Oxidationskatalysator für Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Abgasreinigung von Nutzfahrzeugen mit Dieselmotor, speziell einen für dieses Applikationsfeld besonders gut geeigneten Oxidations- katalysator.
Dieseloxidationskatalysatoren, insbesondere Pt/Alumina-basierte Oxidationskatalysato- ren, sind im Stand der Technik gut bekannt. Sie werden verwendet, um die im Abgas von Dieselmotoren enthaltenen Schadgase Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffe HC mit Hilfe des im Dieselabgas in größerer Menge enthaltenen Sauerstoffs zu den unschädlichen Verbindungen Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf zu oxidieren. Neben Kohlenmonoxid CO und den Kohlenwasserstoffen HC enthält das Abgas von Dieselmotoren Stickoxide NOx und Partikel, die aus der unvollständigen Verbrennung von Dieselkraftstoff und Schmieröl im Zylinder bei zu niedrigen Temperaturen resultieren und überwiegend aus Rußrückständen und gegebenenfalls organischen Agglomeraten bestehen.
Nutzfahrzeuge wie beispielsweise Stadtbusse, Abfallentsorgungsflotten, Bau- oder Landmaschinen werden oft in einem grundsätzlich anderen Fahrbetrieb genutzt als Diesel-Pkw. Daraus resultiert ein anderes Abgasprofil mit erheblich niedrigeren Abgastemperaturen und anderen Abgaszusammensetzungen. So ist im Vergleich zu Diesel-Pkw-Abgasen der Stickoxid-Gehalt deutlich geringer, der Anteil an Partikelemissionen aber unter Umständen merklich erhöht. Wie auch das Abgas von Diesel-Pkw enthält das Abgas der Nutzfahrzeuge ferner Spuren von Schwefeloxiden SOx, die aus der Verbrennung schwefelhaltiger Organyle im Dieselkraftstoff herrühren. Schwefeloxide wirken als Katalysatorgift, da sie an den aktiven Platinzentren chemisorbiert werden und diese somit für die gewünschten katalytischen Umsetzungen blockieren. Im Diesel-Pkw werden solche Vergiftungen von Zeit zu Zeit durch Anfetrung und Erhöhung der Abgastemperaturen auf mehr als 400°C und daraus resultierende thermische Desorption entfernt. In einem ähnlichen Verfahren wird im Diesel-Pkw auch gelegentlich eine aktive Regeneration des Partikelfilters vorgenom-
men, bei dem im Filter abgelagerte Rußpartikel mit dem im Abgas enthaltenen Sauerstoff katalytisch verbrannt werden. Dies gilt, obgleich dieses Verfahren auch für andere Ausfuhrungsformen verwendet wird, insbesondere dann, wenn das Partikelfϊlter ein Wandflußpartikelfilter ist.
Bei vielen Nutzfahrzeuganwendungen verbieten sich aktive thermische Desulfati- sierungen und aktive Partikelfilterregenerationen aufgrund der zu geringen Abgastemperaturen. Sie lassen sich aufgrund des für Nutzfahrzeuge typischen Fahrprofils meist nicht ohne zusätzliche Heizmaßnahmen applizieren, was zu einer nicht akzeptablen Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs führt. Abgasreinigungsanlagen für Nutzfahrzeuge müssen daher mit schwefelvergiftungsresistenten Abgasreinigungsaggregaten ausgerüstet sein, die effektiv CO-, HC- und Partikelemissionen entfernen, ohne daß aktive Partikelfilterregenerationen oder spezielle Desulfatisierungsmaßnahmen zum Erhalt der Funktionalitäten nötig sind.
Hierfür bietet sich eine Kombination aus Oxidationskatalysator und Partikelfilter gemäß der EP-B-O 341 832 grundsätzlich an, sofern ein offenes Partikelfiltersubstrat verwendet wird. Die Partikelfilterregeneration erfolgt dann in situ durch Umsetzung der im Filtergewebe abgeschiedenen Rußpartikel mit NO2, das über dem vorgeschalteten Oxidationskatalysator erzeugt wird. Dabei werden typischerweise Oxidationskatalysatoren verwendet, die Platin getragen auf Aluminiumoxid enthalten. In der EP-A-I 147 801 wird außerdem die Eignung eines mit etwa 5 Gew.-% Siliziumdioxid stabilisierten Aluminiumoxids als Trägermaterial für Platin in einem NO2-erzeugenden Oxidationskatalysator beschrieben.
Oxidationskatalysatoren nach dem Stand der Technik, die homogen verteiltes Platin auf einem oder mehreren Trägeroxiden, beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminium-Sili- zium-Mischoxid, Ceroxid oder Zeolith enthalten, weisen gute Oxidationsleistungen für HC, CO und NO auf und zeichnen sich nicht selten durch hervorragende thermische Alterungsstabilitäten aus. Allerdings sind sie gegenüber der Vergiftung durch Schwefeloxide anfällig, sodaß bei ihrem Langzeiteinsatz eine thermische Desulfatisierung unumgänglich ist. Daher können sie in Nutzfahrzeugen mit dem beschriebenen Abgas- profil nicht mit zufriedenstellendem Ergebnis eingesetzt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Oxidationskatalysator für mit Dieselmotor betriebene Nutzfahrzeuge mit Partikelfilter zur Verfügung zu stellen, der sich durch hohe NO-Oxidationsraten auch bei niedrigen Abgastemperaturen, durch gute Langzeitstabilität und durch eine exzellente Vergiftungsresistenz gegenüber Schwefel- Verbindungen auszeichnet.
Zwischen der Fähigkeit, NO zu NO2 zu oxidieren und der Vergiftungsresistenz gegenüber Schwefeloxiden besteht ein Zielkonflikt, dessen Ursache im aciden Charakter von Stickoxiden (NOx) und Schwefeloxiden (SOx) liegt. Katalysatoren, die gute NO- Konvertierungsraten zeigen, enthalten meist leicht basische Trägeroxide, auf denen auch Schwefeloxide gut chemisorbieren. Demzufolge zeigt beispielsweise Platin geträgert allein auf Aluminiumoxid und/oder Selten-Erd-stabilisiertem Aluminiumoxid eine hohe Affinität zu SOx und dementsprechend eine hohe Vergiftungsanfälligkeit. Katalysatoren, in denen Platin auf einem leicht sauren Trägeroxid, beispielsweise auf Siliziumdioxid oder Aluminium-Silizium-Mischoxid homogen verteilt ist, zeigt unter Langzeitalterungsbedingungen dagegen meist gute SOx- Vergiftungsresistenz bei jedoch nur mäßigen NO-Konvertierungsraten.
Die Erfinder haben nun überraschend festgestellt, daß die definierte Verteilung der im Katalysator verwendeten Platingesamtmenge auf die Trägeroxidmaterialien aktives Aluminiumoxid und Aluminium- Silizium-Mischoxid zu einer vorteilhaften Auflösung des Zielkonfliktes zwischen der NO-Oxidationsleistung und der Vergiftungsanfälligkeit durch Schwefeloxide führt.
Dabei werden mit dem Begriff „aktives Aluminiumoxid" die folgenden feinteiligen Materialien bezeichnet: aktive Tonerde, pyrogenes Aluminiumoxid, α-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, Θ-Aluminiumoxid, und insbesondere γ-Aluminiumoxid, Diaspor und Böhmit. Der Begriff „aktives Aluminiumoxid" umfasst jedoch keine mit Seltenen Erden oder anderen Oxiden dotierten oder stabilisierten Aluminiumoxide, sowie keine homogenen Mischoxide oder festen Lösungen von Aluminiumoxid mit anderen Oxiden
Unter dem Begriff „Aluminium-Silizium-Mischoxid" werden die folgenden feinteiligen
Trägeroxide zusammengefasst: Aluminosilikate (Tectosilikate), worin vierwertige Siliziumatone in einer SiO2-Raumnetzstruktur durch dreiwertige Aluminiumatome
ersetzt werden ausgenommen Zeolithe; Neso-, Soro-, Cyclo-, Ino- und Phyllosilikate, die tetraedrische [SiO4] -Einheiten als Grundbaueinheiten enthalten, mit Aluminiumionen als Gegenkationen; Aluminiumsilikate im Sinne von mit Siliziumdioxid dotiertem oder stabilisiertem Aluminiumoxid, welche oktaedrische [AlO6] -Einheiten neben tetra- edrischen [SiO4] -Einheiten sowie gegebenenfalls [AlO4] -Einheiten als Grundbaueinheiten enthalten können; homogene Mischoxide und feste Lösungen von Aluminiumoxid und Siliziumdioxid; Mischungen der vorstehend genannten Verbindungen.
Mit Hilfe dieser Erkenntnis kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden durch einen Oxidationskatalysator enthaltend einen Tragkörper und eine katalytisch aktive Beschichtung aus Platin, aktivem Aluminiumoxid und Aluminium- Silizium-Mischoxid, der dadurch gekennzeichnet ist, daß Aluminiumoxid und Aluminium-Silizium-Mischoxid mittels Platin katalytisch aktiviert sind, wobei 55 bis 95 Gew.-% der im Katalysator vorhandenen Platinmenge auf dem aktiven Aluminiumoxid vorliegen, und die verbleibende Platinmenge auf dem Aluminium- Silizium-Mischoxid geträgert ist. Im erfindungsgemäßen Katalysator liegen Aluminiumoxid und Aluminium-Silizium-Mischoxid in einem Mengenverhältnis von 1:1,5 bis 1 :4 zueinander vor.
Bevorzugt liegen Aluminiumoxid und Aluminium-Silizium-Mischoxid im erfindungsgemäßen Katalysator in einem Mengenverhältnis von mehr als 1 :1 ,5 bis zu 1 :4 zuein- ander vor. Dabei beeinflußt nach Erkenntnissen der Erfinder die Art der Platinverteilung über die beiden oxidischen Trägermaterialien überwiegend die NO-Oxidations- charakteristik, während das Mengenverhältnis von Aluminiumoxid zu Aluminium- Silizium-Mischoxid überwiegend Einfluß auf die Vergiftungsresistenz gegenüber Schwefelverbindungen hat. Dies kann genutzt werden, um die Zusammensetzung des Oxidationskatalysators innerhalb der erfϊndungswesentlichen Bereichsgrenzen optimal auf die jeweilige Zielapplikation anzupassen. So liegen in einem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator für eine Applikation, in der beispielsweise im Hinblick auf einen passiv zu regenerierenden Dieselpartikelfilter möglichst viel NO2 zur Verfügung gestellt werden muß, bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% der im Katalysator vorhandenen Platinmenge auf dem aktiven Aluminiumoxid vor, besonders bevorzugt 70 bis 75 Gew.-%. Weist das zu reinigende Abgas darüber hinaus hohe SOx-Gehalte auf, sodaß eine besonders hohe
Vergiftungsresistenz gefordert ist, so liegt das Verhältnis von Aluminiumoxid zu Aluminium-Silizium-Mischoxid bevorzugt im Bereich 1:2 bis zu 1 :4. Werden - beispielsweise bei gewährleistetem Einsatz guter Kraftstoffqualitäten - geringere SOx- Gehalte im Abgas erwartet, so sind zur Unterstützung der NO-Oxidationscharakteristik Mengenverhältnisse von Aluminiumoxid zu Aluminium-Silizium-Mischoxid von mehr als 1:1,5 bis zu 1:2,5 bevorzugt und Mengenverhältnisse von mehr als 1:1,5 bis zu 1 :2 besonders bevorzugt.
In den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Katalysators ist die lokale Konzentration von Platin auf Aluminiumoxid mindestens zweimal so hoch, wie die lokale Konzentration von Platin auf dem Aluminium-Silizium-Mischoxid. Vorzugsweise ist die Platinkonzentration auf Aluminiumoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht aus darauf aufgebrachtem Platin und Aluminiumoxid, zwei- bis sechsmal so hoch wie die Konzentration des auf Aluminium-Silizium-Mischoxid aufgebrachten Platins auf dem Aluminium-Silizium-Mischoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht seinerselbst und dem Aluminium-Silizium-Mischoxid.
Einfluß auf die Vergiftungsresistenz des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators hat auch der Gehalt an Siliziumdioxid SiO2 im Aluminium-Silizium-Mischoxid. Vorzugsweise werden hochoberflächige Aluminium-Silizium-Mischoxide eingesetzt, die 5 bis 40 Gew.-% SiO2 bezogen auf das Gesamtgewicht des Aluminium-Silizium-Mischoxids enthalten und eine spezifische Oberfläche von mehr als 60 m2/g (BET) aufweisen. Bevorzugt sind Aluminium-Silizium-Mischoxide mit 5 bis 25 Gew.-% SiO2, bezogen auf das Gesamtgewicht des Aluminium-Silizium-Mischoxids. In Ausgestaltungen des Katalysators, in denen besonderes Augenmerk auf die NO-Bildungscharakteristik gelegt wird, kommen ganz besonders bevorzugt Aluminium-Silizium-Mischoxide mit 5 bis 10 Gew.-% SiO2, bezogen auf das Gesamtgewicht des Aluminium-Silizium-Mischoxids und einer spezifischen Oberfläche von 150 bis 220 m2/g zum Einsatz.
Im erfindungsgemäßen Katalysator sind neben Aluminiumoxid und Aluminium- Silizium-Mischoxid zur Erzielung der die Aufgabe erfüllenden Eigenschaften keine zusätzlichen oxidischen Trägermaterialien notwendig. Insbesondere sind im erfindungs- gemäßen Katalysator zusätzliche basische Oxide nicht wünschenswert, da diese die Vergiftungsresistenz gegenüber Schwefel deutlich herabsetzen. Bevorzugte Ausge-
staltungen des Oxidationskatalysators sind frei von Seltenerdoxiden, insbesondere frei von Ceroxid, Lanthanoxid, Praseodymoxid und Neodymoxid. Darüber hinaus enthalten bevorzugte Ausgestaltungen des Katalysators keine Zeolithverbindungen und keine zeolithähnlichen Materialien mit einer unteren Kanalweite von mehr als 4 Ängström (Ä), da solche Materialien Kohlenwasserstoffe einlagern und somit insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 200°C durch Redoxreaktionen zwischen diesen eingelagerten Kohlenwasserstoffen und NO bzw. NO2 die Nθ2-Bildungsraten unerwünscht vermindern können.
Der Platingehalt des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators liegt vorzugsweise zwischen 0,07 und 7 Gramm pro Liter [g/L], bezogen auf das Volumen des Katalysatortragkörpers. Bevorzugt liegt der Platingehalt zwischen 0,15 und 1,5 g/L, besonders bevorzugt zwischen 0,17 und 0,7 g/L, bezogen auf das Volumen des Katalysatortragkörpers. Andere Edelmetalle, insbesondere Palladium und Rhodium, können sich gegebenenfalls nachteilig auf das NO-Oxidationsverhalten und/oder die Vergiftungs- resistenz des Katalysators auswirken. Auch Iridium, Ruthenium und Gold können die Leistungseigenschaften des Katalysator unvorteilhaft beeinflussen. Zudem würde insbesondere der zusätzliche Einsatz von Palladium und/oder Rhodium unerwünschte Mehrkosten verursachen. Der erfindungsgemäße Katalysator enthält daher in seinen bevorzugten Ausführungsformen neben Platin kein weiteres Edelmetall, insbesondere nicht Palladium und Rhodium. Er enthält bevorzugt auch kein Edelmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iridium, Ruthenium und Gold.
Platin kann nach den üblichen, im Stand der Technik beschriebenen Verfahren durch Imprägnierung, durch Sorption, durch Auffällung und mit literaturbekannten „incipient- wetness"-Methoden in den Katalysator eingebracht werden. Bevorzugt wird Platin in Form einer geeigneten wasserlöslichen Vorläuferverbindung in eine Aluminiumoxid und/oder Aluminium-Slizium-Mischoxid enthaltende Beschichtungssuspension eingebracht und in definierter Weise durch Sorption und/oder Auffällung auf den Trägeroxiden fixiert. Die so vorbereitete Beschichtungssuspension, in der Platin in den erfindungsgemäßen Mengenverhältnissen auf Aluminiumoxid und Aluminium-Silizium- Mischoxid vorfixiert vorliegt, wird vermählen und in herkömmlichen Tauch-, Saug- und Pumpverfahren auf einen keramischen oder metallischen Wabenkörper oder, wenn
vorteilhaft, auf einen metallischen oder keramischen Filterkörper aufgebracht. Das so erhaltene beschichtete Substrat wird zur Fertigstellung des erfindungsgemäßen Katalysators kalziniert und gegebenenfalls in Formiergas haltiger Atmosphäre thermisch reduziert.
Der resultierende Katalysator eignet sich zur Behandlung von Dieselabgasen, wobei die Behandlung des Abgases durch Überleiten des Abgases über den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator erfolgt. Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Katalysator zur Behandlung von Dieselabgasen, wenn die Temperatur des Abgases am Eintritt des Oxidationskatalysators stets unterhalb von 500°C liegt, wie es für Nutzfahrzeuge wie Stadtbusse, Abfallentsorgungsfahrzeuge und Bau- und Arbeitsmaschinen nicht untypisch ist.
Hierzu wird der erfindungsgemäße Katalysator in einer Abgasreinigungsanlage für Fahrzeuge mit Dieselmotor anströmseitig zu einem Partikelfilter angeordnet, wobei das Partikelfilter vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe der metallischen und keramischen Durchflußfiltersubstrate, der Sintermetallfϊlterkörper, der keramischen und metallischen Gestrick- und Gewebestrukturen.
Alternativ kann der erfindungsgemäße Katalysator in einer Abgasreinigungsanlage für Fahrzeuge mit Dieselmotor anströmseitig zu einem SCR-Katalysator angeordnet sein. Mit Hilfe dieses SCR-Katalysators erfolgt im Bedarfsfalle die Reduktion der Stickoxide zu Stickstoff („Entstickung" des Abgases) durch selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduktion SCR) unter Zuhilfenahme eines aus einer externen Quelle in den Abgasstrang eindosierten Reduktionsmittels. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt Ammoniak oder eine Ammoniak freisetzende Verbindung wie beispielsweise Harnstoff oder Ammoniumcarbamat eingesetzt. Das gegebenenfalls aus der Vorläufer- Verbindung in situ erzeugte Ammoniak reagiert am SCR-Katalysator mit den Stickoxiden aus dem Abgas in einer Komproportionierungsreaktion zu Stickstoff und Wasser. Die Entstickungsraten über dem SCR-Katalysator sind bei Abgastemperaturen unterhalb von 250°C, wie sie im Unterbodenbereich von Nutzfahrzeuganwendungen zu erwarten sind, immer dann besonders gut, wenn über einem anströmseitig zum SCR- Katalysator angeordneten Oxidationskatalysator ein NO2/NOX- Verhältnis von 0,3 bis 0,7, bevorzugt von 0,4 bis 0,6 eingestellt wird. Durch Anpassung des Platingehalts, der
Platinverteilung über Aluminiumoxid und Aluminim-Silizium-Mischoxid und dem Mengenverhältnis Aluminiumoxid : Aluminium-Silizium-Mischoxid im Rahmen der in dieser Schrift angegebenen Grenzen kann der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator auch für diese Anwendung hervorragend angepaßt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Beispiele und der folgenden Figuren weitergehend beschrieben:
Figur 1: Konvertierung von NO zu NO2 an einem erfindungsgemäßen Katalysator Kl und an einem Katalysator nach dem Stand der Technik VKl nach einer synthetischen Alterung in SO2-haltigem Abgas
Figur 2: Konvertierung von NO zu NO2 an einem erfindungsgemäßen Katalysator im frisch hergestelltem Zustand (Kl") und nach einer synthetischen Alterung in SO2-haltigem Abgas (Kl)
Figur 3; Konvertierung von NO zu NO2 an einem erfindungsgemäßen Katalysator Kl ' und an einem Katalysator nach dem Stand der Technik VKl ' nach einer synthetischen Alterung in hydrothermaler Atmosphäre
Figur 4; Konvertierung von NO zu NO2 an einem erfindungsgemäßen Katalysator K2 mit einem Aluminium : Aluminium-Silizium-Mischoxid-Mengenverhältnis von 1 : 2 und an einem Vergleichskatalysator VK2 mit einem Aluminium : Aluminium-Silizium-Mischoxid-Mengenverhältnis von 2,5 : 1, jeweils nach einer synthetischen Alterung in SO2-haltigem Abgas
Beispiel 1:
Es wurde ein erfindungsgemäßer Katalysators mit einem Mengenverhältnis Aluminiumoxid : Aluminium-Silizium-Mischoxid von 1 : 2 hergestellt. Dazu wurde zunächst das Aluminiumoxid in Wasser suspendiert. Dann wurde die Hälfte der in den Katalysator einzubringenden Platinmenge durch Injektion einer herkömmlichen, wasserlöslichen Platinvorläuferverbindung zur Suspension hinzugefügt. Nach Zugabe des Aluminium- Silizium-Mischoxids (spezifische Oberfläche: -212 m7g (BET); 10 Gew.-% SiO2) zur Suspension wurde die restliche Platinmenge injektiert.
Die Beschichtungssuspension wurde in einem Tauchverfahren nach dem Stand der Technik auf einen Cordierit- Wabenkörper mit 62 Zellen pro cm2 und einer Wandstärke von 0,17 mm aufgebracht. Der beschichtete Wabenkörper wurde getrocknet und für 4 Stunden bei 350°C kalziniert.
Der so hergestellte, fertige Katalysator enthielt 0,883 g/L Platin, bezogen auf das Volumen des Wabenkörpers. Ihm wurden für Untersuchungen zur katalytischen Aktivität und Alterungsbeständigkeit drei zylindrische Bohrkerne mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Länge von 76,2 mm entnommen, die im folgenden unter den Bezeichnungen Kl, Kl ' und Kl" geführt werden.
Vergleichsbeispiel 1:
Für Vergleichsuntersuchungen wurde ein kommerziell erhältlicher Dieseloxidations- katalysator mit demselben Platingehalt (0,883 g/L Platin, bezogen auf das Volumen des Wabenkörpers) eingesetzt, in welchem die Platingesamtmenge geträgert auf einem Aluminium-Silizium-Mischoxid mit einem SiC"2-Anteil von 5 Gew.-% vorliegt, und welcher desweiteren Zeolithverbindungen enthält. Auch dieser kommerzielle Dieseloxidationskatalysator lag als beschichteter Cordierit- Wabenkörper mit 62 Zellen pro cm2 und einer Wandstärke von 0,17 mm vor.
Diesem Vergleichskatalysator wurden für Vergleichsuntersuchungen zur katalytischen Aktivität und Alterungsbeständigkeit zwei zylindrische Bohrkerne mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Länge von 76,2 mm entnommen, die im folgenden unter den Bezeichnungen VKl und VKl ' geführt werden.
Beispiel 2:
Es wurde ein zweiter erfindungsgemäßer Katalysator hergestellt, der sich von dem Katalysator aus Beispiel 1 nur dadurch unterschied, daß er nur 0,706 g/L Platin, bezogen auf das Volumen des Wabenkörpers, enthielt.
Auch diesem Katalysator wurde ein zylindrischer Bohrkern mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Länge von 76,2 mm entnommen, der im folgenden unter der Bezeichnung K2 geführt wird.
Vergleichsbeispiel 2:
Entsprechend der in den Beispiel 1 und 2 beschriebenen Vorgehensweise wurde ein weiterer Vergleichskatalysator hergestellt. Dieser enthielt 0,706 g/L Platin und wies ein nicht erfindungsgemäßes Mengenverhältnis Aluminiumoxid : Aluminium- S ilizium- Mischoxid von 2,5:1 auf.
Auch diesem Vergleichskatalysator wurde ein zylindrischer Bohrkern mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Länge von 76,2 mm entnommen, der im folgenden unter der Bezeichnung VK2 geführt wird.
Alterungen;
Vor der Untersuchung der NO-Oxidationseigenschaften der Bohrkerne wurden diese - mit Ausnahme des Bohrkerns Kl", der in frisch hergestelltem Zustand vermessen wurde - unter speziellen Bedingungen thermisch vorbehandelt und somit einer gezielten Alterung unter synthetischen Bedingugen unterzogen.
Die Bohrkerne Kl, VKl, K2 und VK2 wurden für 48 Stunden bei 35O0C in einer Atmo- Sphäre aus 10 Vol.-% CO2, 10 Vol.-% O2, 10 Vol.-% H2O, 85 Vppm SO2 und 270 Vppm NO in Stickstoff (durchströmt; 15.000 h"1) behandelt. Dadurch wurde ein üblicher Aktivitätsverlust in SO2-haltigem Verbrennungsabgas nachgestellt.
Die Bohrkerne Kl' und VKl' wurden für die Dauer von 16 Stunden bei 700°C in einer Atmosphäre enthaltend 10 Vol.-% H2O und 10 Vol.-% O2 in Stickstoff behandelt. Dadurch wird der Aktivitätsverlust eines Katalysators über einen Langzeiteinsatz in einem hydrothermalen Abgas nachgestellt.
Überprüfung der NO-Oxidationsfähigkeit in verschiedenen Alterungszuständen:
Alle Bohrkerne wurden in einer Labor-Modellgasanlage auf ihre katalytische Aktivität in der NO-Oxidationsreaktion hin untersucht, wobei die folgenden Testbedingungen eingestellt wurden:
Figur 1 zeigt die NO-Konvertierung zu NO2 des erfindungsgemäßen Katalysators Kl aus Beispiel 1 und des Vergleichskatalysators nach dem Stand der Technik VKl aus Vergleichsbeispiel 1 nach synthetischer Alterung in einem SO2-haltigen Abgas. Zwischen 200 und 4000C zeigt der erfindungsgemäße Katalysator deutlich bessere NO- Oxidationsraten als der Katalysator nach dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt einen Vergleich der NO-Konvertierungsraten des erfindungsgemäßen Katalysators aus Beispiel 1 in frisch hergestelltem Zustand (Kl ") und nach synthetischer Alterung in einem SO2-haltigen Abgas (Kl). Daraus wird deutlich, daß die
Belastung mit SO2-haltigem Abgas praktisch keine nachteiligen Auswirkungen auf die NO-Oxidationsaktivität des erfindungsgemäßen Katalysator hat.
Zur Überprüfung der Langzeitstabilität des erfindungsgemäßen Katalysators aus Beispiel 1 wurde die NO-Oxidationsaktivität von Kl ' und dem Vergleichskatalysator nach dem Stand der Technik VKl' aus Vergleichsbeispiel 1 auch nach synthetischer Alterung unter hydrothermalen Bedingungen untersucht. Figur 3 zeigt das Ergebnis. Daraus wird deutlich, daß der erfindungsgemäße Katalysator auch eine verbesserte Langzeitstabilität der NO-Oxidationsaktivität im Temperaturbereich zwischen 200 und 400°C zeigt.
Figur 4 zeigt, wie groß der Einfluß des Mengenverhältnisses der Trägeroxide auf die wirksame Auflösung des Zielkonfliktes zwischen NO-Oxidationsfähigkeit und SO2- Vergiftungsresistenz ist. Es wurde die NO-Oxidationsaktivität nach synthetischer Alterung in SO2-haltigem Abgas eines erfindungsgemäßen Katalysators K2 aus Beispiel 2 mit einem Mengenverhältnis Aluminiumoxid : Aluminium-Silizium-Mischoxid von 1 : 2 der des Vergleichskatalysators VK2 aus Vergleichsbeispiel 2 mit einem Mengenverhältnis Aluminiumoxid : Aluminium-Silizium-Mischoxid von 2,5 : 1 gegenübergestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß ein Überschuß an Aluminiumoxid zu dramatischen Einbußen der NO-Oxidationsfähigkeit nach Belastung des Vergleichskatalysators mit Aluminiumoxid-Überschuß führt, während der erfindungsgemäße Katalysator die Belastung unter SO2-haltiger Atmosphäre bezüglich seiner NO- Oxidationsfähigkeit nahezu unbeschadet übersteht.