DE2411378C3

DE2411378C3 - Katalysator

Info

Publication number: DE2411378C3
Application number: DE2411378A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 3006 Grossburgwedel Braeutigam; Karl Hermann Dipl.- Ing. 3000 Hannover Koepernik; Guenter Dr. 3001 Anderten Weidenbach
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1974-03-09
Filing date: 1974-03-09
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2411378A1; DE2411378B2

Description

In dem Hauptpatent 23 04 351 ist ein Katalysator zur Reinigung von Industrie- und Autoabgasen beschrieben, der aus einem nichtrostenden, zunderfreien und hitzebeständigen metallischen Grundgerüst besteht und einer darüber liegenden elastischen Grundierung aus Aluminiumsilikat vorzugsweise in Form von Aluminiumsilikatfasern, die ihrerseits eine katalytisch aktive Schicht trägt die aus einem katalytisch aktiven Trägermaterial und einem bzw. mehreren katalytisch aktiven Metallen und/oder Metalloxiden aufgebaut ist

Als Beispiele für hochhitze- und zunderbeständige Materialien für das Metallgerüst werden Chromnickelstähle mit maximal 30% Chrom und 25% Nickel oder mit 30% Chrom und 5% Aluminium sowie Nickellegierungen mit 70—80% Nickel, das auch teilweise durch Kobalt ersetzt sein kann, 10—20% Chrom und Zusätzen von Molybdän, Aluminium und Titan genannt

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß das metallische Grundgerüst des Katalysatorträgers auch aus einem Kohlenstoffstahl ohne besondere Zusätze hergestellt werden kann, wenn dieser auf bekannte Weise mit einer bis 1000⁰C feuerfesten Emailleschicht überzogen ist, die auch bei starker Temperaturwechselbeanspruchung nicht abplatzt.

Vorzugsweise wird der emaillierte Stahl zu einem Wabenkörper von geringem Strömungswiderstand und großer Oberfläche verarbeitet, indem man etwa 40—250 mm breite Bänder des Stahls in der Weise verformt, daß lauter kleine querverlaufende Stufen mit wellenförmigem, dreieckigem oder trapezförmigem Querschnitt entstehen. Die gewellten Stahlbleche werden nach der Emaillierung abwechselnd mit emaillierten flachen Stahlblechen aufeinandergefügt so daß ein zellartiger Köiper entsteht der in seiner geometrischen Struktur wabenförmigen keramischen Körpern ähnlich ist wie sie z. B. in der US-PS 34 44 925 beschrieben sind.

Die Präparation des Katalysators erfolgt nach dem in dem Patent 23 04 351 beschriebenen Verfahren, wobei das aus emailliertem Stahl bestehende Grundgerüst mit einer elastischen Grundierung aus ίο Alumosilikat vorzugsweise in Form von Alumosilikatfasern, beschichtet auf diese nach Trocknung bei 100—250⁰C, vorzugsweise bei 200⁰C, eine katalytisch aktive Trägerschicht aufgebracht die bei 100-250⁰C, vorzugsweise bei 200⁰C, getrocknet bei einer Temperais tür von 600—1200⁰C, vorzugsweise zwischen 800 und 1100⁰C calciniert und schließlich mit katalytisch aktiven Metallen oder Metalloxiden imprägniert wird.

Als katalytisch aktive Metalle werden für Katalysatoren, die zur vollständigen Oxydation von Kohlenmonoxid und/oder unverbrannten Kohlenwasserstoffen und/oder partiell oxydierten Kohlenwasserstoffen in Industrie- oder Autoabgasen angewandt werden sollen, beispielsweise 0,01 — 1, vorzugsweise 0,02—0,5 Gew.-% Platin und/oder Palladium verwendet wobei Mischungen Platin/Palladium ein bevorzugtes Mischungsverhältnis von 9 :5 bis 4 :3 aufweisen.

Beispiel 1

Ein durch abwechselndes Aufeinanderfügen von

gewellten und flachen Stahlblechen, die durch Überzug mit einer feuerfesten Emaiileschicht zünder- und hitzebeständig sind, hergestellter zellartiger Körper wird in eine wäßrige Suspension getaucht die faserförmiges Alumosilikat und kollodiale Kieselsäure enthält Als Alumosilikat wurde ein handelsübliches Produkt verwendet das im Gewichtsverhältnis 4 :1 mit Wasser gemischt wird. Nach Trocknung bei 200⁰C wird der Formkörper in eine Suspension getaucht die aus 20 Gew.-% hochdispersem Pseudoböhmit (Korngröße <3μ) in Wasser besteht. Nach Trocknung bei 200⁰C und Calcinierung bei 900⁰C wird der Formkörper in der Siedehitze mit einer Lösung behandelt die so viel Platintetramminhydroxid und Palladiumtetramminhydroxid enthält, daß der fertige Katalysator Nr. 1 nach Trocknung bei 120⁰C und Glühung bei 800°C 0,18 Gew.-% Platin und 0,1 Gew.-% Palladium aufweist.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 genannte, mit Alumosilikat und so Aluminiumoxid beschichtete Träger wird in der Siedehitze mit einer Platintetramminhydroxidlösung behandelt, die so viel Platin enthält daß der fertige Katalysator Nr. 2 nach Trocknung bei 12O⁰C und Glühung bei 800⁰C 0,18 Gew.-% Platin aufweist.

Beispiel 3

Zur Prüfung der Oxydationsaktivität wurden die gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellten Katalysatoren tnit einem Gasgemisch getestet das entweder 1

bo Vol.-% CO, 4 Vol.-% O₂, 95 Vol.-% N₂ oder 500 ppm n-CeH,*, 4 Vol.-% O₂ und 95,95 Vol.-% N₂ enthielt. Bei einer Raumgeschwindigkeit von 50 000 v/vh wurde der Gasstrom vor Eintritt in das Katalysatorbett von Raumtemperatur bis 550⁰C aufgeheizt und der Umsatz

b5 in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen und aufgezeichnet. Die zur Umsetzung von 50% der eingesetzten Menge CO bzw. η-Hexan erforderliche Temperatur diente als Aktivitätskennziffer.

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Nach Atisprüfung im Frischzustand unter den genannten Bedingungen wurden die Katalysatoren einem Hitzeschocktest unterworfen. Dabei wurden sie abwechselnd innerhalb von 5 Minuten durch einen 8SPC heißen Gasstrom aufgeheizt und anschließend in der gleichen Zeit durch einen Kaltlnftstrom abgekühlt Nach 200maliger Wiederholung dieses Vorganges

erfolgte ein erneuter Aktivitätstest Danach schloß sich eine Alterung im Motorprüfstand mit unverbleitem Benzin an, wobei die Katalysatoren 160 Stunden den 700—750° C heißen Motorabgasen ausgesetzt waren und anschließend erneut getestet wurden.

Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle zu entnehmen:

Tabelle

Kata lysator	Alterung	50% CO- Umsetzung	50% Hexan- Umsetzung
1	frisch	186	245
	nach 200 Hitzeschocks	198	259
	+ 100 h Motorprüf stand	227	277
2	frisch	205	238
	nach 200 Hitzeschocks	212	246
	+ 10Oh Motorprüf stand	251	272

Die Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäße Anwendungsgebiet des Katalysators ist z. B. die

Katalysator auch nach hoher thermischer Wechselbean- Entfernung von Schadstoffen aus Industrie- oder

spruchung und Alterung mit Motorabgasen seine 30 Heizungsabgasen sowie aus Abgasen, die in Backöfen

Aktivität behält, so daß sein Einsatz zur Reinigung von entstehen.
Motorabgasen im Fahrbetrieb möglich ist Ein weiteres

Claims

Patentansprüche:

t. Katalysator, der aus einem metallischen Grundgerüst besteht, das mit einem Metalloxid beschichtet ist auf das die katalytisch aktiven Metallkomponenten aufgebracht sind, dadurch erhaben, daß man ein nichtrostendes, zunderfreies und hitzebeständiges metallisches Grundgerüst zunächst mit einer elastischen Grundierung aus Aluminiumsilikatfasern überzieht auf diese nach Trocknung bei 100 bis 25O⁰C auf an sich bekannte Weise eine Schicht aus Aluminiumoxidhydrat oder Magnesiumhydroxid aufbringt diese bei 100 bis 250⁰C trocknet bei einer Temperatur von 600 bis 1200⁰C, vorzugsweise bei 800 bis 1100⁰C calciniert und schließlich mit einem oder mehreren Metallen der Platingruppe gegebenenfalls in Kombination mit Rhenium imprägniert und abschließend calciniert, nach Patent 2304351, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Grundgerüst aus einem Kohlenstoffstahl ohne besondere Legierungszusätze besteht dessen Oberfläche mit einer bis 1000⁰C feuerfesten Emaiileschicht überzogen ist
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Grundgerüst die Form eines zellartigen Wabenkörpers hat
3. Verwendung der Katalysatoren nach den Ansprüchen 1 und 2 für die Reinigung von Industrie- und Autoabgasen sowie für die Reinigung von Heizungsabgasen und Abgasen von Backherden.