DE19546612A1 - Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen - Google Patents

Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen

Info

Publication number
DE19546612A1
DE19546612A1 DE19546612A DE19546612A DE19546612A1 DE 19546612 A1 DE19546612 A1 DE 19546612A1 DE 19546612 A DE19546612 A DE 19546612A DE 19546612 A DE19546612 A DE 19546612A DE 19546612 A1 DE19546612 A1 DE 19546612A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gases
reduction
mixtures
heterogeneous catalysts
gases according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19546612A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Fetzer
Bernd Morsbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Daimler Benz AG
Original Assignee
BASF SE
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE, Daimler Benz AG filed Critical BASF SE
Priority to DE19546612A priority Critical patent/DE19546612A1/de
Priority to BR9611956-0A priority patent/BR9611956A/pt
Priority to PCT/EP1996/005532 priority patent/WO1997021482A1/de
Priority to KR1019980704431A priority patent/KR19990072116A/ko
Priority to CN96199889A priority patent/CN1208361A/zh
Priority to AU28461/97A priority patent/AU2846197A/en
Priority to CZ981688A priority patent/CZ168898A3/cs
Priority to JP9521736A priority patent/JP2000501985A/ja
Priority to US09/077,597 priority patent/US6153161A/en
Priority to EP96945160A priority patent/EP0866729A1/de
Publication of DE19546612A1 publication Critical patent/DE19546612A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/80Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with zinc, cadmium or mercury
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/005Spinels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20715Zirconium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20746Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20761Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/405Spinels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/01Engine exhaust gases
    • B01D2258/012Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S502/00Catalyst, solid sorbent, or support therefor: product or process of making
    • Y10S502/524Spinel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalyti­ schen Reduktion von NO, NO₂ oder deren Gemische in Abgasen, ins­ besondere Verbrennungsabgasen und im speziellen Verbrennungsab­ gasen von Verbrennungskraftmaschinen, die mit Luft, bevorzugt im Überschuß betrieben werden, wie beispielsweise Diesel- und Ma­ germixmotoren, unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen, Kohlen­ monoxid, Wasserstoff oder deren Gemischen als Reduktionsmittel.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE-A-44 20 932 ist bekannt, daß ein spezieller Kupfer/Zink-Spinell für die Reduktion von NOx aus Autoabgasen einsetzbar ist. Diese Kupfer/Zink-Spinelle sind nur sehr schwer reproduzierbar herzustellen und zeigten eine nicht ausreichende Beständigkeit gegen SO₂, das in den Abgasen von Dieselmotoren enthalten ist.
Aus der EP-A-42 471 ist ein Verfahren zur katalytischen Oxida­ tion von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid bekannt, in dem der Kata­ lysator die Metalle Kupfer, Zink und Aluminium als Metalloxide aufweist. Zumindest 60% des vorhandenen Kupfers ist an das Alu­ miniumoxid als Kupferoxid-Aluminiumoxid-Spinell gebunden. In den Freiräumen des porösen Spinells ist Zinkoxid mit einem Gewichts­ anteil zwischen 1 und 20% angeordnet. Dieser Katalysator wird in der Ammoniakherstellung zur Tieftemperaturkonvertierung von CO eingesetzt.
Aus der DE-A-43 01 470 ist ein CuAl₂O₄-Spinell bekannt, der un­ ter Zusatz von Zinn, Blei, einem Element der II. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente als Oxid oder als Salz oder in ele­ mentarer Form und anschließendem Calcinieren zu einem Spinell vereinigt wird. Der derart vorbekannte Spinell wird zur Zerset­ zung von N₂O eingesetzt.
Die Stickoxidemissionen in den modernen Industriestaaten werden durch die Emittenten Verkehr, fossil befeuerte Kraftwerke und Industrieanlagen bestimmt. Während die Kraftwerks- und Indu­ strieemissionen durch den Bau entsprechender Abgasreinigungsan­ lagen zurückgehen, tritt der Anteil des Verkehrs immer mehr in den Vordergrund.
Bei Otto-Motoren können die Stickoxide auf bekannte Weise durch einen Drei-Wege-Katalysator bei stöchiometrischer Fahrweise re­ duziert werden, wobei die unverbrannten bzw. teiloxidierten Kom­ ponenten des Abgases als Reduktionsmittel für die gebildeten Stickoxide idealerweise im stöchiometrischen Verhältnis zur Ver­ fügung stehen.
Beim gemischt geregelten Dieselmotor, sowie beim unterstöchiome­ trisch betriebenen Magermixmotor ist diese Art der Stickoxidmin­ derung prinzipbedingt durch die unterstöchiometrische Fahrweise nicht möglich. Andererseits haben die Stickoxidemissionen aus Dieselmotoren, insbesondere aus den im Nutzfahrzeugbereich domi­ nierenden verbrauchsgünstigen Direkteinspritzern einen hohen An­ teil an den Gesamtemissionen.
Für den vermehrten Einsatz von Magermixmotoren spricht deren Verbrauchsvorteil gegenüber Motoren mit Lambdaregelung und Drei- Wege-Katalysator.
Des weiteren sind edelmetallhaltige Katalysatoren bekannt, bei denen bei der Reduktion der Stickoxide in Gegenwart von Sauer­ stoff allerdings Lachgas (N₂O) erzeugt wird.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen.
Demgemäß wurde ein neues und verbessertes Verfahren zur Reduk­ tion von NOx, in der x für 1 und 2 steht, aus Abgasen an Hetero­ genkatalysatoren mit Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Wasser­ stoff oder deren Gemischen in Gegenwart von Sauerstoff bei einer Temperatur von 100 bis 650°C und einem absoluten Druck von 0,5 bis 50 bar gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Heterogenkatalysatoren bimodale oder höhermodale Verbindun­ gen der allgemeinen Formel I
A1-xM₂O₄ (I),
die gegebenenfalls durch Seltene Erden, Edelmetall, Titan, Vana­ din, Molybdän, Wolfram oder deren Gemische dotiert sind, und in der
A Magnesium, Calcium, Titan, Vanadin, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Zinn oder deren Gemische,
M Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Chrom, Mangan, Eisen, Co­ balt, Nickel, Kupfer, Zink oder deren Gemische und
x 0 bis 0,99 bedeuten,
deren Sauerstoffatome in einer kubisch dichtesten Kugelpackung angeordnet sind und A in den Tetraederlücken und M in den Octae­ derlücken vorliegen, wobei A auch Octaederlücken besetzen kann, wenn eine äquivalente Menge von M Tetraederlücken besetzt,
einsetzt, bevorzugt die zuvor genannten Heterogenkatalysatoren, mit der Maßgabe, daß diese nicht Spinelle sind, die der folgen­ den Bedingung genügen:
CuAZnBAlCO₄,
in der A + B + C = 3 und A<0, B<0 und C<0 ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich wie folgt durchführen:
Das Abgas einer Gasturbine, eines Dieselmotors bzw. eines Mager­ mixmotors wird nach dem Austritt z. B. aus der Gasturbine, dem Mo­ tor oder nach dem Austritt aus dem Turbolader bei einer Tempera­ tur von 100 bis 650°C, vorzugsweise bei 150 bis 550°C, besonders bevorzugt bei 200 bis 500°C, insbesondere 300 bis 450°C und ei­ nem absoluten Druck von 0,5 bis 50 bar, bevorzugt 1 bis 20 bar, besonders bevorzugt 1 bis 6 bar, insbesondere 1 bis 3 bar und im allgemeinen einer GHSV (Gas Hourly Space Velocity) von 1000 bis 200 000 (Nl Gas)/(l Kat · h), bevorzugt 2000 bis 150 000 (Nl Gas)/(l Kat · h), besonders bevorzugt 5000 bis 100 000 (Nl Gas)/(l Kat · h), vorzugsweise bei dem an der Gastur­ bine, am Motoraustritt bzw. Turboladeraustritt vorliegenden Druck mit Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Alko­ holen - wie Methanol oder Ethanol - oder deren Gemischen über einen erfindungsgemäßen Katalysator geführt. Der Katalysator kann dabei in Form von Pellets, vorzugsweise jedoch in einer Wa­ benstruktur vorliegen. Die Wabenstruktur des Katalysators kann durch Extrusion der katalytischen Masse zu Wabenkörpern mit drei-, vier-, mehreckigen oder runden Wabenkanälen erzeugt wer­ den oder durch Beschichtung solcherart geformt er Träger mit der katalytischen Masse. Weitere Ausführungsformen sind die Be­ schichtung und/oder Tränkung von ondulierten Blechen oder Faser­ matten, die z. B. durch Rollen oder Zusammenlegen ein Wabenstruk­ tur ergeben können, mit der katalytisch aktiven Masse. Die Geo­ metrie der Wabenstruktur ist so zu wählen, daß sich der im Abgas enthaltene Ruß nicht auf der Wabenstruktur niederschlägt und da­ mit zu Verstopfungen der Wabe führt. Beim Durchtritt des Gases durch den Katalysator werden die Stickoxide reduziert und gleichzeitig die im Gas enthaltenen Kohlenwasserstoffe und CO oxidiert. Zur Reduktion der Stickoxide werden dem Abgas Kohlen­ wasserstoffe, vorzugsweise Motorbrennstoff zudosiert, günstiger­ weise können jedoch auch die im Abgas enthaltenen Kohlenwasser­ stoffe und das enthaltene CO für die Reduktion ausreichen.
Als Katalysatoren eignen sich solche, die wie folgt hergestellt werden können:
Die Herstellung von bimodalen oder höhermodalen, bevorzugt bimo­ dalen, trimodalen und tetramodalen, besonders bevorzugt bimoda­ len und trimodalen, insbesondere bimodalen Heterogenkatalysato­ ren erfolgt in der Regel nach folgendem Prinzip:
Oxidteilchen der allgemeinen Zusammensetzung M₂O, MO, M₂O₃ oder deren Gemische, die eine Teilchengröße von 1 bis 1000 µm, bevorzugt 5 bis 600 µm, besonders bevorzugt 10 bis 500 µm, insbesondere 20 bis 200 µm aufweisen, können mit hy­ droxidhaltigen Teilchen beispielsweise der allgemeinen Zu­ sammensetzung M(OH), M(OH)₂, M(OH)₃ und MO(OH) z. B. durch mechanisches Mischen, Kollern oder Sprühtrocknen vereinigt werden. Diese Mischungen können z. B. durch Kneten oder Kol­ lern in eine plastische Form gebracht, zu einem Formkörper (z. B. einem Vollstrang, einem Hohlstrang, einem Sternstrang oder einer Wabe) extrudiert und in der Regel calciniert wer­ den. Nach einer Calcinierung weist das resultierende Oxid, das in der Regel die allgemeine Zusammensetzung M₂O, MO, M₂O₃ oder deren Gemische aufweist, eine bimodale oder höher­ modale Porenverteilung auf.
Die Komponente A kann entweder aufgetränkt (imprägniert) oder bereits zur oben beschriebenen Mischung zugegeben, mit­ verknetet, mitverstrangt und mitextrudiert werden. Es resul­ tiert nach dem Calcinieren ein Oxid der formalen Zusammen­ setzung AM₂O₄, wobei A die Wertigkeiten +2, +4 und +6 und M die Wertigkeiten +1, +2 und +3 einnehmen kann. Diese Oxide, die im wesentlichen eine Spinell-, Inversspinell- oder De­ fektspinellstruktur aufweisen, haben bimodale oder höhermo­ dale Porenverteilungen.
Die Oxide der formalen Zusammensetzung AM₂O₄ können bevor­ zugt mit einem oder mehreren weiteren Elementen von A, also A′, A′′, A′′′ etc. beispielsweise durch Tränken, mechani­ sches Mischen oder Versprühen versetzt werden, wobei nach einem oder mehreren, bevorzugt einem erneuten Calcinier­ schritt ein Festkörper (Oxid) entsteht, der der allgemeinen Zusammensetzung (AA′)M₂O₄, M(AA′)M)O₄, (AA′)0,99-0,01M₂O₄, (AA′A′′)M₂O₄, M(AA′A′′)M)O₄, (AA′A′′)0,99-0,01M₂O₄, (AA′A′′A′)M₂O₄, M(AA′A′′A′)M)O₄, (AA′A′′A′)0,99-0,01M₂O₄, entspricht. Diese Festkörper, die die erfindungsgemäßen fer­ tigen und eingesetzten Katalysatoren sind, weisen eine bimo­ dale oder höhermodale Porenverteilung auf.
Die Calcinierungen werden in der Regel bei Temperaturen von 300 bis 1300°C, bevorzugt 500 bis 1200°C, besonders bevor­ zugt 600 bis 1100°C und einem Druck von 0,1 bis 200 bar, be­ vorzugt 0,5 bis 10 bar, besonders bevorzugt bei Normaldruck (Atmosphärendruck) durchgeführt.
Die erhaltenen oxidischen Festkörper sind teilweise oder voll­ ständig - also zu 1 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 70 Gew.-% - Spinelle AM₂O₄, Invers­ spinelle M(AM)O₄ oder gegebenenfalls defekte Spinelle der Zusam­ mensetzung A1-xM₂O₄ in einer M₂O₃-Matrix oder gegebenenfalls defekte Inversspinelle der Zusammensetzung M(A1-xM)O₄ in einer M₂O₃-Matrix. Diese Festkörper zeichnen sich dadurch aus, daß die Sauerstoffatome kubisch dicht gepackt angeordnet sind und in denen A in den Tetraederlücken und M in den Octaederlücken vor­ liegen, wobei A gegebenenfalls auch Octaederlücken besetzen kann, wenn die äquivalente Menge von M Tetraederlücken besetzt.
Als Element M in den Oxiden der Zusammensetzung A1-xO · M₂O₃ eig­ nen sich Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder deren Gemische, bevor­ zugt Aluminium, Gallium, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel oder de­ ren Gemische, besonders bevorzugt Aluminium und Gallium, insbe­ sondere Aluminium.
Der Index x bedeutet 0 bis 0,99, bevorzugt 0 oder 0,6 bis 0,01, besonders bevorzugt 0 oder 0,5 bis 0,05 bedeuten,
Als Elemente A in den Oxiden der Zusammensetzung A1-xO · M₂O₃ eignen sich Magnesium, Calcium, Scandium, Titan, Vanadin, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Zinn oder deren Ge­ mische bevorzugt in der Oxidationsstufe +2 wie Mg2+, Ca2+, Ti2+, V2+, Cr2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Sn2+ und Cu2+ oder deren Gemische, besonders bevorzugt Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Sn2+ und Cu2+ oder deren Gemische, insbesondere Zn2+, Mg2+, Co2+, Ni2+ und Cu2+ oder deren Gemische. Diese können als Element (Metall), als oxidische oder salzartige Verbindungen eingesetzt werden. Als salzartige Verbindungen seien beispielsweise Carbonate, Hydroxide, Carboxylate, Halogenide, Halogenate, Ni­ trite, Nitrate, Sulfite, Sulfate, Phosphite, Phosphate, Pyro­ phosphate, Halogenite, Halogenate und basische Carbonate, bevor­ zugt Carbonate, Hydroxide, Carboxylate, Nitrate, Nitrite, Sul­ fate, Phosphate und basische Carbonate, besonders bevorzugt Carbonate, Hydroxide, basische Carbonate und Nitrate genannt.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind bimodal. Bimodal im Sinne der Erfindung heißt, daß sie Mesoporen (Porendurchmesser < 50 nm) und Makroporen (Porendurchmesser 0,05-50 µm) enthalten. Der Anteil an Mesoporen, bezogen auf das gesamte Porenvolumen der erfindungsgemäßen Katalysatoren beträgt zwischen 40 und 99 Vol.-%, bevorzugt zwischen 50 und 98 Vol.-%, besonders bevor­ zugt zwischen 55 und 95 Vol.-%. Der Anteil an Makroporen, bezogen auf das gesamte Porenvolumen der erfindungsgemäßen Katalysatoren beträgt zwischen 1 und 60 Vol.-%, bevorzugt zwischen 2 und 50 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 45 Vol.-%. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können auch höhermodal sein, d. h. sie enthalten zusätzlich Poren im Bereich < 50 µm. In die­ sem Fall liegt der Anteil an Poren mit einem Durchmesser < 50 µm im allgemeinen zwischen 0,1 und 20 Vol.-%, bevorzugt zwischen 1 und 15 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 2 und 10 Vol.-%, wobei die obengenannten Prozentsätze für Mesoporen und Makroporen auch für diesen Fall gelten, jedoch bezogen werden auf das gesamte Porenvolumen abzüglich des Volumens der Poren mit einem Durch­ messer von < 50 µm.
Die BET-Oberflächen der erfindungsgemäßen Katalysatoren liegen zwischen 1 und 350 m²/g, bevorzugt zwischen 10 und 200 m²/g, be­ sonders bevorzugt zwischen 30 und 140 m²/g, die Porositäten zwi­ schen 0,01 und 0,8 ml/g, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,7 ml/g, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,6 ml/g.
Beispiele Herstellung des Katalysators Beispiel A
Eine Mischung aus 173 g Al₂O₃ (Puralox SCF® der Fa. Condea), 96 g AlOOH (Pural SB® der Fa. Condea), 91 g Cu(NO₃)₂ * 3 H₂O (Fa. Merck) und 116 g Co(NO₃)₂ * 6 H₂O wurde mit 14 ml Ameisensäure (gelöst in 130 ml H₂O) 1 h verknetet, zu 3 mm Vollsträngen ex­ trudiert, getrocknet und 4 h bei 800°C bei Normaldruck calci­ niert.
Das nach dem Calcinieren erhaltene Material weist eine Oberflä­ che (gemessen nach BET) von 106 m²/g auf. Es hat formal die Zusammensetzung Cu0,15Co0,17Al₂O₄ und zeigt im Röntgenbeugungsdia­ gramm die typischen Beugungslinien eines Spinelles.
146 g des oben beschriebenen Festkörpers der Zusammensetzung Cu0,16Co0,17Al₂O₄ (Wasseraufnahme: 0,5 ml/g) wurden zweimal mit je 36,5 ml einer salpetersauren (pH 3) wäßrigen Lösung, die 34 g Zn(NO₃)₂ · 6 H₂O enthält, imprägniert, daraufhin eine Stunde bei Raumtemperatur belassen. Der imprägnierte Träger wurde bis zur Gewichtskonstanz bei 120°C getrocknet und abschließend 4 h bei 600°C calciniert.
Es resultiert ein Katalysator der formalen Zusammensetzung Zn0,39, Cu0,16Co0,17Al₂O₄, der im Röntgenbeugungsdiagramm das Beugungsmuster eines Spinelles aufweist. Die Oberfläche des Ka­ talysators (gemessen nach BET) beträgt 66 m²/g. Die Porenradien­ verteilung wurde mit der Methode der Quecksilberporosimetrie (DIN 66 133) gemessen. Ca. 60 Vol.-% des Porenvolumens entfallen auf Poren mit einem Durchmesser von < 0,05 µm, ca. 30 Vol.-% des Porenvolumens entfallen auf Poren im Bereich von 0,6-5 µm (Fig. 1). In Fig. 1 ist das kumulierte Porenvolumen (cumulative intrusion) in ml/g über dem Porendurchmesser (diameter) in µm aufgetragen.
Beispiel 1
Als Spinell wird ein Cobalt/Kupfer/Zink/Aluminium-Spinell der Zusammensetzung Zn0,39Cu0,16Co0,17Al₂O₄ verwandt. Von dem Spinell werden 10 g Splitt der Fraktion 1,6 bis 2,0 mm in einem sen­ krecht angeordneten Quarzreaktor (Durchmesser 20 mm Höhe ca. 500 mm) vorgelegt, bei dem zur Halterung der Probe in dessen Mitte eine gasdurchlässige Fritte angeordnet ist. Die Schütthöhe beträgt etwa 15 mm. Um den Quarzreaktor ist ein Ofen angeordnet, der den Reaktormittelteil auf einer Länge von ca. 100 mm be­ heizt, wobei Temperaturen bis zu 550°C erreichbar sind.
Durch den Katalysator wird ein Gasgemisch mit einer GHSV von ca. 10 000 (Nl Gas)/l Kat · h) hindurchgeleitet, das aus 1000 ppm NO, 1000 ppm Propen, 10% Sauerstoff und Argon (Rest) als Trägergas besteht. Hinter dem Reaktor wird die NO-Konzentration mit einem Gasdetektor gemessen, wobei vor der Detektion eventuell gebilde­ tes NO₂ in einem Konverter zu NO reduziert wird. Simultan wird eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu CO₂ durch Messung des CO₂-Gehaltes durch den Gasdetektor beobachtet. Das Ergebnis der Messung ist in Fig. 2 in einem Diagramm dargestellt. Der Ver­ lauf des NOx- und des CO₂-Anteiles in ppm ist als Funktion der Temperatur aufgetragen, wobei die NOx-Konzentration mit der dicke­ ren Linie gezeichnet ist. In dem Diagramm ist eine deutliche Abnahme der NOx-Konzentration mit zunehmender Temperatur erkenn­ bar die im Bereich von 300-450°C ein breites Minimum durchläuft und anschließend wieder ansteigt. Gleichzeitig werden die Koh­ lenwasserstoffe zu CO₂ umgesetzt, wie es sich an der Zunahme der CO₂-Konzentration zeigt.
Günstigerweise sind dies in etwa die Temperaturen, die in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine auftreten können.
Die Untersuchungen an diesem Katalysator ergaben zudem eine hohe Beständigkeit gegenüber NOx, Wasser und Kohlendioxid.

Claims (10)

1. Verfahren zur Reduktion von NOx, in der x für 1 und 2 steht, aus Abgasen an Heterogenkatalysatoren mit Kohlenwasserstof­ fen, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder deren Gemischen in Ge­ genwart von Sauerstoff bei einer Temperatur von 100 bis 650°C und einem absoluten Druck von 0,5 bis 50 bar, dadurch gekennzeichnet, daß man als Heterogenkatalysatoren bimodale oder höhermodale Verbindungen der allgemeinen Formel I A1-xM₂O₄ (I),die gegebenenfalls durch Seltene Erden, Edelmetall, Titan, Vanadin, Molybdän, Wolfram oder deren Gemische dotiert sind, und in der
A Magnesium, Calcium, Titan, Vanadin, Chrom, Mangan, Ei­ sen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Zinn oder deren Gemi­ sche,
M Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder deren Gemische und
x 0 bis 0,99 bedeuten,
deren Sauerstoffatome in einer kubisch dichtesten Kugelpackung angeordnet sind und A in den Tetraederlücken und M in den Octaederlücken vorliegen, wobei A auch Octaederlücken besetzen kann, wenn die äquivalente Menge von M Tetraeder­ lücken besetzt,
einsetzt.
2. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Heterogenkatalysatoren bimodale oder höhermodale Verbindungen I einsetzt, mit der Maßgabe, daß diese nicht Spinelle sind, die der folgenden Bedingung genügen: CuAZnBAlCO₄,in der A + B + C = 3 und A<0, B<0 und C<0 ist.
3. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die bimodalen oder höhermodalen Heterogenkatalysatoren derart hergestellt, daß man ein Oxid von M, das gegebenenfalls durch ein Metall­ salz von A getränkt ist, mit einem Hydroxid, Polyisooxoanion oder Oxidhydroxid von M innig mischt und bei Temperaturen von 300 bis 1300°C und einem Druck von 0,1 bis 200 bar cal­ ciniert und anschließend gegebenenfalls mit einem weitern Metallsalz von A tränkt und calciniert.
4. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Abgase Verbrennungsabgase einsetzt.
5. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Abgase solche von Verbrennungskraftmaschinen und Verbrennungsmoto­ ren einsetzt.
6. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Heterogenkata­ lysatoren mit einer BET-Oberfläche von 1 bis 350 m²/g ein­ setzt.
7. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Heterogenkata­ lysatoren mit einer Porosität von 0,01 bis 1 ml/g einsetzt.
8. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Heterogenkata­ lysatoren mit einem CuO-Gehalt von 0,1 bis 50 Gew.-% ein­ setzt.
9. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Heterogenkata­ lysatoren einsetzt, auf die nach dem Calcinieren als Edelme­ talle Palladium, Platin, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iri­ dium, Rhenium oder deren Gemische aufgebracht sind.
10. Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen nach den Ansprü­ chen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Heterogenkata­ lysatoren einsetzt, die mit 0,05 bis 10 Gew.-% Oxiden der Gruppen IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb oder deren Gemische dotiert sind.
DE19546612A 1995-12-13 1995-12-13 Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen Withdrawn DE19546612A1 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19546612A DE19546612A1 (de) 1995-12-13 1995-12-13 Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen
BR9611956-0A BR9611956A (pt) 1995-12-13 1996-12-11 Processo para a reduçãzo de no x
PCT/EP1996/005532 WO1997021482A1 (de) 1995-12-13 1996-12-11 VERFAHREN ZUR REDUKTION VON NOx AUS ABGASEN
KR1019980704431A KR19990072116A (ko) 1995-12-13 1996-12-11 배기 가스 중의 nox의 환원 방법
CN96199889A CN1208361A (zh) 1995-12-13 1996-12-11 废气中NOx的还原方法
AU28461/97A AU2846197A (en) 1995-12-13 1996-12-11 Process for reducing NOx from exhaust fumes
CZ981688A CZ168898A3 (cs) 1995-12-13 1996-12-11 Postup redukce NOx z odpadních plynů
JP9521736A JP2000501985A (ja) 1995-12-13 1996-12-11 排気ガス中のNO▲下x▼の還元方法
US09/077,597 US6153161A (en) 1995-12-13 1996-12-11 Process for reducing NOx from exhaust fumes
EP96945160A EP0866729A1 (de) 1995-12-13 1996-12-11 VERFAHREN ZUR REDUKTION VON NO x? AUS ABGASEN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19546612A DE19546612A1 (de) 1995-12-13 1995-12-13 Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19546612A1 true DE19546612A1 (de) 1997-06-19

Family

ID=7780059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19546612A Withdrawn DE19546612A1 (de) 1995-12-13 1995-12-13 Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6153161A (de)
EP (1) EP0866729A1 (de)
JP (1) JP2000501985A (de)
KR (1) KR19990072116A (de)
CN (1) CN1208361A (de)
AU (1) AU2846197A (de)
BR (1) BR9611956A (de)
CZ (1) CZ168898A3 (de)
DE (1) DE19546612A1 (de)
WO (1) WO1997021482A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002047818A1 (de) * 2000-12-11 2002-06-20 Basf Aktiengesellschaft Poröser katalysator für die hydrierung von maleinsäureanhydrid zu tetrahydrofuran
WO2015104056A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Statoil Petroleum As Catalyst support and catalyst for fischer-tropsch synthesis

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1285562B1 (it) * 1996-02-12 1998-06-18 Univ Bologna Composti ad attivita' di fissaggio di gas
EP2650048A3 (de) * 1996-03-21 2014-01-08 BASF Catalysts LLC Nichtchromkatalysatoren für Cu/Cr Katalysatoranwendungen
JP2002516739A (ja) * 1998-05-29 2002-06-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する方法
JP5072136B2 (ja) * 1998-07-24 2012-11-14 千代田化工建設株式会社 多孔性スピネル型複合酸化物の製造方法
DE19848595A1 (de) * 1998-10-21 2000-04-27 Basf Ag Hochtemperaturstabile Katalysatoren zur Zersetzung von N¶2¶0
JP2001046872A (ja) * 1999-08-11 2001-02-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd メタノール改質触媒、メタノール改質触媒の製造方法及びメタノール改質方法
NO313494B1 (no) * 2000-07-05 2002-10-14 Norsk Hydro As Katalysator for spalting av dinitrogenoksid og fremgangsmåte ved utförelse av prosesser hvor det dannes dinitrogenoksid
JP2002253968A (ja) * 2001-03-02 2002-09-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化用触媒
US20040105804A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-03 Industrial Technology Research Institute Catalyst for water-gas shift reaction and method for converting carbon monoxide and water to hydrogen and carbon dioxide
US6979430B2 (en) * 2002-12-18 2005-12-27 Foster Wheeler Energy Corporation System and method for controlling NOx emissions from boilers combusting carbonaceous fuels without using external reagent
TWI306410B (en) * 2003-10-22 2009-02-21 Nippon Catalytic Chem Ind Method for treating exhaust gas
US7399729B2 (en) * 2003-12-22 2008-07-15 General Electric Company Catalyst system for the reduction of NOx
ITMI20042455A1 (it) * 2004-12-22 2005-03-22 Sued Chemie Mt Srl Procedimento per la rimozione di ossidi di azoto con materiale absorbente di ossidi stessi
KR100655133B1 (ko) * 2005-03-02 2006-12-08 아주대학교산학협력단 산화질소 제거용 금속산화물 촉매 및 그 제조방법
WO2009054315A1 (ja) * 2007-10-23 2009-04-30 Cataler Corporation 排ガス浄化用触媒
US20090145742A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-11 Northwestern University Energy transfer through surface plasmon resonance excitation on multisegmented nanowires
CN101733090B (zh) * 2009-12-16 2013-04-03 陕西科技大学 一种以W掺杂的TiO2为载体的低温SCR催化剂及其制备方法
WO2012119016A2 (en) 2011-03-02 2012-09-07 Applied Thin Films, Inc. Protective internal coatings for porous substrates
WO2015014863A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Nitrous oxide decomposition catalyst
WO2017112613A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Shell Oil Company A catalyst bed and method for reducing nitrogen oxides
CN105617857B (zh) * 2016-01-06 2017-12-01 昆明理工大学 一种ph3选择性低温催化还原no的方法
US9861964B1 (en) 2016-12-13 2018-01-09 Clean Diesel Technologies, Inc. Enhanced catalytic activity at the stoichiometric condition of zero-PGM catalysts for TWC applications
WO2019204127A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Aether Catalyst Solutions, Inc. Copper-cobalt-aluminium mixed metal oxide catalyst; its preparation method and use in a catalytic converter
US11110432B2 (en) 2019-12-09 2021-09-07 Toyota Motor Engineering And Manufacturing North America, Inc. Multi-transition metal doped copper-cobalt spinel catalyst material for NOx decomposition

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3896048A (en) * 1973-08-20 1975-07-22 Gte Sylvania Inc Catalyst composition
JPS5610334A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Toyota Motor Corp Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst
NO146046L (de) * 1980-03-28
GB8519319D0 (en) * 1985-07-31 1985-09-04 Shell Int Research Catalyst
US4790982A (en) * 1986-04-07 1988-12-13 Katalistiks International, Inc. Metal-containing spinel composition and process of using same
EP0513469A1 (de) * 1991-05-13 1992-11-19 Imcs Ab Seltene Erdmetalle enthaltender Katalysator und Katalysatorträger
DE4301470A1 (de) * 1993-01-21 1994-07-28 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Zersetzung von reinem oder in Gasgemischen enthaltenem Distickstoffmonoxid
DE4326938A1 (de) * 1993-08-11 1995-02-16 Tridelta Gmbh Wabenförmiger keramischer Katalysator zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und halogenierten Kohlenwasserstoffen
FR2718371B1 (fr) * 1994-04-08 1996-05-03 Rhone Poulenc Chimie Catalyseurs de réduction des oxydes d'azote à base de spinelles.
DE4419486C2 (de) * 1994-06-03 1996-09-05 Daimler Benz Ag Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Katalysators
DE4420932A1 (de) * 1994-06-16 1996-01-11 Basf Ag Material zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002047818A1 (de) * 2000-12-11 2002-06-20 Basf Aktiengesellschaft Poröser katalysator für die hydrierung von maleinsäureanhydrid zu tetrahydrofuran
US6888011B2 (en) 2000-12-11 2005-05-03 Basf Aktiengesellschaft Porous catalyst for the hydrogenation of maleic anhydride to tetrahydrofuran
WO2015104056A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Statoil Petroleum As Catalyst support and catalyst for fischer-tropsch synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
CZ168898A3 (cs) 1998-11-11
JP2000501985A (ja) 2000-02-22
CN1208361A (zh) 1999-02-17
KR19990072116A (ko) 1999-09-27
EP0866729A1 (de) 1998-09-30
US6153161A (en) 2000-11-28
WO1997021482A1 (de) 1997-06-19
BR9611956A (pt) 1999-12-28
AU2846197A (en) 1997-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19546612A1 (de) Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen
DE19813655C2 (de) Speichermaterial für Schwefeloxide, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
EP0945608B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage enthaltend eine Schwefelfalle und einen Stickoxid-Speicherkatalysator
DE2637198C2 (de)
EP0951341B1 (de) Verfahren zur reduktion von stickoxiden
DE2907106C2 (de) Abgaskatalysator und seine Verwendung zur Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen
EP2326416B1 (de) Stickoxid-speicherkatalysator zum einsatz im kraftfahrzeug in motornaher position
DE3856024T2 (de) Verfahren zur Behandlung von Abgasen mit einem Kupfer- und Ceroxid enthaltenden Katalysator
DE60110079T2 (de) Katalysator zum abbau von distickstoffoxid sowie methode zur durchführung von verfahren, welche die bildung von distickstoffoxid beinhalten
EP0791390B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Gasreinigung
DE19546481C2 (de) Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben
DE69004002T2 (de) Uran, mindestens einem Promotor für Uran und mindestens ein Edelmetall enthaltender Multifunktionskatalysator für die Behandlung von Abgasen der Verbrennungsmotoren und dessen Herstellung.
WO2008049491A1 (de) Vanadiumfreier katalysator zur selektiven katalytischen reduktion und verfahren zu seiner herstellung
WO2008113457A1 (de) Palladium-rhodium einfachschicht-katalysator
DE2338900A1 (de) Edelmetallkatalysatoren
WO2012034922A1 (de) Katalysator zur entfernung von stickoxiden aus dem abgas von dieselmotoren
EP0779095A1 (de) Verfahren und Anlage zur katalytischen Gasreinigung
EP1124623B1 (de) Verfahren zur katalytischen zersetzung von n2o
EP3411143A1 (de) Mehrschichtiger stickoxidspeicherkatalysator mit mangan
DE102007038711A1 (de) Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
WO2017144426A1 (de) Katalysator zur reduktion von stickoxiden
WO2014128236A1 (de) Katalysator und verfahren zur reduktion von stickoxiden
DE102005038547A1 (de) Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NOx-Reduktion in NOx-haltigen Abgasen
EP3695902B1 (de) Katalysator zur reduktion von stickoxiden
DE19546476A1 (de) Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben

Legal Events

Date Code Title Description
8130 Withdrawal