DE2242183A1 - CATALYST AND PROCESS FOR THE REDUCTION OF NITROGEN OXYDE - Google Patents
CATALYST AND PROCESS FOR THE REDUCTION OF NITROGEN OXYDEInfo
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Description
Standard Oil Company, Chicago, Ill./USAStandard Oil Company, Chicago, Ill./USA
Katalysator und Verfahren zur Reduktion von StickoxydenCatalyst and process for the reduction of nitrogen oxides
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Stickoxydgasen, bei dem die Bildung an Ammoniak minimal gehalten wird, und einen Katalysator zur Durchführung des Verfahrens. Man nimmt an, daß Nickeloxyd, das in dem Katalysator vorhanden ist, dafür verantwortlich ist, daß die Bildung von Ammoniak unterdrückt wird. Man verwendet ungefähr 20 Gew.%, vorzugsweise von 20 bis 60 Gew.%. Nickeloxyd. Der Katalysator kann ebenfalls andere Metalloxyde wie Kupferoxyd, Eisenoxyd und Chromoxyd enthalten. Diese Metalloxyde enthalten vorzugsweise einen Träger wie anorganische, poröse, feuerfeste Materialien, vorzugsweise Aluminiumoxyd.The invention relates to a method for reducing nitrogen oxide gases in which the formation of ammonia is minimal is held, and a catalyst for carrying out the process. It is believed that nickel oxide is present in the catalyst is present is responsible for suppressing the formation of ammonia. About 20% by weight, preferably from 20 to 60% by weight, is used. Nickel oxide. The catalyst can also contain other metal oxides such as copper oxide, iron oxide and chromium oxide. These Metal oxides preferably contain a carrier such as inorganic, porous, refractory materials, preferably Aluminum oxide.
Ein katalytischer Auspufftopf, der zwei einzelne katalytische Betten enthält, wurde als Vorrichtung vorgeschlagen, um die Verunreinigung durch Autoabgase zu bekämpfen. Das erste Bett enthält einen Katalysator, der die Reduktionsreaktion zwischen Reduktionsmittel in den Auspuffgasen wie Kohlen-A catalytic muffler containing two single catalytic beds has been proposed as a device to prevent the Combat pollution from car exhaust. The first bed contains a catalyst that does the reduction reaction between reducing agents in the exhaust gases such as carbon
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monoxyd und Oxyden des Stickstoffs aktiviert. Bei hohen Temperaturen werden Stickstoff und Kohlendioxyd gebildet. Bei niederen Temperaturen, insbesondere beim Anlassen, begünstigen die Reaktionsbedingungen die Bildung von Ammoniak. Das zweite Bett enthält Katalysatoren, die die Oxydationsreaktion zwischen Kohlenmonoxyd und sekundärer Luft, die in das System eingeführt ist, aktivieren. Wenn Ammoniak in diesem zweiten Bett vorhanden ist, wird es zu Stickoxyd oxydiert. Um daher die Anwesenheit von Stickoxyd in Autoabgasen klein zu halten oder auszuschließen, ist es erforderlich, in dem ersten katalytisehen Bett die Bildung von Ammoniak zu vermeiden oder auf den niedrigstmoglichen Wert zu vermindern, insbesondere bei niedrigen Temperaturen von ungefähr 316 bis ungefähr 704°C (600 bis 1300°F).activated monoxide and oxides of nitrogen. At high temperatures nitrogen and carbon dioxide are formed. At low temperatures, especially when tempering, the reaction conditions favor the formation of Ammonia. The second bed contains catalysts that control the oxidation reaction between carbon monoxide and secondary Activate air introduced into the system. If ammonia is present in that second bed, it will become too Oxide of nitrogen is oxidized. Therefore, in order to keep the presence of nitrogen oxide in car exhausts small or to exclude it, it is required, the formation in the first catalytic bed Avoid ammonia or reduce it to the lowest possible level, especially at low temperatures from about 316 to about 704 ° C (600 to 1300 ° F).
Es wurde nun gefunden, daß Nickeloxyd die Ammoniakbildung während der Reduktion von Stickoxyden bei niedrigen Temperaturen unterdrückt. Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Reduktion von Stickoxyden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Stickoxyde durch eine Zone geleitet, die bei solchen Bedingungen betrieben wird, bei denen Stickoxyde reduziert werden, wobei die Zone einen Katalysator enthält, der mindestens ungefähr 20 Gew.% Nickel enthält. Vorzugsweise sind zwischen ungefähr 20 und ungefähr 60 Gew.% Nickeloxyd, bezogen auf das Gewicht des Gesamtkatalysators, erforderlich, um eine bemerkenswerte Verhinderung der Ammoniakbildung während der Reduktion der Stickoxyde, insbesondere bei niederen Temperaturen, von ungefähr 316 bis ungefähr 704°C (600 bis 1300°F),zu erzielen.It has now been found that nickel oxide prevents ammonia formation during the reduction of nitrogen oxides at low temperatures suppressed. The invention relates to a new process for reducing nitrogen oxides. In the inventive Process, the nitrogen oxides are passed through a zone that is operated under such conditions, in which nitrogen oxides are reduced, the zone containing a catalyst which is at least about 20% by weight nickel contains. Preferably between about 20 and about 60% by weight of nickel oxide, based on the weight of the total catalyst, required to have a remarkable prevention of ammonia formation during the reduction of nitrogen oxides, especially at lower temperatures, from about 316 to about 704 ° C (600 to 1300 ° F).
Es ist am vorteilhaftesten, das erfindungsgemäße Verfahren zu verwenden, um die Stickoxyde, die in Abgasen von Verbrennungsmaschinen auftreten, zu reduzieren. Solche Abgase umfassen ebenfalls Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd. Diese Materialien dienen als ReduktionsmittelIt is most advantageous to use the method according to the invention to remove the nitrogen oxides that are present in exhaust gases from internal combustion engines occur to reduce. Such exhaust gases also include hydrogen, hydrocarbons and Carbon monoxide. These materials act as reducing agents
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und reagieren mit den Stickoxyden, wobei Stickstoff, Wasser, Kohlendioxyd und etwas Ammoniak gebildet werden. Der hohe Gehalt an Nickeloxyd in dem erfindungsgemäßen Katalysator hält die Ammoniakbildung jedoch gering. Im allgemeinen wird die Temperatur in der Reduktionszone zwischen ungefähr 260 und ungefähr 816°C (500 und 15000F) gehalten, und die Raumgeschwindigkeit der Abgase, die durch diese Zone geleitet werden, liegt in Bereichen zwischen ungefähr 15 000 und ungefähr 35 000 Volumen Abgase pro Stunde pro Volumen Katalysator.and react with the nitrogen oxides to form nitrogen, water, carbon dioxide and some ammonia. The high content of nickel oxide in the catalyst according to the invention, however, keeps the formation of ammonia low. Generally, the temperature in the reduction zone of between about 260 and about 816 ° C (500 and 1500 0 F) is maintained, and the space velocity of the exhaust gases are passed through this zone, is located in areas between about 15 000 to about 35,000 volume Exhaust gases per hour per volume of catalyst.
Der erfindungsgemäße Katalysator enthält anorganisches, poröses, feuerfestes Material, das als Trägerstoff für das Nickeloxyd verwendet wird. Aluminiumoxyd ist das bevorzugte Trägermaterial, aber Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd, Bauxit, Zirkonoxyd, Magnesiumoxyd-Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd, Magnesiumoxyd-Aluminiumoxyd oder Zinkoxyd-Aluminiumoxyd können ebenfalls verwendet werden. Diese Trägerstoffe, die physikalisch stark bzw. fest sind, sind am meisten bevorzugt, da sie das fortwährende Schütteln, das in katalytischen Auspufftopfen auftritt, aushalten. Die aktiven katalytischen Bestandteile können mit den Trägerstoffmaterialien durch Imprägnieren oder durch Copräcipitation vermischt werden. Einige Trägerstoffe werden leichter imprägniert als andere und dies muß man bei der Herstellung des Katalysators beachten. Die Bestandteile können gleichzeitig oder nacheinander vermischt werden.The catalyst according to the invention contains inorganic, porous, refractory material which is used as a carrier for the Nickel oxide is used. Alumina is the preferred carrier material, but silica-alumina, bauxite, Zirconium oxide, magnesia-alumina-silicon dioxide, magnesia-aluminum oxide or zinc oxide-aluminum oxide can also be used. These carriers that are physically strong or solid are most preferred, because they can withstand the constant shaking that occurs in catalytic mufflers. The active catalytic Components can be mixed with the carrier materials by impregnation or by coprecipitation will. Some carriers are more easily impregnated than others and this must be done in the preparation of the catalyst note. The ingredients can be mixed together or sequentially.
Zusätzlich zu dem Nickeloxyd können eine oder mehrere der folgenden Bestandteile in dem Katalysator vorhanden sein: Kupferoxyd (CuO), Chromoxyd (Cr2O,), Eisenoxyd (Fe2O3), Bariumoxyd (BaO) oder ein Metall der Platinreihe, ins. besondere Platin und Palladium. Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Katalysator Nickeloxyd und Kupferoxyd auf einem Trägerstoff. Das Nickel-In addition to the nickel oxide, one or more of the following components can be present in the catalyst: copper oxide (CuO), chromium oxide (Cr 2 O,), iron oxide (Fe 2 O 3 ), barium oxide (BaO) or a metal from the platinum series, ins. special platinum and palladium. In a preferred embodiment of the invention, the catalyst contains nickel oxide and copper oxide on a carrier. The nickel
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oxyd ist in einer Menge zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.% und das Kupferoxyd in einer Menge zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 Gew.% vorhanden. Bei einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Katalysator Nickeloxyd, Kupferoxyd, Eisenoxyd auf dem Träger. Das Nickeloxyd ist in einer Menge zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.#, das Kupferoxyd in einer Menge zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 Gew.% und das Eisenoxyd in einer Menge zwischen ungefähr 1 und ungefähr 20 Gew.% vorhanden. Die am meisten bevorzugte Katalysatorform enthält ungefähr 23 bis 28 Gew.% Nickeloxyd, ungefähr 5 bis 8 Gew.% Kupferoxyd,ungefähr 5 bis 8 Gew.% Chromoxyd und ungefähr 0,5 bis 2 Gew.% Eisenoxyd auf einem Aluminiumoxyd-Träger. Gewünschtenfalls kann diese am meisten bevorzugte Form ebenfalls ungefähr 0,5 bis 2 Gew.% Bariumoxyd enthalten. The oxide is present in an amount between about 20 and about 40 percent by weight and the copper oxide is present in an amount between about 5 and about 15 percent by weight. In another preferred embodiment of the invention, the catalyst contains nickel oxide, copper oxide, iron oxide on the carrier. The nickel oxide is present in an amount between about 20 and about 40 weight percent, the copper oxide in an amount between about 5 and about 15 weight percent, and the iron oxide in an amount between about 1 and about 20 weight percent. The most preferred form of catalyst contains about 23 to 28 weight percent nickel oxide, about 5 to 8 weight percent copper oxide, about 5 to 8 weight percent chromium oxide and about 0.5 to 2 weight percent iron oxide on an alumina support. If desired, this most preferred form can also contain about 0.5 to 2 weight percent barium oxide.
Das Eisenoxyd-Kupferoxyd ergibt ein katalytisches System, das sehr wirksam ist, um die Reduktion der Stickoxyde zu aktivieren. Das Chromoxyd hilft, daß dieses System innerhalb eines weiten Temperaturbereichs seine hohe Aktivität beibehält. Das Nickeloxyd unterdrückt die Ammoniakbildung und verleiht dem Katalysator Beständigkeit gegenüber chemischer Entaktivierung. Die Metalle der Platinreihe, insbesondere in niedrigen Konzentrationen von ungefähr 0,02 bis ungefähr 0,1 Gew.56, verleihen dem Katalysator die Fähigkeit, die Oxydation von Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen bei niedriger Temperatur zu aktivieren. Wenn Metalle der Platinreihe in dem Katalysator vorhanden sind, besitzt der Katalysator eine zweifache Funktion. Er aktiviert die Reduktion von Stickoxyden und die Oxydation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd. Diese letztere Fähigkeit ist wichtig beim Anlassen, wenn der Oxydationskatalysator in dem zweiten Bett nicht maximal wirksam ist.The iron oxide-copper oxide results in a catalytic system that is very effective in reducing the nitrogen oxides activate. The chromium oxide helps this system to maintain its high activity over a wide temperature range. The nickel oxide suppresses the formation of ammonia and gives the catalyst resistance to chemicals Deactivation. The platinum series metals, especially in low concentrations from about 0.02 to about 0.1 wt. 56, give the catalyst the ability to To activate oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons at low temperature. When metals the When platinum series are present in the catalyst, the function of the catalyst is twofold. He activates the reduction of nitrogen oxides and the oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide. This latter ability is important when starting when the oxidation catalyst in the second bed is not maximally effective.
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Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Umwandlung zu Ammoniak durch andere Metalloxyd-Zusatzstoffe, die relativen Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenmonoxyd und von der Katalysatortemperatur beeinflußt wird.It has also been found that the conversion to ammonia by other metal oxide additives, the relative concentrations is influenced by oxygen and carbon monoxide and by the catalyst temperature.
Die Zugabe bestimmter Oxyde zu dem erfindungsgemäßen Katalysatorsystem kann entweder die Ammoniakbildung aktivieren oder weiter unterdrücken. Beispielsweise aktivieren die Oxyde von Cer und Kalium in einem Nickeloxyd-Kupferoxyd-Katalysator (25 Gew.% NickaLoxyd, 6 Gew.56 Kupferoxyd auf Aluminiumoxyd) die Ammoniakbildung. Die Oxyde von Barium, Strontium und Natrium besitzen keine Wirkung und die Oxyde von Magnesium, Mangan und Calcium unterdrücken die Ammoniakbildung weiter. Cälciumoxyd besitzt jedoch die Neigung zu bewirken, daß der Katalysator instabil wird.The addition of certain oxides to the catalyst system of the invention can either activate or further suppress ammonia formation. For example, activate the Oxides of cerium and potassium in a nickel oxide-copper oxide catalyst (25% by weight nickel oxide, 6% by weight copper oxide Aluminum oxide) the formation of ammonia. The oxides of barium, strontium and sodium have no effect and the oxides of magnesium, manganese and calcium suppress the formation of ammonia Further. However, calcium oxide has a tendency to cause the catalyst to become unstable.
Die Ammoniakbildung ist ebenfalls eine Funktion des Verhältnisses von Sauerstoff zu Kohlenmonoxyd in den Abgasen. Es wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenmonoxyd gleichzeitig oder unabhängig variiert wurdenβ Die untersuchten Bereiche variierten zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 1,3% für Sauerstoff und zwischen ungefähr 0,8 und ungefähr 2,5$ für Kohlenmonoxyd.. In Fig. 1 ist eine graphische Darstellung gegeben, in der die Umwandlung von Stickoxyden und die Bildung"von Ammoniak während der Umwandlung bei verschiedenen Verhältnissen von Sauerstoff und Kohlenmonoxyd dargestellt ist. Der Katalysator der für die Aufstellung dieser Ergebnisse verwendet wurde, enthielt 25 Gew.% Nickeloxyd, 6 Gew.% Kupferoxyd und 69 Gew.tf Aluminiumoxyd." In Fig. 2 ist eine graphische Darstellung gegeben, die die Umwandlung der Stickoxyde und die Bildung von Ammoniak während einer solchen Umwandlung bei verschiedenen Sauer-Ammonia formation is also a function of the oxygen to carbon monoxide ratio in the exhaust gases. There were carried out experiments in which the concentrations of oxygen and carbon monoxide were varied simultaneously or independently β The examined regions varied between about 0.5 and about 1.3% for oxygen and between about 0.8 and about 2.5 $ for carbon monoxide In Fig. 1 is a graph showing the conversion of nitrogen oxides and the formation of "ammonia" during the conversion at various ratios of oxygen and carbon monoxide. The catalyst used to produce these results contained 25% % By weight of nickel oxide, 6% by weight of copper oxide and 69% by weight of aluminum oxide. " In Fig. 2 a graph is given which shows the conversion of nitrogen oxides and the formation of ammonia during such a conversion at different acidic
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stoff-Kohlenmonoxyd-Verhältnissen zeigt, wobei ein Katalysator verwendet wurde, der kein Nickeloxyd enthielt. Der Katalysator, der bei der Aufstellung dieser Ergebnisse verwendet wurde, enthielt 10 Gew.% Eisenoxyd, 10 Gew.% Kupferoxyd und 80 Gew.% Aluminiumoxyd.shows material-carbon monoxide ratios, using a catalyst which did not contain nickel oxide. The catalyst, which was used in the preparation of these results, containing 10 wt.% Iron oxide, 10 wt.% Copper oxide and 80 wt.% Alumina.
Die Ergebnisse, die durch diese Zeichnungen dargestellt sind, sind typisch und sie zeigen, daß die Umwandlung von Stickoxyden zu Ammoniak teilweise von dem Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenmonoxyd abhängt. Die Reduktion von Stickoxyd bleibt bei Sauerstoff-Kohlenmonoxyd-Verhältnissen, die geringer sind als 0,6, sehr hoch und nimmt sehr scharf bei Verhältnissen, die größer als 0,7 sind, ab. Die Bildung von Ammoniak nimmt mehr oder weniger allmählich mit steigendem Verhältnis von Sauerstoff-Kohlenmonoxyd ab. Die scharfe Abnahme in der Umwandlung der gesamten Stickoxyde über dem Verhältnis von 0,7 resultiert vermutlich aus der Unwirksamkeit der Reduktionsmittel, die vorzugsweise mit Sauerstoff bei hohen Sauerstoffkonzentrationen reagieren. Messungen haben ergeben, daß die Oxydation von Kohlenmonoxyd fast immer bei Verhältnissen über 0,7 vollständig ist. Andererseits kann eine erniedrigte Ammoniakbildung bei erhöhtem Sauerstoff-Kohlenmonoxyd-Verhältnis durch die Entfernung von Wasserstoff durch Oxydation bedingt sein. Es soll bemerkt werden, daß der Katalysator, der bei der Aufstellung der Werte für Fig. 1 verwendet wurde, ungefähr 25 Gew.% Nickeloxyd enthält. Der Katalysator, der zur Aufstellung der Ergebnisse von Fig. 2 verwendet wurde, enthält kein Nickeloxyd. Selbst bei einem niedrigen Sauerstoff-Kohlenmonoxyd-Verhältnis von ungefähr 0,2 war die Umwandlung von Stickoxyden zu Ammoniak bei Verwendung des Katalysators, der Nickeloxyd enthielt, ungefähr 50% geringer als bei dem Katalysator, der kein Nickeloxyd enthielt.The results presented by these drawings are typical and they show that the conversion of nitric oxides to ammonia depends in part on the ratio of oxygen to carbon monoxide. The reduction of nitric oxide remains very high at oxygen-carbon monoxide ratios that are less than 0.6 and takes very sharply at ratios greater than 0.7. The formation of ammonia increases more or less gradually Oxygen-carbon monoxide ratio. The sharp decrease in the conversion of total nitrogen oxides above the ratio of 0.7 presumably results from the ineffectiveness of the reducing agents, which are preferably with Oxygen react at high oxygen concentrations. Measurements have shown that the oxidation of carbon monoxide is almost always complete at ratios above 0.7. On the other hand, reduced ammonia formation can result increased oxygen-carbon monoxide ratio due to the removal of hydrogen through oxidation. It should be noted that the catalyst used in the installation of the values used for Fig. 1 contains approximately 25% by weight nickel oxide. The catalyst that was used to set up of the results of Fig. 2 was used does not contain nickel oxide. Even with a low oxygen-carbon monoxide ratio of about 0.2 was the conversion of nitrogen oxides to ammonia using the catalyst which contained nickel oxide, about 50% less than the catalyst which contained no nickel oxide.
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In Fig. 3 sind die Temperaturwirkungen zwei verschiedener Katalysatoren dargestellt, wobei das Sauerstoff-Kohlenmonoxyd-Verhältnis ungefähr 0,3 betrug und die Raumgeschwindigkeit der Abgase ungefähr 27 000 Volumen Abgase/h/Katalysatorvolumen betrug. Der Katalysator A enthält 25% Nickeloxyd und der Katalysator B enthält nur 10% Nickeloxyd. Bei einer Temperatur im Bereich von 549 bis 8160C (1020 bis 15000F) nimmt die Ammoniakbildung mit zunehmender Temperatur ab. Der Katalysator A ist ein wirksameres Katalysatorsystem als Katalysator B wegen der größeren Menge an Nickeloxyd.In Fig. 3, the temperature effects of two different catalysts are shown, the oxygen to carbon monoxide ratio being approximately 0.3 and the space velocity of the exhaust gases being approximately 27,000 volumes exhaust gases / h / catalyst volume. Catalyst A contains 25% nickel oxide and catalyst B contains only 10% nickel oxide. At a temperature in the range 549-816 0 C (1020-1500 0 F), the formation of ammonia with increasing temperature decreases. Catalyst A is a more effective catalyst system than Catalyst B because of the larger amount of nickel oxide.
Die folgenden. Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken. In den Beispielen sind bevorzugte Verfahren zur Herstellung des Katalysators dargestellt.The following. Examples illustrate the invention without, however, restricting it. In the examples are preferred Process for the preparation of the catalyst shown.
Der Katalysator dieses Beispiels wird gemäß einem Drei-Stufen-Verfahren hergestellt, wobei man ein Aluminiumoxyd verwendete, das von der American Cyanamid Co. unter der Bezeichnung Aero-100 verkauft wird. Bei der Stufe 1 werden 3974 g Nickel(II)-nitrat, 1290 g Chromnitrat, 744 g Kupfernitrat und 413 g Eisen(III)-nitrat in warmem Wasser bis zu einem Volumen von 4500 ml gelöst. Diese Lösung wird mit 4892 g calciniertem Cyanamid Aero-100 (0,15 cm; 1/16 inch-Extrudat) vermischt. Das Oberflächenwasser wird durch Trocknen bei ungefähr 93,3°C (2000F) während ungefähr 16 Stunden entfernt. Danach wird 5 bis 7 Stunden bei 538°C (10000F) calciniert. Bei der Stufe 2 werden 3974 g Nickelnitrat, 1290 g Chromnitrat, 744 g Kupfernitrat und 413 g Eisen(IIl)-nitrat in warmem Wasser auf ein Volumen von 3840 ml gelöst. Diese Lösung wird zu dem imprägnierten calcinierten Zwischenprodukt, das man bei Stufe 1 erhalten hatte, zugefügt. Das Oberflächenwasser wird wieder durchThe catalyst of this example is prepared according to a three step process using an alumina sold by American Cyanamid Co. under the designation Aero-100. In step 1, 3974 g nickel (II) nitrate, 1290 g chromium nitrate, 744 g copper nitrate and 413 g iron (III) nitrate are dissolved in warm water up to a volume of 4500 ml. This solution is mixed with 4892 grams of calcined Cyanamid Aero-100 (0.15 cm; 1/16 inch extrudate). The surface water is removed by drying at about 93.3 ° C (200 0 F) for about 16 hours. Thereafter, it is calcined for 5 to 7 hours at 538 ° C (1000 0 F). In stage 2, 3974 g of nickel nitrate, 1290 g of chromium nitrate, 744 g of copper nitrate and 413 g of iron (IIl) nitrate are dissolved in warm water to a volume of 3840 ml. This solution is added to the impregnated calcined intermediate obtained in step 1. The surface water is going through again
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Trocknen bei ungefähr 930C (2000F) während 16 Stunden entfernt und das Material wird erneut in Luft bei 5380C (10000F) während 5 bis 7 Stunden calciniert. Das Material, das man bei Stufe 2 erhält, wird mit 278 g Bariumnitrat in ausreichend warmem Wasser imprägniert, um ein Volumen von 3840 ml zu ergeben. Das Material wird wieder zur Entfernung des Oberflächenwassers getrocknet und in Luft bei 5380C (10000F) während 5 bis 7 Stunden calciniert. Bei diesem Verfahren erhält man eine Grundzusammensetzung, die 25% Nickeloxyd, 6% Kupferoxyd, 6% Chromoxyd, 2% Eisenoxyd und 1% Bariumoxyd enthält.Drying at about 93 ° C (200 ° F) for 16 hours is removed and the material is calcined again in air at 538 ° C (1000 ° F) for 5 to 7 hours. The material obtained from step 2 is impregnated with 278 g of barium nitrate in warm water enough to make a volume of 3840 ml. The material is dried again to remove the surface water and calcined in air at 538 ° C. (1000 ° F.) for 5 to 7 hours. In this process a basic composition is obtained which contains 25% nickel oxide, 6% copper oxide, 6% chromium oxide, 2% iron oxide and 1% barium oxide.
Der Katalysator dieses Beispiels wird gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß man ein Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd verwendet, das von der American Cyanamid Co. unter der Bezeichnung Aero-105 vertrieben wird. Dies ist ein 0,15 cm (1/16 inch)-Extrudet, das ungefähr 5% Siliciumdioxyd enthält. Untersuchungen der Katalysatoren der Beispiele 1 und 2 zeigten, daß beide Katalysatoren hochaktiv waren, daß aber der Katalysator von Beispiel 1 unter den Versuchsbedingungen etwas besser war als der von Beispiel 2. Bei diesen Versuchen wurden diese Katalysatoren Autoabgasen aus einem Auto auf einem Dynamometer während 50 Stunden und 80 km/h (50 mph) und einem Behalt von 1,5% Kohlenmonoxyd in den Abgasen ausgesetzt.The catalyst of this example is prepared according to the procedure described in Example 1 with the exception that a silica-alumina sold by the American Cyanamid Co. under the designation Aero-105 is distributed. This is a 0.15 cm (1/16 inch) extrusion, which contains approximately 5% silica. Investigations of the catalysts of Examples 1 and 2 showed that both catalysts were highly active, but that the catalyst of Example 1 was somewhat better under the experimental conditions than that of Example 2. In these experiments, these catalysts were auto exhaust from a car on a dynamometer exposed for 50 hours and 80 km / h (50 mph) and to a level of 1.5% carbon monoxide in the exhaust gases.
Der Katalysator dieses Beispiels wird gemäß einem Ein-Stufen-Verfahren hergestellt, wobei man einen Aluminiumoxyd-Träger verwendet, der 10% Fe2O, enthält und von Kaiser Aluminium and Chemical Co.aus Aluminiumoxydgel und gepulvertem Fe2O5 hergestellt wird. Dieser Trägerstoff ist kugelförmig und die Teilchen besitzen Größen, die einem Durchmesser im Bereich von 0,201 bis 0,239 cm (0,079 bis 0,094 inch)The catalyst of this example is prepared according to a one-step process using an alumina support containing 10% Fe 2 O and made by Kaiser Aluminum and Chemical Co. from alumina gel and powdered Fe 2 O 5 . This carrier is spherical in shape and the particles have sizes ranging from 0.201 to 0.239 cm (0.079 to 0.094 inches) in diameter
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entsprechen. Der Träger wurde vor der Verwendung calciniert. Kupfer und Nickel wurden zu diesem Trägerstoff zugefügt, indem man 2520 g Trägerstoff mit 2620 ml einer Wasserlösung, die 2801 g Nickel(II)-nitrat und 1094 g Kupfernitrat enthielt, vermischte. Das Oberflächenwasser wird durch Trocknen bei ungefähr 93,3°C (2000F) während ungefähr 16 Stunden entfernt. Anschließend wird in Luft bei 5380C (10000F) während 5 bis 7 Stunden calciniert. Bei diesem Verfahren erhält man eine Grundzusammensetzung aus 20% Nickeloxyd, 10% Kupferoxyd, 7% Eisenoxyd und 63% Aluminiumoxyd.correspond. The carrier was calcined before use. Copper and nickel were added to this carrier by mixing 2520 g of carrier with 2620 ml of a water solution containing 2801 g of nickel (II) nitrate and 1094 g of copper nitrate. The surface water is removed by drying at about 93.3 ° C (200 0 F) for about 16 hours. It is then calcined in air at 538 ° C. (1000 ° F.) for 5 to 7 hours. With this method a basic composition of 20% nickel oxide, 10% copper oxide, 7% iron oxide and 63% aluminum oxide is obtained.
Bei dem Katalysator dieses Beispiels wurde ein Trägerstoff verwendet, der von Kaiser Aluminium and Chemical Co. hergestellt wird und der 95% Aluminiumoxyd und 5% Fe2O-, enthält . und nach einem Zwei-Stufen-Verfahren hergestellt wurde. Bei der ersten Stufe werden 2705 g Träger mit 2870 ml Wasserlösung, die 940 g Kupfernitrat und 2410 g Nickel(II)-nitrat enthält, vermischt. Nach Entfernung des Oberflächenwassers durch Trocknen bei 930C (2000F) während 16 Stunden wird das Material.in Luft bei 5380C (10000F) während 5 bis 7 Stunden calciniert. Bei der zweiten Stufe wird das imprägnierte calci· nierte Zwischenprodukt aus der Stufe 1 mit 2800 ml Wasserlösung, die 4138 g Chlorplatinsäure enthält, vermischt. Das Oberflächenwasser wird erneut durch Trocknen bei 93,30C (2000F) während 16 Stunden entfernt und das Material wird erneut in Luft bei 5380C (10000F) während 5 bis 7 Stunden calciniert. Bei diesem Verfahren erhält man eine Grundzusammensetzung aus 8,5% Kupferoxyd, 17% Nickeloxyd, 3,7% Fe2O^, 0,05% Platin und Aluminiumoxyd als Rest. Platin wird in diesen Katalysator eingearbeitet, um dem Katalysator eine verbesserte Fähigkeit zu verleihen, Kohlenmonoxyd insbesondere bei niedrigen Temperaturen zu oxydieren. Mit diesem Katalysator erzielt man eine vollständige Oxydation des Kohlen-The catalyst of this example used a carrier manufactured by Kaiser Aluminum and Chemical Co. containing 95% alumina and 5% Fe 2 O-. and made by a two-step process. In the first stage, 2705 g of carrier are mixed with 2870 ml of water solution containing 940 g of copper nitrate and 2410 g of nickel (II) nitrate. After removing the surface water by drying at 93 0 C (200 0 F) for 16 hours, the material is calcined in air at 538 0 C (1000 0 F) for 5 to 7 hours. In the second stage, the impregnated calcined intermediate product from stage 1 is mixed with 2800 ml of water solution containing 4138 g of chloroplatinic acid. Surface water is removed again by drying at 93.3 0 C (200 0 F) for 16 hours and the material is calcined again in air at 538 0 C (1000 0 F) for 5 to 7 hours. In this process, a basic composition of 8.5% copper oxide, 17% nickel oxide, 3.7% Fe 2 O ^, 0.05% platinum and the remainder of aluminum oxide is obtained. Platinum is incorporated into this catalyst to give the catalyst an improved capability to lend to oxidize carbon monoxide especially at low temperatures. With this catalyst a complete oxidation of the carbon
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monoxyd bei Temperaturen, die so niedrig sind wie 2990C (5700F). Enthält der Katalysator kein Platin, so ist die Kohlenmonoxyd-Oxydation unter sonst ähnlichen Bedingungen bei 549°C (10200F) unvollständig.monoxide at temperatures as low as 299 0 C (570 0 F). The catalyst does not contain platinum, so the carbon monoxide oxidation is incomplete under otherwise similar conditions at 549 ° C (1020 0 F).
3098U9/ 1 1863098U9 / 1 186
Claims (18)
gekennzeichnet, daß man die Stickoxyde durch eine Zone
leitet, die bei solchen Bedingungen betrieben wird, bei
denen die Stickoxyde reduziert werden, und wobei diese
Zone einen Katalysator enthält, der mindestens ungefähr
20 Gew.% Nickel enthält.MU process for the reduction of nitrogen oxides, thereby
characterized in that the nitrogen oxides through a zone
that is operated under such conditions
which the nitrogen oxides are reduced, and where these
Zone contains a catalyst that is at least approximately
Contains 20% by weight of nickel.
stammen und ebenfalls Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd enthalten.2. The method according to claim 1, characterized in that the nitrogen oxides from exhaust gases from internal combustion engines
originate and also contain hydrocarbons and carbon monoxide.
Stunde pro Katalysatorvolumen geleitet werden.3. The method according to claim 2, characterized in that the exhaust gases from the combustion zone through the reduction zone at a space velocity in the range between about 15,000 and about 35,000 volumes of exhaust gases per
Hour per volume of catalyst are passed.
Chromoxyd, Eisenoxyd, Bariumoxyd odere*in Metall der Platinreihe .6. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst contains one or more of the following components in addition to the nickel oxide: copper oxide,
Chromium oxide, iron oxide, barium oxide or * in metal of the platinum series.
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1972
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