DE4104220C2

DE4104220C2 - Festkörperkatalysator

Info

Publication number: DE4104220C2
Application number: DE4104220A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SPECHT KLAUS DR 4650 GELSENKIRCHEN DE
Current assignee: SPECHT KLAUS DR 4650 GELSENKIRCHEN DE
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2011-02-13
Also published as: DE4104220A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Festkörperkatalysator nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Festkörperkatalysator der genannten Art ist aus der DE-A-36 13 744 bekannt. Ein besonderes Problem bei derar tigen Festkörperkatalysatoren besteht darin, daß sich im Bereich der Gasdurchtrittskanäle Staubablagerungen und Verstopfungen ausbilden, die durch elektrostatische Aufladung des Materials verursacht sind. Solche Staubab lagerungen wachsen aufgrund der elektrostatischen Anziehungskräfte nämlich verhältnismäßig schnell an und sind nur schwer zu entfernen. Außerdem treten sol che elektrostatisch verursachten Staubansammlungen an bestimmten Stellen besonders intensiv auf, nämlich dort, wo aufgrund elektrostatischer Effekte (z. B. Spit zenwirkung) besonders starke elektrische Felder entste hen. An solchen Stellen, beispielsweise am Ende der Gasdurchtrittskanäle, ist der Festkörperkatalysator bisweilen schon verstopft, wenn im übrigen eine Abreini gung noch nicht notwendig wäre.

Nach dem Stande der Technik ist es bekannt, das Problem der durch elektrostatische Effekte verursachten Staubab lagerungen dadurch zu lösen, daß durch jeden Gasdurch trittskanal eine dünne, drahtförmige Sonde verläuft. Diese Sonden sind untereinander elektrisch verbunden und geerdet. Hierdurch sollen elektrische Aufladungen im Bereich der Gasdurchtrittskanäle verhindert werden. Zugleich sollen die Sonden durch das durchströmende Gas in Schwingung versetzt werden, wodurch eine mechanische Abreinigung erfolgen soll.

Die Anordnung und Verdrahtung derartiger Sonden erfor dert einen erheblichen Herstellungsaufwand. Darüber hinaus ist nachteilig, daß die Sonden die Wandungen der Gasdurchtrittskanäle nur partiell berühren und deshalb nur partiell für die notwendige Entladung der Oberflä chen sorgen können. Schließlich verursachen die Sonden einen erhöhten Strömungswiderstand und haben nur eine begrenzte Lebensdauer.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den Festkörperka talysator der eingangs genannten Art dahingehend wei terzubilden, daß er einfacher in der Herstellung ist, eine vollständige Entladung der Wandflächen der Strö mungskanäle ermöglicht und die Strömung des durchströ menden Gases weniger behindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnah men vor.

Der Festkörperkatalysator gemäß der Erfindung erfordert für seine Herstellung gegenüber herkömmlichen Festkör perkatalysatoren, die keine Einrichtungen zur Ableitung von elektrostatischen Aufladungen haben, einen kaum gesteigerten Herstellungsaufwand, weil lediglich dem Ausgangsmaterial die elektrisch leitfähige Substanz in ausreichender Menge zugemischt zu werden braucht. In der äußeren Form unterscheidet sich der Festkörperkata lysator gemäß der Erfindung in keiner Weise von her kömmlichen Festkörperkatalysatoren, so daß auch die Gasströmung durch die Gasdurchtrittskanäle in keiner Weise zusätzlich behindert wird. Dadurch, daß nunmehr das gesamte Material des Festköperkatalysators und des gegebenenfalls vorgeschalteten Gleichrichterkörpers aus keramischen Material elektrisch leitend ist und elek trisch geerdet ist, werden zuverlässig alle Wandflächen der Gasdurchtrittskanäle ständig in entladenem Zustand gehalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sehen die Merkmale des Patentanspruchs 2 vor. Die leitfähi gen Substanzen gemäß Patentanspruch 2 erhöhen nicht nur die elektrische Leitfähigkeit des Materials des Festkörperkatalysators, sondern verbessern auch dessen mechanische und/oder wärmetechnischen Eigenschaften. So werden z. B. wesentlich kürzere Aufheiz- und Abkühl zeiten erreicht.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sehen die Merkmale des Patentanspruchs 3 vor. Mit den gemäß Pa tentanspruch 3 vorgeschlagenen Glaskügelchen läßt sich eine erhebliche Steigerung der Abtriebfestigkeit des Materials des Festkörperkatalysators erreichen, was beispielsweise für Einsatzfälle von Bedeutung ist, bei denen das durchtretende Gas stark abrasive Staubparti kel enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert:
Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch einen Katalysator- Baustein und die Zusammensetzung von mehreren Katalysator-Bausteinen zu einer Katalysator-Einheit;

Fig. 2 perspektivisch eine Draufsicht auf einen Katalysator-Baustein, der als Wabenkatalysator ausgebildet ist;

Fig. 3 perspektivisch eine Draufsicht auf einen Katalysator-Baustein, der als Plattenkatalysator ausgebildet ist;

Fig. 4 perspektivisch eine Katalysatsor- Einheit, die einen vorgeschaltenen, aus Keramikmaterial bestehenden Gleichrichterkörper aufweist.

In Fig. 1 ist der Festkörperkatalysator mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Er ist als würfelförmiges Plattenpaket ausgebildet, dessen Platten zwischen sich Gasdurchtrittskanäle freilassen. Das Plattenpaket ist von einem Stahlrahmen 2 umgeben, welcher die einzelnen Platten des Plattenpaketes zusammenhält. Der Stahlrah men 2 und der Festkörperkatalysator 1 bilden gemeinsam einen Katalysatorbaustein, der in der in Fig. 1 durch ei nen Pfeil angedeuteten Art und Weise mit anderen gleichartigen Katalysator-Bausteinen zu einer Kataly satoreinheit zusammengefügt werden kann. Die Katalysa toreinheit ist ebenfalls von einem Stahlrahmen 3 umge ben, an welchem sich die Stahlrahmen 2 der Katalysa tor-Bausteine abstützen. Der Stahlrahmen 3, der mit den Stahlrahmen 2 in elektrisch leitender Verbindung steht, ist über einen Erdleiter 4 geerdet.

Der Festkörperkatalysator 1 besteht beispielsweise aus Titanoxyd (TiO₂) als Trägersubstanz und enthält bei spielsweise Vanadiumpentoxyd (V₂O₅) als katalytisch aktive Komponente. Es können aber auch andere aktive Katalysatorkomponenten eingesetzt werden. Diesen Stof fen des Festkörperkatalysators ist erfindungsgemäß ei ne elektrisch leitende Substanz in fein verteilter Form beigemischt. Diese elektrisch leitende Substanz kann aus Metallpulver, Metallfasern, Graphit, Ruß, Kohlenstoffasern oder ähnlichen Materialien bestehen. Gegebenenfalls kommen auch mit einer leitenden Sub stanz überzogene Glaskügelchen in Frage. Die beigege bene Menge ist so groß, daß die Teilchen der elek trisch leitenden Substanz einander berühren konnen und so das gesamte Material leitfähig machen. Geformt, ge trocknet und/oder erhitzt hat dieses Material eine ähnliche Konsistenz wie Keramik, ist aber gut leitfä hig.

Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, können die Fest körperkatalysatoren 1 auch eine andersartige Platten- oder Wabenstruktur haben. Die Plattenkatalysatoren be stehen in der Regel aus strukturierten Metallblechen, die mit Katalysatormasse beschichtet sind. Mehrere sol cher Bleche werden zu einem Katalysator-Baustein zusam mengesetzt (vgl. Fig. 3). Gerade bei solchen mit Kataly satormasse beschichteten Blechen ist der erfindungsge mäß vorgeschlagene Zusatz von elektrisch leitenden Sub stanzen wichtig, weil bei mit isolierendem Material beschichteten Blechen die elektrostatische Aufladung besonders intensiv wäre. Solche mit isolierendem Mate rial beschichteten Bleche hätten nämlich den Aufbau von Plattenkondensatoren, die sich besonders stark elektro statisch aufladen. Wird dagegen das mit der elektrisch leitfähigen Substanz durchsetzte Material verwendet, kann das Blech als metallischer Leiter für die Erdung verwendet werden, welcher großflächig mit der Katalysa tormasse in Berührung steht.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist den Festkör perkatalysatoren 1 ein aus Keramikmaterial bestehender Gleichrichterkörper 5 vorgeschaltet, dessen Gasdurch trittskanäle mit den Gasdurchtrittskanälen der Fest körperkatalysatoren 1 korrespondieren. Auch das Kera mikmaterial dieses Gleichrichterkörpers 5 enthält miteinander in Berührung stehende Teilchen einer elek trisch leitfähigen Substanz und ist über einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten metallischen Lei ter geerdet. Auf diese Weise werden auch im Bereich des Gleichrichterkörpers 5 unerwünschte elektrische Aufladungen vermieden, die zu Verstopfungen in den Gasdurchtrittskanälen des Gleichrichterkörpers 5 und im Bereich des Gaseintrittes der Festkörperkatalysato ren 1 führen würden.

Claims

1. Festkörperkatalysator für die katalytische Nachbehandlung von Verbrennungsgasen mit einer Viel zahl von Gasdurchtrittskanälen für das zu behandelnde Gas und einer Einrichtung zur Vermeidung von Staubabla gerungen, die durch elektrostatische Aufladung des Mate rials des Festkörperkatalysators verursacht sind, wobei dem Festkörperkatalysator gegebenenfalls ein Gleichrich terkörper aus elektrisch leitfähigem Material vorge schaltet ist, dessen Gasdurchtrittskanäle mit denen des Festkörperkatalysators korrespondieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Festkörperkatalysators (1) und des gegebenenfalls vorgeschalteten, aus Keramik bestehenden ander in Berührung stehende Teilchen einer elektrisch leitfähigen Substanz enthält und über einen mit dem Festkörperkatalysator (1) in Berührung stehenden metal lischen Leiter (2, 3, 4) geerdet ist.

2. Festkörperkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Substanz aus Metall oder Kohlenstoff in Form von Pulver oder von feinen Fasern besteht.

3. Festkörperkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Festkörperkataly sators mit einer leitfähigen Substanz überzogene Glas kügelchen enthält.