WO1990010493A1 - Process for coating a catalyst support - Google Patents

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Raimund Brückner
Hartmut Kainer
Ludwig Wirth
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Brueckner Raimund
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a catalyst carrier with catalytically active catalyst material, in particular for reducing NO, for a reactor for treating a reaction gas, in particular flue gas.
  • DE-OS 33 46 360 describes a method for attaching a reaction accelerator to a carrier body.
  • the carrier body is magnetized or electrostatically charged, causing the reaction accelerator to stick. This is to achieve a fastening through which the catalyst material does not change its properties.
  • the procedure can only be used in special cases. In particular, it requires complex and powerful electrotechnical devices that are not readily available in the relevant manufacturing facilities.
  • the adhesion is usually weak and the achievable layer thicknesses are low. In practice, this method has not been successful so far.
  • the catalyst supports are coated with catalyst material before installation in the reactor. Such prefabricated catalyst plates are used in frames or boxes. The modules produced in this way are then placed in the reactor. The impact and shock sensitivity of the coated catalyst carrier leads to a considerable risk of breakage.
  • the frames or supports form catalytically inactive parts in the reactor, so that the volume of the reactor is not optimally filled with catalyst material.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which the production of the catalyst, consisting of catalyst support and catalyst material, and its installation in the reactor is simplified.
  • the above object is achieved in a process of the type mentioned at the outset by first installing the uncoated catalyst support in the reactor and passing the catalyst material through the reactor in finely divided granules to a carrier fluid, with catalyst material being deposited on the catalyst support, and in that Depressed catalyst material is solidified.
  • the catalyst support is not yet coated when it is installed in the reactor. So it is insensitive to impact or shock. In addition, it can be easily adapted to the shape of the reactor if necessary by bending. Otherwise, the uncoated catalyst support is also lighter than a coated catalyst support. Only in the reactor itself is the catalyst material attached to the catalyst support and solidified. The catalyst material is also deposited on parts that may serve as a framework for the catalyst carrier. A desired distribution of the catalyst material over the volume of the reactor is achieved by the addition of the catalyst material by means of the carrier fluid. In a further development of the invention, the catalyst material is passed through the reactor in the form of a dust in a gas stream as carrier fluid or in a liquid mist as carrier fluid. However, a liquid could also be used as the carrier fluid.
  • the reaction gas to be treated itself is preferably used as the carrier fluid. There is no need to introduce another carrier fluid.
  • the carrier fluid containing the catalyst material is passed through the reactor under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas to be treated, it is achieved that the distribution of the precipitate of the catalyst material corresponds to the flows occurring in the reactor during the subsequent treatment of the reaction gas. In zones which are more strongly flowed by during the treatment of the reaction gas, there is a more intensive precipitation of the catalyst material from the outset. In such zones, which lie in a flow shadow, less catalyst material is deposited accordingly.
  • a binder ' which is used for solidification of the deposited catalyst material can be produced by, simultaneously with the catalyst material-containing carrier fluid to be passed through the reactor before or. Will that Binder introduced after the precipitation of the catalyst material, then the precipitated
  • catalyst material can be held magnetically or electrostatically on the catalyst carrier.
  • the binder In order to achieve a distribution of the binder corresponding to the distribution of the catalyst material in the reactor, it is applied to the catalyst material or the catalyst support in finely divided form under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas by means of a carrier gas or a liquid mist.
  • the binder can also be formed from components of the reaction gas itself.
  • catalyst material that has become unusable is detached from the catalyst support and removed by a solution fluid and / or mechanical shocks and, if appropriate, a magnetic or electrostatic field. Then fresh or prepared catalyst material is deposited on the catalyst support in the manner described.
  • the catalyst support which is formed by metal wires or expanded metal, is installed in the reactor.
  • the main component of the catalyst material is Fe 0 .FeO
  • an H SO-containing binder can also be used.
  • the catalyst material is additionally activated after the solidification.
  • a gas such as SO, SO, CO or a
  • Liquid such as a chromium-iron solution or a chro-copper solution can be used.

Abstract

A process for coating a catalyst support with catalyst material simplifies manufacture and incorporation in a reactor. To this end, the uncoated catalyst support is first incorporated in the reactor. The finely granulated catalyst material is mixed with a carrier fluid, for example the reaction gas itself. The carrier fluid is then conducted through the reactor so that catalyst material is precipitated onto the catalyst support. The precipitated catalyst material is compacted.

Description

Verfahren zum Beschichten eines Katalysatorträgers Process for coating a catalyst carrier
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Katalysatorträgers mit katalytisch aktivem Katalysatormaterial, insbesondere zur Reduzierung von NO , für einen Reaktor zur Behandlung eines Reaktionsgases, insbesondere Rauchgases.The invention relates to a method for coating a catalyst carrier with catalytically active catalyst material, in particular for reducing NO, for a reactor for treating a reaction gas, in particular flue gas.
In der DE-OS 33 46 360 ist ein Verfahren zum Befestigen eines Reaktionsbeschleunigers an einem Trägerkörper beschrieben. Dabei wird der Trägerkörper magnetisiert oder elektrostatisch aufgeladen, wodurch der Reaktionsbeschleuniger zum Haften gebracht wird. Damit soll eine Befestigung erreicht werden, durch die das Katalysatormaterial seine Eigenschaften nicht ändert. Das Verfahren ist nur in Sonderfällen einsetzbar. Insbesondere erfordert es aufwendige und leistungsstarke elektrotechnische Einrichtungen, die in den betreffenden Herstellungsstatten nicht ohne weiteres zur Verfügung stehen. Auch ist die Haftung meist schwach und die erreichbare Schichtdicken sind gering. In der Praxis konnte sich dieses Verfahren bisher nicht durchsetzen. Nach dem Stand der Technik der Praxis werden die Katalysatorträger vor dem Einbau in den Reaktor mit Katalysatormaterial beschichtet. Solche vorgefertigten Katalysatorplatten werden in Rahmen oder Kästen eingesetzt. Die so hergestellten Module werden danach in den Reaktor eingestellt. Die Schlag- und Stoßempfindlichkeit der beschichteten Katalysatorträger führt zu einer erheblichen Bruchgefahr. Außerdem bilden im Reaktor die Rahmen oder Träger katalytisch inaktive Teile, so daß das Volumen des Reaktors nicht optimal mit Katalysatormaterial besetzt ist.DE-OS 33 46 360 describes a method for attaching a reaction accelerator to a carrier body. The carrier body is magnetized or electrostatically charged, causing the reaction accelerator to stick. This is to achieve a fastening through which the catalyst material does not change its properties. The procedure can only be used in special cases. In particular, it requires complex and powerful electrotechnical devices that are not readily available in the relevant manufacturing facilities. The adhesion is usually weak and the achievable layer thicknesses are low. In practice, this method has not been successful so far. According to the prior art in practice, the catalyst supports are coated with catalyst material before installation in the reactor. Such prefabricated catalyst plates are used in frames or boxes. The modules produced in this way are then placed in the reactor. The impact and shock sensitivity of the coated catalyst carrier leads to a considerable risk of breakage. In addition, the frames or supports form catalytically inactive parts in the reactor, so that the volume of the reactor is not optimally filled with catalyst material.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die Herstellung des Katalysators, bestehend aus Katalysatorträger und Katalysatormaterial, und dessen Einbau in den Reaktor vereinfacht ist.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which the production of the catalyst, consisting of catalyst support and catalyst material, and its installation in the reactor is simplified.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zunächst der unbeschichtete Katalysatorträger in den Reaktor eingebaut und das Katalysatormaterial in feinverteilter Körnung einem Trägerfluid durch den Reaktor geleitet wird, wobei sich Katalysatormaterial auf dem Katalysatorträger niederschlägt, und daß das an dem Katalysatorträger niedergeschlagene Katalysatormaterial verfestigt ist.According to the invention, the above object is achieved in a process of the type mentioned at the outset by first installing the uncoated catalyst support in the reactor and passing the catalyst material through the reactor in finely divided granules to a carrier fluid, with catalyst material being deposited on the catalyst support, and in that Depressed catalyst material is solidified.
Der Katalysatorträger ist beim Einbau in den Reaktor noch nicht beschichtet. Er ist also unempfindlich gegen Stoß oder .Schlag. Außerdem läßt er sich gegebenenfalls durch Biegen leicht an die Form des Reaktors anpassen. Im übrigen ist der unbeschichtete Katalysatorträger auch leichter als ein beschichteter Katalysatorträger. Erst im Reaktor selbst wird das Katalysatormaterial an dem Katalysatorträger angelagert und verfestigt. Dabei lagert sich das Katalysatormaterial auch an solchen Teilen ab, die gegebenenfalls als Gerüst des Katalysatorträgers dienen. Durch die Anlagerung des Katalysatormaterials mittels des Trägerfluids wird eine gewünschte Verteilung des Katalysatormaterials über das Volumen des Reaktors erreicht. In Weiterbildung der Erfindung wird das Katalysatormaterial in einem Gasstrom als Trägerfluid staubformig oder in einem Flüssigkeitsnebel als Trägerfluid durch den Reaktor geleitet. Als Trägerfluid könnte jedoch auch eine Flüssigkeit eingesetzt werden.The catalyst support is not yet coated when it is installed in the reactor. So it is insensitive to impact or shock. In addition, it can be easily adapted to the shape of the reactor if necessary by bending. Otherwise, the uncoated catalyst support is also lighter than a coated catalyst support. Only in the reactor itself is the catalyst material attached to the catalyst support and solidified. The catalyst material is also deposited on parts that may serve as a framework for the catalyst carrier. A desired distribution of the catalyst material over the volume of the reactor is achieved by the addition of the catalyst material by means of the carrier fluid. In a further development of the invention, the catalyst material is passed through the reactor in the form of a dust in a gas stream as carrier fluid or in a liquid mist as carrier fluid. However, a liquid could also be used as the carrier fluid.
Vorzugsweise wird als Trägerfluid das zu behandelnde Reaktionsgas selbst verwendet. Es erübrigt sich dabei ein Einführen eines anderen Trägerfluids.The reaction gas to be treated itself is preferably used as the carrier fluid. There is no need to introduce another carrier fluid.
Wird das das Katalysatormaterial enthaltende Trägerfluid unter den Betriebsbedingungen, insbesondere Strömungsbedingungen, des zu behandelnden Reaktionsgases durch den Reaktor geleitet, dann ist erreicht, daß die Verteilung des Niederschlags des Katalysatormaterials den bei der späteren Behandlung des Reaktionsgases im Reaktor auftretenden Strömungen entspricht. In Zonen, die bei der Behandlung des Reaktionsgases von diesem stärker beströmt werden, ergibt sich von vornherein ein intensiverer Niederschlag des Katalysatormaterials. In solchen Zonen, die in einem Strömungsschatten liegen, schlägt sich entsprechend weniger Katalysatormaterial nieder.If the carrier fluid containing the catalyst material is passed through the reactor under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas to be treated, it is achieved that the distribution of the precipitate of the catalyst material corresponds to the flows occurring in the reactor during the subsequent treatment of the reaction gas. In zones which are more strongly flowed by during the treatment of the reaction gas, there is a more intensive precipitation of the catalyst material from the outset. In such zones, which lie in a flow shadow, less catalyst material is deposited accordingly.
Ein Bindemittel', das der Verfestigung des niedergeschlagenen Katalysatormaterials dient, kann nach, vor oder gleichzeitig mit dem das Katalysatormaterial enthaltenden Trägerfluid durch den Reaktor geleitet werden. Wird das Bindemittel nach dem Niederschlagen des Katalysatormaterials eingebracht, dann kann das niedergeschlageneA binder 'which is used for solidification of the deposited catalyst material can be produced by, simultaneously with the catalyst material-containing carrier fluid to be passed through the reactor before or. Will that Binder introduced after the precipitation of the catalyst material, then the precipitated
Katalysatormaterial bis dahin magnetisch oder elektrostatisch an dem Katalysatorträger gehalten werden.Until then, catalyst material can be held magnetically or electrostatically on the catalyst carrier.
Um eine der Verteilung des Katalysatormaterials im Reaktor entsprechende Verteilung des Bindemittels zu erreichen, wird dieses in feinverteilter Form unter den Betriebsbedingungen, insbesondere Strömungsbedingungen, des Reaktionsgases mittels eines Trägergases oder eines Flüssigkeitsnebels auf das Katalysatormaterial bzw. den Katalysatorträger aufgebracht.In order to achieve a distribution of the binder corresponding to the distribution of the catalyst material in the reactor, it is applied to the catalyst material or the catalyst support in finely divided form under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas by means of a carrier gas or a liquid mist.
Das Bindemittel kann auch von Bestandteilen des Reaktionsgases selbst gebildet werden.The binder can also be formed from components of the reaction gas itself.
Ist das Katalysatormaterial verbraucht und soll der Katalysatorträger erneut beschichtet werden,, dann wird in Ausgestaltung der Erfindung unbrauchbar gewordenes Katalysatormaterial durch ein Lösungsfluid und/oder mechanische Erschütterungen und gegebenenfalls ein magnetisches oder elektrostatisches Feld vom Katalysatorträger gelöst und abgetragen. Danach wird in der beschriebenen Weise frisches oder aufbereitetes Katalysatormaterial an dem Katalysatorträger niedergeschlagen.If the catalyst material has been used up and the catalyst support is to be coated again, then, in an embodiment of the invention, catalyst material that has become unusable is detached from the catalyst support and removed by a solution fluid and / or mechanical shocks and, if appropriate, a magnetic or electrostatic field. Then fresh or prepared catalyst material is deposited on the catalyst support in the manner described.
Einige Verfahrensbeispiele werden im folgenden beschrieben:Some process examples are described below:
In den Reaktor wird der Katalysatorträger, der von Metalldrähten oder Streckmetall gebildet ist, eingebaut. Das Katalysatormaterial weist als Hauptbestandteil Fe 0 .FeOThe catalyst support, which is formed by metal wires or expanded metal, is installed in the reactor. The main component of the catalyst material is Fe 0 .FeO
-A *-J auf. Dieses wird dem zu behandelnden Rauchgasstrom feinverteilt beigemischt und mit diesem durch den Reaktor geleitet. Als Bindemittel wirkt in dem Rauchgas enthaltendes-A * -J on. This is mixed into the flue gas stream to be treated and distributed with it through the reactor. Acts as a binder in the flue gas
SO„ oder SO . 2 3Either way . 2 3
Es kann jedoch auch ein H SO -haltiges Bindemittel verwendet werden.However, an H SO-containing binder can also be used.
Auch durch eine Taupunktserniedrigung läßt sich aus demEven by lowering the dew point, the
Reaktionsgas ein als Bindemittel wirkender H_SO -haltigerReaction gas containing H_SO acting as a binder
2 42 4
Niederschlag auf dem Katalysatorträger oder dem bereits auf diesem niedergeschlagenen Katalysatormaterial erreichen.Reach precipitation on the catalyst support or the catalyst material already deposited on this.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Katalysatormaterial nach dem Verfestigen zusätzlich aktiviert. Hierfür kann ein Gas, wie SO , SO , CO oder eineIn a further exemplary embodiment, the catalyst material is additionally activated after the solidification. A gas such as SO, SO, CO or a
__ -J__ -J
Flüssigkeit, wie eine Chrom-Eisen- δsung oder eine Chro - Kupfer-Lδsung, verwendet werden. Liquid such as a chromium-iron solution or a chro-copper solution can be used.

Claims

έέ
Verfahren zum Beschichten eines KatalysatorträgersProcess for coating a catalyst carrier
P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s r u c h e
Verfahren zum Beschichten eines Katalysatorträgers mit katalytisch aktivem Katalysatormaterial, insbesondere zur Reduzierung von NO , für einen Reaktor zur Behandlung eines Reaktionsgases, insbesondere Rauchgases, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der unbeschichtete Katalysatorträger in den Reaktor eingebaut und das Katalysatormaterial in feinverteilter Körnung einem Trägerfluid beigemischt wird, daß danach das Trägerfluid durch den Reaktor geleitet wird, wobei sichProcess for coating a catalyst support with catalytically active catalyst material, in particular for reducing NO, for a reactor for treating a reaction gas, in particular flue gas, characterized in that the uncoated catalyst support is first installed in the reactor and the catalyst material is mixed with a carrier fluid in finely divided granules, that the carrier fluid is then passed through the reactor, whereby
Katalysatormaterial auf dem Katalysatorträger niederschlägt, und daß das an dem Katalysatorträger niedergeschlagene Katalysatormaterial verfestigt wird. ,Precipitates catalyst material on the catalyst carrier, and that the catalyst material deposited on the catalyst carrier is solidified. .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial in einem Gasstrom als Trägerfluid staubformig oder in einem Flüssigkeitsnebel als Trägerfluid durch den Reaktor geleitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst material is passed in a gas stream as a carrier fluid in the form of a dust or in a liquid mist as a carrier fluid through the reactor.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerfluid das zu behandelnde Reaktionsgas selbst verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas to be treated itself is used as the carrier fluid.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das Katalysatormaterial enthaltende Trägerfluid unter den Betriebsbedingungen, insbesondere Strδmungsbedingungen, des zu behandelnden Reaktionsgases durch den Reaktor geleitet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier fluid containing the catalyst material is passed through the reactor under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas to be treated.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Niederschlagen des Katalysatormaterials am Katalysatorträger ein Bindemittel zur Verfestigung des Katalysatormaterials durch den Reaktor geleitet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the precipitation of the catalyst material on the catalyst support, a binder for solidifying the catalyst material is passed through the reactor.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial magnetisch oder eltrostatisch am Katalysatorträger gehalten ist.6. The method according to claim 5, characterized in that the catalyst material is held magnetically or electrostatically on the catalyst carrier.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Niederschlagen des Katalysatormaterials an dem Katalysatorträger ein Bindemittel zum Be- und Verfestigen des Katalysatormaterials durch den Reaktor geleitet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a binder for fixing and solidifying the catalyst material is passed through the reactor before the catalyst material is deposited on the catalyst support.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trägerfluid ein Bindemittel beigemischt wird, wobei dieses gleichzeitig mit dem Katalysatormaterial auf den Katalysatorträger aufgebracht wird.8. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a binder is added to the carrier fluid, which is applied to the catalyst carrier simultaneously with the catalyst material.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in feinverteilter Form unter den Betriebsbedingungen, insbesondere Strömungsbedingungen, des zu behandelnden Reaktionsgases mittels eines Trägergases oder eines Flüssigkeitsnebels auf das Katalysatormaterial bzw. dem Katalysatorträger aufgebracht wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the binder is applied in finely divided form under the operating conditions, in particular flow conditions, of the reaction gas to be treated by means of a carrier gas or a liquid mist on the catalyst material or the catalyst carrier.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial als10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalyst material as
Hauptbestandteil Fe O . FeO enthält und das BindemittelMain component Fe O. FeO contains and the binder
H„SO -haltig ist. 2 4H "SO contains. 2 4
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteile des Reaktionsgases das Bindemittel bilden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that constituents of the reaction gas form the binder.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial als Hauptbestandteil Fe O FeO enthält und das Bindemittel in dem Reaktionsgas enthaltenes SO oder SO ist. 12. The method according to claim 11, characterized in that the catalyst material contains Fe O FeO as the main component and the binder is SO or SO contained in the reaction gas.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das niedergeschlagene und verfestigte Katalysatormaterial mittels eines Gases, wie SO , SO , CO oder einer Flüssigkeit, wie Chrom-Eisen-Lösung oder Chrom- Kupfer-Lδsung, zusätzlich aktiviert wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the deposited and solidified catalyst material is additionally activated by means of a gas, such as SO, SO, CO or a liquid, such as chromium-iron solution or chromium-copper solution.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch Taupunktserniedrigung aus dem Reaktionsgas als Bindemittel auf dem Kunststoffträger bzw. dem Kunststoffmaterial ein H SO -haltiger Niederschlag bildet.14. The method according to claim 11, characterized in that a H SO-containing precipitate is formed by lowering the dew point from the reaction gas as a binder on the plastic carrier or the plastic material.
15. Verfahren zur erneuten Beschichtung eines Katalysatortagers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unbrauchbar gewordenes Katalysatormaterial mittels eines Lδsungsfluids und/oder mechanischer Erschütterungen und gegebenenfalls eines magnetischen oder elektrostatischen Feldes von dem Katalysatorträger gelöst und abgetragen wird und danach frisches Katalysatormaterial auf dem Katalysatorträger niedergeschlagen wird. 15. A method for re-coating a catalyst support according to any one of the preceding claims, characterized in that catalyst material which has become unusable is dissolved and removed from the catalyst support by means of a solution fluid and / or mechanical shocks and, if appropriate, a magnetic or electrostatic field, and then fresh catalyst material on the catalyst support is put down.
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