedenen -^usfUhrungsformen der Erfindung wird die Temperatur des Katalysators in der ersten Katalysatorzone vorzugsweise so hoch gehalten, daß die Bildung von Ablagerungen auf dem Katalysator, wenn es überhaupt dazu kommt, zu vernachlässigen ist. Bei der behandlung von Kohlenstoff.enthaltenden teilchen und weißes Aerosol enthaltenden ^Auspuffgasen, von zum Beispiel Zweitaktmotoren, soll die Katalysatortemperatur beim Setrieb oberhalb 300 C und vorzugsweise oberhalb etwa 500 C liegen, um die bildung von Ablagerungen auf ein Minimum zu!beschränken« Beim •^etrieb von Zweitaktmotoren können die Auspuffgase mit dem Katalysator in pulsierender Weise in Berührung kommen, und die heißen Abgase von der katalytischen Verbrennung können sogar in die erste Katalysatorzone zurückgesaugt werden. Die erwünschten Temperaturen können in der Katalysatorzone zwischen den intermittierenden Stoßen der Auspuffgase durch weitere katalytisch^ Verbrennung der

brennbaren ertstoffe innegehalten werden, die noch in den heißen Verbrennungsgasen,, die in den Katalysator zurückgesaugt werden können, verblieben sind»

Bei Verwendung von Systemen mit mehr als einer Katalysatorzone enthalten die aus der ersten Katalysatorzone abströmenden Gase, mindestens unter den meisten Arbeitsbedingungen des Motors, brennbare Wertstoffe, nämlich unverbranntes Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Im allgemeinen hängt die relative Menge von unverbrannten Stoffen in dem Abgas aus der ersten. Katalysatorzone von der volume-

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trischen Strömungsgeschwindigkeit der Gase ab. Innerhalb einas Bereichs von Arbeitsbedingungen enthalten a,- B, die ^•bgase von der ersten Katalysatorzone Kohlenmonoxid und gewöhnlich auch-Kohlenwasserstoffe in Mengen von beispielsweise mindestens etwa 0,1, oft etwa 1 bis 4, VOl„--/5 Kohlenmonoxid und mindestens etwa 0,02, oft etwa 0,02 bis 0,8, Vol.·-/?' Kohlenwasserstoffe» Die aus der ersten Katalysatorzone abströmenden Gase werden gekühlt, z. B₀ indem sie durch sie durch eine· "Kühlzone geleitet werden, die die erste Katal5^rsatorzone mit einer zweiten Katalysatorzone verbindete ¹¹IXTOh die Kühlung wird die temperatur der Abgase so weit herabgesetzt,· daß in der zweiten Katalysatorzone eine Verbrennung stattfinden kann, ohne daß dabei zu hohe Temperaturen auftreten, die für den darin enthaltenen Katalysator schädlich sein könnten«

Die Kühlung der Abgase kann in erster Linie durch indirekten Wärmeaustausch mit der Umgebung oder durch °trahlung erfolgen _e Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Kühlung hängen daher von dem Gasdurchsatz durch die Kühlzone, den Temperaturen der Gase, der Temperatur der Umgebung und der Oberfläche der Kühlzone ab. Sine Kühlung der Abgase von der ersten Katalysatorzone kann durch heimischen kühler Gase, zum Beispiel Luft, erzielt werden* Der Zusatz von Luft kann auch dazu' dienen, urn zu gewährleisten, daß die Abgase genügend freien Sauerstoff für ,die vollständige Verbrennung der brennbaren ^ötoffe enthalten, ^vorteilhafterweise wird die Luft zwischen der ersten'und der zweiten Katalysatorzone zugesetzt» .

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Im allgemeinen ist der Temperaturabfall zwischen der ersten und der zweiten Katalysatorzone nicht so groß, daß der zweite Katalysator nicht auf oder nahe einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um die katalytis.che Verbrennung einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Bei der Behandlung von Motorauspuffgasen beträgt der Temperaturabfall der Gase zwischen der ersten und der zweiten Katalysatorzone oft, besonders bei niedrigen Motorengeschwindigkeiten, mindestens etwa 50 ⁰C, zum Beispiel etwa 50 bis 400 ⁰C, oft etwa 150 bis 350 ⁰C, und die durch die zweite Katalysatorzone strömenden Gase werden im allgemeinen auf 'Temperaturen im Bereich von etwa 300 bis 600 ⁰C, vorzugsweise von etwa 350 bis 550 ⁰C, gekühlt.

Bei einer -^usführungsform der Erfindung, gemäß welcher die Gase hinter der zweiten Katalysatorzone aus dem System abgezogen werden, hat der zweite Katalysator vorteilhafterweise eine ausreichende Oberfläche und Aktivität, um das gewünechte

usrnaß der Verminderung des Gehaltes an oxydierbaren Materialien in den Gasen innerhalb des größten ^eils des zu er~ wartenden Bereichs von -Arbeitsbedingungen herbeizuführen. Im allgemeinen kann in der ersten Katalysatorzone eine hinreichende Verbrennung stattfinden, und die aus dieser Zone austretenden Gase werden hinreichend gekühlt, so daß bei der in der zweiten Katalysatorζone stattfindenden Ver~ brennung keine Temperaturen erreicht werden, bei denen der Katalysator Schaden erleiden könnte, selbst wenn die Gase relativ große Mengen an brennbaren Materialien enthalten, beispielsweise wenn ein Motor die ^uelle der zugeführten Gase ist und dieser Fehlzündungen zeigt* Unter bedingungen von geringerem jjurchsatz kann in' dem Ablauf von der ersten

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Katalysatorzone ein geringeres Volumen von "brennbaren Wertstoffen enthalten sein als unter Bedingungen hohen Durchsatzes der Auspuffgase. Daher kann der Temperaturanstieg der durch die zweite Katalysatorzone strömenden Gase unter verschiedenen Arbeitsbedingungen des Motors starken Schwankungen unterliegen. Im allgemeinen beträgt der .'.Temperaturanstieg der durch, die zweite Katalysatorzone strömenden ' Gase mindestens etwa 25 ⁰C, vorzugsweise mindestens etwa . , 50 ^QC_f und kann bei der behandlung von Abgasen oft etwa 25 bis 250 ⁰Cj₁ vorzugsweise etwa 50 bis 200 ⁰C, betragen, %e Höchsttemperaturen der in der zweiten Katalysatorzone erhaltenen Gase liegen bei der Behandlung von Abgasen im allgemeinen, unter etwa 900 0 und oft im Bereich von etwa 400 bis 900 ⁰C, Der Katalysator in der zweiten Katalysatorzone wird vorzugsweise auf Temperaturen von mindestens etwa 450 ⁰Cj vorzugsweise von mindestens "etwa 550 ⁰C, gehalten, um die Ablagerung unerwünschter Bestandteile auf der Katalysatoroberfläche auf ein Minimum zu beschränken, und um die katalytisch^ Verbrennung verlaufen zu lassen»

Wenn mehrere nachgeschaltete Katalysatorzonen verwendet werden, die sich an eine erste Katalysatorzone anschließen, enthält die zweite Katalysatorzone im allgemeinen nicht genügend Katalysator, um ein so hohes Aumaß von Oxydation herbeizuführen, daß hohe Temperaturen erreicht werden, bei denen der Katalysator'Schaden erleiden könnte. In anderer Hinsicht, wie bezüglich der maximalen temperatur der Gase in der zweiten Katalysatorzone, ist die A-pfoeitsweise der Ka~ talysatorzonen nach der zweiten Katalysatorsone ähnlich derjenigen, bei der die Gase hinter der. zweiten Katalysatorzone aus dem System, abgezogen werden»'An diese zweite Kata-

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lysatorzone schließt sich vorzugsweise eine Kühlzone an, in der die Gase gekühlt werden, bevor sie auf den Katalysator der nächsten Katalysatorzone, auftreffen. Die Kühlung kann im wesentlichen in der gleichen ^ ei se erfolgen wie diejenige zwischen der ersten und der zweiten Katalysatorzone. Das Ausmaß der Kühlung kann jedoch oft etwas geringer sein, zum Beispiel etwa 100 bis 300 ⁰O betragen, um die Temperatur des nachgeschalteten Katalysators in dem weiten Bereich-.von Arbeitsbedingungen des Motors, mit denen gerechnet werden muß, leichter hinreichend hoch halten zu können, um die bildung von Ablagerungen auf der Katalysatoroberfläche auf ein Minimum zu beschränken und den Katalysator auf oder nahe den Temperaturen der katalytischen Wirksamkeit zu halten«

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die katalytische behandlung der Gase der Verbrennungskraftmaschine auch dazu dienen, den Gehalt der Gase an Oxiden des Stickstoffs herabzusetzen. Wenn die Auspuffgase neben Oxiden des Stickstoffs eine .für die vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe stöchiometrisch unzureichende Menge von Sauerstoff enthalten, kann in der ersten Katalysatorzone eine erhöhte Reduktion von Oxiden des Stickstoffs erfolgen_c Der insbesondere in der ersten Katalysatorzone verwendete Katalysator kann katalytisch^ Aktivität sowohl für die Oxydation von brennbaren Stoffen als auch für die Reduktion von Oxiden des Stickstoffs aufweisen, ^ie Oxydationsreaktionen können die Wärme für die Reduktionsreaktionen zur Verfügung ^tellen_e Im allgemeinen entstehen beim betrieb von Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen unter brennstoffreichen oder nahezu stöchiometri-

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sehen Bedingungen des Verhältnisses von Brennstoff zu Luft nur verhältnismäßig geringe Mengen an Oxiden des Stickstoffs während der Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine. °o können zum Beispiel die Auspuffgase von Zweitaktmotoren etwa 0,0 bis 0,08 g Oxide des Stickstoffs j_e gefahrenen Kilometer erzeugen»

Zu den für die erfindungsgemäße Behandlung von Gasen geeigneten Katalysatoren gehören einstückige Katalysatoren» -^ie Katalysatoren weisen eine oder mehrere Ivletallkomponent en, insbesondere eine Platinmeiallkomponente, als katalytischen Promotor in Kombination mit einem hitzebeständigen Oxidträger von hoher spezifischer Oberfläche, welcher die skelettartige Struktur¹ des einstückigen Katalysators bildet oder auf dieser abgesetzt ist_e Je nach den katalytisch aktiven Metallkomponenten in dein Katalysator und den Bedingungen ihrer Verwendung können die Katalysatoren zum gleichzeitigen Katalysieren von Oxydations- und ^edulctionsreaktionen dienen» ο können die Katalysatoren verwendet werden, um die Oxydation von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenmonoxid und gleichzeitig die Reduktion von Oxiden des Stickstoffs zu weniger schädlichen Stoffen, wie Kohlendioxid, S-[;j;_c]_C30tff und V/asser, zu begünstigen.

katalytisch aktive Metallkomponente der Katalysatoren kann aus einem oder mehreren Metallen in elementarer Form oder in Kombination, z* B_c in -^orm von Legierungen, Salzen, Oxiden und dergleichen, bestehen« pie Metalle sind im allgemeinen Schwermetaile oder Übergangsmetalle der Gruppen III bis VIII des Periodensystems mit -.Atomgewichten von mindestens etwa 45« Zu diesen Metallen gehören z, B₆ die ^isenmetalle,

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wie Nickel und Kobalt, die Metalle der Gruppen VB'und VIB, zum Beispiel Vanadium, Chrom, Molybdän und Wolfram, Kupfer, . Mangan, Rhenium und Kombinationen solcher Metalle, Vorzugsweise sind ein oder mehrere Metalle der Platingruppe anwesend. Zu den verwendbaren Platinmetallen gehören zum Beispiel Platin, Ruthenium, Palladium und Rhodium sowie .Gemische oder Legierungen solcher Metalle, z_e B. Platin-Palladium und. Plat in-Rhodium, '· '

Das als Promotor dienende Metall bildet mengenmäßig im allgemeinen einen geringeren l'eil des Verbundkatalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht aus dem Promotormetall und dem hitzebeständigen Oxidträger von hoher spezifischer Oberfläche, und diese Menge genügt, um die gewünschte katalytische Wirkung bei der Verwendung des Katalysators herbeizuführen, ^iese Mengen können von der Wahl des Metalls und dem beabsichtigten ^verwendungszweck des Katalysators abhängen und betragen im allgemeinen mindestens etwa 0,01 Gew,-%, bezogen auf die Gesamtmenge aus Promotormetall und' Träger von hoher spezifischer Oberfläche, Diese Mengen können aber auch bis etwa 30 oder 40 % oder mehr betragen und liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 20 %. Im Falle von unedlen Metallen betragen die Mengen häufig mindestens etwa 2 %. Im i'alle von Metallen der Platingruppe überschreiten die Mengen nicht wesentlich etwa 5 Gew,~%, bezogen auf die Gesamtmenge an Promotormetall und iräger von hoher spezifischer Oberfläche, ^ie Menge kann in diesem Fall a« B, etwa 0,01 bis 4 % betragen und beträgt vorzugsweise etwa 0,05 "bis 2 %, W_enn der Katalysator mehrere Platinmetal-le enthält, so können diese zum Beispiel überwiegend aus Platin und zum geringeren Anteil aus einem oder'mehreren anderen Metallen der Platin-

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gruppe, wie Palladium, Rhodium oder Ruthenium, bestehen»· So kann diese Komponente des Katalysators zum Beispiel zu etwa 55 "bis 95 Gew.-% aus Platin und zu etwa 5 "bis 45 Gew»-% aus Palladium oder Rhodium, bezogen auf das Gesamtgewicht der Platinmetalle, bestehen· Die Mengen der katalytischen Promotormetalle, gleich ob es sich um unedle Metalle oder um Edelmetalle handelt, sind hier auf der Basis der Metalle ungeachtet ihrer Form angegeben*

Katalysatoren, die sich besonders für Systeme eignen, in denen Oxydation und Reduktion gleichzeitig durchgeführt werden sollen, zum Beispiel um Oxide des Stickstoffs zu reduzieren und gleichzeitig Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, die in dem System anwesend sein können, zu oxydieren, enthalten ein Metall der Platingruppe und ein oder mehrere unedle Metalle, die aus den oben genannten Metallen ausgewählt sein können, und können insbesondere ein Metall der Eisengruppe, wie Nickel, zum Beispiel in ^orm der Metalloxide, Y/ie Nickeloxid, enthalten« Die Menge des Platingruppenmetalls kann, wie oben angegeben, zum Beispiel etwa 0,01 bis 4 %_t vorzugsweise etwa 0,05 bis 1,5 oder 2 %_t betragen, während das unedle Metall oft in größeren Mengen als das Platinmetall, z» B. in Mengen von mindestens etwa 2 % bis etwa 20 %_t anwesend ist« Auch diese Mengen beziehen sich auf die Gesamtgewichtsmenge aus Promotormetall und Träger von hoher spezifischer Oberfläche«

Die einstückigen Katalysatoren können auf den Oberflächen ihrer Kanäle mit Aluminiumoxid beschichtet sein, um sie gegen die vergiftende Wirkimg verschiedener Stoffe, wie BIeI₉ Zink, anderer Metalle, Schwefel,- Phosphor und derglei-

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chen, zu schützen« Oft beträgt die Menge des auf die 0ber~ fläche aufgetragenen Aluminiumoxids (auf Basis von AIpO^) einen geringen.Anteil, z» B, etwa 10 bis 100 %_s des Gesamtgewichts aus katalytischem Promotormetall und Träger von hoher spezifischer Oberfläche, und vorzugsweise beträgt diese Menge etwa 20 bis 75 % und beeinträchtigt den Katalysator, vfewi überhaupt, nur unbedeutend. Das auf die Oberfläche aufgetragene Aluminiumoxid enthält katalytisch aktives ^Aluminiumoxid oder ein als Ausgangsstoff dafür dienendes hydratisiertes Aluminiumoxid als wesentlichen Bestandteile ^ieses aktivierte Aluminiumoxid hat eine hohe spezifische Oberfläche von beispielsweise mindestens -etwa

25» vorzugsweise mindestens etwa 100 in /g, bestimmt nach der BET-Methode, und wird im allgemeinen als katalytisch aktiv bezeichnete Zu den aktiven Aluminiumoxiden gehören Vertreter der ¹S -Aluminiumoxidgruppe, wie fr- und v^·-Aluminiumoxid, im "egensatz zu dem verhältnismäßig inaktiven ος-Aluminiumoxid von niedriger spezifischer Oberfläche«, Die auf die Oberfläche aufgetragenen Stoffe können calciniertes oder aktiviertes Aluminiumoxid oder hydratisiertes Aluminiumoxid sein, welches durch Calcinieren oder bei der Verwendung des Katalysators bei hohen Temperaturen in aktives Aluminiumoxid übergeht, wie ζ* Β_β amorphes hydratisiertes Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Monohydrat, Aluminiumoxid-Trihydrat oder Gemische derselben» Diese Aluminiumoxide können geringe Mengen an anderen Komponenten, wie seltene Erdme- talloxide, z_e B₀ Geroxid, Siliciumdioxid und dergleichen, enthalten» Vorzugsweise besteht das auf die Oberfläche aufzubringende Material zum überwiegenden ^Anteil aus Aluminiumoxid, bezogen auf Peststoffbasis. Insbesondere soll

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die Menge des Aluminiumoxids mindestens etwa 75 % des Gesamtgewichts der Peststoffe betragene Wenn nach dem auf die Oberfläche aufgetragenen Aluminiumoxid andere Bestandteile zu dem Katalysator zugesetzt werden, sollen sie vorzugsweise im wesentlichen frei von katalytisch aktiven Metallkomponenten, wie Metallen frei von katalytisch aktiven Metallkomponenten, wie Metallen der Platingruppe oder anderen Promotoren, sein, die eine v/es ent lieh höhere katalytisch^ Aktivität aufweisen als das auf die Oberfläche aufgebrachte Aluminiumoxid»

Der Träger von hoher spezifischer Oberfläche,· mit dem das Promotormetall bei den Katalysatoren gemäß der Erfindung kombiniert v/erden kann, umfaßt ein oder mehrere hitzebeständige Oxide * Zu diesen Oxiden gehören z, B„ Siliciumdioxid und Metalloxide, wie Aluminiumoxid einschließlich der Mischoxide, wie ^iliciumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminosilicate, die amorph oder kristallin sein können, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid , Aluminiumoxid~Chromoxid, Aluminiumoxid·» Ceroxid und dergleichen, vorzugsweise besteht der Träger zum überwiegenden ^Anteil aus Aluminiumoxid, wozu'die Vertreter der fir -Aluminiumoxidgruppe der aktivierten Aluminiumoxide, vd.e Qr «· Oder r^-Aluminiumoxid, gehören. Die Trägerstoffe, die bei den Katalysatoren gemäß der Erfindung im Gemisch mit katalytisch aktiven Metallkomponente vorliegen, werden oft als in katalytisch aktiver Perm befindlich bezeichnet, aber diese Aktivität ist von einer niedrigeren Größenordnung als diejenige der katalytisch aktiven Metallkornponenten» Die Träger von hoher spezifischer Oberfläche bilden den größeren Teil des Gesamtgewichts aus Träger und katalytisch aktivem Metall, und die spezifische Oberfläche des Trägers beträgt

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gewöhnlich mindestens etwa 25 m /g, bestimmt nach der BET-

Methode, und vorzugsweise mindestens·etwa 100 m /g.

^ie Katalysatorenkörper gemäß der Erfindung umfassen einen einstückigen Grundträger, der im Vergleich au dem darauf niedergeschlagenen Träger von hoher spezifischer Oberfläche» falls ein solcher vorhanden ist, verhältnismäßig katalytisch inert ist* In diesen Fallen hat der ^rundträger im allgemeinen eine beträchtlich geringere spezifische Gesamtoberflache als der Träger, der auf ihn aufgebracht wird. So kann der Grundträger eine gesamte spezifische Oberfläche von

weniger als etwa 5 oder 10 m /g_t insbesondere weniger als etwa 1 m /g, bestimmt nach der BET-Methode, aufweisen©'Der Grundträger kann in grobstückiger '-Peilchenform vorliegen und befindet sich vorzugsweise in monolithischer (einstückiger) ^orm, z. B₀ als Wabenkörper_β Das Trägermaterial von hoher spezifischer Oberfläche ist im allgemeinen als Überzug über die Oberfläche des Grundträgers oder den größten ^eil derselben verteilt, und gewöhnlich, liegt das Trägermaterial von hoher spezifischer Oberfläche in den Katalysatoren in einer geringeren Menge, bezogen auf das Gewicht des verhältnismäßig inerten Grundträgers, z. B₆ in Mengen von etwa 5 bis 25 Gew.-?», vorzugsweise von etwa 10 bis 20 Gew.-^, vor«

&ie verhältnismäßig inerten Grundträger der Katalysatoren gemäß der Erfindung können aus verschiedenen Stoffen hergestellt werden, bestehen aber vorzugsweise vorwiegend aus einem oder mehreren hitzebeständigen Oxiden oder anderen keramischen Stoffen oder Metallen» Die vevorzugten ^rundträger bestehen aus Cordierit, öordierit-^c-Aluminiumoxid_f

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Siliciumnitrid, Zirkon-Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid«· ^iliciumdioxid~Magnej;siumoxid oder Zirkoniumsilicat» Beispiele für andere hitzebeständige keramische Werkstoffe, aie anstelle der "bevorzugten G_rUndträgerwerkstoffe verwendet v/erden können_? sind ^uilliraanit_t Magnesiumsilicate, Zirkon, Petalit, QD-Aluminiumoxid und Aluminiumsilicate· Verwendbare Metalle sind im allgemeinen oxydations- und hitzebeständige Stähle« Beispielsweise v/erden verschiedene Metalle_s die unter der Handelsbezeichnung Kanthai und Fecralloy im Handel erhältlich sind, zur Herstellung der Metallträger aus Wellblechen des Metalls, das zu einer röhrenförmigen *'orm aufgerollt ist» verwendet» Der Grundträger kann

zwar aus Glaskeramik bestehen, ist aber vorzugsweise unglasiert und kann im wesentlichen in vollständig kristalliner ^'orm vorliegen und durch das IJichtvorhandensein nennens™ werter Mengen von glasförmigen oder amorphen ^inbettungsmassen gekennzeichnet sein, wie z» B„ bei Porzellan* Ferner kann der ^Aufbau im Gegensatz zu dem unporösen Porzellan, das für elektrische Zwecke, Z₀ B_e für Zündkerzen..: verwendet wird und eine verhältnismäßig geringe¹ zugängliche Porösität besitzt j eine erhebliche zugängliche Porösität aufweisen« Der Grundträger kann Z₀ B_e ein Wasserporenvolumen von mindestens etwa 10 G.ev/·-^ haben» ^olche Grundträger sind in der US-PS 3 565 830 beschrieben* Der einstückige Katalysatorkörper kann eine spezifische Gesamtoberfläche aufweisen, die über 10 m pro Gramm liegt, und insbesondere können die katalytischen Promotormetalle in diesen fällen darauf niedergeschlagen werden, ohne die Verwendung von -C rag em mit hoher spezifischer Oberfläche, obgleich letztere daneben auch, anwesend sein können«

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Die einstückigen ^Grundträger der Katalysatoren gemäß der Erfindung werden in jedem einzelnen ^tück des Grundträgers von einer Vielzahl von Kanälen durchsetzt. Die.Kanäle sind für die Fluidströmung offen und daher nicht gegen Strömung von einem Einlaß zu einem gesonderten ^Auslaß blockiert oder abgesperrt, und dementsprechend sind die Kanäle nicht nur Oberflächenporen, Die Kanäle sind im allgemeinen ziemlich groß im Vergleich zu der Greße der Oberflächenporen, so daß die durch sie hindurchströmenden ^'luide /keinen übermäßigen druckabfall' erleiden. "°ie einstückigen Katalysatorgrundträger haben eine einheitliche Gerüststruktur von Makrogröße mit einer minimalen Gesamtquerschnittsabmessung .im allgemeinen senkrecht zu der dichtung der Fluidströmung durch die Kanäle von beispielsweise mindestens etwa 2 cm, Zt B₀ in Wabenform, und haben S-fcrömungsv/eglängen von mindestens etwa 10 mm, vorzugsv/eise von mindestens etwa 20 mm.

Die Strömungskanäle der einstückigen Grundträger können dünnwandige Kanäle sein, die eine verhältnismäßig große Oberfläche zur Verfügung stellen. Die Kanäle können verschiedene Querschnittsformen und Größen aufweisen. Sie können im Querschnitt z.B. dreieckig, trapezoid, rechteckig, vieleckig (mit mehr als vier Seiten), quadratisch, sinusartig, oval oder kreisförmig ausgebildet sein, derart, daß Querschnitte durch den Grundträger ein wiederkehrendes Muster bilden, das als Wabenstruktur, geriffelte Struktur oder Gitterstruktur bezeichnet werden kann,' An den gegenüberliegenden -^nden der Struktur befinden sich die Einlasse und Auslässe der Strömungskanäle, die durch die Querschnitte der Kanäle gebildet werden·' Die Wände der zellenförmigen Kanäle haben gewöhnlich eine hinreichende ^icke, um einen einheitlichen Körper von. ausreichender Stärke zu erhalten=,

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Gewöhnlich liegt die ^wanddicke im Bereich von etwa 0,05 "bis 0,64 nun. Bei dieser ^wanddicke können die Strukturen etwa 8 bis 186 oder mehr Gaseinlaßöffnungen für die Strömungskanäle je cm Querschnitt und eine entsprechende Anzahl von Gasströmungskanälen, vorzugsweise etwa 9,3 bis 93 Gaseinlasse und Strömungskanäle je cm , enthalten. Der ^Anteil der offenen Fläche am Querschnitt kann mehr als etwa 50 oder 60 % der Gesamtfläche betragen« Größe und Abmessungen des einheitlichen, hitzebeständigen Grundträgergerüstes gemäß der Erfindung können variieren." Der Grundträger ist ein~ stückig oder monolithisch in dem Sinne, daß ein wesnetlicher •'•eil, vorzugsweise der überwiegende '^eil oder praktisch die Gesamtheit seines Querschnitts, aus einer zusammenhängfinden Gerüst struktur oder Einheit besteht«. Im allgemeinen kann eine solche Einheit eine Querschnittsfläche von min-

2

destens etwa 10 cm , vorzugsweise von mindestens etwa 13 cm , aufweisen.

Gemäß der Erfindung hat der einstückige Katalysator in der ersten Katalysatorsone einen ersten einstückigen Katalysatorkörper mit relativ großen Strömungskanälen, das heißt

weniger Gasströmungskanälen pro cm Oberfläche der Stirnseite des Katalysators, verglichen mit deii/.'Strömungskanälen in einem danach angeordneten, einstückigeh Katalysatorkörper« Demzufolge besteht der Katalysator aus. einer Mehrzahl von Katalysatorkörpern, die in bezug auf die Richtung des Gasflusses nacheinander angeordnet sind« Der erste Katalysatorkörper kann-vorzugsweise weniger als etwa 150, häufig

etwa 50 bis 100-Strönrungskanäle pro-6,54 cm aufweisen. Der nachfolgend angeordnete Katalysatorkörper kann wenigstens 150, oft wenigstens 200 Strömungskanäle pro 6,54 cm^ Quer-

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schnitt aufweisen, wobei der offene Querschnitt der einzelnen Strömungskanäle des ersten Katalysatorkörpers immer wesentlich größer ist als derjenige der Strömungskanäle eines nachgeordnet en Katalysatorkörpers,, Die Anzahl der Strömungskanäle in dem nachgeordneten Katalysatorkörper kann beispielsweise bis zu etwa 300 oder 400 oder mehr

pro 6,54 cm Querschnitt betragen« Die einzelnen Strömungskanäle in dem nachgeordneten Katalysatorkörper haben vorzugsweise einen offenen Querschnitt, der nicht mehr als etvra, 70 %, vorzugsweise etwa·5 bis 60 % des offenen Querschnitts der einzelnen Strömungskanäle des ersten Körpers, beträgt β -^iese ersten und nachgeordneten Katalysatorkörper können in verschiedenen Kataiysatorzonen, vorzugsweise jedoch benachbart in der gleichen Katalysatorzone, angeordnet sein» Im letzteren Fall können diese Katalysatorkörper einen integralen Körper bilden oder miteinander in Kontakt stehen, oder sie können voneinander beabstandet sein, jebch nicht durch solche Abstände voneinander getrennt, daß eine beträchtliche Abkühlung der Gase dazwischen erfolgt, da sonst der nachgeordnete Katalysator als in einer getrennten Zone angeordnet betrachtet werden müßte« Die Katalysatoren sind so angeordnet, daß die Gase zunächst durch den vorgeschalteten Katalysatorkörper passieren, bevor sie durch den nachfolgend angeordneten Katalysatorkörper hindurchfließen. Das ' Volumenverhältnis von dem ersten Kataly~ satorkörper zu dem gesamten ersten Körper und dem genannten nachgeordneten Katalysatorkörper kann in weiten Grenzen variieren, wobei der erste Katalysatorkörper häufig etwa 10 bis 90 VoIo-^ des. gesamten Volumens ausmacht,, Wenn die nacheinander angeordneten und benachbarten Katalysatorkörper gemäß der Erfindung-zur Behandlung von Gasen, beispielsweise von Abgasen eines Motors, verwendet werden, wer-

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den sie vorzugsweise wenigstens in der ersten Katalysatorzone eingesetzt«, .

Aus der obigen Diskussion ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen dem Öffnungsquerschnitt und der Anzahl der Strömungskanäle bei vorgegebenen Querschnitten der einstückigen Katalysatorkörper_p Beispielsweise wenn ein erster

Katalysatorkörper· einen Querschnitt von etwa 12₅9 cm aufweist, und der offene Querschnitt etwa 70.$ des Gesamtquer- schnittes beträgt, ergibt sich daraus ein offener Querschnitt

2 2

von etwa 9 cm pro Einheit von 13 cm . Demzufolge kann der Strömungskanalquerschnitt in einem ersten Katalysatorkörper, in welchem die Anzahl von Strömungskanälen von etwa 50 bis

2 2

100 pro 6,45 cm" reicht, etwa 0,09 bis etwa 0,045 cm* betragen* In ähnlicher Weise kann der.Strömungskanalquerschnitt in einem zweiten Katalysatorkörper, bei dem im allgemeinen wenigstens etwa 200 bis etwa 300 oder 400 Kanäle pro 6,45 cm" Querschnitt vorhanden sind, in einem Bereich von

etwa 0_s0226 und O_$O116 era liegen. Natürlich kann jede geeignete Konfiguration von Kanälen verwendet werden, solange der Katalysator die gewünschte offene Querschnittsfläche aufweist*

Strömungskanäle dieser oder auch einer anderen Größe können verwendet werden, solange die Beziehung zwischen der offenen Querschnittsfläche der größeren Kanäle in dem ersten Katalysatorkörper und der offenen Querschnittsfläche der

kleineren '"trömungskanäle in dem nachgeorndeten Katalysatorkörper zusammenwirken, können, um ein Verstopfen der Kanäle zu verhindern, während gleichzeitig ein zufriedenstellender Umwandlungsgrad aufrechterhalten wird* Die Beständigkeit bzw«

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Dauerhaftigkeit des Katalysators kann, wenn er den zu behandelnden Gasen ausgesetzt wird, durch die Verstopfung der Kanäle eingeschränkt sein. Kohlenstoffhaltige Materialien können auf die Katalysatoreinlaß-Stirnseite auftreffen und zu einem größeren Volumen wachsen und dabei möglicherweise einige der Kanäle verstopfen« Um, wie oben erklärt, dieses Problem zu umgehen, ist ein einstückiger Katalysatorkörper mit großen Kanalöffnungen an der •Einlaß-Stirnseite vorgesehen, gefolgt, von einem einstückigen Katalysatorkörper mit .kleineren Strömungskanalöffnungen„ Bei dieser Struktur bzw· Konfiguration können Flocken von kohlenstoffhaltigem Material in den Abgasen aufgebrochen werden, wenn sie auf 'der Stirnseite des Katalysators auftreffen, wobei die dabei gebildeten kleineren teilchen dann durch die kleineren Katalysatorkanäle passieren können»

Ausführungsbeispi el

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert» In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Pig, 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Katalysatorzonen;

^¹Ig· 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Katalysatorzonen und einer Zuführung für Zusatzluft zwischen der ersten und der zweiten Katalysatorenzone;

Pig» 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Katalysatorzonen, in

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• welcher ,die erste Katalysatorzone einen ersten ein« stückigen Katalysator· und einen zweiten,, nachgeordnet en einstückigen Katalysator aufweist, wobei die Strömungskanäle in dem ersten einstückigen Katalysator einen größeren offenen Querschnitt haben als die Ströniungskanäle in dem nachgeordnet en einstückigen Katalysator»

In den Zeichnungen ist die Richtung des Gasflusses durch die Vorrichtung durch Pfeile (nicht mumeriert) gekennzeichnet» Das Bezugszeichen 10 bezeichnet die Auspufföffnung der Auspuffleitung einer Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine. Die Auspuffgase der Verbrennungskraftmaschine strömen von der Auspufföffnung durch die Verbindungsleitung 12 zur. ersten Katalysatorzone 14« Die erste Katalysatorzone 14 enthält einen darin angeordneten Katalysator 16. Die Gase verlassen die erste Katalysatorzone 14 und strömen durch eine Kühlzone oder Leitung 18, wo sie gekühlt werden, zu einer zweiten Katalysatorzone 20, in der der·Katalysator 22 angeordnet ist* -ä-us der zweiten Katalysatorzone 20 ziehen die Gase durch Leitung 24 ab und können an die Atmosphäre abgelassen, einem Auspufftopf zugeführt werden oder dergleichen,

Gemäß ^ig* 2 ist eine Luftzufuhrungsleitung 26 vorgesehen, ura den Gasen in der Kühlzone 18 auf ihrem Weg zur zweiten Katalysatorζone 20 Luft zuzuführen« Die Luftströmungsgeschwindigkeit zur Kühlzone 18 wird durch das Steuerorgan 28, welches ein ^entil, eine.Pumpe mit einstellbarer volumetrische!' Strömungsgeschwindigkeit oder dergleichen sein kann, geregelt. Dieses Steuerorgan 28 seinerseits wird durch

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einen ^tihler 30 gesteuert, der mit ihm in Verbindung steht« Der Pühler 30 kann mit mindestens einem der Vergaser des Motors derart in Verbindung stehen, daß er auf brennstoffreiche oder brennstoffarme Bedingungen, auf das Zündsystem oder den Antriebsmechanismus des Motors und mithin auf die Motorgeschwindigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit der Auspuffgase, auf einen vor oder hinter der ersten Katalysatorzone 14 angeordneten Temperaturfühler, auf einen vor oder* hinter der ersten Katalysatorzone 14 angeordneten Kohlenmonoxid- und/oder Kohlenwasserstofffühler oder auf einen vor oder hinter der ersten Katalysatorzone 14 angeordneten Säuerstoffühler anspricht« Auf diese ^weise kann die Zusatzluft zu den A_USp_Uffgasen in solchen Mengen zugesetzt werden, wie sie erforderlich sind, um die A_us„ puffgasbehandlung so durchzuführen, daß genügend S_auerstoff für die Verbrennung der· brennbaren Verunreinigungen in den Auspuffgasen zur Verfügung steht, und/oder daß die Gase vor der Weiterleitung in einer Katalysatorzone hinreichend gekühlt v/erden.

Gemäß Pig· 3 enthält die erste Katalysatorzone 14 zwei einstückige Katalysatoren 16A und 16B* Relativ zur Richtung des Gasflusses durch die Vorrichtung ist zunächst der erste einstückige Katalysator 16A angeorndet und unmittelbar benachbart daran der zweite oder nachfolgende einstückige Katalysator 16B, ^ie einzelnen Strömungskanäle in dem einstückigen Katalysator 16A haben einen wesentlich größeren offenen Querschnitt als die einzelnen ^tröraungskanäle des zweiten oder nachgeordneten einstückigen Katalysators 16B_¥ Der Rest der Vorrichtung von Pig. 3 ist identisch mit &er-

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'jenigen von Fig. 1, wobei sämtliche entsprechenden Teile mit gleichen -^ezugsz eichen versehen sind und daher keiner v/eiteren Erläuterung bedürfen«, Bei einer weiteren ^Anaführungsfοπή,.die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der zuerst angeordnete einstückige Katalysator 16A geringfügig von dem nachgeordneten einstückigen Katalysator 16B beabstandet sein (jedoch nicht so weit, daß eine beträchtliche Abkühlung der Gase zwischen diesen Katalysatorkörpern eintritt), wobei beide in der ersten Katalysatorzone 14 enthalten sind» Zwei einstückige Katalysatoren, die den einstückigen Katalysatoren 16A und 16B ähnlich sind bzw» ihnen gleichen, können in der zweiten Katalysatorzone und ebensogut in der ersten Katalysatorzone 14 angeordnet sein ο

Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele beschrieben, v/obei sich alle eile und Prosentwerte, falls nicht anders angegeben ist, auf das Volumen beziehen*

Yamaha-Motorrad mit einem Zweizylinder-Zweitaktmotor von 350 ecm wird an einer seiner Auspuffleitungen mit einer Auspuffgas-Behandlungsvorrichtung versehen, die derjenigen von Fig..2 ähnlich ist, ausgenommen, daß beide Katalysatorzonen zwei einstückige Katalysatorkörper enthalten, wie dies in der ersten Katalysatorzone der Ausführungsform von Fig. 3 dargestellt ist· Um den Test in experimenteller Hinsicht zu vereinfachen, wird-das Abgas, aus dem zweiten Auspuffrohr bei dem. Test nicht berücksichtigt. Die nachfolgend angegebenen '«'erte sind verdoppelt worden, um annähernd die tyerte zu erhalten, die auftreten wurden, wenn die gesamten Auspuffgase aus dieser Maschine erfindungs·

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gemäß behandelt würden« Die Luftzufuhr wird von Hand so gesteuert, daß bei Motorradgeschwindigkeiten von weniger als 48 km/h 4,2,5 1 Luft/min und bei Motorradgeschwindigkeiten von mehr als 48 km/h 113 1 Luft pro min zugeführt werden. "^Ie Luft wird in die Auspuffgase unmittelbar hinter der Hinterfläche des ersten Katalysators eingeführt. Der erste Katalysator liegt 38 cm hinter der Auslaßöffnung der Auspuffleitung und besteht aus zwei hintereinander angeordneten und aneinander anstoßenden einstückigen Katalysatorkörpern mit einem Gesamtkatalysatorvolumen von 181 cm und einer Querschnittsfläche von 17,8 cm . Der vordere Katalysatorkörper hat eine Länge von 2,54 cm. und weist 9,92

Offnungen oder Gasströniungskanäle je cm auf _r während der angrenzende, dahinterliegende Katalysatorkörper eine Länge von 7 $62 cm hat und 40,3 Öffnungen je cm auf v/eist» Der Katalysator in der zweiten Katalysatorzone ist ebenso ausgebildet wie der in der ersten Katalysatorzone«, Der erste und der zweite Katalysator sind durch ein herkömmliches Metallauspuffrohr von 26,7 cm Länge miteinander verbunden. Die Abgase von der zweiten Katalysatorzone strömen in einen herkömmlichen Auspufftopf des Motorrades. Der in diesem Beispiel für das Motorrad verwendete Treibstoff ist eine übliche Kombination aus einem handelsüblichen Zweitakterschmieröl 'und· Benzin mit einer Research-Octanzahl von 91, einem ^Bleigehalt von etwa 0,0053 bis 0,0066 g/l, einem mittleren ^öchwefelgehalt von 300 ppm und einem Phosphor» gehalt von weniger als 1 ppm« .

Die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an dem oben beschriebenen Zweitakt-Motorrad unter Verwendung eines Motorrad-Zweirollenfahrgestell-Dynamometers (Modell

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Clayton) mit einem Trägheitsgewicht von. 218 kg aufgezeigt. Während des Versuchs wird das Motorrad mit zwei 73,7-cm-Ventilatoren gekühlt, .von denen je einer auf je einer Seite des Vorderreifens im Winkel zu dem Mofor angeordnet ist. Der Kühlluftstrom entspricht der Luftströmung bei Motorradgeschwindigkeiten von 40 km/h, '

'Die Abgase von dem Auf puff syst em v/erden im wesentlichen nach der Vorschrift "EPA Light Duty Vehicle Emission Test Procedure" (1975-I¹TP) analysaiert«. Die Dauer der Prüfung beträgt 31 min, wobei das Motorrad 14 min unter Stadtfahrtbedingungen im Bereich von Leerlauf bis 56 km/h und 10 % der Prüfzeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 km/h laufte Während der Emissionsprüfung werden Emissionen von 3,25 g Kohlenwasserstoffen je lan, 6,5 g Kohlenmonoxid je km und 0,02 g Stickstoffoxiden je km festgestellt* Ohne Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung betragen die Emissionen etwa 11,5 g Kohlenwasserstoffe je lon, 14 δ Kohlenmonoxid je km und'0,02 g Stickstoffoxide je lan« Die Maximaltemperaturprofile des Auspuffgasbehandlungssystems . v/erden für Fahrgeschwindigkeiten von 89»6 km/h sowie unter Standtfahrtbedingungen bei Geschwindigkeiten von weniger als 56 km/h bestimmt« Bei 89_s6 km/h beträgt die Temperatur der auf den ersten Katalysator auftreffenden Auspuffgase 377 ⁰C und diejenige der Abgase von dem ersten Katalysator 765 °0_e ^ie Temperatur der auf den zweiten Katalysator auftreffenden Gase beträgt 743 ⁰O und diejenige der Abgase des zweiten Katalysators 893 ⁰C. Unter ^stadtfahrtbedingungen beträgt die Temperatur der auf den ersten Katalysator auftreffenden Auspuffgase 314_f5 ⁰C, diejenige der Abgase von dem ersten Katalysator 565 ^s diejenige der auf den zweiten

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Katalysator auftreffenden Gase -363 ⁰C und diejenige der ^bgase von dem zweiten Katalysator 588 ⁰O,

Die günstigen Eigenschaften von zwei nacheinander angeordneten und aneinanderstoßenden, einstückigen Katalysatorkörpern wurden durch weitere Versuchswerte "bestätigt. In diesem Beispiel hatten die eingesetzten einstückigen Katalysatoren jeweils einen Durchmesser von 5»476 cm und eine addierte Gesamtlänge von 10,2 cm. ^ieser Katalysator bestand aus zwei Bereichen, von denen der erste Bereich am ^inlaß ein Katalysator mit einer Länge von 2,54 cm war. Der einstückige Grundträger dieses Katalysatorkörpers bestand aus cluPont-Torvex mit Wabenform und mit 64 Strömungskanälen pro 6,45 cm Querschnitt. Die restliche Länge von 7$6 cm des Katalysators wies einen einstückigen NGK-Grundträger mit Strömungskanälen pro 6,45 cm Querschnitt auf. Das erste Katalysatorstück hatte einen offenen Gesamtquerschnitt von etwa 14,32 cm , wobei die einzelnen ^strömungskanäle jeweils einen offenen Querschnitt von 0,058 cm aufwiesen* Das zweite Katalysatorstück hatte einen offenen Geoamtquerschnitt von etwa 18,71 cm (bezogen auf den gesamten Frontseitendurchmesßer), wobei die einzelnen trömungskanäle einen offenen Querschnitt von etwa 0,019 cm aufwiesen« Das erste-und das zweite Katalysatorstück wurden in aneinandergrenzender Stellung angeordnet,, so daß der Auslaß aus dem ersten Stück in direktem Kontakt mit dem &inlaß des zweiten Stückes stands Nach einem Betrieb des Zweitakt-Motors von 28 620 km konnte unter Verwendung dieses Katalysators keine Verstopfung der Kanäle beobachtet werden.

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Obgleich die oben beschriebenen Konfigurationen bzw» Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Katalysatoren im Hinblick . auf spezielle -Beispiele in Verbindung mit der Verwendung von Zweitakt-"Moto3?en beschrieben wurden» ist deren Verwendung nicht auf diese beschränkte Vielmehr können diese Katalysatoren auch in Verbindung mit Dieselkraftmaschinen oder anderen Maschinen oder auch anderen Quellen von Gasen verwendet v/erden, insbesondere in Verbindung mit solchen, · ' die Hocken v©n kohlenstoffhaltigen Abscheidungen oder anderen feststoffen ausstoßen, die einen einstückigen Katalysator leicht verstopfen können. Die Erfindung kann auch in anderen Verbrennungssystemen verwendet werden, wie beispielsweise bei der katalytischen Verbrennung von Brennstoffen, das heißt bei der Anwendung als Primärenergiequelle« Bei all diesen Anwendungen führen die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme zu einer Verriegelung der möglichen Verstopfung der einstückigen Katalysatoren«

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Gasen, die oxydierbare Bestandteile enthalten, umfassend ein katalytisches System mit mindestens zwei einstückigen Bereichen, in welchem der zuerst angeordnete Bereich Strömungskanäle-aufweist, die einen wesentlich größeren Querschnitt haben als tliie Kanüle in einem nachgeordneten Bereich»

Wenndie au behandelnden Gase teiclhenförmige Stoffe (flüssige Tropfen und/oder feststoffe) einer Größe enthalten_s die die kleineren .Kanäle des nachgeordneten Katalysators verstopfen könnten, führen die größeren Strömungakanäle des

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suerst angeordneten einstückigen Katalysatorbereichs dazu, daß die Verstopfungsgefahr auf ein Minimum herabgesenkt oder ganz eliminiert wird. Der Kontakt der teilchenförmigen ^stoffe mit den größeren Strömungskanälen dient dazu, sie.zu verkleinern und sie dadurch in die Lage zu versetzen, durch die kleineren Strömungskanäle zu passieren. Darüber hinaus verringern die größeren.Strömungskanäle in dem zuerst angeordneten Bereich das ^Ausmaß der katalytischen Reaktion und verringern daher einen Temperaturanstieg in dem zuerst angeordneten einstückigen Katalysatorbereich.

Dieses System kann zur 'katalytischer! Behandlung von Gasen eingesetzt werden, die eine ausreichende Menge an oxydierbaren Bestandteilen für das katalytisch^ System, das als Primärenergiequelle verwendet werden soll, enthalten. Es kann ebenfalls zur Behandlung von Gasen verwendet werden, in welchen die oxydierbaren Bestandteile in geringeren Mengen vorliegen, wie beispielsweise im Falle der Behandlung von Abgasen oder Auspuffgasen, um die Menge an die Atmosphäre verunreinigenden Stoffen zu verringern, beispielsweise zur Behandlung eines Auspuffgases, welches Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren werden die Gase zunächst in eine erste Katalysatorzone geführt, die einen einstückigen Katalysator in einer solchen Menge enthält, die für eine vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxides und der Kohlenwasserstoffe in den Gasen unzureichend ist, wobei die erste Katalysatorzone nicht diejenigen Temperaturen erreicht, die für den Katalysator schädlich sein

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könnten, ^ie aus der ersten Katalysatorzone austretenden Grase werden gekühlt und gelangen, dann in eine zweite einstückige Katalysatorzone, wobei die' Abkühlung ausreichend groß ist, um zu vermeiden, daß in der zweiten Katalysatorzone Temperaturen erreicht werden, die für den Katalysator schädlich sind* Der Katalysator hat zumindest in der ersten oder in der zweiten Katalysatorzone, vorzugsweise in der ersten Katalysatorzone, wenigstens zwei Bereiche, wobei der erste Bereich ®trömungskanäle aufweist, die einen größeren Querschnitt haben als die Kanäle in einem nachgeordneten Bereich des Katalysators in dieser Zone,

Claims

2 2 0 17 5 -58 - AP F 02 B/220 175 57 317 11 Er findungsanspruch

1. Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Gasen, die brennbare Wertstoffe enthalten, nach Patent 133 058 (AP F 02 B/201 374), gekennzeichnet dadurch, daß sie besteht aus einem ersten. Katalysatorkörper (16) zur teilweisen Verbrennung der Gase und zur Erzeugung eines katalytischen Verbrennungsabgases, das restliche brennbare Wertstoffe enthält und einem zweiten, hinter dem ersten Katalysatorkörper (16) angeordneten Katalysatorkörper (22) zur Aufnahme der in dem ersten Katalysatorkörper (16) verbrannten Gase und zur Verbrennung derselben zur Erzeugung eines Verbrennungsabgases, wobei die genannten Katalysatoren (16; 22) so ausgelegt sind, daß sie in den genannten Katalysatorkorpern (16; 22) erzeugten Temperaturen nicht so hoch sind, daß sie für die Katalysatoren schädlich sind, der erste Katalysatorkörper (16) eine Viel-

. zahl von Strömungskanälen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen zum Passieren der Gase enthält, der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper (22) eine Vielzahl von Strömungskanälen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen zum Passieren der Gase aufweist, und wobei die offene Ouerschnittsflache der einzelnen Strömungskanäle des ersten Katalysatorkörpers (16) wesentlich größer ist als diejenige der einzelnen Strömungskanäle des dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörpers (22).

2, Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, das die offene Ouerschnittsflache von beiden genannten

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Katalysatorkörpern (16; 22) wenigstens etwa 60 % der gesamten Querscliriittsf lache ausmacht»

3» Vorrichtung nach einem der Punkte 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Katalysatorkörper (16) etwa 50 bis 150 Strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche aufweist.

4. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß • die offene Querschnittsfläche der einzelnen S-trömungs-" kanale des hinter dem ersten- Katalysatorkörper (16) angeordneten zweiten Katalysatorkörper (22) nicht mehr als etwa 70 % der offenen Quersclinittsflache der einzelnen ^trömungskanäle des ersten Katalysatorkörpers (16) ausmacht «

5ο Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Katalysatorkörper (16) nicht mehr als etwa

ο
100 Strömungskaniile pro 6,45 cm¹" Querschnittsfläche und der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper (22) wenigstens etwa 150 ³trömungskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche aufweist_e

6_e Vorrichtung nach Punkt 5_S gekennzeichnet dadurch, daß die offene Quersclinittsflache der-einzelnen ^trömungskanäle des dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörpers (22) etwa 5 bis 60 % der offenen Queröchnittsfläche der einzelnen ^ütrömungskanäle des ersten Ka t alysat o.rkor ρ er s (16) ausmacht _β

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7. Vorrichtung nach einem der Punkte.5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Katalysatorkörper (22) hinter dem ersten Katalysator (16) und zu diesem benachbart angeordnet ist und in der gleichen Abgasbehandlungszone liegt wie der erste Katalysatorkörper (16).

8. Vorrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Ströiaungskanäle in den Katalysatorkörper (16; 22) durch %nde gebildet werden, die eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,64 mm aufweisen.

9. Vorrichtung zur katalytischen Behandlung von Abgasen aus einerVerbrennungskraftmaschine, wobei die Gase Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthalten, gekennzeichnet dadurch, daß sie besteht aus einem ersten Katalysatorkörper (16A) zur teilweisen Verbrennung der genannten Gase und zur Erzeugung eines katalytischen Verbrennungsabgases, das brennbare Wertstoffe enthält, und einem dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörper (16B), der dem ersten Katalysatorkörper (16A) benachbart ist und in der gleichen Abgasbehandlungszone wie der erste Katalysatorkörper (16A) liegt, zur Aufnahme der in dem ersten Katalysatorkörper (16A) verbrannten Abgase und zur Erzeugung eines Verbrennungsabgas es ·, wobei die Katalysatoren (16Aj 16B) so ausgelegt sind, daß die in den Katalysatorkörpern (16)A; 16B) erzeugten Temperaturen nicht so hoch sind, daß sie für die Katalysatoren schädlich sind, der erste Katalysatorkörper .(16A) etwa 50 bia 200 Strömungskanale pro 6_$45 cm" Querschnitt mit Ein»

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laß- und ^Auslaßöffnungen zur Aufnahme und Abgabe der Abgase aufweist, der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper (16B) etwa 200 bis 1200 Strömungskanäle pro 6545 cm ' Querschnittsfläche mit ^inlaß- und ^iluslaß~ öffnungen zur Aufnahme, und Abgabe der Abgase aufweist, die ^trömungskanäle von sowohl dem ersten als auch dem dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörper (16B) eine offene Querschnittsfläche aufweisen, die wenigstens etwa 50 % der gesamten Querschnittsflache des Körpers ausmacht, die Strömungskanäle durch Wände gebildet werden, die etwa 0,05 bis 0,64 mm dick sind und die offene Querschnittsfläche der einzelnen °trömungskanäle des dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörpers (Ί6Β) etwa 5 bis 70 % der offenen Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanale des ersten Katalysatorkörpers (16) ausmacht, um so eine Verstopfung der Strömungskanal e der beiden Katalysatorkörper (16A; 16B) zu vermeiden«,

10, Vorrichtung nach den Punkten 1 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß hinter den beiden genannten Katalysatorkörpern (16A; 16b) ein-weiterer Katalysatorkörper (22) mit einer Vielzahl von hindurchgehenden Strömungskanälen angeordnet ist, und daß dazwischen Kühlvorrichtungen (18) vorgesehen sind_e

11* Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlvorrichtungen (18) Mittel (28; 30) aufweisen zum Einführen eines sauerstoffhaltxgen Gases in eine . Leit imgsvorrichtung (26) für die genannten Gase«,

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12. Verfahren zur katalytischen Behandlung von Gasen, die brennbare ^Y'ert stoffe und darin suspendierte feste Teilchen enthalten, gekennzeichnet dadurch, daß man die genannten ^ase mrt einem ersten'Katalysatorkörper in Berührung bringt, um diese Gase teilweise zu verbrennen und ein erstes V_erb_rennungsabgas zu erzeugen, welches restliche brennbare Wertstoffe enthält, die in dem ersten Katalysatorkörper behandelten Gase mit einem . ..zweiten Katalysatorkörper, der im Hinblick auf den ersten Kafalysatorkörper dahinter angeordnet ist und zur -^ ufnähme der in dem ersten Katalysatorkörper verbrannten Gas und zur Erzeugung eines ^verbrennungsabgases dient, in Berührung bringt, wobei die Katalysatoren so ausgelegt sind, daß die in den genannten Katalysatorkörpern erzeugten emperatüren nicht so hoch sind, daß. sie für die Katalysatoren schädlich sind, der erste Katalysatorkörper eine Vielzahl von Strömungskanälen mit Dinlaß- und ^iLuslaßöffnungen aufweist zur Aufnahme der genannten Gase und festen '•'•'eilchen sowie zur Abgabe der verbrannten ^ase, der genannte, dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper eine Vielzahl von Strömungskanälen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist zur ^Aufnahme der in dem genannten ersten Katalysatorkörper verbrannten Gase und zur Abgabe von Abgasen, die offene Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanäle des ersten Katalysatorkörpers beträchtlich größer ist als die offene Querschnittfläche der einzelnen Strömungskanäle des dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörpers, um eine Verstopfung der Strömungskanäle in den genannten Katalysatorkörpern zu verhindern und die Strömungskanäle in dem dahinter angeordneten zweiten Kata-. lysatorkörper eine so kleine offene Querschnittsfläche

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aufweisen, daß die in dem zugeführten Gas enthaltenen teilchenförmigen Stoffe die Kanäle verstopfen.würden, wenn das Gas zuerst in den zweiten Katalysatorkörper eingeführt werden würde»

13» Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die offene Querschnittsfläche von beiden Katalysatorkörpern wenigstens etwa 60 % der gesamten Querschnittsfläche ausmachte

14» Verfahren nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Katalysatorkörper etwa 50 bis 150 Strömungskanale pro 6,45 cm Querschnittsfläche, der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper etwa 200 bis 1200 Strömurigskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche aufweist und die offene Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanäl'e des zweiten Katalysatorkörpers etwa 5 bis 70 % der offenen Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanäle des ersten Katalysatorkörpers ausmachte

15« Verfahren zur katalytisehen Behandlung von festen teilchen enthaltenden Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen, wobei diese Gase wenigstens etwa 2 VoI_e~$ Kohlenmonoxid, wenigstens etwa 0,05 VoI ,-55 Kohlenwasserstoffe und freien Sauerstoff enthalten, gekennzeichnet dadurch, daß man die Abgase in eine erste Katalysatorzone leitet, um sie teilweise zu verbrennen und ein erstes Katalysatorzonen-Verbrennungsabgas zu erzeugen, welches brennbare Wertstoffe enthält, wobei die erste Katalysatorzone eine solche Menge an Oxydationskataly-

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aator enthält, um etwa 15 bis 50 Vol.-% der in den Abgasen enthaltenen brennbaren Stoffe unter den Bedingungen der genannten teilweisen Verbrennung zu verbrennen, und diese Menge nicht ausreicht, urn Temperaturen in der ersten Katalysatorzone zu erzeugen, die für den Katalysaotr schädlich sind, wobei die Temperatur des ersten Katalysatorzonen-Verbrennungsabgases etwa 50 bis 500 ⁰C höher ist als die Temperatur der in die erste Katalysatorzone geleiteten Abgase, der Katalysator in der.ersten Katalysatorzone aus einem ersten Katalysatorkörper mit einer ^vielzahl von Strömungskanälen und einem dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörper mit einer Vielzahl von Strömungskanälen besteht, die offene Querßchnittsfläche der einzelnen Strömungskanäle des genannten ersten Katalysatorkörpers wesentlich größer ist als die offene Querschnittsfläche der einzelnen °trömungskanäle des genannten dahinter angeordneten zv/eiten Katalysatorkörpers, die aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen Verbrennungsabgase um wenigstens etwa 50 C . abkühlt und dann die aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen, gekühlten Verbrennungsabgase in eine zweite Katalysatorzone leitet, die einen Oxydationskatalysator enthält, um ein zv/eites Katalysatorzonen-Verbrennungsabgas zu erzeugen, wobei die Temperatur des zweiten Katalysatorzonen-Verbrennungsabgases um wenigstens etwa 50 ⁰C höher ist als die Temperatur der aus der ersten Katalysatcrzoiie erhaltenen, gekühlten Verbrennungsabgase, die jeodch nicht ausreichend ist, um Temperaturen in der zweiten Katalysatorzone zu erzeugen, die für den Katalysator schädlich sind«

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I6e Verfahren nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß das aus der ersten Katalysatorzone erhaltene Verbrennungsabgas eine maximale temperatur von etwa 400 bis 800 C aufweist und. etwa 50 bis 400 C gekühlt wird, bevor es in die zweite Katalysatorzone geleitet wird.

17· Verfahren nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß dem aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen Verbrennungsabgas zusätzliche Luft beigemischt wird, bevor es in die zweite Katalysatorzone geführt wird, wobei die Menge ausreichend ist, so daß ein Überschuß an freiem Sauerstoff über die stöchiometrisch zur·Verbrennung der brennbaren Wertstoffe der Abgase aus· der ersten Katalysatorzone' erforderlichen Menge erhalten wird.

18_e Verfahren nach den Punkten 12 oder 15$ gekennzeichnet dadurch, daß der Oxydationskatalysator als Metallkomponente mit katalytischer Aktivität ein Metall der Platingruppe enthalte

19-· Verfahren nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß der Oxydationskatalysator in der ersten Katalysatorzone außerdem ein Metall der Sisengruppe enthält,

20_ö Verfahren nach den Punkten 15 oder 18, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Katalysatorkörper nicht mehr als etwa 200 Ströniungskanäle pro 6.,45 cm Querschnittsflä und der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper etwa .200 bis. 60
fläche aufweist

etwa 200 Ströniungskanäle pro 6.,45 cm Querschnittsfläche

t<

etwa\200 bis.600 Strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnitte-

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21» Verfahren nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß der in der zweiten Katalysatorzone verwendete Katalysator aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern besteht, von denen jeder hindurchgehende Strömungskanäle aufweist, wobei der erste Katalysator nicht mehr als etwa 100 Strömungskanäle pro 6,45 cm und der zweite Katalysatorkörper wenigstens etwa 150 Strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche aufweist,

22« Verfahren zur katalytischen Behandlung von festen teilchen enthaltenden. Auspuffgasen von Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß man die Auspuffgase in eine Katalysatorζone leitet, die zur Erzeugung eines katalytischen Verbrennungsabgases einen Oxydationskatalysator enthält, der aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten, einstückigen Katalysatorkörpern besteht, von denen jeder eine Vielzahl von Strömungskanälen aufweist, wobei der erste Katalysatorkörper weniger als etwa 190 Strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche und der dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper wenigstens etwa 200 Strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnitt aufweisen, die offene Querschnittsflachen der genannten Strömungskanäle in sowohl dem ersten, als auch dem dahinten angeordneten zweiten Katalysatorkörper wenigstens etwa 50 % der gesamten Querschnittsfläche des Körpers ausmacht und die offene Querschnittsfläche der einzelnen Strömungskanäle in dem genannten dahinter angeordneten zweiten Katalysatorkörper etwa 30 bis 95 % geringer ist als diejenige der einzelnen Strömungskanäle in dem ersten Katalysatorkörper· . .

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23., Verfahren nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Katalysatorkörper- etwa 50 bis 100 Strömungs-

kanale pro 6,45 cm Querschnitts!"lache und der genannte dahinter angeordnete zweite Katalysatorkörper etwa 200 Ms 1200 :

aufweist.

Ms 1200 Strömungskanäle pro 6,45 era Querschnittsfläche

24β Verfahren zur katalytischen behandlung von pulsierenden, feste Teil'chen enthaltenden Auspuffgasen von Zweitakt-'Verbrennungskraftmaschine^, wobei diese Gase wenigstens etwa 2 Vo'l.-# Kohlenmonoxid und wenigstens etwa 0,05 •Vol.-iS Kohlenwasserstoffe enthalten, gekennzeichnet da-4 durch, daß man die Auspuffgase ohne wesentliche Zugabe von freiem Sauerstoff in eine erste Katalysatorzone leitet zwecks teilweiser Verbrennung dieser Gase und zur Erzeugung eines ersten Katalysatorzonen-Verbrennungsabgases, das brennbare Wertstoffe enthält, wobei die erste Katalysatorzone eine solche Menge an Oxydationskatalysator enthält, um etwa 15 bis 50 VoI*~% des in den Auspuffgasen enthaltenen Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe unter den Bedingungen der teilv/eisen Verbrennung zu verbrennen und in der ersten Katalysatorzone Temperaturen zu erzeugen, die für den Katalysator nicht schädlich sind, die temperatur der aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen·Verbrennungsabgase etwa 50 bis .500 ⁰G höher ist als die Temperatur der der ersten Katalysator?,one zugeführten Auspuffgase, der ICa.ta3.ysator aus mindestens- zwei hintereinander angeordneten, benachbarten, einstückigen Katalysatorkörpern besteht j von denen jeder eine Vielzahl von Strömungskanälen aufweist, wobei der erste der beiden Katalysatorkörper für den Kontakt mit den ^Auspuffgasen etwa

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50 bis 100 ^strömungskanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche und ein danach angeordneter zweiter Katalysatorkörper in dieser Zone etwa 200 bis 400 Strömungs-

2
kanäle pro 6,45 cm Querschnittsfläche aufweist, die

offene Querschnittsfläche der Strömungskanäle in sowohl dem ersten als auch dem nachfolgenden Katalysatorkörper wenigstens etwa 50 % der Gesaratquerschnittsflache des Körpers ausmacht und dre offene Querschnittsfläche der einzelnen °trömungskanäle in dem genannten zweiten Kalysatorkörper etwa 30 bis 95 % geringer ist als diejenige der Strömungskanäle in dem ersten Katalysatorkörper, die aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen Verbrennungsabgase um wenigstens 50 ⁰C abkühlt und dann die aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen Verbrennungsabgase in eine zweite Katalysatorzone überführt, die zur Erzeugung eines zweiten Katalysatorzonen-Verbrennungsabgas es einen Oxydationskatalysator enthält, wobei die temperatur des aus der zweiten Katalysatorzone erhaltenen Verbrennungsabgases um wenigstens etwa 25 ⁰C höher ist als die temperatur der aus der ersten Katalysatorzone erhaltenen, gekühlten Verbrennungsabgase, diese Temperatur jedoch nicht so hoch ist, um
Temperaturen in der zweiten Katalysatorzone zu erzeugen, die für den Katalysator schädlich sind₀