DE2510775B2 - Verfahren zum herstellen eines mehrfach-katalysators - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines mehrfach-katalysatorsInfo
- Publication number
- DE2510775B2 DE2510775B2 DE19752510775 DE2510775A DE2510775B2 DE 2510775 B2 DE2510775 B2 DE 2510775B2 DE 19752510775 DE19752510775 DE 19752510775 DE 2510775 A DE2510775 A DE 2510775A DE 2510775 B2 DE2510775 B2 DE 2510775B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- core
- base material
- catalytic
- surrounding
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrfach-Katalysators in der Bauform einer
Katalysatoreinheit, in der räumlich gegeneinander abgesetzt unterschiedlich wirkende Katalysatoren angelagert
sind, durch schrittweise selektives Imprägnieren:
Es ist bekannt, zum Zurückhalten oder zum Umwandeln der schädlichen Komponenten in den
Abgasen von Brennkraftmaschinen Katalysatoren zu verwenden. Es hat sich herausgestellt, daß ein einziger
Katalysator diese Aufgabe nur unzureichend erfüllt. Um die Probleme der Luftverschmutzung durch solche
6s Abgase zu beherrschen, ist es erforderlich, ein solches
Gas nicht nur von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxiden zu befreien, sondern außerdem
die Stickoxide (NO1) in eine neutrale oder unschädliche
Form umzuwandeln. Da die Umwandlung von Stickoxiden in eine inerte Form wie etwa Stickstoff eine
Reduktion verlangt, während die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe und des CO in inerte Formen wie
Wasser und CO2 eine Oxidation eriurdert, stellten diese
unterschiedlichen Reaktionserfordernisse bisher kein Problem bei der Entwicklung wirksamerer katalytischer
Wandler für Abgase von Brennkraftmaschinen dar.
Um dieses Problem zu beherrschen, wurde bereit«
von verschiedenen Entwicklern eine getrennte katalyti sehe Behandlung der schädlichen Komponenten der
Abgase vorgeschlagen. Ein solcher Vorschlag beinhaltet die Verwendung eines konzentrisch aufgeteilten zylindrischen Konverters, in dem der innere zylindrische
Raum mit reduzierenden katalytischen Partikeln und der umgebende ringförmige Raum mit oxidierendem
Katalysator gefüllt ist Die heißen Abgase durchqueren zunächst axial den inneren zylindrischen katatytir.chen
Raum, daraufhin nach Umkehrung ihrer Strömungsrichtung und vermischt mit zugeführter Luft axial den
ringförmigen katalytischen Raum, der den Oxidations-Katalysator enthält.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, getrennte katalytische Behälter hintereinander anzuwenden oder
getrennte katalytische Kammern hintereinander in ein gemeinsames Gehäuse einzusetzen, um eine zweistufige
Behandlung der Abgase durchzuführen. Getrennte Schichten oder Kammern, die besondere Katalysatoren
enthalten, sind nach einem anderen Vorschlag in solcher Folge angeordnet, daß das zu behandelnde Gas
zunächst ohne Sauerstoffzufuhr den Katalysator berührt, der dazu dient, die Kohlenwasserstoffe zu
zerlegen, und danach denjenigen Katalysator berührt, der hydrierendes Metall zum Reduzieren der Stickoxide
enthält.
Es ist auch schon bekannt, katalytische Partikeln in Form von Granulan, Kügelchen, Klümpchen u.dgl.
aufzubereiten, wobei das Innere dieser Teile so ausgestaltet ist, daß es eine aktive Katalysatorkomponente
aufweist, die sich hinsichtlich Konzentration oder Zusammensetzung von derjenigen Komponente unterscheidet,
die im äußeren oder außenliegenden Teil des Partikels eingeschlossen ist. Die verschiedenen Verfahren,
die angewandt werden, um solche Katalysatoren aufzubauen, benutzen gewöhnlich eine schrittweise
Imprägnierung.
Auch die Anwendung eines einzigen, einstückigen Katalysatoraufbaues größerer Abmessungen für zweistufige
Behandlung von Abgasen wurde schon beschrieben. Das Grundmaterial dieser Einheit -vird mit einem
Film aus Aluminiumoxid umhüllt; dann wird ein Chromgemisch an einem Ende des umhüllten Grundmaterials
angelagert, um die Bleikomponenten aus dem Gas zu entfernen, und am anderen Ende dieser Einheit
wird ein Oxidationsförderer angeordnet.
Hinsichtlich der Behandlung der Abgase von Brennkraftmaschinen hat es sich herausgestellt, daß —
gleichgültig ob ein gemeinsamer oder getrennte Katalysatoren benutzt werden — die Katalysatoren
zunächst die Umwandlung unverbrannter Kohlenwas- (>o
serstoffe und des CO während der Inbetriebnahme der kalten Brennkraftmaschine bewirken und auch danach
noch wirksam sein und bleiben müssen, nämlich während der nachfolgenden Betriebsphase, in der sie
über eine hinreichend lange Zeitspanne wiederholt dem ds
Kontakt mit dem heißen Abgas standhalten müssen, das unter normalen Betriebsbedingungen auf den Katalysa-
Die verschiedenen Vorteile der Verwendung eines einstückigen, einheitlichen und monolithischen Katalysator-Aufbaues geeigneter Abmessung und Form
innerhalb des Konvertergehäuses im Gegensatz zu einem Bett aus besonderem Granulat, bezüglich der
Oxidation und/oder der Reduktion der schädlichen Komponenten der Abgase sind bereits erwiesen. Ein
solcher einheitlicher Katalysator-Aufbau weist nicht die Probleme der hohen Katalysator- Partikelabnutzung
auf, die zum Kanalisieren des Gases und/oder zum Umgehen des Katalysators im Konverter führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein leicht und funktionssicher anwendbares Verfahren anzugeben,
nach dem solche Katalysatoreinheiten größerer Abmessungen mit unterschiedlichen und deutlich voneinander
getrennten Reaktionszonen geschaffen werden können. Insbesondere sollen die unterschiedlichen katalytischen
Regionen innerhalb der Katalysatoreinheit einerseits geeignet sein, die Reduktionsreaktionen und andererseits
die Oxidationsreaktionen zu fördern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein das Grundmaterial der
Katalysatoreinheit bildender Block zunächst im Kern mit eirer katalytischen Komponente imprägniert wird,
indem eine Imprägnierflüssigkeit, die die entsprechende Komponente enthält, axial durch den Kern geleitet wird,
daß ein vom umgebenden Grundmaterial (Mantel) zum Kern hin gerichtetes Druckgefälle im Grundmaterial
erzeugt und aufrechterhalten wird und daß danach der den Kern umgebende Mantel mit einer diese andere
Komponente enthaltenden Flüssgkeit in Berührung gebracht wird, und daß dabei ein vom Kern fön /um
Mantel hin gerichtetes Druckgefälle im Grundmaterial erzeugt und aufrechterhalten wird.
Nach der Erfindung erfolgt die Herstellung einer solchen Katalysatoreinheit unter Verwendung eines
neuen Verfahrens, um eine selektive lmpragnation des zentralen Teiles oder Kernes der Katalysatoreinheit zu
bewirken, so daß das eine aktive katalytische Material im wesentlichen in eine Region eingeschlossen wird,
ohne daß ein spürbares Hinüberwandern in die angrenzende, umgebende Region über die vorgegebene
Grenze hinaus stattfindet; andererseits erfolgt eine getrennte Impiägnation des als Mantel bezeichneten
seitlichen, also äußeren Teiles der Katalysatoreinheit mit anderem katalytischem Material, das im wesentlichen
in dieser Umfangsregion, also in einem kreisringförmigen Raum eingeschlossen ist, der den Mittelteil
oder Kern umgibt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand der
Zeichnung näher erläutert wird. Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Aufriß einer bevorzugten Ausführungsart des lmprägnierens eines Mittelteiles
oder Kernes einer Katalysatoreinheit;
F i g. 2 eine entsprechende schematische Aufrißdarstellung, die gegenüber F i g. 1 den Vorrang des
lmprägnierens des äußeren Teiles oder Mantels der Katalysatoreinheit darstellt; und
Fig. 3 eine Stirnansicht der Katalysatoreinheit mit symbolischer Darstellung der unterschiedlichen Imprägnierzonen.
Ein Grundmaterial, das mit unterschiedlich aktiven katalytischen Komponenten imprägniert werden soll, ist
bevorzugt ein länglicher, zylindrischer Block aus hitzebeständigem Material, der selektiv axial durchlas-
sig für eine Flüssigkeit ist und quer oder radial undurchlässig ist. Der Block kann aus natürlichem oder
synthetischem hitzebeständigem Material bestehen; aus der Literatur sind schon hierfür verwendbare Materialien
bekannt, so Aluminiumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid,
natürliche hitzebeständige Mineralien mit Magnesium- und/oder Aluminium-Oxiden oder Silikaten,
Minealien mit Oxiden oder Silikaten des Zirkonium oder Kombinationen dieser Materialien, ohne damit
eine erschöpfende Aufzählung geben zu wollen. Bestimmte Mineralien, deren Verwendung als Grundmaterial
für einen Katalysator schon vorgeschlagen wurden, enthalten: Spodumen, Mullite-Spindel u.dgl.
Zweckmäßiger als Katalysator-Trägermaterial ist stranggepreßt oder gespritztes Dichroit, das longitudinale
Perforationen oder Kanäle aufweist, die sich über dessen Länge erstrecken und im Querschnitt einer
Bienenwabe ähneln, oder einem Bündel von parallelen Röhren wie etwa Trinkstrohhalmen, die an ihren
Mantelflächen zu einer geschlossenen Struktur zusammengefaßt sind. Solche Blockstrukturen sind im
allgemeinen durch Strangpressen einer plastischen Masse durch eine Spritzmatrize hindurch erzeugbar.
Maßgeblich für die vorliegende Erfindung ist, daß der als Grundmaterial für den Katalysator in Betracht
gezogene Block mit einer Anzahl schmaler Kanäle versehen ist, die durch diesen über seine gesamte axiale
Länge verlaufen und einen selektiven axialen Durchfluß eines Strömungsmediums durch den Block hindurch
zulassen, während der Strömungswiderstand in Querrichtung hinreichend hoch sein muß, um radial
gerichtete Diffusionserscheinungen oder Wanderungsvorgänge des Strömungsmediums durch die die Kanäle
begrenzenden Wandungen hindurch zu unterbinden. Die parallelen Kanäle können runden quadratischen,
tetragonalen, polygonalen oder sonstigen beliebigen Querschnitt aufweisen.
Obwohl in Fig. 1 ein zylinderischer Körper ais Grundmaterial oder Block 5 dargestellt ist, können auch
Strukturen ovalen Querschnittes oder anderer geeigneter Form benutzt werden, die im wesentlichen nach den
Abmessungen und der konkreten Ausbildung des vorgesehenen Gehäuses des katalytischen Wandlers
gestaltet sind, in dem die katalytische Einheit angeordnet werden soll. Um die selektive Imprägnierung des
Mittelteiles oder Kerns 9 des zylindrischen Körpers, allgemein des Blockes 5, zu erzielen, ist er mit einem
Ende über einem Flüssigkeit auffangenden Gefäß 6 angeordnet, wobei ein Dichtungsring 7 zwischen dem
oberen Rand des Gefäßes 6 und diesem Ende des zylindrischen Blockes 5 vorgesehen ist Der Dichtungsring 7 ist vorzugsweise mit einem Kanal oder einer Nut
versehen, um einen O-Ring aus Gummi oder anderem elastischem Material aufzunehmen, das gegen das Ende,
also den Boden des zylindrischen Blockes 5 angedrückt wird- Ein weiterer Dichtungsring 8 ist entsprechend
gegen die gegenüberliegende Stirnfläche des Blockes 5 angedrückt Jeder der Dichtungsringe 7, 8 ist durch
geeignete (nicht dargestellte) Halterungen festgelegt Die Dichtungsringe 7, 8 weisen einen geringeren
Durchmesser als der zylindrische Block 5 auf, so daß sie durch ihre Abmessungen einen axialen zylindrischen
Raum oder Kern 9 bestimmen, der eingeschlossen und umgeben ist von einem kreisförmigen Mantel 10 des
Blockes 5. f>s
Eine geeignete Lösung oder Aufschlämmung eines aktiven Katalysatormaterials für den Kern 9 ausmachenden Teil des Blockes 5 wird durch den Dichtungs
ring 8 eingespeist, geliefert von einer geeigneten (nicht dargestellten) Speisequelle in vorgeschriebener Konzentration
und Dosierung, während über einen Stutzen 12 ein Sog auf das Gefäß 6 wirkt, um die Flüssigkeit
durch den von den Dichtungsringen 7, 8 begrenzten Kern 9 hindurchzusaugen. Indem Unterdruck am
gegenüberliegenden Ende des Blockes 5 und innerhalb des von den Dichtungsringen 7, 8 umgrenzten Raumes
einwirkt, wird atmosphärische Luft radial aus dem ringförmigen Raum, der als Mantel 10 den Kern 9
umgibt, in den Kern 9 hineingesogen. Diese erzwungene radiale Luftströmung verhindert, daß die Lösung oder
Aufschlämmung aus dem Kern 9 heraus in den umgebenden ringförmigen Mantel 10 hinüberwandert.
Überschüssige Flüssigkeit 14 wird im Gefäß 6 gesammelt. Nachdem die Flüssigkeit durch den Kern 9
eingespeist wurde, wird der Sog noch aufrechterhalten, bis die Flüssigkeit 14 vom Block 5 hinreichend
abgesaugt wurde, um ein Hinüberwandern von Flüssigkeit aus dem Kern 9 in den umgebenden ringförmigen
Mantel 10 auszuschließen. Um saubere und wohl abgerundete Kerne 9 zu erzielen, soll die imprägnierende
Flüssigkeit nahezu gesättigt sein, so daß geringer Unterdruck sie am Auswandern hindert.
Nachdem der Kern 9 derart imprägniert wurde, wird der Block 5 gebrannt, um die katalytischen Metalle
festzulegen und sie unlöslich zu machen. Dann wird der ringförmige Mantel 10 mit einem Metall imprägniert,
das sich von demjenigen unterscheidet, das zuvor angewandt wurde, nämlich für das Imprägnieren des
Kernes 9. Eine undurchlässige Scheibe oder Kappe 15 wird am Dichtungsring 7 des Bodens des Blockes 5
befestigt und ein umgekehrt-trichterförmiger Stutzen 16 am oberen Dichtungsring 8. Selbstverständlich kann
anstelle der Dichtungsringe 7, 8, die beim ersten, zuvor beschriebenen Verfahrensschritt Anwendung fanden,
auch ein neuer Salz an Dichtungsringen verwendet werden, der falls gewünscht an den Teilen 15 und 16
befestigt oder einteiliig mit ihnen ausgebildet ist. Die auf diese Weise neu abgedichtete Anordnung wird nun in
einen Behälter 17 getaucht, der eine Lösung oder Aufschlämmung des zweiten aktiven katalytischen
Materials enthält. Luft oder anderes Gas unter leichtem atmosphärischem Überdruck (etwa 25 bis 50 cm
Wassersäule) wird im den abgeschlossenen Raum des Kernes 9 eingeleitet. Da der Block 5 porös ist, tritt das
zugeführte Gas vom Kern 9 in den ringförmigen, diesen umgebenden Mantel 10 über und verhindert damit ein
Hinüberwandern der Imprägnierflüssigkeit von dort in den Kern 9 hinein.
Nachdem so auch die gewünschte Imprägnierung des ringförmigen Mantels 10 durchgeführt ist, wird der
Block 5 aus der Flüssigkeit entnommen, während zunächst noch das Einströmen von Luft oder Gas
beibehalten bleibt, um überschüssige Flüssigkeit aus dem ringförmigen Mantel 10 herauszublasen. Als
weitere Sicherung gegen Hinüberwandern von Flüssigkeit in den Kern 9 während der Imprägnierung diesen
kreisringförmigen umgebenden Mantels 10 kann der Kern 9 mit Wasser vorgefeuchtet sein, um Wirkungen
von Kapillarkräften auszuschließen, die andernfalls dazu tendieren könnten, die umgebende Flüssigkeit in
den Kern 9 hineinzuziehen.
Für die Präparierung eines katalytischen Blockes 5 für die Behandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen
können die gewöhnlichen, anderweitig bekannten katalytischen Komponenten benutzt werden, die für die
Reduktion von NOx bzw. für die Oxidation von CO und
\o
von Kohlenwasserstoffen wirksam sind. Der reduzierende Katalysator wird vorzugsweise benutzt, um den
Kern 9 zu imprägnieren und der oxidierende Katalysator dementsprechend in dem umgebenden kreisringförmigen
Mantel 10 angelagert. Natürlich kann die s Anordnung dieser katalytischen Komponenten falls
erwünscht, auch umgekehrt erfolgen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Es kann jeder oxidierender Katalysator, der bisher schon vorgeschlagen wurde zur Oxidation von CO und
von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, benutzt werden, um die vorliegende Erfindung zu realisieren, so z. B.
die Edelmetalle der Gruppe VIII, insbesondere Lösungen oder Aufschlämmungen, die Platin oder Palladium
oder Mischungen hieraus in wirksamen Anteilen enthalten. Als reduzierende Katalysatoren können
unedle Metalle oder ihre Oxide benutzt werden, z. B. Kupferoxide oder Metalloxide aus Chrom oder aus der
Eisengruppe oder Mischungen aus diesen. Während die bisher angegebenen unedlen Metalle oder ihre Oxide,
die zum Imprägnieren des Kernes benutzt werden, vorzugsweise in hochkonzentrierter Form benutzt
werden, werden von den Edelmetallen für die Imprägnierung des kreisringförmigen umgebenden
Mantels 10 vorzugsweise geeignet verdünnte Lösungen oder Aufschlämmungen angewandt.
In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf ein Beispiel für einen
Block 5 dargestellt, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden kann.
Die Darstellung der Fig. 3 ist sehr schematisiert und nicht maßstäblich; auch soll keine präzise Darstellung
der gegenseitigen Abmessungen und Abstände der Kanäle in Fig. 3 gegeben sein. Natürlich verteilen sich
die Kanäle 20, von denen nur ein Teil in der symbolischen Darstellung der Fig. 3 angedeutet ist.
gleichförmig über den gesamten Querschnittsbereich des Blockes 5. einschließlich des Kernes 9, der durch die
gestrichelte Schraffur angedeutet ist.
Es ist wichtig, daß die unterschiedlichen katalytischen Komponenten, mit denen der Block 5 imprägniert wird.
in ihren zugeordneten und in sich abgeschlossenen Regionen eingeschlossen sind. Beispielsweise würde
dann, wenn der oxidierende Katalysator, etwa Edelmetall, von dem äußeren kreisringförmigen Mantel 10 in
den Kern 9 hineinwandern könnte, dieser in den Kern 9 eintretende Teil verdorben, da er nicht mehr der
Reduktion von NO1 dienlich wäre oder sogar jene Reaktion stören könnte. Andererseits würde das unedle
Metall, wenn es über die Grenze hinüberwandern könnte, die katalytische Aktivität des Edelmetalls
schwächen.
Bei der praktischen Anwendung wird der Block 5, der die beiden verschiedenen katalytischen Komponenten
durch Imprägnierung d*es Kernes 9 bzw. des ihn umgebenden kreisringförmigen Mantels 10 enthält als
Einheit in einen katalytischen Wandler eingesetzt Dieser Wandler ist mit geeigneten Rohren, Ventilen und
Rohranschlüssen ausgestattet die einerseits mit dem Kern 9 und andererseits mit dem diesen kreisringförmig
umgebenden Mantel 10 zusammenwirken. Bei einer typischen Anordnung werden die heißen Abgase, ohne
da"ß zusätzlich Luft beigefügt würde, zunächst durch den
Kern 9, der den Katalysator zur Förderung der Reduzierung von NO1 in Stickstoff enthält, hindurchgeleitet,
was gemäß der theoretischen Gleichung
2NO- N2-I-O2
abläuft, bzw. — bei Gegenwart von hinreichendem CO — folgender Gleichung gehorchen kann:
2 NO+ 2 CO- N2+ 2 CO2.
Nachdem das Gas durch den Kern der katalytischen Einheit hindurchgetreten ist, wird es mit Luft gemischt
und diese Mischung in umgekehrter Richtung durch den kreisringförmigen Mantel 10 der katalytischen Einheit
hindurchgeschickt, der den oxidierenden Katalysator aufweist, um die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe
und des CO zu fördern. Geeignete Leitmittel sind im Konverter vorgesehen, um die Gase entlang ihrer
vorgeschriebenen Wege zu führen.
Es sind an sich schon zweifache Konverter bekannt, die ausgerüstet sind mit geeigneten Rohren und
Rohranschlüssen für selektive Strömungen der ursprünglichen heißen Abgase zunächst ohne Luft durch
einen Teil, der einen reduzierenden Katalysator aufweist, und dann, mit Zufuhr von Luft, durch einen
getrennten konzentrischen Teil, der einen oxidierenden Katalysator aufweist. Diese Konverter können für
unterschiedliche Strömungswege der Abgase ausgebildet sein, einmal für den Betriebsablauf unter Stai tbedingungen
der kalten Brennkraftmaschine und einmal für normale Fahrt-Betriebsbedingungen, entsprechend dem
Wechsel der Zusammensetzung der Abgase.
Da bei Konvertern, die zusammen mit Schalldämpfern oder Abgas-Auspufftöpfen von Brennkraftmaschinen
eingesetzt werden, aber jeder Raumbedarf kostspielig ist. ist der zusätzliche Vorteil der Verwendung
einer einstückigen katalytischen Einheit für die zweistufige Behandlung der Abgase offenbar. Darüber hinaus
wird durch Verwendung einer einzigen einheitlichen katalytischen Einheit der Ersatz verbrauchter Katalysatoren,
ein bedeutender Kostenfaktor bei der Wartung katalytischer Konverter, wesentlich vereinfacht.
Obgleich die Erfindung vorstehend insbesondere im Zusammenhang und unter Bezugnahme auf katalytische
Einheiten, die zur Behandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen bestimmt sind, beschrieben wurde,
können die Grundgedanken der Erfindung aber auch anderweitig angewandt werden, wo bei einer katalytischen
Einheit unterschiedliche Imprägnierung einer zentralen Region einerseits und einer diese umgeben-
den äußeren Region andererseits erwünscht ist. Die Erfindung ist ferner allgemein anwendbar für die
Behandlung eines katalytischen Trägermaterials, in dem eine unterschiedliche Konzentration des katalytischen
Materials in der äußeren oder Randzone gegenüber dem Inneren oder Kern des Katalysators gewünscht
wird.
Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt Sie
umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen
und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 709 524/466
Claims (11)
1. Verfahren zum Herstellen eines Mehrfach-KataJysators in der Bauform einer Katalysatoreinheit,
in der räumlich gegeneinander abgesetzt unterschiedlich wirkende Katalysatoren angelagert sind,
durch schrittweises selektives Imprägnieren, dadurch
gekennzeichnet, daß ein das Grundmaterial der Katalysatoreinheit bildender poröser
Block zunächst im Kern mit einer katalytischer] Komponente imprägniert wird, indem eine Imprägnierflüssigkeit,
die die entsprechende Komponente enthält, axial durch den Kern geleitet wird, daß ein
vom umgebenden Grundmaterial (Mantel) zum Kern hin gerichtetes Druckgefälle im Grundmaterial
erzeugt und aufrechterhalten wird, daß danach der den Kern umgebende Mantel mit einer eine andere
Komponente enthaltenden Flüssigkeit in Berührung gebracht wird und daß dabei ein vom Kern fort zum
Mantel hin gerichtetes Druckgefälle im Grundmaterial erzeugt und aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundmaterial für die Katalysatoreinheit
ein im wesentlichen in zylindrischer Richtung poröser Körper benutzt wird, der für axiale
Durchströmungen selektiv durchgängig ist und radial gerichteten Strömungen Widerstand entgegensetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als katalytisches Grundmaterial ein
monolithischer Block aus hitzebeständigem Material benutzt wird, der eine Vielzahl von längsgerichteten
Kanälen aufweist, die sich von einem zum anderen Ende dieses Blockes erstrecken.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der imprägnierenden Flüssigkeiten katalytische Komponenten enthält, die die Reduktion von
Stickoxidgasen aktivieren, und die andere imprägnierende Flüssigkeit katalytische Komponenten
enthält, die die Oxidation von Kohlenmonoxiden aktivieren.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kern-Zone des Grundmaterials mit katalytischer! Komponenten imprägniert wird, die die Reduktion
von Stickoxidgasen aktivieren.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
äußere, den Kern umgebende Mantel-Zone des katalytischen Grundmaterials mit katalytischer!
Komponenten imprägniert wird, die die Oxidation von Kohlenmonoxiden aktivieren.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der nach innen, zum Kern hin gerichtete Druckabfall durch Ausüben eines Sogs an einem
Ende des Kernes aufgebaut wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der nach außen, vom Kern zum Matitel gerichtete Druckabfall dadurch aufgebaut wird, daß
Gas unter geringem atmosphärischem Überdruck axial in den Kern eingeleitet wird, von dem aus es
seitlich in den den Kern peripher umgebenden Mantel diffundiert.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der
vorgegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch
die Folge folgender Verfahrensschritte: vorübergehend wird eine abgegrenzte Zone an einem axialen
Ende des Grundmeterials durch festen Kontakt mit einem Dichtungsring, der gegen jenes Ende angedrückt
wird, abgegrenzt, wobei der äußere Rand dieses Ringes innerhalb des äußeren Randes der
Einheit an jenem Ende angeordnet ist, und eine abgegrenzte Zone am gegenüberliegenden axialen
ίο Ende des Grundmaterials mittels eines Dichtungsringes,
der dagegen angedrückt wird, abgegrenzt, wobei der äußere Rand jenes Ringes einen Abstand
vom seitlichen Umfang jener Einheit an jenem Ende aufweist, eines der auf diese Weise abgedichteten
axialen Enden des Grundmaterials wird an ein Unterdrucksystem angeschlossen; das eine Einströmung
von Gas in den Kern und axial durch diesen hindurch erzwingt, das gegenüberliegende abgedichtete
E.ide der Einheit wird an eine Speisequelle für
eine erste Imprägnierflüssigkeit angeschlossen, die die erste katalytisch aktive Komponente enthält und
dadurch selektiv die Kern-Zone des Grundmaterials imprägniert, die Einspeisung der ersten Imprägnierflüssigkeit
wird unterbrochen und danach die Verbindung zum Unterdrucksystem aufgehoben; unter Überdruck wird eine Gasströmung axial in ein
ringförmig abgeschlossenes Ende des Kernes eingeleitet, die radial aus jedem Kern in die diesem
umgebende äußere oder Mantel-Zone des Grundmaterials hinübertritt und sich dort verteilt, und
während dieser Gasströmung wird die nicht zum Kern gehörige Oberfläche des Grundmaterials mit
einer Flüssigkeit in Berührung gebracht, die die zweite katalytisch aktive Komponente enthält, die
selektiv innerhalb des Mantels der den Kern umgibt, angelagert wird.
10 Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern selektiv mit Wasser angefeuchtet wird, ehe die zweite katalytisch aktive riuinpuucnie
im Mantel angelagert wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Anlagern der zweiten katalytisch aktiven Komponente das Grundmaterial mit abgedeckten
Stirnflächen des Kerns in eine Flüssigkeit, die die zweite katalytisch aktive Komponente
enthält, eingetaucht wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US452417A US3901821A (en) | 1974-03-18 | 1974-03-18 | Multi-component catalyst |
US45241774 | 1974-03-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2510775A1 DE2510775A1 (de) | 1975-09-25 |
DE2510775B2 true DE2510775B2 (de) | 1977-06-16 |
DE2510775C3 DE2510775C3 (de) | 1978-02-02 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1056395B (it) | 1982-01-30 |
CA1033345A (en) | 1978-06-20 |
US3901821A (en) | 1975-08-26 |
DE2510775A1 (de) | 1975-09-25 |
JPS5710774B2 (de) | 1982-02-27 |
JPS50125983A (de) | 1975-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2823549C3 (de) | Vorrichtung zur katalytischen Gasbehandlung | |
DE112013000714B4 (de) | Wabenstrukturkörper | |
DE602005005022T2 (de) | Abgasreinigungskatalysator mit axial variierender edelmetallkonzentration und herstellungsverfahren dafür | |
EP3003537B1 (de) | Verfahren zur verringerung der schädlichen abgasbestandteile von benzinmotoren | |
DE2254895A1 (de) | Verfahren zur behandlung von motorabgasen | |
EP0325111B1 (de) | Filter- und Nachverbrennungseinrichtung für Abgase, insbesondere von Brennkraftmaschinen | |
DE2261663A1 (de) | Katalytische entgiftungseinrichtung zur behandlung der abgase von brennkraftmaschinen | |
DE2059053A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Maschinenabgasen | |
DE102017125192A1 (de) | Katalytisches Wandstromfilter mit partieller Oberflächenbeschichtung | |
DE2459362A1 (de) | Monolithischer katalysatorkoerper zur abgasentgiftung | |
DE112014004694T5 (de) | Katalysator | |
DE1476507A1 (de) | Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine | |
EP0387394B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Filter- oder Katalysatorkörpers | |
DE2445754A1 (de) | Vorrichtung zum reinigen von gasen | |
DE4033827A1 (de) | Abgasreinigungsvorrichtung fuer methanolgespeiste motoren | |
DE2313166A1 (de) | Katalysator-monolith zur abgasreinigung, vorzugsweise in kraftfahrzeugen | |
DE2530822A1 (de) | Vorrichtung zur beseitigung der in den abgasen einer brennkraftmaschine enthaltenen schadstoffe | |
EP0393257A1 (de) | Dieselrussfilter mit zusätzlicher Einrichtung zur Reduktion von Stickoxyden und/oder Oxydation von Kohlenmonoxyd | |
DE2510775C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Mehrfach-Katalysators | |
DE2102255A1 (de) | Katalytischer Konverter, insbesondere fur Abgase von Brennkraftmaschinen | |
DE112013000781T5 (de) | Katalytisches Material zur Abgaskomponentenreinigung und katalysierter Partikelfilter mitdem katalytischen Material | |
DE2510775B2 (de) | Verfahren zum herstellen eines mehrfach-katalysators | |
DE10251245B4 (de) | Kraftfahrzeugkatalysator | |
DE3205673A1 (de) | Vorrichtung zur reinigung der abgase von dieselmotoren, insbesondere bei kraftfahrzeugen | |
DE3340682A1 (de) | Katalysator zur verbrennung und umwandlung von gasen und hoeheren kohlenwasserstoffen, sowie abgasnachverbrenner mit einem solchen katalysator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |