DE2637111A1 - Verfahren zur katalytisch unterstuetzten thermischen verbrennung eines brennstoff-luft-gemisches und katalysatorvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur katalytisch unterstuetzten thermischen verbrennung eines brennstoff-luft-gemisches und katalysatorvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Patentanwälte:'
Dr. ing. Waiter Abitz 18. August 1976
Dr. ing. Waiter Abitz 18. August 1976
Dr.DieterF.Morf.- 7,.ll4
Dr. Hans-A. Brauns
ENGELHARD MIMRALS & CHEMICALS CORPORATION 430 Mountain Avenue, Murray Hill, N.J., V. St. A.
Verfahren zur katalytisch unterstützten thermischen Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches
und Ka't aly s at or vor richtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft Katalysatorsysteme und insbesondere Katalysatorvorrichtungen für bei hohen Temperaturen arbeitende
Katalysatorsysteme.
Katalysatorvorrichtungen sind so entworfen, dass sie innerhalb eines vorgeschriebenen Temperaturbereichs arbeiten.
Wird der vorgegebene Temperaturbereich überschritten, so kann die katalytische Aktivität zunichte gemacht oder un-
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wirksam werden. Soll insbesondere am vorderen oder stromaufwärts gelegenen Abschnitt des Katalysators eine niedrige
Zündtemperatur aufrechterhalten werden, so muss die katalytische Aktivität am vorderen Ende auf einem im wesentlichen
konstanten Pegel gehalten werden.
Bei den meisten gegenwärtig verwendeten Katalysatorvorrichtungen, die im wesentlichen adiabatisch arbeiten, kann die
normale Betriebstemperatur des stromabwärts gelegenen Abschnitts der Vorrichtung (die den heissesten Teil derselben
darstellt) einen Wert von etwa 815 0C oder geringfügig
höher haben,und es sind Katalysatorzusammensetzungen erhältlich,
welche eine zufriedenstellend hohe Aktivität und Temperaturstabilität bei dieser Temperatur ergeben.
Nur der stromabwärts gelegene Abschnitt nähert sich den höchsten Temperaturen an, weil bei einem stetigen
Betrieb eines im wesentlichen adiabatisch arbeitenden Katalysatorsystems, der eine typische exotherme
Reaktion aufrechterhält, längs der Längsabmessung der Katalysatorvorrichtung eine Temperaturverteilung auftritt,
wonach der stromabwärts gelegene Abschnitt des Katalysators die höchste Temperatur hat und der eingangsseitige oder
stromaufwärts gelegene Abschnitt des Katalysators auf einer niedrigeren Temperatur liegt.
Bei mit einem Katalysator arbeitenden Verbrennungssystemen,
wie sie beispielsweise in der US-Patentanmeldung 358 411 (1973) beschrieben sind, welche eine katalytisch unterstützte
thermische Verbrennung betrifft, sind Betriebstemperaturen in der Grössenordnung von etwa 950° bis 1750 0C am stromabwärts
gelegenen Abschnitt des Katalysators nicht ungewöhnlich. Derartige Anordnungen verwenden deshalb eine
Katalysatorzusammensetzung, welche bei hohen Temperaturen
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einen beträchtlichen Bruchteil der katalytischen Aktivität
beibehält. Der Katalysator soll eine niedrige Zündtemperatur beibehalten, um wirksam zu arbeiten. Jedoch können einige
Katalysatorzusammensetzungen vergleichsweise weniger aktiv sein, wenn sie mit den Katalysatoren höhere Aktivität
verglichen werden, die bei niedrigeren Temperaturen verwendet werden.
Honigwaben-Katalysatoranordnungen, wie sie beispielsweise in der vorausstehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben
sind, können derart betrieben werden, dass die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Abschnitts der Katalysatoranordnung
in erster Linie durch den Wärmeübergang durch sowohl Wärmeleitung wie Wärmestrahlung, ausgehend vom stromabwärts
gelegenen Abschnitt des Katalysators, bestimmt wird. Besonders bei Honigwaben-Katalysatoren kann der Wärmeübergang
durch Strahlungswärme beträchtlich sein, da Sichtverbindungswege vom stromabwärts gelegenen zum stromaufwärts
gelegenen Abschnitt vorhanden sind. Die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Abschnitts kann bei konstanten Betriebszuständen
im Einklang mit den bekannten Grundlagen des Wärmeübergangs genau geschätzt werden, indem folgende
Paktoren berücksichtigt werden:
1) Der Wärmeübergang infolge der Wärmeleitung vom stromabwärts gelegenen Abschnitt zum eingangsseitigen oder stromaufwärts
gelegenen Abschnitt der Katalysatoranordnung und
2) der Wärmeübergang als Folge von Strahlungswärme, die vom stromabwärts gelegenen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung
zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt übertritt. Der Wärmeübergang durch Wärmeleitung ist dem Temperaturunterschied
zwischen den stromaufwärts und den stromabwärts gelegenen Abschnitten proportional, während der Wärmeübergang infolge
von Strahlung der Differenz zwischen der 4. Potenz der Tem-
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peratur am stromabwärts gelegenen Abschnitt und der 4. Potenz
der Temperatur des stromaufwärts gelegenen Abschnitts proportional ist. Daher ist, wenn die Temperatur des stromabwärts
gelegenen Abschnitts sehr hoch wird, die Temperatur am eingangsseitigen Abschnitt in erster Linie durch den Strahlungswärmeübergang bestimmt und infolgedessen ist die Temperatur
des eingangsseitigen Abschnitts der Katalysatorvorrichtung höher als bei Berücksichtigung der Wärmeleitung allein
vorausgesagt werden kann.
Die sehr hohen Temperaturen am stromabwärts gelegenen Ende eines Honigwaben-Katalysators können von Bedeutung sein und
kritisch werden, da die entsprechenden höheren Temperaturen am eingangsseitigen Abschnitt die Anwendung von hochaktiven
Katalysatorzusammensetzungen am eingangsseitigen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung beschränken können. Dies kann
ein ernstes Problem werden, wenn ein aktiver Katalysator verwendet wird, um die Anordnung in vorteilhafter Weise
mit einer verhältnismässig niedrigen Zündtemperatur auszustatten. Zur Erzielung einer niedrigen Zündtemperatur
ist somit eine katalytische Aktivität aufrechtzuerhalten,
jedoch können hohe Temperaturen am eingangsseitigen Abschnitt, die unter konstanten Betriebsbedingungen aufrechterhalten
werden, das Bestreben haben, die Katalysatorzusammensetzung am eingangsseitigen Abschnitt des Katalysatorsystems
unwirksam zu machen, wodurch ein unerwünschter Anstieg der Zündtemperatur des Systems bei einem erneuten
Anfahren verursacht wird.
Ein Mechanismus, durch welchen ein Unwirksamwerden des
Katalysators erhalten wird, liegt in einem Verlust an Grundflächenbereich, beispielsweise als Folge der Sinterung
der Grundflächenzusammensetzung. Der Oberflächenbereich
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der Grundlage kann durch ein wohlbekanntes Verfahren ermittelt werden, das von Brunauer, Emmett und Teller entwickelt
wurde. Ein weiterer Vorgang, welcher die Wirksamkeit des Katalysators beeinträchtigt, liegt im Wachstum von Metallkristalliten
und einer entsprechenden Verringerung des aktiven metallischen Oberflächenbereichs. Die Grosse der
Kristallite kann durch Chemisorption ermittelt werden, beispielsweise durch Messung der Menge von EL oder CO,
die unter bestimmten Prüfbedingungen adsorbiert wird.
Diese Prüfverfahren können ferner dazu verwendet werden, Messergebnisse zu liefern, die in Korrelation mit der
katalytischen Aktivität des Katalysators stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Katalysatorvorrichtung
zu schaffen, die in ihrem stromabwärts gelegenen Abschnitt bei Temperaturen über etwa 815 C arbeiten kann,
während im stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Vorrichtung eine im wesentlichen konstante niedrige Zündtemperatur aufrechterhalten
wird, indem eine Wärmeleitung und Wärmestrahlung vom stromabwärts gelegenen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung
zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt derselben verhindert wird. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine grössere Verlässlichkeit bezüglich eines wiederholten Zündens der Katalysatoranordnung bei niedrigen
Einlasstemperaturen zu gewährleisten und niedrigere Zündtemperaturen zu erzielen, indem am eingangsseitigen Abschnitt
der Katalysatorvorrichtung eine aktivere, aber weniger temperaturstabile Katalysatorzusammensetzung verwendet wird.
Die Erfindung stellt eine Honigwaben-Katalysatorvorrichtung zur Verfügung, welche eine Katalysatoranordnung aufweist, die
aus einem geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt besteht. Jeder Honig-
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wabenabschnitt enthält als Halterung eine poröse, einteilige,
massive, feuerfeste Skelettanordnung, die eine Vielzahl unbehinderter
Gasströmungskanäle aufweist. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte sind relativ zueinander derart
angeordnet, dass die Wärmeleitung zwischen den beiden Abschnitten im wesentlichen auf ein Mindestmass verringert
wird und die Strahlungswärme vom stromabwärts gelegenen Abschnitt zu dem geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt
erheblich verringert ist.
Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der stromaufwärts
gelegene Abschnitt katalytisch stärker aktiv als der stromabwärts gelegene Abschnitt und braucht seine katalytische
Aktivität bei hohen Temperaturen nicht aufrechtzuerhalten, wie dies beim stromabwärts gelegenen Abschnitt erforderlich
ist. Ein Katalysator, welcher die Neigung hat, seine katalytische Aktivität bei hohen Temperaturen zu verlieren,
ist kristallines Aluminosilikat. Die Verringerung des Strahlungswärmeübergangs vom stromabwärts gelegenen zum
stromaufwärts gelegenen Abschnitt kann mit Hilfe von Anordnungen erzielt werden, bei welchen den Sichtlinien
vom stromabwärts gelegenen Abschnitt zum geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt folgende Strahlungswege soweit wie möglich beseitigt sind. Derartige Anordnungen
bestehen häufig aus Vorrichtungen, die mit einer im hohen Masse reflektierenden Oberfläche beschichtet
sind, um die Verringerung der Strahlung zu fördern.
Die Erfindung wird anschliessend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
-S-
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ungeschützten Katalysatorvorrichtung und
Fig. 2-6 schematische Darstellungen von bestimmten Ausführungsformen
einer erfindungsgemässen geschützten Katalysatorvorrichtung.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Honigwaben-Katalysatoranordnung
10 gemäss der vorausgehend genannten US-Patentanmeldung 358 411 dargestellt. Die Katalysatoranordnung
kann in drei Zonen aufgeteilt sein, welche den jeweiligen Vorgängen entsprechen, die die Verbrennungsreaktion
an den verschiedenen Stellen längs der Länge der Katalysatorvorrichtung steuern. Aus Gründen der Einfachheit
sind in der Fig. 1 diese Zonen als genau bestimmte Bereiche angegeben, während in Wirklichkeit die Grenzen zwischen den
Bereichen diffus verlaufen, wobei ferner die Grössenverhältnisse
der einzelnen Bereiche aus Gründen der Klarheit übertrieben dargestellt sind.
Der Betrieb des Honigwaben-Katalysators stellt für sich genommen keinen Teil der Erfindung dar, jedoch wird kurz
darauf eingegangen. Bei dem Katalysatorsystem 10 gemäss Fig. 1 ist die Reaktionsgeschwindigkeit im eingangsseitigen
Abschnitt 12 der Katalysatorvorrichtung niedrig, wenn die Katalysatorvorrichtung mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch
beschickt wird, dessen Temperatur nur geringfügig oberhalb der Zündtemperatur der jeweiligen Katalysatorzusammensetzung
liegt,und diese Reaktionsgeschwindigkeit wird durch die spezifische katalytische Kinetik .gesteuert. Im eingangsseitigen
Abschnitt 12 sind Unterschiede in der Temperatur und Specieskonzentrationen zwischen den Honigwaben-Katalysatorwänden
und dem Hauptteil des Fluids, welcher durch die Honigwabenöffnungen strömt, verhältnismässig
klein. Insbesondere ist bei einer exothermen
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Reaktion, wie beispielsweise einer Verbrennung, die Wandtemperatur
gleich gross wie oder nur geringfügig grosser als die Temperatur der Hauptströmung des Fluids.
Beim Hindurchtreten des Gases durch den eingangsseitigen
Abschnitt der im Gleichgewichtszustand arbeitenden Katalysatorvorrichtung 10 erhöht sich die Temperatur der
Fluidmasse infolge der Absorption der Reaktionswärme. Da die spezifische chemische Reaktionsgeschwindigkeit
sich gemäss einer Exponentialfunktion mit der Temperatur erhöht, übersteigt diese Geschwindigkeit bald jene
Geschwindigkeit, mit welcher die Reaktionsteilnehmer den Wänden des Bienenwaben-Katalysators zugeführt werden
können, so dass unter diesen Umständen die Reaktion durch die Geschwindigkeit gesteuert wird, mit welcher die Reaktionsteilnehmer
durch Konvektion oder Diffusion der Katalysatoroberfläche zugeführt werden. Dies erfolgt in einem
zweiten Abschnitt 14 der Katalysatorvorrichtung, in welchem die Geschwindigkeit der Massenzufuhr zur Oberfläche
der Katalysatorwandung die Reaktionsgeschwindigkeit im ganzen bestimmt.(Falls die Einlasstemperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches
ausreichend hoch ist, braucht der eingangsseitige Abschnitt nicht vorhanden zu sein, und
der "zweite" Abschnitt stellt den ersten Abschnitt der Katalysatorvorrichtung dar.) Im zweiten Abschnitt kann
die Temperatur des Honigwaben-Katalysators die Temperatur der Fluidmasse bei weitem übersteigen und kann sich
in der Tat der adiabatischen Flammentemperatur des eintretenden
Brennstoff-Luft-Gemisches nähern.
Wenn bei Durchtritt durch den zweiten Abschnitt I1I die
Temperatur der Gasmasse weiter ansteigt, wird schliesslich eine Temperatur erhalten, bei welcher die Geschwindigkeit
der homogenen oder thermischen Verbrennungsreak-
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tion bedeutsam wird. Beispielsweise liegt für Methan als Brennstoff diese Temperatur bei etwa 1000 0C. Jenseits
dieser näherungsweise gegebenen Temperatur erfolgen innerhalb des Katalysators die heterogenen und homogenen
Reaktionen gleichzeitig. Dies geschieht in einem dritten Abschnitt 16 der Katalysatorvorrichtung. Im dritten Abschnitt
nähert sich die Temperatur der Katalysatorwandung weiterhin der adiabatischen Flammentemperatur, während die
Gastemperatur im Inneren der Strömungskanäle des Honigwaben-Katalysators
zunehmend ansteigt, bis sie sich ebenfalls der adiabatischen Flammentemperatur nähert.
In einer typischen Katalysatorvorrichtung, die in der vorausgehend
beschriebenen Weise arbeitet, steigt die Katalysatortemperatur im eingangsseitigen Abschnitt 12 an,
wenn die Reaktion der Katalysatorvorrichtung einen Gleichgewichtszustand
erreicht, während sie zunächst verhältnismässig niedrig ist und näherungsweise der Temperatur des
eintretenden Brennstoff-Luft-Gemisches entspricht, wobei sich bei Erreichen dieses Gleichgewichtszustandes die
Temperatur jener des stromabwärts gelegenen Abschnitts des Katalysators annähert. Dies ist, wie bereits erwähnt
wurde, durch die Wärmeleitung längs des Katalysators und der Katalysatorträgerwände bedingt sowie durch den Strahlungswärmeübergang
von den heisseren stromabwärts gelegenen Abschnitten des Katalysators an die stromaufwärts gelegenen Bereiche. Somit hat der eingangsseitig gelegene
Abschnitt 12 das Bestreben, während des gleichförmigen Betriebs des katalytischen Verbrennungssystems eine verhältnismässig
hohe Temperatur zu erreichen.
In den Fig. 2 bis 6 sind bestimmte Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt, bei welchen ein stromaufwärts gelegener Abschnitt 20 der Katalysatorvorrichtung gegenüber
dem heisseren stromabwärts liegenden Abschnitt 26
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•Kv
der Katalysatorvorrichtung abgeschirmt ist. Der geschützte, stromaufwärts gelegene Abschnitt 20 enthält die Gesamtheit
oder einen Teil des eingangsseitigen Abschnitts 12 und kann
ferner einen Teil des zweiten Abschnitts 14 aufweisen. (Falls kein eingangsseitiger Abschnitt 12 vorhanden ist,
enthält der geschützte, stromaufwärts gelegene Abschnitt nur einen Teil des zweiten Abschnitts 14.) Eine Abschirmung
bezüglich einer Wärmeleitung wird beispielsweise dadurch erzielt, dass der geschützte, stromaufwärts gelegene Abschnitt
20 der Katalysatorvorrichtung räumlich vom stromabwärts gelegenen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung getrennt ist.
Ein Schutz gegen einen StrahlungsWärmeübergang vom stromabwärts
gelegenen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung zum geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt kann auf
verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise mittels reflektierender Abschirmungen, welche eine Sichtverbindung
zwischen dem stromabwärts gelegenen Abschnitt und dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt ausschliessen. Auf diese
Weise ist nicht nur der stromaufwärts gelegene Abschnitt des Katalysators gegen zu grosse Temperaturen geschützt,
sondern es werden besondere Vorteile erhalten, beispielsweise die Möglichkeit, die beiden Abschnitte der Katalysatorvorrichtung
aus unterschiedlichen Katalysatorzusammensetzungen und/oder aus unterschiedlichen Katalysatorsubstraten
aufzubauen, um eine niedrige Zündtemperatur zu erzielen und aufrechtzuerhalten und den Wirkungsgrad
der Katalysatorvorrichtung bei geringsten Kosten zu optimieren.
In Fig. 2 ist schematisch eine Katalysatorvorrichtung dargestellt,
welche abwechselnd scheibenförmige Katalysatorbereiche 22 und ringförmige Katalysatorbereiche 24 aufweist.
Die scheibenförmigen Katalysatorbereiche 22 bestehen aus
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einem abgeschlossenen zylindrischen Abschnitt 22a, welcher von einem Ring aus Honigwabenmaterial 22b umgeben ist. Die
ringförmigen Bereiche 24 bestehen aus einem mittigen
wabenabschnitt 24a, welcher von einem abgeschlossenen Ringabschnitt
24b umgeben ist. Die Bereiche 22 und 24 sind mit parallelen, fluchtend angeordneten Längsachsen dargestellt,
was der bevorzugten Ausfuhrungsform entspricht. Die abgeschlossenen
Abschnitte der Bereiche sind vorzugsweise an der .dem stromabwärts gelegenen Abschnitt zugewandten Seite
mit einem reflektierenden Material versehen. Die abwechselnd angeordneten scheibenförmigen und ringförmigen Bereiche veranlassen
. das Luft-Brennstoff-Gemisch, zvrischen den Katalysatorbereichen
abwechselnd radial einwärts und radial auswärts zu strömen. Die erzwungene radiale Strömung, welche
durch die abwechselnd angeordneten scheibenförmigen und ringförmigen Katalysatorelemente erzielt wird, trägt dazu
bei, Wärme an die Aussenwände 30 der Katalysatorvorrichtung zu übertragen. Gemäss Fig. 2 wird die Aussenwand 30 der Katalysatorvorrichtung
im stromaufwärts gelegenen Abschnitt (welcher die umfangsseitige zylindrische Grenzfläche zwischen
dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt und dessen Umgebung bildet) gekühlt, um die Temperatur im geschützten,
stromaufwärts gelegenen Abschnitt weiter zu verringern. Falls eine Anordnung vorhanden ist, um ein strömendes Gas
zur Kühlung des stromaufwärts gelegenen Abschnitts einzuleiten, so kann das Gas anschliessend mit Vorteil mit den
Austrittsgasen des Katalysators vereinigt werden. Die räumliche Trennung zwischen den Katalysatorbereichen und die
Ausschaltung einer unmittelbaren Sichtlinie zwischen dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 26 und dem stromaufwärts
gelegenen Abschnitt 20 verringert die Wärmeleitung und Wärmestrahlung zwischen dem stromabwärts gelegenen Abschnitt
und dem geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt und ergibt einen kühleren, stromaufwärts gelegenen
Abschnitt als er sonst vorhanden wäre.
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-Kx-
Gemäss den Fig. 3A, 3B, 3C und 3D können zwischen dem geschützten,
stromaufwärts gelegenen Abschnitt 20 und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 26 der Katalysatorvorrichtung
verschiedene verengte Durchtrittsöffnungen vorhanden sein, um die Wärmeleitung und Wärmestrahlung vom stromabwärts
gelegenen Abschnitt zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt zu verringern. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt 20 ist
in den Fig. 3A, 3B, 3C und 3D mit einer Längsachse parallel
und vorzugsweise fluchtend zur Längsachse des stromabwärts gelegenen Abschnitts 26 dargestellt. Gemäss Fig. 3A ist die
äussere Umfangswand 36a der Katalysatorvorrichtung bei 38a eingeschnürt, und es sind drei Elemente 39 vorgesehen, wovon
jedes an seiner stromabwärts gelegenen Seite vorzugsweise mit einem reflektierenden Material beschichtet ist,
um den übergang von Strahlungswärme weiter zu verringern. Gemäss Fig. 3B ist eine äussere Umfangswand 36b bei 38b
eingeschnürt und zur StrömungsVerengung dienende Prallelemente
40, die als Luftleitfläche ausgebildet sind, liegen
in der Gasströmung zwischen dem geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt und dem stromabwärts gelegenen
Abschnitt. Die Prallelemente 40 verringern in wirksamer Weise den übertritt von Strahlungswärme vom stromabwärts
gelegenen Abschnitt 26 zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt 20.
Gemäss Fig. J>C sind die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen
Abschnitte der Katalysatorvorrichtung im Abstand voneinander angeordnet, wobei die Längsachsen dieser Abschnitte
parallel zueinander und fluchtend miteinander liegen. Eine äussere Umfangswand 36c der Katalysatorvorrxchtung umschliesst
die Abschnitte 20, 26 und hat eine konstante Querschnittsform. Eine dünne Platte ^l liegt normal zu den
Längsachsen der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen
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Abschnitte der Katalysatorvorrichtung, um den übergang von
Strahlungswärme von stromabwärts gelegenen Abschnitt der Katalysatorvorrichtung zum geschützten, stromaufwärts gelegenen
Abschnitt zu verringern. Vorzugsweise hat die Platte 41 einen Durchtrittsbereich von weniger als 50 %
und ihre stromabwärts gelegene Seite ist mit einem reflektierenden Material beschichtet. Daher wird der Wärmeübertritt
aus dem stromabwärts gelegenen Abschnitt wirksam verringert, wodurch der stromaufwärts gelegene Abschnitt
der Katalysatorvorrichtung bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur arbeiten kann. In Fig. 3D
ist eine vorteilhafte abgeänderte Ausführungsform der
in Verbindung mit Fig. 3C beschriebenen Katalysatorvorrichtung dargestellt. Bei der Katalysatorvorrichtung
gemäss Fig. 3D sind zwei dünne Platten 42, 43 normal
zu den Längsachsen des stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Abschnitts 20 bzw. 26 der Katalysatorvorrichtung
angeordnet; es können auch mehr wie zwei Platten verwendet werden. Jede Platte hat einen beträchtlichen Öffnungsbereich,
welcher vorzugsweise kleiner als 50 % ist, und ist vorzugsweise an ihrer stromabwärts gelegenen Seite
mit einem reflektierenden Material beschichtet. Die Platten liegen nicht in Fluchtung und sind vorzugsweise derart angeordnet,
dass keine direkte Sichtlinie zwischen dem stromabwärts gelegenen und dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt
besteht. Dadurch wird ein übergang von Strahlungswärme weiter verringert, damit der stromaufwärts gelegene Abschnitt
der Katalysatorvorrichtung auf einer relativ niedrigeren
Temperatur arbeiten kann.
Gemäss Fig. 4 ist ein Honigwabenbereich 44 vorgesehen, dessen Durchtrittsöffnungen in einem Winkel zur Längsachse
der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Ab-
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schnitte der Katalysatorvorrichtung liegen und welcher anstelle der Platte 41 zwischen den Abschnitten 20 und 26
gemäss Fig. 3C verwendet wird. Die Durchtrittsöffnungen des Wabenbereichs 44 sind vorzugsweise mit einem Material
beschichtet, durch welches entweder eine Absorption oder eine diffuse oder weisse Reflexion abhängig von den jeweiligen
Betriebsbedingungen erzielt wird. Beispielsweise wird eine Absorption dann bevorzugt, wenn die Wärmeleitfähigkeit
des geneigt angeordneten Wabenbereichs 44 verhältnismässig niedrig und die Strömung durch die geneigten
Wabenöffnungen ausreichend hoch ist, womit der Koeffizient des Wärmeübergangs zwischen dem Gas und den
Wänden der Wabenöffnungen verhältnismässig hoch wird.
Umgekehrt wird eine Reflexion weissen Lichts bevorzugt, wenn die Wärmeleitfähigkeit des geneigten Wabenbereichs
verhältnismässig hoch und der Wärmeübergangskoeffizxent zwischen dem Gas und den Wänden verhältnismässig niedrig
ist. In jedem Falle wird ein Strahlungswärmeübergang und somit die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Abschnitts
der Katalysatorvorrichtung verringert. Die Durchtrittsöffnungen und der Winkel der Durchtrittsöffnungen
des Wabenbereichs 44 gegenüber der Vorderseite des Katalysators sind vorzugsweise ausreichend
klein, damit keine direkte Sichtverbindung zwischen dem
stromaufwärts und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt besteht.
Bei jeder Katalysatorvorrichtung, die schematisch in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, sind die Längsachsen des
stromaufwärts und des stromabwärts gelegenen Abschnitts des Katalysators parallel und fluchtend zueinander angeordnet.
Dies ist nicht in jedem Falle erforderlich. Gemäss den Fig. 5 und 6 ist ein Katalysator dargestellt, bei
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welchem die Längsachse des geschützten stromaufwärts gelegenen .Abschnitts 18O° (oder in entgegengesetzter Richtung) gegenüber
der Längsachse des stromabwärts gelegenen Abschnitts versetzt ist. Zusätzlich zur Verringerung des Wärmeübergangs zwischen
den Abschnitten 20 und 26, die auf der räumlichen Trennung der Abschnitte 20 und 26 beruht, wird ein Wärmeübergang mittels
Wärmeleitung und Wärmestrahlung weiter durch die Verwendung
einer Hüllwand 50 verringert, die eine niedrige Wärmereflexion
und ein niedriges Wärmeleitvermögen aufweist. Gemäss Fig. 6 liegen die Längsachsen der stromaufwärts und
stromabwärts gelegenen Abschnitte 20, 26 im rechten Winkel zueinander. Diese räumliche Anordnung verringert den Wärmeübergang
und die Wärmeleitfähigkeit zwischen den beiden Abschnitten 20, 26 der Katalysatorvorrichtung. Darüberhinaus
wird die Temperatur des geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitts 20 vorzugsweise weiter verringert, indem eine
Hüllwand 52 mit niedrigem Reflexionsvermögen und niedriger
Wärmeleitfähigkeit verwendet wird. Auf diese Weise kann im geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt eine
niedrige Zündtemperatur aufrechterhalten werden.
Die Trennung der Katalysatorvorrichtung in stromaufwärts und stromabwärts gelegene Abschnitte bietet bestimmte Vorteile.
Beispielsweise gestattet sie die Verwendung unterschiedlicher Katalysatorzusammensetzungen in einem jeden
Katalysatorabschnitt; dies ist besonders im geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt von Vorteil, wo ein niedriger
Zündpunkt erwünscht ist. Ferner können weniger teure Katalysatorzusammensetzungen in dem mit höherer Temperatur
arbeitenden, stromabwärts gelegenen Abschnitt verwendet werden. Beispielsweise kann eine in hohem Masse aktive,
aber thermisch weniger stabile Katalysatorzusammensetzung
in dem geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt verwendet werden, während eine weniger aktive Katalysatorzusammensetzung
im stromabwärts gelegenen Abschnitt vorhanden
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ist. Somit können erfindungsgemäss Mordenit und andere Molekularsiebe,
die ihren Oberflächenbereich bei 85Ο bis 1000 0C
verlieren, verwendet werden, die jedoch sehr erwünschte Träger für hochaktive Katalysatoren bei Temperaturen bilden,
die niedriger als ihre thermische Zersetzungstemperatur
sind; diese Stoffe werden dabei im geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt einer typischen Katalysatorvorrichtung
verwendet, deren stromabwärts gelegener Abschnitt beispielsweise bei 15ΟΟ 0C arbeitet. Andererseits kann der
stromabwärts gelegene Abschnitt einen Bereich mit einem grösseren Widerstand gegenüber einer Wärmesinterung benötigen,
beispielsweise ein Chromoxid-Aluminiumoxid-Ceroxid als Grundlage für den Auftrag eines aktiven Metalloxidkatalysators.
Bei einer alternativen Ausführungsform erfordert der stromabwärts gelegene Abschnitt keinen Auftrag,
wenn beispielsweise ein aktives Metall unmittelbar auf einem thermisch stabilen Wabenabschnitt durch Zersetzung
einer organometallischen Zusammensetzung aufgebracht
wird.
Eine Katalysatorvorrichtung mit einem Aufbau, wie er schematisch
in Fig. 4 dargestellt ist, kann auf folgende Weise hergestellt
werden
Der geschützte, stromaufwärts gelegene Abschnitt 20 lässt sich herstellen, indem ein Wabenzylinder, aus Zirkonmullit
mit einem Durchmesser von 2,54 cm und einer Länge von 7,62 cm, welcher 12 Riffelungen je 2,54 cm aufweist, mit einer Katalysatorgrundlage
imprägniert wird, die aus einer wässrigen Sus-
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pension aus 12 % CeO2~88 % Al^CU-Teilchen im 4 Mikron-Grössenbereich
besteht. Die beschichtete Wabe wird bei 110 0C getrocknet und dann bei 600 0C calciniert. Der Ober-
flächenbereich der Grundlage ist grosser als 100 m /g. Der
Grundlagenanteil ist 22,5 Gew.-JS.
Der mit der Grundlage beschichtete Wabenzylinder wird dann während 15 Minuten in eine 25#ige NapPdCl^-Lösung eingetaucht.
Die Lösung wird anschliessend etwas mit einer Luftströmung weggeblasen. Dann wird der Zylinder in eine leicht basische
Lösung während 1 Stunde eingetaucht, mit Wasser gespült und bei 110 0C getrocknet. Anschliessend wird der Zylinder bei
500 0C calciniert.
Eine zweite Imprägnierung des Zylinders erfolgt mit einer weiteren 25#igen NapPdCl^-Lösung während 15 Minuten. Dann
wird der Zylinder aus der Lösung entnommen, abgeblasen und in ein geringfügig basisches Medium während 1 Stunde eingegeben.
Der Zylinder kommt für 15 Minuten in ein Wasserbad, wird dann chloridfrei gewaschen und während 2 Stunden bei
110 0C getrocknet. Nach dem Abkühlen zeigt sich, dass der
Zylinder 2,6 Gew.-% Palladium enthält.
Der Wabenbereich 4*1 kann aus einer Zirkon-Mullit-Wabe hergestellt
werden, welche 6,35 mm dick ist und 5 Riffelungen je 2,54 cm aufweist, wobei die Durchtrittsöffnungen in
einem Winkel von 30° zur Vorderseite des Wabenblocks geneigt sind. Eine Mischung von "flüssigem".Gold (11 Gew.-%
Gold)mit Chloroform zu je 50 Vol.-% wird auf dem geneigt verlaufenden Wabenabschnitt durch Tauchen aufgetragen. Die
Gold-Flüssigkeit, wird bei 600 bis 76Ο 0C weggebrannt.
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Der Wabenabschnitt wird in das 50/50-Gemisch erneut eingetaucht und mehrmals erneut calciniert, bis auf den Wabenwänden
ein heller reflektierender Glanz oder eine mattgelbe Goldschicht auftritt.
Der stromabwärts gelegene Abschnitt 26 der Katalysatorvorrichtung kann aus einer Zirkon-Mullit-Wabe mit 5 Riffelungen
je 2,54 cm wie folgt hergestellt werden. Eine feuerfeste Grundlage aus Cr3O /Al3O3ZCeO2 (14 S/70 55/16 %) wird 4 Stunden
lang bei 1000 C calciniert. Anschliessend wird die Masse zu einem Pulver von 0,42 mm und einem Oberflächenbereich von
50 m/g gemahlen. Das Pulver wird dann in einer Kugelmühle
mit Palladiumnitrat in Wasser behandelt, bis eine gemahlene wässrige Aufschlämmung mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse
von 2 bis 3 Mikron erhalten wird. Die 5 Riffelungen «je 2,54 cm aufweisende Zirkon-Mullit-Wabe wird in diese
wässrige Aufschlämmung eingetaucht, mit Luft abgeblasen, bei 110 0C getrocknet und anschliessend während 2 Stunden
bei 500 0C calciniert. Der Grundlagenanteil dieser Wabenkatalysator
auf bereitung beträgt 22,7 Gew.-% und der Palladiumgehalt der Wabe ist 0,38 Gew.-%.
Eine Katalysatorvorrichtung, wie sie schematisch in Fig. 4
dargestellt ist, wird mit den Elementen gemäss den Bearbeitungsschritten 1 bis 3 in folgender Weise hergestellt:
(a) Ein Abschnitt mit einem Durchmesser von 2,54 cm und einer Länge von 1,27 cm des 7,62 cm langen Elements mit
einem Durchmesser von 2,54 cm gemäss Bearbeitungsschritt 1 wird in ein Rohr als geschützter, stromaufwärts gelegener
Abschnitt 20 der Katalysatorvorrichtung eingesetzt;
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(b) der geneigt angeordnete, goldbeschichtete Reflektor gemäss
Bearbeitungsschritt 2 wird in die Mitte des Rohres eingesetzt und (c) ein Abschnitt des Katalysatorelements nach Bearbeitungsschritt 3 mit einem Durchmesser von 2,5*1 cm und einer Länge von
5,1 cm wird stromabwärts des Reflektors angeordnet und bildet den stromabwärts gelegenen Abschnitt 26.
Die vorausgehend beschriebene Katalysatorvorrichtung wurde unter Verwendung eines Methan-Luft-Gemisches (42000 ppm CH1,
in Luft) einer katalytischen Verbrennungsreaktion unterworfen, wobei das Methan-Luft-Gemisch durch den Katalysator in
einer Menge von 100 000 Volumeneinheiten (unter Normalbedingungen) pro Stunde, bezogen auf das Volumen des Katalysators,
hindurchtrat. Die Reaktionsteilnehmer wurden gezündet, worauf nahezu augenblicklich die Temperatur der
austretenden Gase auf einen Wert anstieg, bei welchem eine homogene Verbrennung in merklichem Umfang stattfand. Die
Austrittstemperaturen wurden für mindestens 1 Stunde zwischen den Zündvorgängen auf einen höher als 1000 0C liegendem
Wert gehalten.
Die Zündtemperatur als Punktion der Anzahl der Zündungen
ist in Tabelle I dargestellt. Die Verbrennung erfolgte glatt und stabil.
Tabelle I
Zündnummer 1. 2. 3· 4. 5. 6.
Zündtemperatur* 27O°C 335°C 335°C 332°C 322°C 317°C
χ Die Zündtemperatur ist die Mindesttemperatur, welche einen
messbaren Temperaturanstieg am Katalysator erzeugt.
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Ein ungeschützter Palladiumkatalysator wurde durch zweifache Imprägnierung einer 25£igen Na^dCl^-Lösung auf einer Grundlage,
wie sie im stromabwärtigen Abschnitt der geschützten Katalysatorvorrichtung (ΟΓρΟ,/Α^Ο,/CeO2) gemäss Beispiel 1,
Bearbeitungsschritt 3> verwendet wurde. Eine Gesamtmenge von 10,5 Gew.-% der Grundlage wurden auf einem Zirkon-Mullit-Wabenträger
mit 12 Riffelungen je 2,51J cm aufgetragen. Der
Wabenträger besteht aus einem Zylinder von 2,54 cm Durchmesser und 7j62 cm Länge. Der fertige Katalysator hat einen durchschnittlichen
Palladiumgehalt von 1,76 Gew.-% (gegenüber
0,824 % für den geschützten Katalysator.
Die ungeschützte Katalysatorvorrichtung wurde der gleichen katalytischen Verbrennungsreaktion unterworfen wie die geschützte
Katalysatorvorrichtung, wobei ein Methan-Luft-Gemisch (42 000 ppm CHh in Luft) verwendet wurde, und zwar
in der gleichen Menge von 100 000 Volumeneinheiten (unter Normalbedingungen) von Gas/Stunde/Volumeneinheit der Katalysatorvorrichtung.
Die Tabelle II zeigt den Verlauf der Zündungen dieser Katalysatorvorrichtung bei aufeinanderfolgenden
Verbrennungen, wobei jeweils die Austrittsgase Temperaturen über 1000 0C erreichten. Die Verbrennung war
ungleichmässig und instabil, wobei schwankende Austrittstemperaturen auftraten.
Zündnummer 1. 2. 3· 4. Zündtemperatur* 300 0C 370 0C 370 0C 390 0C
* Die Zündtemperatur ist die Mindesttemperatur, um einen messbaren Temperaturanstieg am Katalysator zu erzielen.
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Durch einen Vergleich ergibt sich, dass das thermisch geschützte Katalysatorverbrennungssystem die TemperaturStabilität
liefert, die zur Verhinderung eines Anstiegs der Zündtemperatur bei aufeinanderfolgenden Verbrennungsvorgängen
notwendig ist, was ein Mass für eine niedrige katalytische Aktivität darstellt.
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Claims (28)
- 73-111*Patentansprüche(1. Katalysatorvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Katalysatoranordnung (10), welche mindestens einen stromabwärts gelegenen wabenartigen Katalysatorabschnitt (26) und einen diesem gegenüber geschützten, stromaufwärts gelegenen, wabenartigen Katalysatorabschnitt (20) aufweist, wobei jeder wabenartige Abschnitt als Träger eine poröse, einteilige, massive, feuerfeste Skelettanordnung aufweist, die aus einer Vielzahl von unbehinderten Gasströmungskanälen besteht, wobei eine Einrichtung zur Befestigung des stromaufwärts und des stromabwärts gelegenen Abschnitts in solcher Weise vorhanden ist, um eine Wärmeleitung zwischen diesen Abschnitten so gering wie möglich zu halten und eine Einrichtung gegenüber den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten (20, 2β) derart angeordnet ist, dass der Wärmestrahlungsübergang vom stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zum geschützten, stromaufwärts gelegenen Abschnitt (20) merklich verringert wird.
- 2. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Abschnitt (20) eine Katalysatorzusammensetzung enthält, welche stärker katalytisch aktiv als die Katalysatorzusammensetzung des stromabwärts gelegenen Abschnitts (26) ist.
- 3. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Katalysatorabschnitt (20) derart zusammengesetzt ist, dass er einen geringeren Bruchteil seiner ursprünglichen katalytischen Aktivität nach Alterung bei einer erhöhten Verbrennungstemperatur beibehält als der stromabwärts gelegene Katalysatorabschnitt (26)»- 22 -709810/0769
- 4. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verringerung eines Wärmestrahlungsübergangs einen Strahlungsenergiereflektor (1H) enthält, welcher Strahlungsenergie am stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zu diesem zurück reflektiert.
- 5. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung zur Kühlung des stromaufwärts gelegenen Katalysatorabschnitts (20).
- 6. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte (20, 26) Längsachsen aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zueinander liegen.
- 7. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Verringerung eines Strahlungswärmeübergangs aus einer Wand mit niedriger Reflexion und niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht, welche einen Raum zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten (20, 26) umschliesst.
- 8. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte (207, 26) Längsachsen aufweisen, die im wesentlichen parallel zueinander und im Abstand voneinander liegen.
- 9. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte (207, 26) Längsachsen aufweisen, die im wesentlichen parallel und fluchtend zueinander und die Einrichtung zur Verringerung eines Wärmestrahlungsübergangs aus einer verengten Strömungsverbindung zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten (20, 26) besteht, wobei die Strömungsverbindung einen Durchtrittsbereich aufweist, welcher kleiner ist als der Querschnitt des stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Abschnitts.709810/0769
- 10. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verengte Strömungsverbindung (38a) mindestens eine dünne, perforierte Platte (Ml) aufweist, die zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten (20, 26) angeordnet ist, wobei mindestens eine Platte an einer dem stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zugewandten Seite einen reflektierenden überzug aufweist.
- 11. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die verengte Strömungsverbindung mindestens zwei nicht fluchtende, dünne, perforierte Platten (42, 43) aufweist.
- 12. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, dass die verengte Strömungsverbindung mindestens ein Prallelement (39» 40) zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten (20, 26) aufweist und jedes Prallel^ment an seiner dem stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zugewandten Seite mit einem reflektierenden Material beschichtet ist.
- 13. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte (20, 26) jeweils im wesentlichen parallel zueinander liegende Längsachsen aufweisen und die Einrichtung zur Verringerung des Strahlungswärmeübergangs einen Wabenabschnitt enthält, dessen Durchtrittsöffnungen in einem Winkel zu den genannten Längsachsen liegen und zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten angeordnet sind.
- 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Durchtrittsöffnungen ausreichend gross ist, um eine unmittelbare, geradlinig verlaufende Strahlung vom stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt (20) zu verhindern.709810/0769- 24 --ZS *
- 15. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die die Durchtrittsöffnungen bildenden Wände mit einem absorbierenden Material beschichtet sind.
- 16. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände mit einem diffus reflektierenden Material beschichtet sind.
- 17. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoranordnung eine Anzahl axial fluchtend angeordneter Wabenkatalysatorelemente aufweist, die abwechselnd geschlossene Bereiche aufweisen, welche scheiben- und ringförmige Wabenabschnitte bilden, um eine erzwungene radiale Gasströmung durch die Katalysatorvorrichtung zu erzeugen.
- 18. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung an der umfangsseitigen zylindrischen Grenzfläche des stromaufwärts gelegenen Abschnitts der Katalysatorvorrichtung.
- 19. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Bereiche Strahlungsreflektoren enthalten, die an den Seiten liegen, welche dem stromabwärts gelegenen Abschnitt (26) zugewandt sind.
- 20. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung zur Kühlung des stromaufwärts gelegenen Abschnitts (20) der Katalysatorvorrichtung eine Einrichtung aufweist, um strömendes Gas über die umfangsseitige zylindrische Grenzfläche zu leiten, und ferner eine Einrichtung, um das Gas aus der Kühleinrichtung mit den Austrittsgasen der Katalysatorvorrichtung zu mischen.- 25 709810/0769
- 21. Katalysatorvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Abschnitt kristallines Aluminosilikat enthält.
- 22. Verfahren zur katalytisch unterstützten, thermischen Verbrennung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, bei welchem der Brennstoff in Dampfform vorliegt und innig mit Luft vermischt ist und die Verbrennung im wesentlichen unter adiabatischen Bedingungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Katalysator in Berührung gebracht wird, welcher mindestens einen geschützten, stromaufwärts liegenden Wabenabschnitt und "einen stromabwärts liegenden Wabenabschnitt aufweist, wovon jeder als Träger eine poröse, massive, feuerfeste Skelettanordnung enthält, die eine Anzahl unbehinderter paralleler GasStrömungskanäle aufweist, und die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte derart angeordnet sind, dass im wesentlichen die Wärmeleitung zwischen diesen Abschnitten auf ein Mindestmass verringert und der Strahlungswärmeübergang vom stromabwärts gelegenen Abschnitt zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt erheblich verkleinert wird.
- 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Abschnitt eine Katalysatorzusammensetzung enthält, welche katalytisch stärker aktiv als die Katalysatorzusammensetzung des stromabwärts gelegenen Abschnitts ist.
- 24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Katalysätorabschnitt derart zusammengesetzt ist, dass er einen geringeren Anteil seiner ursprünglichen katalytischen Aktivität nach Alterung bei einer erhöhten Verbrennungstemperatur beibehält als der stromabwärts gelegene Katalysatorabschnitt.- 26 709810/0769
- 25· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator einen Strahlungsenergiereflektor aufweist, welcher Strahlungsenergie vom stromabwärts gelegenen Abschnitt zu diesem zurückreflektiert.
- 26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Bereiche durch eine StrömungsVerengung miteinander verbunden sind, welche eine Durchtrittsfläche aufweist, die kleiner ist als der Querschnitt des stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitts.
- 27· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte durch einen Wabenabschnitt getrennt sind, dessen Durchtrittsöffnungen im Winkel zu den Durchtrittsöffnungen der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte angeordnet sind.
- 28. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator eine Anzahl von fluchtend angeordneten Wabenelementen aufweist, welche abwechselnd geschlossene Abschnitte haben, die scheibenförmige und ringförmige Wabenabschnitte bilden, um eine radiale erzwungene Gasströmung durch den Katalysator zu erzeugen.- 27 -709810/0769
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