DE102005054946B4 - Process for coating or impregnating the surfaces of a catalyst support - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Beschichten oder zum Imprägnieren
eines Katalysatorträgers
(30) mit inneren Hohlräumen,
die innere Oberflächen
aufweisen, umfassend die folgenden Schritte:
a) Einbringen
des Katalysatorträger
(30), die innere Oberflächen
aufweisen in eine Kammer (20), in der eine durch eine Besaugung
der Kammer (20) bewirkte turbulente Strömung sowie ein Unterdruck herrscht;
b)
Einleiten einer Beschichtungsdispersion oder einer Imprägnierlösung in
die Kammer (20).
c) Bilden eines Gemisches Luft/Beschichtungsdispersion bzw.
Luft/Imprägnierlösung
d)
Kontinuierliches Durchführen
des Gemisches aus Schritt c) durch den Katalysatorträger (30).A method of coating or impregnating a catalyst carrier (30) having internal cavities having internal surfaces, comprising the following steps:
a) introducing the catalyst support (30) having inner surfaces in a chamber (20) in which a by suction of the chamber (20) caused turbulent flow and a negative pressure prevails;
b) introducing a coating dispersion or an impregnating solution into the chamber (20).
c) forming a mixture of air / coating dispersion or air / impregnation solution
d) Continuously passing the mixture from step c) through the catalyst support (30).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten oder zum Imprägnieren der inneren Oberflächen eines Katalysatorträgers.The The present invention relates to a method of coating or for impregnation the inner surfaces a catalyst carrier.
Verfahren
zum Beschichten oder zum Imprägnieren
der inneren Oberflächen
von Katalysatorträgern
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt
die
Das
Das
Den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren zum Beschichten von Katalysatorträgern ist gemein, dass zunächst in einem ersten Verfahrensschritt die inneren Hohlräume im Katalysatorkörper wie z. B. Poren, Kanäle usw. vollständig mit der Beschichtungsdispersion befüllt werden. In einem zweiten Schritt wird die überschüssige Beschichtungsdispersion von einer Seite des Katalysatorträgers ausgeblasen oder abgesaugt. Ein kontinuierliches Beschichten bzw. Beladen der inneren Oberflächen der Katalysatorträger, genauer gesagt der Oberflächen der inneren Hohlräume im Katalysatorkörper ist somit nicht möglich.The in the prior art method for coating of Catalyst supports is mean that first in a first process step, the internal cavities in the catalyst body as z. As pores, channels etc. completely be filled with the coating dispersion. In a second Step is the excess coating dispersion blown or sucked from one side of the catalyst carrier. Continuous coating or loading of the inner surfaces of the Catalyst support, more precisely, the surfaces the internal cavities in the catalyst body is not possible.
Ein weiterer Nachteil der Verfahren aus dem Stand der Technik liegt darin, dass beispielsweise beim Absaugen die Absaugkraft über die Abmessungen des Katalysatorträgers hinweg abnimmt. Es verbleibt in den inneren Hohlräumen, die verhältnismäßig weit von der Absaugseite des Katalysatorträgers entfernt liegen, eine große Menge an überschüssiger Beschichtungsdispersion, während verhältnismäßig nahe an der Absaugseite gelegene Hohlräume aufgrund hoher Saugwirkung von der Beschichtungsdispersion unter Umständen sogar freigelegt werden können. Aufgrund dieses Umstandes weisen die nach den im Stand der Technik be schriebenen Verfahren beschichteten Katalysatorträger einen Schichtdickegradienten auf, wobei sich die Schichtdicke an den inneren Oberflächen des Katalysatorträgers in Richtung der Absaugseite hin verjüngt.One Another disadvantage of the method of the prior art in that, for example, during suction, the suction force on the Dimensions of the catalyst carrier decreases. It remains in the inner cavities, the relatively far away from the suction side of the catalyst support, a size Amount of excess coating dispersion, while relatively close located on the suction side cavities due to high suction may even be exposed by the coating dispersion. by virtue of this circumstance have the according to the in the prior art be written Method coated catalyst support a Schichtdickegradienten on, wherein the layer thickness at the inner surfaces of the catalyst support tapers in the direction of the suction side.
Darüber hinaus wird beim Anlegen der Saugvorrichtung an dem Katalysatorträger Beschichtungsdispersion auf die Saugvorrichtung übertragen, die aufgrund des Luftstromes antrocknet. Wird die Saugvorrichtung nicht nach jedem Saugvorgang gereinigt, so dass im Laufe der Zeit der sogenannte „Baumkuchen-Effekt" eintritt, bei dem sich die getrocknete Beschichtungsdispersion Schicht für Schicht an Bauteilen der Absaugvorrichtung ablagert und so diese verjüngt. Dadurch ändert sich die Saugleistung der Saugvorrichtung und demzufolge auch die Beladung des Katalysatorträgers mit Beschichtungsdispersion.Moreover, when applying the suction device to the catalyst carrier, coating dispersion is transferred to the suction device, which dries due to the air flow. Will the Suction device is not cleaned after each suction, so that over time, the so-called "tree cake effect" occurs, in which the dried coating dispersion deposited layer by layer on components of the suction device and so this tapers also the loading of the catalyst support with coating dispersion.
Weiterhin führt die Ablagerung des Beschichtungsmaterials der Beschichtungsdispersion an der Absaugvorrichtung zu einem Verlust an Beschichtungsdispersion, da einmal ab- bzw. angetrocknete Beschichtungsdispersion nicht mehr für die weitere Verwendung zurückgeführt werden kann.Farther leads the Deposition of the coating material of the coating dispersion on the suction device to a loss of coating dispersion, there once off or dried coating dispersion no longer for the rest Be returned to use can.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem Katalysatorträge, die innere Oberflächen aufweisen mit einem möglichst geringen Verlust an Beschichtungsdispersion oder Imprägnierlösung, insbesondere einer Edelmetalllösung, und außerdem gleichmäßig beschichtet oder imprägniert werden können.task The object of the present invention was therefore to provide a method with which catalyst charges, the inner surfaces exhibit with one as possible low loss of coating dispersion or impregnation solution, in particular a precious metal solution, and also evenly coated or impregnated can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Beschichten oder zum Imprägnieren eines Katalysatorträgers, der innere Hohlräume mit inneren Oberflächen aufweist gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Einbringen der Katalysatorträger, die innere Oberflächen aufweisen in eine Kammer, in der eine durch eine Besaugung der Kammer bewirkte Strömung sowie ein Unterdruck herrscht;
- b) Einleiten einer Beschichtungsdispersion oder einer Imprägnierlösung in die Kammer.
- c) Bilden eines Gemisches Luft/Beschichtungsdispersion bzw. Luft/Imprägnierlösung
- d) Kontinuierliches Durchführen des Gemisches aus Schritt c) durch den Katalysatorträger
- a) introducing the catalyst support having inner surfaces in a chamber in which there is a caused by a suction of the chamber flow and a negative pressure;
- b) introducing a coating dispersion or an impregnating solution into the chamber.
- c) forming a mixture of air / coating dispersion or air / impregnation solution
- d) Continuously passing the mixture from step c) through the catalyst support
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die inneren Oberflächen in den inneren Hohlräumen der Katalysatorträger,, in einer Kammer, in durch eine durch eine Besaugung der Kammer, d. h. durch einen kontinuierlich angelegten Unterdruck, bewirkte turbulente Strömung herrscht, von einer in die Kammer eingebrachten Beschichtungsdispersion oder Imprägnierlösung weitgehend gleichmäßig beschichtet bzw. imprägniert werden. Sowohl die innere und – sofern die gewünscht – die äußere Oberfläche des Katalysatorträgers werden über die Abmessungen des Katalysatorträgers hinweg weitgehend gleichmäßig beschichtet bzw. weitgehend gleichmäßig imprägniert. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die inneren Hohlräume zumindest teilweise untereinander in Verbindung stehen, so dass ein Durchleiten von Fluiden durch den Katalysatorkörper möglich ist.Surprisingly It was found that the inner surfaces in the inner cavities of the Catalyst support ,, in a chamber, in through a through a suction of the chamber, d. H. by a continuously applied negative pressure, caused turbulent flow prevails, from a introduced into the chamber coating dispersion or Impregnation solution largely evenly coated or impregnated become. Both the inner and - provided the desired - the outer surface of the catalyst support be over the dimensions of the catalyst support largely uniformly coated away or substantially uniformly impregnated. It is important in this context that the internal cavities at least partially communicate with each other, so that passing through of fluids through the catalyst body is possible.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder im batch-Betrieb, also chargenweise oder kontinuierlich betrieben werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren kontinuierlich im Durchlauf betrieben wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Katalysatorträger in großen Stückzahlen, beispiels weise für die Abgasreinigung in Kraftfahrzeugen, und damit möglichst kostengünstig hergestellt werden können.The inventive method can be either in batch mode, ie batchwise or continuously operate. It is particularly advantageous if the method is continuously operated in a continuous process. This will ensure that the catalyst carrier in big Numbers, example, for the emission control in motor vehicles, and thus as possible economical can be produced.
Der Begriff „Katalysatorträger mit innerer Oberfläche(n) bezeichnet dabei aus dem Stand der Technik bekannte geometrische Körper, die als Träger für Katalysatoren dienen können bzw. selbst aus katalytisch aktiven Material aufgebaut sein können, die innere, zumeist miteinander in Verbindung stehende Hohlräume, wie Poren, Kanäle, Faserstrukturen etc aufweisen, so dass die Hohlräume sogenannte innere Oberflächen aufweisen. Damit sind z. B. Katalysatorträger gemeint, die üblicherweise in der chemischen Verfahrenstechnik oder in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Katalysatorträger um Katalysatorträgerformkörper, vorzugsweise um Schäume, insbesondere Metallschäume, Vliese oder strukturierte Wabenkörper, wie z. B. Monolithe, die beispielsweise aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid Titandioxid, Metallen und Metalllegierungen gebildet sind.Of the Term "catalyst carrier with inner surface (s) denotes in this case known from the prior art geometric Body, as a carrier for catalysts can serve or themselves can be constructed of catalytically active material, the inner, mostly interconnected cavities, such as Pores, channels, Have fiber structures etc, so that the cavities have so-called inner surfaces. This z. B. catalyst support meant, usually in chemical engineering or in automotive engineering be used. The catalyst support is preferably catalyst support molding, preferably to foams, in particular Metal foams, Nonwovens or structured honeycomb bodies, such as As monoliths, for example, from alumina, silica Titanium dioxide, metals and metal alloys are formed.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die inneren Hohlräume im Gegensatz zu den Verfahren aus dem Stand der Technik durch den permanent angelegten Unterdruck auch während des Beschichtungs-/Tränkschrittes frei bleiben und somit die zwei Verfahrensschritte des Standes der Technik, nämlich das Befüllen der inneren Hohlräume und das Entleeren in einem einzigen Schritt ablaufen.One Another advantage of the method according to the invention is that the inner cavities in contrast to the prior art methods by the permanently applied negative pressure during the coating / impregnation step remain free and thus the two process steps of the state of Technology, namely the filling the internal cavities and emptying in a single step.
Der Begriff „Unterdruck" bezeichnet jeden Druck, der unterhalb des normalen Standarddruckes von 1013 mbar liegt. Der während des erfindungsgemäßen Verfahrens angelegte Unterdruck hängt von den zu beschichtenden Katalysatorkörpern ab. Bei einem Monolithen mit z. B. 200 cpsi (Zellen pro Quadratinch) und laminaren durchgehenden Kanälen liegt der Unterdruck bei 50 mbar, d. h. es entspricht einem Druck von 963 mbar. Bei einer Schaum struktur dagegen mit Poren mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 500 μm beträgt der Unterdruck ca. 100–250 mbar, d. h. er entspricht einem Druck von 763–913 mbar.Of the Term "negative pressure" refers to any pressure which is below the normal standard pressure of 1013 mbar. The while the method according to the invention applied negative pressure hangs from the catalyst bodies to be coated. At a monolith with z. 200 cpsi (cells per square inch) and laminar continuous Channels lies the negative pressure at 50 mbar, d. H. it corresponds to a pressure of 963 mbar. In a foam structure, however, with pores with an average diameter of 500 μm is the negative pressure about 100-250 mbar, d. H. it corresponds to a pressure of 763-913 mbar.
Das Einbringen der Beschichtungsdispersion bzw. der Tränk-/Imprägnierlösung erfolgt über dem Fachmann an sich bekannte Mittel, wie Düsen, Pumpen, Schlitze, Rohre etc.The The coating dispersion or the impregnation / impregnation solution is introduced via the coating dispersion Person skilled in the known means, such as nozzles, pumps, slots, pipes Etc.
Das erfindungsgemäße Durchführen des Gemisches in Schritt d) hängt zum einen ab von der räumlichen Dichte der inneren Hohlräume (im Falle Poren bezieht sich dies auf die Porosität) sowie deren Geometrie (langgestreckte Kanäle, gekrümmte Kanäle, Faserstrukturen usw.), der Viskosität der Beschichtungsdispersion/Tränk- bzw. Imprägnierlösung, sowie, falls das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird von der Geschwindigkeit des Transports der Katalysatorformkörper durch die Kammer.The inventive implementation of the mixture in step d) depends on the one from the spatial density of the internal cavities (in the case of pores, this refers to the porosity) and their geometry (elongated channels, curved channels, fiber structures, etc.), the viscosity of the coating dispersion / impregnation solution, and, if the process is carried out continuously the rate of transport of the shaped catalyst bodies through the chamber.
Die erfindungsgemäße Lösung hat weiter den Vorteil, dass der Verlust an Beschichtungsdispersion bzw. an Imprägnierlösung äußerst gering ist. Beispielsweise wird das Verfahren bei Raumtemperatur mit Wasser als Lösungsmittel für die Beschichtungsdispersion oder für die Imprägnierlösung durchgeführt, so wird durch den verminderten Druck in der Kammer das Verfahren näher am entsprechenden Taupunkt des Lösungsmittels betrieben als bei Normaldruck, was einen erhöhten Lösungsmitteldampfdruck in der Kammer zur Folge hat. In die Kammer eingebrachte Beschichtungsdispersion oder Imprägnierlösung, die sich beispielsweise an Innenflächen der Kammer oder an Flächen der Besaugungsvorrichtung niederschlägt, verliert aufgrund des erhöhten Lösungsmitteldampfdrucks in der Kammer verhältnismäßig wenig Lösungsmittel, trocknet daher an den entsprechenden Flächen nicht an und kann über die Besaugung aufgefangen, abgeschieden und wieder eingesetzt werden.The inventive solution further the advantage that the loss of coating dispersion or impregnation solution extremely low is. For example, the process is at room temperature with water as a solvent for the Coating dispersion or for the impregnating solution carried out, so Due to the reduced pressure in the chamber, the process is closer to the corresponding dew point of the solvent operated as at normal pressure, resulting in increased solvent vapor pressure in the Chamber entails. In the chamber introduced coating dispersion or impregnation solution, the For example, on the inner surfaces of the Chamber or on surfaces precipitates the aspirator loses due to the increased solvent vapor pressure in the chamber relatively little Solvent, does not dry on the corresponding surfaces and can over the Capture collected, separated and used again.
Typische Werte für das Volumen an Beschichtungsdispersion (oft auch „washcoat" genannt) bzw. Tränk/Imprägnierlösung sind 30–70 l/min. Die Saugleistung zur Erzeugung des kontinuierlichen Volumens beträgt typischerweise 1000–3000 m3/h. Dabei ergibt sich ein Volumenverhältnis für das Gemisch aus washcoat/Luft bzw. Imprägnier- bzw. Tränklösung/Luft von 1:100 bis 1:5000, was ebenfalls eine kontinuierliche und vollständige Benetzung und damit Beschichtung der inneren Oberflächen gewährleistet.Typical values for the volume of coating dispersion (often also called "washcoat") or impregnation / impregnation solution are 30-70 l / min. The suction power for producing the continuous volume is typically 1000-3000 m 3 / h, resulting in a volume ratio for the mixture of washcoat / air or impregnation / impregnation solution / air of 1: 100 to 1: 5000, which also ensures a continuous and complete wetting and thus coating of the inner surfaces.
Die in die Kammer eingebrachte Beschichtungsdispersion oder Imprägnierlösung, die nicht an den inneren Oberflächen des Katalysatorträgers haften bleibt oder die sich nicht an Innenflächen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens abscheidet, gelangt direkt in die Besaugung und kann ebenfalls abgeschieden wieder eingesetzt werden.The in the chamber introduced coating dispersion or impregnation solution, the not on the inner surfaces of the catalyst carrier adheres or does not adhere to inner surfaces of the device for carrying out the Process separates, gets directly into the suction and can also be deposited again used.
Nach dem Imprägnieren bzw. Beschichten wird der Katalysatorträger vorzugsweise getrocknet bzw. getrocknet und kalziniert.To impregnating or coating, the catalyst support is preferably dried or dried and calcined.
Bevorzugt ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren am oder etwas unterhalb des Taupunktes des Lösungsmittels der Beschichtungsdispersion oder am bzw. etwas unterhalb des Taupunkts des Lösungsmittels der Imprägnierlösung durchgeführt wird. Der Begriff „Taupunkt" bezeichnet dabei die Temperatur T in einem Gas/Dampf Gemisch, bei der das Gas mit dem Dampf gerade gesättigt ist. Bei einer Abkühlung unter dem Taupunkt schlägt sich der Dampf in der Regel als Nebel oder Tau nieder.Prefers it is when the inventive method at or slightly below the dew point of the solvent of the coating dispersion or is performed at or slightly below the dew point of the solvent of the impregnating solution. The term "dew point" refers to it the temperature T in a gas / vapor mixture in which the gas with just saturated with the steam is. At a cooling beats under the dew point The steam usually settles down as fog or dew.
Das Arbeiten am bzw. etwas unterhalb des Taupunkts des jeweiligen Lösungsmittels hat zur Folge, dass innerhalb der Kammer weitgehend Sättigungsdampfdruck des jeweiligen Lösungsmittels herrscht, so dass an Innenflächen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens niedergeschlagene Beschichtungsdispersion oder Imprägnierlösung durch die in die Kammer eintretende Luft nur sehr langsam abtrocknet. Dadurch wird gewährleistet, dass der eingangs beschriebene Baumkuchen-Effekt weitgehend nicht eintritt und dass die niedergeschlagene Beschichtungsdispersion bzw. Imprägnierlösung aufgefangen und für die Zwecke des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren bzw. Imprägnierverfahren diesem wieder zugeführt werden kann.The Working at or slightly below the dew point of the particular solvent As a result, within the chamber largely saturation vapor pressure of the particular solvent prevails, so on inside surfaces a device for implementation the method according to the invention precipitated coating dispersion or impregnation solution The air entering the chamber dries very slowly. This will ensure that the tree-cake effect described above largely does not occur and that the precipitated coating dispersion or impregnation solution collected and for the purposes of the coating method of the invention or impregnation method fed this again can be.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt, von der eine oder mehrere Bauteilkomponenten auf eine dem Taupunkt bzw. darunter liegende Temperatur des Lösungsmittels der Beschichtungsdispersion oder auf eine dem Taupunkt bzw. darunter liegende Temperatur des Lösungsmittels der Imprägnierlösung entsprechende Temperatur temperiert sind. Dabei ist in der Regel entscheidend, dass die Flächen der Bauteilkomponenten auf eine dem Taupunkt entsprechende Temperatur temperiert sind, die mit der in die Kammer eingesprühten Beschichtungsdispersion bzw. mit der eingesprühten Imprägnierlösung in Kontakt kommen können.According to one further preferred embodiment the method according to the invention the method is performed in a device, one or more of which Component components on a dew point or underlying Temperature of the solvent the coating dispersion or at the dew point or below lying temperature of the solvent the impregnation solution corresponding Temperature are tempered. It is usually crucial that the surfaces of the Component components to a temperature corresponding to the dew point tempered with the sprayed into the chamber coating dispersion or with the sprayed Impregnating solution in Contact can come.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens können sich Bauteilkomponenten einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise durch die Umgebungstemperatur oder durch die Abwärme von Aggregaten, wie beispielsweise Pumpen oder Ventilatoren, erwärmen. Auf den jeweiligen Bauteilkomponenten abgeschiedene Beschichtungsdispersion bzw. Imprägnierlösung kann aufgrund der Erwärmung an die ständig neu in die Kammer eintretende Luft Lösungsmittel abgeben, so dass es zu einer verstärkten Beschichtung bzw. Imprägnierung der entsprechenden Bauteilkomponenten kommen kann. Eine Temperierung einer oder mehrerer Bauteilkomponenten einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine dem Taupunkt entsprechende Temperatur wirkt einem Ver dampfen des an den entsprechenden Bauteilkomponenten niedergeschlagenen Lösungsmittel der Beschichtungsdispersion bzw. der Imprägnierlösung entgegen, so dass eine Beschichtung bzw. Imprägnierung der Bauteilkomponenten entgegengewirkt und die Beschichtungsdispersion bzw. Imprägnierlösung, insbesondere Edelmetalllösung, zurückgewonnen werden kann.During operation of the method according to the invention, component components of a device for carrying out the method according to the invention, for example by the ambient temperature or by the waste heat from units such as pumps or fans, can be heated. Coating dispersion or impregnating solution deposited on the respective component components can give off solvent due to the heating to the air which is constantly entering the chamber, so that an increased coating or impregnation of the corresponding component components can occur. A temperature of one or more component components of a device for carrying out the method according to the invention to a temperature corresponding to the dew point counteracts Ver evaporation of the deposited on the corresponding component components solvent of the coating dispersion or the impregnating solution, so that counteracts a coating or impregnation of the component components and the Beschich tion dispersion or impregnation solution, in particular precious metal solution, can be recovered.
Um einer Beschichtung bzw. Imprägnierung der Bauteilkomponenten einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders wirksam entgegenzuwirken, kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt werden, von der eine oder mehrere Bauteilkomponenten auf eine Temperatur von mehr als 1°C unterhalb des Taupunktes des Lösungsmittels der Beschichtungsdispersion oder unterhalb des Taupunktes des Lösungsmittels der Imprägnierlösung temperiert sind, vorzugsweise auf eine Temperatur von mehr als 2°C unterhalb des Taupunktes, weiter bevorzugt auf eine Temperatur von mehr als 3°C unterhalb des Taupunktes, besonders bevorzugt auf eine Temperatur von mehr als 4°C unterhalb des Taupunktes, mehr bevorzugt auf eine Temperatur von mehr als 5°C unterhalb des Taupunktes, am meisten bevorzugt auf eine Temperatur von mehr als 6°C unterhalb des Taupunktes.Around a coating or impregnation of Component components of a device for carrying out the method according to the invention particularly effective counteract, according to a particularly preferred embodiment the method according to the invention the method is performed in a device, one or more of which several component components to a temperature of more than 1 ° C below the dew point of the solvent the coating dispersion or below the dew point of the solvent the impregnation solution tempered are, preferably to a temperature of more than 2 ° C below the dew point, more preferably to a temperature of more than 3 ° C below the dew point, more preferably at a temperature of more as 4 ° C below the dew point, more preferably at a temperature of more than 5 ° C below the dew point, most preferably at a temperature of more than 6 ° C below the dew point.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die vorgenannten Bauteilkomponenten der Vorrichtung die Kammerwände sind oder Bauteile einer Vorrichtung zur Durchführung der Besaugung, vorzugsweise der Absaugschacht.Especially it is preferred if the aforementioned component components of the device the chamber walls or components of a device for carrying out the suction, preferably the suction shaft.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt, von der eine oder mehrere Bauteilkomponenten temperierbar ausgebildet sind. Dadurch kann auf besonders einfache und damit kostengünstige Weise gewährleistet werden, dass der oder die entsprechenden Bauteilkomponenten auf Taupunkttemperatur oder auf eine Temperatur unterhalb des Taupunktes temperiert werden können. Dabei werden die Kammerwände oder der Absaugschacht beispielsweise in Form eines Doppelmantels ausgebildet, innerhalb dessen eine Kühlflüssigkeit zirkulieren kann.According to one further preferred embodiment the method according to the invention the method is performed in a device, one or more of which Component components are formed tempered. This can be up ensures a particularly simple and therefore cost-effective manner be that or the corresponding component components on Dew point temperature or at a temperature below the dew point tempered can be. At the same time the chamber walls become or the suction shaft, for example in the form of a double mantle formed, within which a cooling liquid can circulate.
Es wurde festgestellt, dass je geringer der Druck bzw. je großer der Unterdruck in der Kammer ist, desto geringer die Beschichtungsdicke bzw. das Ausmaß der Imprägnierung. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher vorgesehen sein, dass der durch die Besaugung der Kammer bewirkte verminderte Druck in der Kammer kleiner ist als 950 mbar, vorzugsweise kleiner als 800 mbar und besonders bevorzugt kleiner als 600 mbar.It it was found that the lower the pressure or the larger the Underpressure in the chamber is the lower the coating thickness or the extent of Impregnation. According to one further preferred embodiment the method according to the invention can therefore be provided that by the aspiration of the chamber caused reduced pressure in the chamber is less than 950 mbar, preferably less than 800 mbar, and more preferably less than 600 mbar.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren bei einem Druck zwischen 950 mbar bis 150 mbar durchgeführt. In anderen Ausführungsformen, insbesondere bei Verwendung von Vliesen als Katalysatorträger beträgt der Druck sogar weniger als 150 mbar. Es wurde festgestellt, dass sich in diesem Druckbereich besonders gleichmäßige Beschichtungsdicken bzw. gleichmäßige Imprägnierungen des porösen Katalysatorträgers erreichen lassen.According to one further preferred embodiment the method according to the invention the process is at a pressure between 950 mbar to 150 mbar carried out. In other embodiments, especially when using nonwovens as catalyst support, the pressure is even less than 150 mbar. It was found that in this Pressure range particularly uniform coating thicknesses or uniform impregnations of the porous one catalyst support achieve.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine turbulente Strömung innerhalb der Kammer erforderlich. Insbesondere bei dem Einsatz von Katalysatorträgern mit verhältnismäßig großen Abmessungen kann es notwendig sein, die in die Kammer eingebrachte Beschichtungsdispersion bzw. Imprägnierlösung besonders stark zu verwirbeln, so dass auch verhältnismäßig tiefliegende Hohlräume mit der Beschichtungsdispersion oder mit der Imprägnierlösung benetzt werden.to execution the method according to the invention is a turbulent flow required within the chamber. Especially with the use of catalyst supports with relatively large dimensions It may be necessary, the introduced in the chamber coating dispersion or impregnation solution especially to swirl strongly, so that also relatively low-lying cavities with the coating dispersion or wetted with the impregnating solution.
Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der poröse Katalysatorträger ein Schaum, ein strukturierter Wabenkörper, wie z. B. ein Monolith oder ein Vlies. Insbesondere Schäume, wie beispielsweise Nickelschäume, Nickellegierte Schäume, Monolithe, strukturierte Metallmonolithe beispielsweise mit durchgehenden Kanälen, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik zur Reinigung von Abgasen eingesetzt werden, oder Vliese sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet. Dabei kann beispielsweise der Monolith aus Metall, Titandioxid, Siliziumcarbid, Aluminiumtitanat aus einem Aluminiumoxid oder einem Siliziumdioxidmaterial, eine Mischung enthaltend Siliziumoxid, Aluminiumoxid und einer Verbindung aus den vorgenannten Oxiden gebildet sein.Corresponding a further preferred embodiment the method according to the invention is the porous one catalyst support a foam, a structured honeycomb body, such as. B. a monolith or a fleece. Especially foams, such as nickel foams, Nickel-alloyed foams, Monoliths, structured metal monoliths, for example, with continuous channels, as for example in automotive technology for cleaning used by exhaust gases, or nonwovens are to carry out the inventive method particularly suitable. In this case, for example, the monolith of metal, Titanium dioxide, silicon carbide, aluminum titanate of an alumina or a silica material, a mixture containing silica, alumina and a compound of the aforementioned oxides.
Vorzugsweise weist der überwiegende Teil der Hohlräume des porösen Katalysatorträgers einen Durchmesser von 20 Mikrometer bis 1,2 mm auf. Katalysatorträger mit einem entsprechenden Anteil entsprechender Hohlräume werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren von der eingesprühten Beschichtungsdispersion oder der Imprägnierlösung besonders gut durchdrungen, wodurch eine weitgehend gleichmäßige Beschichtung bzw. Imprägnierung des Katalysatorträgers auch über eine verhältnismäßig große Dicke des Katalysatorträgers hinweg gewährleistet werden kann.Preferably shows the vast majority Part of the cavities of the porous one catalyst support a diameter of 20 microns to 1.2 mm. Catalyst carrier with a corresponding proportion of corresponding cavities are in the process according to the invention from the sprayed Coating dispersion or the impregnation solution particularly well penetrated, resulting in a largely uniform coating or impregnation of the catalyst carrier also over a relatively large thickness of the catalyst carrier ensured can be.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Einbringen der Beschichtungsdispersion oder der Imprägnierlösung in die Kammer Tropfen mit einem mittleren Durchmesser von zwischen 5 Mikrometer und 2000 Mikrometer gebildet. Tropfen mit einem mittleren Durchmesser der vorgenannten Größe werden in der Kammer unter den entsprechenden Bedingungen entsprechend stark verwirbelt, so dass auch besonders tiefliegende innere Hohlräume des Katalysator trägers gleichmäßig beschichtet bzw. imprägniert werden können.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, droplets having an average diameter of between 5 micrometers and 2000 micrometers are formed when the coating dispersion or the impregnating solution is introduced into the chamber. Drops with a mean diameter of the aforementioned size are correspondingly strongly swirled in the chamber under the appropriate conditions, so that even very low-lying inner cavities of the catalyst carrier uniformly coated or in the can be stamped.
Vorzugsweise ist die Beschichtungsdispersion eine sogenannte Washcoatdispersion. Washcoatdispersionen sind im Stand der Technik bekannt. Sie enthalten in der Regel Wasser als Lösungsmittel und äußerst feinkörnige Metalloxide, wie beispielsweise Titandioxid oder Aluminiumoxide, mit denen der poröse Katalysatorträger zu beschichten ist. Hierbei kann es sich insbesondere auch um Sol-Gel Systeme handeln.Preferably the coating dispersion is a so-called washcoat dispersion. Washcoat dispersions are known in the art. They contain usually water as a solvent and extremely fine-grained metal oxides, such as titanium dioxide or aluminum oxides, with which the porous catalyst support to coat is. This may be in particular sol-gel Systems act.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der washcoat auch weitere katalytisch aktive Metallverbindungen enthalten, wie Nebengruppenmetall- bzw. Edelmetallverbindungen wie Verbindungen des Mo, V, W, Pt, Pd, Rh, Ni etc, alleine oder in Mischung, so dass falls diese katalytisch aktiven Metalle erforderlich sind, ein weiterer Imprägnierschritt nach dem Aufbringen und Kalzinieren des washcoats im Rahmen des „Ein-Schritt-Verfahrens" vermieden werden kann. Natürlich kann auch das letztere, hier auch „Zwei-Schritt-Verfahren" verwendet werden, obwohl es gegenüber dem „Ein-Schritt Verfahren" aufwendiger ist.In particularly preferred embodiments The washcoat can also be further catalytically active Metal compounds such as subgroup metal or noble metal compounds such as Compounds of Mo, V, W, Pt, Pd, Rh, Ni, etc., alone or in mixture, so that if these catalytically active metals are required, another impregnation step be avoided after applying and calcining the washcoats in the "one-step process" can. Naturally can the latter, here also "two-step process" be used although it is opposite the "one-step Process "consuming is.
Gegebenenfalls enthalten Washcoatdispersionen auch Dispergiermittel, um die Washcoatdispersion zu stabilisieren. Es wurde festgestellt, dass Washcoatdispersionen sich trotz ihres verhältnismäßig hohen Feststoffanteils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach und gleichmäßig auf einen porösen Katalysatorträger aufbringen lassen.Possibly Washcoat dispersions also contain dispersants to washcoat dispersion to stabilize. It was found that washcoat dispersions despite their relatively high Solids content by the method according to the invention particularly simple and evenly on a porous one catalyst support let raise.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter dem Begriff "Imprägnierlösung" eine Lösung verstanden werden, in der insbesondere eine lösliche Metallverbindung eines katalytisch ak tiven Metalls, ein Bindemittel oder ein Haftvermittler enthalten ist.in the Within the scope of the present invention, the term "impregnating solution" is understood to mean a solution in particular a soluble metal compound of a catalytically active metal, a binder or a coupling agent is included.
Beispielsweise kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den porösen Katalysatorträger zunächst eine einen Haftvermittler für die Beschichtung enthaltende Imprägnierlösung aufgebracht werden. Nachdem das Lösungsmittel entfernt wurde, beispielsweise durch Abdampfen, kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise eine Washcoatdispersion als Beschichtungsdispersion auf den porösen Katalysatorträger aufgebracht werden.For example can by means of the method according to the invention on the porous catalyst support first a a bonding agent for The impregnation solution containing the coating can be applied. After this the solvent has been removed, for example by evaporation, can by means of inventive method for example, a Washcoatdispersion as a coating dispersion on the porous catalyst support be applied.
Nachdem das Lösungsmittel der Beschichtungsdispersion, beispielsweise durch Verdampfen im Vakuum entfernt wurde und die Beschichtung kalziniert wurde, kann der beschichtete Katalysatorträger mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entweder direkt mit einer ein katalytisch aktives Metall enthaltenden Imprägnierlösung imprägniert werden oder auch zuvor mit einer ein Bindemittel oder ein Haftvermittler für das entsprechende Metall enthaltenden Imprägnierlösung.After this the solvent the coating dispersion, for example by evaporation in Vacuum was removed and the coating was calcined the coated catalyst support by the method according to the invention either directly with a catalytically active metal containing Impregnating be impregnated or also previously with a binder or an adhesion promoter for the corresponding Metal-containing impregnation solution.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Imprägnierlösung ein Bindemittel oder ein Haftvermittler. Besonders bevorzugt enthält das Bindemittel oder der Haftmittler eine organische oder eine anorganische Komponente. Es wurde festgestellt, dass sich derartige Imprägnierlösungen besonders gut zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen.According to one further preferred embodiment the method according to the invention contains the impregnation solution Binder or a primer. Particularly preferably, the binder contains or the bonding agent is an organic or an inorganic component. It has been found that such impregnating solutions are particularly suitable for carrying out the inventive method suitable.
Die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dient im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:The following description of a preferred embodiment of the method according to the invention used in conjunction with the description of the explanation the invention. It shows:
In
der
An
die Kammer
Über die
Düsen
Die
in die Kammer
Die
Washcoatdispersion wird in einem hohen Überschuss mittels der Düsen
In
dem Zwischenbehälter
Weist
die in dem Zwischenbehältnis
Die
Vorrichtung
Die
Wände der
Kammer
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der durch Kapillarkräfte im Innern des so getränkten Katalysatorformkörpers zurückgehaltene geringe Teil des washcoats bzw. der Imprägnierlösung durch Anlegen eines zusätzlichen kurzfristigen Vakuums am Ende der Vorrichtung entfernt werden.In further preferred embodiments by capillary forces inside the soaked Shaped catalyst body withheld small Part of the washcoat or impregnation solution Create an additional short-term vacuum at the end of the device are removed.
Nachdem
die Katalysatorträger
Nach
dem Kalzinieren werden die Katalysatorträger
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