DE69203052T2 - Katalysator zur Reinigung von Abgasen. - Google Patents

Katalysator zur Reinigung von Abgasen.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator zum Reinigen eines Abgases, welcher Stickoxide entfernen kann, die in einem Abgas enthalten sind, das zum Beispiel aus einem inneren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, Chemiefabriken, wie Fabriken zum Herstellen von Salpetersäure etc. ausgestoßen wird. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung einen Katalysator zum Reinigen eines Abgases, welcher NOx innerhalb eines weiten Temperaturbereichs in einer sauerstoffreichen Atmosphäre, wie einem Abgas aus einer Magerverbrennungsmaschine, wirksam entfernen kann. Der hier verwendete Ausdruck "sauerstoffreiche Atmosphäre" bedeutet eine Atmosphäre, die einen Sauerstoffgehalt aufweist, der höher ist als der eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • Es ist bekannt, daß Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), welche toxische Substanzen sind, die in einem aus einer inneren Verbrennungsmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind, zum Beispiel unter Verwendung eines Dreiwege-Katalysators, der Platin, Rhodium, Palladium usw., getragen auf einem Träger, umfaßt, entfernt werden. Im Fall eines aus einer Dieselmaschine ausgestoßenen Abgases ist der Dreiwege-Katalysator jedoch nicht wirksam zur Entfernung von Stickoxiden, da das Abgas eine große Menge an Sauerstoff enthält.
  • In kürzlich entwickelten Benzinmaschinen ist die Mager- Verbrennung zum Zweck des Verringerns des Kraftstoffverbrauchs und der Reduzierung der Menge an abgegebenem Kohlendioxidgas notwendig geworden. Da ein Abgas von dieser Magerverbrennungs-Benzinmaschine jedoch eine sauerstoffreiche Atmosphäre umfaßt, war der oben bezeichnete Dreiwegekatalysator nicht wirksam.
  • Im Hinblick auf diese Umstände sind verschiedentliche Vorschläge von Katalysatoren zum Reinigen eines Abgases von Kraftfahrzeugen gemacht worden, wo die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) sowie die Reduktion von Stickoxiden (NOx) gleichzeitig bewirkt werden. Ein kupfer-haltiger Zeolit-Katalysator, der einen Zeoliten umfaßt, welcher mit Kupfer ionengetauscht ist, ist im Stand der Technik als ein Katalysator von diesem Typ zur katalytischen Zersetzung von NOX bekannt (siehe Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 60-125250). Obgleich dieser Katalysator in sauerstoffreicher Atmosphäre NOx mit hoher Wirksamkeit entfernen kann, weist er das Problem auf, daß der Bereich, in dem der Katalysator katalytische Wirkung zeigt, so klein wie 350 bis 400ºC ist.
  • Ein mit Kobalt und einem Erdalkalimetall ionengetauschter Zeolit-Katalysator ist als ein Katalysator zum gleichzeitigen Entfernen von Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen aus einem aus inneren Verbrennungsmaschinen von Kraftfahrzeugen ausgestoßenen, sauerstoffreichen Abgas vorgeschlagen worden, wobei der Katalysator weniger dazu neigt, unter Hitzezerstörung zu leiden, und eine überlegene Haltbarkeit sowie eine hohe katalytische Aktivität aufweist (siehe Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 3-196842 sowie Patentfamilienmitglied EP-A-0 434 063). Dieser Katalysator weist auch das Problem auf, daß der Bereich, in dem der Katalysator katalytische Wirkung zeigt, so klein wie 350 bis 400ºC ist. Gemäß durch die jetzigen Erfinder durchgeführten Studien ist das Problem des Bereiches, in dem der Katalysator katalytische Aktivität zeigt, unzertrennlich von den getragenen Metallkomponenten, das heißt, Kobalt, Erdalkalimetall und Kupfer.
  • Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben bezeichneten Probleme der herkömmlichen Katalysatoren zum Reinigen eines Abgases zu lösen und einen Katalysator zum Reinigen eines Abgases zu entwickeln, welcher Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus einer sauerstoffreichen, Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Atmosphäre innerhalb eines weiten Temperaturbereichs wirksam entfernen kann.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Katalysator zum Reinigen eines Abgases zur Verfügung gestellt, der (i) einen ersten Zeolit- Katalysator, der mit Kobalt und mindestens einem Erdalkalimetall ionengetauscht ist und auf der Einlaßseite eines Abgasstromes angeordnet ist, sowie (ii) einen zweiten Zeolit-Katalysator, der mit Kupfer ionengetauscht ist und auf der Auslaßseite des Abgasstromes angeordnet ist, umfaßt.
  • Gemäß der Erfindung wird ebenso ein Katalysator zum Reinigen eines Abgases zur Verfügung gestellt, der (i) einen Zeolit- Katalysator, der mit Kobalt und mindestens einem Erdalkalimetall ionengetauscht ist, und (ii) einen Zeolit- Katalysator, der mit Kupfer ionengetauscht ist, in einem gemischten Zustand umfaßt.
  • Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden aus der Beschreibung, die nachstehend dargelegt wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung der Figur 1, welche ein Diagramm darstellt, welches den Zustand einer Kombination von Katalysatoren in Beispiel 4 zeigt.
  • Im ersten Katalysator zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Zeolit-Katalysator, umfassend ein Zeolit und darin inkorporiert Kobalt und ein Erdalkalimetall (d.h. die erste Katalysatorkomponente) sowie ein Zeolit-Katalysator, der mit Kupfer ionengetauscht ist (zweite Katalysatorkomponente), jeweils auf einer Einlaßseite eines Abgasstromes und einer Auslaßseite des Abgasstromes in Kombination angeordnet.
  • Der zweite Katalysator zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die erste Katalysatorkomponente und die zweite Katalysatorkomponente in einem gemischten Zustand.
  • Wie im Stand der Technik gut bekannt, sind im Zeoliten, der als ein Träger in der ersten Katalysatorkomponente und der zweiten Katalysatorkomponente des Katalysators zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dreidimensionale Netzwerke mit SiO&sub4;- und AlO&sub4;-Tetraedern gebildet. Einzelne Tetraeder sind zu einer Sauerstoff- Vernetzung durch die Ecke des Tetraeders verbunden, um eine Netzwerkstruktur mit miteinander verbundenen Mikroporen zu bilden, und ein austauschbares Kation wird in eine ionentauschbare Stelle mit negativer Gitterladung eingeführt. Der Zeolit hat im allgemeine die folgende Zusammensetzung:
  • X M&sub2;/nO Al&sub2;O&sub3; y SiO&sub2; z H&sub2;O,
  • wobei n eine Valenz des Kations (M) ist, x 0,8 bis 2 ist, y mindestends 2 beträgt und z mindestens 0 (null) beträgt.
  • In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zeoliten ist das SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis vorzugsweise mindestens 10, weiter bevorzugt 10 bis 200. Wenn das Molverhältnis weniger als 10 beträgt, sind die Hitzebeständigkeit und die Haltbarkeit des Zeoliten so niedrig sind, daß die Möglichkeit besteht, daß die Hitzebeständigkeit und die Haltbarkeit des Katalysators unbefriedigend sind. Der als Katalysator der vorliegenden Erfindung verwendbare Zeolit kann irgendeiner von den natürlichen Zeoliten und den sysnthetischen Zeoliten sein. Es gibt keine besondere Beschränkung über die Methode zur Herstellung des Zeoliten. Repräsentative Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zeoliten schließen Ferrierit, Y, ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-20 und Mordenit ein. Diese Zeolite können als solche als Katalysator der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Alternativ können sie als Katalysator nach Behandlung mit einem Ammoniumsalz, einer Mineralsäure oder dergleichen zum Ionenaustausch, um einen Zeoliten vom NH&sub4;+- oder H+-Typ zu bilden, verwendet werden.
  • Der in der ersten Katalysatorkomponente der vorliegenden Erfindung verwendbare Zeolite muß Kobalt und mindestens ein Erdalkalimetall (zum Beispiel Ba, Ca, Mg, Sr, Be, Ra etc.) enthalten. Kobalt und ein Erdalkalimetall können in den Zeoliten durch irgendein bekanntes Verfahren inkorporiert bzw. eingeführt werden und werden im allgemeinen durch ein Ionenaustauschverfahren, ein Imprägnierverfahren etc. inkorporiert. Das Ionenaustauschverfahren wird besonders bevorzugt.
  • Das bei dem Ionenaustausch des Erdalkalimetalls verwendbare Salz ist nicht beschränkt, solange es in Wasser löslich ist, und es ist vorzugsweise Nitrat und Chlorid mit hoher Löslichkeit. Der Ionenaustausch wird durch ein gewöhnliches Ionenaustauschverfahren ausgeführt, wie eine Methode, bei der ein Salz eines Erdalkalimetalls in eine Aufschämmung des Zeoliten gebracht wird, und eine Methode, bei der der Zeolit in eine wässrige Lösung eines Erdalkalimetallsalzes gebracht wird. Die Lösungstemperatur beträgt vorzugsweise 20 bis 100ºC, weiter bevorzugt 40 bis 90ºC. Die Konzentration des Erdalkalimetallsalzes in der wässrigen Lösung beträgt 0,01 bis 5 Mol/Liter, bevorzugt 0,1 bis 2 Mol/Liter. Es gibt keine besondere Beschränkung über das Feststoff-Flüssigkeits- Verhältnis des Zeoliten gegenüber der wässrigen Lösung, solange Rühren ausreichend ausgeführt werden kann. Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%.
  • Auf der anderen Seite können bei dem Ionenaustausch des Kobalts irgendwelche Kobaltsalze verwendet werden, solange sie in Wasser löslich sind. Das Kobaltsalz ist vorzugsweise ein divalentes Acetat. Bei dem Ionenaustausch des Kobalts gibt es keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Zahl der Ionenaustausche, solange das Ausmaß des Austausches hoch ist. Wenn das Ausmaß des Austauschs gering ist, ist es möglich, den Ionenaustausch zweimal oder mehrmals zu wiederholen. Die Zahl der Ionenaustausche ist nicht begrenzt, und die zwei- bis fünffache Wiederholung ist ausreichend.
  • Der Ionenaustausch kann durch das gleiche Verfahren wie dem oben im Zusammenhang mit dem Ionenaustausch des Erdalkalimetalls angegebenen ausgeführt werden. Die Konzentration des Kobaltacetats in der wässrigen Lösung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 Mol/Liter, weiter bevorzugt 0,1 bis 1 Mol/Liter. Wenn die Konzentration zu gering ist, ist es notwending, eine große Menge an Lösung zu verwenden, so daß die Handhabbarkeit vermindert wird. Wenn auf der anderen Seite die Konzentration zu hoch ist, kann entsprechend der Reagensmenge kein Verbesserung des Ausmaßes des Ionenaustausches erhalten werden.
  • Obgleich es keine besondere Beschränkung über die Reihenfolge der Inkorporation des Erdalkalimetalls und des Kobalts gibt, ist es, wenn die Inkorporierung durch das Ionenaustauschverfahren durchgeführt wird, bevorzugt, die Inkorporierung des Erdalkalimetalls und die Inkorporierung des Kobalts in dieser Reihenfolge auszuführen. Hinsichtlich der Gehalte des Erdalkalimetalls und des Kobalts, so beträgt der des Erdalkalimetalls bzw. des Kobalts jeweils vorzugsweise das 0,1- bis 1-fache (weiter bevorzugt das 0,3- bis 0,8-fache) bzw. das 0,1- bis 1,7-fache (weiter bevorzugt das 0,5- bis 1,5-fache), in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im Zeoliten. Der Gesamtgehalt von Erdalkalimetall und Kobalt ist vorzugsweise das 1,0- bis 2,5-fache. Wenn der Gehalt des Erdalkalimetalls zu gering ist, besteht die Möglichkeit, daß keine zufriedenstellende Verbesserung der Haltbarkeit und der katalytischen Aktivität erzielt werden kann. Wenn auf der anderen Seite der Gehalt zu hoch ist, ist es schwierig, eine der Zugabemenge entsprechende Wirkung zu erhalten. Wenn der Gehalt an Kobalt zu gering ist, besteht die Möglichkeit, daß das Erzeugnis nicht als Katalysator verwendet werden kann. Wenn auf der anderen Seite der Gehalt zu hoch ist, ist es schwierig, eine der Zugabemenge entsprechende Haltbarkeit und Aktivität zu erhalten. Es ist auch möglich, Erdalkalimetall und Kobalt zu verwenden, nachdem sie auf den Zeoliten aufgetragen worden sind, zum Beispiel durch Verdampfung zur Trockne. Die Verdampfung zur Trockne kann durch herkömmliche Methoden durchgeführt werden, einschließlich eine Methode, die das Einbringen des Zeoliten in eine wässrige Lösung, die ein Erdalkalimetall oder Kobalt enthält, und das Verdampfen des Wasserlösungsmittels in einem Trockner oder dergleichen umfaßt. Es besteht keine besondere Beschränkung über die Konzentration des Erdalkalimetall- und Kobaltsalzes in der wässrigen Lösung, solange das Erdalkalimetall und das Kobalt homogen auf dem Zeoliten abgeschieden werden kann. Die Konzentration beträgt gewöhnlich 0,01 bis 1 Mol/Liter. Der ionengetauschte Zeolit wird vor der Verwendung als Katalysator einer Fest-Flüssig- Trennung, Waschen und Trocknen unterzogen. Wenn erforderlich, kann er als Katalysator nach einer Kalzinierung verwendet werden, obgleich es keine besondere Beschränkung über die Kalzinierungsbedingungen gibt. Die Kalzinierung wird gewöhnlich bei 400 bis 600ºC für 2 bis 5 Stunden durchgeführt.
  • In der zweiten Katalysatorkomponente der vorliegenden Erfindung wird Kupfer durch ein Ionenaustauschverfahren in den Zeoliten inkorporiert bzw. eingeführt. Obgleich es keine besondere Beschränkung über die Menge an Kupfer gibt, beträgt die Menge vorzugsweise das 0,1- bis 2,0-fache, weiter bevorzugt das 0,3- bis 1,5-fache, in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im Zeoliten. Kupfer kann durch irgendein herkömmliches Verfahren inkorporiert werden, zum Beispiel ein Ionenaustauschverfahren oder ein Imprägnierverfahren. Zum Beispiel können Na&spplus;, H&spplus; oder andere Ionen, die in den Ionenaustauschstellen des Zeoliten mit negativer Gitterladung eingeführt sind, mit einem Kupferion ausgetauscht werden. Das Kupferion ist in der Form von Cu&spplus;, Cu²&spplus;, CuOH&spplus; etc. vorhanden. Der mit Kupferionen ausgetauschte Zeolit wird vor Verwendung als Katalysator einer Flüssig-Fest- Trennung, Waschen und Trocknen unterzogen. Wenn erforderlich, kann er als Katalysator nach einer Kalzinierung verwendet werden. Obgleich es keine besondere Beschränkung über die Kalzinierungsbedingungen gibt, wird die Kalzinierung gewöhnlich bei 400 bis 600ºC für 2 bis 5 Stunden durchgeführt.
  • In der ersten Ausführungsform des Katalysators zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung können die erste Katalysatorkomponente und die zweite Katalysatorkomponente, die jeweils auf einem Zeoliten getragen werden, getrennt granuliert oder geformt werden in ein Granulat oder ein Pellet oder aufgetragen werden auf ein Grundmaterial mit Honigwabenstruktur oder irgendeiner anderen Form und dann jeweils angebracht werden als ein monolithischer Kombinationskatalysator auf einer Einlaßseite (erste Katalysatorkomponente) eines Abgases und einer Auslaßseite (zweite Katalysatorkomponente) des Abgases.
  • In der zweiten Ausführungsform des Katalysators zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein mit Kobalt und einem Erdalkalimetall ionengetauschter Zeolitkatalysator und ein mit Kupfer ionengetauschter Zeolitkatalysator zufällig bzw. wahllos auf einem geeigneten Grundmaterial, wie Cordierit, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid- Aluminiumoxid oder Spodumen, getragen, und diese Katalysatorkomponenten werden in Form einer Mischung existieren gelassen.
  • Die Reinigung eines Abgases kann durchgeführt werden unter Verwendung eines Katalysators zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren, bei dem der oben bezeichnete Katalysator in Kontakt mit einem Abgas gebracht wird, welches NOx, CO und HC enthält, insbesondere mit einem sauerstoffreichen Abgas (d.h. ein Abgas mit einem hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnis; d.h. dem sogenannten "Magerbereich"), welches aus einer Innen-Verbrennungsmaschine von Kraftfahrzeugen etc. ausgestoßen wird.
  • In dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt, obgleich es keine besondere Beschränkung über die Raumgeschwindigkeit (SV) gibt, bei der ein Abgas in die Katalysatorschicht eingeführt wird, die Raumgeschwindigkeit zum Beispiel aus der Sicht der Erhaltung der Aktivität bevorzugt 1000 bis 500000/h.
  • Gemäß des oben bezeichneten Verfahrens werden die Leistung des mit Cu-Ionen ionengetauschten Zeolitkatalysators und die Leistung des mit Co und einem Erdalkalimetall ionengetauschten Zeolitkatalysators simultan ausgeübt, und die Wechselwirkung zwischen den beiden Zeolitkatalysatoren wird stark. Im Fall der alleinigen Verwendung eines mit Co und einem Erdalkalimetall ionengetauschten Zeolitkatalysators zum Beispiel werden einige der HC-Komponenten bei der HC-Oxidation nicht verbraucht. Da der mit Cu-Ionen ionengetauschte Zeolitkatalysator keine HC- Selektivität besitzt (das heißt, der Cu-enthaltende Zeolit kann irgendein HC verbrauchen), kann das HC im Abgas effektiv unter Anwendung geraten durch eine Kombination oder ein Mischen der zwei Zeolitkatalysator-Typen. Dies verbreitert den Temperaturbereich, in dem eine reduktive Spaltung des NOx auftritt, und die katalytische Aktivität kann verbessert werden (das heißt, es erlaubt das Entfernen des NOx mit hohem Umsatz innerhalb eines breiten Temperaturbereichs von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur). Ferner kann der Temperaturbereich durch Variieren des Mischverhältnisses oder der Verteilungsverhältnisses des auf der Einlaßseite des Abgasstroms angebrachten Katalysators zu dem auf der Auslaßseite des Abgasstroms angebrachten Katalysator eingestellt werden.
    • Beispiele
  • Dei vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert, ist aber nicht auf diese beschränkt.
    • Beispiel 1
  • Eine 20g-Menge eines ZSM-5-Zeoliten vom Ammonium-Typ mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 38,5 wurden in 180 g einer wässrigen 1,09 Mol/Liter-Lösung Bariumchlorid geladen, und die Mischung wurde für 16 Stunden bei 80ºC gerührt. Nach der Fest- Flüssig-Trennung wurde der Feststoff mit Wasser ausreichend gewaschen und in 180 g eines 0,23 Mol/Liter Kobalt(II)acetat- Tetrahydrats geladen, und die Mischung wurde für 16 Stunden bei 80ºC gerührt. Nach der Fest-Flüssig-Trennung der Aufschlämmung wurde der Zeolitkuchen in eine frische wässrige Lösung mit der oben bezeichneten Zusammensetzung geladen, und die oben bezeichnete Prozedur wurde wiederholt. Nach der Fest-Flüssig- Trennung wurde der Feststoff mit Wasser gewaschen und für 10 Stunden bei 110ºC getrocknet. Der resultierende Katalysator 1-1 wurde chemisch analysiert, um die Barium- und Kobalt-Gehalte zu bestimmen. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß Barium und Kobalt (in Form des divalenten Kobalts) in Mengen von jeweils dem 0,51-fachen bzw. dem 0,57-fachen, in Form des Molverhältnisses gegenüber Al&sub2;O&sub3; im Zeoliten, enthalten waren.
  • Getrennt davon wurden 209 eines Zeoliten vom Ammonium-Typ mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 38,9 in 150 cc einer 0,1 Mol/Liter-Kupferacetatlösung geladen, und Ammoniak wurde hinzugegeben, um den pH auf 10,5 einzustellen. Dann wurde die Aufschlämmung bei Raumtemperatur für 24 Stunden gerührt. Nach der Fest-Flüssig-Trennung wurde der Feststoff ausreichend mit Wasser gewaschen und für 16 Stunden bei 105ºC getrocknet. Der resultierende Katalysator 1-2 wurde chemisch analysiert. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß Kupfer (in Form des divalenten Kupfers) in einer Menge vom 1,0-fachen, in Form des Molverhältnisses gegenüber Al&sub2;O&sub3;, enthalten war.
  • Die oben hergestellten Katalysatoren 1-1 und 1-2 wurden miteinander in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 gemischt, und die Mischung wurde als ein Katalysator für einen Test verwendet. Ein Mischkatalysator, umfassend die Katalysatoren 1- 1 und 1-2, destilliertes Wasser und Siliciumdioxid-Sol (Feststoffgehalt 40%), wurde in einem Gewichtsverhältnis von 9 : 4 : 5 gemischt, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt, um eine Aufschlämmung zu liefern.
  • Dann wurde ein kommerziell erhältliches Cordierit-Honigwaben- Grundmaterial (Abmessungen: 30 mm φ x 50 mm L) in die oben bezeichnete Aufschlämmung eingetaucht und dann herausgenommen, und die überschüssige Aufschlämmung wurde weggeblasen. Das überschichtete Material wurde einer Luftgebläsetrocknung unterzogen und bei einer Temperatur von 500ºC für 3 Stunden kalziniert, um einen Honigwaben-Katalysator bereitzustellen (d.h. den Katalysator von Beispiel 1), der das Grundmaterial und, zufällig bzw. wahllos darauf getragen, den mit Co und Ba ionengetauschten Katalysator 1-1 und den mit Cu ionengetauschten Katalysator 1-2 umfaßte.
    • Beispiel 2
  • Die in Beispiel 1 hergestellten Katalysatoren 1-1 und 1-2 wurden miteinander in einem Gewischtsverhältnis von 2 : 1 gemischt, und die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, um einen Honigwaben-Katalysator (d.h. den Katalysator von Beispiel 2) bereitzustellen.
    • Beispiel 3
  • Die in Beispiel 1 hergestellten Katalysatoren 1-1 und 1-2 wurden miteinander in einem Gewischtsverhältnis von 1 : 2 gemischt, und die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, um einen Honigwaben-Katalysator (d.h. den Katalysator von Beispiel 3) bereitzustellen.
    • Beispiel 4
  • Der Ba als Erdalkalimetall enthaltende Katalysator 4-1 wurde in der gleichen Weise wie der in Beispiel 1 zur Herstellung des Katalysators 1-1 verwendeten hergestellt. Zu diesem Katalysator wurden destilliertes Wasser und Siliciumdioxid-Sol mit einem Feststoffgehalt von 40% miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 9 : 4 : 5 gemischt, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt, um eine Aufschlämmung A zu liefern.
  • Zu dem Katalysator 4-2, der in der gleichen Weise wie der in Beispiel 1 zur Herstellung des Katalysators 1-2 verwendeten hergestellt wurde, wurden destilliertes Wasser und Siliciumdioxid-Sol mit einem Feststoffgehalt von 40% miteinander mit einem Geweichtsverhältnis von 9 : 4 : 5 gemischt, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt, um eine Aufschlämmung B zu liefern.
  • Zwei Arten von Honigwaben-Katalysatoren A und B wurden unter Verwendung der Aufschlämmungen A und B in der gleichen Weise wie der in Beispiel 1 zur Herstellung des Honigwaben- Katalysators verwendeten hergestellt. Der Co und Ba enthaltende Katalysator A wurde in Kombination mit dem Cu enthaltenden Katalysator B in einem Volumenverhältnis von 1 : 1 (einschließlich des Honigwaben-Grundmaterials), wie in Fig. 1 gezeigt, verwendet, um einen einzigen Honigwaben-Katalysator (d.h. den Katalysator von Beispiel 4) bereitzustellen.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, um einen Honigwaben-Katalysator aus einem Katalysator herzustellen, der in der gleichen Weise wie der in Beispiel 1 zur Herstellung des Katalysators 1-2 verwendeten hergestellt wurde (d.h. den Katalysator von Vergleichsbeispiel 1).
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, um einen Honigwaben-Katalysator aus einem Katalysator herzustellen, der in der gleichen Weise wie der in Beispiel 1 zur Herstellung des Katalysators 1-1 verwendeten hergestellt wurde (d.h. den Katalysator von Vergleichsbeispiel 2).
    • Test zur Beurteilung der Katalysatorleistung
  • Ein konventioneller Festbett-Durchflußreaktor wurde verwendet, und ein Modell-Abgas, das einem A/F = 22 (HC: 1170 ppm, CO: 1200 ppm, NOx: 530 ppm, O&sub2;: 7,5%, H&sub2;O: 10%) entsprach, wurde durch den Reaktor bei einer Raumgeschwindigkeit (SV) von 85700/h durchgeleitet, um die Umsätze bei jeweiligen Temperaturen zu bestimmen. Die Resultate werden in den Tabellen 1 und 2 geliefert. Tabelle 1 Ergebnisse der Beurteilung der Katalysator-Aktivität (Wirkungsgrad: %) Katalysator Beispiel 1 Vergleichsbsp.¹ Temp. (ºC) Tabelle 2 Ergebnisse der Beurteilung der Katalysator-Aktivität (Wirkungsgrad: %) Katalysator Beispiel Temp. (ºC)
  • Wie aus den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Ergebnissen klar wird, kann der Temperaturbereich, in dem der Katalysator gute Reinigungsaktivität zeigt, verbreitert werden, wenn ein mit Kobalt und einem Erdalkalimetall ionengetauschter Zeolit- Katalysator in Verbindung mit einem mit Kupfer ionengetauschten Zeolit-Katalysator in der oben beschriebenen Weise gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, im Vergleich zum dem Fall, daß jeder Katalysator allein verwendet wird, was dadurch den Katalysator der vorliegenden Erfindung Praktisch nützlich macht.

Claims (12)

1. Katalysator zum Reinigen eines Abgases, umfassend (i) einen ersten Zeolit-Katalysator, der mit Kobalt und mindestens einem Erdalkalimetall ionengetauscht ist, angeordnet auf der Einlaßseite eines Abgasstromes, und (ii) einen zweiten Zeolit- Katalysator, der mit Kupfer ionengetauscht ist, angeordnet auf der Auslaßseite des Abgasstromes.
2. Katalysator gemäß Anspruch 1, wobei das Erdalkalimetall mindestens ein Metall ist, das aus der aus Ba, Ca, Mg, Sr, Be und Ra bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
3. Katalysator gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des Kobalts das 0,1- bis 1,7-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im ersten Zeolit-Katalysator beträgt.
4. Katalysator gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des Erdalkalimetalls das 0,1- bis 1-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im ersten Zeolit-Katalysator beträgt.
5. Katalysator gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des Kupfers das 0,1- bis 2-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im zweiten Zeolit-Katalysator beträgt.
6. Katalysator zum Reinigen eines Abgases, umfassend in einem gemischten Zustand (i) einen ersten Zeolit-Katalysator, der mit Kobalt und mindestens einem Erdalkalimetall ionengetauscht ist, und (ii) einen zweiten Zeolit-Katalysator, der mit Kupfer ionengetauscht ist.
7. Katalysator gemäß Anspruch 6, wobei das Erdalkalimetall mindestens ein Metall ist, das aus der aus Ba, Ca, Mg, Sr, Be und Ra bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
8. Katalysator gemäß Anspruch 6, wobei die Menge des Kobalts das 0,1- bis 1,7-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im ersten Zeolit-Katalysator beträgt.
9. Katalysator gemäß Anspruch 6, wobei die Menge des Erdalkalimetalls das 0,1- bis 1-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im ersten Zeolit-Katalysator beträgt.
10. Katalysator gemäß Anspruch 6, wobei die Menge des Kupfers das 0,1- bis 2-fache in Form des Molverhältnisses zu Aluminiumoxid im zweiten Zeolit-Katalysator beträgt.
11. Verfahren zum Reinigen eines Abgases, welches Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe in einer saurestoffreichen Atmosphäre enthält, umfassend das Kontaktieren des Katalysators von Anspruch 1 mit dem Abgas.
12. Verfahren zum Reinigen eines Abgases, welches Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe in einer saurestoffreichen Atmosphäre enthält, umfassend das Kontaktieren des Katalysators von Anspruch 6 mit dem Abgas.
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