DE3541705A1 - Katalysatormassen aus metallkeramik fuer die reduktion von oxiden des schwefels und stickstoffs in gasstroemen - Google Patents

Katalysatormassen aus metallkeramik fuer die reduktion von oxiden des schwefels und stickstoffs in gasstroemen

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Description

Feste, flüssige und gasförmige Substanzen, welche als Brennstoffe verwendet werden, enthalten ausser den Kohlenstoffverbindungen als Hauptbestandteil noch in mehr oder minderem Maße Stickstoff- und Schwefelverbindungen. Bei der Verbrennung entstehen aus ihnen als störende und die Umwelt schädigende Stoffe Stickstoff- und Schwefeloxide.
Weiterhin können Stickstoffoxide bei entsprechend hohen Temperaturen aus dem Stickstoff- und Sauerstoffanteil der Verbrennungsluft zusätzlich entstehen, besonders, wenn ein Überschuß an Luft und damit an Sauerstoff angewendet wird.
Zur Entfernung der Stickoxide und des Schwefeldioxids oder Trioxids aus den Verbrennungsgasen werden unterschiedliche Verfahren angewendet. Für die Entfernung von Stickoxiden (NO x , NO2) insbesondere sind katalytische Verfahren von Bedeutung. Unter Verwendung von reduktiv wirkenden gasförmigen Verbindungen wie Methan, Ammoniak oder auch Wasserstoff und in Gegenwart von Katalysatoren reduziert man die Stickoxide zu Stickstoff und Wasser beziehungsweise zu Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid.
Die hierzu verwendeten Katalysatoren werden als aktive Schicht oder Schichten auf Träger, meist auf keramischem Material als Oxide, aufgebracht. Andererseits sind Vollkatalysatoren aus den Oxiden in Form von Monolithen oder als Schüttgut in Anwendung.
Allen diesen Ausbildungen haftet aber der Nachteil an, dass sie durch in den Abgasen enthaltene, abrasive Stoffe mehr oder minder schnell abgetragen werden und so ihre Wirksamkeit verlieren. Anderseits können die abrasiven Stoffe, wie Siliziumdioxid in der Form von Sandkörnern, sich in die Oberfläche der verhältnismässig weicheren Katalysatorschicht einlagern und ebenso zu einem Aktivitätsverlust führen. Diese Umstände sind besonders gegeben, wenn als Brennstoffe Steinkohle oder Braunkohle eingesetzt werden.
Ein anderer Nachteil bei Verwendung von keramischen Trägermaterial, beispielsweise in Wabenform, ist die Tatsache, dass sie sich nur schwer vollkommen plan und gerade herstellen lassen.
Es wurde nun gefunden, dass gegen Abrasion und Einlagerung von Feststoffen beständige Katalysatorschichten oder Vollkatalysatoren aus Cermets erzeugt werden können. Diese Metall-Keramik lässt sich haftfest sowohl auf keramische Körper als auch auf Metalle aufbringen.
Ein solcher Katalysator besteht beispielsweise aus den keramischen Anteilen Aluminiumoxid und Titandioxid und aus den Metallanteilen Nickel und Molybdän.
Allgemein können als keramische Anteile Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Vanadiumoxid, Zinnoxid oder Zirkonoxid eingesetzt werden. Als Metallanteil kommen die Metalle Cobalt, Eisen, Nickel, Molybdän, Platin, Rhodium, Titan, Vanadium, Zirkon oder auch Cermischmetall in Betracht.
Die Herstellung solcher Katalysatoren erfolgt durch Mischen der keramischen Pulver mit Metallpulvern, wobei die letzteren eine Korngröße unter 800 Mikron, vorzugsweise von etwa 100 bis 150 Mikron aufweisen. Die keramischen Pulver haben eine Korngröße unter 850 Mikron. Die Mischung wird unter hohem Druck zu Formkörpern gepresst, welche in neutraler oder schwach saurer, reduzierender Atmosphäre gesintert werden.
Diese Formkörper können als solche als Katalysatoren eingesetzt werden. In Weiterausbildung können sie nach Mahlen mittels Flammspritzen auf beliebige Trägerschichten, vorzugsweise auf solche aus Metallen oder Legierungen haftfest aufgebracht werden, wobei auch Schichten aus unterschiedlicher Zusammensetzung nacheinander oder übereinander aufgebracht werden können.
In der nachstehenden Tabelle sind für einzelne Typen der erfindungsgemäss beanspruchten Katalysatoren die Mischungsverhältnisse in Gewichtsanteilen angegeben, ohne dass die Anwendung hierauf beschränkt wird.
Die Reaktionstemperaturen zur Reduktion der Stickoxide liegen zwischen 150° bis 400°C., die Kontaktzeit zwischen 2 bis 3 Sekunden. Als Reduktionsmittel können Ammoniak, Methan oder Wasserstoff verwendet werden.

Claims (6)

  1. Anspruch 1.
    Katalysatormassen zur Reduktion von Oxiden des Stickstoffs und Schwefels, dadurch gekennzeichnet, dass Metallkeramik verwendet wird.
  2. Anspruch 2.
    Katalysatormassen nach Anspruch 1, wobei als Keramikanteile Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Titandioxid, Vanadiumoxid, Zinnoxid, Zirkonoxid oder Titanate wie Bariumtitanat eingesetzt werden.
  3. Anspruch 3.
    Katalysatormassen nach Ansprüchen 1 und 2, wobei als Metallanteile Cobalt, Eisen, Nickel, Molybdän, Platin, Rhodium, Titan, Vanadium, Zirkon oder Cermischmetall eingesetzt werden.
  4. Anspruch 4.
    Anwendung der Katalysatormassen nach den Ansprüchen 1 bis 3 nach Verpressen zu Formkörpern und Sinterung.
  5. Anspruch 5.
    Anwendung der Katalysatormassen nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper nach dem Sintern aufgemahlen werden und durch Flammspritzen auf Metalle oder Legierungen in Blech- oder Plattenform aufgebracht werden.
  6. Anspruch 6.
    Anwendung der Katalysatormassen nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch, dass die Aufbringung auf Keramik erfolgt.
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