DE2139774B2 - Vorrichtung zur Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur 25 Alumimum durch Herauslosen des Aluminiums mit Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbren- Alkahlauge Nach einem besonderen Verfahren der nungsmotoren, bestehend aus emem Reaktor mit kontrollierten Aktivierung kann man durch anodieinem dann angeordneten Katalysatorbett, wobei das sehe Polarisation der Legierung innerhalb der Lo-Katalysatorbett aus emem metallischen Trager be- sung den Raney-Katalysator herstellen Man kann steht, auf dem em Nickel enthaltender Katalysator in 30 das Raney-Nickel fur manche Prozesse dadurch zudunner Schicht aufgebracht ist satzhch aktivieren, daß man es unter Kontrolle der

Nach den gesetzlichen Bestimmungen dürfen die Temperatur langsam oxydiert Eine anschließende Kraftfahrzeuge nut Verbrennungsmotoren in Zukunft Temperung bei etwa 400° C wandelt einen Teil des nur gewisse Hochstmengen von Schadstoffen wie vorher gebildeten Nickelhydroxids in ein stabiles Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte Koh- 35 Oxid um, das den Katalysator erheblich verbessert lenwasserstoffe im Abgas enthalten Da der Motor je Es ist bekannt, daß Raney-Nickel Ammoniak schon nach seinem Betriebszustand diese Schadstoffe in un- bei 650° C nut großer Geschwindigkeit in Stickstoff terschiedlichen Mengen erzeugt, muß man das Abgas und Wassserstoff zerlegt Bekannt ist auch die Fahignachbehandeln und so die Schadstoffe abbauen keit des Raney-Nickels, als Hydrierungskatalysator

Um Abgase katalytisch nachzubehandeln, leitet 40 zuarbeiten

man das 600 bis 900° C heiße Abgas in einen Ab- Ein Raney-Nickelkatalysator, der aus einer Legie-

gasreaktor, wo es zunächst mit einem reduzierenden rung der Metalle Nickel, Kupfer, Chrom mit Alumi-Katalysatorbett in Kontakt gebracht wird. Dieses Ka- ^nmm durch Herauslosen des Aluminiums gewonnen talysatorbett hat die Aufgabe, mit Hilfe der unvoll- wird, eignet sich besonders fur die Abgaskatalyse In standig verbrannten Kohlenwasserstoffe die im Mo- 45 diesem Katalysator kann ein Teil des Nickels durch tor gebildeten Stickoxide zu reduzieren, was meist Eisen, em Teil des Chroms durch Molybdän und unter Bildung von Ammoniak geschieht Wolfram und em Teil des Kupfers durch Silber er-

In emem zweiten Bett des Abgasreaktors wird setzt werden Dieser Katalysator eignet sich zum Emnach Zufuhrung von Verbrennungsluft das Abgas satz im Abgasreaktor sowohl fur den reduzierenden katalytisch oxydiert Hierbei entstehen als Reaktions- 5° als auch oxydierenden Teil

produkte Wasser und Kohlendioxid, jedoch bilden Raney-Nickel fallt entweder als fernes Pulver oder

sich bei der Ammoniakverbrennung unerwünschte als Formkörper mit außerordentlich geringer Festig-Stickoxide zurück Als Katalysatoren verwendet man keit an Diese geringe Festigkeit ist auf den totalen Platin, das man auf Aluminiumoxid oder keramische Zerfall des Kristallgitters der Legierung bei der Akti-Tragerkorper niedergeschlagen hat Fur das oxydie- 55 Vierung zurückzuführen und auf die geringe Ordnungsrende Bett ist ein CuO Cr,O₃-Katalysator ge- tendenz des sich bei der Aktivierungstemperatur bilbrauchhch. Am meisten werden" diese Katalysatoren denden Raney-Nickels Entsprechend besitzt es sehr in Form von zylindrischen Stabchen mit einem große spezifische mneie Oberflachen, die um 50 m²/g Durchmesser von 2 mm und einer Lange von 5 bis liegen Man kann Raney-Nickel durch die schon er-10 mm als Katalysatorschuttung eingesetzt 60 wähnte langsame Luftoxydation gegen Luft unemp-

Katalysatorbetten der geschilderten Art haben den findhch machen. In diesem Zustand kann man die Nachteil, daß sie schlecht wärmeleitend sind Auch einzelnen Raney-Nickelkornchen zu tablettenartigen bieten sie dem Gas in der Schuttung einen großen Formkorpern verpressen Diese weisen jedoch wegen Stromungswiderstand Schließlich ist zu erwähnen, der geringen Tendenz der oxydierten Oberflachen daß Katalysatorschuttungen bei der rüttelnden Bewe- 65 zum Verschweißen nur geringe mechanische Festiggung des Fahrzeuges wie in einer Kugelmühle zer- keit auf

mahlen werden Der gebildete Staub verfangt sich in Deshalb hat man schon Formkörper hergestellt,

der Schuttung und vergrößert deren Widerstand die aus einem metallischen Stützgerüst mit eingebet-

teten Raney-Nickelkornern bestehen Derartige Korper nennt man Doppelskelett-Katalysatoren Sie besitzen bei guter mechanischer Festigkeit eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und eignen sich daher besonders fur Reaktionen, bei denen infolge großer Energiedichte große Reaktionswarmen pro Zeiteinheit zu- oder abgeführt werden müssen Es hat sich bewährt, Festigkeit und Leitfähigkeit noch dadurch zu erhohen, daß man die Doppelskelett-Katalysatorschicht auf einen netz-, sieb oder ίο blechartigen Trager aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit aufpreßt

Bei der Abgaskatalyse ist nur eine sehr dünne Schicht von 0,2 mm Starke, ausgehend von der Katalysatoroberflache, an der Reaktion beteiligt Dies bedeutet, daß in Formkorpern die Katalysatorschichtdicke nicht wesentlich großer als 0,2 mm sein sollte In einer Katalysatorschuttung aus gleich großen Kugeln von z. B. 2 mm 0 wirken nur 60 % des eingesetzten Katalysatormaterials an der Reaktion mit, die »0 übrigen 4O^fl/o verringern ohne nutzliche Funktion nur das dem Gas zur Verfugung stehende Volumen Bei einem unendhch langen zylindrischen Korper mit 2 mm φ sind sogar nur 40 */o an der Reaktion beteiligt, während die übrigen 60% totes Volumen bedeuten. Entsprechend vergrößern die ungenutzten Katalysatormengen die Masse des Bettes und dessen Wärmekapazität und verlängern dadurch die Zeit bis zur Erreichung der Betriebstemperatur

Ein optimales Katalysatorbett besteht aus 0,4 mm dicken Scheiben, die, aquidistant angeordnet, vom Abgas parallel zur Oberflache überströmt werden. Zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit kann es sich dabei um etwa 0,2 mm dicke Schichten beiderseits eines folien- oder netzartigen Tragerkorpers handeln Man kann aus solchen flachenformigen Katalysatorschichten auch em stromungstechnisch gunstiges Katalysatorbett dadurch erzeugen, daß man die einzelnen Schichten dach- oder pyramidenartig verformt und als Schuttung in den Katalysatorraum einbringt Auch em Haufwerk von offenen Zylindern aus derartigen flachenhaften Katalysatoren ergibt — ähnlich einer Fullerkorperkolonne mit Raschig-Ringen — emen stromungstechnisch günstigen Katalysator

Schließlich ist noch ein Katalysatorbett zu erwähnen, das man durch Aufeinanderpacken wellen- oder zickzackformig verformter und ebener Katalysatorschichten erhält Es bilden sich dabei Kanäle aus, deren Wände aus Katalysatormatenal bestehen, das in der Starke hinsichtlich der Eindringtiefe der Reaktion optimiert ist

Claims (2)

1 2 \'^S

Als Katalysatormateriahen fur die Abgasentgrf-

Patentanspruche tung sind außerdem anoxidierte Stahlwolle oder

Stahlspane bekannt (deutsche Auslegeschrift

1 Vorrichtung zur Entgiftung der Abgase von 1 236 278) sowie aus Stahlfasermassen bestehende Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, bestehend 5 Tragerkorper, auf welche beispielsweise eine Nickelaus einem Reaktor mit einem dann angeordne- schicht aufgebracht wird, aus der em Mischoxid-Katen Katalysatorbett, wobei das Katalysatorbett talysator hergestellt wird (deutsche Offenlegungsaus emem metallischen Trager besteht, auf dem schrift 1442 947). Die Herstellung dieser Schicht ein Nickel enthaltender Katalysator m dunner eines Mischoxidkatalysators erfolgt auf komplizierte Schicht aufgebracht ist, dadurch gekenn- "> Weise durch Plattierung und anschließendes Diffuzeichnet, daß der Nickelanteil aus Raney- sionsglühen sowie Hochtemperaturbehandlung m Nickel besteht und daß das Katalysatorbett par- oxidierender Atmosphäre.

allel zum Abgasstrom angeoidnet ist Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, emen

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- vorteilhaften Katalysator in einer Vorrichtung zur kennzeichnet, daß der Raney-Nickel enthaltende 15 Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbren-Katalysator als Doppelskelett-Katalysator vor- nungsmotoren so anzuordnen, daß insbesondere der hegt, der durch Pressen und Sintern oder Heiß- Stromungswiderstand im Abgasstrom nicht wesentpressen aus einer Mischung der Raney-Nickelle- hch erhöht wird

gierung oder des Raney-Nickelkatalysators mit Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

emem pulverformigen Metall erhalten worden ist 20 gelost, daß der Nickelanteil aus Raney-Nickel besteht und daß das Katalysatorbett parallel zum Abgasstrom angeordnet ist

Das Raney-Nickel erhalt man aus einer Legierung

aus 50 Gewichtsteüen Nickel und 50 Gewichtsteden