DE2539763C3 - Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens

Info

Publication number
DE2539763C3
DE2539763C3 DE19752539763 DE2539763A DE2539763C3 DE 2539763 C3 DE2539763 C3 DE 2539763C3 DE 19752539763 DE19752539763 DE 19752539763 DE 2539763 A DE2539763 A DE 2539763A DE 2539763 C3 DE2539763 C3 DE 2539763C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
monolith
solution
cavity
metal
coated
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.)
Expired
Application number
DE19752539763
Other languages
English (en)
Other versions
DE2539763B2 (de
DE2539763A1 (de
Inventor
William Bennett West Chester Pa. Retallick (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of DE2539763A1 publication Critical patent/DE2539763A1/de
Publication of DE2539763B2 publication Critical patent/DE2539763B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2539763C3 publication Critical patent/DE2539763C3/de
Expired legal-status Critical Current

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
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens.
Bei dem Grundgefüge handelt es sich um eiren hitzebeständigen Block (Monolithen), dessen Oberfläche eine innere Zone darstellt, auf die ein katalytisches Metall aufzubringen ist, und der mit einer äußeren Zone
η Form eines Filmes aus einem Oxid wie etwa Aluminiumoxid überzogen ist Insbesondere bezieht sich He Erfindung darauf, einen derartigen mit einem Film überzogenen (beschichteten) Monolithen mit präzise vorgegebenen Gewichtsanteilen des katalytischer! Metails zu imprägnieren und auf diese Weise einen monolithischen Katalysator zu schaffen, der für die Behandlung von insbesondere Kraftfahrzeugmotor-Abgasen geeignet ist
Starre, einstückige oder homogene sogenannte »gestrickte« Grundgefüge (nestartige Strukturen), die oft als monolithische Strukturen bezeichnet werden, haben einen weiten Anwendungsbereich bei der Herstellung von Katalysatoren zum Umwandeln von Abgasen, die brennbare Verunreinigungen aufweisen, gefunden. Diese Bedeutung erlangten derartige Monolithe aufgrund ihrer Kompaktheit und leichten Handhabbarkeit sowie leichten Austauschbarkeit. Gewöhnlich sind diese Strukturen so aufgebaut, daß sie eine Vielzahl an Durchlaß-Kanälen für die Abgase aufv. eisen. Sie enthalten einen dünnen Film als äußere Zone, und ein anorganisches Oxid ist auf der inneren Zone in Form des hitzebeständigen Monolithen niedergeschlagen. Die beschichtete monolithische Struktur wird gewöhnlich mit einem katalytischen aktiven Metall, etwa einem Metall aus der Platin-Gruppe, imprägniert. Der so entstehende Katalysator kann dann in einen geeigneten Behälter für die Behandlung von Abgasen eingesetzt werden.
Die einzige bekannte Methode zum Imprägnieren derartiger Monolithe mit einem bestimmten Gewichtsanteil eines Metalls aus der Platin-Gruppe besteht darin, den Monolith in ein Bad einer Lösung einzutauchen, das exakt das Gewicht (die Menge) desjenigen Metalls enthält, mit dem der Monolith imprägniert werden soll. Diese Methode gewährleistet zwar die Imprägnierung mit einer präzise vorgegebenen Metallmenge, aber dieses Verfahren verläuft viel zu langsam für eine kommerzielle Produktion derartiger Katalysatoren. Der Monolith muß zum Aufsaugen des Metalls stundenlang oder sogar tagelang eingetaucht bleiben, um sicherzustellen, daß die gesamte Menge des Metalls aus der Platin-gruppe die im Bad enthalten war, auf den Monolithen niedergeschlagen wird.
Ein anderes Verfahren zum Imprägnieren eines Monolithen besteht darin, einfach den Monolith in eine Lösung einzutauchen, ihn aus der Lösung wieder herauszunehmen und dann zu schleudern, um die überschüssige Lösung zu entfernen. Dieses Verfahren läuft zwar schnell ab, aber es weist den Nachteil auf, nicht ein präzise vorgegebenes Metallgewicht auf den Monolithen abzulagern. Denn die Aufnahmefähigkeit tür Wasser ist für die verschiedenen beschichteten Monolithe unterschiedlich, sogar unterschiedlich für Monolithe desselben Produktionsganges. Dementsprechend muß auch das Gewicht des Metalls schwanken, mit dem die Monolithe nach diesem Verfahren imprägniert sind. Wenn die Imprägniermetalle aus der kostspieligen Platin-Gruppe stammen, dann ist es besonders wichtig, ein präzise vorgegebenes Metallgewicht auf jeden Monolithen zu übertragen.
Die Aufgabe, eine exakt steuerbare Imprägnierung auf ein Grundgefüge der vorstehend erläuterten Art rasch aufzubringen, ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Folge folgender Verfahrensschritte gelöst:
a) ein Katalysator-Träger, der eine monolithische Struktur aufweist, die mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist und die einen zentralen Hohlraum, der sich longitudinal durch den Monolithen erstreckt, sowie radial verlaufende Kanäle aufweist, wird um seine longitudinale Achse geschleudert
b) ein Strahl einer Lösung eines katalytischen Metalles v/ird gegen die Wand des Hohlraumes gespritzt während der Träger geschleudert wird,
c) der Verfahrensschritt b) wird abgebrochen, wenn im wesentlichen die gesamte Oberfläche der
ίο Kanäle mit dem katalytischen Metall imprägniert ist und
d) der imprägnierte Träger wird bei einer Temperatur im Bereiche zwischen etwa 205° C und 980° C geröstet.
Eine der monolithischen Strukturen, die bevorzugt als Katalysator-Träger in Betracht gezogen werden, um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt zu werden, besteht aus einem im wesentlichen kontinuierlichen Gespinst eines keramischen Materials wie etwa Alpha-Aluminiumoxid, Sillimanit, Petalit, Cordierit,
(2 MgO · 2 AI2O3 · 5 SiO2),
Mullit, (3 AI2O3 · 2 SiO2, Zirkonsilikat, Zirkon-Mullit, Spodumen, Magnesium-Silicate, Alumino-Silicate und dergleichen. Dieses Material ist kreuzweise nach Art eines Fischgrätenmusters angeordnet und bildet einen Zylinder, der einen longitudinal innen hindurch sich erstreckenden zentralen Hohlraum und eine Vielzahl unregelmäßig verteilter Kanäle oder Durchlässe aufweist. Ein Teil dieser Kanäle erstreckt sich radial vom zentralen inneren Hohlraum aus durch den Monolith zu seiner äußeren Umrandung hin. Der Durchmesser der Kanäle sollte wenigstens etwa 0,5 mm betragen, um sicherzustellen, daß die Imprägnierlösung beim Verfahrensschritt des Imprägnieren hindurchfließt.
Zu den Materialien der äußeren Zone aus aktivem Metalloxid, mit dem der Monolith beschichtet ist, zählen bevorzugt Aluminiumoxid, Kieselsäure, Zirkondioxid, Alumino-Silicate, Alumino-Zirkonate und dergleichen.
Als ganz besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, als aktives Metalloxid das Aluminiumoxid zu benutzen, das auf den monolithischen Träger in Form einer Suspension oder eines Hydro-Sol aufgebracht und danach durch Rösten in Gamma-Aluminiumoxid umgewandelt wird.
Die Aluminiumoxid-Suspension wird zweckmäßigerweise dadurch gebildet, daß ein Überschuß an Aluminium-Metall mit Säure versetzt wird, die aus der Gruppe stammt, zu der HCl, HBr und HI gehören, oder mit einem Aluminiumsalz wie etwa Aluminium-Clorid, Bromid oder Jodid, so lange, bis sich kein Wasserstoff mehr entwickelt. Die so gewonnene Suspension des Hydro-Sol unterscheidet sich von einer gallertartigen Suspension mit diskreten Partikeln aus Aluminiumoxid.
xs Eine ausführliche Beschreibung der Gewinnung einer solchen Suspension findet sich in dem US-Patent 33 46 336, auf dessen Beschreibung hiermit Bezug genommen wird.
Die monolithische Struktur kann mit der Aluminiumoxid-Suspension mittels herkömmlicher Techniken beschichtet werden. Bevorzugt wird für dieses Beschichten aber das Verfahren benutzt, das in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung der Anmelderin unter der Bezeichnung »Verfahren zum Beschichten eines hitze-
'i besta.idigen Trägermaterials mit einem aktiven Metalloxid-Film« beschrieben ist und auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Lediglich vorsorglich sei hier wiederholt, daß bei
jener parallelen Anmeldung die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen sind:
— Eintauchen der monolithischen Struktur in eine Suspension eines aktiven Metalloxides,
— Entfernen des Monolithen aus der Suspension,
— Schleudern des so beschichteten Monolithen, bis im wesentlichen der gesamte Überschuß der Suspension entfernt ist, um nur einen Film aus aktivem Metalloxid von im wesentlichen gleichförmiger Stärke zurückzulassen, und
— Rösten dieses beschichteten Monolithen bei einer Temperatur im Bereiche von etwa 400° C bis 980° C.
Der Verfahrensschritt des Schleuderns nach der vorliegender1. Erfindung wird zweckmäßigerweise dadurch realisiert, daß der beschichtete Monolith an einer Drehvorrichtung befestigt wird, die eine ausreichende Zentrifugal-Beschleunigung bewirkt, so daß die Lösung, die gegen die Wandung des zentralen Hohlraumes des Monolithen gespritzt wird, die Beschichtung aus aktivem Aluminiumoxid im wesentlichen gleichförmig durch den gesamten hiermit beschichteten Monolithen imprägniert. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, eine Zentrifugal-Beschleunigung in der Größenordnung zwischen 2 und 15 g hierfür am Innenradius des Monolithen zu erzeugen. Die erforderliche Zeit für das Schleudern und Einspritzen ist sehr kurz; sie wird in der Größenordnung zwischen 1 und 100 Sekunden, vorzugsweise zwischen 2 und 10 Sekunden gewählt.
Gegenstand dieser Erfindung ist außer der beschriebenen Verfahrensfolge eine zweckmäßige Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens, für die zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele unten anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Im wesentlichen handelt es sich bei diesen Vorrichtungen nach der Erfindung um ein Gefäß, das eine wäßrige Lösung eines oder mehrerer katalytisch aktiver Metalle aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem zentralen Hohlraum des beschichteten Monolithen gebracht werden. Ein Strahl dieser Lösung wird dazu aus dem Gefäß heraus gegen die Wandung des zentralen Hohlraums des in Drehung befindlichen Monolithen gepumpt.
Das aktive Metall wird vorzugsweise aus der Gruppe VIII der Edelmetalle im periodischen System der Elemente, insbesondere aus der Gruppe der Edelmetalle Platin, Palladium, Rhodium oder Mischungen aus diesen, ausgewählt Der Träger, also der beschichtete Monolith, wird mit einer wäßrigen Lösung aus Platin-Chlor-Wasserstoffsäure, Platin-Chlorid, Ammonium-Chloroplatinat, Dinitrodiamino-Platin od. dergl. imprägniert.
Der imprägnierte Träger wird dann oxidiert und/oder reduziert, um das aufgebrachte Platin-Metall in oxidiertem oder reduziertem Zustand zu erhalten. Die aufgebrachte Menge der katalytischen Komponente variiert in Abhängigkeit von der speziell vorgesehenen Endanwendung des Katalysators. Im allgemeinen wird die Menge zwischen 0,05 und 10%, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,1 und 1% des Gewichts des gesamten Katalysator-Gnindgefüges liegen. Im Falle der Verwendung von Edelmetallen ist aus wirtschaftlichen Gründen darauf zu achten, daß nur gerade die Menge an Metall, die tatsachlich für den fertig behandelten Monolith benötigt wird, in dessen Hohlraum eingespritzt wird. Um dieses sicherzustellen, wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Art von FlOssigkeitsheber ähnlich der Bauform einer Injektionsspritze benutzt, in der nur gerade die Menge an Lösung bereitgestellt wird, die die gewünschte Metallmenge für den fertig behandelten Katalysator ergibt.
Der Verfahrensschritt des Röstens besteht im wesentlichen aus einem Erhitzen des imprägnierten Monolithen bei einer Temperatur im Bereiche von etwa 2050C bis 9800C, vorzugsweise zwischen 2050C und 5930C, in einer oxidierenden Atmosphäre, etwa in Luft.
ίο Vor Anwendung des Verfahrensschrittes des Röstens kann es zweckmäßig sein, den imprägnierten Monolithen bei einer Zemperatur im Bereiche von etwa 93°C bis 205° C zu trocknen; dieser Verfahrensschritt ist aber für die Herstellung des Katalysators nicht zwingend
'5 notwendig.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen zum Ausüben des erfin- dungsgemäßen Verfahrens.
Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrensschrittes des Schleuderns und Einspritzens des Monolithen,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Monolithen, wie er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, in etwa natürlicher Größe und maßstabsgetreuer Darstellung,
F i g. 3 eine Ansicht einer gegenüber der Vorrichtung nach F i g. 1 abgewandelten Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrensschrittes des Schleuderns und Einspritzens des Monolithen.
Ein beschichteter Monolith 10, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen zentralen Hohlraum 11 (vgl. auch Schnittdarstellung der F i g. 1 und F i g. 2) auf, der sich longitudinal durch den Monolith 10 hindurch gestreckt. Dieser Monolith 10 ist mittels Zugstangen 12, die sich zwischen einer oberen Spannklammer 14 und einer unteren Spannklammer 16 erstrecken, in der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung befestigt. Eine Welle 18 ist mit einem Ende an der unteren Spannklammer 16 befestigt, mit ihrem anderen Ende an einer Antriebsvorrichtung 20, mittels derer der Monolith 10 um seine Längsachse gedreht (geschleudert) wird. In einer Spritze 26 ist zwischen einem Stopfen 28 und einem Druckkolben 30 eine Lösung 24 katalytischen Metalls enthalten. Die Spritze 26 und der Druckkolben 30 in ihrem Innern sind gegeneinander verschiebbar. Während der Monolith 10 geschleudert wird, wird die Spritze 26 — beispielsweise manuell — in Richtung des in F i g. 1 eingetragenen Pfeiles hochgedrückt. Damit wird bewirkt, daß die zylindrische Wandung der Spritze 26 sich über den Druckkolben 30, der bezüglich der übrigen Vorrichtung fest angeordnet ist, hinüberschiebt, bis der Stopfen 28 gegen Druckkolben 30 anliegt AuI diese Weise wird die Lösung 24 aus dem Innern der Spritze 26 verdrängt und durch ein Rohr 32 gedrückt wodurch eine Düse 34 am unteren Ende des Rohres 32 die Lösung 24 gegen die Wandung des Hohlraumes 11 des Monolithen 10 spritzt Der Hubweg der Spritze 26 wird gleich der Länge des Hohlraumes U, der mit dei Lösung 24 bespritzt werden soll, gewählt Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Lösung 24 gleichförmig
f>5 über die gesamte Länge des Hohlraumes 11 verteil· wird, wobei das MaB der Gleichförmigkeit diesei Verteilung nicht davon abhängt, wie gleichförmig da; Anheben der Spritze 26 gegen den Druckkolben 3(
erfolgt. Das heißt also, Aufbau und Handhabung dieser Vorrichtung zum Verdrängen der Lösung 24 aus der Spritze 26 sind nicht kritisch, und dennoch wird der erfindungsgemäße Verfahrensablauf in hoher Güte sichergestellt. Die auf den rotierenden Monolith 10 und die Lösung 24 einwirkende Zentrifugal-Beschieunigung bewirkt, daß die Lösung 24 von der Wandung des Hohlraumes 11 durch den Monolith 10 hindurch radial nach außen strömt, so daß die Oberflächen aller Kanäle im nestförmig aufgebauten Monolithen 10 gleichförmig imprägniert werden.
Ein Auffanggefäß 40 umgibt den Monolithen 10 und ist derart gestaltet, daß etwaige überschüssige Lösung 24, die durch den Monolith 10 hindurch und an dessen äußerer Oberfläche austritt, aufgefangen wird.
Der derart imprägnierte Monolith 10 wird dann, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, bei einer Temperatur in vorzugsweise der Größenordnung von 2050C bis 593°C geröstet, um das Metall in sein aktiviertes Oxid umzuwandeln.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Serie von Schleuder- und Spritzvorrichtungen nach Fig. 1 für die Beschickung eines gemeinsamen Trockners und Rösters vorgesehen sein, um eine kontinuierliche oder wenigstens halb-kontinuierliche Katalysatorherstellung zu ermöglichen.
In F i g. 3 ist eine abgewandelte Vorrichtung entsprechend derjenigen nach Fig. 1 dargestellt, mit der also wiederum die Lösung 24 gegen die Wandung des zentralen Hohlraumes 11 gespritzt wird. Die Lösung 24 Kt hier in einem Vorratsbehälter 48 enthalten, von dem eine Strömun^sverbindung über ein Rohr 50 zu einer Mehrzahl mit gleichen Abständen zueinander angeordneten Düsen 52 führt. Eine Pumpe 56 pumpt die Lösung 24 aus dem Vorratsbehälter 48 durch das Rohr 50 zu den Düsen 52 und aus diesen heraus gegen die Wandung des Hohlraumes 11 des Monolithen 10. Diese gerätetechnische Alternative weist den Vorteil auf, daß gegenüber der Vorrichtung nach F i g. 1 nicht mehr ein Behälter mit dosiertem Inhalt zum Einspritzen des Monolithen 10 bewegt werden muli; bei der Vorrichtung nach F i g. 3 wird vielmehr die Mengenvorgabe durch entsprechenden Betrieb der Pumpe 56 sichergestellt.
Die in der unten angegebenen Tabelle aufgeführten Beispiele dienen der Darstellung des erfindungsgemä-Ben Verfahrens zum Präparieren von Katalysatoren, die als Katalysatoren für die Behandlung von Fahrzeugmotor-Abgasen vorgesehen sind.
Die für die angegebenen vier Beispiele benutzten Monolithe waren keramische Alpha-Aluminiumoxid-Monolithe, deren Aufbau fischgrätenähnlich gewickelten Ballen aus einem Strang ähnelt, wobei die einzelnen Strähnen kreuzweise übereinander verlaufen, um einen Monolithen 10 in Form eines verwobenen, zylindrischen »Nestes« zu bilden, der einen axial hindurch verlaufenden zentralen Hohlraum It aufweist wie in Fig.2 der Zeichnung dargestellt. Durch die kreuzweise übereinander aufgewickelten Stränge sind Kanäle gebildet, von denen einige nahezu senkrecht zur Längsachse des Monolithen verlaufen, so daß die resultierende Abgas-Strömung, wenn der fertig bearbeitete Katalysator in einen katalytischen Auspuff oder Schalldämpfer eingesetzt ist, entweder vom axialen Hohlraum radial nach außen durch dieses »Nest« oder von der äußeren Oberfläche des Monolithen durch dieses »Nest« hindurch zu dessem zentralen Hohlraum hin verläuft Die Abmessungen der für die Beispiele benutzten Monolithen betrugen 15 cm Höhe, 10 cm
Außendurchmesser und 4,5 cm Hohlraum-Durchmesser. Das Massenvolumen des Monolithen betrug ein Liter.
Die Monolithe wurden wie folgt mit aktivem Aluminiumoxid beschichtet:
Auf die beiden Enden des axialen Hohlraumes des Monolithen wurden Gummi-Stopfen aufgebracht und durch axiale öffnungen in diesen beiden Stopfen wurde eine Drehwelle aus rostfreiem Stahl eingeführt. Diese Drehwelle wurde in das Spannfutter eines Preßluft-Motors eingesetzt. In einen Becher wurde Aluminiumoxid-Hydro-Sol mit einer Dichte von 1,41 g/cm* gegeben, das durch Versetzen von 1300 g Aluminium-Spänen mit einem Liter Chlorwasserstoff zuzüglich drei Liter Wasser in einem Rücklfußkühler nach 100 Stunden gewonnen wurde. Das ungelöste Aluminium wurde in das nächste Bad übertragen. Der Becher wurde um die Drehwelle gehoben, um den Monolithen 5 bis 10 Sekunden lang bei Raumtemperatur vollständig einzutauchen, und der Becher wurde dann wieder abgesenkt. Der Monolith wurde daraufhin gedreht, und zwar so schnell, daß für eine Zentrifugal-Beschieunigung von etwa 2 g über 10 nis 20 Sekunden lang am Innenradius gesorgt wurde, nämlich so lange, bis der beschichtete Monolith nahezu berührungstrocken war. Dadurch wurde das Aluminiumoxid-Hydro-Sol, das den Monolithen umgibt, gleichförmig über dessen gesamte Oberfläche verteilt. Es verblieb nach diesem Behandlungsschritt keinerlei reflektierend wirkende helle Zone. Alle Durchlaß-Kanäle im Monolithen waren also offen und frei von Anlagerungen aus Aluminiumoxid. Der derart beschichtete Monolith wurde dann bei einer Temperatur von etwa 1200C getrocknet und daraufhin bei 5930C geröstet, nämlich zwei Stunden lang an Luft in einem Muffelofen. Diese Behandlungsfolge wurde dreimal wiederholt, um 0,1 g Aluminiumoxid-Beschichtung je Gramm des bloßen Monolithen niederzuschlagen, also 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid bezogen auf den fertig behandelten Katalysator-Träger.
Die Röst-Temperatur von 593°C für den beschichteten Monolith nach jedem Eintauchen reichte aus, um das Aluminiumoxid-Sol auf dem Monolithen festzusetzen und in hinreichender Menge Chlor-Wasserstoff auszutreiben, so daß die Gamma-Aluminiumoxid-Beschichtung während des nächstfolgenden Tauchvorganges nicht erweichte. Allerdings hat es sich als zweckmäßig erwiesen, nach dem letzten Tauchvorgang die Temperatur für das Rösten auf etwa 79O0C anzuheben, um den Gehalt an Chlorid-Ionen beim fertig bearbeiteten Katalysator zu vermindern und somit seine Aktivität zu maximieren. Die Abschluß-Röstung bei etwa 7900C wurde zwei Stunden lang durchgeführt.
Jeder der vier für die Vergleichs-Beispiele benutzten Monolithe wurde mit einer Vorrichtung, wie sie in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt ist imprägniert Die Gewichtsanteile an Platin und Palladium, mit denen jeder der Monolithe imprägniert wurde, waren im wesentlichen dieselben und betrugen 1,2 g bzw. 0,24 g. Das Volumen der eingespritzten Lösung war nahezu konstant und betrug etwa 74 bis 76 cm3. Das Platin wurde der Lösung als H^PtCU und das Palladium als PdCI2 zugeführt Wenn HCl das Zusatzmittel in der Lösung war, dann lag die Menge bei 04 cm3; wenn das Zusatzmittel Essigsäure war, dann betrug die Menge etwa 10 cm3. Die Einspritzzeit erstreckte sich über 50 bis 60 Sekunden. Nach diesem Imprägnieren wurden die Monolithe jeweils bei etwa 150° C getrocknet und daraufhin in Luft bei 315°C geröstet Aus jedem Monolithen wurden zwei Teile herausgeschnitten und in
ίο
einem Motoren-Labor bei 35 000 GHSV (das ist die Geschwindigkeit einer Gasvolumeneinheit bezogen auf das Katalysatorvolumen, gemessen in h ') getestet. Der Zweck des Herausschneidens dieser beiden Teile aus jedem der vier Monolithe war es lediglich, ein Duplikat für Überprüfungszwecke zur Verfügung zu haben.
Nach diesem ersten Test im frischen Zustand wurden die herausgeschnittenen Stücke 24 Stunden lang bei ca. 9800C künstlich gealtert und dann erneut getestet. Sämtliche Testresultate sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Alle vier Monolithe zeigten also gute Aktivität sowohl im frischen als auch im gealterten Zustand. Die Testergebnisse bezeichnen dabei die
Tabelle
Temperaturen, bei denen 50% (bzw. 80%) des Kohlenmonoxid (CO) im Beschickungsgas (Abgas) in Kohlendioxid resp. der Kohlenwasserstoffe (HC) in CO2 und H2O umgewandelt wurde; für die Temperaturangaben sind in der Tabelle die Onginal-Meßergebnisse in 0C eingesetzt.
Ein nach der Erfindung erstellter Katalysator zeichnet sich also durch hohe Aktivität aus, auch in Vergleich zu anderen Katalysatoren für die Behandlung von Kraftfahrzeugmotor-Abgasen, wobei die niedrigen Temperaturen, bei denen die Umwandlungen in einem vorgegebenen Maße stattfinden, ein Vergleichsmaßstab für die Aktivität der Katalysatoren sind.
Beispiel Nr. 2A 2B 3A 3B 145 4A 4B 129
IA IB 0,12 0,13 149 0,13 176
Gramm Aluminiumoxid-Überzug je 0,12 149 152
Gramm bloßen Monolithen 1,19 1,21 158 1,21 162
Palladium-Imprägnierung (Gramm) 1,18 0,24 0,24 0,24
Platin-Imprägnierung (Gramm) 0,24 HCl Essigsäure Essigsäure1)
Zusatzmittel in der Imprägnierlösung HCl 7i> 76 182 75 191
Aufgespritzte Lösung (ecm) 74 189 181
Motoren-Testlabor (frischer Zustand) 154 149 144 191 159 201
T50CO 147 144 157 149 147 205 170 218
T50HC 149 149 161 149 150 getrocknet wurde. 199
T80CO 166 157 190 156 161 204
T80HC 183 173
Motoren-Testlabor (nach 24stündiger
Alterung bei 982° C) 181 181 178 193
T50CO 201 198 184 200 183 200
T50HC 204 203 186 202 183 201
T80CO 206 206 207 219 187 224
T80HC 219 216 imprägniert und dann
1J Der Monolith wurde zusätzlich in Essigsäure getränkt, ehe er Zeichnungen
Hierzu 2 : Blatt

Claims (14)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischer! Metall, gekennzeichnet durch die Folge folgender Verfahrensschritte:
a) ein Katalysator-Träger, der eine monolithische Struktur aufweist, die mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist und die einen zentralen Hohlraum, der sich longitudinal durch den Monolithen erstreckt, sowie radial verlaufende Kanäle aufweist, wird um seine longitudinal Achse geschleudert,
b) ein Strahl einer Lösung eines katalytischen Metalls wird gegen die Wand des Hohlraumes gespritzt, während der Träger geschleudert wird,
c) der Verfahrensschritt b) wird abgebrochen, wenn im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Kanäle mit dem katalytischen Metall imprägniert ist, und
d) der imprägnierte Träger wird bei einer Temperatur im Bereiche zwischen etwa 205° C und 980° C geröstet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator-Träger mit einer Zentrifugal-Beschleunigung von 2 bis 15 g geschleudert wird, bezogen auf den Innenradius des Monolithen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Gamma-Aluminiumoxid als aktives Metalloxid.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Monolith Alpha-Aluminiumoxid enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Metal! aus der Platin-Gruppe als katalytisches Metall.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Katalysator nach dem Rösten 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Metalls aus der Platin-Gruppe enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen des katalytischen Metalls gegen die Wandung des Hohlraumes des Monolithen mittels wenigstens einer Düse erfolgt, die aus einem Vorratsgefäß für die Lösung gespeist wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefiiß für die Lösung zu Beginn des Imprägnieren (Einspritzens des Monolithen) gerade die Menge an Lösung enthält, die für die Behandlung des angestrebten Katalysators genügt, auf den diese Menge übertragen werden soll, und daß das Einspritzen der Lösung so lange durchzuführt wird, bis die gesamte im Vorratsgefäß vorgegebene Lösung in d^n zentralen Hohlraum des Monolythen eingespritzt ist.
9. Vorrichtung zum Imprägnieren eines Katalysator-Trägers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspannbefestigung (ί4, 12) zum Haltern des Katalysator-Trägers (Monolith 10) mit zentralem Hohlraum (11) vorgesehen ist, an der ein Ende einer Welle (18) befestigt ist, deren anderes Ende mit einer Antriebsvorrichtung (20) zum Schleudern des
Monolithen (10) drehstarr verbunden ist, daß ferner ein Vorratsbehälter für eine Lösung (24) eines katalytischen Metalls vorgesehen ist, an dem ein Rohr angeschlossen ist, dessen anderes Ende in das innere des Hohlraumes (11) des Monolithen (10) hineinragt, und daß eine mit dem Rohr gekoppelte Vorrichtung zum gleichförmigen Einsprühen der Oberfläche des Hohlraumes (11) des sich drehenden Monolithen (10) mit der Lösung des katalytischen Metalles vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auffangbehälter (40) den Monolithen (10) umgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter für genau die Menge an Lösung (24) bemessen ist, die für das Imprägnieren des jeweiligen Monolythen (10) mit einer vorgegebenen Menge an Metall vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter als Sprühvorrichtung in Form einer Spritze (26) mit darin verschiebbarem Druckkolben (30) ausgebildet ist, die dem Druckkolben (30) gegenüber einen Verschluß-Stopfen (28) aufweist, durch den das Rohr (32) hindurchragt, so daß die Lösung (24) in der Spritze (26) zwischen dem Stopfen (28) und dem Druckkolben (30) durch das Rohr (32) und die Düse (34) herausgedrückt wird, wenn die Spritze (26) mit dem Stopfen (28) und der Düse (34) gegen den Druckkolben (30) verschoben wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub-Weg der Spritze (26) gegenüber dem bezüglich des Monolithen (10) feststehenden Druckkolben (30) etwa der Länge des Hohlraumes (11) des Monolithen (10) entspricht, so daß, wenn die Lösung (24) vollständig aus der Spritze (26) herausgedrückt wurde, die Düse (34) sich über die Höhe des Monolithen (10) bewegt hat und den gesamten Monolithen (10) vom Hohlraum (11) her mit der Lösung (24) besprüht hat.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil eines Endes des Rohres im Inneren des Hohlraumes (11) des Monolithen (10) längs dessen gesamter Länge angeordnet ist und eine Mehrzahl von Düsen (52) mit gleichem Abstand voneinander aufweist und daß ein Ende davon als Rohr (50) an eine Pumpe (56) zum Hindurchpumpen einer dosierten Menge der Lösung (24) aus einem Vorratsbehälter (48) zu den Düsen (52) hin angeschlossen ist, um den rotierenden Monolithen (10) gleichförmig zu imprägnieren.
DE19752539763 1974-09-11 1975-09-06 Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens Expired DE2539763C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50503174A 1974-09-11 1974-09-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2539763A1 DE2539763A1 (de) 1976-03-25
DE2539763B2 DE2539763B2 (de) 1977-09-01
DE2539763C3 true DE2539763C3 (de) 1978-05-18

Family

ID=24008719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752539763 Expired DE2539763C3 (de) 1974-09-11 1975-09-06 Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JPS51128691A (de)
CA (1) CA1063087A (de)
DE (1) DE2539763C3 (de)
FR (1) FR2284371A1 (de)
GB (1) GB1507168A (de)
IT (1) IT1060815B (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3020630A1 (de) * 1980-03-10 1981-10-01 Bridgestone Tire Co. Ltd., Tokyo Vorrichtung zum reinigen von abgasen
FR2702678B1 (fr) * 1993-03-18 1995-06-16 Elf Aquitaine Procédé de réalisation d'un composite actif.
WO2007007370A1 (ja) * 2005-07-07 2007-01-18 Cataler Corporation, 基材コーティング装置及び方法
WO2019193432A1 (en) 2018-04-02 2019-10-10 Sabic Global Technologies B.V. Metal coated hollow zeolites, methods of making, and uses thereof
KR101928888B1 (ko) * 2018-06-25 2018-12-13 한국지질자원연구원 리튬 흡착용 다공체 제조장치 및 이를 이용한 리튬 흡착용 다공체 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
IT1060815B (it) 1982-09-30
GB1507168A (en) 1978-04-12
DE2539763B2 (de) 1977-09-01
CA1063087A (en) 1979-09-25
DE2539763A1 (de) 1976-03-25
JPS51128691A (en) 1976-11-09
FR2284371A1 (fr) 1976-04-09
FR2284371B1 (de) 1979-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011002449B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung eines Monolithsubstrats mit einer Katalysatorkomponente
EP1797954B1 (de) Verfahren zum Behandeln von Rauchgas-Katalysatoren
DE19781838B4 (de) Verfahren zur Beschichtung eines Substrats und nach dem Verfahren beschichtetes monolithisches Substrat
DE69307822T2 (de) Verfahren zur Konvertierung von Abgasen und Vorrichtung mit thermisch stabilen Zeolithen
EP2123345A1 (de) Vorrichtung zur Reinigung von Dieselabgasen
DE4042079A1 (de) Abgasreinigungs-katalysator zur verwendung bei verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung
DE2239490A1 (de) Verfahren zur behandlung der abgase von verbrennungsmotoren sowie dafuer geeigneter katalysator
DE4005189A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung fuer einen dieselmotor
DE2539763C3 (de) Verfahren zum Imprägnieren eines blockförmigen Grundgefüges, das mit einem aktiven Metalloxid überzogen ist, mit einem katalytischen Metall und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens
DE102015224370B4 (de) Katalysator sowie Verfahren zur Herstellung eines Katalysators
DE102005054946B4 (de) Verfahren zum Beschichten oder zum Imprägnieren der Oberflächen eines Katalysatorträgers
DE4239876C1 (de) Verfahren zur gleichmäßigen und reproduzierbaren Schalenimprägnierung von als Schüttgut vorliegenden Festbett-Katalysatorträgern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2531770C3 (de) Verfahren zum Aufbringen eines katalytisch aktiven Überzugs auf Katalysatorträger
DE2254454A1 (de) Katalysator fuer die behandlung von abgasen und verfahren zu seiner herstellung
DE102007056213A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines von Abgas durchströmbaren Formkörpers sowie Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
DE2539764C3 (de) Verfahren zum Beschichten eines hitzebeständigen Trägermaterials mit einem aktiven Metalloxid-Film
DE3006398A1 (de) Verfahren zum aufbringen eines katalytisch aktiven, insbesondere platin und/oder palladium enthaltenden ueberzugs auf katalysatortraeger
DE112012001168B4 (de) Abgasreinigungskatalysator und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006038406A1 (de) Verfahren zum Beschichten oder Imprägnieren eines Katalysatorträgers
CH631086A5 (en) Process for preparing a noble metal-containing honeycomb body with an oxide support interlayer
DE19519137A1 (de) Katalysatorzusammensetzung zum Reinigen von Diesel-Abgas, Katalysator unter Verwendung dieser Zusammensetzung und Herstellungsverfahren hierfür
DE102022130469A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Substrats für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung
EP3924105A1 (de) Verfahren zur herstellung von autoabgaskatalysatoren
DE102015107550A1 (de) Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter
WO2017140583A1 (de) Verfahren zur herstellung eines porösen funktionskörpers

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee