DE2233187A1 - EMISSION DETOXIFICATION CATALYST - Google Patents
EMISSION DETOXIFICATION CATALYSTInfo
- Publication number
- DE2233187A1 DE2233187A1 DE2233187A DE2233187A DE2233187A1 DE 2233187 A1 DE2233187 A1 DE 2233187A1 DE 2233187 A DE2233187 A DE 2233187A DE 2233187 A DE2233187 A DE 2233187A DE 2233187 A1 DE2233187 A1 DE 2233187A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spinel
- exhaust gas
- catalyst
- catalyst according
- gas decontamination
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/005—Spinels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Abgasentgiftungskatalysatoren für Verbrennungsmotoren. - ■The invention relates to exhaust gas decontamination catalysts for internal combustion engines. - ■
Die Probleme der Luftverschmutzung sind als solche nicht neu, aber in den letzten Jahren hat die Luftverschmutzung ein immer größeres Ausmaß angenommen. Ein wesentlicher Teil der Luftverschmutzung stammt aus den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren und besteht aus nichtverbrannten oder'teilweise verbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden. Beim Einwirken von Sonnenlicht entsteht aus den Stickoxiden durch eine Fotolyse-Reaktion eine meßbare Menge Ozon, das seinerseits mit zahlreichen organischen Verbindungen aus den Abgasen unter Bildung von mehr oder weniger toxischen Verbindungen reagiert, die die Ursache der gesundheitlichen Schädigungen des Smog wie Augenreizurip; oder Verschlechterung der Sehkraft sowie der Pflanzen-The problems of air pollution are not new as such, but in recent years air pollution has become one assumed ever greater proportions. A significant part of air pollution comes from the exhaust gases from internal combustion engines and consists of unburned or partially burned hydrocarbons and nitrogen oxides. When acting of sunlight a measurable amount of ozone is created from the nitrogen oxides by a photolysis reaction, which in turn with numerous organic compounds from the exhaust gases reacts to form more or less toxic compounds, which the Cause of health damage from smog such as eye irritation; or deterioration in eyesight and plant
209886/Ί129209886 / Ί129
Schädigungen sind. Auch das toxische Kohlenmonoxid stammt
zum wesentlichen Teil aus Auspuffgasen.Injuries are. The toxic carbon monoxide also comes from it
mainly from exhaust gases.
Zum Entgiften der Auspuffgase sind bereits zahlreiche Vorrichtungen
und Filter mit katalytisch wirksamen Verbindungen vorgeschlagen worden, von denen aber keine vollständig befriedigend
arbeitet. Eine besondere Schwierigkeit besteht in der Tatsache, daß die meisten Reinigungssysteme zwar anfangs
gut wirksam sind, dann allerdings bereits nach einer kurzen
Betrieüszeit ihre katalytische Aktivität verlieren und infolgedessen
nutzlos werden.Numerous devices and filters with catalytically active compounds have already been proposed for detoxifying the exhaust gases, but none of them work completely satisfactorily. A particular difficulty lies in the fact that most cleaning systems are effective initially, but then after a short time
Operating time lose their catalytic activity and become useless as a result.
Zum Entgiften der Abgase bzw. zum Reduzieren des Gehaltes an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid hat sich als einzig brauchbare Methode die Oxydation der Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser und die Oxydation des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid herausgestellt. Die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide NO werden vorzugsweise zu elementarem Stickstoff reduziert. Der Abgasentgiftungskatalysator muß also gleichzeitig die unerwünschten oder toxischen Verbindungen der Abgase oxydieren und reduzieren können.To detoxify the exhaust gases or to reduce the content of Hydrocarbons and carbon monoxide have proven to be the only useful method, the oxidation of the hydrocarbons to carbon dioxide and water and the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide. The nitrogen oxides contained in the exhaust gases NO are preferably reduced to elemental nitrogen. The exhaust gas decontamination catalyst must be the undesirable or toxic compounds in the exhaust gases can oxidize and reduce.
Es sind bereits zahlreiche Oxydo-Reduktionskatalysatoren verschiedener chemischer und physikalischer Struktur bekannt;There are already numerous oxide reduction catalysts of different types chemical and physical structure known;
209886/1129209886/1129
außerdem wurde die Fähigkeit zahlreicher Metalle und Metalloxide, entweder als Einzelverbindung oder in Kombination, zur vollständigen katalytischen Oxydation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid festgestellt.in addition, the ability of numerous metals and metal oxides, either as a single compound or in combination, to found complete catalytic oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide.
Um eine wirksame Entfernung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid aus Abgasen zu bewirken, muß ein Katalysator bereits wenige Minuten nach dem Anlassen der Maschine wirksam werden und seine Wirksamkeit während der verschiedenen Arbeitsbelastungen der Maschine aufrecht erhalten. Außerdem müssen die aufgrund extrem hoher Temperaturen auftretenden Probleme gelöst werden, die sich häufig ergeben, wenn die verunreinigenden Verbindungen oxydiert werden, wobei Temperaturen von 98O0C oder darüber feststellbar sind. Die bisher üblichen katalytischen Systeme können eine längere Belastung bei diesen Temperaturen ohne thermische oder thermochemische Zersetzung des Katalysators nicht aushalten.In order to effectively remove hydrocarbons and carbon monoxide from exhaust gases, a catalytic converter must become active within minutes of the engine being started and must maintain its efficiency during the various workloads of the engine. In addition, the problems which arise due to extremely high temperatures and which often arise when the contaminating compounds are oxidized must be solved, temperatures of 98O 0 C or above being detectable. The catalytic systems customary up to now cannot withstand prolonged exposure at these temperatures without thermal or thermochemical decomposition of the catalyst.
Bekanntlich wird die katalytische Aktivität in beträchtlichem Ausmaß von der Gesamtoberfläche des Katalysatorträgers beeinflußt, wobei die Gesamtoberfläche ihrerseits einer Beeinflussung durch die Temperatur des Katalysatorsystems unterliegt. Das Verhältnis von Gesamtoberfläche und Temperatur hängt in erster Linie von den chemischen und physikalischen Eigenschaften desIt is known that the catalytic activity is influenced to a considerable extent by the total surface area of the catalyst support, the total surface in turn being influenced by the temperature of the catalyst system. That Ratio of total surface area and temperature depends primarily on the chemical and physical properties of the
209886/1129209886/1129
Katalysatorträgermaterials ab. Die bisher üblichen Katalysatorträgermaterialien wie beispielsweise Siliziumdioxid» Siliziumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid'oder Tone weisen kein besonders günstiges Verhältnis von Gesamtoberfläche zu Temperatur auf, da diese Materialien zwar in katalytisch aktiver Form mit einer großen Gesamtoberfläche hergestellt werden können, aber bei Belastung von Temperaturen von etwa 980 bis l.O95°C etwa 90 % oder mehr ihrer Oberflächenaktivität verlieren.Catalyst support material from. The previously common catalyst support materials such as silicon dioxide, silicon dioxide-aluminum oxide, aluminum oxide or clays do not have a particularly favorable ratio of total surface area to temperature, since these materials can be produced in catalytically active form with a large total surface area, but when exposed to temperatures of about 980 to 1095 ° C lose about 90% or more of their surface activity.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Abgasentgiftungskatalysatoren zu entwickeln, die Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxydieren und Stickoxide aus den Auspuffgasen reduzieren können und die gleichzeitig thermisch und chemisch stabil sind.The invention is therefore based on the object of exhaust gas decontamination catalysts to develop that oxidize hydrocarbons and carbon monoxide and reduce nitrogen oxides from exhaust gases and which are thermally and chemically stable at the same time.
Zur Lösung der Aufgabe werden Abgasentgiftungskatalysatoren zur Umwandlung von verunreinigenden Verbindungen aus den Auspuffgasen von Verbrennungsmaschinen, die auf einem Katalysatorträger katalytisch wirksame Komponenten zum Oxydieren von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen und/oder zum Reduzieren von Stickoxiden enthalten, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sindj daß sie als Katalysatorträger einen SpinellTo solve the problem, exhaust gas decontamination catalysts are used to convert polluting compounds from the exhaust gases of internal combustion engines that have catalytically active components on a catalyst carrier for oxidizing Carbon monoxide and hydrocarbons and / or to reduce nitrogen oxides, proposed that are characterized sindj that they use a spinel as a catalyst support
p mit einer Gesamtoberfläche von 7 bis 200 m /g enthalten.p with a total surface area of 7 to 200 m / g.
Die erfindungsgemäßen Abgasentgiftungskatalysatoren enthalten demnach zur katalytischen Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlen-The exhaust gas decontamination catalysts according to the invention therefore contain for the catalytic oxidation of carbon monoxide and carbon
209öö6/1129209öö6 / 1129
Wasserstoffen und/oder zur Reduzierung von Stickoxiden befähigte Verbindungen auf einem Katalysatorträger aus einem Spinell mit einer Gesamtoberfläche von 7 bis 20Ö und vorzugsweise 20 bis 120 m2/g.Hydrogen and / or compounds capable of reducing nitrogen oxides on a catalyst support made from a spinel with a total surface area of 7 to 20 O and preferably 20 to 120 m 2 / g.
Der erfindungsgemäß als Katalysatorträger eingesetzte Spinell, Magnesiumaluminat, weist eine hervorragende physikalische und chemische Stabilität auf und behält auch bei erhöhten Betriebstemperaturen eine große Gesamtoberfläche.The spinel used as a catalyst support according to the invention, magnesium aluminate, has excellent physical properties and chemical stability and maintains even at elevated operating temperatures a large total surface.
Der Spinell kann in Teilchenform, als monolithische Struktur oder als Beschichtung auf einer monolithischen Struktur eingesetzt werden. Der Spinell weist nach dem Imprägnieren mit katalytisch wirksamen Verbindungen wie Kupfer, Chrom, .Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Platin und/oder Palladium auch bei Temperaturen über 98O C eine hervorragende thermische Stabilität auf. Die erfindungsgemäß verwendeten Spinelle können nach den in der italienischen Patentschrift Nr. 879 O87 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem Magnesiumaluminat MgAIpOj. durch thermische Zersetzung von zersetzbaren Salzen, Lösungen von zersetzbaren Salzen oder wässrigen ammoniakalischen Aufschlämmungen der Hydroxide oder Oxide in einer bei hoher Temperatur betriebenen Strahlmühle gewonnen wird. Durch Verwendung der Strahlmühle werden die zersetzbarenThe spinel can be used in particle form, as a monolithic structure or as a coating on a monolithic structure will. After impregnation with catalytically active compounds such as copper, chromium, manganese, Iron, cobalt, nickel, platinum and / or palladium have excellent thermal stability even at temperatures above 98O C. on. The spinels used according to the invention can be prepared according to the methods described in Italian patent specification No. 879 087 method described are prepared by adding magnesium aluminate MgAIpOj. by thermal decomposition of decomposable Salts, solutions of decomposable salts or aqueous ammoniacal slurries of the hydroxides or oxides in a jet mill operated at high temperature is obtained. By using the jet mill, the decomposable
209886/112 9209886/112 9
Verbindungen in Magnesiumaluminat umgewandelt, wobei außerdem die sonst üblichen aufwendigen Waschvorgänge vermieden werden. Die schnelle thermische Zersetzung in der Strahlmühle führt zu einer weitgehenden Eliminierung von flüchtigen Bestandteilen ohne Zunahme der Kristallgröße.Compounds converted into magnesium aluminate, being in addition the otherwise usual expensive washing processes can be avoided. The rapid thermal decomposition in the jet mill results to an extensive elimination of volatile constituents without increasing the crystal size.
Die so hergestellten Spinelle können nach dem Kalzinieren kalt verpreßt und auf etwa 97 bis 99 % der theoretischen Dichte gesintert werden, so daß sich aus den feinteiligen Spinellpulvern mechanisch widerstandsfähige Formstücke herstellen lassen. Diese Formstücke aus Spinell weisen bei einer Herstellung aus mikrokristallinen Spinellpulvern eine sehr feine Körnung, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine hervorragende Oberflächenformung auf.The spinels produced in this way can be cold-pressed after calcination and sintered to about 97 to 99% of the theoretical density, so that mechanically resistant moldings can be produced from the finely divided spinel powders. When produced from microcrystalline spinel powders, these shaped pieces made of spinel have a very fine grain size, excellent mechanical properties and excellent surface shaping.
Die sehr geringe Spinellkristallitgröße (Größenordnung nur wenige 100 Ä wie beispielsweise 100 bis 250 8) wird durch die sehr schnelle thermische Behandlung in der Strahlmühle erzielt. Das aus der Strahlmühle oder nach dem Vermählen in der Strahlmühle mit abschließender milder Kalzinierung gewonnene Produkt besteht aus einem in einer kristallinen Phase vorliegenden Magnesiumaluminat MgAl3O1^ und nicht aus MgAl2O^Al2O,+MgOj die Reinheit des Produktes erklärt sich aus der homogenen Vermischung des Einsatzmaterials und der momentanen Miteinanderausfällung, sobald die Lösung des gemischten Salzes zersetztThe very small spinel crystallite size (only a few 100 Å such as 100 to 250 8) is achieved by the very rapid thermal treatment in the jet mill. The product obtained from the jet mill or after grinding in the jet mill with subsequent mild calcination consists of a magnesium aluminate MgAl 3 O 1 ^ present in a crystalline phase and not of MgAl 2 O ^ Al 2 O, + MgOj the purity of the product is explained from the homogeneous mixing of the feedstock and the instantaneous co-precipitation as soon as the mixed salt solution decomposes
2 0 9886/11292 0 9886/1129
wird. Da sich die zur Spinellbildung eingesetzten Verbindungen in homogener Mischung befinden, sind die Diffusionswege sehr kurz, so daß es keiner starken Kalzinierung für die thermische Diffusion zur Bildung der Spinellphase bedarf.will. Since the compounds used to form the spinel are in a homogeneous mixture, the diffusion paths are very large short, so that there is no need for strong calcination for thermal diffusion to form the spinel phase.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Spinelle werden geeignete Magnesium- und Aluminiumverbindungen, und zwar meist Magnesiumnitrate und Aluminiumnitrate, vorzugsweise Mg (N0,)p«6Hp0 und Al(NO,),·9H9O ausgewählt. Geeignete Spinelle lassen sich aber auch aus anderen zersetzbaren Magnesium- oder Aluminiumsalzen oder -verbindungen herstellen, wie beispielsweise aus Magnesiumformiat, -acetat oder -nitrit, Aluminiumformiat, -acetat oder -nitrit oder aus Hydroxiden oder wasserhaltigen Oxiden sowie aus gemeinsam gefällten Hydroxiden oder Oxiden.To produce the spinels used according to the invention, suitable magnesium and aluminum compounds, namely mostly magnesium nitrates and aluminum nitrates, preferably Mg (NO,) p «6H p 0 and Al (NO,), 9H 9 O are selected. However, suitable spinels can also be produced from other decomposable magnesium or aluminum salts or compounds, such as, for example, from magnesium formate, acetate or nitrite, aluminum formate, acetate or nitrite, or from hydroxides or hydrous oxides and from jointly precipitated hydroxides or oxides.
Zur Herstellung eines Spinells aus einem stöchiometrischen Magnesiumaluminat muß das Verhältnis von MgOrAl2O, möglichst nahe am Wert 1 liegen (beispielsweise 1,00-0,01). Diese molaren Verhältnisse werden zur Herstellung von keramischen Formstücken zur Verwendung als Katalysatorträger, bevorzugt, gegebenenfalls können aber auch molare Verhältnisse von etwa 0,95:1 bis 1,2:1 eingesetzt werden, wobei insbesondere bei Verwendung eines molaren Überschusses von Magnesiumoxid besonders günstig ver-To produce a spinel from a stoichiometric magnesium aluminate, the ratio of MgOrAl 2 O must be as close as possible to the value 1 (for example 1.00-0.01). These molar ratios are preferred for the production of ceramic moldings for use as a catalyst carrier, but molar ratios of about 0.95: 1 to 1.2: 1 can also be used, where particularly when using a molar excess of magnesium oxide, ver -
20y886/112920y886 / 1129
wendbare Katalysatorträger für eine spätere Imprägnation mit Metalloxiden erhalten werden. Die Zusammenstellung des Einsatzmaterials erfolgt je nach Art der gewünschten Endzusammensetzung, indem im allgemeinen Magnesiumnitrat und Aluminiumnitrat in Wasser gelöst werden. Diese Salze können durch Zugabe von Ammoniak als wasserhaltige Oxide ausgefällt und dann in die Strahlmühle eingespeist werden. In diesen Fällen wird der pH-Wert der Aufschlämmung auf etwa 9 bis 10,5 eingestellt. Geeignete Spinelle können aber auch hergestellt werden, wenn Magnesiumnitrat-hexahydrat und Aluminiumnitrat-nonahydrat trocken in den geeigneten Mengen vermischt und die trockene Mischung in die Strahlmühle eingespeist wird.Beim trockenen Vermählen von Aluminiumoxid-trihydrat und Magnesiumnitrat-hexahydrat wird ebenfalls ein geeigneter sehr geringe Mengen Aluminiumoxid enthaltender Spinell gewonnen.reversible catalyst carrier for later impregnation Metal oxides are obtained. The composition of the input material depends on the type of final composition required, by generally dissolving magnesium nitrate and aluminum nitrate in water. These salts can be added by adding precipitated by ammonia as hydrous oxides and then fed into the jet mill. In these cases it will the pH of the slurry is adjusted to about 9-10.5. However, suitable spinels can also be produced if Magnesium nitrate hexahydrate and aluminum nitrate nonahydrate dry mixed in the appropriate amounts and the dry one Mixture is fed into the jet mill. During dry grinding of aluminum oxide trihydrate and magnesium nitrate hexahydrate a suitable spinel containing very small amounts of alumina is also obtained.
Die Lösung, Aufschlämmung oder trockene Mischung der Ausgangsverbindungen wird dann in die Strahlmühle eingespeist, deren Arbeitstemperatur vom Typ der Mühle und von der Art der gewünschten Reaktion abhängt. Die Strahlmühle kann in Gegenwart von Wasserdampf oder Luft betrieben werden.Beim Betrieb in Gegenwart von Wasserdampf liegt der Druck des zugespeistenThe solution, slurry or dry mixture of the starting compounds is then fed into the jet mill, the working temperature of which depends on the type of mill and the type desired Reaction depends. The jet mill can be operated in the presence of steam or air Presence of water vapor is the pressure of the fed
2 Wasserdampfes im allgemeinen zwischen etwa J>>5 bis 12,25 kg/cm2 water vapor generally between about J >> 5 to 12.25 kg / cm
Überdruck.Overpressure.
203886/1129203886/1129
Zur Herstellung der keramischen Formstücke wird das aus der Strahlmühle entnommene Pulver kalziniert und gesintert. Die Kalzinierung wird im allgemeinen ein oder zwei Stunden bei etwa 650 bis 1.1000C durchgeführt. Das kalzinierte Produkt wird in gewünschter Weise, wie beispielsweise zu Pellets, geformt und dann ein bis zwei Stunden bei Temperaturen von beispielsweise 1.^50 bis 1.65O0C gesintert.To produce the ceramic shaped pieces, the powder removed from the jet mill is calcined and sintered. The calcination is generally carried out at about 650 to 1,100 ° C. for one or two hours. The calcined product is in the desired manner, as for example, into pellets, molded and then sintered one to two hours at temperatures of for example 50 to 1. ^ 0 1.65O C.
Die erfindungsgemäß als Katalysatorträger eingesetzten Spinelle können verpreßt, pelletisiert oder gegebenenfalls zu monolithischen Strukturen geformt oder als Beschichtung auf monolithischen Strukturen aufgebracht werden.The spinels used as catalyst supports according to the invention can be compressed, pelletized or, if appropriate, monolithic Structures can be formed or applied as a coating on monolithic structures.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beispiele näher erläutert. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht.The invention is explained in more detail below with the aid of the examples. All parts and percentages relate, if any not otherwise specified, based on weight.
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines als Katalysatorträger geeigneten Spinells angegeben.This example shows the manufacture of a catalyst support suitable spinels.
30 Teile Aluminiumnitrat-nonahydrat Al(NO,),-9H3O wurden in einem Gefäß in HO Teilen entionisierten Wassers unter Rühren gelöst. In einem anderen Gefäß wurden 15 Teile Magnesiumnitrat-30 parts of aluminum nitrate nonahydrate Al (NO,) - 9H 3 O were dissolved in a vessel in HO parts of deionized water with stirring. In another vessel, 15 parts of magnesium nitrate
209886/1129209886/1129
- ίο -- ίο -
hexahydrat Mg(NO,),,'6H3O unter Rühren in 13,5 Teilen entionisierten Wasser gelöst. Die Lösungen wurden dann in solchen Mengen miteinander vermischt, daß sich eine gemischte Nitratlösung mit einem durch chemische Analyse bestimmten Verhältnis von Magnesiumoxid zu Aluminiumoxid von 1,01:1 bildete.Hexahydrate Mg (NO,) ,, '6H 3 O dissolved in 13.5 parts of deionized water with stirring. The solutions were then mixed together in amounts such that a mixed nitrate solution was formed having a ratio of magnesia to alumina as determined by chemical analysis of 1.01: 1.
Diese Nitratlösung wurde dann mit einer Geschwindigkeit von , 150 g/min in eine Strahlmühle eingespeist, deren Einlaßtemperatur 750 C und deren Auslaßtemperatur 5000C betrugen. Der als Mahlmedium verwendete Dampf wurde während des Mahlens aus einem Dampferhitzer mit einer Temperatur von 83O0C zur Mühle zugeführt, so daß während des Mahlvorganges ein Druck von 8,4 kg/cm überdruck herrschte. Die Nitratlösung zersetzte sich in der Strahlmühle momentan unter Bildung eines Magnesiumaluminatpulvers, das in einem fest angebauten Zyklonsammler gesammelt wurde. Das Pulver wurde dann drei Stunden bei einer Temperatur von 8000C kalziniert. Dieses Pulver erwies sich nach der Kalzinierung als Spinell mit einer Gesamtoberfläche bei Messung nach der BET-(Brunauer-Emmett-Teller)-Methode von 80 m /g.This nitrate solution was then fed at a rate of 150 g / min into a jet mill whose inlet temperature 750 C and the outlet temperature were 500 0 C. The steam used as a grinding medium has been supplied to the mill during the grinding of a steam heater having a temperature of 83O 0 C so that during the grinding process, a pressure of 8.4 kg / cm gauge pressure prevailed. The nitrate solution momentarily decomposed in the jet mill to form a magnesium aluminate powder, which was collected in a permanently attached cyclone collector. The powder was then calcined at a temperature of 800 ° C. for three hours. After calcination, this powder was found to be spinel with a total surface area of 80 m 2 / g when measured by the BET (Brunauer-Emmett-Teller) method.
In diesem Beispiel wird ein anderes Verfahren zur Herstellung eines als Katalysatorträger geeigneten Spinellpulvers angegeben.In this example, a different process for the production of a spinel powder suitable as a catalyst support is given.
209886/1129209886/1129
- ii -- ii -
Aus analysenreinem Magnesiumnitrat, Aluminiumoxid-monohydrat und Salpetersäure wurde eine Magnesium-Aluminium-Nitratlösung mit einem Verhältnis von MgO:Al2O, von 1,01:1,00 hergestellt. Diese Lösung wurde in einen mit Dampf (7900C) betriebenen Wärmereaktor eingespeist, dessert Auslaßtemperatur *Ι00°Ο betrug. Das gebildete pulverförmige Magnesiumaluminat wurde in zwei getrennten Behältern endsprechend der Teilchengröße aufgefangen und dann getrennt bei einer Temperatur von 800°C kalziniert, wonach sich Gesamtoberflächen von 73 bis 96 m /g feststellen ließen. Die Rontgenbeugungsspektren der Pulver entsprachen denen des Spinells MgAIpOh.A magnesium-aluminum-nitrate solution with a ratio of MgO: Al 2 O of 1.01: 1.00 was prepared from analytically pure magnesium nitrate, aluminum oxide monohydrate and nitric acid. This solution was fed to a steam-operated (790 0 C) Heat reactor outlet dessert * Ι00 ° Ο was. The pulverulent magnesium aluminate formed was collected in two separate containers according to the particle size and then separately calcined at a temperature of 800 ° C., after which total surface areas of 73 to 96 m / g could be determined. The X-ray diffraction spectra of the powder corresponded to those of the spinel MgAlpOh.
Aus dem in Beispiel 2 hergestellten Spinellpulver wurden als Katalysatorträger verwendbare Pellets hergestellt, indem die beiden Pulverfraktionen vermischt und mit 2 Gew.% Polyvinylalkohol, 2 Gew.% "Sterotex" und 6 Gew.% Wasser vermengt undUsable pellets were made from the spinel powder prepared in Example 2 as a catalyst support by the two powder fractions are mixed and blended with 2 wt.% Polyvinyl alcohol, 2 wt.% "Sterotex" and 6 wt.% Water and
2 dann in einer Presse mit einem überdruck von etwa 7 kg/cm verpreßt wurden. Der Preßkuchen wurde zerkleinert und gesiebt. Die eine mittlere Größe von etwa 0,^2 bis 0,119 mm aufweisende Fraktion wurde zur Herstellung von Pellets mit einem Durchmesser von etwa 0,^ cm in einer üblichen Granuliermaschine eingesetzt. Die Pellets wurden zum Abbrennen der organischen Bestandteile auf 76O0C erhitzt und zeigten anschließend eine Gesamtoberfläche von 58 m ~/g.2 were then pressed in a press with an excess pressure of about 7 kg / cm. The press cake was crushed and sieved. The fraction, which had an average size of about 0.2 to 0.119 mm, was used to produce pellets with a diameter of about 0.1 cm in a conventional granulating machine. The pellets were heated to 76O 0 C to burn off the organic constituents and then showed a total surface area of 58 m 2 / g.
209886/ 1 129209886/1 129
Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei aber die abschließende Kalzinierung bei 1.004 C durchgeführt
und ein granuliertes Produkt mit einer Gesaratoberfläche von
28 m /g erhalten wurde.The procedure described in Example 3 was repeated, but the final calcination was carried out at 1.004 C and a granulated product with a total surface area of
28 m / g was obtained.
Beispiel 3 wurde nochmals wiederholt, wobei aber die abschließende Kalzinierung bei etwa 1.1070C durchgeführt und ein granulier-Example 3 was again repeated, but the final calcination performed at about 1,107 0 C and a granulating
2
tes Produkt mit einer Gesamtoberfläche von 7 m /g erhalten wurde,2
tes product was obtained with a total surface area of 7 m / g,
^3*09 β der in Beispiel 3 hergestellten Spinellpellets mit einer
Oberfläche von 58 m^/g wurden mit 16,5 ml einer Lösung mit einem
Gehalt an 11,82 g Cu(NO.)2'3H2O und 4,89 g CrO, in einem
rotierenden Mischgerät imprägniert. Die Pellets wurden dann bei einer Temperatur von 110°C getrocknet und anschließend mit einer
Palladium-tetrammin-dinitrat-Lösung mit einem Gehalt an 0,0101 g
Palladium imprägniert. Die Pellets wurden dann anfangs bei 110 C und dann bei 2000C mehrere Stunden getrocknet und abschließend
drei Stunden bei 76O°C kalziniert. Der fertige Katalysator
("Katalysator 1") wies auf Spinellpellets als Träger einen Gehalt an 7,7 % CuO, 7,3 % Cr2O und 0,02 % Pd auf.^ 3 * 09 β of the spinel pellets produced in Example 3 with a surface area of 58 m ^ / g were mixed with 16.5 ml of a solution containing 11.82 g of Cu (NO.) 2 '3H 2 O and 4.89 g CrO, in one
impregnated rotating mixer. The pellets were then dried at a temperature of 110 ° C. and then impregnated with a palladium tetrammine dinitrate solution containing 0.0101 g of palladium. The pellets were then initially dried at 110 ° C. and then at 200 ° C. for several hours and finally
Calcined for three hours at 76O ° C. The finished catalyst
("Catalyst 1") had a content of 7.7 % CuO, 7.3 % Cr 2 O and 0.02 % Pd on spinel pellets as a carrier.
2 0 y B Ö B / 1 1 2 92 0 y B Ö B / 1 1 2 9
16,09 g Co(NO,)2«6H20 und 11,98 g Ni(NO3)^oH2O wurden zu 22,3 ml wässriger Lösung gelöst und dann zur zweimaligen Imprägnierung von 40,68 g der in Beispiel 4 hergestellten Spinellpellets mit einer Oberfläche von 28 m /g eingesetzt. Die Pellets wurden bei 110°C getrocknet und anschließend mit 1J,8 ml einer Palladium-tetrammin-dinitrat-Lösung mit einem Gehalt an 0,005 g Pd je ml imprägniert. Nach dem abschließenden dreistündigen Kalzinieren bei einer Temperatur von 760 C wies der Katalysator ("Katalysator 2") mit Spinellpellets als Träger einen Gehalt an 8,6 % CoO, 6,4 % NiO und 0,02 % Pd auf.16.09 g of Co (NO,) 2 «6H 2 0 and 11.98 g of Ni (NO 3 ) ^ oH 2 O were dissolved in 22.3 ml of aqueous solution and then 40.68 g of the in example were impregnated twice 4 produced spinel pellets with a surface area of 28 m / g are used. The pellets were dried at 110 ° C. and then impregnated with 1 J, 8 ml of a palladium tetrammine dinitrate solution containing 0.005 g of Pd per ml. After the final three-hour calcination at a temperature of 760 ° C., the catalyst ("catalyst 2") with spinel pellets as a carrier had a content of 8.6 % CoO, 6.4 % NiO and 0.02 % Pd.
Ein Monolith aus Cordierit der Firma American Lava Company wurde mit 15 Gew.% Magnesiumaluminat MgAIpOj,, Spinell, beschichtet. Der beschichtete Monolith wurde 40 Minuten in eine Platintetrammin-dinitrat-Lösung mit einem Platingehalt von 0,013 g Pt je ml eingetaucht. Anschließend wurde der Monolith zum Entfernen der überschüssigen Lösung mit Druckluft behandelt und dann im feuchten Zustand bei einer Temperatur von 65 C im Vakuum getrocknet. Der getrocknete Monolith wurde dann 3 Stunden im Wasserstoffstrom bei 32O°C reduziert. Dieser als "Katalysator 3" bezeichnete Katalysator wies einen Gehalt an 0,5 Gew.% Platinrnetall auf.A monolith of cordierite from American Lava Company was coated with 15 wt.% Magnesium aluminate spinel MgAIpOj ,,. The coated monolith was immersed for 40 minutes in a platinum tetrammine dinitrate solution with a platinum content of 0.013 g Pt per ml. The monolith was then treated with compressed air to remove the excess solution and then dried in a moist state at a temperature of 65 ° C. in vacuo. The dried monolith was then reduced in a stream of hydrogen at 320 ° C. for 3 hours. This referred to as "catalyst 3" catalyst had a content of 0.5 wt.% To Platinrnetall.
2Ü9886/11292Ü9886 / 1129
Die Katalysatoren aus den Beispielen 6, 7 und 8 wurden bei verschiedenen Temperaturen in einem Standardlaborverfahren auf ihre Wirksamkeit zur Umwandlung von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden zu nicht toxischen Produkten untersucht.The catalysts from Examples 6, 7 and 8 were run at various temperatures in a standard laboratory procedure on their effectiveness in converting carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides into non-toxic products examined.
Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Aus den Daten ergibt sich, daß in allen Fällen eine hohe Umwandlung von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden stattfindet.The test results are compiled in Table 1. It can be seen from the data that there is a high conversion in all cases of carbon monoxide, hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides takes place.
9886/11299886/1129
Temperatur in C bei Umwandlung in Temperature in C when converted to %%
O CO 00 CO KatalysatorO CO 00 CO catalyst
Durchsatzgeschwindigkeit Throughput speed
t η t η
10 % 10 %
CO HC NOCO HC NO
50 % 50 %
CO HC NOCO HC NO
Katalysator 1 14.000 hCatalyst 1 14,000 hours
-1-1
Katalysator 2 14.000 hCatalyst 2 14,000 hours
Katalysator 3 26.000 hCatalyst 3 26,000 hours
am Λ 90 % on Λ 90 %
CO HC NOCO HC NO
0,5 186 233 292 237' 307 346 362. 478 422 0,5 199 228 271 265 295 311 341 286 362 2,0 237 240 —- . 259 269 287 309 —0.5 186 233 292 237 '307 346 362.478 422 0.5 199 228 271 265 295 311 341 286 362 2.0 237 240 ---. 259 269 287 309 -
In diesem Beispiel wurde die Stabilität eines Abgasentgiftungskatalysators für Verbrennungsmotoren mit Spinell als Träger untersucht.In this example, the stability of an exhaust gas decontamination catalyst investigated for internal combustion engines with spinel as a carrier.
Nach dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren wurden Spinell-1 pellets mit einer wässrigen Nitratlösung mit einem Gehalt an Kobalt, Nickel und Palladium imprägniert. Nach dreistündiger Kalzinierung bei 76O°C wies der Katalysator mit Spinellpellets als Träger einen Gehalt an 8,6 Gew.% CoO, 6,4 Gew.% NiO und 0,02 Gew.? Pd auf.According to the method described in Example 7, spinel pellets 1 were impregnated with an aqueous nitrate solution containing cobalt, nickel and palladium. After three hours' calcination at 76o ° C the catalyst had Spinellpellets with as carrier a content of 8.6 wt.% CoO, 6.4 wt.% NiO and 0.02 wt.? Pd on.
Die katalytische Aktivität und die Alterungseigenschaften wurden untersucht, indem die Aktivität des frischen Katalysators und die Aktivität des Katalysators nach 17,5-stündigem Betrieb unter simulierten Auspuffbedingungen bei einer Temperatur von 79O°C gemessen wurden. Aus der folgenden Tabelle 2 ergibt sich, daß dabei nur eine geringfügige Änderung der Wirksamkeit eintritt:The catalytic activity and the aging properties were examined by determining the activity of the fresh catalyst and the activity of the catalyst after 17.5 hours of operation simulated exhaust conditions were measured at a temperature of 790 ° C. From the following table 2 it can be seen that there is only a slight change in effectiveness:
Katalytische Aktivität von frischem und gealtertem Katalysator (14.000 h"1, 0,5 % O2)Catalytic activity of fresh and aged catalyst (14,000 h " 1 , 0.5 % O 2 )
10 % 50 % 90 % 10% 50 % 90 %
P_2 ίί2 Ü2 co HC no co hg noP_2 ίί2 Ü2 co HC no co hg no
FrischerFresher
Katalysator 199 228 ?'[1 265 239 311 31Il 342 362Catalyst 199 228 ? '[1 265 239 311 3 1 Il 342 362
gealterteraged
Katalysator 213 P1Ii 277 283 302 322 351 342Catalyst 213 P 1 Ii 277 283 302 322 351 342
2 0HU:J 6/11292 0HU: J 6/1129
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16446571A | 1971-07-20 | 1971-07-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2233187A1 true DE2233187A1 (en) | 1973-02-08 |
Family
ID=22594612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2233187A Pending DE2233187A1 (en) | 1971-07-20 | 1972-07-06 | EMISSION DETOXIFICATION CATALYST |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2233187A1 (en) |
FR (1) | FR2146440A1 (en) |
GB (1) | GB1369745A (en) |
IT (1) | IT962926B (en) |
NL (1) | NL7210062A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2721574A1 (en) * | 1977-05-13 | 1978-11-16 | Giulini Chemie | METHOD OF MANUFACTURING MAGNESIUM SPINEL |
DE3729126A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-04-06 | Mototech Motoren Umweltschutz | Diesel soot-particle filter and process for the production thereof |
DE3731889A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-06-29 | Mototech Motoren Umweltschutz | Diesel soot particle filter and process for the production thereof |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX4509E (en) * | 1975-08-27 | 1982-06-02 | Engelhard Min & Chem | IMPROVED CATALYTIC COMPOSITION FOR SIMULTANEOUS OXIDATION GASCOUS HYDROCARBONS AND CARBON MONOXIDE AND REDUCE NITROGEN OXIDES |
DE2745188C3 (en) * | 1977-10-07 | 1980-05-08 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Shaped catalyst, process for its manufacture and use |
FR2655878B1 (en) * | 1989-12-20 | 1994-03-25 | Gaz De France | OXIDATION CATALYSTS AND COMBUSTION METHOD USING SUCH CATALYSTS. |
JP4325648B2 (en) * | 2005-10-24 | 2009-09-02 | トヨタ自動車株式会社 | Catalyst carrier and exhaust gas purification catalyst |
CN113117694A (en) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | Cobalt-aluminum spinel supported Pd-Pt catalyst and preparation method and application thereof |
-
1972
- 1972-06-20 GB GB2887272A patent/GB1369745A/en not_active Expired
- 1972-07-06 DE DE2233187A patent/DE2233187A1/en active Pending
- 1972-07-17 IT IT27092/72A patent/IT962926B/en active
- 1972-07-20 FR FR7226246A patent/FR2146440A1/fr not_active Withdrawn
- 1972-07-20 NL NL7210062A patent/NL7210062A/xx unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2721574A1 (en) * | 1977-05-13 | 1978-11-16 | Giulini Chemie | METHOD OF MANUFACTURING MAGNESIUM SPINEL |
DE3729126A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-04-06 | Mototech Motoren Umweltschutz | Diesel soot-particle filter and process for the production thereof |
DE3731889A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-06-29 | Mototech Motoren Umweltschutz | Diesel soot particle filter and process for the production thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT962926B (en) | 1973-12-31 |
FR2146440A1 (en) | 1973-03-02 |
NL7210062A (en) | 1973-01-23 |
GB1369745A (en) | 1974-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60110079T2 (en) | CATALYST FOR REMOVING NITROGEN OXIDE AND METHOD FOR CARRYING OUT METHODS INCLUDING THE FORMATION OF NITROGEN OXIDE | |
DE3882952T2 (en) | Catalyst support containing lanthanides. | |
DE69919917T2 (en) | Catalyst for purifying exhaust gases and process for its preparation | |
DE69101951T2 (en) | Combustion catalyst containing rare earth complex oxide of the perovskite type. | |
DE69324170T2 (en) | PEROVSKITETYPE ADDITIVE FOR FCC NOX REDUCTION | |
DE68909975T2 (en) | Catalytic converter supports and catalytic converters for the treatment of engine exhaust gases and processes for their production. | |
DE69908032T2 (en) | Spinel type oxide compound and process for producing the same | |
DE69115895T2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
DE3856024T2 (en) | Process for the treatment of exhaust gases with a catalyst containing copper and cerium oxide | |
DE3120780A1 (en) | DIESEL EXHAUST CATALYST | |
CH643753A5 (en) | METHOD FOR PRODUCING A CATALYST COMPOSITION. | |
DE2342909A1 (en) | CATALYST | |
WO1998026858A1 (en) | Method for the reduction of nitrogen oxides | |
DE4131954A1 (en) | EXHAUST GASOLINE AND METHOD FOR CLEANING EXHAUST GASES | |
DE69004002T2 (en) | Uranium, at least one promoter for uranium and at least one multifunctional catalyst containing noble metal for the treatment of exhaust gases from internal combustion engines and its production. | |
DE2338900A1 (en) | PRECIOUS METAL CATALYSTS | |
DE102011120869A1 (en) | Process for the preparation of perovskite oxide-based catalyst particles | |
EP1257347A1 (en) | Catalyst for decomposing n2o, its use and method for the production thereof | |
DE2362601A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING AN EXHAUST GAS CATALYST | |
DE69332043T2 (en) | Removal of nitrogen oxides from exhaust gas | |
DE2233187A1 (en) | EMISSION DETOXIFICATION CATALYST | |
DE2214604B2 (en) | Process for making improved exhaust gas cleaning catalysts | |
EP0634990B1 (en) | Chromium-free catalyst based on iron oxide for the conversion of carbon monoxide | |
DE1268907B (en) | Use of carrier catalysts for the oxidation of exhaust gases from internal combustion engines | |
DE4292694C2 (en) | Catalyst, its preparation and its use for the hydrogenation of gaseous CO¶2¶ |