DE3621114A1 - Behandeln und beschichten von formstabilen, temperaturbestaendigen hitzebestaendigen traegermateralien - Google Patents

Description

Das Beschichten von temperaturwechselbeständigen, hitzebeständigen, flüssigkeitsbeständigen Formkörpern in Hohlkörperform ist nur begrenzt möglich im Tauch-, Spritz- oder auch im Trockenstaub­ beschichtungsverfahren, und bekannt.

Im wesentlichen werden die Innenflächenbeschichtungen, vorzugsweise Engoben, von der Innenhohlraumgeometrie und -abmessung der Einzel­ kanalöffnungen in ihrer Qualität beeinflußt.

Zum Beispiel können Stoffaustausch- und Stofftrennträger, Katalysator­ träger-Hohlkörper oder auch Wabenkörper nur dann oberflächenbehandelt oder beschichtet werden, wenn die axiale Länge des Kanals oder des am Anfang und Ende offenen Hohlkörpereinzelinnenraumes zum hydrau­ lischen Durchmesser in einem bestimmten Verhältnis stehen, auch das ist bekannt. Zum Beispiel ist es unmöglich, auf eine Oberfläche, Innenober­ fläche von parallel angeordneten Kanälen oder Hohlkörpern eine Beschichtung aufzubringen, wenn z. B. bei flüssigen Beschichtungs­ materialien die Viskosität des flüssigen, sorptiven, desorptiven, adsorptiven, zeolithischen, katalytischen oder katalytisch wirksamen Materialgemisches, das aufgebracht werden soll, so ist, daß sie den Kanal oder Hohlraum blockiert oder verstopft oder auffüllt.

Ein Beschichten mit flüssigen Materialien oder Schlicker ist aber auch dann nicht möglich, wenn der innere Hohlraum, begrenzt durch seine Geometrie und Innenkanaloberfläche und Innenkanalquerschnitt eine Pipettenwirkung oder auch Heberwirkung hat.

Die Erfindung soll alle diese Nachteile beseitigen, z. B. dadurch, wenn die oder der Hohlkörperumfang nicht geschlossen form- und/oder kraftschlüssig ausgeformt sind oder werden, als Rohr oder Wabenkörper jeder Kubatur, Form und Geometrie.

Ein Hohlkörper kann auch aus Einzelelementen, z. B. Profilsegmenten, zusammengefügt werden zu jeder Kubatur, so daß sogar eine form- und kraftschlüssige Verbindung erfolgen kann.

Der zusätzliche Vorteil zur optimalen Beschichtungsmöglichkeit ist, daß Kanal- oder Hohlkörper in der jeder Axiallänge herstellbar sind, durch Aneinanderfügen der Segmente mit einer Profilsegment­ form oder mehreren Profilsegmentformen.

Für die Hohlkörperraumbildung können gepreßte, extrudierte oder auch gezogene oder gefaltete, oder auch geprägte, z. B. für die Stoffaustausch-, Stofftrenn-Trägerformherstellung und/oder für die Katalysatorträgerformherstellung eingesetzte, hitzebeständige Materialien benutzt werden, aber auch temperatur-, flüssigkeits- und korrosionsbeständige Materialien, auch Metalloxide oder Salze.

Die Oberflächen-Träger-Formlinge oder Einzelelemente werden im Tauch-, Spritz- oder Trockenstaubbeschichtungsverfahren beschich­ tet oder auch engobiert und anschließend getrocknet.

Geht die Beschichtung im Laufe des Betriebs- und Funktionseinsatzes des so gebildeten, z. B. Stoffaustausch-, Stofftrennmaterialträgers, Katalysatorträgers, verloren, so kann die Beschichtung auch auf den Einzelelementen wieder hergestellt oder erneuert werden.

Einzelsegmente, zu einem Kanal-, Waben-Hohlkörper zusammenfügbar oder zusammengefügt, werden beschichtet, z. B. vorzugsweise im Tauch­ verfahren, ähnlich dem Feuerverzinken.

Die so gebildeten z. B. Stoffaustausch-, Stofftrennmaterial-, Katalysatormaterial- oder Zeolith-Engoben, werden so nach dem Heraus­ heben in einem Sieb oder einem durchlässigen Käfig aus dem Bad oder Tauchbecken abgefropft und danach bei höherer Temperatur, z. B. vorzugs­ weise +400°C bis +500°C getrocknet, ohne ein neuerliches Betten der Formlinge zum Trocknen, Aktivieren, Reduzieren der beschichteten Teile oder Katalysatorträger, vor dem Einbringen in eine Temperier- Anlage. Vorzugsweise können Metall-, Keramik- oder Mineralträger nach dem z. B. Backen, Glühen, Brennen, Trocknen oder Temperieren anschlie­ ßend getaucht werden und dann beschichtet oder vorzugsweise engobiert werden mit z. B. Adsorptions-, Katalysator-, Zeolith-, Metalloxid-, Salz- und vorzugsweise Schlickergemischmaterialien, die für sich einzeln oder als Gemisch, auch heterogen, zum vorzugsweisen Abgasreinigen, Energierückgewinnen, rekuperativ oder regenerativ, zum Stofftrennen, Stoffaustausch, zur Adsorption, Sorption, Desorp­ tion, Trocknen und zur Katalyse geeignet sind.

Selbstverständlich ist dies auch mit dem Wash-coat-Aufbringverfahren zusätzlich auch möglich, nur teurer.

Ein Glasur-, Engobier-Verfahren macht diesen zusätzlichen Arbeits­ gang des Wash-coat-Aufbringens, bei noch besserer Haftung der vor­ zugsweise Engobe ohne Wash-coat-Untergrund, auf seinen Träger entbehrlich.

Grundsätzlich kann aber auch mit der Erfindung, je nach Scherbenform oder Formkörpersegment, vorzugsweise nach den Fig. 1, 2 und 3 durch Zusammenfügen der feuerfesten oder feuerbeständigen Segmente ein Wabenkörper, vorzugsweise mit 10-95% Freiquerschnitt gebildet oder gestapelt werden, wobei das vorzugsweise nachfolgende Engobieren die Einzelsegmente fest verbindet über die Oberflächenbeschichtungs­ trocknung und Engobenbildung.

Erfindungsgemäß sollen aber auch nicht form- und kraftschlüssige Segmente oder, wie aus der SCR- und NSCR-Technologie bekannte Wabenkörper, vorzugsweise die Einzelhohlkörper oder Wabenkörper mit einer Engobe oder Emaillierung untereinander verbunden werden.

Die nach dem Brennen, Glühen, Backen oder Verfestigungstrocknen noch temperierten Oberflächenträger, vorzugsweise Engoben- oder Emailträger, können aber auch mit ihrer thermischen Restenergie vorzugsweise in die flüssigen, aktiven Beschichtungsmaterialien wie vor beschrieben, eingetaucht und abgetropft werden und durch den thermischen Energiegehalt in den getauchten Trägern selbst­ tätig oberflächengetrocknet werden beim Abtropfen, ohne nochmaliges Temperieren, z. B. kann so auch der Aktivierungs-, wenn nötig Redu­ zierungsvorgang im geeigneten Ambiente erfolgen.

Claims (12)

1. Oberflächenbehandlung mit sorptiven, desorptiven, adsorptiven, katalytischen oder zeolithischen Materialien auf formstabilen, temperaturwechselbeständigen und hitzebeständigen Trägermaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß Formkörpersegmente auch zu Waben- oder Hohlformkörpern, vorzugsweise form- und kraftschlüssig zusammengefügt werden. Der Einsatz erfolgt als Adsorptionsmittel- oder Katalysatorträger aus formstabilen, feuerbeständigen Materialien in heißer oder flüssiger Umgebung, z. B. Kunststoff, Mineralstoff, Metall und Keramik oder vorzugsweise feuchtigskeitsaufnehmende andere anorga­ nische Materialien.

Diese Formkörpersegmente werden vorzugsweise in einen Käfig, Sieb, gestapelt oder als Stapel im Tauchver­ fahren beschichtet.

Diese Formkörpersegmente können nach dem Formgebungs­ arbeitsgang verfestigt werden, vorzugsweise durch Backen, Glühen oder Brennen, und in diesem Käfig oder Sieb gestapelt bleiben und vorzugsweise im Tauchver­ fahren beschichtet werden. Ohne Umbetten oder Umstapeln werden die verfestigten Formkörpersegmente, die vorzugs­ weise zum Abgasreinigen eingesetzt werden, auch zur Weiterverarbeitung, z. B. Beschichten, geführt.

2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verfestigung der Formsegmente, vorzugsweise in einem Stapel oder gestapelt in einem Käfig, die Form­ segmente auch zum Abtropfen gestapelt bleiben und vorzugs­ weise zum Emaillieren, Glasieren, Engobieren, Beschichtungs­ trocknen in eine Temperieranlage eingebracht werden. Die Oberflächenbeschichtungsarten werden abhängig vom Ober­ flächenauftragsmaterial getrocknet, glasiert, engobiert, aktiviert, wenn nötig reduziert.

Vorzugsweise erfolgt die beschriebene Behandlung bei +180°C bis +500°C und ohne vorheriges Wash­ coat-Aufbringen.

3. Dadurch gekennzeichnet, daß nach Anspruch 1 und 2 die Flüssigkeit im Tauchbehälter, in den die Käfige oder Stapel getaucht werden, vorzugsweise mit den aktiven Materialien und Schlicker innig gemischt ist.

4. Dadurch gekennzeichnet, daß nach Anspruch 1, 2 und 3 in der Temperieranlage die Glasur oder vorzugsweise Engobe aus aktivem oder katalytischem Material, z. B. Metalloxiden und vorzugsweise Zeolithen, nicht so weit verdichtet oder engobiert wird, daß die Oberfläche verschmolzen dicht ist und undurchlässig zu den aktiven, vorzugsweise Zeolithzentren in der Oberfläche. Die Engobierung findet vorzugsweise nur so weit statt, daß die abgasreinigenden und stofftrennenden Engoben­ bestandteile nicht in ihrer Aktivität eingeschränkt werden. Gleichzeitig findet vorzugsweise in der Engobie­ rung der Oberfläche eine Trocknung, Aktivierung und wenn notwendig eine Reduzierung statt. Mit der thermischen Oberflächenbehandlung werden oder können in der Temperier­ anlage die Formkörpersegmente vorzugsweise engobiert und z. B. in Formiergas getrocknet und aktiviert werden, und bei vorzugsweise metallaktivierten Zoelithen können die Metalle reduziert werden in einer Reduktionstemperatur­ atmosphäre.

5. Nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsegmente durch Stapeln oder Fügen vor­ zugsweise form- und kraftschlüssig verbunden werden, nach Fig. 1 und 2.

Nachfolgend werden die zusammengefügten oder kombi­ nierten Einzelkörpersegmente vorzugsweise zu einem Wabenkörper oder Fügewabenkörper, mit zwischen 10% und 95% Freiquerschnitt jeder Kubatur, vorzugsweise getaucht, an den Kontaktstellen der Einzelkörperseg­ mente mit den Adsorptions-, vorzugsweise Katalysator- oder Zeolith-Flüssigkeits-Schlickergemischen zusammen verbunden, vorzugsweise durch Engobieren oder Emaillieren.

6. Nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente, Wabenkörper, auch zum Stoffaustausch, Stofftrennen und Stoffwechsel eingesetzt werden, vorzugs­ weise bei Enthalpie-Rückgewinnern oder Adsorptionstrocknern, die feuerbeständig oder korrosionsbeständig sein müssen zum simultanen Energierückgewinn, rekuperativ oder regene­ rativ, mit vorzugsweiser Abgasreinigung auch für Feststoffe im Abgas-Außenluftstrom, vorzugsweise mit Fritten oder an­ deren filternden Abscheidern.

7. Erfindungsgemäß, dadurch gekennzeichnet, daß kein Träger­ material als Formkörper eingesetzt wird, sondern Träger und Oberfläche aus den gleichen, durchgehend katalytisch aktiven Materialien bestehen, wie in den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5 beschrieben.

8. Dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenträger- Restenergie die Glasur, vorzugsweise Engobe oder Emaillierung, selbsttätig einbackt, aktiviert und wenn nötig reduziert, im geeigneten Ambiente.