FI98274B - Katalysaattori laihaseosmoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

98274

Katalysaattori laihaseosmoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi ja menetelmä sen valmistamiseksi - Katalysator för rening av avgaser frän en magermixmotor och förfarande för framställning av densamma 5 Tämä keksintö kohdistuu katalysaattoriin laihaseosmoottorin, erityisesti dieselmoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi. Keksintö kohdistuu myöo menetelmään tämän katalysaattorin 10 valmistamiseksi.

Katalysaattori muodostuu yleisesti runkomateriaalista, joka voi olla keraaminen tai metallinauhasta tai -levyistä rakennettu niin, että katalysaattoriin tuleva puhdistettava pako-15 kaasu joutuu pillistöön, joka muodostuu suuresta määrästä yhdensuuntaisia läpivirtauskanavia eli -reikiä. Pillistön seinämät on päällystetty suuren ominaispinnan omaavalla tu-kiainekerroksella (ns. washcoat), jonka huokoisella pinnalla jalometallit ja/tai muut katalyyttisesti aktiiviset aineet, 20 kuten Cu, Co, Cr, Mn, Ni ja Fe, ovat hyvin dispersseinä erillisinä hiukkasina. Katalysaattorin toiminnan tehokkuus riippuu mm. läpivirtaavan kaasun ja jalometallihiukkasten kontaktipinnasta: mitä suurempi kontaktipinta, sitä tehokkaampi katalyyttinen puhdistuminen. Tehokkuuteen vaikuttavat *: 25 lisäksi ainakin pakokaasun koostumus, lämpötila, virtaussuh- : teet ja katalyytin puhtaus (myrkyttyminen) .

·· *: Dieselmoottorin pakokaasun puhdistamisessa on useita eri- m tyispiirteitä verrattuna esim. bensiinimoottorin pakokaasun » · 30 puhdistamiseen. Tällaisia erityispiirteitä ovat esimerkiksi alhaisenqpi pakokaasun lämpötila. Uusimmissa dieselmoottoreissa se on jopa alle 200°C esim. kaupunkiajossa, mutta ·/ moottoritienopeuksilla länqpötila voi olla jopa 750eC. Ben- • · * * siinimoottorin pakokaasussa vastaavat luvut ovat 300°C ja 35 iooo°c.

··· ···

Toinen erityispiirre dieselmoottorin pakokaasussa on sen ;*·. sisältämä rikkidioksidi, mikä on lähtöisin dieselpolttoai— » · ·· • · 2 98274 neen sisältämästä rikistä. Eräissä maissa (esim. Suomi ja Ruotsi) dieselpolttoaineen rikkipitoisuus on hyvin alhainen (alle 0,05 %), mutta yleisesti maailmalla se on jopa 0,5 %. Polttoaineen sisältämä rikki muodostaa moottorissa kaasu-5 maista rikkidioksidia S02. Tämä voi tarttua katalysaattorin ; pintaan ja edelleen hapettua siinä rikkidioksidiksi. Katalysaattorissa rikkidioksidi läsnäolevan kosteuden (palamattomien hiilivetyjen puhdistuksessa muodostuu hiilidioksidia ja vettä) vaikutuksesta muuttuu rikkihapoksi HzSO* ja reagoi 10 helposti läsnäolevien kationisten epäpuhtauksien kanssa vastaaviksi sulfaateiksi. Sulfaateilla on taipumus tukkia katalysaattorin pillistöä mahdollisesti muodostuvan noen ohella.

15 Kolmas erityispiirre on pakokaasun korkea happipitoisuus.

Dieselmoottorin tai laihaseosmoottorin pakokaasussa on katalyyttisiin reaktioihin kuluvan (ns. stökiometrisen) hapen selvästi ylittävä happimäärä. Dieselmoottorissa tämä vaihte-lee ajo-olosuhteiden mukaan yleensä alueella 5 - 15 % 02, kun 20 se bensiinimoottorissa on noin 0,6 - 0,8 % 02. Dieselkataly-saattorit poikkeavat huomattavasti bensiinimoottorien katalysaattoreista, mikä johtuu erilaisista olosuhteista.

Dieselmoottorin pakokaasun puhdistamiseen on käytetty ylei-25 sesti tukiaineena korkean ominalspinnan omaavaa gamma alumiinioksidia ja jalometallina tämän pinnassa esimerkiksi platinaa. Alumiinioksidilla on suuri taipumus sitoa SC^-kaasua pintaan, jolloin edellä kuvattu sulfaatin kertyminen voi olla merkittävä ongelma.

30

Myös muita epäorgaanisia yhdisteitä, kuten piidioksidia, zirkoniumoksidia ja titaanidioksidia on esitetty käytettäväksi dieselkatalysaattorissa. Näillä on pieni rikin varas-toitumistaipumus, mutta tällaisissa katalysaattoreissa kata- : 35 lyytin toimintalämpötila ei ole riittävä tai tukiaineella on • huono pysyvyys runkomateriaalin pinnalla.

e m # 3 98274

Zeoliitteja, jotka ovat 3-ulotteisesti verkkomaisia alumiinioksidin ja piidioksidin yhdistelmärakenteita, on tutkittu runsaasti viimeisen kymmenen vuoden aikana tavoiteena saada niistä hyvä katalysaattori diesel- tai laihaseospakokaasul-5 le. Zeoliittien käyttöä rajoittaa niiden termisen keston yläraja, noin 650 - 750°C, joten ne eivät tule kysymykseen bensiinimoottoripakokaasujen puhdistuksessa ainakaan sellaisinaan ja ilman erittäin hyvää termistä stabilointia. Die-selpakokaasussa zeoliitit, joissa on joko jalometallia tai 10 muuta katalyyttisesti aktiivista ainetta, esim. kuparia, voivat toimia melko hyvin tuoreena. Sen sijaan ns. hydroter-misen ikäytymisen jälkeen, jolloin katalysaattoria on ikäy-tetty korkeassa lämpötilassa vesihöyryn läsnäollessa, kata-lyytin toiminta, erityisesti typen oksidien pelkistyminen, 15 heikkenee.

Zeoliittien käyttöä on esitetty mm. seuraavissa patenttijulkaisuissa: 20 Patenttijulkaisussa BP 0559021 A3 esitetään kaksikerrostuki-aine, jossa alemmassa kerroksessa stabiloitu alumiinioksidi ja/tai seriumoksidi on impregnoitu jalometalliseoksella (Pt, Ir) ja päällimmäisessä kerroksessa on zeoliitti, joka sisältää Cu ja/tai Fe. Tällaisen katalysaattorin valmistaminen • 25 monessa eri vaiheessa on hankalaa ja kustannuksia lisäävää.

Tämä katalysaattori on tarkoitettu vain typen oksidien vä- ·· hentämieeen laihaseosmoottorien pakokaasussa. On myös ole- tettavaa, että tällaisen katalysaattorin terminen stabiili- t ·. suus ei ole paras mahdollinen johtuen päällimmäisestä ker- ·* 30 roksesta.

, Patenttijulkaisussa BP 0566878 Ai esitetään katalysaattori, • / jossa runkomateriaalin pinnalla on AI-, Ti-, Si-oksidi, zeo- * liitti tai niiden seos, jonka valmistuksessa on käytetty ** 35 alkoholiliuosta ja joka sisältää myös V-oksidia ja jalome- • *. talleja. Tällaiselle katalysaattorille on parhaimmillaan

. saatu dieseltestissä syttymisarvoiksi 195°C (CO) ja 210°C

• ·’ (HC) tuoreelle katalysaattorille.

m • 9 m 98274 4

Patenttijulkaisussa BP 508513 AI esitetään dieselmoottorille tarkoitettu katalysaattori, jossa on rungon pinnalla kiinteitä happamasti käyttäytyviä aineita kuten zeoliittia tai eräitä muita, lähinnä sllikaattipohjaisia seosoksideja, ja 5 näin muodostetun tukiaineen pinnalla jalometalleja. Katalysaattori on tarkoitettu vain dieselnoessa olevien hiilivetyjen krakkaukseen.

Patenttijulkaisussa EP 589393 A2 esitetään laihaseosmootto-10 rille tarkoitettu katalysaattori, jossa on rungon pinnalla alumiinioksidi, piidioksidi, zeoliitti ja/tai zirkoniumoksi-di, ja jossa on Pt ja/tai Pd, Ba, sekä Fe, Ni, Co ja/tai Mg. Tässä keksinnössä ei ole osoitettu zeoliitin termistä kestoa, kaikki esimerkkinäytteet on valmistettu käyttäen alu-15 miinioksiditukiainetta. Testauksessa on mitattu vain NOx-konversiot.

Yllä on kuvattu zeoliittien käyttöä katalysaattoreissa, erityisesti dieselkatalysaattoreissa. Näissä on ongelmana kui-20 tenkin ollut saada samaan katalysaattoriin alhaiset sytty-mislämpötilat ja hyvä ikäytyskestävyys. Usein ongelmana on myös se, että zeoliittikatalysaattorit on tarkoitettu vain NOx-kaasujen pelkistämiseen ja tällöin tarvitaan lisäksi erillinen hapetuskatalyytti CO- ja HC-kaasuja varten.

1 25 : Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laihaseosmoottorin • katalysaattori, jolla vältetään edellä mainitut epäkohdat ja jossa saunassa katalysaattorissa yhdistyvät alhaiset sytty-*. mislämpötilat ja hyvä ikäytyskestävyys sekä joka tehokkaasti .* 30 pelkistää NOx-kaasut ja hapettaa häkä- ja hiilivetykaasut alhaisessa länqpötilassa. Nämä tavoitteet voidaan saavuttaa . keksinnön mukaisella katalysaattorilla, jonka pääasialliset 1 tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta l.

0 m *: 35 Tutkittaessa erilaisia zeoliittipitoisia tukiaineita die— *. selpakokaasun puhdistukseen tarkoitettuihin katalysaattorei- hin havaittiin yllättäen, että Si-stabiloidun alumiinioksi- I · ’·* din ja zeoliitin seos lisättynä jalometallilla, kuten Pt, » · ·· 5 98274 osoittautui myös termisen ikäytyksen (750°C 24 h ilma-atmosfääri) ja hydrotermisen ikäytyksen (750°C 24 h, atmosfäärinä 10 % HzO ja 90 % ilma) jälkeen erittäin alhaalla syttyväksi CO:n ja HC:n suhteen ja lisäksi konversio Nz:ksi säilyi hy-5 vänä. Si-stabiloidulla alumiinioksidilla eli Si-alumiinioksidilla tarkoitetaan alumiinioksidia, jossa alumiinioksidin kidehilaan on lisätty piitä sopiva määrä stabiloimaan alumiinioksidi, jolloin se on termisesti kestävämpi, ts. kide-muutokset tapahtuvat vasta huomattavasti korkeammissa lämpö-10 tiloissa kuin stabiloimattomana. Piin sijasta alumiinioksidi voidaan stabiloida muillakin aineilla, esimerkiksi bariumilla, lantaanilla tai zirkonilla.

Tämä keksintö koskee näin ollen katalysaattoria laihaseos-15 moottorin, erityisesti dieselmoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi, joka katalysaattori käsittää katalysaattorirungon, jossa on lukuisia läpivirtauskanavia pakokaasua varten ja joka on päällystetty katalyyttisesti aktiivisen aineen tukiaineella, joka käsittää stabiloidun alumiinioksidin ja zeo-20 liitin, joka alumiinioksidi on stabiloitu pii-, barium-, lantaani- tai zirkoniumyhdisteeiiä. Katalysaattori sisältää ka-talyyttisesti aktiivisena aineena ainakin yhden jalometallin.

·· · • · i ·# • · .*!*. Keksinnön mukaisen katalysaattorin runko voi olla metallinen 25 tai keraaminen kennosto.

• 9 • m 9 · · • · J Katalysaattorirungon pinnalla oleva tukiaine on rakenteel- taan yksikerroksinen.

• · · • · · 30 Stabilointiaine on edullisesti piiyhdiste. Stabilointiaineen pitoisuus alumiinioksidissa on edullisesti noin 0,2 - 30 ·»· t · · M k, V p-*· ··· • · · • m · 'λ·. Stabiloidun alumiinioksidin ja zeoliitin painosuhde tukiai- • · °y 35 neessa on edullisesti noin 9:1 - 1:9.

··· • 9 9 9 999 \ Tukiaine voi lisäksi käsittää lantanidiryhmän oksidin. Edul lisia lantanidiryhmän alkuaineita ovat La, Ce, Y, Er, Eu ja 6 98274

Nd. Mainitun lantanidiryhmän oksidin määrä tukiaineessa on edullisesti noin 2-20 p-% tukiaineesta laskettuna.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan tukiaine käsittää Si-5 stabiloidun gamma-alumiinioksidin, zeollitin ja lantaaniok-sidin.

Keksintö koskee myös menetelmää laihaseosmoottorin, erityisesti dieselmoottorin, pakokaasuja puhdistavan katalysaatto-10 rin valmistamiseksi, jossa menetelmässä katälysaattorirunko-materiaali päällystetään tukiainelietteellä, joka sisältää pii-, barium-, lantaani- tai zirkoniumyhdisteellä stabiloitua alumiinioksidia ja zeoliittia, tukiainelietteellä päällystetty runkomateriaali kuivataan ja kalsinoidaan oksideja 15 sisältävän tukiaineen muodostamiseksi ja sitten kalsinoituun tukiaineeseen imeytetään ainakin yksi katalyyttisesti aktiivinen aine, joka on jalometalli.

Mainittu tukiaineliete voi lisäksi sisältää lantanidiryhmän 20 yhdistettä oksidina tai liukoisena suolana. Tukiaineliete voi lisäksi sisältää pieniä määriä alumiini- ja/tai piiyhdistettä soolina tai liukoisessa muodossa.

·· · 9 ·· • · Tämän keksinnön mukaisella katalysaattorilla saavutetaan ny- • · · v*sa. 25 kyaikaisissa dieselmoottoreissa erittäin hyvät konversiot jo . . alhaisissa lämpötiloissa. Syytä tämän keksinnön hyvään ter- • · · * ** miseen kestoon ei vielä tunneta, mutta voidaan olettaa, että 9 · 9 z.i: se liittyy siihen tosiasiaan, että Si-stabiloitu gamma-alu- : miinioksidi ja zeoliitti sisältävät molemmat sekä Si- että 30 ΆΙ-oksidia. Tällöin jo valmistusvaiheessa tukiainelietteen kiteytyessä runkomateriaalin pinnalle vierekkäisissä hiukka-sissa olevat Si- ja Al-kidepinnat kiteytyvät keskenään toi-•I. siinsa kiinni (-Si...Si-, -AI...AI- tai -S1...A1-).

9 9 9 9 9 9 9 999 9 9 *···* 35 Kiinnittymisessä on edullista, että lietteessä on typpihap-

:**]: poa, joka osittain liuottaa pintoja ennen kiteytymistä (pH

:*·*: alle 5) . Kiinnittymistä voidaan edelleen edesauttaa lisää- 9 9 mällä lietteeseen AI- ja/tai Si-soolia, joka tunnetusti on 98274 7 liukoisen ja hiukkasmaisen olomuodon välillä. Sooli toimii osaltaan liima-aineena eri hiukkasten välillä.

Kiteytymisen jälkeen saadaan yhdistelmärakenne, joka muodos-5 tuu Si-stabiloidusta alumiinioksidista ja zeoliitista. Si-stabiloitv gamma-alumiinioksidi kestää yli 1000°C lämpötiloja ja siten se pitää myös zeoliitin rakenteen koossa korkeissakin lämpötiloissa, kun kidesiltoja on runsaasti. Kide-sillalla tarkoitetaan tässä yhteydessä eri kiinteiden hiuk-10 kasten tarttumista toisiinsa, kun niiden välille kiteytyy I

molempiin pintoihin tarttuva välittävä kiteytymä lietteen I

sisältämän kosteuden kuivuessa.

Keksinnön mukainen katalyytti on tietysti toiminnaltaan sitä I

15 parempi, mitä enemmän jalometallia siihen on ladattu tiet- I

tyyn rajaan asti, mikä on alaan perehtyneelle ämmättimiehel- I

le selvää. Jalometallin määrä vaikuttaa suuresti katalyytin I

hintaan, joten kussakin tapauksessa on syytä määrittää sopi-

va hinta/laatu-suhde. Jalometallien, kuten Pt, Pd, Rh, Ir, I

20 Ru, lisäksi voidaan käyttää myös muita katalyyttisesti ak- I

tiivisia aineita, kuten selityksen alussa mainittuja. Tässä- I

kin on oleellista hinta/laatu-suhde, joka kulloinkin ratkai- I

see sopivimman katalyyttimetallin. I

25 Keksinnön tarkempi selostus ilmenee seuraavista esimerkeistä I

ja oheisista kuvioista, joissa I

kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin (tummat I

symbolit) ja tunnetun tekniikan mukaisen katäly- 30 saattorin (vaaleat symbolit) CO- ja HC-syttymis- lämpötilat Pt-latauksen funktiona tuoreilla kata- lysaattoreilla,

kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin (tummat I

35 symbolit) ja tunnetun tekniikan mukaisen katäly-

saattorin (vaaleat symbolit) CO- ja HC-syttymis- I

lämpötilat Pt-latauksen funktiona termisesti ikäy- I

tetyillä katalysaattoreilla ja 98274 8 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin (tummat symbolit) ja tunnetun tekniikan mukaisen katalysaattorin (vaaleat symbolit) CO- ja HC-syttymis-lämpötilat Pt-latauksen funktiona hydrotermisesti 5 ikäytetyillä katalysaattoreilla.

Esimerkki 1

Valmistettiin taulukon 1 mukainen koesarja, jossa raaka-ai-10 neina olivat: a. La-nitraatti (tukiaineeseen 8 % La) b. alumiinioksidisooli c. gamma-alumiinioksidi d. gamma-alumiinioksidi, jonka kidehilassa 5 % Si02 15 e. zeoliitti ZSM-5 f. silikasooli g. typpihappo

Taulukko l. Koesarjan katalysaattorit. Katalysaattorit 4, 5 20 ja 6 ovat keksinnön mukaisia kataly- raaka-aineet tukiaine Pt saatto- g/m* g/cft* 25 ri 1 e+f 38 50 2 a+b+c+g 51 40 3 a+b+d+g 50 40 30 4 a+b+d+e+g, d:e - 2:1 44 50 5 a+b+d+e+g, d:e -1:1 47 50 6 a+b+d+e+g, d:e - 1:2 41 50 35 * eft - cubic foot eli kuutiojalka (-28,3 1)

Kukin katalysaattori valmistettiin siten, että raaka-aineet [ lietettiin veteen niin, että lietteen kuiva-ainepitoisuu deksi tuli 40,0 % ja jauhettiin kuulamyllyllä 4 tuntia.

* 40 Metallifoliot, sekä sileä että rypytetty, pinnoitettiin : lietteellä molemmin puolin ja kalsinoitiin 550eC lämpöti- . lassa 4 tuntia.

* 9 98274 Tämän jälkeen nauhat upotettiin Pt-suolaliuokseen, jonka Pt-pitoisuus oli säädetty niin, että imeytyksen, jonka kesto oli 30 min, jälkeen nauhoihin jäi haluttu Pt-määrä. Nauhat kalsinoitiin imeytyksen jälkeen 300°C lämpötilassa. Tämän 5 jälkeen sileä ja ryppynauha päällekkäin asetettuina rullattiin tiukaksi rullaksi, jolloin muodostui kennosto, jossa reikien lukumäärä oli 500 reikää per neliötuuma.

Taulukon 1 mukaisten katalysaattorien testaus suoritettiin 10 laboratoriomittakaavassa synteettisellä pakokaasulla, jossa on (tilavuusprosentteina) propeenia 0,05 %, häkää 0,05 %, hiilidioksidia 10,0 %, typpioksidia (NO) 0,10 %, happea 15 %, vesihöyryä 7,0 rikkidioksidia 25 ppm ja loput typpeä. Testaus suoritettiin vakio-olosuhteissa, testikappale oli 15 sylinterinmuotoinen, halkaisija 14 mm ja pituus 75 mm. Kaasun vaihtuma katalyytissä oli 50 000/h.

Jokaisesta katalysaattorista valmistettiin 3 identtistä rin-nakkaiskatalysaattoria, joista yksi testattiin tuoreena, 20 toinen testattiin termisen ikäytyksen ja kolmas hydrotermi-sen ikäytyksen jälkeen.

Katalysaattorit kyllästettiin S02~kaasulla ennen testausta, mikä simuloi pinnan pitempiaikaista kyllästymistä S02-kaasul- • 25 la tositilanteessa. Tuore katalysaattori pidettiin ennen : testausta 420°C lämpötilassa 30 min ajan testikaasussa, joka

• sisälsi 25 ppm SO2. Termisesti ikäytetty kyllästettiin 420°C

. lämpötilassa 30 min ajan kaasuseoksessa, joka sisälsi pro- ·, peenia 0,05 %, häkää 0,05 %, hiilidioksidia 10,0 %, typpiok- • 30 sidia 0,10 %, happea 5 %, rikkidioksidia 100 ppm ja loput typpeä. Hydrotermisesti ikäytetty kyllästettiin kuten termi-, eesti ikäytetty.

: Testauksessa saatiin taulukon 2 mukaiset tulokset, jossa *; 35 syttymislämpötilalla tarkoitetaan sitä lämpötilaa, jossa ko.

• ·. kaasun konversio en 50 %. N2 tarkoittaa NO:n konversiota I N2:ksi.

m 9 9 9 » · •e 10 98274

On huomattava, että esimerkissä 1 käytetyn lantaanin sijasta voidaan käyttää myös muita katalysaattoreissa yleisesti käytettyjä lantanideja, kuten Ce, Y, Er, Eu, Nd.

Taulukko 2. Testitulokset 5 -------- kata- ikäytys- sytt.läm- konversio-% ly- tapa pötila °C 400°C:ssa saat- CO HC CO HC NO N2 tori 10---- 1 tuore 153 190 95 100 1 terminen 207 240 95 100 2 tuore 196 211 94 100 45 13 15 2 terminen 181 199 95 100 56 18 2 hydroterm. 182 199 95 100 56 20 3 tuore 175 195 95 100 3 terminen 190 215 95 100 20 4 tuore 173 173 94 100 61 15 4 terminen 159 174 94 100 71 18 4 hydroterm. 171 191 95 100 60 17 25 5 tuore 157 170 94 100 64 16 5 terminen 160 176 94 100 61 15 5 hydroterm. 174 190 95 100 56 10 6 tuore 163 171 95 100 68 19 30 6 terminen 171 186 94 100 6 hydroterm. 171 193 94 100 66 19

Yllä olevasta taulukosta havaitaan, että keksinnön mukaiset ·· katalysaattorit 4, 5 ja 6 olivat tuoreena syttymisten suh- *: 35 teen selvästi parempia kuin alumiinioksidipohjäiset kata- ··; lysaattorit 2 ja 3. Ikäytyksen jälkeen keksinnön mukaiset katalysaattorit 4, 5 ja 6 olivat myös selvästi parempia kuin zeoliittipohjainen katalysaattori 1.

» e F1 40 Näin ollen keksinnössä on voitu yhdistää zeoliittien hyvä , syttyudnen tuoreena Si-stabiloidun alumiinioksidin hyvään 9 · ·· termiseen kestoon. Alumiinioksidin stabiloiminen voidaan ·· :: suorittaa myös bariumilla, lantaanilla tai zirkoniumilla.

• 9 • « ·· ·1. 45 • 99 • · • · Φ 9 • 9 9 9 99 9 · 98274 11

Esimerkki 2

Valmistettiin esimerkin 1 esittämä katalysaattori 5, jossa tukiaineessa oli Si-stabiloitu alumiinioksidi ja zeoliitti 5 ZSM-5 painosuhteessa 1:1 Pt-latauksin l, 2, 5: 15, 40 ja 100 g/cft. Samassa koesarjassa on vertailuna vastaavin Pt-la-tauksin myös katalysaattori 2, jossa oli stabiloimaton gamma-alumiinioksidi ilman zeoliittilisäystä.

10 Katalysaattorit testattiin kuten esimerkissä 1. Saatiin taulukon 3 mukaiset tulokset.

· m 9 m 9 *9 9 9 9 • t • 9 9 9 * 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9Ψ 9 98274 12

Taulukko 3. Pt-latauksen vaikutus koesarjan katalysaattoreihin kata- ikäytys- kataly- sytt.läm- konversio-% 5 ly- tapa saattorin pötila °C 300°C:ssa saat- Pt-lataus CO HC CO HC NO N2 tori g/cft 5 tuore 1 275 265 76 85 8 6 10 5 terminen 1 350 309 16 34 4 4 5 hydroterm. 1 322 308 40 42 5 4 5 tuore 2 229 233 94 100 10 7 5 terminen 2 274 266 67 79 4 3 15 5 hydroterm. 2 265 270 84 90 5 3 5 tuore 5 209 218 95 100 45 12 5 terminen 5 257 255 87 94 15 5 5 hydroterm. 5 231 238 94 98 9 3 20 5 tuore 15 186 193 94 100 67 22 5 terminen 15 210 219 94 100 29 10 5 hydroterm. 15 212 224 95 100 30 13 25 5 tuore 40 168 178 95 100 73 26 5 terminen 40 173 189 95 100 51 15 5 hydroterm. 40 190 196 93 100 56 22 5 tuore 100 163 166 95 100 72 25 30 5 terminen 100 154 172 95 100 69 25 5 hydroterm. 100 152 180 95 100 79 28 2 tuore 1 282 280 66 69 0 0 2 terminen 1 309 305 40 40 1 1 35 2 hydroterm. 1 331 313 28 31 4 0 2 tuore 2 270 273 77 78 0 0 2 terminen 2 289 285 63 66 0 0 : 2 hydroterm. 2 298 299 52 52 1 0 40 : 2 tuore 5 250 250 90 96 1 0 2 terminen 5 277 279 73 71 0 0 i 2 hydroterm. 5 278 289 66 76 2 0 45 2 tuore 15 230 239 94 100 8 0 2 terminen 15 218 225 95 100 20 5 . 2 hydroterm. 15 234 250 93 97 15 5 • ; 2 tuore 40 196 211 94 100 45 13 50 2 terminen 40 181 199 95 100 56 18 . 2 hydroterm. 40 182 199 95 100 56 20 : 2 tuore 100 163 176 94 100 74 26 2 terminen 100 152 178 95 100 78 27 : 55 2 hydroterm. 100 152 181 94 100 76 27 r· 98274 13 esimerkin 2 syttymistulokset on esitetty myös kuvioissa 1,2 ja 3.

Esimerkin 2 koesarjasta havaitaan sama asia kuin esimerkistä 5 1 eli Si-alumiinioksidin ja zeoliitin seoksen paremmuus alu miinioksidiin verrattuna samoissa Pt-latauksissa. Vasta latauksella 100 g/cft Pt saadaan molemmille katalysaattorityy-peille samanlaiset tulokset. Keksinnön mukaisen katalysaattorin paremmuus korostuu erityisesti pienemmillä Pt-latauk-10 silla. Tämä on erityisen edullista keksinnön mukaiselle katalysaattorille huomattavien kustannussäästöjen vuoksi.

Tämä tarkoittaa sitä, että tietyn syttymislämpötilan saavuttamiseksi tarvitaan perinteisessä alumiinioksidipohjaisessa 15 katalysaattorissa platinaa enemmän kuin keksinnön mukaisessa katalysaattorissa. Esimerkkinä voidaan katsoa kuvioista 1 (tuore katalysaattori), että CO- ja HC-syttymisten suhteen samanarvoisia ovat katalysaattori 5 latauksella 2 g Pt/cft ja katalysaattori 2 latauksella noin 20 g Pt/cft. Tässä ta-20 pauksessa ero Pt-latauksessa on merkittävä keksinnön mukaisen katalysaattorin eduksi.

Claims (9)

98274

1. Katalysaattori laihaseosmoottorin, erityisesti dieselmoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi, joka katalysaattori käsittää katalysaattorirungon, jossa on lukuisia läpivir- 5 tauskanavia pakokaasua varten ja joka on päällystetty tukiaineella, jossa on ainakin yksi katalyyttisesti aktiivinen aine, joka on jalometalli, tunnettu siitä, että tukiaine käsittää stabiloidun alumiinioksidin ja zeoliitin, joka alumiinioksidi on stabiloitu pii-, barium-, lantaani- tai zir-10 koniumyhdisteellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että tukiaine on yksikerroksinen.

3. Patenttivaatimuksen l tai 2 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että stabilointiaineen pitoisuus alumiinioksidissa on noin 0,2 - 30 p-%.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kataly-20 saattori, tunnettu siitä, että stabiloidun alumiinioksidin ja zeoliitin painosuhde on noin 9:1 - 1:9. :.j

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kataly- m saattori, tunnettu siitä, että tukiaine lisäksi käsittää 25 lantanidiryhmän oksidin määrässä noin 2 - 20 p-% tukiainees-ta laskettuna. 9 9 9 9

·/ 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kata- e · lysaattori, tunnettu siitä, että tukiaine käsittää Si-stabi-30 loidun alumiinioksidin, zeoliitin ja lantaanioksidin. • * 9 9 99 ί ί

7. Menetelmä laihaseosmoottorin, erityisesti dieselmootto- ·. rin, pakokaasuja puhdistavan katalysaattorin valmistamisek- 9 9 si, tunnettu siitä, että katalysaattorirunkomateriaali pääl-!' 35 lystetään tukiainelietteellä, joka sisältää pii-, barium-, »e lantaani- tai zirkoniumyhdisteellä stabiloitua alumiinioksidi dia ja zeoliittia, tukiainelietteellä päällystetty runkoma- teriaali kuivataan ja kalsinoidaan oksideja sisältävän tuki- 98274 aineen muodostamiseksi ja sitten kalsinoituun tukiaineeseen imeytetään ainakin yksi katalyyttisesti aktiivinen aine, joka on jalometalli.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että tukiaineliete lisäksi sisältää lantanidiryhmän yhdistettä oksidina tai liukoisena suolana.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnet-10 tu siitä, että tukiaineliete lisäksi sisältää alumiini- ja/-tai piiyhdistettä soolina tai liukoisessa muodossa.