PL97181B1 - Sposob wytwarzania gabczastej masy ceramicznej - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania gabczastej masy ceramicznej jako nos¬ nika dla katalizatorów do oczyszczania gazów odlo¬ towych z silników spalinowych.Katalizatory sa w stanie zapoczatkowac reakcje chemiczna dopiero powyzej ich tak zwanej tempe¬ ratury zaplonu kontaktu. Poniewaz z jednej strony przy kaltaliitycznym oczyszczaniu gazów odlotowych z silników spalinowych ogrzanie katalizatora do temperatury zaplonu kontaktu nastepuje z reguly przez znaczne cieplo gazów odlotowych, z drugiej strony jednak po uruchomieniu zimnego silnika wy¬ stepuja gazy odlotowe szczególnie bogate w sub¬ stancje szkodliwe, szczególne znaczenie ma utrzy¬ mywanie mozliwie malej ogólnej masy, kitóra ma byc podgrzana, przez naniesienie substancji kata¬ litycznie czynnej na mozliwie niewielka ilosc wa¬ gowa ceramiicznego materialu nosnego.W celu osiagniecia tego proponowano jako katali¬ zatory nasypowe miedzy innymi masy siodlowe i pierscieniowe, Wedlug niemieckiego opisu patento¬ wego nr 1278 411 osiaga sie szczególnie maly cie¬ zar nasypowy przy katalizatorach lub nosnikach ka¬ talizatorów skladajacych sie z pustych kul. Wade przy stosowaniu katalizatorów nasypowych do oczyszczania gazów odlotowych z silnikótw spalino¬ wych stanowi silne scieranie, jakiemu ulegaja ka¬ talizatory wskutek wstrzasów mechanicznych pod¬ czas jazdy jak równiez przez pulsowanie gazu odlo¬ towego. 2 Wedlug niemieckich opisów patentowych nr 1097 344 i 1187 535 stosuje sie dla unikniecia scie¬ rania jako nosniki masy komórkowe, w których substancja czynna jest naniesiona na scianach dlu- s' gich równoleglych kanalów, przez które przeplywa¬ ja gazy odlotowe. Wada stanowi przy tym to, ze nie nastepuje zmiana kierunku strumienia gazu i dlatego z powodu tylko nieznacznego wymieszania gazu jego calkowite przereagowanie jest tylko z trudem osiagalne.Zadaniem niniejszego wynalazku jest dlatego stworzenie nosnika katalizatora, który nie wskazu¬ je wymienionych wad, który jest raczej odporny •na scieranie i zapewnia dobre wymieszanie gazu podczas jego reakcji na substancji aktywnej. Osia¬ ga sie to wedlug wynalazku w ten sposób, ze sto¬ suje sie kulki ze spienionego polistyrenu i kulki po¬ listyrenowe laczy sie ze soba przez przeprowadze¬ nie ich powierzchni w stan plastyczny, wypelnione materialem ceramiciznyim rusztowania kulowe su¬ szy sie w temperaturze 20—9«50C, korzystnie 40— 85°C, kuliki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy i pozostale rusztowanie ceramiczne prazy sie w temperaturze 1000—15O0°C.Sposób wedlug wynalazku charakteryauije sie przy tym do wyboru jeszcze tym, ze: a) powierzchnie kulek polistyrenowych przepro¬ wadza sie w stan plastyczny za pomoca rozpusz¬ czalnika organicznego, 97181b) powierzchnie kulek polistyrenowych przepro¬ wadza sie w stan plastyczny przez ogrzewanie, c) plynnosc zawiesiny zwieksza sie przez doda¬ nie niejonictwórczego srodl^a dyspergujacego, d) dodaje sie 1% wagowy srodka dyspergujace¬ go, ¦ < e) zawartosc substancji stalej w wodnej zawie¬ sinie wynosi do okolo 80% wagowych, f) jako material ceramiczny stosuje sie drobno¬ ziarnisty tlenek glinu, g) jako material ceramiczny stosuje sie miesza¬ nine wodorotlenku glinu i bentonitu, h) kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy przeX wytopienie, i) ;ki$fci Boijstyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy przez depolimeryzacje, j) kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy przez utlenianie, k) kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy za pomoca-rozpuszczalnika organicznego.Tak zwany „spieniony" polistyren otrzymuje sie przez ogrzewanie polistyrenu, który zawiera roz¬ puszczony srodek porotwórczy, np. n-pentan. Przez odparowanie srodka poroWórczegó przy ogrzewa¬ niu zwieksza sie objetosc polistyrenu 50-krotnie, w porównaniu z objetoscia wyjscioiwa.Plowierzidhinie Ttuirek polistyrenowych przeprowa¬ dza sie w stan plastyczny przez doprowadzenie do rozpuszczenia za pomoca ; rozpuszczalnika or¬ ganicznego, np. acetonu, albo przez ogrzanie. Pod¬ czas gdy kulki polistyrenowe zasypu pierwotnie sa polaczone przez punkty zetkniecia, przez defor¬ macje kulek w wfyniku; przeprowadzenia ich po¬ wierzchni w stan. plastyczny powstaja plaszczyzny zetkniecia, .przy czym puste przestrzenie miedzy kulkami pozostaja niezmienione.Spienione kulki poUistyrenipwe, z których jest calkowicie odparowany srodek porotwórczy, nie rozprezaja sie;i dalej przy dalszym ogrzewaniu, lecz zapadaja sie. Ta wlasciwosc spienionych kulek polistyrenowych zapobiega przy ogrzewaniu rusz¬ towania kulowego, którego puste przestrzenie sa wypelnione materialem ceramicznym, powstawa¬ niu rys w materiale ceraniicznym, które przy* póz¬ niejszym-wypalaniu powoduja rozpad rusztowania ceramicznego. Przy zastosowaniu ' polistyrenu nie- spienionego jak równiez innych materialów z two¬ rzywa sztucznego wystepuja' te rysy z powodu ich znacznie wiekszej rozszerzalnosci termicznej w po¬ równaniu z materialem ceramicznym.Gabczasta ceramiczna masa wedlug wynalazku stanowi negatyw nasypu kulowego: zasyp, w któ¬ rym w miejscu kul istnieja puste przestrzenie i w miejscu wolnych' przestrzeni miedzy kulami umieszczone sa scianki ceramiczne. • Przy tym pu¬ ste przestrzenie znajduja sie we wzajemnym zwiazku, tak ze gaz przy trwajacej zmianie drogi jego przeplywu moze dostawac sie z jednej pu¬ stej przestrzeni do sasiednich pustych przestrzeni.Dlatego gabczasta masa ceramiczna wedlug wy¬ nalazku laczy zalety katalizatora, nasypowego i katalizatora komórkowego: wykazuje tak maly cie¬ zar nasypowy jak np. puste kule, podczas gdy z drugiej jego strony cisnienie spietrzenia jest po¬ dobnie niskie jak w przypadku mas komórko- 97181 wyeh/ Ponadto przeplywajacy przez <*iia gaz zo¬ staje intensywnie wymieszany i przez to osiaga sie calkowite przereagowanie aktywnej substancji katalizatora.Nastepujace przyklady wyjasniaja blizej sposób wedlug wynalazku.Przyklad I. Kulisty polistyren z rozpusz¬ czonym n-pentainem frakcji sitowej 0,1—-0,2 mm obrabia sie do rozdymania w ciagu 3G minut w io suszarce w temperaturze 135°C, w wyniku czego powstaje tak zwainy „spieniony" polistyren.Ze spienionych kulek polistyrenowych odsiewa sie frakcje li—il,5 mm i napelnia do jednostronnie zamknietego cylindra szklanego o srednicy ?Z5 mm i wysokosci 100 mm przy lekkim wibrowaniu.Cylinder szklany napelnia sie .mieszanina wody i acetonu (20% wagowych wody) tak dalece, ze kuliki sa calkowicie pokryte ciecza. Pb okolo trzy- mimitowym dzialaniu przerywa sie proces po- wierzchownego rozpuszczania i wzajemnego skle¬ jania kulek. Ciecz odlewa sie i powstale ruszto¬ wanie kulowe suszy sie w temperaturze pokojo¬ wej w strumieniu powietrza.Za pomoca wytlaczarki wodna zawiesine drob- 'notziannistego, wysokoaktywmego tlenku glinu („Ac- tivated Aluminia RA16) o zawartosci 80°/o sub¬ stancji stalej, do której dodano w celu zwieksze¬ nia jej plynnosci 1% DOLAPIX CA (firmy Zschim- mer undSjchwarz, Lahujstein) jako niejonotwórczy srodek dyspergujacy, przetlacza siie przez sklejo¬ ne kulki polistyrenowe. Wypelnione tlenkiem glinu .rusztowanie kulowe usuwa sie z cylindra szklanego i suszy w ciagu 12 godzin w temperaturze poko¬ jowej.W. celu utlenienia i/albo ciepolimeryzacji kulek polistyrenowych ogrzewa sie wysuszona mase przy _ wzroscie temperatury 50oC/godzine do tempera¬ tury 4506C.Nastepnie ogrzewa sie dadej przy wzroscie tem- 40 peratury 250°C/godzine do temperatury 1450°C i te temperature utrzymuje sie w ciagu 4 godzin.Otrzymana gabczasta masa ceramiczna ma sre¬ dnice 21,5 mm i dlugosci 85 mm i wazy 21 g. Od¬ powiada to gestosci pozornej 0,68 cm3/g. 45 Przyklad II. 0,6 g zdolnych do wydymania kulek polistyrenowych, które zostaly spienione w ciagu 20 minut w suszarce w temperaturze 135°C i odsiane jak w przykladzie I, skleja sie w naczy¬ niu szklanym przez przedmuchanie goracego po- 50 wietrza o temperaturze 135°C z utworzeniem cy¬ lindra o srednicy 24 mm i wysokosci 70 mm.Do znajdujacej sie w Wibrujacym naczyniu wo¬ dnej zawiesiny drobnoziarnistego, wysokoaktyw- negp tlenku glinu ('.'Actiyated Alununia" RA16) 55 o zawartosci 73°/o substancji stalej i z dodatkiem 0,9% DOLAPDt CA zanurza sie cylinder sklejo¬ nych kulek. Po uplywie okolo 5 minut jest on calkowicie przenikniety przez zawiesine ceramicz¬ na. Po obtarciu lub zgarnieciu przyczepionej z 60 zewnatrz wodnej zawiesiny wypelnione, tlenkiem rusztowanie kulowe suszy sie najpierw w ciagu . 2 godzin w temperaturze 40°C, potem w ciagu 1 godziny w temperaturze 85°C.Utlenianie i/alibo depolimeryzacje kulek poli&ty- 65 renowych i wypalanie pozostalego rusztowania [ ce- ;5 9TI81 6 raimicznego przeprowadza sie w sposób podany w * w przykladzie I.Otrzymana gabczasta masa ceramiczna ma sred¬ nice 20 mm i dlugosc GO mm, jej ciezar wynosi 13 g. Odpowiada to gestosci pozornej 0,72 cm3/g.Przyklad III. 0,6 g zdolnych do wydyma¬ nia kulek polistyrenowych obrabia, sie w celu spie¬ nienia w ciagu 30 minut w suszarce w temperatu¬ rze 1S36°C. Frakcje sitowa ó srednicy powyzej 1 mm, jak podano w przykladzie I, napelnia sie do cylindra szklanego i laczy z utworzeniem rusz¬ towania kulowego.Równiez jak w przykladzie I, wypelnia sie rusz¬ towanie kulawe materialem ceramicznym i su¬ szy.Wysuszona mase zanurza sie w ciagu 30 minut w acetonie. Kulki polistyrenowe rozpuszczaja sie przy tym calkowicie. Wystarcza jednak, gdy tylko zalamuje sie rusztowanie z kulek polistyrenowych, oo nastepuje juz po jedinomlnutowym zanurzeniu . wysuszonej masy w acetonie. Przy nastepujacym wypaleniu zostaje spalony polistyren, pozostaly we wnetrzu masy.Wypalanie rusztowania ceramicznego przeprowa¬ dza sie w sposób podany w przykladzie I.Gestosc otrzymanej gabczastej masy ceramicz¬ nej wynosi 0,59 omtyg: Przyklad IV. Rusztowanie kulowe z wydy¬ manych kulek polistyrenowych wytwarza sie w sposób podany w przykladzie I.Z mieszaniny 90% wagowych a-AKOHJj (Marti- fim firmy Martinswerfe GmbH, Bergheim) i 10% wagowych bentonitu firma Erbsloh, Geisenheim) wytwarza sie wodna zawiesine o zawartosci 77% substancji stalej, która po dodaniu 1% DOLAPIX CA ma tak niska lepkosc, ze przy Wibrowaniu wnika do pustych przestrzeni rusztowania kulo¬ wego z wydymanych kulek polistyrenowych.Wypelnione materialem ceramicznym rusztowa¬ nie kulowe suszy sie i wypala w sposób podany w przykladzie I.Po wypaleniu otrzymuje sie gabczasta mase ce¬ ramiczna o gestosci pozornej 6,62 cmtyg. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe ' 1. Spos6b wytwarzania gabczastej masy cera¬ micznej jako nosnika dla katalizatorów do oczysz¬ czania gazów odlotowych silników spalinowych, przy którym zasyp kulowy z kulek polistyreno¬ wych laczy sie ze soba przez powierzchnie ze¬ tkniecia z utworzeniem rusztowania kulowego i 5 przy czym puste* przestrzenie rusztowania kulo¬ wego wypelnia sie calkowicie wodna zawiesina materialu ceramicznego, znamienny tym, ze stosu¬ je sie kulki ze spienianego polMyrenu i kulki polistyrenowe lajczy sie je ze soba przez prze- io prowadzenie idh powierzchni w stan plastyczny, wypdlndone mlattertiiaiem ceramicznym rusztowanie kulowe suszy sie w temperatuirfce 20—05°C, ko¬ rzystnie M—H5°C, kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy i pozostale rusztowamie oara- 15 miczne prazy sie w teirtperialtujrze 1i000m15 2. Sposób wedlluig zasta. I, znamienny tym, ze powierzchnie kulek polistyrenowych przeprowa- idza sie w stan pHasityczny za polmoca rozpuszczal¬ nika organicznego. 20 3. iSposób wedlug zastoz. 1, znamienny tym, ze powierzchnie kulek polistyrenowych przeprowadza sie w stan plastyczny przez ogrzewanie, 4. IS(posÓb wedlug zastinz. 1, znamienny tym, ze plynnosc zawiesiny zwieksza sie ptrzez dodalniie 25 niejonotwórcziego srodka dyspergujacego. 5. Sposób wedlug zastinz. 4, znamienny tym, ze dodaije sie l°/« wagowy srodka dyslpengujacego. 6. tSiposób wedlug zaistriz. 1, znamienny tym, ze sltosujje sie wodna zawiesine o zawartosci substan- 30 cji stalej dto okolo 80*/a wagowych. 7. /Sposób wedlug zastaz. 1, znamienny tym, ze ijako mJaiberial ceramiczny sifeosuje sie drojbnoziair- nisty tlenek glinu. 8. (S(posob wedlug zastmz. 1, znamienny tym, zer 35 jako maiberiail cerairndczny stosuje sie mieszanine wodorotlenku glinu i beintoniftu. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kuliki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy przez wytopienie. 40 10. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze Ikulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej maksy przez depolimeryzacje. lii. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy «• przez utlenianie. 12. Sposób wedlug zastirz. 1, znamienny tym, ze kulki polistyrenowe usuwa sie z wysuszonej masy za pomoca rozpuszczalnika organicznego. PL