FR2474339A1 - Element de catalyseur monolithique et son support - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN ELEMENT SUPPORT CATALYTIQUE ET UN PROCEDE POUR SA FABRICATION. CET ELEMENT SUPPORT COMPREND UN CORPS MONOLITHIQUE POURVU DE CANAUX D'ECOULEMENT DE FLUIDE, DANS LEQUEL LA JONCTION DES PAROIS ADJACENTES AU SEIN DESDITS CANAUX EST FORMEE PAR DES PARTIES SOUDURE DESDITS CANAUX, LESDITES PARTIES SOUDURE S'ETENDANT SUR LA LONGUEUR DESDITS CANAUX ET DEFINISSANT EN SECTION TRANSVERSALE DES PROFILS CONCAVES D'UNE PROFONDEUR SUFFISANTE POUR S'ETENDRE AU MOINS A LA MOITIE D'UN SEGMENT DE CERCLE PRIS COMME DISPOSE TANGENTIELLEMENT PAR RAPPORT AUX DEUX PAROIS DE CANAUX DONT LA JONCTION EST FOURNIE PAR LADITE SOUDURE, ET LE SEGMENT SOUS-TENDANT ENTRE ENVIRON 1,5 ET 40 DE LA LARGEUR THEORIQUE DE CHACUNE DES DEUX PAROIS DE CANAUX ADJACENTS A LADITE JONCTION. APPLICATION NOTAMMENT AU TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT DES AUTOMOBILES.
Description
La présente invention concerne les catalyseurs du type o un composant
catalytiquement activant est distendu sur un élément support monolithique à travers
lequel s'étendent plusieurs canaux d'écoulement de flui-
de. Le composant catalytiquement activant est disposé
sur les parois des canaux d'écoulement de fluide de ma-
nière qu'un fluide comme un gaz s'écoulant à travers eux
vienne en contact avec le matériau catalytiquement amor-
çant. L'invention est particulièrement adaptée pour
fournir un support approprié au traitement des gaz d'é-
chappement des automobiles, bien qu'on puisse apprécier qu'elle ne s'y limite pas nécessairement mais qu'elle convient généralement pour les contacts catalytiques des fluides, comme par exemple le traitement catalytique des
gaz y compris la diminution de la pollution, les traite-
ments catalytiques, et la combustion catalytique des com-
bustibles. Les éléments support monolithiques traversés par
plusieurs passages d'écoulement pour fluides sont natu-
rellement bien connus des spécialistes. On se référera par exemple aux brevets américains n0 3 441 381 et 3 565 830, appartenant tous deux à la demanderesse, et
dont les descriptions comprennent des éléments support
catalytiques du type généralement appelé élément monoli-
thique ou en alvéole. Ces supports comprennent une ossa-
ture inerte solide, unitaire ou monolithique dans laquelle
sont formés plusieurs canaux d'écoulement pour fluide dé-
pourvus d'obstruction qui s'y étendent dans la direction
prévue pour l'écoulement du fluide à travers le support.
Les supports sont formés de préférence d'un matériau so-
lide rigide, pratiquement chimiquement inerte, générale-
ment catalytiquement inactif. Le matériau est suffisamment réfractaire pour garder sa forme et possède une résistance
mécanique suffisante aux températures allant environ jus-
qu'à 11000C ou plus de manière à permettre l'emploi des
supports dans le traitement des gaz d'échappement des au-
tomobiles ou dans d'autres applications à haute tempéra-
ture. Les canaux d'écoulement de fluide sont disposés
généralement parallèlement entre-eux et s'étendent à tra-
vers le support d'une de ses faces à l'autre face opposée,
les canaux d'écoulement de fluide étant définis et sépa-
rés les uns des autres par plusieurs parois de canaux. Généralement, afin de réduire au minimum la baisse de pression subie par les fluides que l'on fait
passer à travers les canaux d'écoulement, il est souhai-
table d'avoir une surface maximum d'écoulement de flui-
de aux deux extrémités. A cet effet, les parois des ca-
naux d'écoulement de fluide sont généralement formées aussi minces que possible en gardant un degré suffisant de résistance mécanique et d'intégrité sous une tension thermique susceptible d'être imposée dans l'application
envisagée. Les matériaux réfractaires généralement appro-
priés pour former un tel support sont des matériaux com-
me le zirconmullite, l'alpha-alumine, la sillimanite, les
silicates de magnésium, les zircon, la pétalite, le spodu-
mène, la cordiérite, les alumino-silicates, la mullite, etc. Comme il est indiqué dans le brevet américain n'
3 565 830 mentionné ci-dessus, cité ici à titre de réfé-
rence, pour certaines applications, il est préférable ou essentiel que le support soit essentie lement de forme
cristalline et ait une porosité accessible considérable.
Généralement, le support réfractaire préféré est une ossature solide, unitaire ou monolithique, faite d'un matériau solide, rigide, pratiquement chimiquement inerte, pratiquement catalytiquement inactif, qui est non vernissé
et possède une porosité accessible considérable. Les pa-
rois de canaux des passages d'écoulement de fluide con-
tiennent de préférence des macropores en communication
avec les canaux d'écoulement pour fournir une surface ac-
cessible de catalyseur augmentée lorsque le support est revêtu d'un matériau catalytique. La surface géométrique, y compris la surface des canaux d'écoulement de fluide,
d'un support monolithique typique (en supposant une sur-
face lisse et non poreuse) peut être de l'ordre de 0,001 à 0,01 m2/g. Cependant, la surface réelle du support, en tenant compte de la porosité du matériau support, est habituellement plusieurs fois supérieure, p ex. de 50 à 150 m 2/g ou plus, si bien qu'une grande partie de la réac-
tion catalytique se déroule à l'intérieur des grands po-
res. Il est préférable que l'ossature ait une réparti-
tion des macropores telle que plus de 95% du volume des pores soit fourni par des pores d'un diamètre dépassant 2000 A, et que 5% du volume des pores soit fourni par des pores ayant un diamètre de plus de 20 000 A. Par exemple, dans un mode de réalisation préféré, plus de % du volume des pores est fourni par des pores ayant un diamètre de plus de 20 000 A. La surface totale, y
compris les pores du support, est de préférence d'envi-
ron 0,08 à 6 m2/g, de préférence d'environ 0,2 à 2 m2/g.
Les spécialistes savent, comme le montre le bre-
vet américain n0 3 565 830 mentionné ci-dessus (p ex. co-
lonne 7, ligne 72 à colonne 8, ligne 2) que la section des canaux d'écoulement de fluide peut avoir la forme de triangles, de rectangles, de carrés, de sinusoïdes, de cercles ou d'autres formes circulaires, si bien que les sections du support représentent un schéma répété d'une structure de type treillis ou alvéole. Dans la colonne 8, lignes 2 à 8, du même brevet, il est dit que les sections ayant des angles aigus et effilés ne sont pas préférées car elles peuvent recueillir des solides
comme les composés de plomb provenant des gaz et se bou-
cher et/ou devenir catalytiquement inactives. Il est dit en outre que les parois des canaux cellulaires sont généralement faites de l'épaisseur minimum nécessaire
pour fournir un fort corps unitaire. Les exemples typi-
ques d'épaisseur de parois donnés varient d'environ
0,0508 à 0,635 mm.
Le brevet américain n0 4 102 980 décrit un appa-
reil de contact catalytique pour retirer les composants nocifs des gaz brûlés des sources stationnaires comme les
fours de combustion, et montre dans sa figure 8 une sec-
tion d'un mode de réalisation ayant des canaux d'écoulement de gaz de forme pratiquement carrée. Le dessin indique de façon quelque peu schématique une forme légèrement
arrondie aux coins des canaux. Le brevet passe sous si-
lence ces coins légèrement arrondis, caractère qui est
considéré comme étant une irrégularité typique des pro-
cessus de fabrication utilisés pour fabriquer des supports de ce genre et tels que décrits plus en détail ci-dessous
à propos d'un des modes de réalisation antérieurs illus-
trés. L'une des difficultés avec les structures de la technique antérieure qui utilisent une configuration à section ronde ou ovale des canaux d'écoulement de fluide est que les parties au moins des parois définissant et séparant les canaux sont nécessairement plus épaisses que l'épaisseur minimum requise de la paroi que l'on a à l'espacement le plus faible de la périphérie des canaux adjacents. Ainsi, la surface de la paroi d'extrémité est
inopportunément accrue aux dépens de la surface de l'ex-
trémité ouverte d'écoulement de fluide fournie par les ouvertures des canaux d'écoulement du gaz. Ce problème peut être évité en employant des canaux d'écoulement de
section polygonale, p. ex. rectangulaire (y compris car-
rée), triangulaire ou hexagonale. Voir, par exemple, la figure 4-du brevet américain n0 3 910 770. Les formes de section telles que rectangulaires ou hexagonales peuvent
être disposées avec une épaisseur minimum de paroi généra-
lement uniforme entre canaux adjacents, évitant ainsi une augmentation indésirable de la surface des parois aux extrémités aux dépens de la surface d'écoulement ouverte
à l'extrémité. Cependant, ces formes de section polygo-
nale des canaux ont l'inconvénient qu'elles donnent néces-
sairement des coins à angle acéré qui définissent en sec-
tion transversale soit des angles obtus (section octogo-
nale), soit des angles droits (sections rectangulaires), soit des angles aigus (sections triangulaires). Les coins
angulaires posent un problème lorsqu'on applique aux sup-
ports catalytiques des matériaux et/ou revêtements acti-
vants catalytiques comme support du catalyseur. On trou-
ve que des quantités significatives des matériaux de re-
vêtement et d'activation catalytique s'accumulent dans les coins angulaires acérés à une profondeur qui tend à
empêcher effectivement l'accès du fluide traité aux par-
ties les plus profondément "enfouies" du revêtement et du catalyseur dans les coins. Ceci rend un pourcentage faible mais significatif du revêtement et/ou du matériau catalytique inaccessible au fluide à traiter, aboutissant ainsi à une insuffisance et à un gaspillage général. Le problème est particulièrement sensible du point de vue économique lorsque le matériau activant catalytique est
un métal précieux à cause du coût élevé du matériau cata-
lytique gaspillé. En outre, les accumulations initiales du revêtement et/ou du matériau catalytique dans les coins tendent à amincir de façon correspondante le revêtement sur les surfaces planes entre les coins, exposant ainsi une moindre quantité de matériau catalytique au flux de fluide. Même s'il était économiquement ou techniquement
faisable de continuer d'accroître l'épaisseur du revête-
ment (ce n'est pas le cas), le revêtement serait toujours plus profond dans les coins que sur les surfaces planes intermédiaires entre les coins adjacents. L'invention a pour objet de surmonter les problèmes tels que ceux qui
sont décrits-ci-dessus.
Généralement, selon l'invention, un catalyseur amélioré et un élément support de catalyseur amélioré est fourni par un support de catalyseur monolithique dont les canaux d'écoulement du gaz ont des coins soudés, les
bandes de soudure étant d'une taille suffisante pour éli-
miner ou au moins réduire substantiellement l'accumulation de revêtement catalytique en excès dans les coins formés à la jonction des parois des canaux. La bande de soudure
peut avoir une section de n'importe quelle forme appro-
priée, par exemple plane ou arquée.
Selon l'invention, il est fourni dans un élément support adapté pour avoir comme revêtement un matériau activant catalytique déposé dessus, et comprenant un corps monolithique ayant deux extrémités opposées, plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'étendant à travers le corps de l'une desdites extrémités à l'autre pour fournir une communication d'écoulement fluide à travers le corps, les canaux étant formés par des parois de canaux dimensionnés et ayant une configuration pour définir sur leur longueur un profil de section transversale nominale régulièrement
polygonale des canaux, l'amélioration ci-dessous. La jonc-
tion des parois adjacentes dans les canaux est formée par des portions de soudure des parois, les parties soudure s'étendant le long des canaux et définissant en section
transversale des profils concaves d'une profondeur suffi-
sante pour s'étendre au moins jusqu'au milieu d'un seg-
ment de cercle pris comme disposé tangentiellement par rapport aux deux parois de canaux dont la jonction est
fournie par la soudure, ce segment sous-tendant entre en-
viron 1,5% et 400/6 de la largeur théorique de chacune des
deux parois de canal adjacentes à la jonction. Il est pré-
férable que le segment de cercle imaginé, c'est-à-dire un arc de cercle, soit pris comme un arc qui sous-tend entre environ 5 et 25% de la largeur théorique des deux parois
de canal.
Selon un aspect de l'invention, les fractions sou-
dure définissent en section transversale des profils ar-
qués. Les profils arqués peuvent avoir la forme de seg-
ments pratiquement circulaires avec un rayon de courbure allant de 0,1016 à 0,635 mm. Il est préférable que les profils arqués se fondent tangentiellement dans les parois
du canal.
Selon un autre aspect de l'invention, l'améliora-
tion implique que les canaux soient formés par des parois de canaux dimensionnés et ayant une configuration leur permettant de définir sur leur longueur une partie plane centrale limitée à ses côtés opposés par des parties soudure qui forment la jonction des parois adjacentes au
sein des canaux, les parties soudure définissant en sec-
tion transversale des profils concaves suffisamment lar-
ges grâce à quoi, lorsque le corps est revêtu d'un oxy-
de métallique réfractaire déposé à partir d'un milieu aqueux s'écoulant à travers les canaux, l'oxyde métallique est déposé à une profondeur moyenne pratiquement uniforme à la fois sur les parties planes et les parties soudure
des parois.
Selon un autre aspect de l'invention, les parois des canaux ont une épaisseur minimum d'environ 0,1 mm et l'élément a d'environ 2,5 à 186 canaux par cm2 de surface d'extrémité. Un composant catalytiquement actif peut être disposé sur les parois des canaux en une couche ayant
une épaisseur d'environ 0,00254 à 0,127 mm et peut compren-
dre un oxyde métallique réfractaire comportant un ou plu-
sieurs métaux catalytiquement actifs. Le composant cataly-
tiquement actif peut comprendre l'alumine comme oxyde mé-
tallique réfractaire et contient sur celui-ci un ou plu-
sieurs métaux du groupe du platine et, éventuellement, un
ou plusieurs métaux communs. En outre, les parois des ca-
naux peuvent avoir, dans un mode de réalisation préféré,
d'environ 0,49 à 7,112 mm et les parties soudure sous-
tendent d'environ 5 à 40% de ladite épaisseur théorique,
de préférence d'environ 10 à 25%.
Selon un autre aspect de l'invention, les par-
ties soudure peuvent être partie intégrante du corps for-
mé, comme éléments d'une unité, par opposition au cas o les parties soudure sont ajoutées à un corps existant
comme application d'un pré-revêtement.
Selon un autre aspect de l'invention, il est four-
ni un procédé de fabrication d'un élément catalytique com-
prenant les étapes suivantes. On forme, dans un corps monolithique ayant deux extrémités opposées, plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'étendant dans le corps d'une des extrémités à l'autre et étant dimensionnés et ayant une configuration permettant de définir sur leur
longueur un profil de section transversale de forme théo-
rique d'un polygone régulier,, la jonction des parois
adjacentes au sein des, canaux étant formée par des par-
ties soudure s'étendant sur la longueur des canaux et
définissant en sections transversales des profils conca-
ves qui sous-tendent une longueur d'au moins environ 0,1016 mm de la largeur théorique de chacune des deux
parois de canal qui y sont adjacentes. On met en con-
tact le corps avec un milieu liquide, de préférence un milieu aqueux, contenant un ou plusieurs précurseurs d'oxyde métallique réfractaire et un oxyde métallique réfractaire sous forme particulaire et on le dépose sur les parois des canaux. On chauffe le corps pour enlever le milieu aqueux et former sur les parois des canaux un revêtement d'un oxyde métallique réfractaire ayant une profondeur moyenne pratiquement uniforme tant sur les parties soudure que sur les autres parties des parois des canaux. Dans un autre aspect de l'invention, le procédé implique de former les parties soudure de manière qu'elles
définissent des profils arqués en section transversale.
Les parties soudure peuvent être formées de manière qu'elles définissent en section transversale des profils de segments
pratiquement circulaires ayant un rayon de courbure d'en-
viron 0,1016 à 0,635 mm.
Dans un de ses aspects, le procédé peut comporter l'étape consistant à former dans le corps monolithique ayant deux faces opposées plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'étendant à travers ledit corps de l'une des extrémités à l'autre et étant dimensionnés et ayant une configuration permettant de définir sur leur longueur une partie centrale plane bordée sur ses côtés opposés par
des parties soudure qui forment la jonction de parois ad-
jacentes au sein des canaux et définissent en section
transversale des profils concaves.
Le procédé de l'invention peut inclure dans l'é-
tape de chauffage une calcination à une température com-
prise entre environ 2501C et 8000C et peut impliquer soit de former les parties soudure intégralement avec le corps, soit de former les soudures en une étape préliminaire par
un pré-revêtement appliqué avant le revêtement de l'oxy-
de métallique réfractaire.
Tels qu'ils sont utilisés dans cette description
et dans les revendications, les termes "revêtement" et
les références à un "oxyde métallique réfractaire" se ré-
fèrent au revêtement d'oxyde métallique activé à surface
importante, comme la gamma-alumine, qui porte les compo-
sants métalliques catalytiquement actifs, et non au maté-
riau de surface relativement faible et catalytiquement i-
nactif (appelé "pré-revêtement") comme l'alpha-alumine.
Le "revêtement" ou l"'oxyde métallique réfractaire" dépo-
sé sur le support contient ou aura ensuite un dépôt de composants métalliques catalytiquement activants comme
un ou plusieurs métaux du groupe du platine, métaux com-
muns et oxydes métalliques communs. Le "pré-revêtement" est utilisé, selon un aspect de l'invention, pour former des soudures dans les coins des canaux d'écoulement de gaz support avant dépôt du revêtement d'oxyde métallique réfractaire.
L'invention sera décrite plus en détail en réfé-
rence aux dessins annexés,sur lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective d'un sup-
port de catalyseur monolithique comprenant un mode de réa-
lisation de l'invention; La figure 1A est une vue d'une coupe partielle à
une échelle agrandie prise dans un plan parallèle aux ex-
trémités du support de la figure 1; La figure 1B est une microphotographie grossie
fois d'un mode de réalisation de l'invention, la pho-
tographie de la figure 1B étant une vue transversale correspondant à celle qui est montrée dans le dessin de la figure 1A; La figure 1C est une vue à une échelle encore plus agrandie de l'un des canaux d'écoulement de fluide du dessin de la figure 1A; La figure 2 est une microphotographie grossie
50 fois, correspondant à celle de la figure 1B mais mon-
trant un mode de réalisation de la technique antérieure; La figure 3 est une microphotographie grossie
fois, correspondant à celle de la figure 1B mais pré-
sentant un autre mode de réalisation de la technique an-
térieure; La figure 4 est une microphotographie grossie
fois correspondant à celle de la figure 1B mais présen-
tant encore un autre mode de réalisation de la technique antérieure; et La figure 5 est une interprétation schématique montrant la jonction de parois de canal adjacentes d'un
canal d'écoulement de fluide typique et indiquant la re-
lation géométrique entre l'angle de jonction des parois
adjacentes et la profondeur du revêtement qui y est déposé.
La figure 1 présente d'une façon générale en 10 un support de catalyseur illustrant un mode de réalisation
préféré de l'invention. On voit que le support est mono-
lithique et d'une forme généralement cylindrique ayant une surface extérieure cylindrique 12, une extrémité 14 et une extrémité opposée, non visible sur la figure 1, qui est identique à l'extrémité 14. La jonction de la surface externe 12 avec l'extrémité opposée en son bord périphérique est indiquée en 14' dans la figure 1. Le
support 10 possède plusieurs canaux d'écoulement de flui-
de qui y sont formés et, comme un mode de réalisation préféré de l'invention est adapté au traitement des gaz
d'échappement des machines, ces canaux sont appelés ca-
naux d'écoulement des gaz 16, plus visibles sur la figu-
re agrandie 1A. Les canaux d'écoulement de gaz 16 sont
formés par des parois de canaux 18. Les canaux d'écou-
lement de gaz 18 s'étendent à travers le support 10 de l'extrémité 14 à son extrémité opposée, les canaux ne
comportant pas d'obstruction de manière à permettre l'é-
coulement d'un fluide, p ex. d'un gaz, dans le sens lon-
gitudinal à travers le support 10 par ses canaux d'écou-
lement de gaz 16. Comme on le voit d'après les figures lA et 1C, les parois des canaux 18 ont une dimension et une configuration telles que les canaux d'écoulement de gaz 16 ont une forme polygonale pratiquement régulière, carrée dans le mode de réalisation présenté, sauf pour les parties soudure 20 qui, dans le mode de réalisation présenté, définissent des sections concaves de profil arqué et comprennent la jonction des parties adjacentes
des parois 18.
Comme le montre la figure 1C, la largeur en sec-
tion transversale des canaux 16 est indiquée par W, la largeur en section transversale de l'un quelconque des côtés de la figure géométrique carrée S superposée à la
section transversale du canal d'écoulement de gaz 16. Cha-
que côté de la figure carrée S définit la largeur théori-
que W en section transversale du polygone régulier dont le profil de section transversale du canal d'écoulement de gaz 16 est une approximation. La largeur W correspond
à la distance en ligne droite s'étendant perpendiculaire-
ment à partir de la portion médiane pratiquement plane
d'une paroi de canal 18 à celle d'une paroi opposée 18.
Le terme "largeur théorique" de parois de canal est uti-
lisé dans les revendications avec la signification ici
illustrée, c'est-à-dire la largeur en section transversa-
le d'un côté du polygone défini par le profil de section transversale du canal si l'on néglige les coins remplis de soudure (ou s'il n'y en a pas, comme ce peut être le cas lorsque le terme est utilisé en se référant aux structures
de la technique antérieure). W correspondrait à la lar-
geur physique réelle en section transversale des parois 18 si les parties concaves 20 étaient éliminées, auquel cas les profils de section transversale seraient des carrés pratiquement géométriquement parfaits. La longueur de
surface arquée des parties soudure 20 est indiquée géomé-
triquement dans la figure 1C par arc A, et la largeur en section transversale de la partie centrale pratiquement plane des parois de canaux 18 est indiquée par W'. Il faut noter que la jonction concave fournie par les parties soudure 20 et les parois adjacentes 18 pourrait également
être assurée si la partie soudure 20 était plate, c'est-à-
dire définissait en section transversale un profil droit plutôt qu'arqué. Tant qu'elle a la taille appropriée, une partie soudure plate fournirait également une jonction
concave convenable. Cependant, les profils concaves ar-
qués sont préférables car ils fournissent un profil géné-
ralement uni. Tel qu'il est utilisé dans cette descrip-
tion et dans les revendications, le terme "arqué" doit
inclure non seulement une configuration incurvée et unie mais aussi une série de segments en ligne droite disposés
dans un alignement généralement arqué.
Les spécialistes connaissent bien l'expédient con-
sistant à appliquer un revêtement à des supports de cataly-_ seur 10 pour fournir un support de surface élevée pour le dépôt du matériau catalytiquement activant. Par exemple,
un revêtement 22 (montré dans la figure 1A) d'oxyde métalli-
que réfractaire est généralement fourni comme support pour le matériau catalytiquement activant. Un expédient qui est particulièrement utile dans la préparation des matériaux catalytiques pour la purification des gaz d'échappement des moteurs d'automobile, consiste à fournir une pellicule ou un revêtement d'une forme catalytiquement active d'alumine
ou d'une alumine de ce type stabilisée avec une faible pro-
portion, par exemple de 2 à 10%, en poids,- d'un matériau sta-
247433e
bilisant comme un oxyde de terre rare. L'oxyde métalli-
* que catalytiquement actif est déposé sur les surfaces
du support monolithique unitaire sous la forme d'un min-
ce dépôt plus ou moins continu ayant généralement une épaisseur d'environ 0,00254 à 0,127 mm. Le revêtement d'oxyde métallique réfractaire est caractérisé par une structure poreuse qui possède un grand volume interne de pores et une surface totale élevée. Généralement, la
surface totale de la pellicule d'oxyde métallique réfrac-
taire actif serait d'au moins environ 25 m2/g et de pré-
férence d'au moins environ 100 m2/g de l'oxyde métallique.
Le matériau catalytiquement activant, comme par exemple le platine seul ou mélange avec un ou plusieurs autres métaux du groupe du platine et contenant éventuellement des oxydes de métaux communs comme, par exemple, l'oxyde de nickel, est déposé sur ou introduit par imprégnation
dans la pellicule d'oxyde métallique réfractaire. Le dé-
pôt de revêtement 22 est indiqué en pointillés dans la
figure 10 uniquement à la moitié inférieure du canal d'é-
coulement de gaz 16, pour la clarté de l'illustration.
On appréciera qu'un tel revêtement est normalement dépo-
sé sur presque toute la surface de chacun des canaux de
gaz 16 comme le montre la figure 1A.
La figure 1B est une microphotographie montrant
en section transversale un support de catalyseur 10 se-
lon l'invention dans lequel sont formés plusieurs canaux d'écoulement de fluide 16 par des parois 18 de section transversale généralement polygonale régulière (carrée) sauf que la jonction des parois adjacentes 18 est formée par une soudure comprenant dans cet exemple une partie
concave 20 ayant un profil arqué en section transversale.
Un revêtement 22 de matériau catalytiquement activant disposé sur un support d'oxyde métallique réfractaire est
disposé sur les surfaces du support 10 comprenant les pa-
rois des canaux d'écoulement de gaz 16 qu'il contient.
La figure 2 montre une microphotographie compara-
ble d'un mode de réalisation de la technique antérieure dans lequel plusieurs canaux d'écoulement de gaz 16' sont formés par des parois de canaux 18', les parois de canaux 18' ayant une dimension et une configuration permettant de donner une configuration polygonale régulière, dans ce cas carrée, c'est-à-dire rectangulaire,
aux canaux d'écoulement de gaz 16' (tel qu'il est utili-
sé dans cette description ou dans les revendications, le
terme "rectangle" doit inclure le cas particulier du carré). On notera qu'une très faible irrégularité des formes arquées existe dans les coins formés par les pa-
rois des canaux 18'. Cette irrégularité rappelle l'il-
lustration présentée dans la figure 8 du brevet améri-
cain n0 4 102 980 mentionnée ci-dessus et semble être tout à fait minime par rapport à la largeur théorique
d'environ 1,0922 mm de la paroi des canaux. Les irré-
gularités sont probablement causées par l'usure des mou-
les utilisés pour former les supports. Comme le montre
la microphotographie, cette irrégularité arquée est insi-
gnifiante en ce sens qu'elle est si faible qu'elle n'é-
vite pas ni ne réduit substantiellement l'épaisseur ex-
cessive du revêtement 22 dans les coins, comme il est
dit plus en détail ci-dessous.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation de la technique antérieure dans une microphotographie o une configuration triangulaire de canaux d'écoulement de
gaz 16" est fournie par des parois de canaux 18".
La figure 4 montre encore un autre mode de réa-
lisation de la technique antérieure dans une microphotogra-
phie o les parois des canaux 18"' ont une dimension et une configuration permettant de fournir une configuration
de section hexagonale au canal d'écoulement de gaz 16"'.
Le mode de réalisation de l'invention illustré dans la microphotographie de la figure 1B, et les modes de réalisation de la technique antérieure illustrés dans les micro-photographies des figures 2, 3 et 4 consistent 1 5 chacun en un substrat comprenant de la cordiérite, qui
est un matériau en silicate d'alumine et de magnésie.
Les spécimens des figures 2 et 4 sont fabriqués par NGK Insulators, Ltd, de Nagoya au Japon, et le spécimen de la figure 3 est fabriqué par Corning Glass Works, Inc, de
Corning, New York.
Les spécimens photographiés sont pris dans des éléments supports, dont chacun est revêtu par un procédé identique tel que décrit plus en détail ci-dessous, pour y déposer un revêtement d'un matériau catalytiquement activant sur support d'alumine. Ceci fournit un élément catalyseur utile pour une transformation à trois voies
des polluants dans un courant gazeux. Ces éléments ca-
talyseurs ont été testés et les résultats de l'expérien-
ce sont décrits ci-dessous.
Comme on peut l'observer en comparant la figure 1B avec les figures 2, 3 et 4, le revêtement 22 de la figure 1B est disposé sur les surfaces des parois de canaux 18 en une profondeur pratiquement uniforme. En revanche, les revêtements 22' du canal de gaz à section
carrée de la figure 2 sont montrés comme ayant une pro-
fondeur beaucoup augmentée en 22A' dans les zones des
coins à angles pratiquement droits définis par la jonc-
tion des parois 18'. Les parties les plus internes de ces zones de coins sont relativement inaccessibles aux
gaz ou autres fluides s'écoulant à travers le canal d'é-
coulement de gaz 16'. On notera également que les revê-
tements 22' de la figure 2 sont tout à fait minces et
disparaissent presque aux parties centrales 22B' des sec-
tions des parois de canaux 18'. Ceci est apparemment pro-
voqué par une accumulation de matériau de revêtement ini-
tialement déposé aux parties centrales dans les coins pour
y former de profondes "poches" de revêtement 22'.
Dans la figure 3 on voit que cet effet est encore
plus prononcé. Le revêtement 22" s'est accumulé en po-
ches extrêmement épaisses 22A" dans les coins à angles ai-
gus des canaux d'écoulement de gaz triangulaires 16", et est extrêmement mince aux parties.centrales en coupe,
22B", des parois planes 18".
Si l'on se réfère à la figure 4, on voit que les angles obtus formés à la jonction des parois de ca- naux 18"' tendent également à accumuler le revêtement en poches relativement épaisses comme il est indiqué
en 22A"' et l'on trouve des parties d'une iminceur cor-
respondante dans quelques unes des parties médianes entre
les jonctions adjacentes, comme il est indiqué en 22B'.
On notera que généralement, plus l'angle formé
par la jonction de parois adjacentes est aigu, plus s'ag-
grave le problème de la formation de poches excessive-
ment épaisses ou profondes de matériau de revêtement dans
les coins formés par la jonction. Ainsi, la configura-
tion hexagonale de la figure 4 fournit les conditions les
moins aggravées de la technique antérieure, et la confi-
guration à angle droit de la figure 2 donne une situation
intermédiaire. On notera qu'aucun des revêtements des-
tructeur de la technique antérieure ne présente l'unifor-
mité générale de profondeur et de répartition dans toute
la périphérie formée par les surfaces internes des pa-
rois de canaux 18 que présente le mode de réalisation
préféré de l'invention illustré dans la microphotogra-
phie de la figure 1B.
Les microphotographies décrites ci-dessus corro-
borent une analyse et un calcul théoriques fondés sur
le cas général d'un canal d'écoulement de fluide de sec-
tion polygonale illustrée par le dessin schématique de
la figure 5. La figure 5 représente en section la jonc-
tion d'une paire de parois de canaux 18X, 18Y, qui se ren-
contrent pour définir entre eux un angle de 2 o4. Un re-
vêtement activé 22X est déposé à la surface interne des
parois 18X et 18Y. Les parois 18X et 18Y ont une épais-
seur minimum T et, avec d'autres parois de canaux non re-
présentées, coopèrent pour définir un canal d'écoulement
de gaz 16X.
La profondeur moyenne du revêtement 22X dans les
endroits éloignés de la poche d'épaisseur augmentée for-
mée à la fonction des parois 18X et 18Y est indiquée part.
Cette profondeur t est la profondeur de revêtement qui est facilement accessible aux gaz qui s'écoulent à tra- vers le canal de gaz 16X. R indique le rayon de courbure
de la surface du revêtement à la poche de jonction.
La partie pointillée AB du revêtement 22X dans
le coin de jonction indique un matériau qui n'est pas fa-
cilement accessible, étant donné sa profondeur en excès
de la profondeur, aux gaz s'écoulant à travers le ca-
nal de gaz 16X. La surface de la section du revêtement activé en excès ou "enfoui" (la partie pointillée AB de
la figure 5) dans le cas général d'une cellule polygona-
le (p ex. carrée, triangulaire, rectangulaire ou hexago-
nale) peut se calculer par l'équation suivante
AB = (R (1)
o 2 e est l'angle (en degrés) du coin, R est le rayon de courbure de la surface de revêtement activée dans le coin, et t est l'épaisseur moyenne du revêtement le long des parois cellulaires à équidistance des coins, On obtient cette relation en soustrayant la surface d'un secteur de (180-2b) o d'un cercle de rayon (R+ t.) de la surface du
losange formé par les deux rayons, comme le montre la fi-
gure 5. On peut transformer la surface de la section, AB,
en volume de revêtement activé en la multipliant par l'u-
nité de longueur le long du canal d'écoulement de gaz. Le
revêtement "enfoui" AB dans les coins des cellules peut ê-
tre exprimé en pourcentage, E, du revêtement total dans une cellule par calcul, comme suit
E 100 AB- (2)
o AT est la surface totale, en section, du revêtement dans
les canaux, calculée comme ci-dessus. Les valeurs parti-
culières de E pour les trois types de cellules photogra-
phiées dans les figures 2, 3 et 4 sont énumérées au Ta-
bleau I.
TABLEAU I
EXCES DE REVETEMENT DANS LES COINS CELLULAIRES, CALCULE
ET EXPRIME EN POURCENTAGE DU REVETEMENT TOTAL DANS LA
CELLULE.
Forme de Epaisseur Revête- Revête- Excès de
la cellule du revête- ment ment revête-
nb/cellu- ment Rayon total ment dans les/cm2 (t) mm de cour- dans les les coins bure coins (E) % du 2oC (R) mm % du total total Carré 0,0254 0, 42672 88 63 900 Triangle Equilatéral 0,01524 0,43942 95 86 600 Hexagone 0, 0508 0,51562 89 33 1200
300
La surface AC dans la figure 5 est la section transversale du revêtement 22 dans le coin ou surface de jonction. La surface transversale totale du revêtement 22 à la jonction de la surface du coin (définie comme la surface limitée par le losange mentionné ci-dessus formé par les deux rayons (R +t) de la figure 5 et par les parties de la cellule soustendues par les rayons) est AB + AC. AT est la somme de AB et de AC pour chaque coin d'une cellule plus t fois la périphérie restante (surface n'appartenant pas aux coins)
des parois cellulaires.
La quantité de revêtement activé accumulée dans le canal varie avec la géométrie de l'ouverture en section des cellules. La quantité de revêtement 22 accumulée dans les surfaces des coins d'une cellule est égale à (AB + AC) fois le nombre de coins. Ces quantités exprimées en pourcentage
de la surface de revêtement total, AT, de la cellule, cal-
culées comme ci-dessus, sont données au Tableau A ("revête-
ment total dans les coins") et sont fondées sur l'épaisseur moyenne du revêtement activé et les rayons de courbure tels
qu'énumérés au Tableau A. La.quantité de revêtement acti-
vé AB "enfouie" dans les coins à une profondeur située en-dessous de l'épaisseur moyenne de revêtement 22 en-dehors
de la surface des coins est, comme on le voit dans l'équa-
tion (1), fonction de l'angle 2o. défini par des parois de canaux adjacents, et augmente au fur et à mesure que 2o12 devient plus aigu. Le revêtement ainsi "enfoui" est moins accessible aux gaz qui s'écoulent à travers les canaux d'écoulement de gaz 16 que le reste du revêtement et, dans certaines conditions, le revêtement "enfoui"
peut être pratiquement inefficace pour traiter les gaz.
La présente invention fournit des éléments de sou-
dure pour occuper les coins de canaux afin de remplir au
moins une partie substantielle, et de préférence, la tota-
lité, de la surface qui, dans les modes de réalisation de
la technique antérieure, aurait été occupée par un revête-
ment "enfoui" (surface AB de la figure 5).
Ainsi, les parties de soudure devraient avoir une profondeur suffisante au moins pour atteindre le milieu du
segment circulaire de rayon R + t. Comme le montre la fi-
gure 5, ce segment circulaire définit la limite entre AB et AC. Il n'est pas nécessaire que les parties soudure coïncident entièrement avec le segment circulaire, p ex. la partie soudure peut, en profil, être un segment arqué circulaire ou non circulaire, ou des segments plats ou
interposés plats et/ou arqués.
L'un des effets de ce remplissage des coins avec de la soudure est de diminuer les surfaces d'écoulement
naturel des fluides et d'augmenter ainsi la densité appa-
rente du support monolithique par rapport aux supports
ayant des canaux de section polygonale sans soudure. Ce-
pendant, l'augmentation est très faible par rapport à celle que l'on aurait en utilisant des canaux de section
circulaire ou ovale pour éliminer les coins à angles acé-
rés, à cause des sections de parois beaucoup plus épaisses
que l'on a inévitablement entre les canaux de section cir-
culaire ou ovale.
Quoiqu'il en soit, les inconvénients de l'augmen-
tation légère, bien que non négligeable,-de densité appa-
rente et de la réduction légère, bien que non négligea-
ble, de la surface d'écoulement naturel causés par le remplissage des coins avec de la soudure selon l'invention sont plus que compensés par l'utilisation plus efficace
que l'on fait ainsi du matériau catalytiquement amorcé.
Les spécimens des figures 1B et 2 sont des élé-
ments supports monolithiques ayant 62 cellules/cm2 de sur-
face d'extrémité et une épaisseur de paroi d'environ 0,152 mm. La largeur théorique, c'est-à-dire la distance
à travers le canal mesurée perpendiculairement aux par-
ties planes généralement plates des parois des canaux, est d'environ 1, 092 mm. Le rayon de courbure des parties de
soudure arquées en segment circulaire dans le mode de réa-
lisation de la figure 1B mesure 0,203 mm et celles-ci ont une position tangentielle par rapport aux parois 18 de la
cellule, si bien que les parties soudure sous-tendent en-
viron 0,203 mm de l'épaisseur théorique de 1,092 mm des
parois de canaux 18. La partie sous-tendue comprend ain-
si environ 18,6% de la largeur théorique de la paroi du canal. Les éléments support ayant 62 canaux d'écoulement de gaz par cm2 d'extrémité sont classiquement employés dans
les applications telles que le traitement des gaz d'échappe-
ment des automobiles pour y réduire la quantité de polluants.
Il est clair qu'on utilise, dans cette application comme
dans d'autres, des éléments supports ayant des canaux d'é-
coulement de gaz de tailles différentes. Par exemple, on
emploie des canaux d'écoulement de gaz de taille relative-
ment grande pour certaines applications,- p ex. on connatt des éléments support ayant 1,39 ou 2,48 canaux d'écoulement
de gaz par cm de surface d'extrémité. Ces éléments sup-
port peuvent avoir une épaisseur de paroi de canal d'en-
viron 1,27 mm ou plus et une largeur théorique des parois
de canaux d'environ 7,112 mm. Par exemple, un support mo-
nolithique de 2,48 canaux par cm2 fabriqué à partir d'un matériau céramique poreux par Corning Glass Works a des cellules carrées d'environ 5,36 mm de largeur théorique
et une épaisseur de paroi d'environ 0,991 mm. Un sup-
port ayant 1,395 canaux par cm2 fabriqué par la même société a des cellules carrées d'une largeur théorique d'environ 7,144 mm et une épaisseur de paroi d'environ 1,290 mm. Généralement, l'épaisseur des parois diminue lorsqu'augmente le nombre de canaux d'écoulement de gaz par unité de surface d'extrémité, et les parois sont
faites aussi minces que possible pour maximiser la sur-
face d'écoulement naturel de gaz, autant que cela est compatible avec une résistance suffisante. On utilise
ou on a utilisé classiquement dans différentes applica-
tions des éléments support ayant 1,39; 2,48; 31; 39; 46,5
et 62 cellules d'écoulement de gaz par cm2 de surface d'ex-
trémité, et des éléments support ayant 93; 124; 186 ca-
naux d'écoulement de gaz par cm2 de surface d'extrémité,
ou plus, avec des épaisseurs de paroi s'amincissant jus-
qu'à environ 0,0254 à 0,1524 mm, sont mis au point pour certaines applications. Ainsi, un support à 186 canaux
par cm2 fait p ex. de cordiérite ou d'un matériau équiva-
lent aurait des parois de 0,0254 ou 0,0508 mm d'épaisseur avec une largeur théorique du canal de, respectivement, 0,6858 ou 0,7112 mm. Il est évident qu'on peut choisir
n'importe quelle densité de canaux selon le but recherché.
Des supports faits de métal, comme l'acier inoxydable,
par des techniques connues des spécialistes, peuvent four-
nir encore plus de canaux par unité de surface d'extré-
mité et pourraient bénéficier des enseignements de l'in-
vention, en particulier au moyen de la technique de pré-
revêtement pour former des parties soudure, comme il est
ici décrit.
Même avec des canaux d'écoulement de gaz relati-
vement grands, comme les canaux de 5,842 mm d'épaisseur théorique d'un support à 2,48 canaux de gaz par cm 2, la partie soudure fournie selon l'invention n'a pas besoin de
voir sa taille proportionnellement augmentée car l'épais-
seur du matériau de revêtement catalytique déposée n'aug-
mente généralement pas en proportion de l'augmentation de
la taille des cellules.
Autrement dit, on verra se déposer pratiquement le même intervalle d'épaisseur de matériau de revêtement
catalytique sur un élément support ayant 2,48 canaux d'é-
coulement de gaz par cm2 (environ 5,842 mm de largeur théorique) que sur un élément support ayant, par exemple, 62 canaux d'écoulement de gaz par cm2 (environ 1,0922 mm de largeur théorique ou plus.). Donc, quelle que soit la taille des cellules, une partie soudure qui sous-tend au
moins environ 0,1016 mm de la largeur théorique de la pa-
roi du canal et qui est assez profonde pour s'étendre suffisamment loin radialement hors du coin tel que décrit ci-dessus doit fournir une amélioration substantielle de l'uniformité de l'épaisseur du revêtement entre les coins
et les autres parties de la paroi des canaux.
D'un autre côté, une soudure de profondeur suffi-
sante sous-tendant plus d'environ 0,635 mm d'un canal d'é-
coulement de gaz ayant même la section la plus large bien
que relevant de l'invention, aurait l'inconvénient de fer-
mer à l'écoulement de gaz une partie de plus en plus gran-
de de la surface de l'extrémité,probablement sans autre
bénéfice proportionné en matière d'uniformité de la pro-
fondeur de revêtement. Pour les grands canaux d'écoule-
ment de gaz, une soudure sous-tendant plus de 0,635 mm pourrait être intéressante, en particulier si l'on emploie un revêtement catalytiquement activant particulièrement lourd. Cependant, pour la plupart des applications, on préfère une soudure qui sous-tend d'environ 0,1016 à 0,635
mm, de préférence d'environ 0,2032 à 0,4064 mm de la lar-
geur théorique du canal d'écoulement de gaz. Un spécia-
liste, lisant et comprenant la présente description, pour-
rait facilement déterminer la taille optimale d'une sou-
dure, en fonction de la taille des canaux et du type et
de l'épaisseur du revêtement catalytique à employer.
A l'autre extrémité de l'échelle, on atteint évi-
demment un point auquel les canaux d'écoulement de gaz sont si petits que la baisse de pression qui les traverse
est excessive, ou alors le revêtement catalytique obstrue-
rait totalement les canaux. Généralement, un canal d'é- coulement de gaz ayant une largeur théorique d'au moins environ 0,254 mm, de préférence d'au moins environ 0,508
mm, semble nécessaire pour la plupart des applications.
* Le remplissage avec de la soudure des coins for-
més par la jonction des parois des canaux peut s'effec-
tuer par n'importe quelle technique de fabrication appro-
priée. Ainsi, dans le cas des supports monolithiques ré-
fractaires faits de matériaux genre céramique poreux, comme la cordiérite, il est commode de former les coins
arrondis intégralement avec le support par une modifica-
tion appropriée de l'équipement employé dans le processus de fabrication. On peut également revêtir un élément support monolithique ayant des canaux d'écoulement de gaz de section polygonale classique avec un matériau de
pré-revêtement, puis le sécher, le matériau de pré-revê-
tement étant un matériau qui, comme le revêtement suppor-
tant le matériau catalytique, tend à s'accumuler dans les coins pour fournir en section transversale un coin rempli de soudure de forme généralement arquée. Après séchage,
on peut calculer le support pré-revêtu pour faire adhé-
rer fermement le matériau de pré-revêtement aux parois
des canaux d'écoulement de gaz. On peut ensuite appli-
quer au support pré-revêtu un revêtement catalytiquement activant, par exemple un revêtement comprenant une alumine
activée imprégnée d'un catalyseur en métal précieux.
Dans la technique de pré-revêtement, on tire par-
ti de la tendance des matériaux de revêtement à s'accumu-
ler dans les coins comme l'illustrent les figures 2, 3 et 4 à propos d'un matériau de revêtement catalytiquement
activé. L'emploi d'un pré-revêtement qui ne contient au-
cun métal précieux ni autre matériau catalytiquement ac-
tivant coûteux résoud le problème de voir un matériau ca-
talytiquement coûteux, p ex. un catalyseur en métal pré-
cieux, être enfoui dans les coins trop profondément sous
le revêtement pour être efficaces. Etant donné-les dif-
ficultés pratiques que-l'on rencontre pour obtenir un
pré-revêtement uniforme également dispersé, et la ten-
dance du pré-revêtement à s'accumuler également sur les parties plates de la paroi, en les épaississant de façon non nécessaire, on préfère que le matériau support soit fabriqué avec les coins soudés formés intégralement en
tant qu'élément du matériau. Cependant, on trouvera ci-
dessous un exemple de l'emploi d'un pré-revêtement:
Exemple 1
On prépare un matériau de pré-revêtement en dis-
posant 400 g de poudre d'alpha-alumine (alundum) passant à travers un tamis de 0,840 mm d'ouverture de maille dans un broyeur à boulets avec 800 ml d'eau distillée et 5 ml d'acide nitrique concentré. On fait passer le mélange dans le broyeur à boulets pendant 16 h à 95 tpm. 930 ml du broyat de poudre d'alpha-alumine obtenu pèsent 1623 g et ont un pH de 1,9. On y plonge pendant 1 min un corps
de support monolithique de 76,2 mm de longueur et compre-
nant une unité de corps 795, une épaisseur de paroi de 0,2032 mm,,15 plissements par cm, fabriqué par American Lava Company, on essore et on chasse l'excès de broyat en faisant passer de l'air comprimé. Le monolithe mesure 76,2 mm de longueur sur 98,425 mm par 96,8375 mm et est du type ayant des canaux d'écoulement de gaz formés par des bandes alternativement plates et ondulées de matériau céramique. Les plis sont arrondis aux sommets pour définir
un profil généralement sinusoïdale de la bande ondulée.
Les canaux d'écoulement de gaz définissent donc en section transversale un profil théorique de triangle équilatéral,
sauf que les parties ondulées ont des sommets arrondis.
On fait alors sécher le monolithe pendant 2 h à l'air à 1100C puis on le calcine pendant 2 h à l'air à 5000C. Le poids du corps monolithique avant d'être plongé dans le broyat est de 388 g et le poids après calcination est de 403 g, si bien que 15 g de la poudre d'alpha-alumine
adhèrent au corps monolithique comme pré-revêtement.
On observe que les coins angulaires initialement existants dans le monolithe sont remplis par le matériau de pré-revêtement qui s'y est accumulé pour donner un
profil arqué concave aux coins à angle auparavant acéré.
L'exemple 1A est la préparation d'un élément ca-
talytique à par-tir du support pré-revêtu de l'exemple 1 comme suit
Exemple 1A
On revêt alors le support pré-revêtu de l'exemple 1 avec une couche catalytiquement activante comprenant de la gamma-alumine stabilisée avec de l'oxyde de cérium
(10% en poids d'oxyde de cérium par rapport au poids to-
tal de l'alumine et de l'oxyde de cérium) et contenant du
platine et du palladium comme métaux catalytiquement ac-
tivants. On prépare le matériau catalytiquement activant en disposant 400 g de poudre d'alumine stabilisée avec de la cérine dans une solution de dihydroxyde de platine
tétra-aminée et de dihydroxyde de palladium tétra-aminé.
On sèche le mélange et on calcine dans un four à moufle pendant 1 h à 5000C puis on dispose la poudre séchée dans un broyeur à boulets avec 800 ml d'eau distillée et 12 ml d'acide nitrique concentré et on broie dans le broyeur à boulets pendant 16 h à 95 tpm. On récupère 895 ml de broyats ainsi catalysés pesant 1170 g, le broyat ayant un
pH de 4,2. On plonge le monolithe pré-revêtu dans le bro-
yat catalysé pendant 1 min, on le retire et on enlève l'ex-
cès de broyat avec de l'air comprimé. On sèche le monoli-
the plongé à 1100C pendant 2 h puis on calcine pendant 2 h
à 5000C.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le support monolithique à coins soudés comporte un dépôt de pellicule ou de revêtement d'oxyde de métal réfractaire pour fournir un dépôt ou revêtement discontinu ou, de préférence, continu. Le revêtement d'oxyde métallique
fournit un support de surface élevée pour un matériau ca-
talytique tel qu'un catalyseur en métal précieux. Il est préférable que le catalyseur en métal précieux soit un
ou plusieurs métaux du groupe du platine. On peut éga-
lement employer un ou plusieurs métaux communs en con-
jonction avec les métaux du groupe du platine. Ainsi, on peut employer comme catalyseur en métal commun un ou plusieurs des éléments suivants: manganèse, fer, cobalt, nickel et rhénium, de préférence le nickel sous forme
d'oxyde de nickel. Il est clair que le support de l'in-
vention est utilisable avec n'importe quel matériau de
revêtement catalytiquement activant approprié.
La pellicule ou revêtement d'oxyde de métal ré-
fractaire préféré est une pellicule ou un revêtement qui a une surface totale d'au moins environ 25 m2 par g de revêtement d'oxyde métallique, de préférence d'au moins
environ 50 ou 100 m2/g. Ces oxydes peuvent être prépa-
rés en déshydratant, au moins partiellement, et en ac-
tivant ainsi la forme hydratée d'un oxyde métallique ap-
proprié par calcination à des températures d'environ 150 à 8001C ou même plus. La pellicule d'oxyde métallique
active la plus appréciée, en particulier pour les appli-
cations dans le traitement des gaz d'échappement des au-
tomobiles, est une pellicule d'alumine avec une prédomi-
nance de gamma-alumine. Ces pellicules peuvent être pré-
parées et déposées sur un support selon l'invention par un certain nombre de procédés. Ainsi, on peut déposer un
gel d'alumine hydraté sur le support qui est ensuite sé-
ché et calciné pour enlever l'eau hydratée et fournir la
gamma-alumine active. On obtient un oxyde de métal ré-
fractaire actif préféré en séchant et en calcinant à une
température comprise entre environ 1500 et- 8001C, de pré-
férence à une température d'environ 4500C à 550C, un sup-
port revêtu d'une alumine hydratée.
L'un des procédés pour munir le support d'un re-
vêtement ou d'une pellicule de l'oxyde de métal réfrac-
taire implique de plonger le support monolithique dans une solution du sel du métal de l'oxyde réfractaire et de calciner la solution plongée pour décomposer le sel de métal déposé en l'oxyde métallique. Cette technique nécessite généralement plusieurs plongées et calcinations
pour obtenir une couche"pelliculaire d'épaisseur satis-
faisante. Un procédé préféré implique de plonger le sup-
port monolithique dans une suspension aqueuse, de disper-
ser ou de diluer les particules de l'oxyde réfractaire lui-même, de sécher le support plongé et de le calciner
comme il est dit ci-dessus. Dans ce procédé, on peut em-
ployer des suspensions, des dispersions ou des bouillies ayant une teneur en solides de, p ex., environ 10 à 70%
en poids de particules d'alumine, pour déposer une quan-
tité appropriée d'alumine sur le support en une seule ap-
plication. De préférence, une dispersion aqueuse de par-
ticules d'alumine activée contient d'environ 15 à 50% en poids de solides.Une technique préférée implique de préparer une suspension, dispersion ou bouillie aqueuse de particules d'alumine catalytiquement active et de soumettre le mélange à une opération de broyage ou de meulage à l'humidité pour réduire les particules d'alumine en une forme finement divisée et obtenir ainsi un broyat mouillé thixotropique ayant la consistance désirée et une
teneur en solide telle que mentionnée ci-dessus. On plon-
ge alors le support monolithique dans le broyat mouillé,
on retire l'excès de broyat mouillé avec de l'air compri-
mé, on sèche à l'air chaud le support plongé puis on le calcine comme il est dit ci-dessus. La calcination peut s'effectuer à l'air ou en contact avec d'autres gaz ou sous vide. Cette technique, y compris la calcination à une température préférée comprise entre 450 et 550WC, fournit
un revêtement d'alumine ayant une prédominance-de gamma-
alumine catalytiquement active ayant une surface d'au moins
m 2/g, de préférence d'au moins 100 m2 par g d'alumine.
Un autre procédé consiste à employer une solution du sel du métal de l'oxyde réfractaire qui contient également
les particules d'oxyde de métal réfractaire.
On disperse un métal catalytiquement actif sur le revêtement de support d'alumine ainsi obtenu. Par exemple, un ou plusieurs métaux du groupe du platine,
de préférence comprenant le platine, fournissent un ca-
talyseur approprié à l'oxydation catalytique ou aux pro-
cessus de combustion. Une combinaison d'un ou plusieurs
métaux du groupe du platine avec un oxyde de métal com-
mun, comme l'oxyde de nickel, fournit un catalyseur ap-
proprié au traitement des gaz d'échappement des automobi-
les pour réduire simultanément les oxydes d'azote et oxyder le monoxyde de carbone et les hydrocarbures, comme il est dit par exemple dans le brevet américain n0 4157316 attribué à la demanderesse. On peut appliquer les métaux
catalytiques en imprégnant les particules d'oxyde métalli-
que réfractaire, soit avant saoit après leur dépôt sur le support, avec une solution aqueuse de composés solubles
dans l'eau des métaux. Par exemple on peut utiliser l'a-
cide chloroplatinique pour imprégner les particules d'a-
lumine et pour les étapes ultérieures de calcination et/ou de réduction employées pour fixer le platine métallique sur l'alumine. On peut employer du nitrate de nickel pour imprégner les particules d'alumine avec un composé de nickel et pour la calcination ultérieure utilisée pour lier le nitrate à l'oxyde de nickel. On peut également ajouter un ou plusieurs des métaux ou oxydesmétalliques
catalytiques sous forme de particules solides extrême-
ment fines.
Afin de tester l'efficacité relative quant à l'utilisation du catalyseur en métal précieux des éléments support de la technique antérieure employant des canaux d'écoulement classiques de section pratiquement carrée et des éléments support employant des canaux de gaz ayant des coins soudés selon l'invention, on prépare et on teste,
comme suit, des échantillons représentatifs de cataly-
seurs sur de tels supports.
Exemple 2
On prépare un matériau fait d'un broyat mouillé catalytique en plaçant 505 g de gamma-alumine stabilisée
avec 5% en poids d'oxyde de cérium dans un mélangeur pla-
nétaire de Blakeslee. On ajuste une solution de H2Pt(OH)6 dissous dans 36, 6 g de monoéthanolamine à un
volume de 450 cc avec de l'eau distillée. On ajoute cet-
te solution à la poudre dans le mélangeur et on mélange pendant 5 min. Le total de platine métal ajouté est de
6,1 g.
On dilue 3,7 g de solution de Rh(N03)3 (à 13,75% en poids de rhodium) à un volume final de 50 cc avec de l'eau distillée et on ajoute cette solution au mélangeur
et on mélange pendant encore 5 min. Le rhodium métal to-
tal ajouté est de 0,5 g.
On ajoute 35 cc d'acide acétique glacial au mélan-
geur et on mélange pendant encore 10 min. On transfère
le matériau dans un broyeur à boulets Lumard du type Ba-
cilli, fabriqué par Paul 0. Abbe Inc., et ayant une ca-
pacité de 1,8924 litre. On verse dans le broyeur à bou-
lets 85,7 g de poudre d'oxyde de nickel, A cc de 2-octa-
nol et 70 cc d'eau distillée et on broie la bouillie ob-
tenue pendant environ 17 h. On retire le broyat mouillé catalytique ainsi obtenu, qui présente une viscosité de 59 centipoises, un pH de 4,7 et un pourcentage de solides
de 45,6% en poids.
Exemple 3
On revêt deux monolithes de type différent du
broyat mouillé catalytiquement activant obtenu dans l'exem-
ple 2 comme suit. Le monolithe Type A comprend un monoli-
the de cordiérite fabriqué par NGK Insulators Limited à Nagoya au Japon. Le monolithe a 62 canaux d'écoulement par cm2 de surface d'extrémité, une épaisseur de paroi de
247 4339
canal de 0,1524 mm, et le profil de la section des canaux
d'écoulement de gaz est carré. Le monolithe Type B com-
prend un monolithe de cordiérite également fabriqué par NGK Insulators Limited, ayant 62 canaux d'écoulement par cm2 de sur ace d'extrémité et une épaisseur de paroi de canal de 0,1524 mm. Le monolithe B comprend un corps support fabriqué selon les enseignements de l'invention, les canaux d'écoulement étant de section théoriquement
carrée mais ayant des coins soudés à la jonction des pa-
rois de canaux adjacents. Les coins soudés sont, dans ce mode de réalisation de l'invention, des coins arrondis
qui comprennent des profils concaves arqués ayant un ra-
yon de courbure de 0,2032 mm et sous-tendant un angle
d'environ 90 .
On revêt un monolithe de Type A et de Type B
du broyat mouillé catalytique obtenue dans l'exemple 2.
On plonge 5 autres monolithiques de Type B dans un broyat mouillé préparé autrement de façon identique, sauf que la quantité de composant métal précieux est ajustée pour
donner 5 charges différentes de métal précieux sur le ca-
talyseur comme le montre le Tableau 1 ci-dessus. Dans
chaque cas, on plonge les monolithes dans le broyat mouil-
lé et on les y maintient pendant 2 min à la température
ambiante. On retire alors les monolithes du broyat mouil-
lé et on laisse essorer et on enlève l'excès de broyat
mouillé avec de l'air comprimé. On chauffe alors les mo-
nolithes à l'air à 110'C pendant environ 12 h. On cal-
cine alors les monolithes séchés à 5000C pendant environ
min à l'air. La microphotographie de la figure 2 mon-
tre une section typique du monolithe de type A; la fi-
gure 18, du monolithe de type B. Les spécifications des 8 éléments catalytiques ainsi obtenus sont les suivantes
Tableau 1
Eléments catalyseurs monolithiques expérimentaux
Pièce Témoin Monoli-
No. No. the type
1) 10987-28-15 A
2) 10987-28-17 B
3) 10987-30-11 B
4) 10987-29-1 B
) 10987-31-24 B
6) 10987-32-23 B
7) 11043-22-1 B
8) 10987-29-1 B
Charge de mét précieux, g/m3 de pièce Objec- D'après tif XRF* al Charge de revêtement catalytique D'a g/m3 près de pièce
AC** _
1424 2,07
1424 2,07
1205 2,00
1124 2,18
820 1,90
693 2,01
526 2,03
1014 1,96
*XRF = mesuré par analyse par fluorescence aux rayons X
des monolithes revêtus.
**AC = calculé à partir du poids mesuré de revêtement dé-
posé et de sa teneur calculée en métal précieux.
Chaque pièce a un objectif de charge de 0,3 g/m3 de pièce d'oxyde de nickel, calculé sous forme de NiO, et
son métal précieux est du platine et du rhodium dans un rap-
port pondéral platine/rhodium de 12:1. Chaque pièce est de forme cylindrique, ayant des extrémités circulaires de 9,1
cm de diamètre, et a une longueur de 7,6 cm.
Les éléments catalyseurs du Tableau 1 sont parti-
culièrement adaptés à l'emploi dans ce qu'on appelle la
transformation en trois étapes des polluants dans les échap-
pements de moteurs d'automobiles, c'est-à-dire pour l'oxyda-
tion simultanée des hydrocarbures et du monoxyde de carbone
et la réduction des oxydes d'azote.
On effectue des expériences au dynamomètre sur
les moteurs, sur les pièces expérimentales du Tableau 1 a-
près qu'elles ont vieilli, comme il est dit ci-dessous, et
les résultats des expériences indiquent que l'on peut dimi-
nuer les charges de métaux précieux sur les monolithes a-
yant des coins soudés selon l'invention sans abaisser l'activité d'oxydation et de réduction catalytique en
trois étapes par rapport à ce qu'on obtient pour des mo-
nolithes par ailleurs équivalents ayant des canaux d'é-
coulement de gaz de la section transversale carrée clas-
sique. Il faut noter qu'une charge de métaux précieux
d'environ 1413 g/m3 de pièce de catalyseur est une pra-
tique classique dans le domaine des dispositifs catalyti-
ques pour gaz d'échappement d'automobiles. Comme il est
évidemment économiquement souhaitable de réduire au mini-
mum la quantité de métal précieux employée, on peut con-
sidérer que l'on s'entend sur le fait qu'une charge de 1413 g/m3 de métal précieux représente à peu près la charge minimum de métal précieux efficace pour obtenir ce niveau de transformation demandé. On fait vieillir
les pièces nO 1-8 du Tableau 1 en faisant passer à tra-
vers elles un gaz d'échappement de moteur pendant 50 cy-
cles de vieillissement des trois modes décrits au Tableau
II ci-dessous.
Tableau II
Cycle de vieillissement variable à trois modes
Durée Température d'entrée Vitesse simu-
Mode Min. du catalyseur, 0C lée, Km/h Repos 15 216 + 28 0 Température élevée 20 704 + 28 88,5 Température Intermédiaire 205 5380 17 64,4 Cinquante des cycles du tableau II fournissent heures de fonctionnement, équivalant à 11 998,5 km de fonctionnement du moteur. Après le vieillissement, on utilise les catalyseurs pour traiter le gaz d'échappement
du moteur et les données de transformation caractéristi-
ques obtenues à partir d'un réacteur à huit chambres atta-
ché au courant d'échappement du moteur sont données au
Tableau III ci-dessous.
TABLEAU III
Données caractéristiques de transformation à -soor_ 3n ono vwuv * 0.3 A/F à I Hz % de transformation des polluants* CO NOx Rapport air/ combustible
(A/F) A/F
Pièce No Pièce No Pièce No Pièce No Pièce No Pièce No Pièce No Pièce No 1) 2) 3) 4) ) 6) 7) 8)
14,55 14,65 14,75 14,55 14,65
84 94 39 78
62 86 94 38 82
88 93 40 80
88 93 40 82
64 87 93 35 82
62 86 94 43 82
*64 90 94 34 80
88 94 40 80
14,75
14,55 14,65
88 96
89 96
96
91 96
94
88 96
89 94
88 96
* Pourcentage de la teneur initiale du composant qui est oxydée (CO et HC) ou réduite
(NOx) en une forme innofensive (C02, H20 et N2).
HC qU 14,75 a9- -j c.9' (A w Une comparaison du pourcentage de transformation
du total des polluants spécifiés dans le courant d'échap-
pement avant la mise en contact avec le catalyseur pour les
différentes pièces indique que pour les éléments cataly-
tiques ayant les canaux d'écoulement de gaz à coins soudés selon un mode de réalisation de l'invention, le niveau d'activité est pratiquement indépendant de la large gamme
de charge de métaux précieux évaluée. Les données de com-
paraison pour les pièces 1 et 2 montrent que les résultats de catalyseur à charge équivalente en métaux précieux entre le type classique de la technique antérieure de la pièce 1 et le mode de réalisation de l'invention fournit par la pièce 2, donnent un résultat pratiquement équivalent. A la charge-objectif, de 1413 g/m3 d'élément catalyseur, les monolithes à coins soudés selon un mode de réalisation de
l'invention fournissent des transformations qui sont su-
périeures de O à environ 3% par rapport à l'élément clas-
sique fourni par la pièce nO 1.
Dans une autre expérience, 4 pièces de catalyseur ayant le support monolithique de type A de l'exemple 3 sont revêtues exactement comme il est dit dans l'exemple 3 pour fournir une charge objectif de 1413 g de métal précieux par
m2 d'élément catalyseur. 4 monolithes de type B tels que dé-
crits dans l'exemple 3 sont autrement identiquement revêtus sauf que la quantité de composé de métal précieux dans le broyat mouillé catalytique est réduite pour fournir une charge objectif de 1131 g/m3 d'élément catalytique. On fait vieillir ces 8 pièces de catalyseur pendant 45 des cycles de vieillissement à 3 modes décrits dans le Tableau I, pour'
fournir un catalyseur avec 180 h de vieillissement, équiva-
lant à 10846 km de fonctionnement du moteur. Après le vieillissement, on teste les catalyseurs pour comparer leurs performances respectives à trois rapports air/combustible différents. En dépit de la charge significativement plus basse de métal précieux sur les quatre éléments catalyseur représentant un mode de réalisation de l'invention, on voit
d'après les données du Tableau IV ci-dessous que l'on at-
teint des performances pratiquement comparables.
TABLEAU IV
Comparaison directe de l'activité TWC Vieillissement du moteur, Km/h Température, C Débit, VHSV A/F perturbations, A/F Charge de métal précieux, grammes/m3 Coins carrés Coins soudés
10846/180
000
0,3 A 1 HZ.
Rapport
A/F, A/F
Transfor-
mation, % Coins carrés (Tech.ant.) Moyenne Ecart.type Coins soudés Moyenne Ecart.type 14,55 HC 52,0 1,8 14,65 14,75 CO NOx HC CO NO HC CO Nox
,0 80,8 75,5 70,0 92,5 90,8 94,0 88,5
0 4,6 1,7 0,8 1,3 3,9 3,6 1,9
,5 50,0 78,5 73,3 70,0 94,3 90,0 94,3 88,5
0,6 O 5,1 2,9 0,8 2,6 2,9 2,6 1,3
Moyennes fondées sur quatre noyaux de catalyseur
TWC pour les deux types de monolithes.
On effectue des expériences dans un réacteur adiabatique de laboratoire pour comparer les résultats
obtenus avec les supports monolithiques soudés et non sou-
dés par ailleurs identiques et chargés avec des quantités variables du métal précieux. Un test d'extinction mesure la température la plus basse à laquelle un pourcentage spécifié de la teneur originale de chacun des polluants
est transformé. Généralement, les températures d'extinc-
tion diminuent au fur et à mesure qu'augmentent les charges de métaux précieux à la fois pour les monolithes soudés et non soudés. En général, les résultats d'extinction obtenus par les monolithes soudés et non soudés sont semblables,
même si la densité apparente et les surfaces de flux na-
turel des monolithes soudés sont différents par rapport aux monolithes non soudés. Les résultats des comparaisons de
température d'extinction sont donnés au Tableau 5 ci-dessous.
Comparaison
TABLEAU V
des températures d'extinction No.
10987-28-15
10987-28-17
10987-30-11
10987-29-1
10987-31-24
10987-32-23
11043-22-1
10987-29-2
Forme de la cellule Carré Soudée I! I' I "' Températures Charge CO
% 50%
1413 m3 240,5 251,7
1413 237,8 248,9
1237 240,5 251,7
1060 248,9 257,2
883 251,7 260
707 248,9 257,2
530 254,4 265,6
1060 268,9 257,2
d'extraction % 262,8 265,6 265,6 271,1 271,1 276,7 265,6 % 273,9 273,9 276,7 276,9 282,2 287,8 276,7 C pour la transformation de HC
% 50% 75% 90%
232,2 246,1 265,6 335
240,5 251,7 276,7 332,2
246,1 260 276,7 354,4
248,9 260 279,4 357,2
254,4 265,6 290,6 376,7
251,7 262,8 287,8 '362,8
260 271,1 296,1 371,1
251,7 260 282,2 360
ah (-' o-' -'t u V_4 I!
24?4339
Notes
1. Tous les catalyseurs comprennent des supports cylin-
driques monolithiques de 12,7 mm de diamètre et de
76,2 mm de longueur et ont vieilli de 10524 km au dyna-
momètre avant évaluation de l'activité d'extinction. 2. Débit de gaz (VHSV) = 40 000 h-1 3. La composition du gaz est 02 = 3,0%, HC = 300 ppm, (240 ppm de propylène et 60 ppm de propane*) H20 = 10%, CO = 0,8%, H2 = 0, 27%, NO = 500 ppm,
C02 = 10%, le complément en N2.
Toutes les compositions des gaz sont en pourcentage volu-
mique. 4. La transformation* est exprimée en pourcentage de la teneur initiale en composant qui est oxydé en une forme
inoffensive (C02 et/ou H20).
Les données et les tableaux indiquent que les corps catalytiques monolithiques selon l'invention donnent
une efficacité équivalente pour retirer les trois princi-
paux polluants des gaz d'échappement de moteurs d'automobi-
les par rapport aux catalyseurs classiques ayant une char-
ge en métaux précieux nettement plus élevés. Généralement, lorsque l'élément support est fait selon l'invention pour avoir une configuration soudée à la jonction des parois de canaux adjacents, les charges de métaux précieux peuvent
être réduites d'au moins 20% par rapport à un élément sup-
port classique par ailleurs équivalent, tout en obtenant
une activité de catalyseur équivalent.
On fait une comparaison analogue avec les cata-
lyseurs o l'on diminue de 50% la charge en métaux précieux
sur les éléments support ayant des coins soudés selon l'in-
vention par comparaison au métal précieux déposé sur des
éléments support classiques, c'est-à-dire des charges mé-
talliques respectives de 707 g/m3 et 1413 g/m3 de métal précieux. L'activité d'oxydation du monoxyde de carbone et des hydrocarbures est pratiquement la même pour les deux types testés, nonobstant l'emploi de 50% de métal précieux en moins sur le support selon l'invention. L'activité de
réduction de l'oxyde d'azote de ces supports selon l'in-
vention (avec 50% de réduction dans les métaux précieux) ne baisse que d'environ 2 à 11%, selon le rapport air/ combustible employé, par rapport au support classique
beaucoup plus lourdement chargé.
On prépare et on teste un monolithe catalyseur préparé selon la technique de pré-revêtement de l'exemple 1 et imprégné avec un catalyseur en métal précieux avec
la technique de l'exemple 1A, par comparaison avec un mo-
nolithe par ailleurs identique fabriqué selon les ensei-
gnements de la technique antérieure, c'est-à-dire sans l'étape de prérevêtement et avec une concentration plus
élevée de catalyseur en métal précieux. Les deux cataly-
seurs sont des catalyseurs au platine et au palladium por-
tés sur un revêtement d'alumine stabilisé avec de la cé-
rine. Les modes de réalisation de la technique antérieure comprenaient 0, 03% en poids de platine et 0,015% en poids de palladium. Le mode de réalisation du pré-revêtement selon l'invention a 0,017% en poids de platine et 0,008%
en poids de palladium. En dépit de la teneur significa-
tivement moindre en métal précieux, le catalyseur pré-re-
vêtu présente des résultats comparables et même meilleurs
du point de vue de l'oxydation du monoxyde de carbone.
Il est clair que la configuration de corps sup-
port selon l'invention permet une réduction remarquable de
la quantité de métal précieux déposée sur l'élément sup-
port tout en obtenant une efficacité équivalente du cata-
lyseur pour les réactions d'oxydation et de réduction. Ce-
ci semble confirmer la théorie de la demanderesse, bien que celle-ci ne désire pas-être liée par elle, selon laquelle
la configuration soudée de la jonction des parois de ca-
naux adjacents empêche un "enfouissement" de matériau cata-
lytique trop profond pour qu'il soit efficace dans le trai-
tement des gaz (ou des liquides) qui passent à travers les
canaux d'écoulement.
Six est le plus grand nombre de côtés qu'une
figure géométrique polygonale puisse avoir en étant tou-
jours capable d'être disposée en un schéma alvéolaire
répété et continu sans formation d'un "espace mort", c'est-
à-dire d'un espace non formé d'une seule figure. Par conséquent comme on désire normalement fournir le maximum de surface d'écoulement naturel par unité d'extrémité du support, les profils de section théoriquement polygonale
des canaux d'écoulement de gaz employés par le spécialis-
te ont 3, 4 ou 6 côtés, et sont des triangles isocèles ou équilatéraux, des rectangles (y compris des carrés) ou
des hexagones. L'angle maximum d'incidence entre les pa-
rois de canaux d'écoulement de gaz adjacents de la tech-
nique antérieure est donc de 1200, comme l'indique le Ta-
bleau A. Les parties soudure selon un aspect de l'inven-
tion augmentent de préférence cet angle d'incidence à
plus de 1200 jusqu'à et y compris une incidence tangen-
tielle entre la partie soudure et les parois de canaux
adjacents qui doit être considérée comme un angle d'in-
cidence de 1800 (et non 00) pour les buts de la descrip-
tion dans la présente demande.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec ses modes de réalisation spécifiques préférés, il apparaîtra aux spécialistes en lisant et en comprenant ce qui précède que l'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisations spécifiques illustrés mais s'applique généra-
lement aux corps de support monolithiques adaptés pour le
dépôt d'un matériau de revêtement catalytiquement activé.
2474339
Claims (17)
1) Elément support adapté pour que s'y dépose un matériau catalytiquement activant comme revêtement et comprenant un corps monolithique ayant des extrémités Opposées, plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'é- tendant à travers ledit corps d'une extrémité à l'autre pour fournir une communication d'écoulement de fluide à travers ledit corps, lesdits canaux étant formés par des parois de canaux ayant une dimension et une configuration leur permettant de définir sur leur longueur un profil de section transversale théoriquement polygonal desdits
canaux, caractérisé en ce que la jonction des parois ad-
jacentes au sein desdits canaux est formée par des par-c
ties soudure desdits canaux, lesdites parties soudure s'é-
tendant sur la longueur desdits canaux et définissant en section transversale des profils concaves d'une profondeur
suffisante pour s'étendre au moins à la moitié d'un seg-
ment de cercle pris comme disposé tangentiellement par rapport aux deux parois de canaux dont la jonction est fournie par ladite soudure, et le segment sous-tendant
entre environ 1,5% et 40% de la largeur théorique de cha-
cun des deux parois de canaux adjacents à ladite jonction.
2) Elément support selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que le cercle est pris comme un cercle qui sous-tend entre environ 5 et 25% de la largeur théorique
de chacune des deux parois de canal.
3) Elément support adapté pour avoir un matériau catalytiquement activant disposé dessus comme revêtement et comprenant un corps monolithique ayant des extrémités
opposées, plusieurs canaux d'édoulement de fluide s'éten-
dant à travers ledit corps de l'une des extrémités-à l'au-
tre pour fournir une communidàion d'écoulement de fluide
à travers ledit corps, carac4 Bisé en ce que lesdits ca-
naux sont formés par des par6i; de canaux dimensionnées et ayant une configuration leur permettant de définir sur leur longueur une partie plane ?late centrale limitée à J. ses côtés opposés par des parties soudure qui forment la jonction des parois adjacentes au sein desdits canaux,
lesdites parties soudure définissant en section transver-
sale des profils concaves suffisamment grands grâce aux-
quels lorsque ledit corps est revêtu d'un oxyde métalli-
que réfractaire déposé à partir d'un milieu liquide s'é-
coulant à travers lesdits canaux, l'oxyde métallique est déposé à une profondeur moyenne pratiquement uniforme à la fois sur lesdites parties planes plates et sur lesdites
parties soudure desdites parois.
4) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties soudure définissent en section transversale des profils arqués. 5) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les profils concaves
desdites parties soudure ont la forme de segments prati-
quement circulaires.
6) Elément support selon la revendication 5, carac-
térisé en ce que les profils concaves desdites parties soudure ont un rayon de courbure d'environ 0,1016 à 0,635 mm. 7) Elément support selon la revendication 1 ou la
revendication 3, caractérisé en ce que les profils conca-
ves desdites parties soudure se fondent tangentiellement
dans lesdites parois de canaux.
8) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parois de canaux ont une largeur théorique d'environ 0,508 à 7,112 mm et o lesdites parties soudure sous-tendent d'environ à 40% de la largeur théorique de chacune des deux parois
de canaux.
9) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les profils concaves desdites parties soudure soustendent d'environ 0,2032 à environ 0,4064 mm de la largeur théorique de chacune des
deux parois de canaux.
) Elément support selon la revendication 1 ou la
revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en ou-
tre un composant catalytiquement actif disposé sous forme
de revêtement sur lesdites parois de canaux.
il) Elément support selon la revendication 10, ca-
ractérisé en ce que ledit composant catalytiquement actif comprend un oxyde métallique réfractaire contenant un ou
plusieurs métaux catalytiquement actifs.
12) Elément support selon la revendication 11, ca-
ractérisé en ce que ledit composant catalytiquement ac-
tif comprend de l'alumine contenant un ou plusieurs élé-
ments du groupe du platine, et, éventuellement, un ou
plusieurs métaux communs.
13) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit corps se compose d'un matériau choisi dans la classe constituée par la zircon-mullite, l'alpha-alumine, la sillimanite,
le silicate de magnésium, le zircon, la pétalite, le spo-
dumène, la cordiérite, les alumino-silicates et la mul-
lite. 14) Elément support selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties
soudure font partie intégrante dudit corps.
) Elément support selon la revendication 1 ou la
revendication 3, caractérisé en ce que lesdits canaux d'é-
coulement ont un profil de section de forme théoriquement polygonale choisie dans la classe constituée par les
triangles isocèles, les triangles équilatéraux, les rec-
tangles et les hexagones.
16) Procédé de fabrication d'un élément catalyti-
que comprenant les étapes consistant à: a) former, dans un corps monolithique ayant des extrémités opposées, plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'étendant à travers ledit corps d'une extrémité à l'autre et ayant une dimension et une configuration leur
permettant de définir sur leur longueur un profil de sec-
tion de forme théoriquement polygonale desdits canaux, la jonction des parois adjacentes dans lesdits canaux étant formée par des parties soudure s'étendant sur la longueur desdits canaux et définissant en section transversale des profils concaves qui sous-tendent une longueur d'au moins 0,1016 mm de la largeur théorique de section de chacune des deux parois de canaux qui y sont adjacentes; b) mettre en contact ledit corps avec un milieu
liquide contenant un ou plusieurs précurseurs d'oxydes mé-
talliques réfractaires ou oxydes métalliques réfractaires sous forme particulaire et le déposer sur lesdites parois de canaux; et
c) chauffer ledit corps pour expulser ledit mi-
lieu aqueux et former sur lesdites parois de canaux un re-
vêtement d'oxyde métallique réfractaire ayant une profon-
deur moyenne pratiquement uniforme à la fois sur lesdites
parties soudure et sur les autres parties desdites pa-
rois de canaux.
17) Procédé de fabrication d'un élément catalytique comprenant les étapes consistant à: a) former, dans un corps monolithique ayant des extrémités opposées, plusieurs canaux d'écoulement de fluide s'étendant à travers ledit corps à partir de l'une desdites extrémités jusqu'à l'autre et ayant une dimension et une configuration leur permettant de définir sur leur longueur une partie plane plate centrale bordée sur ses
côtés opposés par des parties soudure qui forment la jonc-
tion de parois adjacentes au sein desdits canaux et définis-
sent en section transversale des profils concaves; b) mettre en contact ledit corps avec un milieu
liquide contenant un ou plusieurs précurseurs d'oxydes mé-
talliques réfractaires ou oxydes métalliques réfractaires sous forme particulaire et déposer celui-ci sur lesdites parois de canaux; et
c) chauffer ledit corps pour expulser ledit mi-
lieu liquide et former un revêtement d'un oxyde métallique
réfractaire sur lesdites parois de canaux, lesdites par-
ties soudure étant suffisamment grandes pour que ledit revêtement d'oxyde métallique réfractaire soit formé en une profondeur moyenne pratiquement uniforme à la fois sur lesdites parties planes plates et lesdites parties
soudure desdites parois.
18) Procédé selon la revendication 14 ou la reven-
dication 15, caractérisé en ce que ledit milieu liquide
est un milieu aqueux.
19) Procédé selon la revendication 16 ou la reven-
dication 17, caractérisé en ce que l'on forme lesdites parties de soudure de manière qu'elles définissent des
profils arqués en section transversale.
) Procédé selon la revendication 16 ou la reven-
dication 17, caractérisé en ce que l'on forme lesdites
parties soudure de manière qu'elles définissent en sec-
tion transversale des profils de segments pratiquement circulaires ayant un rayon de courbure d'environ 0,1016
à 0,635 mm.
21) Procédé selon la revendication 16 ou la revendi-
cation 17, caractérisé en ce que l'on forme lesdits pro-
fils concaves pour sous-tendre une longueur.d'au moins en-
viron 0,2032 mm.
22) Procédé selon la revendication 16 ou la revendi-
cation 17, caractérisé en ce que ledit chauffage comprend une étape de calcination à une température comprise entre
environ 250 C et 800 C.
23) Procédé seion la revendication 16 ou la revendi-
cation 17, caractérisé en ce que l'on forme lesdites par-
ties soudure intégralement avec ledit corps.
24) Procédé selon la revendication 16 ou la revendi-
cation 17, caractérisé en ce que ledit oxyde métallique
réfractaire est l'alumine.
) Procédé selon la revendication 16 ou la reven-
dication 17, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape
supplémentaire consistant à déposer un métal catalyti-
quement activant sur ledit oxyde métallique réfractaire. 26) Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que le métal catalytiquement activant est un ou
plusieurs métal (métaux) du groupe du platine et, éven-
tuellement, un ou plusieurs métal (métaux) communs.
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