DE2358664C3 - Katalysator zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren - Google Patents
Katalysator zur Verminderung der toxischen Bestandteile im Abgas von VerbrennungsmotorenInfo
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Description
unter Durchleiten des Prüfgases mit einer Raumgeschwindigkeit
von 24 000 Liter Gas pro Liter Katalys?tor und Stunde getestet. Dabei werden die
folgenden Umsätze erzielt:
Die Testung dieses Wabenkörperkatalysators, durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben, liefert diese
Ergebnisse:
Katalysatorbetttemperatur
Umsatz in %
CO
n-Hexan
NO1 Katalysatorbetttemperatur
(3C)
Umsatz in %
CO n-Hexan
21 | — |
28 | |
36 | |
43 | 8 |
60 | 12 |
75 | 15 |
Bei sp | iel 2 |
(Stand der | Technik) |
225
250
260
275
300
325
250
260
275
300
325
Ein Wabenkörper von 24 mm Durchmesser und 77 mm Länge, welcher im wesentlichen aus Cordierit
(2MgO-Al2O3-SSiOt) besteht, wird auf 35O°C
erhitzt und gemäß Beispiel 1 mit den Aktivkomponenten getränkt und durch Zersetzen der Nitrate
imprägniert. Zur künstlichen Alterung wird der Wabenkörperkatalysator 17 Stunden bei 800=C an der
Luft erhitzt und durch 2stündige Behandlung mit einer Mischung von 95 Volumprozent N, und 5 Volumprozent
H, bei 4500C 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 |
80 | 235 |
90 | 15 300 |
320 |
5 | — |
10 | — |
16 | — |
18 | — |
72 | 9 |
95 | 22 |
98 | 29 |
Beis] | pi e 1 4 |
(erfindungsgemäß) |
0 10 20 50 80 90 95
Katalysatorbetttemperatur
Umsatz in %
CO n-Hexan
NOx
205
240
300
360
385
425
240
300
360
385
425
12 | — |
22 | |
48 | |
74 | 6 |
85 | 13 |
94 | 28 |
B ei s] | ρ i el 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 auf 45O0C
erhitzt und dann weitere 5 Stunden bei 700° C 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:
Ein Wabenkörper von 24 mm Durchmesser und 77 mm Länge, welcher im wesentlichen aus Cordierit
(2MgO-Al2O3-SSiO2) besteht, wird auf 35O°C
erhitzt und in eine heiße, 50°/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 5000C 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.
45 Katalysatorbett | Umsatz in % | n-Hexan | NO1 |
temperatur | 0 | ||
(0C) | CO | — | 10 |
160 | 2 | 7 | 50 |
50 175 | 8 | 20 | 90 |
240 | 62 | 32 | 100 |
320 | 93 | ||
380 | 98 | ||
b) Nach HOstündiger Beaufschlagung mit dem Prüf gas bei 6000C:
6o Katalysatorbett | Umsatz in % | n-Hexan | NOx |
temperatur | 0 | ||
("C) | 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 tinem Motordauertest
unterworfen.
\m Prüfstand eines 4-Zylinder-Motors mit regelbarer
elektronischer Kraftstoffeinspritzung, Tourenzähler und Wassenvirbelbremse werden in der Abgasleitung
des Motors je zwei in einem Reaktor befindliche Wabenkörper hintereinander angeordnet. Zischen
beiden Reaktoren wird Luft eingespeist Bei 3250 Upm und 25PS werden die folgenden Werte erhalten:
Kaialysator- | Zuluftmenge | Vom Motor | ppm- | ppm NO1 | Nach Katalysator | ppm- | ppm NO., | Umsatz | in % | NO., |
bett- temneratur |
Volum | n-Hexan | Volum | n-Hexan | CO | n-Hexan | ||||
prozent | prozent | |||||||||
(0C) | (cbm/h) | CO | 260 | 2680 | CO | 120 | 60 | 97,8 | ||
660 | 3,9 | 1,5 | 260 | 2640 | 0,54 | 91 | 80 | 64 | 54 | 97,0 |
670 | 5,2 | 1,5 | 260 | 2640 | 0,30 | 55 | 120 | 80 | 65 | 95,5 |
680 | 6,5 | 1,5 | 260 | 2640 | 0,10 | 31 | SOO | 93,3 | 80,8 | 68 |
680 | 7,1 | 1,5 | 260 | 2600 | 0,02 | 30 | >1000 | 98,7 | 88,0 | <60 |
680 | 7,8 | 1,5 | 0,02 | 98,7 | 88,5 | |||||
Claims (1)
- wäßrigen Lösung von Kupfer-, Nickel- und Mangan-Patentanspruch: salzen auf Temperaturen von 300 bis 400° C erhitzt,in eine konzentrierte Lösung eines AluminiumsalzesKatalysator 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 Eintaucnen eines heißen Waben- anschließend ausgeblasen and 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 450cC sowie io 7003C geglüht wird und daß der mit der Zwischenanschließendes Glühen während 5 bis 20 Stunden schicht versehene Wabenkörper nach Erhitzen auf bei 700 bis 1000° C an der Luft, dadurch 300 bis 400° C 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 5000C erhitzt wird, wobei von Kupfer- Nickel- und Mangansalzen auf 15 auf die Zwischenschicht 5 bis 15% des gesamten Temperaturen von 300 bis 400°C erhitzt, in eine Katalysatorgewichtes entfallen,
konzentrierte Lösung eines Aluminiumsalzes einer Dabei kann als Aluminiumsalz einer leichtflüchtigenflüchtigen 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 fcei Zimmertempe- *o kann ein WasserstofT-Sticlcstoff-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 gleichen350 bis 450°C erhitzt und anschließend 2 bis Aktivkomponenten im gleichen Molverhältnis eine 6 Stunden bei 500 bis 700 C geglüht wird und daß gegenüber Schüttgutkatalysatoren verbesserte katalyder mit der Zwischenschicht versehene Waben- 35 tische Aktivität bezüglich der Beseitigung von Stickkörper nach Erhitzen auf 300 bis 400'C 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 Kataiy- 30 An Hand der folgenden Beispiele sei der erfindungssatorgewichtes entfallen. gemäße Katalysator näher erläutert. Dabei bezieht sichdas Beispiel 1 auf einen Schüttgutkatalysator, während im Beispiel 2 ein herkömmlicher Wabenkörper-katalysator hergestellt und getestet wird. Die Beispiele35 3 und 4 betreffen den erfindungsgemäßen Wabenkörperkatalysator. In allen Beispielen sind die aktivenDie 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: 1: 1. Zur Tevon Verbrennungsmotoren, welcher durch Eintauchen stung wird jeweils ein Prüf gas verwendet, welches aus eines heißen Wabenkörpers aus keramischem Material 40 20 000 ppm CO, 250 ppm n-Hexan, 1000 ppm NOx, 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 450° C B e i s ρ i e 1 1sowie anschließendes Glühen während 5 bis 20 Stunden
bei 700 bis 10000C an der Luft hergestellt wird. 45 (Stand der Technik)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 m'/g (gemessen teile Oxide des Kupfers, Mangans und Nickels ent- nach Brunauer, Emmet und Te 11 e r) verhalten. Solche Katalysatoren sind auf Schüttgutträger- 5°' wendet. Die Pellets werden durch Granulieren von material aufgebracht worden. Zur Verringerung des Hc-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 1420°C) des kugelförmigen Granulates hergestellt. 10 97 344 und 11 87 535 keramische Wabenkörper als 55 Die Pellets werden auf 35O0C 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 6o Zersetzung der Nitrate im Laufe von 3 Stunden von aufgebrachte Aktivkomponentenkombination. 200 auf 4500C aufgeheizt.Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Der Schüttgutkatalysator wird durch 17stündigeseinen Katalysator zu schaffen, bei welchem bei der Erhitzen auf 9000C 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 65 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 Stundendaß der Wabenkörper vor dem Imprägnieren mit der bei 5000C dem Prüf gas ausgesetzt und nach Abkühlen
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