FI86602B

FI86602B - Avgassystem foer fordon.

Info

Publication number: FI86602B
Application number: FI881452A
Authority: FI
Inventors: Philip Geoffrey Harrison; Peter John Frederick Harris
Original assignee: Arvin Uk Ltd
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1992-06-15
Also published as: GB8718693D0; JPH01500885A; JP2594804B2; GR3006808T3; MX172548B; NL8720393A; CN87105406A; HU202133B; FI86602C; USRE34655E; KR960003608B1; SE462142B; SE8801245D0; CS276090B6; FR2602435B1; ZA875802B; FI881452A0; DE3790445T1; KR880701585A; GB2194174B

Description

1 86602

Ajoneuvon pakokaasusysteemi Avgassystem för fordon Tämä keksintö koskee katalysaattorikoostumuksia jotka en-5 sisijaisesti on tarkoitettu käytettäviksi ajoneuvojen pakokaasupäästöjen käsittelemiseksi hiilimonoksidin ja palamattomien hiilivetyjen pitoisuuksien vähentämiseksi, ja siten ajoneuvojen pakokaasuihin liittyvien saasteongelmien vähentämiseksi.

10

Vaikkakin keksintöä seuraavassa selitetään erityisesti viitaten ajoneuvojen pakokaasupäästöihin, on ymmärrettävää että tässä kuvatulle katalysaattorikoostumukselle hyvinkin voi löytyä muuta käyttöä hiilimonoksidia, hiilivetyjä ja 15 typen oksideja yksin tai yhdessä sisältävien jätteiden tai muiden kaasujen käsittelemiseksi, jonkin tai kaikkien näiden komponenttien poistamiseksi ennen niiden poislaskemis-ta, esimerkiksi ennen poisto- tai muun kaasun päästämistä ilmakehään.

20

Yhä ankarampi ympäristölainsäädäntö koskien myrkyllisten kaasujen päästämistä ilmakehään, ja erityisesti ajoneuvojen pakokaasupäästöjä, ovat kehittäneet tarpeen katalysaattoreista, jotka ovat aktiivisia poistamaan tällaisia 25 myrkyllisiä komponentteja kaasuista ennen niiden päästämistä tai johtamista ilmakehään. Erityistä tarvetta on 2-toimi- ja 3-toimi-katalysaattoreista, jotka ovat tehokkaita poistamaan hiilimonoksidia, palamattomia hiilivetyjä ja/tai typen oksideja ajoneuvojen pakokaasupäästöistä, ja tämä on 30 johtanut katalyyttisten konverttereiden kehittämiseen liitettäväksi ajoneuvojen pakokaasupäästösysteemeihin kontrolloimaan hiilimonoksidin, palamattomien hiilivetyjen ja/tai typen oksidien päästöjä ilmakehään. Tällaiset katalysaattorit ovat edullisesti tehokkaita poistamaan kaikki 35 kolme, ovat siis nk. 3-toimi-katalysaattoreita, mutta 2-toimi-katalysaattoreilla, tai jopa 1-toimi-katalysatto-reilla on tiettyä käyttöä, ei välttämättä pakokaasupäästö- 2 86602 jen alalla, mutta muilla aloilla.

Tämänhetkiset kaupalliset katalyyttiset konvertterit käsittävät yleensä yhden tai useamman palatinaryhmän metal-5 Iin, esim. platinaa, palladiumia, rodiumia ja reniumia, yksin tai yhdistelmänä. Tällaiset konvertterit ovat siten usein kalliita. On tehty yrityksiä joko vähentää tai poistaa kokonaan riippuvuus platinaryhmän metalleista tällaisissa systeemeissä. Esimerkiksi julkaisussa GB-A-2,070,958 10 on kuvattu pakokaasukatalysaattori, joka käsittää yhdistelmänä platinaryhmän metallin ja kantametallioksidin, joka on Sn02, Ti02 tai NiMo04 saostettuna monoliittiselle keraamiselle alustalle, joka on päällystetty palonkestävällä metalli-oksidilla, esimerkiksi aluminiumoksidilla.

15

Asiasta on julkaistu lukuisia muita patenttihakemuksia ja tieteellisiä julkaisuja, aktiviteetin ollessa pääasiassa keskitetty tina(IV)oksidiin, siis Sn02, oleellisena kata-lysaattorikomponenttina, joko yksin tai yhdistelmänä joko 20 platinaryhmän metallien kanssa, kuten jo aikaisemmin mainittiin, tai muiden kantametallioksidien kanssa, mutta tosiasiaksi jää että tänä päivänä kaupallisesti saatavat tai hyväksyttävät konvertterit kaikki käyttävät platinaryhmän metallia pääasiallisena komponenttina. Ei täydellinen lu-25 ettelo muusta relevantista tunnetusta tekniikasta koskien tina(IV)oksidien käyttöä pakokaasujen tai muiden jätekaa-sujen puhdistukseen, on seuraavanlainen:

Journal of Catalysis, 39 (1975), 412-418, Catalytic reduction of nitrous oxide by carbon monoxide over 30 tin(IV)oxide;

Nature, 269 (1977), 585-586, Water-promoted oxidation of carbon monoxide over tin(IV)oxide-supported palladium;

Chemistry and Industry, (1976), 787-788, Calaysis of the NO-CO reaction: a further example of synergism in the Pd-35 Sn02-system;

Journal of Catalysis, 42 (1976), 418-424, Catalytic reduction of nitric oxide by carbon monoxide over Sn02-Cu0 I: 3 86602 gels; vrt myös J.C.S. Chem. Comm. (1973) 210 ja J.C.S.

Chem. Comm. (1974) 56-57; japanilainen julkaistu patenttihakemus 75-108169, Catalytic tretament of waste gases, including vehicle ex-5 haust emissions, with ammonia in the presence of an Sn02/Cr203 catalyst to reduce nitrogen oxides; SU-patentti no 736,997, Carbon monoxide oxidation catalyst comprising Sn02 and Cr203; SU-patentti no 691,185, Sulphur dioxide removal cata-10 lyst comprising Sn02 and Cr203;

Prep. Catal. Proc. Int. Symp. 1975 (julkaistu 1976) 197-206, Preparation and activation of tin( IV)oxide-chromium(III)oxide catalysts for nitric oxide reduction; vrt myös J. Catal., 54 (1978), 42-51; 15 Proc. Mech. Hydrocarbon React. Symp. (1975) 311-320,

Catalytic oxidation of ethylene, ethylene oxide and propylene using tin(IV)oxide-chromium(III)oxide catalysts.

Muita ehdotettuja yhdistelmiä, erityisesti typen oksidien 20 katalyyttiseksi pelkistämiseksi käsittävät Sn02-V205, japanilainen julkaistu hakemus 74-126561; Ti:n ja yhden tai useamman metallin Nb, Fe, W, V, Ni, Co, Cu, Cr, U, Sn se-kaoksidit, DE-A-2458888; ja Sn02-Ce02, japanilainen julkaistu patenttihakemus 74-77881.

25

Japanilaisessa julkaistussa patenttihakemuksessa 75-108169 ja SU-patentissa 736,997 on kuvattu menetelmä Sn02-Cr203-katalysaattorin valmistamiseksi, joka käsittää SnCl2:n ha-pettamisen in situ Cr03:lla, mutta tiettävästi mitään tut-30 kimuksia ei ole suoritettu spesifisesti katalysaattorisys-teemeille, jotka sisältävät tina(IV)oksidia ja kromi(VI)oksidia, siis systeemiä Sn02-Cr03.

Lopuksi, julkaisussa GB-A-1,476,347 on kuvattu katalysaat-35 torikoostumus ammoniakin katalyyttiseksi hapettamiseksi ja poistamiseksi ammoniakkipitoisista kaasuista, joka katalysaattori käsittää kaavan CrxAy0, mukaisten kompleksisten 4 86602 oksidien seoksen, jossa A inter alia voi olla Sn, x on 4-12, y on 0,2-8 ja z on 6,2-42, ja joka koostumus valmistetaan saattamalla kromipitoinen yhdiste, mm. kromian-hydridi reagoimaan tinayhdisteen, esim. SnCl4:n kanssa, jota 5 seuraa kalsinointi reaktiotuotteen muuttamiseksi oksidimuo-toon. Yhdelle tällaiselle kalsinoidulle oksidille on annettu kaava Cr9Sn3019 5.

Keksinnön mukaisesti on kehitetty katalysaattorikoostumus 10 jolla on 2-toimi-katalysaattoriaktiviteettia, siis hiilimonoksidin katalyyttisessa hapettamisessa ja hiilivetyjen katalyyttisessa hapettamisessa, joka on verrattavissa, ja joissakin tapauksissa on yhdenveroinen kaupallisesti saatavissa olevien platinaperusteisten systeemien katalyytti-15 sen aktivitetin kanssa. Katalysaattorilla on myös jonkin verran aktiviteettia typen oksidien katalyyttisessa pekis-tyksessä, ja on siten potentiaalisesti käyttökelpoinen 3-toimi-katalysaattorina ajoneuvojen pakokaasupäästöjen ja muiden, typen oksideja samoinkuin hiilimonoksidia ja/tai 20 palamattomia hiilivetyjä sisältävien kaasuvirtojen käsittelyssä.

Kuviossa 1 vertaillaan keksinnön mukaisen katalysaatto-rikoostumuksen, joka sisältää raemaista tina(IV)oksidia 25 joka on kyllästetty kromi(VI)oksidilla painosuhteessa Cr03:Sn02 = 30:70 hiilimonoksidikonversiota kaupalliseen platina-aluminiumoksidi-katalysaattoriin;

Kuvio 2 esittää vertailua kahden saman katalysaattorin 30 hiilivedyn (propaanin) konversion välillä;

Kuvio 3 esittää typen oksidien konversiota joka saadaan samalla Cr03:Sn02-katalysaattorilla.

35 Kuviot 4, 5 ja 6 vertailevat keksinnön mukaisen kataly- saattorikoostumuksen, joka käsittää kaupallisen monoliittisen keraamisen (Cordierite) katalysaattorialustan, joka 86602 5 on päällystetty aluminiumoksidilla ja kyllästetty Cr03/Sn02-katalysaattorilla, hiilimonoksidi-, hiilivety-(propaani-) ja NOx-muutosnopeuksia, kaupallisen pakokaasuka-talysaattorin, joka käsittää saman alustamateriaalin, joka 5 on kyllästetty platinalla ja rodiumilla, muutosnopeuteen.

Kuviot 7 ja 8 vertailevat hiilimonoksidi- ja hiilivetymuu-tosnopeuksia, jotka saadaan tämän keksinnön mukaisella ka-talysaattorikoostumuksella (jauhettu Sn02 kyllästetty 10 Cr03:lla, painosuhde Cr03:Sn02 30:70) Pt-aluminiumoksidi- katalysaattorilla saatuihin, lyijytöntä bensiiniä käyttävän 4-tahti-polttomoottorin pakokaasussa.

Kuviossa 9 vertaillaan keksinnön mukaisen katalysaattori-15 koostumuksen (Cr03 kyllästetty Sn02-jauheella, painosuhde Cr03:Sn02 6:94) vanhenemisen vaikutusta CO-hapetukseen ilmassa 750°C:ssa 5 tunnin aikana vaikutukseen Pt-aluminium-oksidi-katalysaattoriin.

20 Kuvio 10 esittää keksinnön mukaisen kannatetun kataly saattorin vanhenemisen vaikutusta hiilivetykonversion ilmassa 750°C:ssa viiden tunnin aikana.

Tämän keksinnön mukaiset aktiiviset katalysaattorikoostu-25 mukset ovat tina(IV)-kromi(VI)oksidikoostumuksia, jotka saadaan kyllästämällä tinaoksidia Sn02 kromi(VI)oksidilla, esimerkiksi kyllästämällä kromihapolla, ja kalsinoimalla saatu tuote 200-500°C:n lämpötilassa, mieluimmin 300-400°C:ssa.

30

Katalysaattorikoostumus on tavallisesti dispergoituneena suuren pinta-alan omaavalle katalysaattorialustamateriaa-lille, kuten aluminiumoksidille, vaikkakin on olemassa suuri joukko muita, suuren pinta-alan omaavia katalysaat-35 torin alustamateriaaleja, esim. zeoliitteja ja muita mo-lekyyliseuloja, ja joita voidaan käyttää tässä keksinnössä katalysaattorin alustamateriaaleina. Muita sopivia alusta- 6 86602 materiaaleja ovat piidioksidi, magnesiumoksidi ja titanium-oksidi. Erityisen edullisia tukiaineita ovat sellaiset jotka käsittävät päällysteen aluminiumoksidista tai jostakin toisesta palonkestävästä metallioksidista monoliitti-5 sella keraamisella tai metallisella alustalla. Tällaisia katalysaattoreiden alustamateriaaleja tunnetaan ja ne ovat kaupassa saatavia, esimerkiksi kauppanimellä Cordierite.

Erilaisia tekniikkoja on käytettävissä tina(IV)oksidin ja 10 kromi(VI)oksidin dispergoimiseksi alustalle. Edullinen ja tätä nykyä parhaana pidetty tekniikka on alustan kyllästäminen Sn02:n suspensiolla vesipitoisessa tai orgaanisessa väliaineessa, minkä jälkeen kyllästetty alusta kuivataan tina(IV)oksidin saostamiseksi sille. Tina(IV)oksidi-15 pitoinen alusta kyllästetään sitten vesipitoisella kromi(VI)oksidiliuoksella (kromihappo) ja uudelleenkylläs-tetty alusta kuivataan uudestaan kromi(VI)oksidin saostamiseksi ennen kalsinointia.

20 Vaihtoehtoisessa menetelmässä tina(IV)oksidi muodostetaan in situ kyllästämällä alusta SnCl4:llä ja sen jälkeen pesemällä kyllästetty alusta ensin vedellä epästabiilin hydratoidun tina(IV)oksidi-sakan, Sn02 .H20. Cl- , muodostamiseksi ja sitten vesipitoisella ammoniakilla stabiilin, 25 hydratoidun oksidisakan, Sn02.H20, muodostamiseksi. Alusta pestään sitten vedellä kloridi-ionin poistamiseksi, ja kyllästetään sitten vesipitoisella kromi( VI )oksidiliuoksel-la (kromihapolla) ja kuivataan uudestaan Cr03:n saostamiseksi ennen kalsinointia.

30

Joissakin tapauksissa, riippuen katalysaattorikoostumuksen lopullisesta käytöstä, tämän keksinnön mukainen kataly-saattorikoostumus voi käsittää yksinkertaisesti tinaoksi-dirakeita tai -pellettejä, jotka on kyllästetty Cr03:lla 35 esimerkiksi kyllästämällä kromihapolla, kuivaamalla ja kalsinoimalla.

86602 7

Tina(IV)oksidin ja kromi(VI)oksidin suhteelliset määrät jotka ovat läsnä tämän keksinnön mukaisissa katalysaatto-rikoostumuksissa tai joita käytetään niiden valmistamiseksi, eivät ole tarkasti kriittisiä ja voivat vaihdella 1 5 osasta tinaa (laskettu tina(IV)oksidina) 99 osaa kohti kromia (laskettu kromi(VI)oksidina), jolloin kaikki osat ovat paino-osia, aina 99 osaan tinaa 1 osaa kohti kromia, laskettuna samalla tavalla. Edullinen alue on kuitenkin 40-90 osaa tinaa, edullisesti 60-75, vastaavasti 60-10 osaa 10 kohti kromia, edullisesti 40-25 osaa kohti kromia, laskettuna samalla tavalla. Vaihtoehtoisesti ilmaistuna painosuhde Sn:Cr (laskettu Sn02:Cr03) on alueella 2:3 -9:1, edullisesti 3:2 - 3:1. Kromikonsentraatio voidaan nopeasti ja helposti säätää säätämällä kromihappoliuoksen molaarista 15 vahvuutta, jota käytetään tina(IV)oksidin kyllästämiseksi.

Kun katalysaattorikoostumus saostetaan suuren pinta-alan omaavalle alustalle, siis katalysaattorialustoille, joiden kokonaispinta-ala on alueella 1,5 m2/dm3 - 2,5 m2/dm3, 20 tyypillisesti noin 2 m2/dm3, katalysaattorikuormitukset laskettuna kokonais-tina(IV)oksidi/kromi(VI)oksidina, voivat olla välillä 1-500 g/m2, riippuen spesifisen kataly-saattorikoostumuksen aktiviteetista, mutta yleisemmin kuormitukset ovat alueella 50-150 g/m2, mieluimmin noin 25 100 g/m2.

Tämän keksinnön mukaisilla katalysaattorikoostumuksilla on optimaalinen katalyyttinen aktiviteetti hiilimonoksidin ja hiilivetyjen hapettumiseen nähden ja typen oksidien kata-30 lyyttiseen pelkistymiseen nähden yli noin 250°C:n, esimerkiksi aina noin 1100°C:n lämpötiloihin, ja ne toimivat yleisesti tyydyttävin tuloksin lämpötiloissa jotka ovat alueella 300-900°C.

35 Vaikkakin tämän keksinnön mukainen edullisimpana pidetty katalysaattorikoostumus pääasiassa koostuu tina(IV)oksidin ja kromi(VI)oksidin kalsinoidusta seoksesta, ei muiden me- B 86602 tallioksidien, erityisesti siirtymäryhmän metallien oksidien lisäys tai läsnäolo kalsinoidussa seoksessa ole poissuljettu.

5 Tämän keksinnön puitteisiin kuuluvat myös katalyyttiset konvertterit ajoneuvojen ja muiden pakokaasujen päästöjä varten, jotka aktiivisena katalyyttisena aineosana sisältävät edellä määriteltyä kalsinoitua Sn02/Cr03 seosta, ja menetelmät pako- tai jäte- tai muiden kaasuvirtojen, eri-10 tyisesti ajoneuvojen pakokaasupäästöjen puhdistamiseksi, niiden hiilimonoksidi-, ja/tai hiilivety- ja/tai typen oksidien tasojen alentamiseksi, hapettamalla katalyyttisesti mainittu hiilimonoksidi ja/tai hiilivety ja/tai pelkistämällä katalyyttisesti mainitut typen oksidit, joka menetel-15 mä käsittää kaasun saattamisen kosketukseen korotetussa lämpötilassa, joka on tehokas mainitun katalyyttisen hapetuksen ja/tai mainitun katalyyttisen pelkistyksen aikaansaamiseksi, edellä määritellyn kalsinoidun Sn02/Cr03-seoksen kanssa. Tässä yhteydessä on ymmärrettävä että riippuen 20 käsiteltävän kaasun koostumuksesta, voi olla välttämätöntä lisätä muita komponentteja kuten ilmaa tai happea hapetuksen aikaansaamiseksi, ja/tai pelkistäviä aineita, kuten vetyä tai ammoniakkia, typen oksidien pelkistyksen aikaansaamiseksi. Tällaiset lisäykset eivät kuitenkaan ole 25 tarpeen jos käsiteltävä kaasu sisältää valmiiksi riittävästi hapettavia ja pelkistäviä komponentteja, kuten usein on asianlaita ajoneuvojen pakokaasupäästöjen yhteydessä, haluttujen hapetus- tai pelkistysreaktioiden aikaansaamiseksi.

30 Tämän keksinnön mukaisia katalysaattorikoostumuksia, niiden valmistusta ja aktiviteettia selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla seuraaviin esimerkkeihin ja oheenliitettyyn piirustukseen.

35

Esimerkki 1

CrO?-kyllästettv SnO,--jauhe g 86 6C2

Menetelmä (1) Valmistettiin ensin vesipitoinen tina(IV)oksidi-geeli hydrolysoimalla tislattua SnCl4 vedellä hydratoidun tina(IV)oksidin (stannihapon) valmistamiseksi, jota käsiteltiin ammoniakilla stabiloidun hyd-5 ratoidun tina(IV)oksidin Sn02H20 valmistamiseksi. Stabiloitu tuote pestiin huolellisesti vedellä kaikkien kloridi-ioni-jäännösten poistamiseksi ja kuivattiin sitten 100eC:ssa 2 tuntia. Kuivattu tuote kyllästettiin sitten kromi(VI)oksidilla keittämällä palautusjäähdyttäen 10 tina(IV)oksidijauhe (1 g) 16 ml:ssa kromihappoliuosta (24 g.p.1.:0,24 M) 70°C:ssa 16 tuntia. Cr03-kyllästetty jauhe kuivattiin 100°C:ssa 2 tuntia ja kalsinoitiin ilmassa 1-2 tuntia 300-400°C:ssa. Lopullisen tuotteen kromi/tina-pitoisuus vastasi Sn02:Cr03-painosuhdetta 30:70.

15

Menetelmä (2) Menetelmä (1) toistettiin mutta käytettiin stabiloitua vesipitoista tina(IV)oksidisoolia, joka oli saatu The Harwell Laboratory'sta ja valmistettu sooli-geeli-transformaatiomenetelmällä. (Katso esimerkiksi 20 United Kingdom Atomic Energy Authority, julkaistu GB- patenttihakemus 2,155,915 A). 16 ml kromihappoliuosta (98 g.p.1.:0,98M) lisättiin 10 ml:aan Sn02-soolia (368 g.p.l. Sn02) joka aiheutti jonkin verran geelimuodostusta, jonka johdosta hämmentäminen oli tarpeen seoksen homogenoismisek-25 si. Kromihappolisäyksen jälkeen tuote kuivattiin ensin uunissa 60°C:ssa ja kalsinoitiin sitten ilmassa 300-400°C:ssa 1-2 tuntia. Lopullinen Sn02:Cr03-suhde oli 30:70.

30 Menetelmä (3) 1 g vedetöntä tina(IV)oksidia (BHD Limited) lisättiin 16 ml:aan vesipitoista kromihappoliuosta (26,7 g.p.l. 0,267 M) ja annettiin seistä huoneen lämpötilassa 24 tuntia samalla hämmentäen silloin tällöin. Jauhe suodatettiin pois, kuivattiin 60°C:ssa 2-3 tuntia ja kalsinoi-35 tiin ilmassa 300°C-400°C:ssa vielä 1-2 tuntia. Lopullinen Cr03: Sn02-suhde oli 30:70.

10 86602

Esimerkki 2

Aluminiumoksidilla kannatettu SnO-f/CrO-.-katalvsaattori Menetelmä (1) Käyttämällä Esimerkin 1, menetelmän 1 menettelyä saatiin stabiloitu tina(IV)oksidituote, joka 5 pestiin vedellä kaikkien kloridi-ioni-jäännösten poistamiseksi, minkä jälkeen tina(IV)oksidi suspendoitiin uudestaan veteen ja pällystettiin kaupalliselle monoliittiselle katalysaattorialustalle (Cordierite: aluminiumoksidilla päällystetty keraaminen kappale) ja kuivattiin 100°C:ssa 2 10 tuntia. Monoliitti pestiin sitten 0,2 M kromihappoliuok-sella, kuivattiin 60°C:ssa ja kalsinoitiin sitten ilmassa 300-400°C:ssa 1-2 tuntia. Alustan katalysaattorikuormituk-seksi laskettiin suuruusluokkaa noin 100 g/m2 kokonaispinta-alaa .

15

Menetelmä (2) Monoliittinen alusta (Cordierite) upotetaan stabilisoituun tina(IV)oksidi-sooliin (The Harwell Laboratory), kuivataan uunissa 100°C:ssa ja pestään sitten 2M kromihappoliuoksella. Päällystetty monoliitti uunikuiva-20 taan sitten 60°C:ssa ja kalsinoidaan 300-400°C:ssa 1-2 tuntia.

Koemenetelmät 25 Edellä mainitulla tavalla valmistetut katalysaattorikoos-tumukset testattiin käyttäen seuraavia kaasukoostumuksia: X1 86602 CO-hapetus Til.% CO 4-8 02 4-8 N2 loput 5 Propaani-hapetus Til.% nC3H8 0,1-0,5 02 10-20 N2 loput NO]I-pelkistvs Til. % 10 NO 0,05 CO 5-10 N2 loput

Kaikki tässä selostetut kokeet suoritettiin käyttämällä joko esimerkin 1, menetelmän 2 mukaisesti valmistettua ka-15 talysaattorijauhetta, tai esimerkin 2, menetelmän 2 mukaisesti valmistettua monoliittista kannatettua katalysaattorikappaletta.

Vertailut suoritettiin käyttäen kaupallista 1 paino-% Pt-20 aluminiumoksidi-katalysaattoria (Ventron Alfa Products), tai kaupallista monoliittista katalysaattorikappaletta (platina- ja rodiumkyllästettyä Cordierite, Pt:Rh-suhde 5:1, kuormitus 2 g/dm3).

25 Kokeet, jotka suoritettiin varsinaisella pakokaasukoostu-muksella, tehtiin lyijytöntä bensiiniä käyttävästä Honda-merkkisestä polttomoottorista tulevalla pakokaasulla.

Kuviot 1 ja 2 osoittavat, että tämän keksinnön mukainen ka-30 talysaattorijauhe, joka sisältää Cr03-kyllästettyä Sn02:ta Sn02/Cr03-painosuhteessa 30:70, aikaansaa käytännöllisesti katsoen täydelliset CO- ja hiilivetykonversiot lämpötiloissa 200-300°C, siis selvästi ajoneuvojen pakokaasujen normaalilla lämpötila-alueella, ja ovat hyvin vertailukelpoi-35 siä niiden konversioiden kanssa, jotka saadaan käyttämällä kaupallista Pt-aluminiumoksidi-jauhetta. Kuvio 3 osoittaa täydellistä NO-pelkistystä samassa lämpötilassa, mikä siis 12 86602 on osoituksena tämän keksinnön mukaisten koostumusten käyttökelpoisuudesta 3-toimi-katalysaattoreina.

Kuviot 4-6 esittävät kannatettuja katalysaattoriaineita 5 käyttämällä saatuja vertailukelpoisia tuloksia.

Kuviot 7 ja 8 esittävät jauhettujen katalysaattorikoostu-musten 2-toimi-katalyyttista aktiviteettia (CO-hapetus ja hiilivetyhapetus) varsinaiseen pakokaasuun nähden, ja ne 10 osoittavat täydellistä CO-poistoa ja hiilivetypoistoa 350°C:ssa, mikä on täysin vertailukelpoinen niiden tulosten kanssa, jotka saadaan käyttämällä jalometallikataly-saattoria, platinaa tai aluminiumoksidia.

15 Kuvio 9 esittää katalysaattorijauheen pidennetyn kuumennuksen vaikutusta katalysaattoriaktiviteettiin (CO-hapetus). Käyrät Pt-aluminiumoksidille ja Sn02/Cr03-katalysaattoreille eivät itse asiassa ole täysin vertailukelpoisia, sillä tässä kokeessa käytetty Sn02/Cr03-20 katalysaattori oli kannattamaton Cr03/Sn02-jauhe.

Kuvio 10 esittää vaikutusta hiilivetykonversioon kannatetun katalysaattorin (esimerkki 2) vanhetessa ilmassa 750°C:ssa 5 tunnin aikana.

25

Kaikki kokeet suoritettiin käyttämällä kaasunvirtausnopeu-tena 0,1-0,5 L/min.

CO-, hiilivety- ja typen oksidien pitoisuudet kaasuvir-30 roissa ennen kosketusta katalysaattorin kanssa ja sen jälkeen mitattiin autoteollisuudessa käytettyjen standardimenetelmien mukaisesti, nimittäin CO-pitoisuus infrapuna-analyysillä, hiilivetypitoisuus FID:llä (liekki-ionisaa-tiodetektorilla) ja typen oksidit kemiluminesenssillä.

35

Kuten saaduista konversionopeuksista ilmenee, CO-hapetus, propaanihapetus ja typen oksidien pelkistys käyttäen tämän 13 8 6 602 keksinnön mukaisia katalysaattorikoostumuksia ovat verrattavissa, ja monissa tapauksissa parempia kuin ne, jotka saadaan käyttämällä kaupallisia platina-aluminiumoksidi ja platina-rodium-aluminiumoksidikatalysaattoreita.

Claims

14 86602

1. Krominnehällande tennoxidkatalysatorkomposition, vilken 20 är effektiv vid katalytisk oxidation av kolmonoxid och oförbrända kolväten i avgaser frän fordon och andra av-fallsgaser, kännetecknad därav, att kompositionen innefat-tar produkten erhällen genom impregnering av tenn(IV)oxid (Sn02) med krom(VI)oxid (Cr03) och kalcinering av den 25 impregnerade produkten.

1. Kromipitoinen tinaoksidikatalysaattorikoostumus joka on tehokas hapettamaan katalyyttisesti hiilimonoksidia ja pa- 5 lamattomia hiilivetyjä ajoneuvojen pakokaasuissa ja muissa jätekaasuissa, tunnettu siitä, että koostumus käsittää tuotteen, joka saadaan kyllästämällä tina(IV)oksidia (Sn02) kromi (VI)oksidilla (Cr03) ja kalsinoimalla kyllästetty tuote. 10

2. Komposition enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att viktförhällandet tennrkrom (räknat som Sn02:Cr03) ligger inom omrädet 1:99 - 99:1. 30

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että tina:kromi-painosuhde (laskettuna Sn02:Cr03) on alueella 1:99 - 99:1.

3. Komposition enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att nämnda förhällande ligger inom omrädet 2:3 - 9:1.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu suhde on alueella 2:3 - 9:1.

4. Komposition enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, 35 att nämnda förhällande ligger inom omrädet 3:2 - 3:1.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu suhde on alueella 3:2 - 3:1. 20

5. Komposition enligt patentkravet 1, 2, 3 eller 4, känne- 16 86602 tecknad därav, att nämnda produkt är erhällen genom be-handling av tenn(IV)oxid med vattenbaserad kromsyra och torkning av den sälunda behandlade tenn(IV)oxiden före kalcinering. 5

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu tuote on saatu käsittelemällä tina(IV)oksidia vesipitoisella kromihapolla ja kuivaamalla näin käsitelty tina(IV)oksidi ennen kalsinointia. 25

6. Komposition enligt patentkravet 1, 2, 3 eller 4, känne-tecknad därav, att nämnda produkt är erhällen genom behand-ling av en vattenbaserad tenn(IV)oxidsol med vattenbaserad kromsyra och torkning av den sälunda behandlade solen före 10 kalcinering.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu tuote on saatu käsittelemällä vesipitoista tina( IV)oksidi-soolia vesipitoisella kromi-hapolla, ja kuivaamalla näin käsitelty sooli ennen kalsi- 30 nointia.

7. Komposition enligt patentkravet 1, 2, 3, 4, 5, eller 6, kännetecknad därav, att nämnda produkt är dispergerad pä en katalysatorbärare med hög yta. 15

7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5 tai 6 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu tuote on dispergoitu suuren pinta-alan omaavalle katalysaattorialustalle. 35

8. Komposition enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att nämnda bärare är eller innefattar aluminiumoxid.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu alusta on tai se sisältää aluminiumoksi- 15 86602 dia.

9. Komposition enligt patentkreavet 8, kännetecknad därav, 20 att nämnda bärare innefattar aluminiumoxid belagd pä en monolitisk keramisk bas eller metallbas.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu alusta käsittää aluminiumoksidia, joka 5 on päällsytetty monoliittiselle keraamiselle tai metalliselle alustalle.

10. Katalyyttinen konvertteri ajoneuvojen pakokaasusystee-meja varten, joka käsittää katalysaattorikoostumuksen, joka 10 on tehokas hiilimonoksidin ja palamattomien hiilivetyjen katalyyttiseksi hapettamiseksi pakokaasussa, tunnettu siitä, että katalysaattorikoostumus on kalsinoitu kromipi-toinen tinaoksidikatalysaattorikoostumus, kuten on määritelty jossakin patenttivaatimuksista 1-9.

10. Katalytisk omvandlare för avgassystem för fordon inne-fattande en katalysatorkomposition, vilken är effektiv vid 25 katalytisk oxidation av kolmonoxid och oförbrända kolväten i avgaserna, kännetecknad därav, att katalysatorkompositio-nen är en kalcinerad kromhaltig tennoxidkatalysatorkomposi-tion, säsom är definierat i nägot av patentkraven 1-9.