DE3504556A1

DE3504556A1 - Katalysator zur umsetzung von kohlenwasserstoffen und zur reduktion von stickoxiden

Info

Publication number: DE3504556A1
Application number: DE19853504556
Authority: DE
Inventors: Christian Dr.-Ing. 8570 Pegnitz Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Kat-Tec Gesellschaft fur Katalysatortechnik Mbh
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1985-02-11
Publication date: 1986-08-14
Also published as: US4710487A

Description

P 35 04 556.6
G 85 03 702.8

Katalysator zur Umsetzung von Kohlenwassersto-f-fen und zur Reduktion von Stickoxiden

Die Er-findung betri-f-ft einen Katalysator, mit deren Hilfe unverbrannte Kohlenwasserstofffe umgewandelt, verbrannt oder zur Reduktion von Stickoxiden katalysiert werden und Stickoxide auch mit anderen brennbaren Gasen, wie Ammoniak oder Wasserstoff reduziert werden.

Ein solcher Katalysator wurde gefunden in langen Experimenten und beruht auf der Wirkung von Thoriumoxid als Katalysatorstabilisator bei der Herstellung von katalytischen Schichten.

Katalysatoren auf der Basis von Edelmetallen, Metal 1 oxiden, insbesondere aber auf der Basis von Metal1verbindungsoxiden, wie LaCo03, benötigen für eine lange Lebensdauer und die Erhaltung der Aktivität bzw. als Schutz gegen Veränderungen chemischer Art durch andere aktive Schichten, wie Wash-Coat und seine Spurenverunreinigungen, spezielle Stabilisatoren.

Es wurde nun gefunden, daP dabei eine überraschende und entscheidende Rolle von dem Thoriumoxid ausgeht, welches in einer speziellen Zusammensetzung mit den Komponenten Lanthanoxid und LaCo03 eine besonders wirksame Katalysatorsubstanz ergibt. Diese katalytische Wirkung wird ohne die Beteiligung des Thoriumoxids an dem Katalysatorkomplex nicht erreicht.

Erf indungsgemärs wird vollzogen, daß auf 30 Materialien, wie Magnesiumoxid-Spinel 1 aktiven Komponenten werden.

die Herstellung des Katalysators so den keramischen Träger aus stabilen Cordierit, Zirkonoxid, Aluminiumoder Aluminiumoxid ein Gemisch von in 2 oder einer Stufe aufgebracht

Bei der zweistufigen Auftragung wird in der Gemisch von leicht zersetz 1ichen Lanthan— und salzen, beispielsweise Nitraten oder gegebenenfalls in einer Suspension von sauer Aluminiumoxid, Magnesium—Aluminiumoxid, Zirk anderen aktiven Trägermaterialien auf den Träger aufgetragen. Eine Zugabe von Cersalz verschiedenen Anwendungen zu leichten Verbesserungen.

1. Stufe ein und Thorium-Acetaten angel Osten onox id oder keramischen en führt bei weiteren

Die Zugabe Haltbarkeit dafi auf

aller anderen bekannten Salze verschlechtert die

und die katalytische Aktivität so beträchtlich,

eine entsprechende Reinheit der Stoffe,

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insbesondere hinsichtlich von Alkalien geachtet werden muß.

In der 2. Stufe wird dann nur ein Gemisch von LaCo03 in saurer Lösung von Salpetersäure, Essigsäure oder anderen 5 organischen Säuren zusammen mit dem jeweiligen Salz des Thoriums, wie beispielsweise Thoriumnitrat oder dem sauer angelösten Thoriumoxid, aufgebracht.

Zwischen beiden Vorgängen liegt der Einbrenn- und Zersetzungsvorgang, der verhindert, daß die 2. Tränkung zum Herauslösen der Stoffe der 1. Tränkung führt.

Alternativ dazu kann der Vorgang auch in einer Stufe vollzogen werden, wobei alle Stoffe in einer Lösung bzw. Suspension vermischt auf den keramischen Körper aufgetragen werden. Welche Zusammensetzung der Lösung gewählt wird hinsichtlich der Zugabe von oxidkeramischen Stoffen hängt von der Zusammensetzung der Keramik ab. Keramiken, wie Silikate, erfordern die Zugabe von oxidkeramischen Stoffen. Oxidkeramische Träger kommen ohne diese Zugaben aus.

Bezogen auf einen si 1ikatisehen Träger ergeben sich folgende wirksame Bereiche der Zusammensetzung der Komponenten: Oxidkeramische Stoffe als Oxide oder leicht zersetzliche Salze 60 bis 95 "/., LaCo03 4 bis 30 "/., Thoriumoxid 1 bis 5 '/., Lanthanoxid 1 bis 9 '/, und andere Komponenten, wie Ceroxid ca. 1 bis 5 '/..

Im Vergleich zu der Masse an keramischer Grundsubstanz ist die aufgetragenen Substanz 6 bis 12 7., wobei von einer Porosität bzw. Wasseraufnähme der Grundsubstanz von 20 bis 50 V. ausgegangen wird.

Bezogen auf einen oxidischen Träger ergibt sich eine Zugabe an aktiver Substanz in Form von sauer angelösten Oxiden oder leicht zersetzlichen Salzen der Stoffe LaCoOS, Thoriumoxid, Lanthanoxid und anderen Oxiden, wie beispielsweise Ceroxid von insgesamt 0,1 bis 3 "/.. Der Gehalt an Thoriumoxid ist dabei im Vergleich zu dem LaCo03 1 bis 10 '/.. Das Verhältnis Thoriumoxid zu Lanthanoxid ist 1 zu 1 bis 1 zu 10. Die Zugabe von anderen Stoffen, wie Ceroxid ist dabei etwa in der Größenordung von 20 - 200 V. vom Thoriumoxid.

Bei der Zugabe des Thoriumoxides in 2 Stufen, wie bereits beschrieben ist die Aufteilung im Verhältnis 50 bis 90 7. der Substanz in der 1. Stufe.

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In eijie^v"· nachfolgenden Ausführungsbei spiel soll die ErfindupgwViaher erläutert werden.

Ein Cord-ieri t-Wabenkörper mit quadratischer Beometrie der Anströmfläche von 200 χ 200 mm und einer Länge von 500 mm, Strömungskanälen von 5x5 mm und einer Stegbreite von 0,5 mm wird mit dem erfindungsgemäßen Katalysator beschichtet.

Der Keramikkörper hat eine Wasser auf nähme von 35 "/.. Er wird in eine Lösung aus 5-n-Salpetersäure eingetaucht, in der die erfindungsgemäfsen Substanzen sich bei Raumtemperatur befinden. In der Suspension der Flüssigkeit, deren Grundlage die 5-n-Salpetersäure ist, befinden sich die aktiven Komponenten von 90 7. Aluminium-Magnesium-Oxid-Spinell , 8 '/. LaCo03, 1 7. Lanthannitrat und 1 "/. Thoriumnitrat.

Der Körper wird nach dem Tränken, bei dem er eine Gewichtszunahme von 30 7. erfährt, bei 600 grd C für 6 Stunden gebrannt und anschließend bei 500 grd C mit Formiergas eine halbe Stunde behandelt. Er behält eine Gewichtszunahme von 8 '/.. In der so behandelten Form wird er für die Reduktion von Stickoxiden oder für die Verbrennung von Gas niedrigen Heizwertes bei der 2. Brennkammer des stickoxidfreien Kraftwerkes (SOFWE) eingesetzt.

9 Patentansprüche
0 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Katalysator zur Umwandlung von Kohlenwassersto-f f en, Stickoxiden und Brenngasen, bestehend aus den Komponenten LaCo03 und anderen aktiven Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß als stabilisierende Komponente Thoriumoxid verwendet wird.
2. Katalysator katalytische LaCoQ3 noch Lanthanoxid im

nach Anspruch 1 ,

Schicht als aktive

die Stabilisatoren

Verhältnis 1 : 1 bis

d. g. , daß die Komponenten außer Thoriumoxid und ι 10 enthält.

3. Katalysator nach den Ansprüchen 1 und 2, d. g., daß als weitere Komponente noch Ceroxid im Verhältnis 0,2 bis 2 zum Thoriumoxid hinzugegeben wird.

4.

5.

Katalysator nach den katalytisch aktiven aufgetragen werden, Komponenten als Oxide der zu den Salzen Salpetersäure, Essigsäure Säuren hergestellt wird.

Ansprüchen 1 bis 4, d. g. , daß die Komponenten auf den Keramikkörper indem eine Suspension dieser oder Salze in der sauren Lösung gehörigen Säure, wie beispielsweise oder anderen organischen

Katalysator nach den auf den keramischen Substanz in einem Temperaturen zwischen gegebenenfalls in Aktivierungsprozeß bei

Ansprüchen 1 bis 4, d. g., daß die Körper aufgetragene katalytische anschließenden Brennprozeß bei 400 bis 1000 grd C zersetzt und einem daran anschließenden

etwas abgesenkten Temperaturen

um 50 bis aktiviert wird.

grd C mit Formiergas reduziert bzw.

Katalysator nach den Ansprüchen i bis 5, d. g.„ daß die nichtkeramische Substanz des Katalysators bei einem inaktiven keramischen Körper, wie beispielsweise ein Silikat, 60 bis 95 7. oxidkeramische Substanzen, wie Zirkonoxid, Aluminium-Magnesium-Spinell, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid, 4 bis 30 7. LaCo03, 1 bis 5 7. Thoriumoxid, 1 bis 9 7. Lanthanoxid und evtl. andere Komponeten, wie Ceroxid 0 bis 5 7. enthält und die Gesamtmasse des Auftrages nach den Brennprozessen 6 bis 12 7. beträgt.

Katalysator nach den Ansprüchen 1 bis 5, d. g., daß die nichtkeramische Substanz bei einem oxidischen keramischen Körper 0,1 bis 3 Gew.7. beträgt mit einer Aufteilung der aktiven Substanzen der Tränklösung von 20 bis 90 7. LaCoOS, 2 bis 10 7. Thoriumoxid, 2 - 20 7. Lanthanoxid und 2 bis 10 7. andere Komponenten, wie Ceroxid enthält.

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8. Katalysator nach den Ansprüchen 1 bis 6,, d. g., daß die aktiven Komponenten in 2 Stufen aufgetragen werden, wobei in der 1. Stufe die katalytisehen Trägersubstanzen und Promotoren, wie oxidkeramische Werkstoffe, Lanthan-

5 oxide oder -salze und ein Teil des Thoriumoxids oder -salzes und in der 2. Stufe nach einem Brennprozefs das LaCo03 mit einem 2. Teil des Thoriumoxids oder -salzes aufgetränkt wird, wobei das Verhältnis des Throiumoxidgehaltes der 1. und 2. Stufe 1 : 1 bis 5 : 1 gewählt werden kann.

9. Katalysator nach den Ansprüchen i bis S₅ d. g. ₅ daß der keramische Grundkörper eine Porosität von 10 bis 55 "/., bezogen auf die Wasseraufnahme besitzt.