DE2062056C3 - Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen - Google Patents
Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von AutoabgasenInfo
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Description
uie Erfindung betrifft einen kobaiioxid- und gegebenenfalls
ehromoxidhaltigen Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen, hergestellt durch
Tränken eines Stapelglasfaserbündels, dessen Fäden Durchmesser von 6 bis 13μπι aufweiten, mit einer
wäßrigen, kobaltsalz- und gegebenenfalls chromsal/haltigen
Lösung und anschließendes Glühen unter Entfernung der entstehenden Gase.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen solchen Kaialysalor zur Entgiftung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen
aus einem Träger aus Glas- oder Quar/fasergewebe mit einer darauf abgelagerten
katalytisch wirkenden Substanz hcr/.ustellen (DE-PS
20 42 645). Dabei wird das Gewebe mit einer 15 bis
40"/oigen Losung aus Nickel- oder Kobaltcarbonatlösung
und Chrom- oder Mangansäure im Molverhältnis I bis 25 : 100 imprägniert. Die Carbonate können auch
durch SaI/ einer wasserlöslichen organischen Carbon saure erset/i sein. Das imprägnierte Gewebe wird
anschließend I h bei 100"C getrocknet, dann i h bei 500
bis 800 C in reduzierender Atmosphäre geicmpcrt und
schließlich 1 häuf 1000" C erhitzt.
Dieses Verfahren des Aufbringens katalytisch aktiver
Substanzen auf Glasfasern. Oiurzfascrn oder Faserge
weben aus diesen Werkstoffen ist auch aus dem Stand der Technik bekannt (DEPS 7 16852 und DEAS
11 41 483). Im Hinblick auf ihre katalytische Aktivität
vermögen die bekannten Katalysatoren jedoch nicht,
die gestiegenen Anforderungen an Katalysatoren für die Entgiftung von Autoabgasen zu erfüllen, und zwar
weder im Hinblick auf die kalalytische Aktivität noch im
Hinblick auf die mechanische Festigkeit und das Slromung'.verhjlten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund'.·, einen
Tr.igcrkatalysator der genannten Art /\\ schaffen, der
cinftii h und billig herstellbar ist. bei geringer Dichte eine
hohe k.iialvtische Aktivität je Volumencinhcil aufweist
und dem Abgas einen mogluhst geringen Strömlings
widerstand entgegensetzt
Zur Losung dieser Aufgabe wird ein Kaialysalor der
eingangs beschriebenen Art Vorgeschlagen, der OrNndungsgcmäß
dadurch gekennzeichnet, is(t daü zum
Tränken eine gesättigte Lösung verwendet wird, die auf 100 Gew.-Teile Kobaltsalz zusätzlich bis zu 60
C3ew.· Feile eines Chromsalzes oder bis zu 60 Gcw.-Teilc
eines Kupfersalzcs oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Gemisches aus einem Chrom· und einem Kupfersalz
enthält.
Ein Trägerkatalysator dieser Art weist auf Glasfasern der genannten Stärke eine so hohe Aktivität auf, daß die
Fasern relativ locker angeordnet werden können und dadurch bei gleicher katalytischer Leistung ein wesentlich
geringerer Strömungswiderstand und bei gleichem Strömungswiderstand eine wesentlich höhere katalytische
Leistung als für die Katalysatoren nach dem Stand der Technik erzielbar ist.
ίο Der Katalysator der Erfindung dient der oxidativen.
Abgasreinigung von Autoabgasen, bei der am Katalysator vor allem Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und
unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden.
ι5 Zur Herstellung des Katalysatorträgers werden
Glasfäden mit einem Durchmesser von 6 bis 13 μπι
verwendet. Mehrere Hundert dieser Einzelfäden werden miteinander zu einem Zwirnsfaden v^-iwirnt.
Mehrere Zehnerbündel dieser Zwirne werden zu einem kontinuierlichen Glasfaserbündel zusammengefaßt.
Dieses Glasfaserbündel kann als »Stapelglasseide« bezeichnet werden. Die so zusammengefaßten Glasfasern
werden oberflächlich mit einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise mit Aceton oder Trichloräthyien.
gewaschen und anschließend getrocknet.
Das so vorbehandelte Bündel wird mit einer Verweilzeit von mehreren Stunden in eine wäßrige
Lösung von Metallsalzen eingetaucht, deren Kationen die Metalle der aktiven Katalysatorkomponente sind.
Μ Als Wasser wird ein im Ionenaustauscher deionisiertes
Wasser verwendet.
Das so imprägnierte Glasfaserbündel wird anschließend
zwei bis rei Stunden bei 100 bis 105° C im
Heißluftstrom getrocknet. Anschließend wird bei 400°C weiter erhitzt. Bei der Verwendung von Nitraten in der
Lösung ist darauf zu achten, daß die unter diesen Temperaturbedingungen durch Zersetzung der Nitrate
gebildeten Stickoxide mit einem ausreichend starken Spülgasstrom entfernt werden. Der Volumenstrom des
Spülgases wird auf 50 bis 100 l/min eingestellt. Als
Spülgas können Luft. Inerigase. wie beispielsweise Stickstoff, oder reduzierende Gase verwendet werden,
die die gebildeten Stickoxide reduzieren. Bei der Verwendung von Nitraten zum Aufbringen der
*"> Mctallknmponcntc auf den Glasfasern ist eine ausreichende
Spülung bei der thermischen Zersetzung der Nitrate entscheidend für die Aktivität und die Standzeit
des Katalysators.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschriebe!:
Das in der zuvt.r beschriebenen Weise hergestellte
und vorbehandelte Glasfaserbündel wird in eine
^ gesättigte wäßrige Losung getaucht, die je 100
(ic* feile Koballnitral 45 Clew. Teile Chromnitrat
enthalt. Das Wasser ist cm im Ionenaustauscher
deinmsicrics Wasser. Is wird wie zuvor beschrieben
getrocknet und erhitzt Dabei wird ein Irägerkalalysa
w) tnr erhallen, der auf den Glasfaseroherflikhcn eine
KdtiilyiiUlorsuiiLht aus Kubaliuxid und Chromoxid
trägt,
Mit zunehmender Konzentration des ChromsalZcs
relativ zum Kobaltsalz sinkt für den Katalysator die
'»"> untere Temperatur, bei der die Aktivität einzusetzen
beginnt. Hei einem Anteil von über 60 Gew.-Tcilcn Chromsalz je 100 Gew.-Teile Kobultsulz sinkt der
kiilalylische Umwandlungsgrad insbesondere der Koh-
lenmonoxidoxidation jedoch rasch ab.
Als Metallsalze werden statt der Nitrate quch Azetate
erfolgreich eingesetzt. Es ist jedoch darauf zu achten, daß in den wäßrigen Lösungen Meiallsazle mit gleichen
Anionen verwendet werden, da bei gleichzeitiger Verwendung von verschiedenartigen Metallsalzen keine
befriedigenden katalytischen Aktivitäten erhalten werden.
Das in der eingangs beschriebenen Weise hergestellte und vorbereitete Glasfaserbündel wird in eine gesättigte
wäßrige Lösung von 100 Gew.-Teilen Kobaltnitrat
(Reinheit 99%) und 30 Gew.-Teilen Kupfernilrat eingetaucht und in der zuvor beschriebenen Weise
behandelt. Als Wasser wird wiederum ein Ionenaustauscher deionisiertes Wasser verwendet
Der auf diese Weise erhaltene Katalysator trägt auf den Glasfaseroberflächen eine aus Kobaltoxid und
Kupferoxid bestehende Katalysatorschicht.
Die Einsatztempera'ur der katalytischen Aktivität
des so erhaltenen Katalysators nimmt mit der Menge an Kupfersalz, das dem Kobaltsalz in der Lösung zugesetzt
wird, ab. Bei einem Zusatz von über 60 Gew.-Teilen Kupfersalz je 100 Gew.-Teile Kobaltsalz nimmt jedoch
wie auch im Fall des Zusatzes von Chromsalz die katalytische Aktivität merklich ab.
Auch bei der Verwendung von Kupfersalzen können statt des Nitrats vorzugsweise Azetate verwendet
werden, wobei jedoch, wie zuvor im Zusammenhang mit den Chromsalzen beschrieben, von einer Verwendung
von Salzen mit unterschiedlichen Anionen abzusehen ist.
Wichtig ist weiterhin die eingangs beschriebene Reinigung der Glasfaseroberf!äch\,n mit organischen
Lösungsmitteln. Die katalylische Aktivität "ird spürbar
beeinträchtigt, wenn diese Reinigung unterbleibt.
Als Haftmittel beim Aufbringen der aktiven Katalysatorkomponenten wird vorzugsweise eine Organochromverbindung
verwendet. Dabei wird auch bei Verwendung sehr geringer Mengen der Organochromverbindung
eine Wirkung der im Beispiel I beschriebenen Art erzielt.
Die in der eingangs beschriebenen Art hergestellten Glasfaserbündel werden locker zu einer zylindrischen
Röhre mit einem Durchmesser von 25 mm und einigen zehn Metern Länge mit netzartiger Wandung verwoben.
Das Gewebe wird nach dem Behandeln mit dem organischen Lösungsmittel bei 100 bis 105°C getrocknet
und anschließend auf 300 bis 350°C vorerwärmi.
Dadurch werden die leichter flüchtigen Bestandteile an der Glasoberfläche entfernt und die Wörniebeständigkeit
des Glasfaserbündels erhöht. Die so behandelte Röhre wird in eine gesättigte wässrige Lösung getaucht,
die je 100 Gew.-Teile Kobaltnitrat 35 Gew.-Teile Kupfernitrat und 2 Gew.-Teile Chromnitrat enthält. Als
Wasser dient ein im Ionenaustauscher deionisiertes
to Wasser. Nach ausreichendem Tränken wird die Röhr»
im Heißluftstrom bei 100 bis 105°C getrocknet und
anschließend im Ofen auf 4000C erhitzt. Dabei wird in der beschriebenen Weise mit einem Spülglas gespült.
Der erhaltene Rohrnetzkatalysator zeigt eine hohe katalytische Aktivität bei geringem Strömungswiderstand.
Das im Beispiel 3 beschriebene Herstellungsverfah-
3(1 ren wird mit einer Abänderung der Trägerkonstruktion
wiederholt. Als Grundmaterial und Stützmaterial für den Glasfaserträger dient ein Drahtnetz aus Edelstahl
oder rostfreiem Stahl. Dieses Drahtnetz dient als Träger oder Substrat für die in der im Beispiel 3 beschriebenen
Weise zu einem Gewebe verarbeiteten Glasfaserbündel. Die aus dem Stahldrahtnetz und dem Glasfasernetz
bestehende doppelwandige Netzstruktur wird zu einer zylindrischen Röhre ausgeformt. Diese Röhre wird in
der im Beispiel 3 beschriebenen Weise vorbehandelt, imprägniert, getrocknet und erhitzt. Bei dieser Behandlung
wird ein Katalysator erhalten, bei dem die Katalysalorschicht nicht nur auf den Glasfaseroberflächen.
sondern auch auf der Stahldrahioberfläche niedergeschlagen ist.
Der auf diese Weise erhaltene frägerkalalysator
zeigt bei hoher katalytischer Aktivität und geringem Strömungswiderstand eine sehr hohe mechanische und
thermische Festigkeit.
Auch bei der Verwendung von Kupfersalzen und
■to Chromsalzen in Verbindung mit dem K'ibaltsalz im
Imprägnierbad ist darauf zu achten, daß Salze mit
gleichen Anionen verwendet werden. Der zuvor beschriebene Trägerkatalysator weist also folgende
Vorteile auf: F.r kann billig, einfach und kontinuierlich
■15 hergestellt werden, er besitzt eine geringe effektive
Dichte und, bezogen auf die Volumeneinheit, eine besonders hohe Aktivität. Die Herstellung des erfin
dungsgemäß verwendeten Katalysators wird nicht beansprucht.
Claims (1)
- Patentanspruch:Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen, hergestellt durch Tränken eines Stapelglasfaserbündels, dessen Fäden Durchmesser von 6 bis 13 μπι aufweisen, mit einer wäßrigen, kobaltsalz- und gegebenenfalls chromsalzhaltigen Lösung und anschließendes Glühen unter Entfernung der entstehenden Gase, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tränken eine gesättigte Lösung verwendet wird, die auf 100 Gew.-Teile Koballsalz zusätzlich bis zu 60 Gew.-Teile eines Chromsalzes oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Kupfersalzes oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Gemisches aus einem Chrom- und einem Kupfersalz enthält.
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- 1970-12-16 NL NL707018332A patent/NL145152B/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
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