DE2137331C3

DE2137331C3 - Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Abgasreinigung

Info

Publication number: DE2137331C3
Application number: DE2137331A
Authority: DE
Inventors: Harutoki Toyonaka Nakamura; Jun Kyoto Yagi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2137331A1; DE2137331B2; NL7110468A; FR2103356A5; CA964256A; NL157516B; GB1365916A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /ur Herstellung eines Katalysators, der da/u dient, der Luftverschmutzung vorzubeugen und der insbesondere _>ί in einer Anlage zur Reinigung von Motorabgasen oder in einer Anlage zur Reinigung der Abgase bei der Verbrennung von Schweröl eingesetzt werden soll.

Eine Anlage zur Reinigung von Kraflfahrzeugabgalen, die mit dem erfindungsgemäßen Katalysator in irbeiiet. hat die folgenden Vorteile:

1. Die Anlage kann in e^;ne Auspuffleitung eingebaut werden und es kommt hier "jrch kaum zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs, und auch die Fahrleislungen des Kraftfahrzeuges werden kaum '' beeinträchtigt.

2. Der Katalysator besitzt hervorragende Eigenschaften und entfallet seine Wirksamkeit schon bei einer niedrigen Temperatur. Der Volumendurchsalz ist hoch und die Wirksamkeit des Katalysators halt '" auch bei niedriger Temperatur an. Die erfindungsgemäßc Abgasreinigtingsanlage arbeitet daher auch schon bei niederer Fahrgeschwindigkeit eines Kraftwagens. Die Rcinigungsleistung der Anlage bleibt während des gesamten Fahrbetriebes hoch '' und die benötigte Kaialysatormengc ist so gering, daß die Anlage kompakter ausgelegt sein und kleinere Abmessungen aufweisen kann.

3. Da der wirtschaftliche Aufwand für eine solche Anlage /um großen Feil durch den Katalysator '" bedingt ist. wird ein Metalloxid oder eine geringe Menge eines Edelmetalls bcmil/t. und die Herstcl lungskostcn für den Katalysator können daher gering gehallen werden Die Motorabgasrcmi giingsanlage erfordert daher keinen hohen Kosten■ " aufwand

Eine v.irksame Methode zur Reinigung der Auspuff gase von Kraftfahrzeugen besieht darin, daß man Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, also die mi unvcrbrannlcn Kraftstoffanieilc, durch Oxydation in Kohlendioxid oder in ein Gemisch von Kohlendioxid und Wasser umwandelt. Hei der Oxydation der unverbrannicn Bestandteile mit I lilfc eines Katalysators läßt sich ein hoher llniwandlungsgrad er/iclcn und die r,-. iiuverbrannii'ii Anteile könnun auf diesem Wege leicht oxydiert werden. Die Methode der Oxydation unter /uhilfeii.ilimi¹ eines Katalvsalors ist daher sehr lei stungsfähig. Allerdings hängt der Erfolg der Umwandlung weitgehend von der Beschaffenheit des verwendeten Katalysators ab. Erforderlich ist daher die Schaffung eines Katalysators mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten, guten Eigenschaften und geringem Fertigungsaufwand.

Es sind Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren verschiedener Art bekannt geworden, so z. B. aus der DE-PS 4 566 ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung besonders wirksamer Kontaktsubstanzen, das darauf beruht, daß Edelmetalle oder Metalloxide in feinster Zerteilung fest-haftend auf eine indifferente Unterlage niedergeschlagen werden, was auf chemischem Wege erfolgt. Dabei wird z. B. ein Faserstoff wie Asbest beispielsweise mit einer Auflösung von Platinchlorid innig durchtränkt, welche man vorher durch Natriumcarbonat alkalisch gemacht und der man eine zur Reduktion des Platins ausreichende Menge ameisensauren Natriums zugesetzt hatte. Dann wird auf einem Wasserbad zur Trockne gebracht, wobei sich Platin-schwarz ausscheidet und sich fest auf die Faser niederschlägt. Statt Platin kann auch ein anderes Metall der Platingruppe, wie Iridium oder Palladium, unter Umständen auch, jedoch mit geringerem Erfolg, die Oxide unedler Schwermetall, namentlich Eisenoxid. Chromoxid. Manganoxid. Kobaltoxid. Kupferoxid, verwendet werden. Da jedoch bei der Herstellung die anfallende breiige Masse häufig durchgearbeitet wird, bis sie zur Trockne gebracht wird, ergibt sich eine vergleichsweise kompakte Masse, die durchströmenden Ciasen einen hohen Widerstand entgegensetzt: ein solcher Katalysator ware daher insbesondere nicht brauchbar für die Abgasreinigung von Kraftfahrzeugen, vor allem auch nicht für den Einbau in die Auspuffanlage^

Ferner besteht ein allerer Vorschlag genviß der DE-OS 20 62 05b für cm Verfahren zum Herstellen eines Entgiftungsk italysalors für /> jloabgase darin, d.iß man ein Kobaltsal/. wie Kobaltnitrat oder Kobaltacet.it. auf die Oberflache eines in Längsrichtung unterteilten Glasfaserbundeis aufbringt und dann das Kobaltsal/ zu einer Katalysatorschiehl aus Kobaltoxid auf der Oberfläche des Glasfascrbündels zersetzt. Ils hat sich jedoch gezeigt. I.iß solche Glasfaserbündel als Träger für die genannten /wecke nicht ideal, sondern verbesserungsbedürftig sind, was insbesondere die Hitzebeständigkeit des Katalysators betrifft.

Is ist daher Aufgabe der Erfindung, ιιηΐιτ Berucksich (igung der obigen Gesichtspunkte cm Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit hoher, bleibender katalytischer Aktivität, langer Lebensdauer liei hoher Hitzebeständigkeit, guler Kmiiakiwirkiing mil germ gem Strömungswiderstand zu schaffen.

Dies gelingt durch das erfimliingsgemallc Verfahren zur Herstellung mies Kalalys.itnrs fur tin· Ahgasreini giing durch Aufbringen einer katalytisch aktiven Komponente .Ulf Glasfasern .ils frager, trocknen und I rhilzcn auf höhere Icmper.iluren. dadurch gckcnn zeichnet, dalt ,ils träger ein Glasf.i -eigewebe verweil del wird, das zur Erhöhung seines Sificiunidioxidgeliaits mil einer Säure behandelt und 2 bis 8 Ii auf 500 bis II00"C erhitzt worden ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dall auf de» Trüget" vor dem Aufbringen der katalytisch aktiven Komponente eine organische C hrom , eine organische Kobalt und/oder eine organische Niekclverbindting atifge bracht wird.

Die I ifitiduiig soll nun in der Anwendung auf die

Reinigung der Auspuffgase von Kraftfahrzeugen in ihren Einzelheiten anhand der Zeichnungen beschriebt"", werden. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer üblichen Ahgasreinigungsanlage, und

Fig.2 und 3 Anordnungen, die dazu dienen, ein Gemisch von Auspuffgasen und Luft mit einem Katalysator ir Oerührung zu bringen.

Bei der Anordnung der F i g. 1 werden die Abgase eines Kraftfahrzeugmotors 1 durch eine mit einem Lufteinlaßsiutzen 2 versehene Leitung abgeleitet und vermischen sich hierbei mit Luft, die mittels eines Luftgebläses durch den Lufteinlaßstutzen 2 angesaugt und über eine Zuführvorrichtung mit einem Venturirohr zugeleitet wird. Das Gemisch der Auspuffgase mit Luft durchströmt dann eine Einrichtung 3, in der es mit einem Katalysator in Berührung kommt, und einen Schalldämpfer^ um hierauf durch ein Endrohr 5 auszutreten. Der erfindungsgemäße Katalysator befindet sich in der Einrichtung 3. Der Aufbau dieser Einrichtung 3 ist an sich bekannt und Beispiele hierfür sind in F : g. 2 und 3 gezeigt. So ist in F i g. 2 in einem geeigneten Metallgehäuse Il an dem einen Ende in einer Richtung senkrecht zur Achsrichtung ein Metallgeflecht oder eine Lochplatte 12 vorgesehen, wobei am Ausladende ein ähnliches (nicht dargestelltes) Geflecht oder Blech angeordnet ist und sich eine Katalysatormasse 13 zwischen diesen Geflechten oder Blechen befindet. In Fig. 3 ist ein anderes Beispiel für den Aufbau dieser Hinrichtung gezeigt, wobei hier zwei ähnliche Geflechte oder l.ochplattcn 21 und 23 in paralleler Erstreckung in einer Neigung angeordnet sind, während sich eine Katalysatormasse 22 zwischen diesen Geflechten oder Platten befindet.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispiclcn eingehend beschrieben werden, welche die Anwendung des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators in der Abgasreinignngsanlage eines Kraftfahrzeugs betreffen.

Ausführungsbeispiel I

Ein aus Ghisfasersträngen bestehendes einfaches Gewebe, bei dem der Durchmesser der Einzelfäden 3 bis 20 Mikron und der Strangdurchmesser 0.05 bis 5 min betrug, w.ihrend sich der Strangabs.and auf I bis 10 mm belief, wurde in eine starke Säure eingetaucht, nämlich in eine etwa 40prozentige Schwefelsäure, und wurde in der Säure heftig bewegt, wodurch ein alkalischer liestandtcit aus dem 'ilasfasermaterial herausgelöst wurde. Das in dieser Weise erhaltene Glasfasergewebe, «lessen !\iliciumdioxidgchalt durch die behandlung erhöh! war. wurde für die Zeitdauer von 2 bis K Stunden in einem Ofen auf etwa 500 bis 1100 ( erhil/t. wobei das Gewebematcnai in der Längsrichtung um etwa 20 Prozent schrumpfte und die Hitzebeständigkeit der Glasfasern beträchtlich erhöhl wurde·. Nachdem das so behandelte Glasfasergewebe zum restlosen Entfernen noch verbliebener Säiireanleile von der Oberfläche mil cnl'onisierlem Wasser ausgewaschen worden war. wurde das Gewebematerial in eine wässerige Lösung mit einer Temperatur von 10 bis 50"C eingetaucht, (leren Zusammensclzungclic folgende war:

entioiiisicrtes Wasser

Koballnilral

Kupferiiilrai

lOOGewichlsleile

100 Gewichtsteile

30 Gewichtsteile

bis 120 C getrocknet, worauf zum Austausch tier Atmosphäre ein Luftstrom mit einem Durchsatz von 100 bib 500 Liter/min je Kilogramm des Gewebematc rials über das getrocknete Material hinweggeleitet wurde, während das Gewebematerial für die Dauer von I bis 8 Stunden auf 300 bis 800 C erhitzt wurde, um die Metallsalze zu zersetzen und um auf der Oberfläche des Glasfasergewebes eine Abscheidung von Trikobaltetroxid und Kupfermonoxid aus dem Kobaltnitrat bzw. aus dem Kupfernitrat zu bewirken. Hierdurch kam es auf dem Gewebematerial zur Ausbildung einer Katalysatorschicht und der Vorgang der Herstellung des Katalysators war damit beendet. Das Gewebematerial wurde dann zu einer in sich zurückgeführten Rolle mit einer Breite von 100 bis 300 mm verformt, worauf eine Menge von 200 bis 800 Gramm dieses rollenförmigen Materials in der Weise in der Abgasreinigungsanlage eines Kraftwagens angeordnet wurde, daß sich die Achsrichtung der Rolle in der Strömungsncb'-mg der Auspuffga se erstreckte. Im Rahmen dieses A^fiihningsheispit-K war für die Abgasreinigungsanlage eines Kraftfahr zeugs mit einem Hubraum von 1500 cm¹ eine Kaialysutormenge von 520 Gramm vorgesehen.

Ausführungsbeispiel 2

Ein Gewebematerial mit einem Katalysator wurde in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel 1 hergestellt, wobei hiervon abweichend jedoch mit einer Tauchlosung der folgenden Zusammensetzung gearbeitet wurde:

Entionisiertes Wasser
Mangannitrat
KupfcrnitriM
Kobaltnilrat

400 GetMchtsleilc

200 Gcw-ichtsleile

40 Gewichtstelle

25 Gewichtstelle

Das so hergestellte Gcwebematcrial mit dem Katalysator wurde auf bestimmte Abmessungen /urechtgeschnitten und eine Katalysatormcnge von 520 Gramm wurde in der gleichen Anlage wie im Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt. Die Anlage war in ein Kraftfahrzeug mit einem Hubraum von 1500 cm¹ eingebaut, in dem sie dann auch erprobt wunJe.

Ausführiingsbeispide 3 bis 5

Katalvsatorhaltige Gcwcbcmaieriulicn wurden in der gleichen Weise wie im Ausiiihrungsbeispiel I hergestellt, wobei jedoch mn den folgenden Taiichlösiingen gearbeitet wurde:

Ausführungsbeispiel i
Entionisiertes Wasser
Nickelacetat
Kupferacelat
(hromacetat

Ausführungsbcispicl 4
Eiilionisiertcs Wasser
Kobaltnitral
Kupfeniitral
Chromnitral

Ausrührungsbcispicl 5
Enlionisierles Wasser
Nickelacctal
Manganacelal
Koballacetat

lOOGewichlsleile

50 Gewichlslcik·

30 < iewichlsleilc

5 (iewichlstciL-

lOOGewichtsieile

lOOGcwichtsteilc

30 Ciewichlsleilc

5 (iewichlsleilc

lOOGcwichlslcile

lOOGcwichlsteile

40 Gcwichlslcile

15 Gcwichtsleile

Das Gewebemalerial wurde nach dieser Taiichbu handlung für die Zeitdauer von 3 bis 24 Stunden bei ¹K) In diesen Aiisfiihriingsheispielen sind die Metallsalze /war iinierscliiedlich gewählt, doch sind in den

schließlich gebildeten Kalalysalorschichlen die folgenden Oxidformen enthalten:

für Kobiilt: Kobaltoxidc (Co)O₄₁Co₂OjXoO usw.)

Für Kupfer: Kupferoxide (CuO, Cu₂O usw.)

für Chrom: Chromoxide (Cr₂O) usw.) '

für Nickel: Nickeloxide (NiO. Ni₂O₁ usw.)

für Mangan:Manganoxide (MnO, MnO₂, Mn₂O) usw.)

Die so hergestellten Kalalysaiormasscn wurden in der gleichen Weise wie im Ausführungsbeispiel t ic) eingesetzt.

In den obigen Ausführungsbcispiclen 1 bis 5 wurden die Glasfasergewebe mit einer so starken Säure behandelt, wie es eine Schwefelsäure mit einem Gehalt von 40 Gewichtsprozent in wäßriger Lösung ist. um n alkalische Bestandteile aus dem Glasfasermaterial zu entfernen, und die Hitzebeständigkeit des Glasfascrmaieriais wurde luciduich cFiiäpfci'iisPiu erhöh!. Die SO behandelten Gcwcbematerialicn dienten dann als Träger für den Katalysator.

Ausführungsbeispiel 6

Verunreinigungen, die in der Säure oder im Waschwasscr enthalten sind, bleiben für gewöhnlich an der Oberfläche eines Glasfasergewebes zurück, das der Säurebehandlung zur Abtrennung der alkalischen ßestandteile unterworfen wird. Diese Verunreinigungen können normalerweise im Zuge einer Wärmebehandlung bei etwa 700 bis 900° C beseitigt werden, so daß die Oberfläche des Trägermaterials hierdurch gereinigt in wird.

Ein Glasfasergewebe wurde in eine Lösung eingetaucht, die 1 Gewichtsteil C'hromnaphthcnai als organische Chromverbindung in 3 Gewichtsteilen eines aus gleichen Volumtcilen Xylol und Aceton bestehen- ji den I.ösungsmittelgemisches enthielt, um so die organische Chromverbindung auf die Oberfläche des Gewcbematerials aufzubringen, worauf das Material getrocknet wurde, so daß nur das Lösungsmittel wieder entfernt wurde. Dann wurde das Gewebematerial in -m eine wäßrige l.ösune eingetaucht, die in 100 Gewichtsteilen entmineralisierten Wassers 100 Gewichtsteile Kobaltnitrat und 40 Gewichtsieile Kupfernitrat enthielt, und das getauchte Gewebematerial wurde in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel 1 einer Aktivierungs- a > behandlung für den Katalysator unterzogen, wodurch eine Katalysatorsubstanz erzeugt wurde. Als organische Chromverbindung wurde handelsübliches Chromnaphthenat verwendet.

Die in dieser Weise hergestellte Katalysatormasse wurde ebenso eingesetzt wie im Ausführungsbeispiel 1.

Ausführungsbeispiel 7

F.in Glasfasergewebe wurde zum Aufbringen einer -,-, Chromverbindung in eine verdünnte Lösung eingetaucht, die 5 Gewichtsteile Chromnaphthenat in 15 Gewichtsteilen Xylol enthielt, worauf das Trägermaterial getrocknet und dann in eine wäßrige Lösung eingetaucht wurde, die in 100 Gewichtsteilen entioni- t,n sierten Wassers 100 Gewichtsteile Kobaltnilral. 40 Gewichtsteile Kupfernitrat und maximal 5 Gewichtsteile Chromnitrat enthielt. Nach dieser Tauchbehandlung wurde das Gewebemalerial 8 Stunden an der Luft bei 80 bis 120"C getrocknet und dann zur Aktivierung des bi Katalysators 4 Stunden auf 450^rC erhitzt. Die Aktivieningsbehandlung wurde so vorgenommen, daß zum Austausch der Atmosphäre ständig frischluft in den Ofen cingeblascn wurde. Der in dieser Weise erzeugte Katalysator wurde in gleicher Weise eingesetzt wie im Ausführungsbeispiel 1.

AusführungsbcispiclcSbis Il

In den voraufgegangenen Ausführungsbcispielcn wurde eine organische Chromverbindung zur Herstellung des Katalysators benutzt.

Im Unterschied dazu wurde in den Ausführungsbcispiclen 8 bis 11 bei der Herstellung der Katalysatoren von handelsüblichen organischen Kobalt- und Kupferverbindungen ausgegangen, mit denen dann ebenso verfahren wurde wie in den Ausführungsbeispielen 6 und 7. Zur Herstellung der Katalysatoren wurden Metallsalze verschiedener Art gewählt, wie dies aus Tabelle 1 hervorgeht. Das Antrocknen der wäßrigen Lösung und das Erhitzen des Glasfasergewebes zur Λ\Κίί ViCrüuj; uCr iNaiaiySaiOrSCiiiCii! CTiGigiC jCOOCn ϊ" gleicher Weise wie in den Ausführiingsbcispiclen 6 und 7.

Es können aber auc.i andere organische Metallverbindungen Verwendung finden als die des Chroms, des Kobalts und des Kupfers. Diese organischen Metallverbindungen zersetzen sich bei den Trocknungs- oder Frhitzungsiemperaturen zu Metallen oder Metalloxiden. Falls diese Stoffe bei Beendigung der Katalysatoraktiviv'.ungsbehandlung allerdings noch in Form der betreffenden organischen Verbindung vorliegen sollten, so würde hierdurch die Katalysalorwirkung beeinträchtigt werden oder es käme zu einer Vergiftung des Katalysators durch andere Stoffe wie beispielsweise Bleioxid. Vanadinpcntoxid und andere vergiftende Additive, die im Benzin enthalten sind.

Das üblicherweise erhältliche, nicht mit einer Säure behandelte Glasfasermaterial ist für die Verwendung in Verbindung mit einem Epoxyharz, einem Polyesterharz usw. mit einer organischen Chromverbindung oder mit einer siliciumorganischen Verbindung als Oberflächcnbehandlungsmittel beschichtet, und ein hilzebcständiges Glasfasergewebe, dessen Alkaligehalt durch die Säurebehandlung herabgesetzt wurde, ist ohne weiteres verwendbar, auch wenn das Oberflächenbehandlungsmittel auf die Gewebcobcrfläche aufgebracht ist.

Ausführungsbeispiel 12

Das gleiche hitzebeständige Glasfasergewebe wie im Ausführungsbeispiel 1 wurde in eine Lösung eingetaucht, die in 100 Gewichtsteilen Äthylalkohol 4 Gewichtsteile Platinchlorid enthielt, worauf es 8 Stunden bei 80"C getrocknet wurde. Dann wurde das Oewebe zur Herstellung des Katalysators in einem Ofen 2 Stunden auf 400" C erhitzt, wobei die Ofenatmosphäre unter Einhaltung vorbestimmter Bedingungen ständig erneuert wurde. Der Katalysator wurde in der gleichen Weise eingesetzt wie im Ausführungsbeispiel 1.

Ausführungsbeispiel 13

Zur Herstellung von Katalysatoren wurde in der gleichen Weise verfahren wie im Ausiührungsbeispiel 12. wobei jedoch in die Lösung Aluminiumoxidpulver (AI1O3) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 Mikron in einem Anteil entsprechend der Menge des Platinchlorids eingemischt wurde, um die Trägeroberfläche zu vergrößern.

Die Ergebnisse der ubigen Ausführungsbeispiele 1 bis 13 sind in Tabelle 1 zusammengefaßt, wober jeweils auch die Beschaffenheit der Katalysatoren angegeben ist. Zur Ermöglichung eines Vergleichs der Katalysatorkennda-

ten wurde auf die Oberfläche von Aluminiumoxidkörnchen (ΛΙ2Ο3) als Trägermaterial, das bei hoher Temperatur gebrannt war, eine aus Manganoxid und Chromoxid bestehende Katalysatorschicht aufgebracht, und der so hergestellte Katalysator ist in der Tabelle zuv Zweck der Gegenüberstellung als das nach dem Stand"der Technik bekannte Material aufgeführt. In der Tabelle bezieht sich der Kennwert »Reinigungsprozentsatz« auf das Kohlenmonoxid, das in dsfi Auspuffgasen eines Kraftfahrzeugs als höchster Anteil enthalten ist und das toxische Eigenschaften besitzt. In die Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugmotor mit einem Äbgasvolumen von l50Öcin^J Wurde eine Einrichtung eingebaut, in der eine Katalysatormenge von 520 Gramm enthalten

Tabelle 1

war, und die Umwandlung des Kohlenmonoxids in Kohlendioxid erfolgte in der Weise, daß mittels eines der Einrichtung vorgeschalteten Luftgebläses Luft in die Auspuffleitung eingeblasen wurde, wobei sich der Luftdurchsatz auf 150 Liter/min belief. Als Reinigurigspfozentsatz \vird in diesem Zusammenhang der Prozentanteil des in Kohlendioxid umgewandelten Kohlenmonoxids bezeichnet. Zur Festlegung der anderen Kennwerte diente ein Gerät, das ein freies Überwachen der Gastcmpcratur oder des Gasvolumens gestattet, wobei mit einem Stickstoffgas mit einem Gehalt von 5,0 Prozent Kohlenmonoxid (CO) als Standardgas sowie jeweils rriil 2 cm³ Kälälysatorsübstanz gearbeitet wurde.

Ausrüh rungs beispiel	Art der organischen Verbindung	Reinigungs prozentsatz	Temperatur beim Ein setzen der Reaktion	Temperatur bei Beendi gung der Reaktion	Hitze- bcständig- keitsgrenze	Maximale Umwand lung	Temperatur des Kataly sators bei der Reaktion	Volum- durciisatz bei lOOVoiger Umwandlung
			⁰C	⁰C	⁰C	%	⁰C	10⁴Xh"¹
Stand der Tecchnik	keine	48	178	120	700-1200	72	700-1200	0,8
1	keine	95 oder höher	100-110	70-80	950 oder höher	100	350-450	20-40
~	keine	95 oder höher	ioo-iio	70-80	950 oder höher	100	350-450	20-40
3	keine	96 oder höher	100-110	70-80	950 oder höher	100	350-450	20-40
4	keine	95 oder höher	100-110	70-80	950 oder höher	100	350-450	20-40
5	keine	95 oder höher	100-110	70-80	950 oder höher	100	350-450	20-40
6	Chrom	95 oder höher	90-105	70-80	950 oder höher	100	300-400	20-55
1			90-105	m on	950 oder	100	3QQ—4QQ	20-55
		höher			höher
8	Chrom	95 oder höher	95-105	60-70	950 oder höher	100	300-400	20-55
9	Kupfer	95 oder höher	90-100	70-80	950 oder höher	100	300-400	20-70
10	Kobalt	95 oder höher	100-110	70-80	950 oder höher	100	400-450	20-35
11	Chrom- Kobalt	95 oder höher	90-100	70-80	950 oder höher	100	400-450	20-40
12	keine	95 oder höher	155	40	950 oder höher	100	300-350	35-70
13	keine	95 oder höher	155	40	950 oder höher	100	300-350	35-70

Der so hergestellte Katalysator für die Reinigung der Auspuffgase von Kraftfahrzeugen vermittelt die folgenden Vorteile:

1) Der Reinigungsprozentsatz ist sehr hoch. Da sich der Katalysator insbesondere für die Oxydation des Kohlenmonoxids und der niederen Kohlenwasserstoffe als unverbrannte Bestandteile von Kraftfahrzeugabgasen sehr günstig auswirkt, kann damit είπε hervorragend geeignete Abgasreinigungsanlage geschaffen werden. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht liegt der Reinigtmgsprozentsatz für CO bei 95 Prozent oder höher. Es konnte festgestellt werden, daß der erfindungsgemäße Katalysator fur geradkettige Kohlenwasserstoffe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül ein ausgezeichnetes Umwandlungsverhalten zeigt, wobei zu beachten ist, daß die Reaktion in diesem Fall bei einer tieferen Temperatur einsetzt als bei der Oxydation von CO.

2) Als Trägermaterial dient ein aus Glasfasern bestehendes Gewebe, und der Gehalt dieses Glasfasergewebes an Siliciumoxid (S1O2) wird durch eine Säurebehandlung zur Abtrennung alkalischer Bestandteile erhöht Durch diese Säurebehandlung wird die Zahl der vorhandenen Hohlräume vermehrt und auch die

Hitzebeständigkeit wird verbessert. Gleichzeitig ist daffiit eine Oberflächenvergrößerung des Glasfasergewebes verbunden. Auf eine solche Gewebeoberfläche wird darin eine Katalysatorschicht aufgebracht, wodurch eine bessere Kontaktwirkung mit den Auspuffga- »cn hervorgebracht wird. Der erfindungsgemäße Katalysator hai hervorragende katalytische Eigenschaften. Der höher»; Umwandlungsgrad ist u. a. auch auf die Talsache zurückzuführen, daß die Katalysatormasse im wesentlichen eine netzartige Struktur hat, was den Kontakt der Auspuffgase mit dem Katalysator erleichtert.

Der erhöhte Umwandlungsgrad wird aber auch dadurch mitverursacht, daß die Oberfläche des Gewebematerials durch das Herauslösen der alkalischen Bestandteile vergrößert wird und daß die cntalkalisierlen Glasfasern als ein Promolor oder Katalysebeschleu- «iger wirken, der geeignet ist, die Eigenschaften des Katalysators zu verbessern. Das eriindungsgemaß behandelte Glasfasermaterial wird daher in Form eines Ciasfasergewebes verwendet. Der Durchmesser der Ciasfasern liegt unter einigen Mikron und man »erarbeitet für gewöhnlich einen Strang mit einigen hundert oder einigen tausend Glasfasern. Bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man eine größere Zahl von Strängen vorsieht.

3) Da der Katalysator eine netzartige Struktur hat, ist der den Auspuffgasen entgegengesetzte Widersland geringer, wenn dieser Katalysator in der Auspuffanlage »erwandt wird, und die Belastung des Motors durch den Katalysator ist daher in diesem Fall geringer.

4) Nimmt man auf dem Träger eine Abscheidung tiner geringen Menge einer metallorganischen Verbindung als Vorbehandlungsmittel vor, bringt man also beispielsweise nur wenige Gewichtsprozent einer lolchen Verbindung auf, so kann die Temperatur, bei der die Reaktion einsetzt, um 10 bis 15 Grad gesenkt werden. Wird die metallorganische Verbindung indessen in einer zu starken Schicht aufgebracht, so verringert sich die Trägeroberfläche entsprechend und es läßt sich keine hinreichende Haftung der Katalysator-

wird dann im Betrieb mitunter abgetragen. Es ist daher lu beachten, daß von der metallorganischen Verbindung nur einige Prozent oder eher weniger auf den Träger »ufgebracht werden.

5) Für gewöhnlich wird Platin als Katalysator benutzt. Verwendet man als Träger das erfindungsgemäß hergestellte Gewebematerial aus porösen Glasfasern, die eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit haben, so kann der Volumdurchsatz wesentlich höher sein und die bei der Reaktion 'ierrsehciide Temperatur kann gesenkt werden, Auch bei einer Abscheidung von Platin auf dem Träger scheint der aus dem erfindungsgemäß hergestellten Glasfasergewebe bestehende Träger als Promolor ϊ Z¹U wirken.

Arbeitet man gleichzeitig auch noch mit Aluminiumoxid, so fällt der Volumdurchsatz etwas höher aus, obwohl dies aus Tabelle 1 nicht hervorgeht, und auch die Temperatur des Einsetzens der Reaktion wird etwas in herabgesetzt. Diese Eigentümlichkeiten lassen erkennen, daß auch das Aluminiumoxid als Promotor wirkt.

6) Der erfindungsgemäß hergestellte Katalysator hat ein erheblich geringeres Gewicht als der üblicherweise verwendete Katalysator. Zurückzuführen ist dies darauf,

r> daß Glasfasern als Träger vorgesehen sind und daß auf den Oberflächen dieser Glasfasern nur eine dünnt Katalysalorschicht ausgebildet wird. Die Ursache ist also in dem geringeren spezifischen Gewicht des Katalysators zu erblicken. Wird der erfindungsgemäße Katalysator in einem Kraftwagen eingesetzt, so kann die eigentliche Abgasrcinigungsanlage ein geringeres Gewicht haben als bislang und es steht folglich ein größerer Nutzeffekt zu erwarten.

7) Als Rohstoffe für die Herstellung des crfindungsge- >5 maß hergestellten Katalysators kommen Glasfasern.

Metalloxide, Platin und metallorganische Verbindungen in Betracht, und das Herstellungsverfahren für den Katalysator ist demgemäß erheblich vereinfacht. Auch ist es möglich, den Katalysator nicht im kleinen Maßstab

ίο im Chargensystem herzustellen, sondern im Zuge einer kontinuierlichen Massenfertigung. Der Herstcllungsaufwand für den Katalysator kann demgemäß gesenkt werden und die Abgasreinigungsanlagc kann zu günstigen Bedingungen erstellt werden.

Vi Bei der Herstellung des Katalysators können auch andere Rohstoffe und Fertigungsbedingungen in Anwendung kommen als die obenstehend in den Ausführungsbeispielen genannten. Im Rahmen der Erfindung kann daher hinsichtlich der Arten und der

M) Anteilsverhältnisse der Metallsalze, der metallorganischen Verbindungen, der Platinsalze, der zu, ι Auflösen Uonnl -rf *»r» 1 ncunn

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getroffen werden.

In den obigen Ausführungsbeispielen ist die Anwendung des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators auf die Reinigung der Auspuffgase von Kraftfahrzeugen beschrieben, doch können die in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Katalysatoren auch für die Reinigung anderer Abgase Verwendung finden, so beispielsweise für die Abgasreinigung bei der Schwerölverbrennung.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Abgasreinigung durch Aufbringen einer i katalytisch aktiven Komponente auf Glasfasern als Träger, Trocknen und Erhitzen auf höhere Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Glasfasergewebe verwendet wird, das zur Erhöhung seines Siliciumdioxidgehalts mit einer to Säure behandelt und 2 bis 8 h auf 500 bis 1100⁰C erhitzt worden ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Träger vor dem Aufbringen der katalytisch r, aktiven Komponente eine organische Chrom-, eine organische Kobalt- und/oder eine organische Nickelverbindung aufgebracht wird.