DE2358664B2 - Katalysator zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Katalysator zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren

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Description

unter Durchleiten des Prüfgases mit einer Raumgeschwindigkeit von 24 000 Liter Gas pro Liter Katalysator und Stunde getestet Dabei werden die folgenden Umsätze erzielt:
Die Testung dieses Wabenkörperkatalysators, durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben, liefert diese Ergebnisse:
Katalysatorbettternperatur
Umsatz in %
CO
n-Hexan
NOx Katalysatorbetttemperaiur
(0Q
Umsatz in %
CO
n-Hexan
NOx
225
250
260
275
300
325
21
28
36
43
60
75
12 15
Beispiel 2 (Stand der Technik)
Ein Wabenkörper von 24 mm Durchmesser und 77 mm Länge, welcher im wesentlichen aus Cordierit (2 MgO · Al^O3 · 5 SiO2) besteht, wird auf 35O0C erhitzt und gemäß Beispiel 1 mit den Aktivkomponenten getränkt und durch Zersetzen der Nitrate imprägniert. Zur künstlichen Alterung wird der Wabenkörperkatalysator 17 Stunden bei 8000C an der Luft erhitzt und durch 2stündige Behandlung mit einer Mischung von 95 Volumprozent N2 und 5 Volumprozent H2 bei 45O0C aktiviert.
Der Wabenkörperkatalysator enthält nun 18 Gewichtsprozent Metalloxidgemisch auf 82 Gewichtsprozent Trägermaterial.
Die Testung dieses Wabenkörperkatalysators, durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben, liefert diese Ergebnisse:
1 ίο 130
20 150
50 157
70 180
30 235
90 X5 300
320
5 —
10 —
16 —
18 —
72 9
95 22
98 29
Bei s] piel 4
(erfindungsgemäß)
0 10 20 50 80 90 95
Katalysatorbetttemperatur
Umsatz in %
CO n-Hexan
NOx
205
240
300
360
385
425
12 —
22
48 —
74 6
85 13
94 28
Bei s ] piel 3
(erfindungsgemäß)
10 33 44 67 89 95 Ein Wabenkörper von 100 mm Durchmesser und 77 mm Länge, welcher im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht, wird auf 3500C erhitzt und in eine heiße, 34°/oige wäßrige Lösung von Aluminiumhydroxichlorid [Al2(OH)5Cl] getaucht und 30 Minuten darin belassen. Nach Ausblasen und Trocknen wird der Wabenkörper im Laufe von 3 Stunden aui 450° C erhitzt und dann weitere 5 Stunden bei 7000C geglüht.
Die Imprägnierung sowie die Alterung und Aktivierung des Katalysators erfolgt wie in Beispiel 2 angegeben.
Der Wabenkörperkatalysator enthält nun 18 Gewichtsprozent Metalloxidgemisch und 8 Gewichtsprozent Aluminiumoxid auf 74 Gewichtsprozent Trägermaterial.
Die Testung dieses Wabenkörperkatalysators, durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben, liefert diese Ergebnisse:
a) Nach lOstündiger Beaufschlagung mit dem Prüfgas bei 500° C:
Katalysatorbett- Umsatz in %
temperatur
(°C) CO n-Hexan NO1
Ein Wabenkörper von 24 mm Durchmesser und 77 mm Länge, welcher im wesentlichen aus Cordierit (2 MgO · Al8O3 · 5 SiOj) besteht, wird auf 350°C erhitzt und in eine heiße, 5O°/Oige wäßrige Lösung von Aluminiumnitrat getaucht und 30 Minuten darin belassen. Nach Ausblasen und Trocknen wird der Wabenkörper im Laufe von 3 Stunden zur Zersetzung des Nitrates von 200 auf 450° C erhitzt und anschließend 5 Stunden auf 500°C gehalten.
Die Imprägnierung des so vorbereiteten Wabenkörpers mit den Aktivkomponenten sowie die Alterung und Aktivierung des Katalysators erfolgt wie in Beispiel 2 angegeben.
Der Wabenkörper enthält nun
17 Gewichtsprozent Metalloxidgemisch und 8 Gewichtsprozent Aluminiumoxid auf 75 Gewichtsprozent Trägermaterial.
160
175
240
320
380
2
8
62
93
98
20 32
100
b) Nach HOstündiger Beaufschlagung mit dem Prüf gas bei 6000C:
6o Katalysatorbett Umsatz in % n-Hexan NO1
temperatur 0
(0C) CO — 10
175 5 8 50
65 190 11 23 90
265 66 32 100
365 95
425 98
Beispiel 5
(erfindungsgemäß)
Vier Wabenkörper, welche gemäß Beispiel 4 hergestellt worden sind, werden einem Motordauerteft unterwerfen.
Am Prüfstand eines 4:Zylinder-Motors mit regelbarer elektronischer Kraftstoffeinspritzung Tourenzähler und Wassenvirbelbremse werden in der Abgasleitung des Motors je zwei in einem Reaktor befindliche s Wabenkörper hintereinander angeordnet. Zwischen beiden Reaktoren wird Luft eingsspeist Bei 3250 Upm und 25PS werden die folgenden Werte erhalten:
Zuluftmenge Vom Motor
Volumprozent
(cbm/h) CO
2680 2640 2640 2640 2600

Claims (1)

  1. wäßrigen Lösung von Kupfer-, Nickel- und Mangan-Patentanspruch: salzen auf Temperaturen von 300 bis 4000C erhitzt,
    in eine konzentrierte Lösung eines Aluminiumsalzes
    Katalysator zur Verminderung der toxischen einer flüchtigen Säure eingebracht und darin 15 bis Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren, 5 60 Minuten belassen wird, daß der Wabenkörper hergestellt durch Eintauchen eines heißen Waben- anschließend ausgeblasen und bei Zimmertemperatur körpers aus keramischem Material in eine heiße getrocknet wird, daß der getrocknete Wabenkörper konzentrierte wäßrige Lösung von Kupfer-, Nickel- im Laufe von 1 bis 4 Stunden auf 350 bis 45O0C und Mangansalzen flüchtiger Säuren, Ausblasen, erhitzt und anschließend 2 bis 6 Stunden bei 500 bis Trocknen und Erhitzen auf 350 bis 450° C sowie io 700° C geglüht wird und daß der mit der Zwischenanschließendes Glühen während 5 bis 20 Stunden schicht versehene Wabenkörper nach Erhitzen auf bei 700 bis 10000C an der Luft, dadurch 300 bis 4000C mit den aktiven Bestandteilen versehen gekennzeichnet, daß der Wabenkörper und abschließend 1 bis 3 Stunden in leicht reduzierenvor dem Imprägnieren mit der wäßrigen Lösung der Atmosphäre auf 400 bis 500°C erhitzt wird, wobei von Kupfer- Nickel- und Mangansalzen auf 15 auf die Zwischenschicht 5 bis 15% des gesamten Temperaturen von 300 bis 4000C erhitzt, in eine Katalysatorgewichtes entfallen,
    konzentrierte Lösung eines Aluminiumsalzes einer Dabei kann als Aluminiumsalz einer leichtflüchtigen
    flüchtigen Säure eingebracht und darin 15 bis Säure Aluminiumnitrat oder Aluminiumhydroxichlorid 60 Minuten belassen wird; daß der Wabenkörper verwendet werden. Als leicht reduzierende Atmosphäre anschließend ausgeblasen und tei Zimmertempe- ao kann ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch mit etwa ratur getrocknet wird; daß der getrocknete 5% Wasserstoff dienen.
    Wabenkörper im Laufe von 1 bis 4 Stunden auf Der erfindungsgemäße Katalysator weist bei gleichen
    350 bis 450° C erhitzt und anschließend 2 bis Aktivkomponenten im gleichen Molverhältnis eine 6 Stunden bei 500 bis 7000C geglüht wird und daß gegenüber Schüttgutkatalysatoren verbesserte katalyder mit der Zwischenschicht versehene Waben- »5 tische Aktivität bezüglich der Beseitigung von Stickkörper nach Erhitzen auf 300 bis 4000C mit den oxiden, insbesondere aber von Kohlenmonoxid und aktiven Bestandteilen versehen und abschließend Kohlenwasserstoff auf. Dabei ist der Druckverlust 1 bis 3 Stunden in leicht reduzierender Atmosphäre des erfindungsgemäßen Katalysator jedoch kleiner auf 400 bis 500° C erhitzt wird, wobei auf die als bei Schüttgutkatalysatoren.
    Zwischenschicht 5 bis 15% des gesamten Kataly- 30 An Hand der folgenden Beispiele sei der erfindungssatorgewichtes entfallen. gemäße Katalysator näher erläutert. Dabei bezieht sich
    das Beispiel 1 auf einen Schüttgutkatalysator, während im Beispie! 2 ein herkömmlicher Wabenkörper-
    katalysator hergestellt und getestet wird. Die Beispiele
    35 3 und 4 betreffen den erfindungsgemäßen Wabenkörperkatalysator. In allen Beispielen sind die aktiven
    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator Bestandteile Oxide des Kupfers, Nickels und Mangans zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas im Molverhältnis Cu: Ni: Mn = 1: Ii 1. Zur Tevon Verbrennungsmotoren, welcher durch Eintauchen stung wird jeweils ein Prüfgas verwendet, welches aus eines heißen Wabenkörpers aus keramischem Material 40 20 000 ppm CO, 250 ppm n-Hexan, 1000 ppm NOi, in eine heiße konzentrierte wäßrige Lösung von 0,5 Volumprozent O2, 2,5 Volumprozent H2O, Rest Kupfer-, Nickel- und Mangansalze flüchtiger Säuren, N2, besteht.
    Ausblasen, Trocknen und Erhitzen auf 350 bis 45O0C Beispiel 1
    sowie anschließendes Glühen während 5 bis 20 Stunden ._ , , _ , ,,.
    bei 700 bis 1000°C an der Luft hergestellt wird. « (Mand der lecnnik>
    Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 65 550 Als Träger werden Pellets von 5 mm Durchmesser,
    ist bekannt, Abgase von Verbrennungsmotoren mit einer Festigkeit von 12 bis 15 kg je Pellet und einer Katalysatoren zu entgiften, welche als aktive Bestand- spezifischen Oberfläche von ungefähr 2 m2/g (gemessen teile Oxide des Kupfers, Mangans und Nickels ent- nach Brunauer, Emmet und Teller) verhalten. Solche Katalysatoren sind auf Schüttgutträger- 5° wendet. Die Pellets werden durch Granulieren von material aufgebracht worden. Zur Verringerung des ^-Al(OH)3 mit einem Zusatz von etwa 5 Gewichts-Druckverlustes beim Durchtritt der Abgase und prozent Bentonit auf einem rotierenden, schrägen wegen ihres hohen Verhältnisses von Oberfläche zu Teller sowie durch Trocknen und Brennen (17 Stunden Gewicht werden in den deutschen Patentschriften bei 14200C) des kugelförmigen Granulates hergestellt. 10 97 344 und 11 87 535 keramische Wabenkörper als 55 Die Pellets werden auf 35O°C erwärmt und 30 Mi-Träger für die obengenannten Metalloxide vorge- nuten mit einer heißen, konzentrierten, wäßrigen schlagen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auf Lösung der Nitrate des Kupfers, Nickels und Mangans Wabenkörper aufgebrachte Oxide des Kupfers, Man- getränkt. Nach Abtrennung der überschüssigen Lösung gans und Nickels eine wesentlich geringere katalytische und Trocknung werden die imprägnierten Pellets zur Aktivität aufweisen als die auf Schüttgutträgermaterial 60 Zersetzung der Nitrate im Laufe von 3 Stunden von aufgebrachte Aktivkomponentenkombination. 200 auf 45O0C aufgeheizt.
    Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Der Schüttgutkatalysator wird durch 17stündiges
    einen Katalysator zu schaffen, bei welchem bei der Erhitzen auf 900° C an der Luft künstlich gealtert und Aufbringung der Oxide des Kupfers, Nickels und zur Aktivierung 4 Stunden bei 4500C mit einer Mi-Mangans auf einen keramischen Wabenkörper als 6S schung aus 95 Volumprozent N2 und 5 Volumprozent Träger deren katalytische Aktivität vollständig erhalten H2 behandelt.
    bleibt. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, Der Schüttgutkatalysator wird sodann 10 Stunden
    daß der Wabenkörper vor dem Imprägnieren mit der bei 500° C dem Prüfgas ausgesetzt und nach Abkühlen
DE19732358664 1973-11-24 1973-11-24 Katalysator zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren Expired DE2358664C3 (de)

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