DE19630250C1 - Vollmetallischer Oxidationskatalysator - Google Patents

Vollmetallischer Oxidationskatalysator

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Description

Die Erfindung betrifft einen vollmetallischen Katalysator für die Oxidation kohlenmonoxid- und/oder kohlenwasser­ stoffhaltiger und/oder rußhaltiger Gemische in der Gasphase gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 44 16 469 C1 offenbart einen Nickel, Mangan, Chrom und Eisen enthaltenden vollmetallischen Oxidationskatalysator mit welchem die Totaloxidation von Kohlenwasserstoffen zu Kohlendioxid und Wasser durchgeführt wird. Dieser Katalysator wird aus einer Legierung mit (in Masse-%) 10 bis 50% Nickel, 1 bis 50% Kupfer, 1 bis 10% Mangan, 10 bis 30% Chrom und 1 bis 50% Eisen durch thermische Behandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre für eine Zeit von 0,25 bis 10 Stunden bei Temperaturen von 400 bis 1200°C erzeugt. Nach dieser oxidierenden thermischen Behandlung kann eine Reduktion mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gemisch durchgeführt werden.
Bei diesen und bei anderen bekannten Oxidationskatalysa­ toren besteht der Nachteil, daß sie erst im Temperaturbereich oberhalb 400°C die organischen Komponenten in Gasströmen oxidieren und das insbesondere Rußteilchen im Temperaturbereich unterhalb von 500°C nicht oxidiert werden.
Damit besteht in Gegenwart von Rußteilchen die Gefahr, daß die, Katalysatoroberfläche bei relativ niedrigen Arbeitstemperaturen unterhalb von 500°C durch Ruß­ teilchen so abgedeckt wird, daß sie nicht mehr katalytisch aktiv ist. Dies ist auch immer dann der Fall, wenn ein Abgaskatalysator nicht im optimalen Arbeits- und Temperaturbereich betrieben wird, also etwa in der Anlauf- oder Startphase bei Kfz-Diesel-Katalysatoren. Für solche und viele weitere Einsatzfälle ist es erwünscht, daß der Katalysator bereits in der relativ "kalten" Phase bei Temperaturen von bis zu 300°C katalytisch wirksam ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden, leicht zu entsorgenden und leistungsfähigen Katalysator für die Totaloxidation von kohlenwasserstoffhaltigen und/oder rußhaltigen Gasgemischen bereitzustellen, der schon in einem niedrigen Temperaturbereich katalytisch wirksam wird, der ohne großen Aufwand regeneriert werden kann und zugleich über eine hohe Wärmeleitfähigkeit verfügt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Katalysator kann in Draht- oder Spanform und/oder jeder anderen Form mit hinreichend großer spezifischer Oberfläche eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Katalysator verfügt über eine gut haftende katalytisch wirksame Schicht, eine hohe katalytische Aktivität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
Ein möglicher Abfall in der katalytischen Aktivität läßt sich bei den erfindungsgemäße Katalysatoren - gegebenenfalls nach einer mechanischen, chemischen oder physikalisch-chemischen Reinigung der Oberfläche - durch eine Wiederholung der thermischen Behandlung beheben, an die sich gegebenenfalls eine erneute Behandlung mit einer wäßrigen Lösung, die oxidierbare organische Substanzen, wie z. B. Zucker, Stärke, Latex, Polyacrylat und/oder Polyvinylalkohol enthält, sowie eine erneute Modifizierung mit mindestens einem der Elemente Bor, Aluminium, Indium, Germanium, Zinn, Blei, Scandium, Yttrium, Lanthan, Titan, Zirkonium, Vanadium, Niob, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Cer, Praseodym oder Neodym in der oben beschriebenen Weise anschließt.
Der verbrauchte und nicht mehr regenerierbare Katalysator wird eingeschmolzen und erneut zum erfindungsgemäßen Katalysator verarbeitet.
Beispiele
In einem Strömungsrohrreaktor wurden jeweils 2,0 g Katalysator in Drahtform mit einem Durchmesser von 0,25 mm gegeben. Die Versuche erfolgten bei unterschied­ lichen Temperaturen und einem Druck von 1 bar unter folgenden Belastungen: 10 Nl/h Luft mit jeweils 5000 ppm eines der nachfolgend genannten Kohlenwasserstoffe.

Claims (3)

1. Vollmetallischer Katalysator für die Oxidation kohlenmonoxid- und/oder kohlenwasserstoffhaltiger und/oder rußhaltiger Gemische in der Gasphase, erhältlich durch oxidierende thermische Behandlung einer ggf. Mangan, Nickel, Kupfer, Chrom und Eisen enthaltenden Legierung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei einer Temperatur von 250 bis 1250°C für 0,05 bis 5 Stunden und anschließende Behandlung mit einer oxidierbaren organischen Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens drei der Elemente Mangan, Nickel, Kupfer, Kobalt, Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Zirkonium, Vanadium, Niob, Aluminium und Eisen enthaltende Legierung, bei der der Gesamtgehalt dieser Elemente mindestens 95 Masse-% beträgt und die bis zu insgesamt 5 Masse-% P, N, Si und S sowie weitere übliche Verunreinigungen enthält, der oxidierenden thermischen Behandlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre unterworfen wird, daß die Legierung nach dem Abkühlen mit einer eine oxidierbare organische Substanz enthaltenden wäßrigen Lösung oder Emulsion behandelt wird, wobei die Oberfläche und/oder die oberflächennahen Bereiche der Legierung mit einem der Elemente Bor, Aluminium, Indium, Germanium, Zinn, Blei, Scandium, Yttrium, Lanthan, Titan, Zirkonium, Vanadium, Niob, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Cer, Praseodym oder Neodym dotiert werden und daß die Legierung danach einer zweiten thermischen Behandlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre über einen Zeitraum vom 5 min. bis 3 h bei einer Temperatur von 250 bis 1250°C unterworfen wird.
2. Vollmetallischer Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dotierung der Oberfläche und/oder der oberflächennahen Bereiche der Legierung verwendeten Elemente der wäßrigen Lösung oder Emulsion in einer Konzentration zugesetzt werden, die maximal der Sättigungskonzentration der Metallverbindung entspricht.
3. Vollmetallischer Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dotierung der Oberfläche und/oder der oberflächennahen Bereiche der Legierung verwendeten Elemente vor der Behandlung mit der wäßrigen Lösung oder Emulsion oder nach einer im Anschluß an die Behandlung mit der wäßrigen Lösung oder Emulsion in einem Temperaturbereich von 30 bis 1250°C erfolgenden thermischen Zwischenbehandlung aufgebracht werden.
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