DE3940758A1 - Verfahren zur reinigung der abgase von dieselmotoren - Google Patents

Verfahren zur reinigung der abgase von dieselmotoren

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Description

Die Erfindung betrifft einen ohne zyklische Abreinigung abgeschiedener Partikel kontinuierlich arbeitenden Katalysator zur oxidativen Reinigung der Abgase von Dieselmotoren mit hoher Konversionsleistung für Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in niedrigen Temperaturbereichen mit auf feinteiligem Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliciumoxid, Zeolith sowie deren Abmischungen als aktivitätsfördernden Trägerstoff aufgebrachten Vanadinverbindungen und Platingruppenmetallen.
Zur Reinigung von schwefeloxid- und stickoxidhaltigen Dieselabgasen sind bereits Filter auf Basis von feinporigen Keramikmonolithen mit wechselseitig verstopften Kanälen (sog. Wandflußfilter), Schaumkeramik, Drahtgestrickpakete, keramische Rohre, Keramikfaserwickelfilter etc. vorgeschlagen worden. Mit Hilfe dieser Filtrationseinrichtungen können die Dieselrußpartikel aus dem Abgasstrom entfernt werden. Allerdings können die daraus abfiltrierten Partikel nur in wenigen Betriebszuständen, in denen die Abgastemperatur hoch genug ist, durch Verbrennen beseitigt und die Filter auf diese Weise wieder regeneriert werden.
Tritt z. B. durch gemäßigte Fahrweise ein solcher Fahrzustand über längere Fahrdauer nicht auf, steigt der Abgasgegendruck des Filters durch die ständige Ansammlung von Partikeln an, und damit auch der Kraftstoffverbrauch, bis schließlich der Motor zum Stillstand kommt. Somit haben Filtersysteme keine ausreichende Betriebssicherheit für eine allgemeine Verwendung zur Lösung des Problems der Verminderung partikelförmiger Emissionen. Es wurde daher auch vielfach vorgeschlagen, Brennersysteme zur Regeneration einzusetzen oder eine externe Regeneration durch Aufheizen der Filter mit elektrischem Strom, z. B. bei Fahrzeugstillstand vorzunehmen. Zum einen lassen sich Brennersysteme nur bei großen Emissionsquellen wie Lastkraftwagen unschwer unterbringen, zum anderen ist eine externe Regeneration durch Aufheizen des Filters umständlich.
Es ist bereits bekannt, Filtersysteme verschiedener Art, darunter auch die oben beschriebenen Wandflußfilter, mit zündtemperatursenkenden Katalysatorsubstanzen, wie Vanadinpentoxid, Vanadaten, z. B. AgVO3 und Perrhenaten zu beschichten, wobei diese aktiven Substanzen mit einem feinteiligen Trägermaterial dotiert sein können und daneben noch ein Edelmetall, wie Platin, eingebracht durch Imprägnierung, vorliegen kann (DE-OS 32 32 729, DE-OS 31 41 713 und DE-OS 34 07 712 der Anmelderin).
Mittlerweile hat sich gezeigt, daß bei den zur Zeit überwiegend verwendeten Wandflußfiltern, auch wenn sie mit Katalysatoren der vorstehend erwähnten Art beschichtet sind, die Konversionsleistung für Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, insbesondere bei den Dieselmotor-spezifischen niedrigen Abgastemperaturen, nicht befriedigt. Außerdem birgt die Verwendung von mit Katalysator- und Trägerstoffen beschichteten Wandflußfiltern den Nachteil eines die Motorleistung beeinträchtigenden hohen Abgasgegendruckes, insbesondere bei erhöhter Beladung mit Rußpartikeln. Bemühungen, durch eine erhöhte Katalysatorbeladung diesen Nachteil auszugleichen, waren nicht erfolgreich. Eine Vergrößerung der geometrischen Abmessungen, die zu einer Verminderung des Abgasgegendrucks führen können, lassen die bei den meisten Fahrzeugen beschränkten Platzverhältnisse nicht zu.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein System zu entwickeln, mit dem die aufgezeigten Nachteile überwunden werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein ohne Partikelabscheidung und zyklische Abreinigung kontinuierlich arbeitender Katalysator zur oxidativen Reinigung der Abgase von Dieselmotoren mit hoher Konversionsleistung für Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid bei niedrigen Temperaturen und gehemmter Oxidationswirkung gegenüber NO und SO2 mit auf feinteiligem Aluminiumoxid, Titanoxid und Siliciumoxid, Zeolith sowie deren Abmischungen als aktivitätsfördernden Trägerstoff aufgebrachten Vanadinverbindungen und Platingruppenmetallen als aktive Komponente.
Der Katalysator ist dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente als mit Vanadin dotiertes bzw. mit einer oxidischen Vanadinverbindung in Berührung stehendes Platin, Palladium, Rhodium und/oder Iridium vorliegt und alle Katalysatorkomponenten auf den freidurchströmbaren Kanälen eines monolithischen bzw. wabenförmigen inerten Trägers aus Keramik oder Metall angeordnet sind, erhältlich durch gleichzeitiges oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgendes Imprägnieren des aktivitätsfördernden Trägerstoffs mit einer Lösung von Verbindungen der Platingruppenmetalle und einer Lösung einer Vanadinverbindung, Trocknen sowie gegebenenfalls Kalzinieren bei Temperaturen von mindestens 200°C, bevorzugt in einem Wasserstoff enthaltenden Gasstrom, wobei die Imprägnierung mit jeweils mindestens einer der beiden Ausgangsstoffe für die aktive Komponente nach oder vor dem Aufbringen des aktivitätsfördernden Trägerstoffs auf dem inerten Träger erfolgt.
Die Herstellbarkeit umfaßt also einen großen Spielraum. So kann ein inerter Träger mit dem aktivitätsfördernden oxidischen Trägerstoff nach dem Verfahren der Dispersionsbeschichtung belegt und dann der mit dem Oxidfilm überzogene Träger gleichzeitig oder nacheinander mit den Lösungen der Vorstufen für die aktive Komponente imprägniert werden. Im ersten Fall werden entweder die Lösungen der beiden Vorstufen gemischt oder eine einheitliche Lösung der Vorstufen bereitet.
Der inerte Träger kann aber auch nach dem Dispersionsbeschichtungsverfahren mit einem Film aus bereits mit einer oder beiden Vorstufen der aktiven Komponente beladenem Trägerstoff versehen werden. Diese Beladung erfolgt entweder durch Tränken des Trägerstoffs mit der Lösung oder den Lösungen der jeweiligen Vorstufe(n) vor der Bereitung der Beschichtungssuspension oder durch Eintragen der Vorstufenlösung(en) in die bereits bereitete Beschichtungssuspension, wobei die Vorstufen auf den suspendierten Trägerstoff aufziehen. Wird hierbei nur eine der beiden Vorstufen zusammen mit dem Trägerstoff aufgebracht, so wird die andere durch Nachimprägnieren des beschichteten inerten Trägers eingebracht.
Nach jeder Imprägnier- oder Beschichtungsstufe kann das jeweils vorliegende Substrat einer Trocknung und/oder der vorzugsweise unter Wasserstoff erfolgenden Kalzinierung z. B. zwecks Fixierung des Trägerstoffs auf dem inerten Träger oder Fixierung einer oder beider Vorstufen auf dem aktivitätsfördernden Trägerstoff und Bildung der aktiven Komponente(n) aus den Vorstufen erfolgen. Nach Vorliegen beider Vorstufen auf dem Trägerstoff kann man sich auf eine Trocknung beschränken, wenn die Kalzinierung zur Ausbildung der aktiven Komponente der Beaufschlagung mit heißem Motorabgas überlassen werden soll. Ansonsten muß die Kalzinierung im Ofen durchgeführt werden, um die aktive Komponente zu erhalten.
Als Vorstufe für die Vanadindotierung eignen sich alle wasserlöslichen oder teilweise wasserlöslichen Vanadinverbindungen. Beispiele sind Vanadyloxalat, Vanadylformat, KVO3, NaVO3, NH4VO3, V2O5.
Als Vorstufe für die Platingruppenmetalle sind alle gebräuchlichen Salze und Komplexsalze derselben geeignet. Beispiele sind H₂PtCl₆, Pt(NH₃)₄(OH)₂, Pt(NH₃)₂(NO₂)₂, Pt(NH₃)₄, Platinnitrat, PdCl₂, Pd(NO₃)₂, Pd(NH₃)₂(NO₂)₂, Pd(NH₃)₄(OH)₂, H₃RhCl₆, Rh(NO₃)₃, H₂IrCl₆.
Die Erfindung ist insbesondere von hohem Wert bei der Abgasreinigung von Dieselmotoren modernerer Konstruktion, bei denen der Partikelanteil von Kohlenstoff (C) gegenüber dem Anteil an extrahierbaren bzw. verdampfbaren (und wieder kondensierbaren) Kohlenwasserstoffen durch motorseitige Maßnahmen bereits deutlich vermindert ist und erlaubt die Erfüllung sehr strenger Grenzwerte für partikelförmige Emissionen.
Überraschenderweise liefert der erfindungsgemäße Katalysator neben einem angemessenen Ausbrand des C-Anteils bisher nicht erreichte Konversionsgrade sowohl für die gasförmigen als auch aerosolförmigen Schadstoffe. Die Schadstoffkonversion erfolgt im Unterschied zu dem bei Wandfiltern beobachteten bei erheblich niedrigeren Abgastemperaturen. Von besonderer Bedeutung ist dieser Effekt im Hinblick auf die geruchsbildenden Aldehyde. Diese können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Katalysatoren nun sogar bei relativ niedrigen Abgastemperaturen, wie sie z. B. zeitweise beim Betrieb von Omnibussen im Stadtverkehr auftreten, fast vollständig beseitigt werden. Der nachteilige Einfluß erhöhten Rückstaus und des damit verbundenen erhöhten Kraftstoffverbrauchs entfällt.
Das Phänomen der erhöhten Konversionsleistung bei angemessenem C-Ausbrand könnte unter der Prämisse gleicher Zelldichte damit erklärt werden, daß die die langen Kanäle des erfindungsgemäßen monolith- bzw. wabenförmigen Katalysators passierenden Moleküle bzw. Agglomerate wesentlich häufiger effektiv in Kontakt mit der katalytisch beschichteten Kanaloberfläche gelangen als bei Wandflußfiltern, bei denen jeder Abgasbestandteil zunächst nur einmal durch die katalytisch beschichtete poröse Wand fließt und danach durch die in einen gegebenen Kanal durch die vier Nachbarkanäle eintretenden Stromfäden in die Mitte des Abflußkanals gedrängt, konzentriert und von vergleichbar hohen Wandkontakten ferngehalten wird.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß eine bis 10-fach höhere Zelldichte als bei Wandflußfiltern verwendet werden kann, was mit einer erheblichen Anhebung der katalytisch aktiven Oberfläche verbunden ist.
Es wurde weiterhin gefunden, daß der erfindungsgemäße Katalysator ein besonders gutes Anspringverhalten bezüglich der Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidkonvertierung zeigt, wenn er als feinteiligen Trägerstoff für die Vanadin-dotierten bzw. mit einer oxidischen Vanadinverbindung in Berührung stehenden Platingruppenmetalle eine Abmischung von Aluminiumoxid mit Titanoxid, Siliciumoxid und/oder Zeolith im Gewichtsverhältnis zwischen Aluminiumoxid und den anderen Oxiden 90 : 10 bis 10 : 90 enthält.
Besonders günstig ist, wenn der aktivitätsfördernde Trägerstoff in einer Konzentration von 30-250, bevorzugt 75-180, insbesondere 90-150 g/dm3 Katalysatorvolumen, das Vanadin, berechnet als V2O5, in einer Konzentration von 0,15-15 g/dm3 Katalysatorvolumen und die Platingruppenmetalle in einer Konzentration von 0,1-7 g/dm3 Katalysatorvolumen vorliegen.
Der Gehalt an Vanadin orientiert sich dabei in begrenztem Maße an dem Gehalt an feinteiligem Trägerstoff: Je mehr von letzterem vorliegt, desto mehr Vanadin wird eingebracht, um die Oxidation von im Abgas stets enthaltenem SO2 zu mindern.
Im Gegensatz zu Wandfiltern liegt die obere Beladungskapazität des inerten offenzelligen Trägers für aktivitätsfördernden Trägerstoff weit höher als bei Dieselfiltern, bei denen eine höhere Beladung zu unpraktikablem Anstieg des Durchflußwiderstandes führt. Dieser erfindungsgemäß erhältliche technische Vorteil äußert sich in verbesserten Schadstoffumsätzen bei niedrigeren Temperaturen.
Bevorzugt beträgt die Zelldichte des monolithischen bzw. wabenförmigen inerten Trägers 5 bis 100, vorzugsweise 20-100, insbesondere 30-80 Zellen/cm2.
Ein weiterer bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Katalysatoren stellt die Unterdrückung der Emission von NO2 dar. Im Dieselmotorabgas ist diese Komponente zwar nur in untergeordnetem Maße vorhanden, jedoch bilden sich beim Überleiten über herkömmliche Platingruppen­ metallhaltige Katalysatoren zum Zwecke der Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen aus NO und dem darin stets im Überschuß vorhandenen Luftsauerstoff bedeutsame Mengen an Stickstoffdioxid. Diese Nebenreaktion ist in höchstem Maße unerwünscht, da die Toxizität von NO2 diejenige von NO bei weitem übertrifft. Die erfindungsgemäßen Katalysatorkompositionen aus feinteiligen Trägerstoffen und Vanadin-dotierten Platingruppenmetallen auf einem monolithischen inerten Träger unterdrücken dagegen überraschenderweise die Bildung von NO2 in erheblichem Maße, ohne die gewünschten Oxidationsreaktionen nachteilig zu beeinflussen.
Eine besonders wirksame Hemmung der Weiteroxidation von Stickstoffmonoxid kann erzielt werden, wenn als Platingruppenmetall Platin und/oder Palladium verwendet wird.
Das erfindungsgemäß beherrschbare Problem der Weiteroxidation von NO tritt gravierend und praktisch nur bei offenzelligen Monolith- bzw. Wabenkatalysatoren auf, weil hier im Vergleich zu katalytisch beschichteten Dieselwandfiltern die Schadstoffumsätze allgemein wesentlich höher liegen bzw. vergleichbare Umsätze schon bei tieferen Temperaturen erfolgen.
Für eine erhöhte Dauerstandsfestigkeit haben sich als Platingruppenmetalle das Platin und für eine nur geringe Weiteroxidation von NO (und auch von SO2) das Palladium als besonders günstig erwiesen. Der Platinanteil sollte über 50 Gew.%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Platingruppenmetall, liegen, wenn kleinere Platingruppenmetallkonzentrationen vorgesehen sind (z. B. 0,7 bis 1,8 g/dm3).
Da Palladium die Schadstoffe nicht so wirksam konvertiert wie Platin in gleichen Gewichtsmengen, ist es angezeigt, bei alleiniger Verwendung von Palladium höhere Konzentrationen aus dem beanspruchten Bereich zu wählen. Dies ist unter ökonomischen Gesichtspunkten durchaus vertretbar, da Palladium deutliche Kostenvorteile gegenüber Platin besitzt.
Kombinationen von Platin und Iridium oder Rhodium ergeben ebenfalls gute Wirkungen: Sie sind zwar kostspieliger aber in bestimmten Fällen vorzuziehen, z. B. bei hohem Stickoxidanteil im Abgas.
Die im Patentanspruch angeführten feinteiligen Trägerstoffe und ihre Abmischungen sind besonders wirksam, jedoch können diesen noch folgende Trägerstoffe allein oder in Abmischung eingesetzt werden: MgO, CeO2, GeO2, SnO2, ZrO2, HfO2, ThO2, Nb2Os, WO3, MoO3, Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat und Magnesiumtitanat.
Bevorzugt sind davon die sauren Oxide, da sie etwa gebildetes SO3 weniger speichern als basische Oxide; letztere neigen zur Beladung mit SO3, was mit Aktivitätsverminderung einhergeht und zusätzlich den Nachteil birgt, beim Auftreten von Temperaturspitzen Schwefelsäurenebel (aus SO3 + Wasserdampf) zu emittieren.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren zeichnen sich also insbesondere auch dadurch aus, daß sie trotz der besprochenen hohen Konversionsleistung für partikelförmige und flüchtige Schadstoffe (zu letzteren zählen auch die geruchsintensiven Aldehyde) sehr wenig Schwefel in der Oxidationsstufe +6 emittieren.
Besonders günstig ist dafür, wenn als Trägerstoff eine Abmischung von Aluminiumoxid und Titandioxid, gegebenenfalls in Abmischung mit einem anderen sauren Oxid, im Gewichtsverhältnis 10 : 90 bis 70 : 30, vorzugsweise 20 : 80 bis 60 : 40, verwendet wird.
Damit tritt der schon gemäß SAE-Paper 8 50 013 an Dieselfiltern gemäß der DE-OS 32 32 729 beobachtete vorteilhafte Effekt der Minderung der SO3-Emission auch bei den erfindungsgemäßen Katalysatoren auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen weiter erläutert.
Beispiel 1
Ein zylindrischer, offenzelliger Wabenkörper aus Cordierit mit 114 mm Durchmesser, 115 mm Länge und einer Zelldichte von 82 Zellen/cm2 wird durch Eintauchen in eine 30 Gew.%ige Suspension mit Al2O3 belegt. Nach Trocknung bei 100°C und zweistündiger Temperung bei 400°C liegen 290 g Al2O3 auf dem Träger vor. Der beschichtete Monolith wird anschließend mit einer Lösung von Pt(NH3)4(OH)2, die 3,27 g Pt enthält, imprägniert, bei 120° C getrocknet und 2 h bei 300°C im Formiergasstrom (N2 : H2 = 95 : 5) reduziert. Abschließend wird die Katalysatorvorstufe mit Vanadyloxalatlösung imprägniert, die 9,3 g V2O5 enthält, und 2 h bei 300°C unter Zersetzung der Vanadinverbindung getrocknet.
Vergleichsbeispiel 1
Ein zylindrischer Dieselpartikelfilter mit wechselseitig verstopften Zellen (Hersteller Corning Glas) mit 144 mm Durchmesser und 115 mm Länge, einer Zelldichte von 16 Zellen/in2 und einer Zellwandstärke von 0,64 mm wird wie in DE-OS 32 32 729 beschrieben, von einer Stirnseite her mit Vanadyloxalatlösung imprägniert, die 45 g V2O5 enthält. Nach der Trocknung bei 150°C wird der beschichtete Monolith 1 h bei 700°C getempert, wobei sich Vanadyloxalat zersetzt. Danach erfolgt eine Beschichtung von der anderen Stirnseite her mit einer dünnflüssigen Al2O3-Suspension, die 45 g Al2O3 enthält, und eine Trocknung bei 300°C. Abschließend wird der Filterkörper von derselben Seite her mit einer Lösung von Pt(NH3)4(OH)2 übergossen, die 3,27 g Pt enthält, getrocknet und 2 h bei 300°C im Formiergasstrom (N2 : H2 = 95 : 5) reduziert.
Beispiel 2
Die Dieselabgasreinigungssysteme gemäß Beispiel 1 und 2 wurden am stationären Motorprüfstand getestet, der mit einem 4-Zylinder-Dieselmotor (55 KW, 1,6 l Hubraum) und einer Wasserwirbelstrombremse Typ 230 der Fa. Schenck AG ausgerüstet war. Der Testkraftstoff enthielt 0,2% Schwefel.
Zur Abgasanalytik wurden folgende Geräte eingesetzt:
Der Aktivitätstest erfolgte am Motor bei 2 Leistungsstufen, wobei die Konvertierungsgrade von HC, CO und SO2 zu SO3 nach der Formel:
ermittelt wurde.
Zur Regelung der Abgastemperatur wurde im Abgasrohr ein Kühler installiert, der eine kontinuierliche Steigerung der Temperatur am Filter- bzw. Katalysatoreintritt während des Tests in Verbindung mit Drehzahl und Laständerung des Motors ermöglichte.
Motoreinstellungen
Nach den Tests im frischen Zustand wurden Filter und Katalysator am Motor ohne Kühlsystem 100 h mit folgender Motoreinstellung gealtert:
Im frischen und gealterten Zustand wurden CO, HC und SO2-Konvertierungen über der Abgaseintrittstemperatur für die beiden getesteten Systeme mit folgenden Ergebnissen ermittelt:
Eine 50%ige Konvertierung für CO wurde nach Motoralterung im untersuchten Temperaturbereich nicht mehr erreicht.
Weiterhin wurden die Konvertierungen bei 250°C bestimmt, was einer mittleren Abgastemperatur bei Dieselmotoren im Kurzstreckenbetrieb entspricht.
Im Betriebszustand bei 520°C Abgastemperatur und 70 N Last wurden folgende Werte für den Druckverlust für die Abgasreinigungssysteme ermittelt:
Bei Vergleich der Testergebnisse zeigt das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem nach Beispiel 1 gegenüber Vergleichsbeispiel 1 nach Stand der Technik folgende Vorteile:
Im kritischen Abgastemperaturbereich zwischen 150 und 250°C sind die Konvertierungsgrade für CO und HC wesentlich höher, besonders nach Motoralterung.
Der Durchflußwiderstand ist beim wabenförmigen Katalysator (Beispiel 1) gegenüber dem unbeladenen und besonders dem beladenen Filter (Vergleichsbeispiel 1) deutlich geringer.
Beispiel 3-6
Ein keramischer Wabenkörper mit 102 mm Durchmesser, 114 mm Länge und einer Zelldichte von 62 Zellen/cm2 wird durch Tauchen in eine wäßrige Suspension aus γ-Al2O3 (spezifische Oberfläche 160 m2/g) und Ausblasen überschüssigen Beschichtungsmaterials aus den offenen Kanälen mit einem Al2O3-Überzug versehen. Nach dem Trocknen bei 120°C und Tempern bei 700°C an Luft wird der beschichtete Formkörper mit H2PtCl6 imprägniert, erneut bei 120°C getrocknet und 2 h bei 500°C im Formiergasstrom (N2 : H2 = 95 : 5) reduziert. Anschließend wird der Katalysator durch Imprägnierung mit einer wäßrigen Lösung von Vanadyloxalat, Trocknung bei 120°C und Zersetzung des Vanadylsalzes bei 350°C an Luft fertiggestellt. Bezüglich der Katalysatorzusammensetzungen siehe Tabelle 1.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Katalysator nach Beispiel 6 wird hergestellt, jedoch nicht mit Vanadyloxalat imprägniert.
Beispiel 7, 8
Ein Katalysator wird hergestellt nach Beispiel 3 mit dem Unterschied, daß als Edelmetallkomponente Pt(NH3)i(OH)2 eingesetzt wird und statt der Reduktion eine 2stündige Temperung an Luft bei 450°C erfolgt.
Ein Trägerkörper (Durchmesser 100 mm, Länge 118 mm, 62 Zellen/cm2) aus hochtemperaturbeständigem Stahl, der Fe, Cr und Al als wesentliche Legierungsbestandteile aufweist, wird mit einer wäßrigen Suspension aus γ-Al2O3 (spezifische Oberfläche 100 m2/g) und Vanadyloxalat belegt, getrocknet und bei 400°C an Luft kalziniert. Anschließend wird die Katalysatorvorstufe mit Pt(NH3)4(NO3)2 imprägniert, bei 120°C getrocknet und 1 h im Formiergasstrom (N2 : H2 = 95 : 5) 2 h bei 500°C reduziert.
Beispiele 10 und 11
Ein keramischer Wabenkörper wie in Beispiel 3 beschrieben wird mit einer wäßrigen Suspension aus γ-Al2O3 mit einer spezifischen Oberfläche von 120 m2/g beschichtet. Nach der Trocknung bei 105°C und 3stündiger Temperung bei 550°C wird der Formkörper mit einer Lösung von Vanadyloxalat imprägniert, bei 120°C getrocknet und 2 h bei 350°C an Luft kalziniert. Anschließend erfolgt eine Imprägnierung mit H2PtCl6 und Pd(NO3)2, eine Trocknung bei 120°C und eine Reduktion bei 450°C im Formiergasstrom.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Katalysator nach Beispiel 10 wird hergestellt, ohne zur Suspension von γ-Al2O3 Vanadyloxalat zuzusetzen.
Beispiel 12
Ein Katalysator nach Beispiel 10, wird ausschließlich mit Pd als Edelmetallkomponente (eingebracht als Pd(NO3)2) hergestellt.
Beispiel 13
Ein Katalysator nach Beispiel 10 wird unter Verwendung der Edelmetalle Pd (eingesetzt als PdCl2) und Ir (eingesetzt als H2IrCl6) im Verhältnis 5 : 1 hergestellt.
Beispiel 14
Ein keramischer Wabenkörper wie in Beispiel 3 beschrieben wird mit einer wäßrigen Suspension aus γ-Al2O3 (140 m2/g), H2PtCl6, RhCl3 und Vanadyloxalat beschichtet, bei 120°C getrocknet und 2 h im Formiergasstrom bei 550°C reduziert.
Beispiel 15
Ein Katalysator wird unter Verwendung der Edelmetallsalze H2PtCl6 und H2IrCl6 nach Beispiel 10 präpariert.
Beispiele 16-19
Ein keramischer Wabenkörper wie in Beispiel 3 beschrieben, wird mit einer wäßrigen Suspension von γ-Al2O3 (180 m2/g) und TiO2 (Degussa P 25, Rutil/Anatas-Gemisch, 51 m2/g spez. Oberfläche) beschichtet. Nach der Trocknung bei 120°C und 2stündiger Temperung bei 450°C wurde der belegte Monolith mit Pt(NH3)4(OH)2 imprägniert. Im Anschluß an die Trocknung bei 150o C erfolgte eine Temperung an Luft bei 300°C. Nach der Belegung mit Vanadyloxalat und Trocknung bei 105°C sowie der Vanadylsalzzersetzung bei 400°C wurde die Katalysatorvorstufe 2 h bei 500°C im Formiergasstrom reduziert.
Beispiel 20
Ein Katalysator nach Beispiel 12 wird mit einer wäßrigen Suspension hergestellt, die γ-Al2O3 (120 m2/g) und SiO2 (Degussa FK 320, 170 m2/g spez. Oberfläche) enthält.
Beispiel 21
Ein Katalysator nach Beispiel 6 wird mit einer wäßrigen Suspension hergestellt, die γ-Al2O3 (140 m2/g spez. Oberfläche) und H-Mordenit enthält.
Beispiel 22
Ein Katalysator nach Beispiel 6 wird anstelle von Vanadyloxalat mit KVO3-Lösung nachimprägniert.
Tabelle 1
Katalysatorzusammensetzung der Beispiele 3-22
Tabelle 2
Konvertierung der Katalysatoren aus Beispiel 3-22 im Frischzustand
Tabelle 3
Konvertierung einiger Katalysatoren nach 100 h Motordauertest bei 550°C Abgastemperatur

Claims (5)

1. Ohne Partikelabscheidung und zyklische Abreinigung kontinuierlich arbeitender Katalysator zur oxidativen Reinigung der Abgase von Dieselmotoren mit hoher Konversionsleistung für Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid bei niedrigen Temperaturen und gehemmter Oxidationswirkung gegenüber NO und SO2 mit auf feinteiligem Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Zeolith sowie deren Abmischungen als aktivitätsfördernden Trägerstoff aufgebrachten Vanadinverbindungen und Platingruppenmetallen als aktive Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente als mit Vanadin dotiertes bzw. mit einer oxidischen Vanadinverbindung in Berührung stehendes Platin, Palladium, Rhodium und/oder Iridium vorliegt und alle Katalysatorkomponenten auf den freidurchströmbaren Kanälen eines monolithischen bzw. wabenförmigen inerten Trägers aus Keramik oder Metall angeordnet sind, erhältlich durch gleichzeitiges oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgendes Imprägnieren des aktivitätsfördernden Trägerstoffs mit einer Lösung von Verbindungen der Platingruppenmetalle und einer Lösung einer Vanadinverbindung, Trocknen sowie gegebenenfalls Kalzinieren bei Temperaturen von mindestens 200°C, bevorzugt in einem Wasserstoff enthaltenden Gasstrom, wobei die Imprägnierung mit jeweils mindestens einer der beiden Ausgangsstoffe für die aktive Komponente nach oder vor dem Aufbringen des aktivitätsfördernden Trägerstoffs auf dem inerten Träger erfolgt.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als feinteiligen Trägerstoff eine Abmischung von Aluminiumoxid mit Titanoxid, Siliciumdioxid und/oder Zeolith im Gewichtsverhältnis zwischen Aluminiumoxid und den anderen Oxiden von 90 : 10 bis 10 : 90 enthält.
3. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aktivitätsfördernde Trägerstoff in einer Konzentration von 30-250, bevorzugt 75-180, insbesondere 90-150 g/dm3 Katalysatorvolumen, das Vanadin, berechnet als V2O5, in einer Konzentration von 0,1-15 g/dm3 Katalysatorvolumen und die Platingruppenmetalle in einer Konzentration von 0,1-7 g/dm3 Katalysatorvolumen vorliegen.
4. Katalysator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelldichte des monolithischen bzw. wabenförmigen inerten Trägers 5 bis 100 Zellen/cm2 beträgt.
5. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Platingruppenmetall Platin und/oder Palladium vorliegt.
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