DE618661C

DE618661C - Verfahren zum Entgiften und Geruchlosmachen der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE618661C
Application number: DED63950D
Authority: DE
Original assignee: DEGEA AG AUERGESELLSCHAFT
Current assignee: DEGEA AG AUERGESELLSCHAFT
Priority date: 1932-07-19
Filing date: 1932-07-19
Publication date: 1935-09-13

Description

Verfahren zum Entgiften und Geruchlosmachen der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen Zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen verwendet man zweckmäßig Katalysatoren, an denen die halb- und unverbrannten Bestandteile der Auspuffgase, welche den Geruch und die Giftigkeit verursachen, mit Hilfe des in den Gasen noch enthaltenen oder zugemischten Sauerstoffs verbrennen können. An sich sollen solche Katalysatoren unbegrenzt benutzbar sein. Doch haben alle hierfür schon vorgeschlagenen Stoffe irgendwelche Nachteile aufzuweisen, die ihre praktische Verwendbarkeit bisher ausgeschlossen haben.
Einige derartige Katalysatoren, wie z. B. die Hopkalite und ahnliche Mischungen von fehi verbeilten Oxyden des Kupfers, Mangans, Silbers und Kobalts, sind zwar schon bei Zimmertempieratur wirksam, andenerseits aber sehr empfindlich gegen Wasserdampf und Temperaturschwankungen, wie sie in den aus puffgasen unvermeidlich sind. Andere Katalysatoren, wie Kupferoxid allein und die neuerdings vorgeschlagenen Metallchromite, halten zwar höhere Temperaturen gut aus, beginnen aber erst bei so hohen Temperaturen zu arbeiten, daß ein Abheizen der Auspuffgase etwa auf elektrischem Wege erforderlich wäre. Manche Katalysatoren wieder sind sehr empfindlich gegen Sauerstoffmangel in den Auspuffgasen. Sie werden in diesem Fall zu Metall reduziert, das sich auch unter den für die Oxydation günstigsten Verhältnissen, die im Auspuff möglich sind, nur schwer wieder oxydieren läßt. Dies ist insbesondere der Fall heim Kupferoxyd und den ebenfalls schon vorgeschlagenen Gemischen desselben mit Kobaltoxyd und Calciumplumbat.
Es wurde nun gefunden, daß man alle die vorstehend angeführten Nachteile vermeiden kann durch Verwendung von Katalysatoren, die durch Aufbringen eines Gemisches von Silber bzw. Silberoxyd mit einer oder mehreren seltenen Erden, wie insbesondere Cer-und Thorerde, auf Kieselsäuregel hergestellt sind. Statt Cer und Thorium kann man auch andere Elemente aus der Grupple der seltenen Erden, wie Lanthan oder Neodym, verwenden.
Es stellte sich heraus, daß derartige Katalysatoren schon bei Zimmertemperatur arbeiten und längeres Erhitzen auf 10000 aushalten, ohne an Wirksamkeit einzubüßen. Katalysatoren mit diesen Eigenschaften waren bisher nicht bekannt.
Ihre Herstellung, erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß man ein Gemisch von Salzen der betreffenden Elemente mit flüchtigen Säuren, z. B. die Nitrate, in Wasser löst, mit dieser Lösung das Kieselsäuregel tränkt, trocknet und sodann so lange und auf so hohe Temperaturen erhitzt, bis die flüchtigen Säuren vollständig verdampft und die Salze in die Oxyde übergegangen sind. Hierbei kann auch teilweise Silicatbildung stattfinden: Beispiele I. 100 g Kieselsäuregel werden mit einer Lösung von 9 g Silbernitrat und 27 g Thoriumnitrat in 500 ccm Wasser getränkt. Das getränkte Gel wird im Trockenschrank bei 110° getrocknet und sodann im Luft- oder indifferenten Gasstrom so lange auf 450° erhitzt, bis keine nitrosen Dämpfe mehr entweichen. Leitet man über einen so hergestellten Katalysator bei 500 ein Auspuffgas-Luft-Gemisch, das etwa 10 % Sauerstoff enthält, so wird das Kohlenoxid quantitativ in Kohlendioxyd verwandelt, und auch die halb- und unverbrannten Bestandteile des Auspuffgases, welche den Geruch verursachen, werden verbrannt. Die Wirksamkeit des Katalysators ändert sich auch. nicht, wenn er mehrere Stunden auf 900° erhitzt wird.
2. In Austausch des Thoriums gegen Cer erhält man z. B. durch Tränken von 100 g Kieselsäuregel mit I7 g Silbernitrat und 38,8 g Cernitrat einen Katalysator, der sowohl nach dem Erhitzen auf 4500 als auch nach dem Glühen bei goo0 einen 2 % Kohlenoxid enthaltenden Luftstrom bei 7 50-quantitativ CO-frei macht. Noch mit 1,4 g Silbernitrat und 3,2 g Cernitrat auf 100 g Kieselsäuregel erhält man nach Erhitzen auf 450° eine quantitative Koblenoxydverbrennung bei 100°.
3. Ein durch Tränken von 100 g Kieselsäuregel mit einer wässerigen Lösung von 3,4 g Silbernitrat und 8,7 g Lanthannitrat, Trocknen und Erhitzen auf 500 bis 600° hergestellter Silber-Lanthan-Kieselsäuregel-Katalysator bewirkt in einem Kohlenoxyd-Luft-Gemisch quantitative Verbrennung bei einer Temperatur, die nur etwa 50 höher liegt als bei dem Katalysator nach Beispiel 1. Hinsichtlich der Glühbeständigkeit steht der Silber-Lanthan-Katalysator dem Silber-Thorium-Katalysator nicht nach.
Überhaupt lassen sich die seltenen Erden in diesen Katalysatoren ohne wesentliche Änderungen der Eigenschaften austauschen.
Läßt man dagegen etwa in Beispiel 1 das Thoriumnitrat weg und stellt einen Katalysator her, der lediglich Silber auf Silicagel enthält, so springt derselbe erst um etwa 500 höher an als der Silber-Thorium-Katalysator und büßt nach kurzem Erhitzen auf 9000 seine Wirksamkeit vollständig lein. Ebenso tritt íeine, erhebliche Verschlechterung der Eigenschaften ein, wenn man in Beispiel 1 das Kieselsäuregel durch 100 g Aluminiumoxyd ersetzt, trocknet und zur Zersetzung der Nitrate auf 500 bis 600° erhitzt. der entstandene Silber-Thorium-Aluminium-Katalysator arbeiter vor und nach dem Glühen bei 9000 bei einer Temperatur, die I50 bis 1800 über der Temperatur des quantitativen Arbeitens des entsprechenden Kieselsäuregelkatalysators liegt, nur etwa 500/oig.
Mit der Auffindung dieser gegen Temperaturs chwankungen so unempfindlichen Katalysatoren ist für die technische Durchführung der Geruchlosmachung und Entgiftung der Auspuffgase lein entscheidender Fortschritt erziet. Infolge ihrer Temperaturbeständigkeit kann man die neuen Katalysatoren, zwischen Sieben gelagert, möglichst nahe an den Motor heranbringen, ohne eine Schädigung der Wirkung befürchten zu müssein, Je höher auf diese Weise die durchschnittliche Katalysatortemperatur gebracht werden kann, desto rascher und vollständiger ist die Nachverbrennung, und desto kleiner kann für die Erzielung eines bestimmten Reinheitsgrades das Filter gemacht werden.
Andererseits ist auch keine zusätzliche Heizung der Katalysabormasse notwendig, da die Oxydation der verbrennbaren Auspuffbestandteile schon bei Zimmertemperatur einsetzt und sich der Katalysator durch die Wärme der Auspuffgase und die entstehende Verbrennungswärme von selbst hochheizt.
Die Ermöglichung hoher Filtertemperaturen bringt gegenüber allen bisherigen Verfahren noch den großen Vorteil einer guten Rußverbrennung. Gerade der Ruß verhinderte bisher in den meisten Fällen ein längeres einwandfreies Arbeiten von mit Katalysatoren beschickben Auspufftöpfen. Der Ruß setzte sich auf den Katalysatoren ab und verstopfte die Hohlräume, so daß die Wirksamkeit rasch nachließ und der Widerstand der Filter so hoch anstieg, daß der Motor nicht mehr rationell arbeitete. Auch ein Unbrauchbarwerden durch Reduktion ist bei den neuen Katalysatoren nicht zu befürchten.
Eine besonders angenehme Beigabe ist es, daß die mit den körnigen Katalysatoren beschicken Auspufftöpfe den Abgasen nur wenig Widerstand lentgegensetzen, aber eine außerordentlich gute Schalldämpfung bewirken.

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Entgiften und Geruchlosmachen der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffgase über Katalysatoren geleitet werden, die durch Aufbringen eines Gemisches von Silber bzw. Silberoxyd mit einer oder mehreren seltenen Erden auf Kteselsäuregel hergestellt sind.