DE1517993A1 - Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren

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DE1517993A1 DE19651517993 DE1517993A DE1517993A1 DE 1517993 A1 DE1517993 A1 DE 1517993A1 DE 19651517993 DE19651517993 DE 19651517993 DE 1517993 A DE1517993 A DE 1517993A DE 1517993 A1 DE1517993 A1 DE 1517993A1
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Description

Dipl.-irn. A. Γ.·-':' -Τ
Essen." Γ!-. Essen, den 27o Oktober 1965
' ■"'=·■« '■ - 16 536 Sp./F. 1517993
Heinz B e r κ e r. Höxter/i.W». Triftweg 2
"Verfahren zur Herstellung von Katalysat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, insbesondere zur Vernichtung der Abgase von Verbrennungsmotoren*
Es ist bereits bekannt, zur Verbrennung von Verunreinigungen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren bestimmte Katalysatoren zu verwenden, Gleichfalls ist es bekannt, diese Katalysatoren direkt oder indirekt in die Auspuffleitungen und Auspuffsysteme von Kraftfahrzeugen einzubauen und diese dem Gasfließstrom entgegenzusetzen« Diese Vorschläge haben sich jedoch bisher in der Praxis nicht verwirklichen lassen, da bei diesen Aueführungsformen hohe Stauwirkungen hervorgerufen werden, welche zu Schaden am Motor führen und die Zufuhr eines Maximums an Sekundärluft verhindern, was widerum die Verbrennung von Abgasverunreinigungen wesentlich beeinträchtigt bzw. die Ablagerung von Kondensaten begünstigt«
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Granulat-, Kugel- oder Perlenkatalysatoren durch den hohen G-asfließdruck innerhalb der Brennkammern verlagert und verschoben werden, was die Bildung von Hohlräumen zur Polge hat, so daß ein Teil der Verunreinigungen, in den Abgasströmen nioht verbrannt wird und frei" in die Atmosphäre austreten kann·
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Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die bisher bekannten !Form- oder^Granulatkatalysatoren zu geringen freien Durchgangsquerschnitt und zu geringe Permeabilität aufweisen, was gleichfalls zu einer Staubildung führt, welche ein Maximum von Sekundärluftzufuhr verhindert und die Abgasverbrennung nachteilig beeinflußt»
Es wurde nun gefunden, daß sich die vorstehend erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten der bekannten Katalysatoren und Geräte dadurch löen und vermeiden lassen, daß katalytisch wirksame Steife, wie Lösungen oder Oxyde der Metalle, bei vorzugsweise 80 - 100°C U homogen mit feuerbeständigen Trägermaterialien, wie beispielsweise Kaolin, Ton O0CLgI0 in Kugelmühlen feinst auf gemahlen und mit Zusatz von heissen Lösungen derart aufbereitet werden, daß sich eine fechte, plastische Katalysatorenmasse ergibt, welche auf Gewebe mit einer Masohenweite von vorzugsweise 2 mm und einer Fadenstärke von vorzugsweise 1 mm aufgebracht und mit diesen verpreßt wird, woraufhin nach Trocknung und ggf · Formgebung die Katalysatoren vorzugsweise bei 800 - 1000° C unter gleichzeitiger Vernichtung des Gewebes gebrant werden. Durch das Brennen der Katalysatoren wird das eingelagerte Gewebe nahezu rückstandslos vernichtet, und zwar entweder verbrannt oder geschmolzen, so daß ein katalytisches Gerüst entsteht, welches von einer Vielzahl von gleichmäseigen Kapillaren durchsetzt wird, die an den Stellen entstanden sind, an denen vorher die einzelnen Gewebefäden eingelagert waren« Die Kapillaren gehen sowohl in der Querrichtung als auch in der Längsrichtung frei durch den Katalysatorkörper hinduroh, so daß sich ein günstiger Durchgangsquerschnitt ergibt, welcher für die Dynamik des Verbrennungsvorganges sowie die Gasdurchtrittsgeschwindigkeit von we-
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sentlichem Vorteil ist« Um eventuelle Rückstände des Gewelses in lorrn Ton Staub o«dgl« zu beseitigen, werden die Kapillaren mit Preßluft durchblasen· Durch die Wahl der Stärke der Gewebefäden läßt sich die Größe der Kapillaren genau vorherbestimmen» Des weiteren kann durch schiefwinkelige Anordnung der Gewebefäden die Länge und !Richtung der Kapillaren in verher gewünschtem Maße erzielt werdeS^\Surch die schiefwinkelige Anordnung eine längere Verweilzeit des Abgases innerhalb des Katalysators gewährleistet wird.
Ein derartig hergestellter Katalysator ist sehr stall und abriebfest, wobei er jede beliebige form aufweisen kann« Die Verweilzeit des Abgasluftstromes innerhalb des Katalysators kann eingestellt werden, und zwar durch die Wahl der Stärke der Gewebefäden sowie deren Verlagerung« Infolge des freien Durchgangsquerschnittes ergibt sich eine gute Flächenwirkung, und zwar sowohl außen als auch innen in den Kapillaren« Die Kapillaren können jede gewünschte Form und Zahl haben, was bisher auf mechanischem Wege nicht erreichtjwerden konnte« Der erfindungsgemäß hergestellte Katalysator verliert seine Struktur und seine Oxydationsfähigkeit nicht und kann durch überhöhten Gasfließdruck aus seiner Lage nicht verändert werden«
Durch die erfindungsgemäSe Ausbildung des Katalysators, und zwar insbesondere durch seinen hohen freien Durchgangsquerschnitt und «ein· große Oberflächenwirkung in und über den ganzen Formling, wird der üblich· Staudruck auf ein Minimum herabgesetzt, ■o daß nunmehr der Ein· at« τοη Sekundärluft anlagen- kleinetgeblaeen möglich ist«
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Duch die Vielzahl der gleichmässigen Kapillaren erfolgt ein· feinere Auf-teilung der Abgasluftströme über und durch den ganzen Katalysator, so daß eine gute Oxydationswirkung gewährleistet ist»
Die Kapillaren können mit katalytischen Wirkmitteln versehen sein, und zwar geschieht dies durch Tränken der Gewebematerialien mit entsprechenden Lösungen, wobei beim abschließenden Brennen von 800 - 1000° diese aus den Gewebematerialien heraus· gelöst und in die Kapillaren eingelagert werden·
Die so hergestellten Katalysatoren werden in temperaturfeste Manschetten oder Brennkammeranordnungen fest eingesetzt, um ein
Verschieben innerhalb der Brennkammern nach allen Eichtungen zu
β "*
verhindern und Kri^chstrecken zu vermeiden« Gleichfalls werden sie so verlegt, daß der Gasluftstrom vorzugsweise von innen nach außen geführt, zu einer längeren Verweilzeit gezwungen, die Abgasoxydation ohne Schwierigkeiten durchführen kann.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren werden vor allem direkt am Motorabgasstutzen oder in vorhandene Auspuffsysteme dem Gasfließdruck angepaßte Brennkammern so eingelagert und entgegengesetzt, daß sie durch eine von der Lichtmaschine betriebene, elektronisch gesteuerte und elektrisch-katalytisch wirkende Zündvorrichtung, die nur einen geringen Seil des Abgasluftstromes zündet, entflammt und regeneriert werden« Die Zündvorrichtung leitet den . Abbau der schweren Kohlenwasserstoffverbindungen zur Verbrennungsreife und die Sofortoxydation des größeren Teile des Abgases sowie die Regenerierung des Katalysators bsi einer Temperatur Ton etwa 500 - 900° an Katalysator sin·
Die Katalysatoren sind so eingelagert ü%}il· Brennkammern so ausgebildet, daß die Wärm· der Motorabgas· und dsr Brennkammer die
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- angestrebte Oxydation günstig beeinflußt und die kühle Sekundärluft vorwärmt« Infolge ihres filter- und siebartigen Aufbaues uni des vorher einstellbaren freien Durchganges wird ein nennenswerter Stau nicht hervorgerufen, so daß der Zusatz von Sekundärluft beispielsweise mittels eines Kleingebläses möglich ist· Die hohe Zünd- und Oxydationswärme (500 - 900°) wird zusätzlich ausgenutzt und diese zentral um die Brennkammer, Zu- und Abgasleitungen und SekundärluftZuleitungen geführt, so daß ein kontinuierlicher Wärmeaustausch für die Dauer der Abgasoxydation entsteht, wodurch der Abbau der verschiedenen Verbrennungsprodukte höchst gefördert wird·
In der Brennkammer sind hochtemperaturfeste !Formlinge und katalytisch wirkende Gestricke angeordnet, die eine zusätzliche CO-Bildung nicht zulassen«
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt;
Fig· 1) das erfindungsgemäße Verfahren, Hg« 2) die Aufsieht eineä^Catalysators, Fig« 3) zwei Schnitte durch einen Katalysator mit rechteckig und schräg verlaufenden Kapillaren, Fig« 4) einen zylindrischen Katalysator im Schnitt und Hg· 5) einen Schott gemäß der Linie A-B der Fig« 4-· Mit a ist ein Mundstück bezeichnet, durch welches die Katalysatormasse b zugeführt wird* Der austretende Katalysatorstrang ο gelangt auf die Gewebebahn d, welche von der Rolle k über die Umlenkrolle i zugeführt wird und über das Gleitbleoh h gezogen wird« Mittels der Andruckwalze e wird der Katalysatoren u ÜniuiKAL
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strang c fest auf die Gewebebahn d gedrückt, so daß die Maschen des Gewebes mit Katalytmasse ausgefüllt werden* Mittels der Rolle g wird der Strang dann bis zum gewünschten Durchmesser aufgewickelt« Es ist jedoch auch möglich, den Strang übereinander zu *e schichten, so daß rechteckförmige oder quadratische Gebilde entstehen«
/In Fig, 2 ist der Katalysator nach dem Brennen dargestellt, so daß die rechtwinklig zur Katalysatorplatte verlaufenden Kapillaren gut sichtbar sind0
In Figo 3 ist im oberen !Teil ein Bhnitt durch einen derartigen Katalysator dargestellt« Im unteren Seil ist ein Katalysator abgebildet, bei welchem die Fäden des Gewebes schrägwinklig verlaufen, so daß sich nach dem Brennen auch entsprechend gestaltete Kapillaren ergeben« Diese Ausführungsform ergibt eine höhere Verweil zeit des Abgas- und Luftstromes innerhalb des Katalysators«
In den Figuren 4 und 5 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Katalysator in zylindrischer Ausführung/ mit Boden dargestellt«
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Claims (1)

  1. _ 7 —
    Patentansprüche:
    1«) Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, insbesondere zur Vernichtung der Abgase von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß katalytisch wirksame Stoffe, wie Lösungen oder Qxyde der Metalle, bei vorzugsweise 80 - 1000C homogen mit feuerbeständigen Trägermaterialien, wie beispieslwei.se Kaolin, Ton oedgl„ in Kugelmühlen feinst aifgemahlen und mit Zusatz von heissen £ösungen derart aufbereitet werden, daß sich eine feuchte, plastische Katalysatorenmasse ergibt, welche auf Gewebe mit einer Maschenweite von vorzugsweise 2 mm und einer Fadenstärke von vorzugsweise Λ mm aufgebracht und mit diesen verpreßt wird, woraufhin nach Trocknung und ggfο Formgebung die Katalysatoren vorzugsweise bei 1000° unter gleichzeitiger Vernichtung des Gewebes gebrannt werden, wobei ein katalytisches Gerüst entsteht, welches von einer Vielzahl von gleichmässigen Kapillaren durchsetzt ist, die an den Stellen entstanden sind, an denen vorher die einzelnen Gewebefäden eingelagert waren.
    2·) Verfahren Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mit katalytischen Lösungen getränkt ist.
    3o) Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden des Gewebes recht- und schiefwinklig verlaufen.
    4·.) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ai* Einlagerung von Geweben mit bestimmter fadenstärke und Maschenweite jede gewünsch te Form und Anzahl von Kapillaren erreicht wird·
    909807/0957 bad
    5o) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einlagerung der Gewebe ein vorher zu bestimmender Durchgangsquerschnitt erreicht wird, der für die Dynamik des Abgasverbrennungsvorganges zur Verbrennungsreife sowie der G-asdurchtrittsgeschwindigkeit von wesentlichem Vorteil ist.
    6c) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vielzahl der Kapillaren eine Auft-eilung des Gasluftstromes in feinste Gassträhnen über und durch den ganzen Katalysator gewährleistet ist.
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