PL96832B1 - Katalizator do zmniejszania zawartosci trujacych skladnikow w gazach spalinowych silnikow spalinowych oraz sposob wytwarzania katalizatora do zmniejszania zawartosci trujacych skladnikow w gazach spalinowych silnikow spalinowych - Google Patents

Description

***690 ttUt«l Uttl**» «l Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt (Republika Federalna Niemiec) Katalizator do zmniejszania zawartosci trujacych skladników w gazach spalinowych silników spalinowych oraz sposób wytwarzania katalizatora do zmniejszania zawartosci trujacych skladników w gazach spalinowych silników spalinowych Przedmiotem wynalazku jest katalizator do zmniejszania zawartosci trujacych skladników w gazach spalinowych silników spalinowych oraz spo¬ sób jego wytwarzania.Znany jest z opisu patentowego RFN Nr 2 165 550 sposób usuwania z gazów spalinowych silników skladników trujacych za pomoca katalizatorów, za¬ wierajacych skladniki czynne w postaci tlenków miedzi, manganu i niklu osadzonych na materiale sypkim. W celu zmniejszenia straty cisnienia na skutek przechodzenia gazów spalinowych i ze wzgledu na duzy stosunek powierzchni do ciezaru, zaproponowano ceramiczne korpusy, omówione w opisie patentowym RFN Nr 1097 344 i 1 187 535 majace strukture plastra pszczelego, jako nosniki wymienionych wyzej tlenków metali. Okazalo sie jednak, ze tlenki miedzi, magnezu i niklu umiesz¬ czone na takim korpusie maja stosunkowo mala aktywnosc katalityczna w porównaniu z ukladem skladników czynnych, umieszczonych na nosniku w postaci materialu sypkiego.Zadaniem wynalazku jest wytworzenie kataliza¬ tora zlozonego z tlenków miedzi, niklu wnanganu na nosniku w postaci korpusu ceramicznego o strukturze plastra pszczelego, którego aktywnosc katalityczna zostanie calkowicie zachowana.Katalizator wedlug wynalazku stanowi korpus o strukturze plastra pszczelego z materialu ceramicz¬ nego z nalozona na powierzchni warstwa posred¬ nia, z tlenku glinowego, nasycony mieszanina tlen- ków miedzi, niklu i manganu jako skladników czynnych. Warstwa posrednia z tlenku glinowego stanowi 5—15°/o calego ciezaru katalizatora.Sposób wytwarzania katalizatora wedlug wyna¬ lazku polega na tym, ze korpus o strukturze plas¬ tra pszczelego ogrzewa sie do temperatury 300 — 400°C, ogrzany wprowadza sie do stezonego roz¬ tworu soli glinowej lotnego kwasu na 15 — 60 mi¬ nut, po czym korpus ten przedmuchuje sie i suszy w temperaturze pokojowej, nastepnie korpus ogrze¬ wa sie przez 1 — 4 godziny w temperaturze 350 — 450°C, po czym przez 2 — 6 godzin wyzarza sie go w temperaturze 500 — 700°C, po ostudzeniu kor¬ pus pokryty warstwa posrednia nagrzewa sie do 300 — 400°C. i zanurza sie w goracym stezonym roztworze wodnym soli miedziowych, niklowych i manganowych lotnych kwasów na 15 — 60 minut.Po przedmuchaniu i wysuszeniu korpus ogrzewa sie przez 1 — 4 godzin w temperaturze 350 — 450°C, po czym wyzarza sie przez 5 — 20 godzin w tem¬ peraturze 700 — 1000°C.Zmodyfikowany sposób wytwarzania katalizatora wedlug wynalazku polega na tym, ze korpus o strukturze plastra pszczelego z naniesiona warstwa posrednia i skladnikami czynnymi ogrzewa sie przez 1 — 3 godzin w slabo redukcyjnej atmosferze wodoru i azotu o zawartosci okolo 5% wodoru w temperaturze 400—500°C, jako sól glinu stosuje sie azotan glinowy, lub zasadowy chlorek glinowy, a jako sole miedzi, niklu i manganu stosuje sie 96 8323 roztwór azotanów w stosunku molowym 1:1:1.Katalizator wedlug wynalazku ma te zalete, ze przy takich samych skladnikach czynnych w takim samym stosunku molowym ma aktywnosc kata¬ lityczna lepsza niz katalizatory na materiale syp¬ kim, jesli chodzi o usuwanie tlenku azotu, a zwlasz¬ cza tlenku wegla i weglowodorów. Zaleta .katali¬ zatora wedlug wynalazku jest zmniejszenie strat cisnienia w porównaniu z katalizatorami opartymi na materialach sypkich.Katalizator i sposób jego wytwarzania wedlug wynalazku jest omówiony w podanych nizej przy¬ kladach.Przyklad I dotyczy znanego katalizatora na ma¬ teriale sypkim, natomiast w przykladzie II wy¬ twarza sie i bada znany katalizator na korpusie o strukturze plastra pszczelego. Przyklady III i IV dotycza katalizatora wedlug wynalazku na korpu¬ sie o strukturze^ plastra pszczelego.We wszystkich przykladach skladnikami czyn¬ nymi sa tlenki miedzi, niklu i manganu w stosunku molowym Cu : Ni: Mn = 1:1:1. Do badania sto¬ sowano za kazdym razem gaz kontrolny, zlozony z 20 000 ppm CO, 250 ppm heksanu n, 100 ppm NOx, 0,5% objetosciowych 02, 2,5% objetosciowych H2O i reszty N2.Przyklad I. Wedlug stanu techniki.Jako nosniki stosowano palety o srednicy 5 mm, wytrzymalosci 12 —15 kG na palete i o powierz-* chni wlasciwej w przyblizeniu 2 m2/g (pomiar wedlug Brunauera, Emmeta i Tellera). Palety wy¬ tworzone przez zgranulowanie —Al(OH)3 (Martifin, produkcji firmy Martinwerke AG, Bergjeim) z do¬ datkiem okolo 5% wagowych bentonitu A (produkt firmy Erbslóh Geisenhein) na wirujacym, skosnym talerzu oraz przez wysuszenie i wypalenie (17 godzin przy 1420°C) kulkowego granulatu.Palety ogrzano do 350°C i przez 30 minut na¬ sycano goracym, stezonym roztworem wodnym azo¬ tanu miedzi, niklu i manganu. Po oddzieleniu nad¬ miaru roztworu i wysuszeniu nasycone palety w celu rozlozenia azotanów nagrzewano przez 3 godz. od 200 do 450°C.Katalizator na materiale sypkim starzono sztucz¬ nie przez 17-godzinne nagrzewanie do 900°C w powietrzu i w celu jego uaktywnienia obrabiano przez 4 godz. przy temperaturze 450°C mieszanina zlozona z 95% objetosciowych N2 i 5% objetoscio¬ wych H2.Katalizator poddano nastepnie przez 10 godzin przy 500°C dzialaniu gazu kontrolnego i badano przy przeplywie gazu kontrolnego z predkoscia ob¬ jetosciowa 24 000 litrów gazu na litr katalizatora na godzine.Uzyskano" przy tym nastepujace wyniki: Temperatura katalizatora <°C) 1 225 250 260 275 300 325 Zmniejszenie zawartosci w % CO 21 28 36 43 60 75 heksan n 8 12 NOx 50 70 I 80 ' 90 832 4 Przyklad II. Wedlug stanu techniki.Korpus o strukturze plastra pszczelego, o sred¬ nicy 24 mm i o dlugosci 77 mm, zlozony z Cor- • dieritu (2 MgO • AL2Oz • 5 SiOz), nagrzano do 350°C i nasycono skladnikami czynnymi wedlug przy¬ kladu I przez rozklad azotanów. W celu dokona¬ nia sztucznego starzenia katalizator na korpusie o strukturze plastra pszczelego ogrzewano przez 17 godzin przy 800°C w powietrzu i uaktywniono przez 2-godzinna obróbke mieszanina zlozona z 95% objetosciowych N2. i 5% objetosciowych H2 w temperaturze 450°C.Katalizator ten zawieral 18% wagowych miesza¬ niny tlenków metali na 82% wagowych materialu nosnego.Badanie tego katalizatora, przeprowadzono tak jak opisano w przykladzie I, dalo nastepujace wy¬ niki: - Temperatura katalizatora (°C) 1 2G5 240 300 360 285 425 Zmniejszenie zawartosci w % CO 12 22 48 74 85 94 heksan n 6 13 28 NOx 33 44 67 89 95 1 Przyklad III, Wedlug wynalazku.Korpus ©.strukturze plastra pszczelego, o sred¬ nicy 24 mm i o dlugosci 77 mm zlozony z Cordieritu (2 MgO • Al2Os • 5 SiOz), nagrzano do 350°C i za¬ nurzono w goracym, 50-cio procentowym roz tworze wodnym azotanu glinowego na 30 min. Po przedmuchaniu i wysuszeniu korpus nagrzewano w celu rozlozenia azotanu przez 3 godz. w tempera¬ turze 200 do 450°C, po czym przez v 5 godzin trzy¬ mano w temperaturze 500°C.Nasycanie tak przygotowanego korpusu skladni¬ kami czynnymi oraz starzenie i aktywowanie ka¬ talizatora przeprowadzono tak jak podano w przy¬ kladzie II.Korpus o strukturze plastra pszczelego zawie¬ ral 17% wagowych mieszaniny tlenków metali i 8% wagowych tlenku glinowego na 75% wago¬ wych materialu nosnego.Badanie tego. katalizatora, przeprowadzono tak jak opisano w przykladzie I, dalo nastepujace wy- Temperatura katalizatora (°C) 130 - 150 157 180 235 300 320 Zmniejszenie zawartosci w % CO 16 18 72 95 98 heksan n 9 22 29 NO* 0 ¦ 10 50 80 90 • 95 Przyklad IV. Wedlug wynalazku.Korpus o strukturze plastra pszczelego, o sred- 65 nicy 100 mm i o dlugosci 77 mm, zlozony z tlenku96 832 glinowego (produkt Ceraport firmy Feldmiihle AG), nagrzano do 350°C i zanurzono w goracym, 34%- -owym roztworze wodnym zasadowego chlorku gli¬ nowego (Al2(OH)5Cl) na 30 min." Po wydmuchaniu i wysuszeniu korpus ogrzewano przez 3 godz. w temperaturze 450°C, a nastepnie przez dalsze 5 godzin wyzarzano w temperaturze 700°C.Nasycanie oraz starzenie i aktywacje kataliza¬ tora przeprowadzono tak jak w przykladzie II.Katalizator zawieral 18% wagowych mieszaniny tlenków metali i 8% wagowych tlenku glinowego na 74% wagowych materialu nosnego. Badanie tego katalizatora, przeprowadzone tak jak w przykla¬ dzie I, dalo nastepujace wyniki: a) po 10 godzinach obciazenia gazem kontrolnym przy 500°C: 6 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.