DE2622319C2

DE2622319C2 -

Info

Publication number: DE2622319C2
Application number: DE19762622319
Authority: DE
Inventors: Dimiter Russev Dipl.-Chem. Mechandschiev; Boris Boschanov Dipl.-Chem. Piperov; Georgi Manuilov Dipl.-Chem. Sofia/Sofija Bg Blisnakov
Original assignee: EZNPK CHIM TECH PROBLEMI
Current assignee: EZNPK CHIM TECH PROBLEMI
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1987-07-23
Also published as: DE2622319A1; CS188473B1; GB1534047A; JPS5915020B2; SU844038A1; JPS5220989A; FR2311584B1; FR2311584A1; IT1065985B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator für die Entgiftung von Motorabgasen, insbesondere von Diesel- und Benzinmotoren, sowie von Motoren für Gaskraftstoff mit einem Kobaltgehalt von 4 bis 8 Gew.-% und einem Kupfergehalt von 2 bis 4 Gew.-% in einem Verhältnis von 2 : 1, erhalten durch Auftragen von Kobalt und Kupfer in Form von löslichen Salzen auf einen Aluminiumoxidträger und Erhitzen auf hohe Temperaturen.

Bekannt ist ein Katalysator für die Entgiftung von Motorgasen, der Kobalt und Kupfer enthält (US-PS 38 42 158), wobei Kobalt und Kupfer in Form von Oxiden (CuO und Co₂O₃) vorliegen und in einem Verhältnis von 2 : 1 vorhanden sind.

Dieser bekannte Katalysator entfaltet seine Wirkung vor allem in bezug auf die Stickstoffoxide, während das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe durch Konversion mit Wasser entgiftet werden. Ein Nachteil des bekannten Katalysators besteht darin, daß die Stufe der Entgiftung des Kobalts bei 556°C nur 45 bis 55% beträgt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, wie das der Fall ist bei allen Katalysatoren auf der Basis von einfachen, einzelnen Oxiden von Kobalt und Kupfer (CuO, Co₂O₃, Co₃O₄), daß sie leicht von Kontaktgiften wie Wasser, Schwefeldioxid, Bleiverbindungen, die alle in den Verbrennungsmotorabgasen enthalten sind, desaktiviert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines in bezug auf die vollständige Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff hochaktiven Katalysators. Die Aktivität soll auch in Anwesenheit von schwachen oder starken katalytischen Giften erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch ersichtlich gelöst.

Der erfindungsgemäße Katalysator weist folgende Vorteile auf:

Der Grad der Neutralisierung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen ist wesentlich höher als der des bekannten, und zwar bereits bei 300°C, d. h. er besitzt eine um das Doppelte höhere Aktivität bei um 200°C niedrigerer Temperatur. Ein anderer besonders wichtiger Vorteil besteht darin, daß diese hohe Aktivität bei der Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff auch beim Vorhandensein von starken katalytischen Giften wie Schwefeldioxid und Bleiverbindungen erhalten bleibt, wie das aus dem Beispiel ersichtlich ist.

Auf den Träger aus γ-Aluminiumoxid werden also 4 bis 8 Gew.-% Kobalt und 2 bis 4 Gew.-% Kupfer in einem Verhältnis von 2 : 1 aufgetragen. Das Kobalt und Kupfer werden in der Form von löslichen Salzen aufgetragen, die bis zu den Oxiden Co₃O₄ und CuO zersetzt werden, wobei 85% von ihnen Spinell (CuCo₂O₄) bilden.

Beispiel 1

Der Katalysator wird hergestellt, indem der Träger - γ-Aluminiumoxid - in Form von extrudierten kleinen Zylindern mit einer Länge von 5 bis 10 mm und einem Durchmesser von 3 bis 5 mm oder Kugeln mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm 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 1,5 Stunden gekocht. Sie wird dann filtriert und bei 105°C getrocknet. Der trockene Katalysator wird drei Stunden in der Luft bei 550°C erwärmt.

Die Aktivität des Katalysators wird in einer Anlage im Temperaturbereich von 150 bis 600°C bei einer Volumengeschwindigkeit von 36 000 Std^-1 mit vier Modellgasmischungen geprüft. Die Zusammensetzung der Modellgasmischungen ist folgende:

1 Stickstoff 78 bis 82%, Sauerstoff 14 bis 17%, Kohlenoxid 4% und Propan-Butan 0,5%;
2 Stickstoff 66 bis 70%, Sauerstoff 14 bis 17%, Kohlenoxid 4%, Propan-Butan 0,5% und Wasserdämpfe 12%;
3 Stickstoff 61%, Sauerstoff 13%, Kohlenmonoxid 3%, Propan-Butan 0,4%, Wasserdämpfe 12% und Kohlendioxid 9%;
4 Stickstoff 58 bis 61%, Sauerstoff 15 bis 16%, Kohlenoxid 4%, Propan-Butan 0,5%, Wasserdämpfe 12% und Schwefeldioxid 0,03 bis 0,1%.

Der Katalysator weist eine gute katalytische Aktivität in bezug auf die völlige Oxydation des Kohlenmonoxids und des Propan-Butans auf, sowohl bei der Gasmischung 1 als auch bei den übrigen drei Modellgasmischungen, welche Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Wasserdämpfe als typische Kontaktgifte enthalten.

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

Der Katalysator wurde mit den Abgasen von zwei Dieselmotortypen geprüft, die auf zwei Standardmotorchassis montiert waren. Die Prüfung dauerte 240 und 60 Stunden bei normalem Betrieb der Motoren. Die Abgase wurden analysiert auf CO- Gehalt: bei dem ersten Motor beim Leerlauf und beim zweiten beim Leerlauf und bei maximalen Umdrehungen. Beim Leerlauf beträgt die CO-Konzentration vor dem Katalysator 0,83 bis 0,25% und hinter ihm 0,14%. Bei maximalen Umdrehungen sind die gemessenen Werte entsprechend: vor dem Katalysator 0,28% und hinter ihm 0,10% CO.

Die Prüfung des Katalysators erfolgte auch mit einem Benzinmotor auf einem Prüfstand, wobei der Motor mit normalem Benzin mit einem Bleigehalt von 0,44 g/l betrieben wurde. Obgleich die Bleiverbindungen ein starkes katalytisches Gift sind, weist der Katalysator eine zufriedenstellende Wirkung für die Dauer von 120 Stunden auf. Beim Leerlauf betrug der CO-Gehalt vor dem Reaktor-Nachbrenner mit Katalysator von 4,5 bis 7,9%, und hinter ihm von 1,8 bis 4,9%. Der Kohlenstoffgehalt (in ppm) liegt im Bereich vor dem Katalysator bei 2740 bis 10 040 und hinter ihm bei 1180 bis 6300.

Claims

Katalysator für die Entgiftung von Motorabgasen, insbesondere von Diesel- und Benzinmotoren, sowie von Motoren für Gaskraftstoff mit einem Kobaltgehalt von 4 bis 8 Gew.-% und einem Kupfergehalt von 2 bis 4 Gew.-% in einem Verhältnis von 2 : 1, erhalten durch Auftragen von Kobalt und Kupfer in Form von löslichen Salzen auf einen Aluminiumoxidträger und Erhitzen auf hohe Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus γ-Aluminiumoxid besteht, und daß die auf den Träger aufgetragenen löslichen Kobalt- und Kupfersalze bis zu den Oxiden Co₃O₄ und CuO an der Luft zersetzt werden, wobei 85% des Kobalts und des Kupfers in Form von Spinell vorliegen.