DE2622319A1

DE2622319A1 - Katalysator fuer das unschaedlichmachen von motorabgasen, insbesondere von diesel- und benzinmotoren

Info

Publication number: DE2622319A1
Application number: DE19762622319
Authority: DE
Inventors: Georgi Manuilov Dipl Blisnakov; Dimiter Russev D Mechandschiev; Boris Boschanov Dipl C Piperov
Original assignee: EZNPK CHIMIA I CHIMIKOTECHNITS
Current assignee: EZNPK CHIMIA I CHIMIKOTECHNITS
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1976-12-09
Also published as: IT1065985B; CS188473B1; DE2622319C2; GB1534047A; JPS5915020B2; FR2311584A1; JPS5220989A; FR2311584B1; SU844038A1

Description

(Priorität: 23. Mai 1975 - Bulgarien- Nr. 30 061)

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator für das Unschädlichmachen von Motorabgasen, insbesondere von Diesel- und Benzinmotoren, sowie von Motoren mit Gaskraftstoff.

Es sind folgende Katalysatoren für das Unschädlichmachen der in den Motorabgasen enthaltenen Kohlenoxid und Kohlenwasserstoff^ bekannt:

Ein Katalysator in Form eines Platinnetzes oder -drahtes für die völlige Oxydation des Kohlenoxids und der Kohlenwasserstoffe - US-PS 3 757 489;

ein Katalysator, bestehend aus auf einem Träger aufgetragenen Platin oder einem anderen Edelmetall (z.B. Palladium) - US-PS'e 2 910 343 und 3 458 276;

Katalysatoren, die ein oder mehrere Oxide von übergangsirietal-

609850/0931

len enthalten, v/ie z.B. Chrom, Nickel, Vanadium, Eisen, Kupfer, Kobalt - US-PS«e 3 133 029, 3 398 101 und 3 493 325; DTPS 2 137 331;

ein Katalysator, bei dem das Metalloxid oder die Metalloxide auf eineEi Träger aufgetragen sind, z.B. DT-PS 2 135 446;

ein Katalysator, der ein Naturprodukt ist, wie eisenhaltiges Erz - BG-PS 21 591.

Diese Katalysatoren haben eine Reihe von Nachteilen: für ihre Herstellung sind teure Edelmetalle nötig, Vielehe bekanntlich das beim Verbrennen von schwefelhaltigen Motorkraftstoffen erhaltene Schwefeldioxid bis zum Schwefeltrioxid oxydieren, was zum Ausscheiden in der Atmosphäre von besonders schädlichen Aerosolen führt. Ein Katalysator mit Träger auf Basis von Ci-Aluminiuiaoxid ist empfindlich gegenüber dem katalytischem Gift Schwefeldioxid. Ein Katalysator - ein eisenhaltiges Erz - ist wie die meisten Naturprodukte thermisch und bei hohen Temperaturen wegen der physikalischen und chemischen Veränderungen, die bei solchen Temperaturen eintreten, und wegen der Zusammensetzung der Motorabgase instabil. Ein solcher Katalysator ist empfindlich gegenüber dem in den Abgasen enthaltenden Kontaktgift, wie z.B. Schwefeldioxid, Kohlendioxid und Wasserdämpfe .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Kata3.ysators für das Unschädlichmachen von Motorabgasen, insbesondere von Diesel- und Benzinmotoren, der nicht empfindlich ist gegen katalytische Gifte und eine gute Reinigung der in die Atmosphäre gelassenen Motorabgase gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schaffung eines Katalysators vom Oxidtyp, der aus Kobalt und Kupfer auf einem Träger

609850/0931

aus K^-Aluminiumo-x-id besteht.

Auf dem Träger aus ^-Aluminiumoxid sind 4 bis 8 Gew.~% Kobalt und 2 bis 4 Gew.-?-6 Kupfer in einem Verhältnis von 2:1 aufgetragen. Das Kobalt und das Kupfer werden in der Form von lösbaren Salzen aufgetragen, die bis zu Oxiden Co-,0. und CuO zersetzt v/erden, während etwa 85°o von ihnen Spinell (CuCOpO^) bilden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Katalysators bestehen darin, daß keine teuren Edelmetalle verwendet werden. Die Verwendung von Kobalt und Kupfer führt nicht zur unerwünschten Oxydation der in den Motorabgasen enthaltenen Schwefeldioxide und Schwefe!trioxide. Der verwendete Träger !"-Aluminiumoxid ist unempfindlich5 im Vergleich zum <*--Aluminiumoxid, gegenüber dem Kontaktgift Schwefeldioxid. Infolgedessen ist der Katalysator dauerhafter beim Betrieb mit schwefelhaltigen Motorkraftstoffen. Im Vergleich mit den bekannten Katalysatoren auf .Basis von Naturprodukten ist der erfindungsgemäße Katalysator thermostabil bei hohen Temperaturen der Motorabgase und behält seine Aktivität für lange Zeit.

Die Erfindung wird eingehender durch folgendes Beispiel erläutert.

Beispiel; 1

Der Katalysator wird hergestellt, indem der Träger - /^Aluminiumoxid - in Form von extrudierten kleinen 'Zylindern mit Länge 5 bis 10 mm und Durchmesser 3 bis 5 mm oder Kugeln mit Durchmesser 2 bis 5 min mit einer Lösung von Kobalt- und Kupfersalzen Übergossen wird. Das Verhältnis zwischen der Lösung und der Menge an trockenem Träger beträgt 5:1. Die Lösung der Kobalt- und Kupfersalze ist eine Nitratlösung. Die Mischung wird bis zum Kochen erwärmt und 1 Stunde und 30 Minuten gekocht.

609850/0931

Sie wird dann filtriert und bei 105°C getrocknet. Der trockene Katalysator wird drei Stunden in der Luft bei 55O⁰C erwärmt.

Die Aktivität des Katalysators wird in einer katalytischen Anlage im Temperaturbereich von 150 bis 600⁰C bei einer Volumengeschwindigkeit von 36.000 Std mit vier Typen Modellgasmischungen geprüft. Die Zusammensetzung der Modellgasmischungen ist:

Typ 1 - Stickstoff 78 bis 82%, Sauerstoff 14 bis 17%, Kohlenoxid 4% und Propan-Butan 0,5%;

Typ 2 - Stickstoff 66 bis 70Ji, Sauerstoff 14 bis 1796, Kohlenoxid 4%, Propan-Butan 0,5% und Wasserdämpfe 12%;

Typ 3 - Stickstoff 61%, Sauerstoff 13%, Kohlenmonoxid 3%, Propan-Butan 0,4%, Wasserdämpfe 12% und Kohlendioxid 9%;

Typ 4 - Stickstoff 58 bis 61%, Sauerstoff 15 bis 16%, Kohlenoxid 4%, Propan-Butan 0,5%, Wasserdampfe 12% und Schwefeldioxid 0,03 bis 0,1%.

Der Katalysator weist eine gute katalytische Aktivität in be-'zug auf die völlige Oxydation des Kohlenoxids und des Propan-Butans auf, sowohl bei der Gasmischung vom Typ 1 als auch bei den übrigen drei Modellgasmischungen, welche typische Kontaktgifte enthalten - Schwefeldioxid, Kohlendioxid und Wasserdampf e .

In der folgenden Tabelle ist der Grad der völligen Oxydation (in %) für drei Temperaturen angegeben:

609850/0931

26223 !9

25	20	100	100	100	100
25	20	100	■ 100	100	100
25	25	100	100	100	100
0-25	0-25	80-100	80-100	100	100

Modell- 200⁰C 300⁰C 400⁰C

mischung

_T CO P-B CO P-B CO P-B

Der Katalysator wurde mit den Abgasen von zwei Dieselmotortypen geprüft, und zwar "WAMO 3 DN" und "Perkins 4.203", die auf zwei Standardmotorkarren montiert waren. Die Prüfung dauerte entsprechend 240 und 60 Stunden normaler Betrieb der Motorkarren. Die Abgase wurden analysiert auf CO-Gehalt: bei dem ersten Motor beim Leerlauf und beim zweiten beim Leerlauf und bei maximalen Umdrehungen. Beim Leerlauf ist die CO-Konzentration vor dem Katalysator 0,83 bis 0,25% und nach ihm 0,14%. Bei maximalen Umdrehungen sind die gemessenen Vierte entsprechend: vor dem Katalysator - 0,28% und nach ihm - 0,10% CO.

Die Prüfung des Katalysators erfolgte auch mit einem Benzinmotor auf dem Prüfstand, der mit normalem Benzin mit Bleigehalt 0,44 g/l arbeitete. Trotzdem die Bleiverbindungen ein starkes katalytisches Gift sind, wei'st der Katalysator eine zufriedenstellende Wirkung für die Dauer von 120 Stunden auf. Beim Leerlauf war der CO-Gehalt vor dem Reaktor-Nachbrenner mit Katalysator von 4,5 bis 7,9%, und nach ihm - von 1,8 bis 4,9%. Der Kohlenstoffgehalt (in ppm) liegt im Bereich vor dem Katalysator 2.740 bis 10.040 und nach ihm - von 1.180 bis 6.300.

609850/0931

Claims

26-22 3 I 9

Patentanspruch

Katalysator für die Entgiftung von Motorabgasen, insbesondere von Diesel- und Benzinmotoren, sowie von Motoren für Gaskraftstoff, der Kobalt und Kupfer auf einem Träger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 4 bis 8 Gew.-?o Kobalt und 2 bis 4 Gew.~% Kupfer auf einem Träger aus ^-Aluminiumoxid besteht, wobei bis 85% des Kobalts und des Kupfers in Form von Spinell vorliegen.

609850/0931