DE3613744A1 - Festkoerperkatalysatoren mit drahtfoermigen sonden - Google Patents
Festkoerperkatalysatoren mit drahtfoermigen sondenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Festkörperkatalysator mit waben
förmigem Aufbau und mehreren Gasdurchgängen oder Gaskanälen. Die
Waben weisen typischerweise einen Querschnitt von 6×6 mm auf.
Ein Festkörperkatalysator mit wabenförmigem Aufbau und mehreren
Gasdurchgängen ist beispielsweise aus der DE-PS 30 46 921 be
kannt. Dieser Festkörperkatalysator ist aus mehreren rechtecki
gen, gestapelten Festkörper-Einzelkatalysatoren zusammengesetzt,
die durch Packungen voneinander getrennt sind.
Festkörperkatalysatoren werden insbesondere zur katalytischen
Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, wie bei der Reinigung von
Rauchgasen und Abgasen von Kraftfahrzeugen verwendet. Der kataly
tische Wirkstoff kann dabei entweder als Schicht auf einen Träger
aufgebracht werden, oder der gesamte wabenförmige Körper des
Katalysators kann aus dem Wirkstoff hergestellt werden. Geeignete
Materialien für Festkörperkatalysatoren sind beispielsweise Kera
miken, wie Zeolith. Ein derartiger Zeolith ist beispielsweise in
der DE-PS 17 67 235 beschrieben.
Das im Katalysator zu reinigende, beladene Gas lädt sich häufig
statisch auf. In den Kanälen oder Durchströmöffnungen des Kataly
sators bildet der durchströmende Staub durch statische Aufladung
Anbackungen, die zum Verstopfen der Kanäle und damit zum Druckan
stieg im Rauchgasstrom und zur Unwirksamkeit des Katalysator
körpers führen können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
bereitzustellen, mit der die statischen Aufladungen abgeführt und
Verunreinigungen des Katalysators verhindert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, in die ein
zelnen Gasdurchströmöffnungen eines wabenförmigen Katalysator
körpers jeweils eine Sonde aus elektrisch leitfähigem, elasti
schem Material einzuführen. Unter "Sonde" ist hierbei beispiels
weise ein Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm zu ver
stehen.
Die drahtförmigen Sonden bestehen aus einem hitzebeständigen
Material, wie Stahl, z.B. 15Mo3 oder St37.
Die durch die Kanäle hindurchragenden Sonden führen die beim
Durchströmen des staubbeladenen Gases entstehenden statischen
Aufladungen in den Kanälen ab. Außerdem reinigen die Sonden durch
ihre im Gasstrom entstehenden Schwingungen den Kanal mechanisch,
indem sie an die Wände der einzelnen Waben des Katalysators
anschlagen. Die Stärke dieses Anschlagens kann durch die Wahl der
Dicke und des Materials der Drahtsonde gesteuert werden. Bei
einem Wabenquerschnitt von 6×6 mm beträgt der Drahtdurchmesser
vorzugsweise etwa 0,3 bis 0,7 mm, besonders bevorzugt etwa
0,5 mm.
Zur Ableitung der statischen Aufladung sind die einzelnen Sonden
jeweils geerdet. Vorzugsweise sind mehrere Sonden zu Sondenbün
deln zusammengefaßt und elektrisch leitend miteinander verbunden.
Besonders bevorzugt ist es, daß alle Sonden zu einer Art Draht
gitter zusammengefaßt und elektrisch leitend miteinander verbun
den sind. Hierzu kann beispielsweise auch ein einziger langer
Draht nacheinander durch alle wabenförmigen Kanäle des Katalysa
tors hindurchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind jeweils zwei benachbar
te Drahtsonden durch ein gekrümmtes Verbindungsstück außerhalb
des Katalysatorkörpers miteinander verbunden. Die einzelnen Ver
bindungsstücke von zwei benachbarten Reihen der Waben sind je
weils durch einen Steg miteinander verbunden. Die einzelnen Stege
sind ebenfalls wieder miteinander verbunden, so daß schließlich
alle Drahtsonden des Katalysatorkörpers elektrisch leitend mit
einander verbunden sind.
Die Katalysatorkörper der bekannten Festkörperkatalysatoren haben
aufgrund ihrer physikalischen Funktion, ihres wabenförmigen Auf
baues und ihrer Länge eine geringe mechanische Festigkeit, was
beim Handhaben des Katalysatorkörpers bei der Herstellung und
auch bei der Montage und beim Betrieb sowohl zur Beschädigung der
Kanten als auch zum Bruch des Körpers quer zur Längsachse führen
kann.
Zur Vermeidung dieser Beschädigungen des Katalysatorkörpers weist
der Festkörperkatalysator vorzugsweise ein festes, hitzebestän
diges und steifes Gehäuse auf, das die nicht gasdurchlässigen
Flächen und die Kanten der Gaseintrittsflächen und der Gasaus
trittsflächen des Katalysatorkörpers bedeckt und an die Form des
Katalysatorkörpers angepaßt ist. Das Gehäuse kann entweder ein
stückig ausgebildet sein oder zur leichteren Anpassung an mögli
che Formänderungen des Katalysators bei der Herstellung aus
mehreren, in Längsrichtung geschnittenen Gehäuseteilen bestehen.
Diese losen Gehäuseteile können von Endkappen, die die Ecken des
Katalysatorkörpers bedecken, und/oder von im Abstand zwischen den
Endkappen angeordneten Bandagen zusammengehalten werden, deren
Querschnitt an den Querschnitt des Katalysatorkörpers angepaßt
ist und die beispielsweise durch Schweißen mit den Gehäuseteilen
verbunden werden. Die Kappen weisen dabei eine Kante auf, die um
die Kante der Gehäuseteile umgebördelt ist.
Beim Durchströmen des mit Feststoffen und Staub beladenen Gas
stromes durch den Katalysator und beim Abreinigen des Katalysa
tors mit einem Gasstrom unter erhöhtem Druck wird der Festkörper
katalysator insbesondere in und auf seinem Anströmquerschnitt
bzw. seiner Gaseintrittsfläche beschädigt und abgetragen. Diese
Beschädigung kann dadurch verhindert werden, daß am Gaseintritt des
Katalysators ein abriebfester und hitzebeständiger Schutzkörper
angeordnet wird, der die mechanischen Angriffe auf die An
strömfläche aushält und gleichzeitig den Gasstrom so richtet, daß
in den Kanälen des Festkörperkatalysators keine mechanischen An
griffe mehr erfolgen. Dieser Schutzkörper wird in vorteilhafter
Weise gemeinsam mit dem vorstehend erläuterten Schutzgehäuse
verwendet.
Der Schutzkörper ist so ausgebildet, daß sich innerhalb des
Katalysators eine laminare, wirbelfreie Strömung ausbildet und
die wabenförmigen Katalysatorwände nicht angegriffen werden. Zu
diesem Zweck ist die Geometrie des Querschnittes des Schutz
körpers vorzugsweise die gleiche wie diejenige des Körpers des
Katalysators, d.h. der Schutzkörper weist denselben Querschnitt
auf wie der Katalysator und ist in seinem Inneren ebenfalls
wabenförmig aufgebaut. Die wabenförmigen Leitbleche des Schutz
körpers bewirken insbesondere dann eine nahezu ideal laminare
Strömung des Gases im Katalysator, wenn die Länge des Schutzkör
pers etwa das 5- bis 10-fache des Durchmessers einer einzelnen
Gasdurchströmöffnung bzw. eines einzelnen Kanals des Festkörper
katalysators beträgt. Der Schutzkörper wird vorzugsweise mittels
einer Muffe auf den Katalysatorkörper bzw. auf die Kappe des
Schutzgehäuses des Katalysators aufgeschoben. Das Schutzgehäuse
und der Schutzkörper bestehen aus einem elektrisch leitfähigen
Material, um statische Aufladungen des geladenen Gases und ein
Anbacken der Staub- oder Festkörperteilchen des Gases an den
Wänden des Katalysators zu verhindern.
Wenn der Katalysatorkörper ein derartiges Schutzgehäuse und gege
benenfalls einen zusätzlichen Schutzkörper für die Anströmöffnung
aufweist, ist es besonders bevorzugt, daß die Drahtsonden mit dem
elektrisch leitfähigen Schutzgehäuse leitend verbunden sind. Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß in den Kanälen entstehende
statische Aufladungen sicher abgeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Festkörperkatalysators
mit Schutzgehäuse,
Fig. 2 eine Seitenansicht in Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Festkörperkatalysators mit Drahtsonden, und
Fig. 3 eine Stirnansicht der Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Festkörperkatalysators gemäß Fig. 2.
Gemäß Fig. 1 weist der rechteckige Katalysatorkörper Waben 4
auf, die Kanäle 5 zum Durchströmen des beladenen Gases bilden,
das an der Gaseintrittsfläche 6 in den Katalysator eintritt.
Ein im Querschnitt rechteckiges Gehäuse 10 umschließt den Kataly
satorkörper und besteht aus zwei L-förmigen Gehäuseteilen 12, 14.
An der Einströmöffnung des Katalysators ist eine Kappe 16 mit
einer Bördelung oder Kante 18 und an der Austrittsöffnung ist
ebenfalls eine Kappe 20 mit einer Kante vorgesehen, wobei die
Kanten der Kappen die Kanten der Gaseintrittsfläche bzw. der
Gasaustrittsfläche des Katalysatorkörpers abdecken. In Längsrich
tung des Katalysators sind drei beabstandete Bandagen 24 zum
Zusammenhalten und Stabilisieren des Gehäuses 10 vorgesehen. Die
Kappen 16, 20 und die Bandagen 24 können mit den Gehäuseteilen
12, 14 verschweißt sein.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine geschnittene Seitenansicht des
erfindungsgemäßen Festkörperkatalysators mit einer Vielzahl von
Waben 4 und Durchströmöffnungen oder Kanälen 5. Durch jeden Kanal
5 ist eine drahtförmige Sonde 40 hindurchgeführt. Die Sonden
bestehen aus hitzebeständigem, elektrisch leitfähigem und elasti
schem Material, wie Stahl, z.B. hochlegiertem Stahl, so daß sie
durch die Gasströmung in Schwingungen versetzt werden und an die
Wände oder Waben 4 des Katalysatorkörpers anschlagen bzw. diese
berühren können. Auf diese Weise werden der Kanal 5 und die
Wabenwände des Katalyators mechanisch gereinigt und das Auftre
ten von Anbackungen verhindert.
Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, sind die drahtförmigen
Sonden 40 zweier benachbarter Kanäle 5 durch ein gekrümmtes
Verbindungsstück 42 außerhalb des Katalysators miteinander ver
bunden. Die Verbindungsstücke 42 zweier benachbarter Reihen von
Kanälen 5 sind jeweils durch einen durchgehenden Steg 44 mitein
ander verbunden, so daß die einzelnen Sonden 40 zu Sondenbündeln
zusammengefaßt sind. Die einzelnen Stege 44 sind ihrerseits, wie
in Fig. 3 gestrichelt angedeutet, durch Verbindungsleitungen 46
miteinander verbunden, so daß schließlich alle Sonden 40 leitend
miteinander verbunden sind.
In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform weist der
Katalysatorkörper kein Gehäuse auf. Falls der Katalysatorkörper
ein Gehäuse 10 aufweist, wie es beispielsweise in Fig. 1 darge
stellt ist, ist es besonders bevorzugt, daß die miteinander
verbundenen Sonden 40 außerdem elektrisch leitend mit dem Gehäuse
verbunden sind, um statische Aufladungen zu verhindern.
Claims (7)
1. Festkörperkatalysator mit wabenförmigem Aufbau und mehreren
Gaskanälen, gekennzeichnet durch drahtförmige Sonden (40) aus
hitzebeständigem, elektrisch leitfähigem und elastischem Material,
die durch die Gaskanäle (5) des Katalysatorkörpers hindurchragen.
2. Festkörperkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß durch jeden Gaskanal (5) je eine Sonde (40) hindurchragt.
3. Festkörperkatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die einzelnen Sonden (40) elektrisch leitend zu
Sondenbündeln verbunden sind.
4. Festkörperkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonden (40) mit einem den Katalysator
körper umgebenden, elektrisch leitfähigen Gehäuse (10) leitend
verbunden sind.
5. Festkörperkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß je zwei Sonden (40) durch ein Verbin
dungsstück (42) miteinander verbunden sind.
6. Festkörperkatalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Verbindungsstücke (42) mit einem Steg (44) leitend
miteinander verbunden sind.
7. Festkörperkatalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Stege (44) leitend miteinander verbunden sind.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1986
- 1986-04-23 DE DE19863613744 patent/DE3613744A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: STEULER-INDUSTRIEWERKE GMBH, 5410 HOEHR-GRENZHAUSE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |