DE2360266A1 - FULL METAL CATALYST ELEMENT - Google Patents
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Description
HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER HÖGER - LEGAL RIGHTS - GRIESSBACH - HAECKER
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28. August 1973August 28, 1973
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Algonquin & Mt. Prospect RoadsAlgonquin & Mt. Prospect Roads
Des Piaines, Illinois 60016Des Piaines, Illinois 60016
U.S.A.UNITED STATES.
Vollmetall - KatalysatorelementFull metal catalyst element
Die Erfindung betrifft ein Vollmetall-Katalysatorelement zur Umwandlung von brennbaren Bestandteilen einer Gasströmung mit einem Träger aus einer hitzebeständigen Legierung und mit einer aktivierten Beschichtung aus mindestens einem Platinmetall.The invention relates to a full metal catalytic converter element for converting combustible constituents with a gas flow a carrier made of a heat-resistant alloy and with an activated coating of at least one platinum metal.
Vollmetall-Katalysatoren sind im allgemeinen bei der katalytischen Verbrennung schädlicher Gase oder Dämpfe von besonderem Vorteil, wie sie bei den verschiedenen industriellen Verfahren auftreten, wie z.B. bei Öfen zum Trocknen ode.r Brennen von Email, Lack oder anderen Materialien zum Beschichten von Oberflächen. Außerdem finden Vollmetall-Katalysatoren in steigendem Umfang zur katalytischen Umsetzung schädlicher BestandteileAll-metal catalysts are generally used in catalytic Combustion of harmful gases or vapors is of particular benefit, as is the case with various industrial processes occur, e.g. in ovens for drying or burning Enamel, lacquer or other materials for coating surfaces. In addition, all-metal catalysts are increasing Scope for the catalytic conversion of harmful components
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der Abgase von Turbinen sowie Diesel- und Benzinmotoren Verwendung .the exhaust gases from turbines as well as diesel and gasoline engines .
Bei allen diesen Anwendungen ist es wichtig, daß das Katalysatormaterial pro Volumeneinheit eine möglichst große katalytisch aktive Oberfläche besitzt. Zur Erzielung einer möglichst großen Oberfläche wurde bereits vorgeschlagen, als Katalysatormaterial Katalysatorelemente in Form von Kugeln oder Pillen oder auch in Form von gekräuselten Bändern vorzusehen und eine Vielzahl derartiger Katalysatorelemente in kasten - oder rahmenförmigen Katalysatoreinheiten mit durchlässigen Wandbereichen auf der Einlaß- und Auslaßseite in dem zu reinigenden Gasstrom anzuordnen.In all of these applications it is important that the catalyst material has the largest possible catalytically active surface per unit volume. To achieve a possible large surface area has already been proposed as catalyst material, catalyst elements in the form of spheres or pills Or to be provided in the form of crimped strips and a large number of such catalyst elements in boxes - or frame-shaped catalyst units with permeable wall areas to be arranged on the inlet and outlet side in the gas stream to be cleaned.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein in seiner Form neuartiges Katalysatorelement mit verbesserter katalytischer Wirkung vorzuschlagen. Proceeding from this prior art, the present invention was based on the object of providing a new type of form To propose catalyst element with improved catalytic effect.
Diese Aufgabe wird durch ein Vollmetall-Katalysatorelement der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es wenf3exförmig ausgebildet ist.This object is solved by an all-metal catalyst element of the initially described type, which is characterized in that it is formed X-shaped wenf 3 e.
Ein derartiges Vollmetall-Katalysatorelement läßt sich mit besonderem Vorteil für die katalytische Umsetzung der schädlichen Bestandteile der Abgase von Öfen und von Brennkraftmaschinen einsetzen. Außerdem sind Katalysatorelemente gemäß der Erfindung besonders zum Fekombinieren von Wasserstoff und Sauerstoff in Abgasen geeignet, wie sie beispielsweise bei Kernkraftwerken anfallen, da sie leicht aus den Katalysatoreinheiten entnommen und ersetzt werden können.Such a full metal catalyst element can be used with particular advantage for the catalytic conversion of the harmful Components of the exhaust gases from ovens and internal combustion engines insert. In addition, catalyst elements are in accordance with of the invention particularly suitable for combining hydrogen and oxygen in exhaust gases, as for example in Nuclear power plants arise because they can be easily removed from the catalyst units and replaced.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Es wurde festgestellt, daß Vollmetal-1-Katalysatoren gegenüber
gewissen anderen Katalysatoren, welche einen Trager aus einem
anorganischen Oxid oder einem keramischen Material besitzen,
gewisse Vorteile aufweisen, da sie ziemlich hohe Temperaturen vertra-gen -und gleichzeitig auch dort eingesetzt werden können,
wo Feuchtigkeit vorhanden sein kann, da sie in ihrer Wirkung, durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt werden. In Verbindung
mit vorliegender Erfindung ergeben sich ferner noch verschiedene Vorteile bezüglich der Schüttbarkeit und der Austauschbarkeit
der wendeiförmigen Katalysatorelemente. Werden diese
beispielsweise zur katalytischen Behandlung der Abgase von
Kernkraftwerken verwendet, so ist es von Vorteil5 daß die
kleinen wendeiförmigen Katalysatorelemente leicht in die
Katalysatoreinheiten eingefüllt werden können und in der Lage sind, im Inneren relativ kleiner Gehäuse eine große katalytisch
wirksame Oberfläche darzubieten, so daß mit kleineren Katalysatoreinheiten eine verbesserte katalytische Wirkung erreicht
wird. Tatsächlich können die kleinen wendelförmigen Katalysatorelemente
in die Behälter der Katalysatoreinheiten eingefüllt
und aus diesen herausgegossen werden, um sie zu ersetzen, wie dies auch bei den pillenförmigen Katalysatorelementen möglich
ist. Andererseits ergeben sich bei den wendeiförmigen Katalysatorelementen niemals Probleme bezüglich des Abriebs und des
Zerbrechens, wie dies bei pillenförmigen Katalysatorelementen
der Fall ist und die wendeiförmigen Katalysatorelemente gemäss. vorliegender Erfindung erweisen sich äußerndem als widerstandsfähiger gegenüber einem Wärmeschock. Einige dieser Vorteile
werden zwar auch mit den bekannten mattenfcrmigen Katälysatoreinheiten
aus gekräuselten Bändern erreicht, andererseits ist es jedoch zum Ersetzen der als gekräuselte Bänder ausgebildeten
Katalysatoreleniente stets erforderlich, das Gehäuse bzw. die
Stützkonstruktion der Katalysatoreinheit vollständig zu zerlegen. It was found that all-metal-1 catalysts compared to certain other catalysts which have a support made of an inorganic oxide or a ceramic material,
have certain advantages, since they withstand fairly high temperatures - and at the same time can also be used where moisture can be present, since their effect is not impaired by moisture. In connection with the present invention, there are also various advantages with regard to the pourability and the exchangeability of the helical catalyst elements. Will this
for example for the catalytic treatment of exhaust gases from
Nuclear power plants are used, so it is of advantage 5 that the
small helical catalyst elements easily into the
Catalyst units can be filled and are able to present a large catalytically active surface in the interior of relatively small housing, so that an improved catalytic effect is achieved with smaller catalyst units. In fact, the small helical catalyst elements can be filled into the containers of the catalyst units
and are poured out of these in order to replace them, as is also possible with the pill-shaped catalyst elements. On the other hand, in the case of the helical catalyst elements, there are never any problems with regard to abrasion and the
Breaking, as is the case with pill-shaped catalyst elements and the helical catalyst elements according to FIG. The present invention also prove to be more resistant to thermal shock. Some of these benefits
can also be achieved with the known mat-shaped catalyst units made from crimped strips, but on the other hand it is always necessary to replace the catalyst elements designed as crimped strips, the housing or the
Completely dismantle the support structure of the catalytic converter unit.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
In den US-Patentschriften 2 658 742 und 2 72o 494 wurde bereits früher vorgeschlagen, zur Behandlung schädlicher Gase und Dämpfe Vollirietall-Katalys atore lemente zu verwenden, wobei die genannten Patentschriften auch Verfahren zur Herstellung derartiger Katalysatorelemente offenbaren. Der Vorteil der katalytischen Verbrennung flüchtiger brennbarer Bestandteile aus industriellen Prozessen liegt natürlich in dem verringerten Wärmebedarf und in den großen, damit verbundenen, jährlichen Brennstoffersparnissen, die dazu führen, daß sich höhere Installationskosten schnell amortisieren. Bei einer rein thermischen Verbrennung der schädlichen Bestandteile einer Gasströmung kann beispielsweise eine Temperatur zwischen etwa 59 3 °C und etwa 816 °C erforderlich sein, während andererseits eine katalytische Verbrennung bei einer Einlaßteinperatur zwischen etwa 316 °C und etwa 371 °C erfolgen kann. Die Brennstoffersparnisse sind offensichtlich.It was previously suggested in U.S. Patents 2,658,742 and 2,720,494 for treating noxious gases and vapors Vollirietall-Katore lemente to use, wherein the patents mentioned also disclose processes for producing such catalyst elements. The advantage of catalytic combustion of volatile combustible components from industrial processes is of course reduced Heat demand and in the large, related, annual fuel savings that lead to higher Quickly amortize installation costs. With a purely thermal combustion of the harmful components of a Gas flow, for example, a temperature between about 59 3 ° C and about 816 ° C may be required while on the other hand catalytic combustion at an inlet temperature between about 316 ° C and about 371 ° C. The fuel savings are obvious.
Es kann jedenfalls als ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung angesehen werden, daß sie ein kleines wendeiförmiges Vollmetall-Katalysatorelement zur Verwendung in einem Bett von Katalysatorelementen vorschlägt, in welchem bei einem gegebenen Volumen eine große kalatytisch aktive Oberfläche erzielt werden kann.In any case, it can be regarded as a significant advantage of the present invention that it provides a small, helical all-metal catalyst element for use in a Suggests bed of catalyst elements in which at one given volume, a large calatytically active surface can be achieved.
Des weiteren ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie ein Vollmetall-Katalysatorelement vorschlägt, wobei die Katalysatoreinheit eine Vielzahl von aktiv beschichteten Elementen umfaßt und jedes Element aus einem zu einer Wendel gewickelten Draht kleinen Durchmessers besteht und eine kurze Länge besitzt, so daß die Vielzahl von Elementen als eine Masse behandelt werden kann, und zwar in dem Sinne, daß die Katalysatorelemente in einen Behälter hinein und aus diesem herausgeschüttet werden können.Furthermore, it is an advantage of the present invention that it proposes an all-metal catalyst element, wherein the Catalyst unit a large number of actively coated elements and each element consists of a small diameter wire wound into a helix and a short one Has length so that the plurality of elements can be treated as one mass, in the sense that the catalyst elements can be poured into and out of a container.
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Die Erfindung führt somit zu einer Vollmetall-Katalysatoreinheit zur Umsetzung der brennbaren Bestandteile einer gasförmigen Strömung, wobei die Katalysatoreinheit eine große Oberfläche pro Volumeneinheit besitzt und von im Abstand voneinander angeordneten perforierten Halterungseinrichtungen begrenzt wird, durch die die gasförmige Strömung hindurchgeführt werden kann und zwischen denen sich eine Vielzahl von katalytisch beschichteten sehr kleinen wendeIförmigen Katalysatorelementen befindet, von denen jedes eine hochtemperaturfeste Legierung als Träger besitzt, so daß die wendeiförmigen Katalysatorelemente einerseits eine große aktive Oberfläche besitzen, andererseits bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können und schließlich durch eine kleine Öffnung zwischen die Halterungseinrichtungen bzw. in die Katalysatoreinheit hinein und aus dieser herausgegossen werden können.The invention thus leads to a full metal catalytic converter unit for converting the combustible components of a gaseous flow, the catalytic converter unit having a large surface area per unit volume and being limited by spaced apart perforated holding devices through which the gaseous flow can be passed and between which there is a plurality of catalytically coated very small w endeIförmigen catalyst elements is, each comprising a high temperature resistant alloy has as a carrier, so that the coil-shaped catalyst elements on the one hand have a large active surface which can be the other hand, used at high temperatures, and finally through a small opening between the mounting means or can be poured into and out of the catalyst unit.
Die Basismaterialien, die bei den bekannten Typen von Kata- . lysatorelementen für die Edelmetallbeschichtunken.verwendet wurden, bestanden aus verschiedenen Speziallegierungen mit hohem Nickelgehalt, beispielsweise aus Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen, wie sie beispielsweise unter den Markennamen "Chromel" , "Nikrothal" und "jp.chrome" im Handel sind. Diese Legierungen besaßen im Vergleich zu den üblichen" und im größeren Umfang verwendeten rostfreien Stahlsorten mit niedrigerem Nickelgehalt die gewünschten Eigenschaften, nämlich einen hohen thermischen und elektrischen Widerstand. Neuere Entwicklungen haben nunmehr jedoch gezeigt, daß hinsichtlich einer verbesserten Wirtschaftlichkeit und anderer Vorteile als Basismaterial eine nickelfreie Legierung,verwendet werden kann, die im wesentlichen aus Eisen,* Chrom und Aluminium besteht und die eine hohe Temperaturfestigkeit besitzt.The base materials used in the known types of Kata-. used for the precious metal coating consisted of various special alloys with a high nickel content, such as nickel-chromium and Nickel-chromium-iron alloys, such as those commercially available under the brand names "Chromel", "Nikrothal" and "jp.chrome" are. These alloys had stainless steel grades compared to the common and more widely used types of stainless steel lower nickel content the desired properties, namely a high thermal and electrical resistance. However, recent developments have now shown that with regard to For improved economy and other advantages, a nickel-free alloy can be used as the base material can, which consists essentially of iron, * chromium and aluminum and which has a high temperature resistance.
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Derartige Legierungen sind beispielsweise, unter den Markenzeichen "Kanthai" und "Alkrothai" im Handel.Such alloys are, for example, under the trademark "Kanthai" and "Alkrothai" in stores.
Ebenso wie bei Matten aus gekräuselten Bändern aus Katalysatormaterial, welche zwischen Halterungsgittern angeordnet sind, können auch bei Verwendung kleiner spulen- oder wendelförmiger Katalysatorelemente aus einem Draht geringen Durchmessers zwischen Halterungsgittern größere Katälysatoreinheiten gebaut werden, die in der Ebene der Gaseinlaßöffnung eine Fläche von mehreren Quadratfuß besitzen. Die Gehäuse für die wendeiförmigen Katalysatorelemente können wiederum Rand an Rand angeordnet werden um eine Katalysatorwand zu bilden, mit welcher ein Abgasstrom bzw. eine bestimmte Reaktionsströmung in Kontakt gebracht wird.As with mats made from crimped strips of catalyst material, which are arranged between grids can also be used when using smaller coils or helicals Catalyst elements built from a wire of small diameter between holding grids of larger catalyst units which in the plane of the gas inlet opening has an area of several square feet. The housing for the helical Catalyst elements can in turn be arranged edge to edge in order to form a catalyst wall with which an exhaust gas flow or a certain reaction flow is brought into contact.
Obwohl noch keine exakte wissenschaftliche Klärung gefunden wurde, hat es den Anschein, daß trotz Anwendung der gleichen Reinigungs- und Abs cheidungs verfahren beim- Beschichten bzw. Elektroplattieren der kleinen wendeiförmigen Katalysatorelemente wie beim Beschichten von bandförmigem Basismaterial und trotz " Anwendung der gleichen Aktxvierungsverfahren für die wendeiförmigen Katalysatorelemente pro Oberflächeneinheit eine etwas größere Aktivität erreicht wird.Although no exact scientific clarification has yet been found it appears that, despite the use of the same cleaning and separation processes, when coating or Electroplating of the small helical catalyst elements as when coating strip-shaped base material and despite " Applying the same activation process for the helical catalyst elements per unit surface area a little greater activity is achieved.
Vor dem Abscheiden der Edelmetallbeschichtung soll eine Peinigung des Metalls mit einem starken Detergent oder einer anderen geeigneten fettlösenden Substanz erfolgen. Im Anschluß an eine Reinigung und ein Spülen wird ferner vorzugsweise eine milde Ätzung des Metalls durchgeführt, bis die Oberfläche des Basismaterials in einem gewissen Maße stumpf bzw. porös geworden ist. Die Ätzung kann beispielsweise mit einer Salzsäurelösung erfolgen oder mittels einer Salzsäurelösung in Anwesenheit von Chloreisenoxid. An den Ätzvorgang kann sich dann eine weitere Spülung in V/asser oder in einem milden Detergent anschliessen,Before the precious metal coating is deposited, a torture should be carried out of the metal with a strong detergent or other suitable fat-dissolving substance. Following a Cleaning and rinsing are also preferably carried out by gently etching the metal until the surface of the base material has become dull or porous to a certain extent. The etching can take place, for example, with a hydrochloric acid solution or with a hydrochloric acid solution in the presence of chlorine iron oxide. The etching process can then be followed by a further rinse in water or a mild detergent,
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um das Basismaterial für das Abscheiden eines Me "tails der Platingruppe vorzubereiten. Das Platin, das Palladium oder eine Mischung von Metallen der Platingruppe kann dann'auf dem Basismaterial durch Tauchplattieren oder durch Elektroplattieren abgeschieden werden. Vorzugsweise erfolgt die Abscheidung jedoch durch Elektroplattieren, um auf der gesamten Oberfläche des Basiselements eine gleichförmige Schicht des gewünschten Metalls bzw. dem getfünsch+en Metalle zu erhalten. Eine peeignete Platt j ei~7ösun$r erhält man bei spfe Lsw&i se , indem man einen balzsäurelösung P] a ti nchlorid bcifj i. t. In diese Fldttie;r]ösung werden dann die wendeiförmigen Bas-ise lernen te, die sich in einem Korb befinden, eingetaucht, wobei sie mit dem negativen Pol (Kathode) der Elektroplattiervorrxchtung verbunden sind. Als positive Elektroden bzw. Anoden können Kohlenstoffstäbe verwendet werden und der Plattierrvorgang wird für eine ausreichen·: lange Zeit durchgeführt, um eine Beschichtung von etwa 0,1 T.r: Stärke zu erhalten. Im allgemeinen wird die Plattierzeit kleiner als etwa 5 Minuten sein. Der Plattiervorgang sollte ferner so durchgeführt werden, daß die Entwicklung von Wasserstoff in der Plattierlösung, welche normalerweise auf eine Temperatur zwischen etwa 71° C und etwa 82 C erwärmt wird, vermieden wird.in order to prepare the base material for the deposition of a metal of the platinum group. The platinum, the palladium or a mixture of metals of the platinum group can then be deposited on the base material by dip plating or by electroplating to obtain a uniform layer of the desired metal or the getfünsch + s metal of the entire surface of the base member. a peeignete Platt j ei ~ 7ösun $ r are obtained when SPFE Lsw & i se by a balzsäurelösung P] a ti nchlorid bcifj it In this The helical bases, which are located in a basket, are then immersed in the liquid solution, whereby they are connected to the negative pole (cathode) of the electroplating device. Carbon rods can be used as positive electrodes or anodes Plating process is carried out for a long enough time to achieve a coating of about 0.1 Tr : to maintain strength. In general, the plating time will be less than about 5 minutes. The plating process should also be carried out so as to avoid the evolution of hydrogen in the plating solution, which is normally heated to a temperature between about 71 ° C and about 82 ° C.
Im Anschluß an das Plattieren der wendelförmigen Basiselemente erfolgt dann ein Spülen und Trocknen derselben, ehe eine Konditionierung bzw. Aktivierung der Edelmetalloberflache der■ beschichteten Elemente stattfindet. Das Konditionieren bzw. Aktivieren kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung jedoch in der gleichen Weise wie bei den gekräuselten Bändern für mattenförmige Katalysatöreinheiten, d.h. indem die Elemente auf eine hohe Temperatur im Bereich zwischen etwa 482 C und etwa 538 C erwärmt werden, und zwar in unmittelbarem Kontakt mit der heißen Abgasströmung von einem Brenner und in Anwesenheit von Naphtha- oder Hexandämpfen, welche dem heißen Abgasstrom zwischen der Flamme des BrennersFollowing the plating of the helical base elements the same is then rinsed and dried before conditioning or activation of the precious metal surface of the ■ coated elements takes place. The conditioning or Activation can be done in a number of ways. However, the activation is preferably carried out in the same way as in the crimped ribbons for mat-shaped catalytic units, i.e. by placing the elements at a high temperature in the area between about 482 C and about 538 C in direct contact with the hot exhaust gas flow from a Burner and in the presence of naphtha or hexane vapors, which the hot exhaust gas flow between the flame of the burner
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und'dem beschichteten Element zugeführt werden. Diese Behandlung oder Konditionierung führt zu einer "Voraktivierung" der ganzen Charge von Elementen, wobei der richtige Ablauf der Voraktivierung bei dieser Temperaturbehandlung ohne weiteres überwacht werden kann, indem man darauf achtet, wann sich die Ausbreitung eines hellroten Glühens über die gesamte Oberfläche und durch das Material der Elemente zeigt. Die Oberfläche der in diesem Verfahrensschritt erhaltenen Elemente ist stumpf und im allgemeinen von dunkler Farbe und besitzt eine gewisse Porosität sowie beträchtliche Oberflächenbereiche von "aktiven Zentren", und zwar nach dem Abkühlen.und'dem coated element are supplied. This treatment or conditioning leads to a "preactivation" of the whole batch of elements, with the correct sequence of the Pre-activation during this temperature treatment can be easily monitored by paying attention to when the Spread of a bright red glow over the entire surface and through the material of the elements. The surface of the Elements obtained in this process step is blunt and generally dark in color and possessing some porosity and considerable surface area of "active" Centers "after cooling down.
Im allgemeinen sind die Katalysatorelemente im Anschluß an die Reinigung, die Elektroplattierung und die Konditionierung aktiviert und können verkauft bzw. eingesetzt werden. In gewissen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Elemente mit einer stärkeren Edelmetallbeschxchtung zu versehen und damit eine erhöhte Lebensdauer derselben beim Oxidieren der brennbaren Bestandteile von Abgasen zu erhalten. In diesen Fällen kann eine erneute bzw. zweite Beschichtung erfolgen, und zwar unter Anwendung des gleichen elektrolytischen Abscheidungsverfahrens, welches vorstehend beschrieben wurde, wobei die zum zweiten Mal beschichteten Elemente dann ebenfalls wie vorstehend beschrieben erneut gespült, getrocknet und konditioniert werden. Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn man die Plattierlösung durch ein Bett aus einem Kationenaustauscherharz zirkulieren läßt, um von dem Basismetall stammende gelöste kationische Verunreinigungen zu entfernen und somit zu einem besser kontrollierten Plattiervorgang zu gelangen. Normalerweise würde man erwarten, daß der Plattiervorgang kationisch ist. Da jedoch beim Passieren des Bettes des Kationenaustauscherharzes keine Edelmetalle aus der Plattierlösung entfernt werden, scheint es so als ob das Plattieren anionisch erfolgt. DieIn general, the catalyst elements are subsequent to the Activated cleaning, electroplating and conditioning and can be sold or used. In certain cases, however, it is desirable to have the elements with a stronger To provide Edelmetallbeschxchtung and thus an increased service life of the same when oxidizing the combustible components to get from exhaust gases. In these cases, a new or second coating can be carried out using the application the same electrodeposition process described above, the second being Once coated elements are then also rinsed, dried and conditioned again as described above. It has also proven beneficial to circulate the plating solution through a bed of cation exchange resin leaves to remove dissolved cationic impurities originating from the base metal and thus become one better controlled plating process. Normally one would expect the plating process to be cationic. However, since no precious metals are removed from the plating solution as it passes through the bed of the cation exchange resin, it appears that the plating is done anionically. the
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Lösung kann als Abstrom durch das Kationenaustauscherharz geleitet werden; es ist aber auch möglich, die gesamte Lösung durch das Kationenaustauscherharz zirkulieren zu lassen oder die Lösung für eine vorgegebene Zeit zirkulieren zu lassen. Das saure Kationenaustauscherharz kann ein sulfoniertes Mischpolymer von Styrol und Diviny'lbenzol sein oder beispielsweise auch ein handelsübliches Kationenaustauscherharz, wie es beispielsweise unter dem Markennamen "Dowex 50 W" im Handel ist, und zwar in Perlen- oder Kugelform.Solution can be used as an effluent through the cation exchange resin be directed; but it is also possible to circulate the entire solution through the cation exchange resin or let the solution circulate for a given time. The acidic cation exchange resin can be sulfonated A mixed polymer of styrene and Diviny'lbenzol or, for example, a commercially available cation exchange resin, such as it is, for example, commercially available under the brand name "Dowex 50 W", namely in pearl or spherical form.
Für verschiedene Oxidationsvorgänge können verschiedene Arten von Beschichtungen verwendet werden. Beispielsweise können bei bestimmten Verbrennungsvorgängen Platin oder Palladium allein von Vorteil sein, während in anderen Fällen mit Vorteil Mischungen von Platin und Palladium angewandt werden. Im allgemeinen ergibt sich bei Mischungen von Platin und Palladium eine bessere Haftung der Beschichtung'am Basismetall und eine bessere Widerstandsfähigkeit bei extrem hohen Temperaturen. In wieder anderen Fällen kann dem Platin, dem Palladium oder einer Mischung dieser beiden Metalle beispielsweise Ruthenium, Thor, Iridium oder ein anderes Metall der Platingruppe in kleinen Mengen beigegeben werden. VJo eine zusätzliche Metallkomponente in der Edelmetallbeschichtung erwünscht ist, kann der Plattierlösüng das entsprechende Metallsalz zugesetzt werden, so daß eine entsprechende Einlegierung oder Zumischung der gewünschten Metallkomponente in der elektroplattieren Oberfläche erzeugt wird. Im allgemeinen wird die Plattierlösung so angesetzt, daß sich unter den geeigneten Arbeitsbedingungen eine Schichtdicke von etwa 0,1 mm in einem Zeitraum von 5 Minuten oder weniger ergibt.Different types can be used for different oxidation processes used by coatings. For example, platinum or palladium alone can be used in certain combustion processes Blends may be beneficial in other cases, while blends are beneficial of platinum and palladium can be used. In general, mixtures of platinum and palladium give a better one Adhesion of the coating to the base metal and better Resistance to extremely high temperatures. In still other cases it can be platinum, palladium or a Mixture of these two metals, for example ruthenium, thor, iridium or another metal of the platinum group in small amounts Quantities are added. If an additional metal component is desired in the noble metal coating, the plating solution can be used the corresponding metal salt can be added, so that a corresponding alloying or admixture of the desired Metal component generated in the electroplating surface will. In general, the plating solution is formulated to provide a layer thickness under the appropriate working conditions of about 0.1 mm in a period of 5 minutes or less.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:Further details and advantages of the invention are provided below explained in more detail with reference to a drawing and / or are the subject of the protection claims. In the drawing show:
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Fig. 1 und 2 vergrößerte Darstellungen von spiralförmigen Katalysatorelementen gemäss der Erfindung mit unterschiedlichen Abmessungen jFigs. 1 and 2 enlarged representations of spiral-shaped Catalyst elements according to the invention with different dimensions j
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines Katalysatorelements gemäss der Erfindung mit rechteckförmigen Wendelwindungen;3 shows a modified embodiment of a catalytic converter element according to the invention with rectangular Helical turns;
Fig. k . ein Arrhenius Diagramm zum Vergleich derFig. K. an Arrhenius diagram comparing the
Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten für Katalysatorelemente gemäss der Erfindung und für mattenförmige Katalysatoren aus gekräuselten Bändern undReaction rate constants for catalyst elements according to the invention and for mat-shaped catalysts made from crimped ribbons and
Fig. 5 ein Diagramm zum Vergleichen der Umsetzung beim Rekombinieren von Wasserstoff mit Sauerstoff für wendeiförmige Katalysatorelemente gemäss der Erfindung und mattenförmige Katalysatoren aus gekräuselten Bändern.5 is a diagram comparing the conversion when recombining hydrogen with oxygen for helical catalyst elements according to the invention and mat-shaped catalysts curled ribbons.
Aus den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung, welche vergrößerte Dar-. Stellungen verschiedener Ausführungs formen von Katalysatorelementen gemäß der Erfindung zeigen, wird deutlich, in welcher Weise die kleinen wendeiförmigen Katalysatorelemente bezüglich ihrer Form, ihres Durchmessers und ihrer Länge verändert werden können. Man ez-kennt, daß die Katalysatorelemente gemäß Fig. 1 um 2 beide kreisförmige Wendelwindungen besitzen, jedoch unterschiedliche Abmessungen, während das Element gemäß Fig. 3 rechteckige Wendelwindungen besitzt. Die wendeiförmigen Katalysatorelemente werden normalerweise aus einem Draht einer geeigneten Legierung in der gleichen Weise wie Schraubenfedern hergestellt und besitzen jeweils mehrere Schrauben- bzw. Wendelwindungen. Im einzelnen können die Wendelwindungen kreisförmig, oval, rechteckig usw. sein und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf irgendeine bestimmte Form der Wendelwindungen zu beschränken.From Figures 1 to 3 of the drawing, which enlarged Dar-. Positions of different execution forms of catalyst elements show according to the invention, it becomes clear in what way the small helical catalyst elements relate to their shape, diameter and length can be changed. It is known that the catalyst elements according to FIG 2 both have circular helical turns, but different dimensions, while the element according to FIG. 3 is rectangular Has helical turns. The helical catalyst elements are normally made from a wire of a suitable type Alloy made in the same way as coil springs and each have several helical or helical turns. In particular, the helix turns can be circular, oval, rectangular, etc., and it is not intended that the invention be to be limited to any particular shape of the helical turns.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die wendelföririigen Katalysatorelemente durch Extrudieren einer geeigneten Legierung mittels einer hohlen schraubenförmigen Form herzustellen, anstatt sie durch Aufwickeln eines zuvor geraden Drahtes auf einen Kern herzustellen. Dem Begriff "wendelförmig" kommt also mit anderen Worten in der vorliegenden Anmeldung eine ganz allgemeine Bedeutung zu und er soll jede kleine wendeiförmige Struktur umfassen. Im gleichen Sinne wird auch der Ausdruck "schrauberiförmig" verwendet, der ganz allgemein wendeiförmige Gebilde erfassen soll, wie sie durch Aufwickeln eines Drahtes auf einen ovalen oder reehteckförmigen Kern erhalten werden, wobei die sich ergebenden Elemente nicht immer genau kreisförmig sind. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die in der Beschreibung und der Zeichnung angegebenen Maße lediglich für die Ausführungsbeispiele gelten und daß die Erfindung nicht auf diese Abmessungen begrenzt ist. Andererseits hat sich jedoch im Laufe von Versuchen gezeigt, daß bei den angegebenen .Abmessungen keine Verschachtelung der wendelförmigen Katalysatorelemente erfolgt, welche dazu führt, daß das Einfüllen und Ausgießen der Katalysatorelemente in die Katalysatoreinheit hinein bzw. aus dieser heraus erschwert oder verhindert wird. Dies gilt für alle Arten von Gehäusen, insbesondere für solche mit gitterförmigen HaIterungseinricntungeη.There is also the possibility of using the helical catalyst elements by extruding a suitable alloy by means of a hollow helical shape rather than making them by winding a previously straight wire onto a core. So the term "helical" comes with others Words in the present application have a very general meaning to and it should encompass any small helical structure. In the same sense, the expression "screwdriver-shaped" is also used used, which is intended to capture generally helical structures, as they are by winding a wire on a oval or rectangular core can be obtained, wherein the resulting elements are not always exactly circular. It should also be pointed out that the dimensions given in the description and the drawing apply only to the exemplary embodiments and that the invention does not apply to these dimensions is limited. On the other hand, however, it has been shown in the course of tests that none of the specified dimensions Nesting of the helical catalyst elements takes place, which leads to the filling and pouring of the catalyst elements into or out of the catalytic converter unit is made more difficult or prevented. This applies to all species of housings, especially for those with grid-shaped holding devices.
An dieser Stelle soll auch darauf hingewiesen werden, daß je nach dem erwünschten. Verfahren zur Herstellung der kleinen v/endeIförmigen Katalysatorelemente die Wendelwindungen so ausgebildet werden können, daß sich benachbarte Wende!windungen berühren. Es wird jedoch für günstiger gehalten, wenn sich die Wendelwindungen nicht berühren und wenn ihr Abstand kleiner als D ist (vgl. Fig. 1 und 2), d.h.'kleiner als die Stärke bzw, der Durchmesser des verwendeten Drahtes, so daß verhindert wird, daß sich die einzelnen Spulen ineinander schachteln- Die Stärke des aus einer Metallegierung bestehenden Drahtes kannAt this point it should also be pointed out that depending on the desired. Method of making the small V / end-shaped catalyst elements, the helical windings formed in this way that neighboring turns touch each other. However, it is considered more favorable if the helical turns do not touch and if their distance is smaller than D (see Fig. 1 and 2), i.e. 'smaller than the strength or, the diameter of the wire used, so that prevents The strength of the wire made of a metal alloy can be that the individual coils nest inside one another
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typischerweise zwischen den US-Drahtstärken 30 und 40 liegen bzv/. bei Durchmessern im Bereich von etwa 0,127 mm bis etwa 0,381 mm. Ls ist ferner wünschenswert, daß die Härte des verwendeten Drahtes ausreichend groß ist, so daf- ein einfaches Verbiegen bzw. Verformen der vendelförmigen Elemente verhindert wird, welches sonst dazu führen könnte, daPj sich die wendeiförmigen Elemente umeinander herumbiegen, wodurch es zu Unregelmässigkeiten in der Packungsdichte kommen könnte. Wie oben erwähnt, kann der Draht bzw. die Legierung für die wendeiförmigen Katalysatorelemente durch Extrudieren und gleichzeitiges Erzeugen der Wendelform hergestellt werden, so daß es nicht beabsichtigt ist, mit dem Begriff "Draht" nur typische vorgefertigte Drähte zu erfassen, die erst anschliessend um einen kleinen Kern oder Dorn gewickelt werden, um die spezielle Größe oder Form der fertigen wendeiförmigen Elemente zu erhalten. typically between US wire sizes 30 and 40, respectively. at diameters ranging from about 0.127 mm to about 0.381 mm. Ls is also desirable that the hardness of the used Wire is sufficiently large, so that a simple bending or deformation of the vendular elements is prevented which could otherwise lead to the Bend helical elements around each other, which could lead to irregularities in the packing density. As mentioned above, the wire or the alloy for the helical catalyst elements by extrusion and simultaneous Generating the helix shape so it is not intended to be typical with the term "wire" to capture prefabricated wires, which are only then converted A small core or mandrel can be wound to obtain the specific size or shape of the finished helical elements.
Für eine Versuchsreihe, bei welcher als simuliertes "Pekombinations"-Gas eine Mischung aus Wasserstoff, Sauerstoff, Damnf und Luft verwendet wurde, wurden kleine wendeiförmige Katalysatorelemente mit zwei verschiedenen Größen aus 6,35 cm langen Drahtstücken aus Chromel D, einer Legierung A folgender Zusammenset' zung: 36% Ni, 18% Cr, Eest Fe, wie sie z.B. unter den Marken im Handel ist, mit einem Durchmesser von o^2o32 mm hergestellt und die mit diesen Katalysatorelementen erzielten Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen verglichen, welche mit einer handelsüblichen Matte aus gekräuselten Bändern erzielt wurden. Die Bänder bestanden dabei ebenfalls aus Legierung A mit einer Breite von etwa 1,6 mm und einer Dicke von etwa o,127 mm und waren zu einer kleinen stopfenförmigen Matte gekräuselt, die einen Durchmesser von etwa 4,78 cm und eine Tiefe von etwa 3,18 cm besaß. Zur Halterung der kleinen wendeiförmigen Katalysatorelemente wurden kleine Drahtkörbchen verwendet, die aus D-Draht der Legierung Λ mit der Maschenweite 4 (16 mesh) bestanden, wobei der Durchmesse) der Körbchen wieder ca. 4,78 cm und die Tiefe wieder etwa 3,18 cm betrug. In einem Fall besaßen die wendeiförmigen Katalysator-For a series of tests, in which a mixture of hydrogen, oxygen, steam and air was used as the simulated "pecombination" gas, small helical catalyst elements of two different sizes were made up of 6.35 cm long pieces of wire made of Chromel D, an alloy A of the following composition 'tion: 36% Ni, 18% Cr, Eest Fe, as it is, for example, commercially available under the brands, produced with a diameter of o ^ 2032 mm and the results obtained with these catalyst elements were compared with the results obtained with a commercially available one Mat were made from curled ribbons. The ribbons were also made of alloy A with a width of about 1.6 mm and a thickness of about 0.17 mm and were curled into a small plug-shaped mat that was about 4.78 cm in diameter and about 3 cm deep , 18 cm. To hold the small helical catalyst elements, small wire baskets were used, which consisted of D-wire of the alloy Λ with a mesh size of 4 (16 mesh), the diameter of the basket being about 4.78 cm and the depth about 3.18 again cm. I n a case had the helical catalyst
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elemente einen Durchmesser von etwa 3,81 mm und waren etwa 1,57 mm lang. In einem anderen Fall besaßen die wendelförmigen Katalysatorelemente einen Durchmesser von etwa 1,9o mm und waren etwa 3,81 mm lang. Die Drahtkörbchen faßten von den Katalysatorelementen mit einem Durchmesser von 3,81 mm eine Menge von etwa 3 2 Gramm und von den Katalysatorelementen mit einem Durchmesser von 1,9 mm eine Menge von etwa 50 Gramm. Die Matten und Körbchen besaßen sämtlich eine durch Elektroplattieren aufgebrachte Beschichtung und waren nach dem gleichen Verfahren aktiviert, so daß sie eine poröse schwammige Beschichtung von Palladium und Platin besaßen.elements were about 3.81 mm in diameter and about 1.57 mm long. In another case, the helical ones possessed Catalyst elements were about 1.90 mm in diameter and about 3.81 mm long. The wire baskets took hold of the Catalyst elements with a diameter of 3.81 mm an amount of about 3 2 grams and of the catalyst elements with 1.9 mm in diameter, an amount of about 50 grams The mats and baskets were all electroplated applied coating and were activated by the same process, making them a porous spongy coating possessed of palladium and platinum.
Der Testreaktor besaß einen Durchmesser von etwa 5,08 cm und bestand aus einem rostfreien Stahlrohr vom lyp 316,-Mr. 10. Außerdem war eine elektrische Heizung und eine Isolation auf der Außenseite vorgesehen, um in dem Reaktor verschiedene Temperaturen zu erzeugen. Mit dem Reaktor waren ferner Thermoelemente verbunden, um die Einlass- und Auslasstemperaturen" zu messen. Das Innere des Peaktorrohres diente der Aufnahme der Katalysatoreinheiten mit einem Durchmesser von etwa U,78 cm, und bei jedem Versuch wurde jeweils eine Matte bzw. ein Körbchen getestet.The test reactor was about 5.08 cm in diameter and consisted of a stainless steel tube of type 316, -Mr. 10. In addition, electrical heating and insulation were provided on the outside to keep things different in the reactor Generate temperatures. Thermocouples were also connected to the reactor to "control inlet and outlet temperatures." measure up. The inside of the peactor tube was used to accommodate the Catalyst units with a diameter of about U, 78 cm, and one mat or one cup was tested in each trial.
Bezüglich der Oberfläche der untersuchten Katalysatorelemente sei darauf hingewiesen, daß die Bezugseinheit ( aus gekräusel-Regarding the surface of the examined catalyst elements it should be noted that the reference unit (made of crimped
2 3 tem Band) eine Oberfläche von etwa 10,11 cm / cm besaß, während bei dem Körbchen mit wendeiförmigen Katalysatorelementen mit einem Durchmesser von etwa 3,81 mm die Oberfläche etwa2 3 system) had a surface area of about 10.11 cm / cm, while in the case of the basket with helical catalyst elements with a diameter of about 3.81 mm the surface about
2 3
16,92 cm / cm betrug und bei dem Körbchen mit wendeIförmigen
Katalysatorelementen mit einem Durchmesser von etwa 1,9 mm2 3
Was 16.92 cm / cm and for the basket with helical catalyst elements about 1.9 mm in diameter
2 3
24,79 cm / cm . Die Oberflächen pro Volumeneinheit verhielten sich also bei dem mattenförmigen Katalysatorelement und den
größeren und kleineren wendeiförmigen Katalysatorelementen2 3
24.79 cm / cm. The surface areas per unit volume therefore behaved in the case of the mat-shaped catalyst element and the larger and smaller helical catalyst elements
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etwa wie 1:1,67 und 1:2,45.something like 1: 1.67 and 1: 2.45.
Die Tabellen I5 II und III (siehe Seiten 17-19 ) zeigen Testergebnisse für verschiedene Versuche, welche mit einer H9 und O„ enthaltenden Strömung erzielt wurden, die außerdem etwas Dampf und Luft enthielt. (Im einzelnen machte der Dampf etwa 99 Mol-% aus, der Wasserstoff.(H ) etwa 0,50 Mol-%, und der Sauerstoff (O2) etwa O,2H7 iIoi-% ~ während die Luft etwa 0,330 Kcl-% der gesamten Strömung ausmachte.)Tables I 5 II and III (see pages 17-19) show test results for various tests which were achieved with a flow containing H 9 and O 2, which also contained some steam and air. (Specifically, the steam accounted for about 99 mol%, the hydrogen (H) about 0.50 mol%, and the oxygen (O 2 ) about 0.2H7%, while the air was about 0.330 Kcl%. of the entire flow.)
Um einen besseren Vergleich der lestergebnisse zu ermöglichen zeigt die Fig. H der Zeichnung ein Arrhenius Diagramm mit fallenden Linien zur bildlichen Darstellung der errechneten Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten, wobei die Peaktiorisgeschwindingkeitskonstante über der reziproken Durchschnitts-In order to enable a better comparison of the reading results, Fig. H of the drawing shows an Arrhenius diagram with falling lines to illustrate the calculated reaction rate constants, with the peak velocity constant above the reciprocal average
5 ο —1 temperatur T bzw. über 1,25/Τβ χ 10 ( C ) aufgetragen ist., ilan erkennt in Fig. M-, daß die Testergebnisse bei Temperaturen oberhalb von etwa 163°C ungefähr gleich waren, obwohl etwa 5G % n>ehr Katalysatormaterial in dem Körbchen mit den wendeIförmigen Katalysatorelementen mit einem Durchmesser von ungefähr 1,9 mm enthalten war. Ferner erkennt man beim Vergleich mit den Ergebnissen, die mit der üblichen Hatte aus gekräuselten Eändern erzielt wurden, daß die Ergebnisse mit den kleinen wendelförrnigen Elementen etwa 2,5 mal besser waren. Dieses Ergebnis konnte aufgrund eines Vergleichs der Oberflächen erwartet werden, da die Oberfläche der wendelförmigen ■Katalysatorelemente mit kleinem Durchmesser etwa 2,5 mal grüßer war als die Oberfläche des mattenförmigen Katalysatorelements. Bezüglich der wendelförmigen Katalysatorelenente mit größerem Durchmesser ergibt sich jedoch eine unerwartete Leistungsverbesserung, da hier die Leistung immer noch 2,5 mal besser ist, während die Oberfläche im Vergleich zu dem Kartenförmigen Katalysatorelement nur etwa 1,6 7 mal so groß war.5 o -1 temperature T or above 1.25 / Τ β χ 10 (C) is plotted., Ilan recognizes in Fig. M- that the test results were approximately the same at temperatures above about 163 ° C, although about 5G % more catalyst material was contained in the basket with the helical catalyst elements with a diameter of approximately 1.9 mm. Furthermore, when compared with the results obtained with the conventional hat made of crimped edges, it can be seen that the results with the small helical elements were about 2.5 times better. This result could be expected from a comparison of the surfaces, since the surface of the helical small diameter catalyst elements was about 2.5 times larger than the surface of the mat-shaped catalyst element. With regard to the helical catalyst element with a larger diameter, however, there is an unexpected improvement in performance, since the performance here is still 2.5 times better, while the surface area was only about 1.6 times as large in comparison with the card-shaped catalyst element.
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In einer weiteren Testreihe wurde eine mattenförmige Katalysatoreinheit mit einem Durchmesser von etwa 4,7 8 cm und einer Höhe von etwa 3,IS cm aus Chrome1 D-Band mit einer Breite von etwa 1,59 mm und einer Dicke von etwa 0,127 mm verwendet, welcheI n a further series of tests was a mat-shaped catalyst unit having a diameter of about 4.7 8 cm and a height of about 3 cm from Chrome1 IS D-tape having a width of about 1.59 mm, and uses a thickness of about 0.127 mm , Which
2
eine Oberfläche von etwa 5 23 cm besaß, und diese Hatte wurde
mit Katalysatoreinheiten verglichen, welche wendeiförmige Katalysatorelemente
der vorstehend -beschriebenen Art enthielten,
d.h. Katalysatorelemente mit einem Durchmesser von etwa o,19 mm
und etwa 3,81 nun. In allen Fällen wurde eine solche Menge an wendeiförmigen Katalysatorelementen pro Katalysatoreinheit verwendet,
daß sich für jede Katalysatoreinheit die gleiche Ober-2
had a surface area of about 5 23 cm , and this had been compared to catalyst units which contained helical catalyst elements of the type described above, ie catalyst elements with a diameter of about 0.19 mm and about 3.81 mm. In all cases such an amount of helical catalyst elements was used per catalyst unit that the same upper
2
fläche von 523 cm ergab.2
area of 523 cm.
Bei allen Versuchen betrug die gesamte Gasströmung durch das Katalysatorbett jeweils etwa 0,502 πΓ/min und die nominelle Zusammensetzung der Gascharge war wie folgt:In all experiments, the total gas flow through the catalyst bed was in each case about 0.502 πΓ / min and the nominal The composition of the gas batch was as follows:
Ferner wurde jede Katalysatoreinheit bei fünf verschiedenen h'inlasstemperaturen geprüft, die zwischen etwa 149°C und etwaFurthermore, each catalyst unit was at five different Checked inlet temperatures between about 149 ° C and about
3 71 C lagen.3 71 C.
Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt und in Fig. 5 der Zeichnung graphisch dargestellt, (siehe Seite 20 ).The test results are summarized in Table IV below and shown graphically in Figure 5 of the drawing (see page 20).
- IG -- IG -
409845/1062 BAD ORIGINAL409845/1062 ORIGINAL BATHROOM
Eine Durchsicht der in den Tabellen festgehaltenen Daten und eine Betrachtung der graphischen Darstellungen dieser Daten zeigt, daß. die beiden Katalysatoreinheiten mit den kleinen wendelförmigen Katalysatorelementen gemäss der Erfindung, eine höhere katalytische Aktivität besitzen, als die Hatte aus gekräuselten Bändern. Des weiteren ergibt sich, daß die wendelförmigen Elemente mit einem kleineren Durchmesser zu etwas besseren Ergebnissen führen als diejenigen, mit größerem Durchmesser. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist es noch nicht völlig klar, warum mit den Elementen kleineren Durchmessers eine bessere Aktivität erhalten wird, insbesondere da in beiden Fällen die gleiche nominelle Oberfläche vorliegt und Beschichtung und Aktivierung in identischen Verfahrensschritten erfolgen. Es hat auf jeden Fall den Anschein, daß die Vorteile bezüglich der katalytischer! Aktivität auf die eine oder andere Weise von den geometrischen Unterschieden in der Form der wendelförmigen Elemente gemäss der Erfindung herrühren und außerdem von der Schüttfähigkeit soi/ie von der Möglichkeit , eine hohe Gesamtoberfläche der Elemente pro Volumeneinheit in einer gegebenen Katalysatoreinheit zu erzielen.A review of the data recorded in the tables and inspection of the graphs of this data shows that. the two catalyst units with the small ones helical catalyst elements according to the invention, a have higher catalytic activity than did the curled ribbon. It also shows that the helical Elements with a smaller diameter produce slightly better results than those with a larger diameter. At this point in time it is not entirely clear why better activity is obtained with the smaller diameter elements, especially as in both Cases the same nominal surface is present and coating and activation take place in identical process steps. In any case, it would appear that the advantages in terms of catalytic! Activity one way or the other Way from the geometric differences in the shape of the helical elements according to the invention and also from the pourability soi / ie from the possibility of to achieve a high total surface area of elements per unit volume in a given catalyst unit.
An dieser Stelle sei auch noch einmal darauf hingewiesen, daß die in Verbindung mit den vorstehend wiedergegebenen Versuchen angegebenen Größen und Formen die vorliegende Erfindung in keiner Weise beschränken sollen. Die Erfindung wird vielmehr allgemein in der neuartigen Wendelforn der Katalysatorelemente gesehen. Insbesondere kann davon ausgegangen werden, daß die Abmessungen der wendeIförmigen Katalysatorelemente bezüglich ihres Durchmessers und ihrer Lä-nge nicht in jedem Fall unterhalb von etwa 0,635 mm liegen müssen, da größere Abmessungen von Vorteil sein können, um eine vorgegebene Oberfläche und einen vorgegebenen Druckabfall in einer speziellen Katalysatoreinheit zu erhalten, welche eine Vielzahl von wendelförmigen Katalysatorelementen enthält.At this point it should be pointed out again that the experiments presented in connection with the above The sizes and shapes indicated are not intended to limit the present invention in any way. Rather, the invention is generally seen in the new spiral shape of the catalyst elements. In particular, it can be assumed that the Dimensions of the helical catalyst elements with respect to their diameter and length are not always below of about 0.635 mm, as larger dimensions can be advantageous to a given surface area and to obtain a predetermined pressure drop in a special catalyst unit, which has a plurality of helical Contains catalyst elements.
- 17 -- 17 -
409845/1062409845/1062
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
ZT C--CO ZT C - CO
ztnt
C--C--
4->-μ
4->
>,rtJ
>,
rH > v
rH
Mh ι—
Mh
COCO
T-IT-I
LO C--CO LO C - CO
C--Zt Zt C-- Zt Zt
O OuO Ou
JXJX
COCO
C--C--
JXJX
co Oco O
cnI.
cn
•Η-μ
• Η
22
Δ09845/1062Δ09845 / 1062
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
.j-o ,α.α
.jo,
- 5Γ.
- 5th
o Katalysatcrelemente nit ca. 1,9 nc ί o Catalyst elements with approx. 1.9 nc ί
Oberflächenverh.'iltriis zu Matte = 1:2,45Surface ratio to mat = 1: 2.45
oo 'oo '
"^ Versuch Nr. 1"^ Experiment No. 1
O cn Umsetzung % 99,80O cn conversion % 99.80
O Is«*OI s «*
Verweilzeit 0,013 86 9Dwell time 0.013 86 9
Q . (sec)Q. (sec)
f^ ' Reaktions-f ^ 'reaction
geschwindigkeitskonstante speed constant
, K (sec -1) 448,4 673,5 ' ,437,3 685,5 329,05 420,0, K (sec- 1 ) 448.4 673.5 ', 437.3 685.5 329.05 420.0
Durchschnitts- ■ ■ U) Average ■ ■ U)
temperatur CDtemperature CD
fOr\ 1OG2,5 1472 1075 . 1478 925 1025,6 ο fO r \ 1OG2.5 1472 1075. 1478 925 1025.6 ο
c UJ κ? c UJ κ?
Matte mit gekräuselten BändernMat with curled ribbons
O CD COO CD CO
Einlafitemp. (0C) . 111,8 Umsetzung % .97,25Inlet temp. ( 0 C). 111.8 conversion % .97.25
Verweilzeit (sec)Dwell time (sec)
Reaktions-Reaction
geschwindigkeits-speed
konstanteconstant
K (see -1) 110,2K (see -1 ) 110.2
Durchschnittsteir.peratur Average temperature
(0C) 899,4( 0 C) 899.4
188
,27188
, 27
285
,56285
, 56
296
99 ,24296
99, 24
371 99 ,72371 99, 72
,8,8th
,2, 2
1075,6 12901075.6 1290
219 ,1219, 1
374 99,74374 99.74
0,03757 0,02794 0,02330' 0,02227 0,02002 0,020530.03757 0.02794 0.02330 '0.02227 0.02002 0.02053
293,9 291,5293.9 291.5
1315,6 1U79,4 1487,51315.6 1U79.4 1487.5
CO CTJCO CTJ
am AusgangK "concentration
at the exit
10,1
9,811.0
10.1
9.8
8
97th
8th
9
4950
49 704880
4950
49 70
99 ,80
99 ,8099.77
99, 80
99, 80
275
332220
275
332
wendeIförm.
Elemente1.9 mm 0
helical
elements
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