DE3614347A1

DE3614347A1 - Katalysatorbaustein

Info

Publication number: DE3614347A1
Application number: DE19863614347
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Jeschke; Hartmut Dr Kainer; Blagoje Dr Levkov
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-10-29
Also published as: US4760047A; DE3614347C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysatorbaustein mit einer Mehrzahl von ihn durchziehenden parallelen Kanälen für katalytische Umsetzungsreaktionen in einem diese durchströmenden Abgas.

Bei bekannten Katalysatorbausteinen weisen die Kanäle einen wabenförmigen Querschnitt auf. Sie sind in mehreren Reihen übereinander verteilt. Die Herstellung solcher Katalysatorbausteine ist aufwendig. Darüberhinaus setzen sich die im Querschnitt wabenförmigen Kanäle, insbesondere bei staubbeladenen Abgasen, schnell zu, wodurch der Katalysatorbaustein unbrauchbar wird. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß durch die Wabenform und infolge des schnellen Zusetzens der Kanäle beachtliche Druckverluste des durchströmenden Abgases entstehen.

Es wurden auch Katalysatorbauteile vorgeschlagen, bei denen in einem Rahmen eine Vielzahl von Katalysatorplatten angeordnet sind. Die Montage der Katalysatorplatten im Rahmen stellt einen notwendigen Arbeitsschritt dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Katalysatorbaustein der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem einerseits die Herstellung und Montage vereinfacht ist und bei dem andererseits ein großer freier Querschnitt der Kanäle insgesamt bei geringer Verstopfungsneigung jedes Kanals erreicht ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Katalysatorbaustein der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Baustein im Umriß quaderförmig ausgebildet ist und alle Kanäle in einer einzigen Reihe angeordnet sind und daß die Kanäle als schmale Schlitze ausgebildet sind, wobei die Schlitzbreite oder die Schlitzhöhe wesentlich kleiner als die Schlitzhöhe bzw. die Schlitzbreite ist.

Die Schlitze liegen im quaderförmigen Umriß in einer Reihe nebeneinander. Der Baustein mit den Schlitzen läßt sich dadurch leicht, beispielsweise durch Strangpressen, oder durch Extrudieren, herstellen. Aufgrund der quaderförmigen Gestalt lassen sich die Bausteine leicht stapeln und in einem Reaktor einbauen.

Da die eine Dimension der Schlitze, nämlich die Schlitzbreite oder die Schlitzhöhe wesentlich größer als die andere Dimension, nämlich die Schlitzhöhe bzw. die Schlitzbreite ist, ist die Verstopfungsgefahr wesentlich verringert.

Der Katalysatorbaustein weist einen großen freien Querschnitt bei großer Katalysatoroberfläche auf. Es ist nur mit geringen Druckverlusten zu rechnen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Katalysatorbaustein in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Katalysatorbaustein mit Quersteg,

Fig. 3 einen Katalysatorbaustein mit unterschiedlicher Schlitzbreite,

Fig. 4 zwei aufeinandergesetzte Katalysatorbausteine mit kammartigem Querschnitt und "stehenden" Schlitzen,

Fig. 5 zwei aufeinandergesetzte Katalysatorbausteine mit "liegenden" Schlitzen, und

Fig. 6 zwei aufeinandergesetzte, kammartige Katalysatorbausteine mit verkürzten Schlitzwänden.

Ein quaderförmiger Katalysatorbaustein, beispielsweise aus einem keramischen Material, weist eine Länge (L), eine Höhe (H) und eine Breite (B) auf. Den Baustein durchziehen Schlitze (1) mit einer Schlitzhöhe (h) und einer Schlitzbreite (b). Die Schlitze (1) verlaufen im Baustein in einer einzigen Reihe nebeneinander.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 und 6 ist die Schlitzhöhe (h) wesentliche größer als die Schlitzbreite (b). Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Schlitzbreite (b) wesentlich größer als die Schlitzhöhe (h).

Die Länge (L) ist größer als die Höhe (H). Die Länge (L) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1400 mm und 3000 mm. Die Höhe (H) beträgt beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 und 6 150 mm. Die Schlitzbreite (b) liegt vorzugsweise zwischen 4 mm und 20 mm.

Die Schlitze (1) sind durch Wandungen (2) voneinander getrennt, deren Wandstärke vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 3 mm liegt. Die Bodenwandung (3) und die Deckwandung (4) sowie die Seitenwandungen (5) sind geringfügig dicker als die Wandungen (2). Bei einer Stärke der Wandungen (2) von 1,4 mm beträgt die Stärke der Wandungen (3, 4, 5) etwa 1,7 mm. Es läßt sich insgesamt ein freier Querschnitt des Bausteins erreichen, der etwa 80% bis 90% des Gesamtquerschnitts des Bausteins beträgt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Baustein am Umfang geschlossen. Die Schlitzbreite (b) beträgt beispielsweise 6 mm. Die Schlitzhöhe (h) steht zur Schlitzbreite (b) etwa im Verhältnis von 25:1.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erstrecken sich in den Schlitzen (1) Querstege (6), die die Stabilität des Bausteins erhöhen. Das Verhältnis von Schlitzhöhe (h) zu Schlitzbreite (b) kann hierdurch größer gewählt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Schlitzbreiten (b) unterschiedlich. In der Mitte des Bausteins ist der schmalste Schlitz (1) ausgebildet. Nach außen hin nehmen die Schlitzbreiten (b) zu.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 fehlt die Deckwandung (4). Dadurch entsteht ein kammartiges Profil des Bausteins. Die Schlitzbreite (b) kann zwischen 2 mm und 50 mm liegen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weisen die Bausteine ebenfalls keine Deckwandung (4) auf. Es ist hier die Schlitzbreite (b) wesentlich größer als die Schlitzhöhe (h), die auch hier der Höhe (H) des Bausteins entspricht. Die Schlitzhöhe (h) liegt hier zwischen 2 mm und 50 mm entsprechend der Schlitzbreite (b) des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4. Die Schlitzbreite (b) des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 ist wesentlich größer. Sie liegt in der Größenordnung der Schlitzhöhe (h) des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 4. Sie beträgt beispielsweise etwa 150 mm.

Die im Querschnitt kammartigen Bausteine nach den Fig. 4 und 5 lassen sich einfach aufeinanderstapeln, wobei die Bodenwandung (3) eines oberen Bausteins dann die Abdeckung für den unteren Baustein bildet. Die Bausteine nach den Fig. 4 und 5 lassen sich vorzugsweise durch Extrusion oder durch Trockenpressen einer keramischen Masse herstellen. Auch die Herstellung durch einen Gießprozeß ist denkbar. Günstig hierfür ist, daß die Schlitze (1) am einzelnen Baustein an einer Längsseite offen sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Bausteine ebenso aufgebaut wie die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Die die Schlitze (1) trennenden Wandungen (2) jedoch sind kürzer als die Seitenwandungen (5). Dadurch entsteht bei aufeinandergestellten Bausteinen ein sich über die Schlitze (1) erstreckender Sammelraum (7). In diesem können sich die festen Bestandteile eines staubbeladenen Abgases sammeln.

Die beschriebenen Katalysatorbausteine lassen sich beispielsweise in Reak toren einsetzen, in denen der NO_x-Gehalt eines Abgases gemindert werden soll. Auch staubbeladene Abgase, beispielsweise aus der Kohleverbrennung, lassen sich behandeln.

Claims

1. Katalysatorbaustein mit einer Mehrzahl von ihn durchziehenden parallelen Kanälen für katalytische Umsetzungsreaktionen in einem diese durchströmenden Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustein im Umriß quaderförmig ausgebildet ist und alle Kanäle in einer einzigen Reihe angeordnet sind und daß die Kanäle als schmale Schlitze (1) ausgebildet sind, wobei die Schlitzbreite (b) oder die Schlitzhöhe (h) wesentlich kleiner als die Schlitzhöhe (h) bzw. die Schlitzbreite (b) ist.

2. Katalysatorbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (1) durch eine Bodenwandung (3) und eine Deckwandung (4) des Bausteins beidseitig abgeschlossen sind.

3. Katalysatorbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (1) in Längsrichtung des Bausteins einseitig offen sind.

4. Katalysatorbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzhöhe (h) zuzüglich der Wandstärke einer Bodenwandung (3) und/oder einer Deckwandung (4) gleich der Höhe (H) des Bausteins ist.

5. Katalysatorbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (1) trennende Wandungen (2) des Bausteins weniger hoch sind als Seitenwandungen (5) des Bausteins, so daß ein Sammelraum (7) entsteht.

6. Katalysatorbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite (b) bei weiter innen im Baustein liegenden Schlitzen (1) kleiner als bei weiter außen liegenden Schlitzen (1) ist.

7. Katalysatorbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzhöhe (h) oder die Schlitzbreite (b) zur Schlitzbreite (b) bzw. zur Schlitzhöhe (h) wenigstens im Verhältnis 25:1 steht.

8. Katalysatorbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlitzen (1) Querstege (6) ausgebildet sind.