DD262370A5 - Plattenfoermiger katalysator - Google Patents

Abstract

Bei einem plattenfoermigen Katalysator zur Verminderung der Stickoxide in Rauchgasen besteht das Problem der Haftung der Katalysatormasse auf der Traegerplatte. Hierzu wird gemaess dem zugrunde liegenden Hauptpatent eine Keramikmasse als Zwischenschicht auf den Traeger durch Flamm- oder Plasmaspritzen aufgebracht. Um die Haftung der Katalysatormasse auf der Zwischenschicht zu bessern sieht die Erfindung vor diese Zwischenschicht vor dem Aufbringen von Katalysatorbestandteilen mit einer Saeure, vorzugsweise H2SO4 anzuloesen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen plattenförmigen Katalysator zur Verminderung der Stickoxide in Rauchgasen in Gegenwart eines Reduktionsmittels, bestehend aus einem metallischen Träger, einer auf dem Träger als Zwischenschicht aufgebrachten Keramikmasse und einer auf der Zwischenschicht aufgebrachten Katalysatormasse.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Plattenkatalysatoren, die notwendigerweise eines geeigneten Trägermaterials bedürfen, das mit Katalysatormasse beschichtet ist, besteht ein wesentliches Problem in der Haftung der Katalysatormasse auf dem Trägermaterial. An die Haftvermittlung werden besondere Anforderungen gestellt. Neben einer hinreichenden mechanischen Festigkeit gegenüber Schwingungen der Platte im Rauchgaskanal ist eine chemische Beständigkeit und auch eine hohe thermische Dauerbelastbarkeit gegenüber Temperaturschwankungen von mehreren 100° zu gewährleisten.

Durch die DE-PS 28 53 023 ist bereits ein plattenförmiger Katalysator zur Verminderung von Stickoxiden in Rauchgas bekannt geworden, bei dem ein perforiertes Blech als Trägermaterial verwendet ist. Bei diesem vorbekannten Katalysator wird die Haftung des Katalysatormaterials auf dem plattenförmigen Träger durch eine Zwischenschicht aus Metall erreicht, welche im geschmolzenen Zustand auf den Träger aufgesprüht wird. Auf den solchermaßen vorbehandelten Träger wird die Katalysatormasse durch Tauchen aufgebracht. Zur Verbesserung der Hafteigenschaften kann ein faserförmiges anorganisches Material der Katalysatormasse beigemischt werden. Der so beschichtete Träger wird mit der aufgebrachten katalytischen Substanz bei 300° bis 500°C calciniert.

Einen anderen Weg, die Haftung der katalytischen Substanz auf dem Trägermaterial weiter zu verbessern, weist die Anmeldung P 36 10 338.1. Die Haftverbesserung wird dort durch die Verwendung einer Keramikmasse als Zwischenschicht erreicht. Als Katalysatorbestandteile sind dann auf dieser Zwischenschicht Kombinationen ausTitanoxid und Vanadiumverbindungen neben anderen Elementen einsetzbar. Diese Keramikmasse gewährleistet wegen ihrer guten Hafteigenschaft auf dem Trägermaterial hohe Standzeiten bei Betriebstemperaturen bis 500⁰C.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die mangelhafte Temperatur- und Schwingungsbeständigkeit zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haftung der katalytischen Substanz auf der Keramikzwischenschicht noch weiter zu verbessern und den Katalysator noch temperatur- und schwingungsfester zu gestalten.

Durch die erfindungsgemäße oberflächliche chemische Anlösung der Zwischenschicht wird ein Teil der Keramikmasse in ein Oxid umgewandelt, welches für die Katalysatorherstellung heranziehbar ist. Auf diese Weise wird die auf dem Trägermaterial gut haftende Keramikzwischenschicht selbst zur Herstellung der Katalysatormasse mit herangezogen.

Zweckmäßigerweise können in Ausgestaltung der Erfindung weitere Bestandteile des Katalysators nach dem Anlösevorgang, durch Tränken in einer Lösung bzw. in einer Suspension mit diesen weiteren Katälysatorbestandteilen aufgebracht werden.

Diese Arbeitsweise führt dazu, daß die Katalysatormasse aus dem Oxid der Zwischenschicht und weiteren zusätzlich aufgebrachten Bestandteilen hergestellt wird, wodurch das Problem der Haftung einer separat aufgebrachten Katalysatormasse auf der Zwischenschicht umgangen wird.

Bei der vorteilhaften Verwendung von Titanoxid als Zwischenschicht wird beim Anlösevorgang eine Titanoberfläche erzeugt, deren TiO₂-Bestandteile sich über Titanylsulfat in die Anastasform des Titanoxids umwandelt können und sich vorzüglich als katalytisch aktive Komponente eignen.

Eine gute Anpaßbarkeit des Katalysators an verschiedene Rauchgaszusammensetzungen läßt sich erreichen, wenn in besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung neben Vanadiumverbindungen Zusätze von anderen Elementen, wie z.B. Wolfram, Molybden, Magnesium, Phosphor, Eisen, Chrom verwendet werden.

Die weiteren Katalysatorbestandteile werden zweckmäßig nach dem Anlösevorgang durch thermische Verfahren wie z. B.

Aufdampfen aufgebracht.

Die weiteren Katalysatorbestandteile können auch durch Aufstreuen aufgebracht werden.

Zur Anlösung der Keramikmasse wird vorzugsweise Schwefelsäure verwendet. Es kann aber auch zur Anlösung der Keramikmasse Essigsäure verwendet werden. Die so erhaltene Katalysatormasse wird calciniert.

Es ist von Vorteil, wenn Aluminiumoxid als Zwischenschicht verwendet ist.

Zur Anlösung der Keramikmasse wird zweckmäßig Natronlauge verwendet.

Es sind zwar schon Verfahren bekannt, die aktives Material direkt auf temperaturbeständige Unterlagen durch Flamm- oder Plasmaspritzen aufbringen. Im Fall der Katalysatorkombination aus Titanoxid und Vanadin sind diese Verfahren jedoch nicht unmittelbar einsetzbar, weil die beim Flamm- bzw. Plasmaspritzen erzeugten Temperaturen die Verdampfungstemperaturen dieser Elemente bei weitem überschreiten. Diese Verfahren würden dadurch zu einer Verarmung der Vanadiumkomponente führen und außerdem Teile des Titandioxids in Rutil umwandeln.

Ausführungsbeispiel

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlicher erläutert. Bei der Herstellung des plattenförmigen Katalysators werden Platten aus einem Trägermaterial im Ausführungsbeispiel aus einem Edelstahl-Streckmetall-Gitter verwendet. Edelstahl hat einen ähnlichen Ausdehnungs-Koeffizienten wie die als Zwischenschicht aufzubringende Keramikmasse. Das Streckmetall-Gitter wird zunächst mechanisch aufgerauht. Dies geschieht durch Sandstrahlen mit Siliziumkarbid oder vorzugsweise Korund. Hierbei empfehlen sich Korngrößen von 80 pm bis 120μιη. Dabei ist anzustreben, daß die durch das Sand- bzw. Korundenstrahlen verursachte Rauhigkeit der Körnung der später aufzutragenden Katalysatormasse angepaßt ist.

Auf die so vorbehandelten Platten aus Streckmetall wird die Zwischenschicht aus einer Keramikmasseim vorliegenden Fall aus Titandioxid durch Flamm- oder Plasmaspritzen aufgebracht. Dabei empfielt es sich, ein breites Kornspektrum zu verwenden, mit einer Körnung von 45 bis 125 [im, weil man dann rauhe und poröse Titandioxidoberflächen auf dem Streckmetall erhält. Im Rahmen der weiteren Verarbeitung wird jetzt diese Oberfläche je nach Spritzgut mit Säure bzw. Lauge angelöst. Bei TiO₂-Oberflächen eignet sich Schwefelsäure. Es wäre auch denkbar, hierfür eine andere Säure, wie beispielsweise Essigsäure, zu verwenden. Durch dieses Anlösen wird das Titanoxid letztlich teilweise in die Anastasmodifikation überführt. Durch Wässern kann anschließend der Säurerest entfernt werden. Es wäre auch möglich, auf den Verfahrensschritt des Wässerns zu verzichten.

Die so aufgeschlossene Titandioxidoberfläche kann nun mehr recht vorteilhaft mit dem weiteren Katalysatorbestandteil belegt werden. Dieses kann durch Eintauchen in einer Lösung oder Aufschwärmung mit den weiteren Katalysatorbestandteilen oder durch Aufdampfen dieser weiteren Katalysatorbestandteile erfolgen. Als solche Katalysatorbestandteile eignen sich neben Vanadium auch Zusätze wie Wolfram, Molybden, Magnesium, Phosphor, Eisen, Chrom. Der aus der Lösung herausgezogene, abgetropfte Katalysator wird vorgetrocknet und anschließend in einem Ofen calziniert. Auch im Falle des Aufdampfens der weiteren Katalysatorbestandteile ist eine abschließende Calcinierung des zusammengesetzten Katalysators erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß so hergestellte Katalysatoren zur Minderung der Stickoxide in Rauchgasen zum Einsatz entweder in Gegenwart von Ammoniak oder von Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel geeignet sind.

Claims (11)

1. Plattenförmiger Katalysator zur Verminderung der Stickoxide in Rauchgasen in Gegenwart eines Reduktionsmittels, bestehend aus einem metallischen Träger, einer auf dem Träger als Zwischenschicht aufgebrachten Keramikmasse und einer auf der Zwischenschicht aufgebrachten Katalysatormasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmasse oberflächlich chemisch angelöst wird, wodurch eine Komponente für die Katalysatormasse bereitgestellt wird.

2. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Katalysatorbestandteile nach dem Anlösevorgang durch Tränkung in einer Lösung bzw. Suspension dieser weiteren Katalysatorbestandteile aufgebracht werden.

3. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid als Zwischenschicht verwendet ist.

4. Plattenförmiger Katalysator nach einem der Punkte 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Katalysatorbestandteile Vanadium und/oder Wolfram und/oder Molybden und/oder Magnesium und/oder Phosphor und/oder Eisen und/oder Chrom verwendet sind.

5. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Katalysatorbestandteile nach dem Anlösevorgang durch thermische Verfahren wie z. B. Aufdampfen aufgebracht werden.

6. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Katalysatorbestandteile durch Aufstreuen aufgebracht werden.

7. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlösung der Keramikmasse Schwefelsäure verwendet wird.

8. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlösung der Keramikmasse Essigsäure verwendet wird.

9. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die so erhaltene Katalysatormasse calciniert wird.

10. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumoxid als Zwischenschicht verwendet ist.

11. Plattenförmiger Katalysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlösung der Keramikmasse Natronlauge verwendet ist.