DE1642933A1

DE1642933A1 - Verfahren zur Herstellung eines kupferhaltigen Traegerkatalysators zur Entgiftung von Motorabgasen

Info

Publication number: DE1642933A1
Application number: DE19671642933
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Klingshirn; Dr Kutepow Nikolaus V
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1967-06-19
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1971-05-19

Description

Verfahren zur Herstellung eines kupferhaltigen Trägerkatalysators zur Entgiftung von Motorabgasen Es ist bekannt, dass man gesundheitsschädliche und belästigende Bestandteile aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren durch katalytische Oxydation entfernen kann. Besondere Ansprüche werden bei diesem Verfahren an die hierbei verwendeten Katalysatoren hinsichtlich ihrer Aktivität und Beanspruchung, bei wechselnder Belastung und Temperatur sowie durch mechanische Einwirkung, gestellt. Es sind verschied&ne Träger katalysatoren, inebesondere mit Metallen der Platingruppe als aktiver Komponente, ggf. auch zusammen mit Kupfer und Chrom, für diesen Zweck bereits hergestellt worden. So z.B. ein Katalysator aus Kupfer- und Chromoxyd mit einer geringen Beimengung von Vanadium auf Trägern mit einer inneren Oberfläche von menr als 100 m2/g.
Diese Katalysatoren haben jedoch noch den Nachteil, dass die in den Motorabgasen insbesondere aus Otto-Motoren in grösseren Mengen enthaltenen giftigen Bleiverbindungen, die durch Antiklopfmittelzusatz, z.B, in Forn von Bleitetraäthyl, in die Treibstoffe gelangen, in ihrer Wirksamkeit schon nach kurzer Betriebsdauer stark beeinträchtigt werden. Das Nachlassen der Aktivität der Katalysatoren beruht zumeist darauf, dass sie sich nach kurzer Zeit mit Blei in elementarer Form überziehen und durch Verstopfung der Poren desaktiviert werden. Daneben stellt das in Porm von Bleiverbindungen ins Freie gelangende Blei eine ausserordentliche Belästigung und Gefährdung dar.
Es wurde nun gefunden, dass man einen Katalysator für die Nachverbrennung von Motorabgasen durch den nicht nur Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffverbindungen, sondern zugleich auch die in den Abgasen enthaltenen Bleiverbindungen entfernt werden können, erhält, wenn man inerte Trägerstoffe unter vermindertem Druck auf Temperaturen über 70°C erhitzt und wieder abkühlt~und anschliessend unter Druckausgleich mit der Atmosphäre in einer Kupfersalzlösung in Berührung bringt, den Katalysator unter Normaldruck abfiltriert und hierauf wieder unter vermindertem Druck und bei niedrigen Temperaturen trocknet.
Als Träger für die Herstellung der erfindungs-gemässen Katalysatoren kann man inerte Stoffe mit einer inneren Oberilache vqn mehr'als 60 m2/g, z. B. Tonerde, die durch Ansäuern von Natriumaluminat mit Salpetersäure erhältlich ist, Kieselsäuregel und Titandioxyd und andere Trägerstoffe verwenden.
Für das Tränken der Träger werden im allgemeinen wasserlösliche Kupfersalze des eine und zweiwertigen Kupfers yerwendet, vorzugsweise Kupfersulfat und Kupferchlorid. Geeignet sind besonders solche Kupfersalze, die Anionen enthalten, die mit Blei schwerlösliche Verbindungen, z. B. Bleisulfat, bilden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann man die Träger in einem geeigneten evakuierbaren und beheizbaren Reaktionsgefäss einige Zeit, z. B. 0,5 bis 5 Stunden, auf Temperaturen von 70 bis 50000, insbesondere auf 110 bis 150°C, erhitzen. Dabei wird zweckmässig ein Druck von unter 1 mm Hg, z.B. 0,) bis 0,5 mm Hg, eingestellt. Darauf lässt man olme Aufhebung des Vakuums den Katalysator auf Normaltemperatur abkühlen und bringt unter Druckausgleich mit der Atmosphäre die wässrige Lösung der Kupfersalze in das Reaktionsgefäss ein. Dies geschieht in einfacher Weise, z.B. dadurch, dass man das Reaktionsgefäss, das unter Unterdruck~steht, direkt mit dem Vorratsgefäss für die Kupfersalzlösung in Verbindung bringt, so dass diese infolge Druckausgleich in das Reaktionsgefäss befördert wird. Im allgemeinen wird soviel von der Kupfersalzlösung zugegeben, dass der Träger gerade mit der Flüssigkeit bedeckt ist.
Nachdem man die Kupfersalzlösung zur Beladung des Trägers hat stehenlassen, wird die überschüssige Lösung abfiltriert und der mit der KupferverbindUng getränkte Träger wiederum unter vermindertem Druck, z.B. bei 1 bis 50 mm Hg,-bei Temperaturen unter 60°C, z.B. bei 10 bis 55°C, getrocknet. Zur Beschleunigung des Trocknungsvorganges können auch Inertgase, z. B. Stickstoff, durch das Reaktionsgefäss geleitet werden.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Katalysator ist vor allem zur-Entgiftung der Abgase von OttO-Motoren geeignet, die normalerwei-se mit Treibstoffen betrieben werden, die bleihaltige Antiklopfmittel enthalten Beispiel Zur Herstellung des Katalysators werden 1 kg Tonerde in Porm von 4-mm-Strängen mit einer inneren Oberfläche von 225 m2/g in einem Vakuumgefäss bei 0,1 bis 0,5 Torr 2 Stunden lang auf 1200C erhitzt, um flüchtige Bestandteile, z.B. Wasser, zu entfernen.
Darauf lässt man den Träger unter Vakuum auf Raumtemperatur abkühlen und saugt in das noch evakuierte Gefäss so viel einer 20%igen wässrigen Lösung von Kupfersulfat (CuSO4 . 5 H20) ein, dass der Trager eben mit Flüssigkeit bedeckt ist. Den so behandelten Träger lässt man 12 Stunden unter der Lösung stehen.
Nach dem Abfiltrieren der überschüssigen Lösung wird der Katalysator im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe bei 500C getrocknet.
Der so hergestellte Katalysator enthält 6,7 % Kupfer und hat ein Schüttgewicht von 750 g/1.
1,1 1 des Katalysators (Schüttgewicht 750 g/l) werden in einem Metallbehälter einem Testmotor mit einem Hubraum von 0,33 1 nachgeschaltet. Der Treibstoffverbrauch des Motors liegt bei 1,7 l/h eines handelsüblichen Benzins mit der Oktanzahl 93,0.
Bei einem Gehalt von 0,4 g Blei pro liter Kraftstoff werden dem Motor in 100 Stunden etwa 70 g Blei in Form von antikopfmittel, z. B Bleitetraäthyl, zugeführt. Das Motorabgas enthält ferner 4,0 Co und 120 ppm Kohlenwasserstoffe und 1,5 bis 2,0 ffi Wasterstoff. Die Untersuchung des Katalysators und des Motorabgases nach Überleiten über den Katalysator ergibt nach 100 Stunden auf dem Katalysator im Mittel eine Abscheidung von 6,5 Gew.% Blei. Demnach werden von den im Kraftstoff insgesamt enthaltenen 70 g Blei 77 Gew.% durch den Katalysator gebunden. Der Kupfergehalt des Katalysators bleibt unverändert. Nach einer Versuchsdauer von etwa 50 Stunden wird das in den Motorabgasen enthaltene Kohlenoxyd zu 75 %, die Kohlenwasserstoffe zu 90 % verbrannt.
Nach einer Versuchsdauer von 100 Stunden ist der CO-Umsatz auf 60 %, der Umsatz an Kohlenwasserstoffen auf 70 % eingestellt.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Kupfer enthaltenden Trägerkatalysatoren für die Nachverbrennung von Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffe und Bleiverbindungen enthaltenden Motorabgasen, dadurch gekenezeichnet, dass man inerte Trägerstoffe unter Vermindertem Druck~ auf Temperaturen über 700C erhitzt und wieder abkühlt und anschliessend unter Druckausgleich mit der Atmosphäre mit einer Kupfersalzlösung in Berührung bringt, den Katalysator unter Normaldruck abfiltriert und-hierauf wiederum unter vermindertem Druck und bei niedrigen Temperaturen trocknet.