EP0212312B1 - Aufgebauter Katalysatorträgerkörper mit grosser Querschnittsfläche - Google Patents

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EP0212312B1
EP0212312B1 EP86110160A EP86110160A EP0212312B1 EP 0212312 B1 EP0212312 B1 EP 0212312B1 EP 86110160 A EP86110160 A EP 86110160A EP 86110160 A EP86110160 A EP 86110160A EP 0212312 B1 EP0212312 B1 EP 0212312B1
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EP
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units
cross
sectional area
catalyst carrier
carrier body
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EP86110160A
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Theodor Dipl.-Ing. Cyron
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Original Assignee
Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal

Definitions

  • the present invention relates to a catalyst carrier body according to the preamble of claim 1.
  • catalyst supports with large cross-sectional areas for large throughputs are required for larger plants. It is known to wind or layer such catalyst carrier bodies from alternating layers of smooth and corrugated sheets. Such wound or layered laminated cores are usually still subjected to subsequent joining treatment, for example soldering.
  • Catalyst carrier bodies constructed from small units are known, for example, from DE-A 2 247 947.
  • US Pat. No. 4,303,618 also discloses round catalyst bodies of the same size lying close together. In the known arrangements, however, a predetermined area can only be used incompletely, since there are still free spaces of considerable size between the individual bodies.
  • the object of the present invention is therefore a catalyst carrier body composed of smaller units with a large and / or irregularly shaped cross-sectional area, which avoids the problems mentioned above.
  • the catalyst carrier body from a plurality of different smaller units which are arranged next to one another in a densely packed manner in a predetermined cross-sectional area.
  • any unfilled channels in the predetermined cross-sectional area can still be present. If these channels are not too large, this is not a problem. Otherwise such free spaces can be sealed against gas passage. According to claim 4, the sealing of any free spaces is carried out by casting with a ceramic mass. It is also possible to use suitable masks on the inlet or outlet side of the catalyst carrier body.
  • Another possibility for stabilizing the entire structure of a catalyst carrier body according to the invention is to insert the smaller units according to claim 5 into one or more preformed plates in corresponding holes and to fasten them by means of joining technology.
  • Such plates can be stamped or otherwise produced in a simple manner and form a stable holder for the built-up catalyst carrier body.
  • FIG. 1 shows a cross section through a built-up catalyst carrier body 10, which is composed of several smaller circular units 11.
  • the smaller units 11 can NEN in particular mass-produced, simple cylindrical wound catalyst carrier body.
  • 11 even smaller units 17 are arranged in the spaces 15 between the smaller units 11.
  • the points of contact 12 between the units 11 and, if appropriate, the units 16, 17 and the points of contact 13 with the edge can be connected by joining technology. Any remaining gaps can be poured out with ceramic material or covered with suitable shadow masks. It is also possible to insert the smaller units 11, 16, 17 into a perforated plate which corresponds exactly to the configuration shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a section from a straight-line edged built-up catalyst carrier cross section. This schematic representation also applies in a similar way to irregularly bordered cross sections.
  • smaller units 21 and even smaller units 26, 27 are used to fill the predetermined cross-sectional area.
  • the contact points 22, 23 of the individual parts can be connected by means of joining technology and any remaining free spaces 24, 25 can be sealed by the means described above.

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Description

  • Aufgebauter Katalysatorträgerkörper mit großer Querschnittsfläche
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysatorträgerkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der katalytischen Reinigung von Abgasen und bei anderen katalytischen Prozessen werden für größere Anlagen Katalysatorträgerkörper mit großer Querschnittsfläche für große Durchsätze benötigt. Es ist bekannt, solche Katalysatorträgerkörper aus abwechselnden Lagen von glatten und gewellten Blechen zu wickeln oder zu schichten. Solche gewickelten oder geschichteten Blechpakete werden meist noch einer anschließenden fügetechnischen Behandlung, beispielsweise Löten, unterworfen.
  • Es ist zwar prinzipiell möglich, Katalysatorträgerkörper von fast beliebigem Durchmesser zu wickeln bzw. von beliebig großer Querschnittsfläche zu schichten, jedoch treten praktische Schwierigkeiten bei der Handhabung auf, sobald bestimmte Größen deutlich überschritten werden sollen. So ist ein Beloten von sehr großen Strukturen schwierig und es werden auch sehr große Lötöfen benötigt für die anschließende Wärmebehandlung. Auch ansonsten bietet die Handhabung schon wegen der Dimensionen und des Gewichtes größere Schwierigkeiten, wozu noch Probleme bei der Beschichtung mit katalytischem Material hinzutreten. So tritt ein an sich unerwarteter Effekt auf, nämlich daß größere Einheiten mit einem bestimmten Volumen bei vorgegebenen Kanalquerschnitten der einzelnen Strömungskanäle teurer sein können als mehrere kleinere Katalysatorträgerkörper mit dem gleichen Gesamtvolumen.
  • Aus kleinen Einheiten aufgebaute Katalysatorträgerkörper sind beispielsweise aus der DE-A 2 247 947 bekannt. Auch in der US-A 4 303 618 sind dicht aneinanderliegende, runde Katalysatorkörper gleicher Größe bekannt. Bei den bekannten Anordnungen kann jedoch eine vorgegebene Fläche nur unvollkommen ausgenutzt werden, da zwischen den einzelnen Körpern noch freie Zwischenräume von .erheblicher Größe verbleiben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein aus kleineren Einheiten aufgebauter Katalysatorträgerkörper mit großer und/oder unregelmäßig geformter Querschnittsfläche, der die oben genannten Probleme vermeidet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen, den Katalysatorträgerkörper aus mehreren unterschiedlichen kleineren Einheiten aufzubauen, die in einer vorgegebenen Querschnittsfläche nebeneinander in möglichst dichter Packung angeordnet sind. Bei dieser Vorgehensweise können auch für Einzelstücke mit großer Querschnittsfläche die Kostenvorteile einer Serienfertigung von kleineren Einheiten ausgenutzt werden. Statt Wickel- und Handhabungsvorrichtungen und dergleichen für spezielle Katalysatorträgerkörpertypen mit großem Querschnitt oder einer unregelmäßigen Querschnittsfläche zu verwenden, können solche Katalysatorträgerkörper in einfacher Weise aus mehreren kleineren Einheiten zusammengestellt werden. Ein solches System ist sehr flexibel und ermöglicht eine rentable Fertigung von kleineren Stückzahlen.
  • Wichtig ist, daß ein vorgegebener Querschnitt zunächst mit möglichst großen kreisförmigen Einheiten ausgefüllt und die dann noch vorhandenen Lücken mit kleineren Einheiten weiter geschlossen werden sollen. Durch die Verwendung von nur zwei oder drei verschiedenen Durchmessern bei den kleinen Einheiten läßt sich bereits der weitaus größte Teil der vorhandenen Querschnittsfläche mit Katalysatorträgerkörpern ausfüllen, insbesondere dann, wenn in gewissen Grenzen elastische Einheiten verwendet werden, wie sie z.B. in der EP-A 0 220 468 angegeben sind. Störend bei erfindungsgemäß aufgebauten Katalysatorträgerkörpern können eventuell noch bestehende unausgefüllte Kanäle in der vorgegebenen Querschnittsfläche sein. Sofern diese Kanäle nicht zu groß sind, stellt dies kein Problem dar. Andernfalls können solche Freiräume gegen Gasdurchlaß abgedichtet werden. Gemäß Anspruch 4 erfolgt das Abdichten eventueller Freiräume durch Vergießen mit einer keramischen Masse. Auch eine Verwendung von geeigneten Masken auf der Einlaß- oder Auslaßseite des Katalysatorträgerkörpers ist möglich.
  • Wie in Anspruch 2 weiterhin ausgeführt, beschränkt sich die Verwendung von kleineren Einheiten natürlich nicht auf kreisförmige Ausführungen. Sofern Einheiten mit anders geformten Querschnitten preisgünstig zur Verfügung stehen, können Einheiten von beliebiger Form verwendet werden, wie sie z.B. in der EP-A 0 210 546 beschrieben werden.
  • Zur Stabilisierung der aufgebauten Katalysatorträgerkörper wird im Anspruch 3 vorgeschlagen, die einzelnen Einheiten an ihren Berührungsstellen untereinander fügetechnisch zu verbinden, vorzugsweise zu verlöten. Dies kann gegebenenfalls gleichzeitig mit der Verlötung der Blechlagen in den kleineren Einheiten erfolgen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Stabilisierung des gesamten Aufbaus eines erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörpers besteht darin, die kleineren Einheiten gemäß Anspruch 5 in eine oder mehrere vorgeformte Platten in entsprechende Löcher einzusetzen und fügetechnisch zu befestigen. Solche Platten können auf einfache Weise gestanzt oder anderweitig hergestellt werden und bilden eine stabile Halterung für den aufgebauten Katalysatorträgerkörper.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen
    • Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörper mit kreisförmigem Querschnitt und
    • Figur 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörper mit geradliniger Berandung der Querschnittsfläche.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen aufgebauten Katalysatorträgerkörper 10, welcher aus mehreren kleineren kreisförmigen Einheiten 11 zusammengesetzt ist. Die kleineren Einheiten 11 können insbesondere serienmäßig hergestellte, einfache zylindrisch gewickelte Katalysatorträgerkörper sein. Wie gestrichelt angedeutet, werden in den Zwischenräumen 15 zwischen den kleineren Einheiten 11 weitere noch kleinere Einheiten 17 angeordnet. Das gleiche gilt für die Zwischenräume 14 zwischen den kleineren Einheiten 11 und dem Außenmantel 10, wo weitere kleinere Einheiten 16 angeordnet werden können. Die Berührungsstellen 12 zwischen den Einheiten 11 und gegebenenfalls den Einheiten 16, 17 und die Berührungsstellen 13 mit der Berandung können fügetechnisch verbunden werden. Eventuell noch verbleibende Zwischenräume können mit keramischer Masse ausgegossen, oder durch geeignete Lochmasken abgedeckt werden. Auch das Einsetzen der kleineren Einheiten 11, 16, 17 in eine Lochplatte, die genau der in Figur 1 dargestellten Konfiguration entspricht, ist möglich.
  • In Figur 2 ist ein Ausschnitt aus einem geradlinig berandeten aufgebauten Katalysatorträgerkörper-Querschnitt dargestellt. Diese schematische Darstellung gilt in ähnlicher Weise auch für unregelmäßig berandete Querschnitte. Auch in Figur 2 sind kleinere Einheiten 21 und noch kleinere Einheiten 26, 27 zur Ausfüllung der vorgegebenen Querschnittsfläche verwendet. Auch hier können die Berührungsstellen 22, 23 der einzelnen Teile fügetechnisch verbunden sein und eventuell verbliebene Freiräume 24, 25 durch die oben beschriebenen Mittel abgedichtet werden.

Claims (5)

1. Katalysatorträgerkörper großer und/oder unregelmäßig geformter Querschnittsfläche, bestehend aus abwechselnden Lagen von glatten und gewellten Blechen, wobei der Katalysatorträgerkörper (10; 20) aus mehreren kleineren Einheiten (11; 21) aufgebaut ist, die in einer vorgebbaren, von einem Außenmantel (10; 20) begrenzten Querschnittsfläche nebeneinander angeordnet sind und wobei der größte Teil der Querschnittsfläche mit kleineren Einheiten (11; 21) von kreisförmigem Querschnitt ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bei dichtester Packung kreisförmiger Einheiten (11; 21) vorhandenen Lücken (15; 25) zwischen den Einheiten (11; 21) und/oder die Lücken (14; 24) zwischen den Einheiten (11; 21) und dem Außenmantel (10; 20) mit weiteren noch kleineren Einheiten (17; 27 bzw. 16; 26) zumindest zum Teil auch aufgefüllt sind, wobei verbleibende Freiräume in der ursprünglichen Querschnittsfläche, falls erforderlich, gegen Gasdurchlaß abgedichtet sein können.
2. Katalysatorträgerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche mit kleineren Einheiten ausgefüllt oder nahezu ausgefüllt ist, wobei Einheiten mit rundem und unregelmäßigem Querschnitt nebeneinander in möglichst dichter Packung angeordnet sind.
3. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Einheiten (11; 21 bzw. 16; 26 bzw. 17; 27) an ihren Berührungsstellen miteinander und mit dem Außenmantel (10; 20) der vorgegebenen Querschnittsfläche fügetechnisch verbunden, vorzugsweise verlötet oder verschweißt sind.
4. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verbleibende Freiräume in der ursprünglichen Querschnittsfläche mit einer keramischen Masse vergossen sind.
5. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Einheiten (11; 21 bzw. 16; 26 bzw. 17; 27) in eine oder mehrere vorgeformte Platte(n) mit den Querschnitten der kleineren Einheiten entsprechenden Löchern eingesetzt und fügetechnisch befestigt sind.
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EP0212312A1 (de) 1987-03-04
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