JP2541569B2 - 触媒成形体、およびその製造法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自己硬化性であるか、または低い温度で硬
化される無機成形材料から生じた、特に中空体、ハネカ
ム体または場合により顆粒の形の、担体に均一に分配さ
れた触媒、および表面上に触媒を有する担体に関する。
さらに本発明は、硬化可能な成形材料から含有されてい
る触媒ないしはあとで表面上に設けられる触媒を有する
温度安定の成形体に、かかる触媒成形体を成形する方法
に関する。
化される無機成形材料から生じた、特に中空体、ハネカ
ム体または場合により顆粒の形の、担体に均一に分配さ
れた触媒、および表面上に触媒を有する担体に関する。
さらに本発明は、硬化可能な成形材料から含有されてい
る触媒ないしはあとで表面上に設けられる触媒を有する
温度安定の成形体に、かかる触媒成形体を成形する方法
に関する。
触媒成形体は、それぞれの触媒にとつて可能な全ての
目的に対して適当である。大体において平行の中空通路
を含有する大型の触媒成形体は、本発明の特別な1つの
対象である。これらの触媒成形体は、たとえば脱窒、す
なわち発電所またはエンジンの燃焼廃ガスから窒素酸化
物を除去するために適当である。
目的に対して適当である。大体において平行の中空通路
を含有する大型の触媒成形体は、本発明の特別な1つの
対象である。これらの触媒成形体は、たとえば脱窒、す
なわち発電所またはエンジンの燃焼廃ガスから窒素酸化
物を除去するために適当である。
従来の技術 公知技術によれば、普通、表面積の増大のために1つ
の中間層(ウオツシユコート)を有し、かつ適当な触媒
でドーピングされているセラミツクまたは金属の成形体
が使用される。貴金属含量を有する触媒は、とりわけ自
動車エンジンにおける窒素酸化物、一酸化炭素および炭
化水素の残分を同時に除去するために使用され、その際
貴金属は、Al2O3からなる中間層を用いて、中空体の表
面上に配置されている。金属バナジウム、モリブデン、
タングステン、銅、ニツケル、コバルト、鉄、チタン、
ジルコニウム、セリウムまたは希土類金属の酸化物また
は硫化物を主体とする触媒、ならびにこれらの金属から
なるアルミニウムまたはケイ素を含有する混合触媒は、
定置の内燃機関の場合または火力発電所において、担体
上でかまたは担体なしに使用され、その際窒素酸化物に
対して少なくとも当量のアンモニアの添加を行わねばな
らない(西ドイツ国特許第2434416号明細書)。また、
分子篩も触媒として使用可能である。著量のアンモニア
を窒素酸化物の還元剤として使用しなければならないこ
とは不利である。
の中間層(ウオツシユコート)を有し、かつ適当な触媒
でドーピングされているセラミツクまたは金属の成形体
が使用される。貴金属含量を有する触媒は、とりわけ自
動車エンジンにおける窒素酸化物、一酸化炭素および炭
化水素の残分を同時に除去するために使用され、その際
貴金属は、Al2O3からなる中間層を用いて、中空体の表
面上に配置されている。金属バナジウム、モリブデン、
タングステン、銅、ニツケル、コバルト、鉄、チタン、
ジルコニウム、セリウムまたは希土類金属の酸化物また
は硫化物を主体とする触媒、ならびにこれらの金属から
なるアルミニウムまたはケイ素を含有する混合触媒は、
定置の内燃機関の場合または火力発電所において、担体
上でかまたは担体なしに使用され、その際窒素酸化物に
対して少なくとも当量のアンモニアの添加を行わねばな
らない(西ドイツ国特許第2434416号明細書)。また、
分子篩も触媒として使用可能である。著量のアンモニア
を窒素酸化物の還元剤として使用しなければならないこ
とは不利である。
常用の担体は、たとえば、少なくとも800℃、たいた
い1100〜1200℃の温度での焼成法によりはじめて、必要
な強度を得るセラミツク材料からなる。他の担体材料
は、溶融、焼結または硬化成分により必要な強度を得
て、与えられた形を使用の際に保持するような、セメン
ト状に硬化する物質、黒鉛、酸化物、焼結ガラス、ゼオ
ライト等である。しかしながら、高い温度で使用するた
めの触媒成形体は、成形法の困難な耐高熱性材料または
高い焼成温度を必要とするセラミツク材料を使用するか
または特に費用のかかる製造法を使用する場合にのみ、
十分な安定性を有する。中空通路を含有する大型の触媒
の製造は、特に困難である。
い1100〜1200℃の温度での焼成法によりはじめて、必要
な強度を得るセラミツク材料からなる。他の担体材料
は、溶融、焼結または硬化成分により必要な強度を得
て、与えられた形を使用の際に保持するような、セメン
ト状に硬化する物質、黒鉛、酸化物、焼結ガラス、ゼオ
ライト等である。しかしながら、高い温度で使用するた
めの触媒成形体は、成形法の困難な耐高熱性材料または
高い焼成温度を必要とするセラミツク材料を使用するか
または特に費用のかかる製造法を使用する場合にのみ、
十分な安定性を有する。中空通路を含有する大型の触媒
の製造は、特に困難である。
発明が解決しようとする問題点 したがつて、その担体材料は中空耐または場合により
顆粒への適当な成形ができ、かつ高い温度で十分な強度
および熱安定性を有する触媒成形体を製造するという課
題が生じた。さらに、高い温度での長い使用時間適性を
有する有効な形の、担体上または担体中ですぐ使用でき
るように配置された触媒を、簡単に、簡単な成形法を用
いてかつ簡単に入手しうる原料から製造するという課題
が生じた。
顆粒への適当な成形ができ、かつ高い温度で十分な強度
および熱安定性を有する触媒成形体を製造するという課
題が生じた。さらに、高い温度での長い使用時間適性を
有する有効な形の、担体上または担体中ですぐ使用でき
るように配置された触媒を、簡単に、簡単な成形法を用
いてかつ簡単に入手しうる原料から製造するという課題
が生じた。
問題点を解決するための手段 かかる課題は、本発明により解決される。
したがって、本発明の対象は、ケイ酸アルカリ溶液と
反応して石を生成する成分: a)無定形SiO2および酸化アルミニウムを含有する酸化
物混合物および/または b)1600℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電
所からの電気集塵機の灰および/または c)粉砕されたか焼ボーキサイト からなり、微粒成分a)〜c)は、K2OないしはNa2O1モ
ルあたり溶解SiO21.2〜2.5モルを含有するケイ酸アルカ
リ溶液1重量部あたり0.5〜4.0重量部の量で存在し、な
らびに場合により微粒状充填剤を含有する、プレスしう
るかまたは流動性の成形材料から、金型中への流し込み
ないしはプレスまたは押出し成形しかつ成形材料を温度
50〜95℃で成形体に硬化させることによって生じる、触
媒が無機成形体中に均一に分配されているかまたは成形
体の表面に設けられている触媒成形体である。
反応して石を生成する成分: a)無定形SiO2および酸化アルミニウムを含有する酸化
物混合物および/または b)1600℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電
所からの電気集塵機の灰および/または c)粉砕されたか焼ボーキサイト からなり、微粒成分a)〜c)は、K2OないしはNa2O1モ
ルあたり溶解SiO21.2〜2.5モルを含有するケイ酸アルカ
リ溶液1重量部あたり0.5〜4.0重量部の量で存在し、な
らびに場合により微粒状充填剤を含有する、プレスしう
るかまたは流動性の成形材料から、金型中への流し込み
ないしはプレスまたは押出し成形しかつ成形材料を温度
50〜95℃で成形体に硬化させることによって生じる、触
媒が無機成形体中に均一に分配されているかまたは成形
体の表面に設けられている触媒成形体である。
本発明によれば、50〜95℃で硬化させかつ場合により
水を除去するために100〜550℃で熱処理した後に、温度
600〜1550℃で成形体の焼成を実施し、これにより成形
体の硬度および場合により強度を著しく高めることが殊
に可能にかつ有利に配慮されている。
水を除去するために100〜550℃で熱処理した後に、温度
600〜1550℃で成形体の焼成を実施し、これにより成形
体の硬度および場合により強度を著しく高めることが殊
に可能にかつ有利に配慮されている。
意外にも、触媒または触媒の原料を成形体中へ、成形
材料中への添加により、触媒の有効性を損うことなしに
混入することが可能である。成形体は成形材料から低い
温度での自己硬化により生成するので、触媒成形体に所
望の形、殊に中空通路を有する成形体の形を付与するこ
とが可能である。アルカリ性成形材料は、無定形金属、
たとえば特にアルミニウムを粉末として添加することに
より、発泡触媒成形体を製造することも可能にする。新
規の無機成形材料は、成分a)〜c)のアルカリ金属ケ
イ酸塩溶液との自己硬化特性により低い温度での硬化に
より硬くかつ安定で、ほとんど収縮せず、正確に所望の
形を維持する成形体を製造することができる。
材料中への添加により、触媒の有効性を損うことなしに
混入することが可能である。成形体は成形材料から低い
温度での自己硬化により生成するので、触媒成形体に所
望の形、殊に中空通路を有する成形体の形を付与するこ
とが可能である。アルカリ性成形材料は、無定形金属、
たとえば特にアルミニウムを粉末として添加することに
より、発泡触媒成形体を製造することも可能にする。新
規の無機成形材料は、成分a)〜c)のアルカリ金属ケ
イ酸塩溶液との自己硬化特性により低い温度での硬化に
より硬くかつ安定で、ほとんど収縮せず、正確に所望の
形を維持する成形体を製造することができる。
製造された成形体から、100〜550℃または場合により
それよりも高い温度で、非結合水を除去することができ
る。場合により、たとえば150℃ないし場合により1200
℃の範囲内の高めた温度で、NO、NO/CO、酸素、水素等
のようなガスで処理することにより、触媒を活性化する
か、ないしは初期材料から本来の触媒を形成することが
可能である。触媒成形体は、認めうる限り、あらゆる種
類の触媒目的に対して適当であり、かつしばしば固有の
触媒活性を有する。気孔ないしは空所により、触媒成形
体はガスに対して貫通性かないしはガスまたは液体に対
して吸収性に形成することができ、その際任意の低い温
度から担体ないしは触媒の軟化温度までの必要な全使用
温度範囲を使用可能にすることができる。熱に不安定な
触媒も、同様に触媒中へ混入するか、または表面上へ設
けることができる。その理由は、成形材料が既に100℃
で、または必要とあれば既に室温で硬化可能であるから
である。
それよりも高い温度で、非結合水を除去することができ
る。場合により、たとえば150℃ないし場合により1200
℃の範囲内の高めた温度で、NO、NO/CO、酸素、水素等
のようなガスで処理することにより、触媒を活性化する
か、ないしは初期材料から本来の触媒を形成することが
可能である。触媒成形体は、認めうる限り、あらゆる種
類の触媒目的に対して適当であり、かつしばしば固有の
触媒活性を有する。気孔ないしは空所により、触媒成形
体はガスに対して貫通性かないしはガスまたは液体に対
して吸収性に形成することができ、その際任意の低い温
度から担体ないしは触媒の軟化温度までの必要な全使用
温度範囲を使用可能にすることができる。熱に不安定な
触媒も、同様に触媒中へ混入するか、または表面上へ設
けることができる。その理由は、成形材料が既に100℃
で、または必要とあれば既に室温で硬化可能であるから
である。
特に有利には、触媒を顆粒の表面または成形体の中空
通路中に固着させることも可能であり、このためにはそ
れに分配された十分に大量の触媒を有する同一の成形材
料をたとえばスラリ状で沈積させるか、または所謂ウオ
ツシユ・コートを用いて表面上へもたらし、場合により
硬化させる。
通路中に固着させることも可能であり、このためにはそ
れに分配された十分に大量の触媒を有する同一の成形材
料をたとえばスラリ状で沈積させるか、または所謂ウオ
ツシユ・コートを用いて表面上へもたらし、場合により
硬化させる。
実際に、本発明に関与した発明者の1人が既に西ドイ
ツ国特許出願第3512586号により、同種の成形材料から
なる廃ガス触媒担体を提案しているが、しかしこれは貴
金属を表面上に設けることにより別種のものであり、か
つその中空通路がアルミニウムと成形材料のアルカリと
の反応による別形式で生じるような純粋の担体である。
ツ国特許出願第3512586号により、同種の成形材料から
なる廃ガス触媒担体を提案しているが、しかしこれは貴
金属を表面上に設けることにより別種のものであり、か
つその中空通路がアルミニウムと成形材料のアルカリと
の反応による別形式で生じるような純粋の担体である。
触媒成形体は、一般に成形体の重量に対して0.001〜8
0重量部、好ましくは0.5〜25重量部の触媒を含有する。
成形体の外形は、触媒成形体の意図される用途に適合さ
せることができる。有利には、成形体は大体において互
いに平行に配置されている中空通路を含有することがで
きる。さらに好ましくは、横断面積1cm2につき0.1〜70
の中空通路が設けられている。成形体は、互いに平行に
配置された管材からなることもできる。さらに、成形体
は顆粒、ペレツト、リング等の形のルーズな堆積物の形
で使用することができる。殊に、成形材料から連続押出
法で、場合によりウエブにより分割されている中空通路
を含有し、1対宛平行な面を有する直方体の外側寸法を
有する成形体を製造することが規定されており、該成形
体は長方形の室中に実際にすき間なしに積重ねられかつ
極めて小さい流動抵抗を有する。同様に、外形が円筒の
成形体も、製造可能である。
0重量部、好ましくは0.5〜25重量部の触媒を含有する。
成形体の外形は、触媒成形体の意図される用途に適合さ
せることができる。有利には、成形体は大体において互
いに平行に配置されている中空通路を含有することがで
きる。さらに好ましくは、横断面積1cm2につき0.1〜70
の中空通路が設けられている。成形体は、互いに平行に
配置された管材からなることもできる。さらに、成形体
は顆粒、ペレツト、リング等の形のルーズな堆積物の形
で使用することができる。殊に、成形材料から連続押出
法で、場合によりウエブにより分割されている中空通路
を含有し、1対宛平行な面を有する直方体の外側寸法を
有する成形体を製造することが規定されており、該成形
体は長方形の室中に実際にすき間なしに積重ねられかつ
極めて小さい流動抵抗を有する。同様に、外形が円筒の
成形体も、製造可能である。
成形体は、硬化後に10〜35N/mm2の範囲内または場合
によりそれよりも高い曲げ強さを得る。亀裂形成または
収縮の傾向は、極めて少ない。
によりそれよりも高い曲げ強さを得る。亀裂形成または
収縮の傾向は、極めて少ない。
触媒成形体は、所望であれば、気孔を含有することが
できる。この場合に、成形材料にガスを混入するか、ま
たは有利には室温と硬化温度との間に分解温度を有する
ガス生成物質、たとえば過ホウ酸塩のような過酸化物、
勇気過酸化物またはH2O2が添加される。また、微細なア
ルミニウム粉の添加も、可能である。開放気孔は、発泡
をまだ液状の触媒材料中で行ないかつ硬化前の真空処理
によりスポンジ状の微小孔または微細な中空通路を形成
させることにより得ることができる。
できる。この場合に、成形材料にガスを混入するか、ま
たは有利には室温と硬化温度との間に分解温度を有する
ガス生成物質、たとえば過ホウ酸塩のような過酸化物、
勇気過酸化物またはH2O2が添加される。また、微細なア
ルミニウム粉の添加も、可能である。開放気孔は、発泡
をまだ液状の触媒材料中で行ないかつ硬化前の真空処理
によりスポンジ状の微小孔または微細な中空通路を形成
させることにより得ることができる。
成形材料には、特別な固体反応成分が、アルカリ金属
ケイ酸塩溶液で石を生成する成分として含まれており、
この成分は特別の材料から選択することができる。次の
固体の石生成反応成分が使用可能である:コランダム−
またはムライト製造の炉フイルターダストとして製出さ
れる、7〜75重量%の無定形SiO2含量および12〜87重量
%の量のたいてい結晶性のAl2O3および他の成分の僅か
な含量を有する酸化物−混合物が適当である。さらに、
出所に依存する、他の酸化物、殊に酸化鉄含量の他に0
〜30重量%のSiO2含量および50〜70重量%のAl2O3含量
を有する焼ボーキサイトが適当である。さらに、1600
℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電所の電気
集塵機中でのダスト状分離の際に生じる電気集塵機灰が
適当である。この種の電気集塵機灰は、ガラス状、無定
形であり、かつAl2O3および場合によりFe2O38〜11重量
%の他にガラス状物としてSiO245〜55重量%を含有す
る。
ケイ酸塩溶液で石を生成する成分として含まれており、
この成分は特別の材料から選択することができる。次の
固体の石生成反応成分が使用可能である:コランダム−
またはムライト製造の炉フイルターダストとして製出さ
れる、7〜75重量%の無定形SiO2含量および12〜87重量
%の量のたいてい結晶性のAl2O3および他の成分の僅か
な含量を有する酸化物−混合物が適当である。さらに、
出所に依存する、他の酸化物、殊に酸化鉄含量の他に0
〜30重量%のSiO2含量および50〜70重量%のAl2O3含量
を有する焼ボーキサイトが適当である。さらに、1600
℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電所の電気
集塵機中でのダスト状分離の際に生じる電気集塵機灰が
適当である。この種の電気集塵機灰は、ガラス状、無定
形であり、かつAl2O3および場合によりFe2O38〜11重量
%の他にガラス状物としてSiO245〜55重量%を含有す
る。
アルカリ金属ケイ酸塩溶液は、アルカリ水ガラスまた
は有利には固体または溶解した水酸化アルカリおよび約
35〜65重量%の固体含量を有する無定形沈降SiO2から製
造された、SiO2:K2OないしはNa2O=1:0〜2.5:1のモル比
を有するケイ酸ナトリウム溶液または極めて有利にはケ
イ酸カリウム溶液である。充填剤を微細粉砕された形
で、固体反応成分1重量部あたり0.5〜6重量部の量で
使用することができる。
は有利には固体または溶解した水酸化アルカリおよび約
35〜65重量%の固体含量を有する無定形沈降SiO2から製
造された、SiO2:K2OないしはNa2O=1:0〜2.5:1のモル比
を有するケイ酸ナトリウム溶液または極めて有利にはケ
イ酸カリウム溶液である。充填剤を微細粉砕された形
で、固体反応成分1重量部あたり0.5〜6重量部の量で
使用することができる。
充填剤としては、たとえば石英粉、ケイ砂、酸化アル
ミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまた
は水酸化マグネシウム、滑石または他の不活性物質、な
らびに過剰量で不活性に作用する電気集塵機灰または
焼ボーキサイトが挙げられる。
ミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまた
は水酸化マグネシウム、滑石または他の不活性物質、な
らびに過剰量で不活性に作用する電気集塵機灰または
焼ボーキサイトが挙げられる。
成形材料の製造は、たとえば成形材料および触媒ない
しはその前駆物質の微細粉砕された固体成分を微粒の形
でアルカリ金属ケイ酸塩溶液、場合により別の量のアル
カリおよび場合により水と、撹拌または混練下に混合す
ることにより行われ、その際場合によつては冷却が必要
である。
しはその前駆物質の微細粉砕された固体成分を微粒の形
でアルカリ金属ケイ酸塩溶液、場合により別の量のアル
カリおよび場合により水と、撹拌または混練下に混合す
ることにより行われ、その際場合によつては冷却が必要
である。
水含量は、意図される加工法の形式にもよるが、一般
に、まさに型に注入する場合の自由な流動性またはそれ
ぞれの成形装置中での成形材料の流動性ないしは押出適
性が得られる程度の高さである。成形材料は、成形の際
撹拌または力の作用を中止した後短時間に、それらの強
度がさしあたり離型のために十分であるような成形体に
固化する特性を有し、その後熱の作用によるかまたはむ
しろたんに自己硬化の経過によつて本来の硬化が行われ
る。
に、まさに型に注入する場合の自由な流動性またはそれ
ぞれの成形装置中での成形材料の流動性ないしは押出適
性が得られる程度の高さである。成形材料は、成形の際
撹拌または力の作用を中止した後短時間に、それらの強
度がさしあたり離型のために十分であるような成形体に
固化する特性を有し、その後熱の作用によるかまたはむ
しろたんに自己硬化の経過によつて本来の硬化が行われ
る。
触媒成形体の製造は、流し込み、プレス成形、打抜ま
たは押出しのような公知方法に従い行われる。この場合
に、平行な中空通路を有する触媒成形体が有利であり、
これら中空通路の数は使用目的に依存して、自動車廃ガ
ス用触媒の場合に、横断面積1cm2あたり20〜100および
発電所廃ガス用触媒の場合に、横断面積100cm2あたり1
〜500である。この場合に、製造は有利には成形材料を
適当な押出ダイ使用下に、平行な中空通路を有する成形
体に押し出すことにより行われる。流し込み工具は、触
媒中に多孔性組織が存在すべき場合に有利に使用され
る。
たは押出しのような公知方法に従い行われる。この場合
に、平行な中空通路を有する触媒成形体が有利であり、
これら中空通路の数は使用目的に依存して、自動車廃ガ
ス用触媒の場合に、横断面積1cm2あたり20〜100および
発電所廃ガス用触媒の場合に、横断面積100cm2あたり1
〜500である。この場合に、製造は有利には成形材料を
適当な押出ダイ使用下に、平行な中空通路を有する成形
体に押し出すことにより行われる。流し込み工具は、触
媒中に多孔性組織が存在すべき場合に有利に使用され
る。
次に本発明による触媒成形体の製造を図面につき詳説
する。
する。
実施例 触媒成形体を押出しにより製造する場合、第1図およ
び第2図による押出ダイが有利である。この場合に、押
出ダイ1は2部分からなる基体2、リブ支持装置3およ
び4からなる。この場合に、リブ4は、リブ支持装置3
の相応するスリツトへ嵌込まれている。これらのリブ
は、必要とあれば個々に交換することができる。リブ4
は、入口Aから流入する材料に対する抵抗を低くするた
めに、範囲5で流動有利に成形されている。
び第2図による押出ダイが有利である。この場合に、押
出ダイ1は2部分からなる基体2、リブ支持装置3およ
び4からなる。この場合に、リブ4は、リブ支持装置3
の相応するスリツトへ嵌込まれている。これらのリブ
は、必要とあれば個々に交換することができる。リブ4
は、入口Aから流入する材料に対する抵抗を低くするた
めに、範囲5で流動有利に成形されている。
リブ4は、横方向スリツトを備えているので、たとえ
ば正方形または六角形の横断面を有するピン6が形成さ
れる。ピン6は、場合によりもう1度スリツトがつけら
れているか、または付加的な切欠き7を有する。リブ4
およびピン6は、押出材料が入口側Aから出口側Bへ通
過する際に、平行な中空通路11を有する触媒10(第3図
〜第4図)を形成する。
ば正方形または六角形の横断面を有するピン6が形成さ
れる。ピン6は、場合によりもう1度スリツトがつけら
れているか、または付加的な切欠き7を有する。リブ4
およびピン6は、押出材料が入口側Aから出口側Bへ通
過する際に、平行な中空通路11を有する触媒10(第3図
〜第4図)を形成する。
リブ4の製造は、有利には流下法(Senkerudieren)
〔フイラメント構成法(Fadenerudieren)〕により行わ
れる。しかしながら、西ドイツ国特許出願公開第225456
3号明細書または同第2222468号明細書による押出工具を
使用することも可能である。しかしこの場合に有利に
は、工具は、たとえば摩耗の際にその個々の交換性を保
証するために、複数の平板から構成される。
〔フイラメント構成法(Fadenerudieren)〕により行わ
れる。しかしながら、西ドイツ国特許出願公開第225456
3号明細書または同第2222468号明細書による押出工具を
使用することも可能である。しかしこの場合に有利に
は、工具は、たとえば摩耗の際にその個々の交換性を保
証するために、複数の平板から構成される。
第4図は、押出ダイ1を用いて製造される、押出され
た触媒成形体10を示す。この場合に、平行な中空通路11
は、付加的なリブ12を有するか、または平らな壁に構成
されていてもよい(詳細図B)。押出ダイは、場合によ
り全体的かまたは部分的に加熱または冷却することがで
きる。適当な熱の作用により、成形体にすでに押出ダイ
中で、初期強度を付与することができる。有利には、ダ
イに寸法決定装置を後接する。熱に不安定な材料の場合
には、粗成形体ははじめに寸法決定装置中で、熱の作用
により初期硬化される。このとき、寸法決定装置の始端
部は、ダイ中での粗成形体の硬化プロセスを阻止するた
めに、冷却可能に調整されている。押出しダイおよび/
または寸法決定帯域中で冷却および加熱範囲を使用する
場合、有利には熱遮蔽板を設けることができる。
た触媒成形体10を示す。この場合に、平行な中空通路11
は、付加的なリブ12を有するか、または平らな壁に構成
されていてもよい(詳細図B)。押出ダイは、場合によ
り全体的かまたは部分的に加熱または冷却することがで
きる。適当な熱の作用により、成形体にすでに押出ダイ
中で、初期強度を付与することができる。有利には、ダ
イに寸法決定装置を後接する。熱に不安定な材料の場合
には、粗成形体ははじめに寸法決定装置中で、熱の作用
により初期硬化される。このとき、寸法決定装置の始端
部は、ダイ中での粗成形体の硬化プロセスを阻止するた
めに、冷却可能に調整されている。押出しダイおよび/
または寸法決定帯域中で冷却および加熱範囲を使用する
場合、有利には熱遮蔽板を設けることができる。
第5a図は、平板構造の自動車用触媒押出ダイ20を入口
側から見た図、第5b図はその断面図、第5c図は出口側か
ら見た図である。この場合に、良流動性に成形された平
板21は、個々に交換可能である。
側から見た図、第5b図はその断面図、第5c図は出口側か
ら見た図である。この場合に、良流動性に成形された平
板21は、個々に交換可能である。
第6a図には、注型された触媒成形物を製造するための
注型用金型30が平面図で、第6b図には断面図で示されて
いる。この場合に、基体31には多数の、好ましくは円す
い状に延びる金型インサート32が挿入されており、該イ
ンサートは、あとで、注型された触媒40の中空通路を成
形する。この場合に、金型インサート32は好ましくはハ
ネカム状に、しかしまた不規則な表面を有して構成する
ことができる。
注型用金型30が平面図で、第6b図には断面図で示されて
いる。この場合に、基体31には多数の、好ましくは円す
い状に延びる金型インサート32が挿入されており、該イ
ンサートは、あとで、注型された触媒40の中空通路を成
形する。この場合に、金型インサート32は好ましくはハ
ネカム状に、しかしまた不規則な表面を有して構成する
ことができる。
第7a図および7b図には、注型された成形体40が平面図
または断面図で示されている。
または断面図で示されている。
例 1 沈降ケイ酸を水酸化カリウム溶液に溶解することによ
り得られた、SiO2:K2O=1.8:1のモル比および43重量%
の水含量を有するカリアルカリ性ケイ酸塩溶液を、連続
混合装置中で、コランダム製造からの炉フイルターダス
ト(SiO2約9重量%およびAl2O3約87重量%含有)40重
量%、Al(OH)340重量%および石英粉末20重量%から
なる固体予備混合物に配量し、得られた、ケイ酸塩溶液
約30重量%を含有する混合物を、スクリユープレス中で
真空により脱気し、引き続き多孔工具を通して押出し、
IR放射器により未処理物強度を高めかつ得られた成形体
を85℃で硬化させる。
り得られた、SiO2:K2O=1.8:1のモル比および43重量%
の水含量を有するカリアルカリ性ケイ酸塩溶液を、連続
混合装置中で、コランダム製造からの炉フイルターダス
ト(SiO2約9重量%およびAl2O3約87重量%含有)40重
量%、Al(OH)340重量%および石英粉末20重量%から
なる固体予備混合物に配量し、得られた、ケイ酸塩溶液
約30重量%を含有する混合物を、スクリユープレス中で
真空により脱気し、引き続き多孔工具を通して押出し、
IR放射器により未処理物強度を高めかつ得られた成形体
を85℃で硬化させる。
1200℃に段階的に温度を上昇させて焼成することによ
り、熱に安定な成形体をつくり、引き続き成形体に公知
の方法でウオシユ・コート(wash coat)を設け、かつ
触媒でドーピングする。
り、熱に安定な成形体をつくり、引き続き成形体に公知
の方法でウオシユ・コート(wash coat)を設け、かつ
触媒でドーピングする。
例 2 例1に相応するが、しかし36重量%の高めた水含量を
有する混合物を、注型工具を用いて成形し、熱供給によ
り初期硬化させ、水蒸気雰囲気中で3バールで完全に硬
化させ、引き続き例1に記載したように焼成する。
有する混合物を、注型工具を用いて成形し、熱供給によ
り初期硬化させ、水蒸気雰囲気中で3バールで完全に硬
化させ、引き続き例1に記載したように焼成する。
例 3 約20重量%のSiO2含量および約75重量%のAl2O3含量
を有する2kgの量の、ムライト製造の炉フイルターダス
トを、焼ボーキサイト2kgおよび滑石1kgと均質に混合
し、50重量%の固体含量およびSiO2:K2O=1.5:1のモル
比を有するカリアルカリ性ケイ酸塩溶液2kgと、均質な
材料に混練し、最後に過酸化水素0.3重量%を添加し、
多孔工具を通して圧出する。発熱下に、通路の壁に増大
された表面積を有する軽度に発泡した成形体が生じ、こ
れを60℃でセラミツク体に硬化させた後に、温度1450℃
で焼成する。
を有する2kgの量の、ムライト製造の炉フイルターダス
トを、焼ボーキサイト2kgおよび滑石1kgと均質に混合
し、50重量%の固体含量およびSiO2:K2O=1.5:1のモル
比を有するカリアルカリ性ケイ酸塩溶液2kgと、均質な
材料に混練し、最後に過酸化水素0.3重量%を添加し、
多孔工具を通して圧出する。発熱下に、通路の壁に増大
された表面積を有する軽度に発泡した成形体が生じ、こ
れを60℃でセラミツク体に硬化させた後に、温度1450℃
で焼成する。
例 4 例3による発泡成形体を、60℃で硬化させ、その後に
触媒溶液で含浸し、かつ温度900℃で焼成する。
触媒溶液で含浸し、かつ温度900℃で焼成する。
例 5 無定形SiO28重量%、Al2O389重量%および少量の結晶
性SiO2,Fe2O3およびアルカリ金属酸化物を含有する、コ
ランダム製造の炉フイルターダストを2kgの量で、焼A
l2O31.5kgおよび滑石1kgならびに触媒0.4kgと均質に混
合し、引き続きSiO2:K2O=1.75:1のモル比および約45%
の水含量を有する、水酸化カリウム溶液中の無定形沈降
二酸化ケイ酸の溶液2kgと、冷却下に激しく混練する。
均質化材料をストランドに成形し、顆粒に細断し、引き
続き80℃で約30分間硬化させた。水含量を高める際に、
注型性成形材料が生じる。
性SiO2,Fe2O3およびアルカリ金属酸化物を含有する、コ
ランダム製造の炉フイルターダストを2kgの量で、焼A
l2O31.5kgおよび滑石1kgならびに触媒0.4kgと均質に混
合し、引き続きSiO2:K2O=1.75:1のモル比および約45%
の水含量を有する、水酸化カリウム溶液中の無定形沈降
二酸化ケイ酸の溶液2kgと、冷却下に激しく混練する。
均質化材料をストランドに成形し、顆粒に細断し、引き
続き80℃で約30分間硬化させた。水含量を高める際に、
注型性成形材料が生じる。
例 6 Al2O356重量%および大部分が無定形のSiO238重量%
を、少量の他の重金属−およびアルカリ金属酸化物と共
に含有する、ムライト製造の炉フイルターダストを1.5k
gの量で、Al(OH)32kgおよび滑石1kgと均質に混合し、
50重量%の固体含量およびSiO2:K2O=1.5:1のモル比を
有するカリアルカリ性カリ水ガラス溶液1.5kgと冷却下
に混練し、次いで同様に冷却下に、第1図および第2図
による工具を有する押出機中で、通路を備えた成形体に
成形し、短時間の赤外線予備硬化の後に、オートクレー
ブ中で水蒸気圧3バールで、約10分間硬化させ、引き続
き例1に記載したように触媒でドーピングする。より大
きな表面積により、触媒作用は、例5によるよりも良好
である。成形すべき材料には、選択的に、0.01〜0.3kg
の量の触媒物質を添加することもできる。
を、少量の他の重金属−およびアルカリ金属酸化物と共
に含有する、ムライト製造の炉フイルターダストを1.5k
gの量で、Al(OH)32kgおよび滑石1kgと均質に混合し、
50重量%の固体含量およびSiO2:K2O=1.5:1のモル比を
有するカリアルカリ性カリ水ガラス溶液1.5kgと冷却下
に混練し、次いで同様に冷却下に、第1図および第2図
による工具を有する押出機中で、通路を備えた成形体に
成形し、短時間の赤外線予備硬化の後に、オートクレー
ブ中で水蒸気圧3バールで、約10分間硬化させ、引き続
き例1に記載したように触媒でドーピングする。より大
きな表面積により、触媒作用は、例5によるよりも良好
である。成形すべき材料には、選択的に、0.01〜0.3kg
の量の触媒物質を添加することもできる。
例 7 例5におけると同様の炉フイルターダスト0.5kgを、
微細粉砕された焼ボーキサイト1.5kg、石英粉1kgおよ
び滑石0.5kgならびに触媒物質0.2kgと予備混合し、次い
で3.8kgの量の例5による溶液と冷却下に混練し、顆粒
に成形し、50℃で短時間硬化させる。
微細粉砕された焼ボーキサイト1.5kg、石英粉1kgおよ
び滑石0.5kgならびに触媒物質0.2kgと予備混合し、次い
で3.8kgの量の例5による溶液と冷却下に混練し、顆粒
に成形し、50℃で短時間硬化させる。
図面は、本発明による触媒成形体の製造の実施例を示す
ものであり、第1図はリブ構成法での押出しダイを示す
平面図であり、第2図は第1図による押出しダイの断面
図であり、第3図は第4図による触媒成形体の断面図で
あり、第4図は詳細図AおよびBを有する触媒成形体の
平面図であり、第5a図は平板構造の押出しダイを入口側
から見た図、第5b図は断面図であり、第5c図は出口側か
ら見た図であり、第6a図は注型工具の平面図、第6b図は
断面図であり、第7a図は注型により製造された触媒成形
体の平面図であり、第7b図は断面図である。 1……押出しダイ、2……基体、3……リブ支持装置、
4……リブ、5……良流動性範囲、6……ピン、7……
切欠き、10……触媒成形体、11……中空通路、12……リ
ブ、20……押出しダイ、21……平板、30……注型用金
型、31……基体、32……金型インサート、40……触媒成
形体、
ものであり、第1図はリブ構成法での押出しダイを示す
平面図であり、第2図は第1図による押出しダイの断面
図であり、第3図は第4図による触媒成形体の断面図で
あり、第4図は詳細図AおよびBを有する触媒成形体の
平面図であり、第5a図は平板構造の押出しダイを入口側
から見た図、第5b図は断面図であり、第5c図は出口側か
ら見た図であり、第6a図は注型工具の平面図、第6b図は
断面図であり、第7a図は注型により製造された触媒成形
体の平面図であり、第7b図は断面図である。 1……押出しダイ、2……基体、3……リブ支持装置、
4……リブ、5……良流動性範囲、6……ピン、7……
切欠き、10……触媒成形体、11……中空通路、12……リ
ブ、20……押出しダイ、21……平板、30……注型用金
型、31……基体、32……金型インサート、40……触媒成
形体、
フロントページの続き (72)発明者 パウル・シユピーラウ ドイツ連邦共和国トロイスドルフ−エシ ユマール・ヴアン−ゴツホ−プラツツ 10 (56)参考文献 特開 昭50−89294(JP,A) 特開 昭57−204332(JP,A) 特公 昭49−41262(JP,B1) 特公 昭57−20846(JP,B1)
Claims (15)
- 【請求項1】ケイ酸アルカリ溶液と反応して石を生成す
る成分: a)無定形SiO2および酸化アルミニウムを含有する酸化
物混合物および/または b)1600℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電
所からの電気集塵機の灰および/または c)粉砕されたか焼ボーキサイト からなり、微粒成分a)〜c)は、K2OないしはNa2O1モ
ルあたり溶解SiO21.2〜2.5モルを含有するケイ酸アルカ
リ溶液1重量部あたり0.5〜4.0重量部の量で存在し、な
らびに場合により微粒状充填剤を含有する、プレスしう
るかまたは流動性の成形材料から、金型中への流し込み
ないしはプレスまたは押出し成形しかつ成形材料を温度
50〜95℃で成形体に硬化させることによって生じる、触
媒が無機成形体中に均一に分配されているかまたは成形
体の表面に設けられている触媒成形体。 - 【請求項2】成形材料の固体含量100重量部に対して、
触媒0.5〜25重量部を含有する特許請求の範囲第1項記
載の触媒成形体。 - 【請求項3】大体において互いに平行な中空通路を含有
する特許請求の範囲第1項または第2項記載の触媒成形
体。 - 【請求項4】発電所用触媒の場合に、横断面積100cm2あ
たり1〜500個の中空通路を含有し、自動車用触媒の場
合に横断面積1cm2あたり20〜100個の中空通路を含有す
る特許請求の範囲第3項記載の触媒成形体。 - 【請求項5】顆粒、ペレット等の形である特許請求の範
囲第1項または第2項記載の触媒成形体。 - 【請求項6】気孔を含有する特許請求の範囲第1項から
第5項までのいずれか1項記載の触媒成形体。 - 【請求項7】中空通路を有する成形体が押出しダイを用
いる連続押出により製造される特許請求の範囲第1項か
ら第6項までのいずれか1項記載の触媒成形体。 - 【請求項8】硬化後、空気または不活性ガス中での100
〜550℃での熱処理または焼成により遊離水不含にした
特許請求の範囲第1項から第7項までのいずれか1項記
載の触媒成形体。 - 【請求項9】無機成形体中に触媒を均質に分配させるか
または表面上に設けてなる触媒成形体の製造方法におい
て、ケイ酸アルカリ溶液と反応して石を生成する成分: a)無定形SiOおよび酸化アルミニウムを含有する酸化
物混合物および/または b)1600℃を越える燃焼室温度を有する高温石炭焚発電
所からの電気集塵機の灰および/または c)粉砕されたか焼ボーキサイト からなり、微粒成分a)〜c)は、K2OないしはNa2O1モ
ルあたり溶解SiO21.2〜2.5モルを含有するケイ酸アルカ
リ溶液1重量部あたり0.5〜4.0重量部の量で存在し、な
らびに場合により微粒状充填剤を含有する、触媒を含有
しうる、含水無機成形材料をプレスまたは押出し成形す
るかまたは流動性の状態で金型中への流し込み、温度50
〜95℃で硬化させることを特徴とする触媒成形体の製造
方法。 - 【請求項10】硬化を、圧力2〜5バールで、場合によ
り水蒸気雰囲気中で行なう特許請求の範囲第9項記載の
方法。 - 【請求項11】硬化後に熱処理を空気または不活性ガス
中で、100〜550℃で行なう特許請求の範囲第9項または
第10項記載の方法。 - 【請求項12】硬化後に、温度600〜1550℃で焼成を行
なう特許請求の範囲第9項または第10項記載の方法。 - 【請求項13】アルカリ金属ケイ酸塩溶液として、カリ
アルカリ性ケイ酸カリウム溶液を使用する特許請求の範
囲第9項から第12項までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】大体において平行な中空通路を有する成
形体を、成形材料から連続押出し法により製造し、切断
片に切断し、乾燥し、硬化させる特許請求の範囲第9項
から第12項までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項15】成形の際に、リブ(4)および場合によ
り後接されるピン(6)を含有する押出しダイを使用す
る特許請求の範囲第14項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3624934.3 | 1986-07-23 | ||
DE19863624934 DE3624934A1 (de) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | Bei hohen temperaturen bestaendige katalysator-formkoerper und verfahren zu deren herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6339636A JPS6339636A (ja) | 1988-02-20 |
JP2541569B2 true JP2541569B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=6305820
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62182453A Expired - Fee Related JP2541569B2 (ja) | 1986-07-23 | 1987-07-23 | 触媒成形体、およびその製造法 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US4870045A (ja) |
EP (1) | EP0254165B1 (ja) |
JP (1) | JP2541569B2 (ja) |
KR (1) | KR880001329A (ja) |
AT (1) | ATE59981T1 (ja) |
BR (1) | BR8703832A (ja) |
CA (1) | CA1304066C (ja) |
DE (2) | DE3624934A1 (ja) |
ES (1) | ES2020228B3 (ja) |
MX (1) | MX173335B (ja) |
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US4902216A (en) * | 1987-09-08 | 1990-02-20 | Corning Incorporated | Extrusion die for protrusion and/or high cell density ceramic honeycomb structures |
US4877766A (en) * | 1988-07-18 | 1989-10-31 | Corning Incorporated | Mini-monolith substrate |
JP2736099B2 (ja) * | 1989-02-06 | 1998-04-02 | 株式会社日本触媒 | ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒 |
DE4206310A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-02 | Sperling Friedrich Dr Ing | Abgaskatalysator fuer brennkraftmaschinen |
CN1083742A (zh) * | 1993-07-29 | 1994-03-16 | 周红星 | 双功能多金属氧化物催化剂 |
DE4329558A1 (de) * | 1993-09-02 | 1995-03-09 | Friedrich Dr Ing Sperling | Rußfilter für Dieselbrennkraftmaschinen |
EP0721368A1 (en) * | 1993-10-01 | 1996-07-17 | ASEC Manufacturing Company | NOBLE METAL CATALYSTS FOR THE REDUCTION OF NO x? IN THE EXHAUST GASES FROM INTERNAL COMBUSTION ENGINES CONTAINING EXCESS OXYGEN |
US5814164A (en) | 1994-11-09 | 1998-09-29 | American Scientific Materials Technologies L.P. | Thin-walled, monolithic iron oxide structures made from steels, and methods for manufacturing such structures |
US6045628A (en) * | 1996-04-30 | 2000-04-04 | American Scientific Materials Technologies, L.P. | Thin-walled monolithic metal oxide structures made from metals, and methods for manufacturing such structures |
CN1150956A (zh) * | 1995-11-23 | 1997-06-04 | 杨亚力 | 处理塑料废弃物的催化剂 |
DE19743673C2 (de) | 1997-10-02 | 2002-05-08 | Xcellsis Gmbh | Vorrichtung zur Wasserstofferzeugung aus Kohlenwasserstoffen und Verfahren zur Herstellung eines Katalysators |
DE19844758C1 (de) * | 1998-09-29 | 2000-07-06 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorkörpers |
US6461562B1 (en) | 1999-02-17 | 2002-10-08 | American Scientific Materials Technologies, Lp | Methods of making sintered metal oxide articles |
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