HU215707B - Bevonó diszperziók kipufogógáz-katalizátorokhoz, eljárás előállításukra és az ezekkel előállított katalizátorok - Google Patents

Bevonó diszperziók kipufogógáz-katalizátorokhoz, eljárás előállításukra és az ezekkel előállított katalizátorok Download PDF

Info

Publication number
HU215707B
HU215707B HU9300382A HU9300382A HU215707B HU 215707 B HU215707 B HU 215707B HU 9300382 A HU9300382 A HU 9300382A HU 9300382 A HU9300382 A HU 9300382A HU 215707 B HU215707 B HU 215707B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
coating dispersion
catalyst
coating
dispersion
particle size
Prior art date
Application number
HU9300382A
Other languages
English (en)
Other versions
HUT63348A (en
HU9300382D0 (en
Inventor
Rainer Domesle
Bernd Engler
Edgar Koberstein
Egbert Lox
Klaus Ostgathe
Original Assignee
Degussa Ag.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4204421A external-priority patent/DE4204421C2/de
Application filed by Degussa Ag. filed Critical Degussa Ag.
Publication of HU9300382D0 publication Critical patent/HU9300382D0/hu
Publication of HUT63348A publication Critical patent/HUT63348A/hu
Publication of HU215707B publication Critical patent/HU215707B/hu

Links

Classifications

    • 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
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • 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
    • 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
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/038Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/633Pore volume less than 0.5 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/6350.5-1.0 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/638Pore volume more than 1.0 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/6472-50 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/65150-500 nm
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

A találmány tárgya bevonó diszperzió inért szerkezeterősítő testet tartalmazó kipufogógáz-katalizátorok katalitikusán aktív komponensei hordozórétegének előállítására, valamint eljárás a diszperzió, és az ezzel a diszperzióval bevont monolitikus katalizátor előállítására. A bevonó diszperzió egy vagy több hőálló, szilárd hordozóanyagból, és adott esetben egy vagy több további szilárd anyagból, és/vagy egy vagy több oldott vegyületböl mint promotorból és/vagy aktív komponensből áll.
A véggázok, különösen a járművek belső égésű motorjaiból származó kipufogógázok káros anyagai veszélyeztetik az emberek, az állat- és növényvilág egészségét, és ezért a véggáz kezelése útján azokat lehetőleg tökéletesen ártalmatlan vegyületekké kell átalakítani. A káros anyagok esetében különösen az el nem égett szénhidrogénekről, szén-monoxidokról és nitrogén-oxidokról van szó.
A kipufogógáz tisztítására multifunkcionális katalizátorok váltak be, amelyek az elégetési folyamat alkalmas módon végzett vezetése során a káros anyagokat nagy százalékban ártalmatlan reakciótermékké, szén-dioxiddá, vízgőzzé és nitrogénné képesek átalakítani.
Az ehhez szükséges katalizátorokkal szemben a beugrási (beindítási) képesség, a hatásfok, a tartamaktivitás és a mechanikai stabilitás tekintetében a legnagyobb követelményeket állítják. Gépjárműveknél történő felhasználásnál például lehetőleg már alacsony hőmérsékleten is hatásosak kell legyenek, és minden számításba jövő hőfok- és térsebesség-tartományban hosszú időn keresztül lehetővé kell tegyék az eltávolítandó káros anyagok nagy százalékban történő átalakítását.
Ez idáig a szemcsés formájú katalizátorok mellett elsősorban monolitikus katalizátorokat használnak. Ezek vagy egy inért, fémből készült méhsejt alakú testből, vagy valamely inért, kis felületű kerámiai alakos testből állnak, amelyben sok, egymással párhuzamos csatorna van. Kerámiai anyagként például kordierit, mullit vagy α-alumínium-oxid használható. A legjobban a kordierit alakos testek váltak be. Ennek az anyagnak előnyös hőkiterjedési együtthatója van, úgyhogy a hordozónak jók a hősokktulajdonságai, amit a gépjárműkipufogógáz-tisztító berendezéseknél fellépő hirtelen hőmérséklet-változások esetében megkövetelnek.
A monolit katalizátorok szerkezeterősítő testjeire egy hőálló réteget visznek fel az aktívkatalizátor-komponensek hordozóanyagaként. Ez a hordozóanyag szokásos módon egy adott esetben stabilizált, nagy felületű, átmeneti sorba tartozó alumínium-oxid és egy vagy több promotor-oxid, mint ritkafoldfém-oxid, cirkónium-oxid, nikkel-oxid, vas-oxid, germánium-oxid és bárium-oxid keverékéből áll. Egy alkalmas, stabilizált alumíniumoxidot a DE 3 839 580 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás ír le.
Az aktívkatalizátor-komponensek esetében szokásos módon a platinacsoport féméiről, mint platináról, palládiumról és/vagy rádiumról van szó, ahol is a DE 3 830318 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali irat szerint a platina és/vagy palládium és adott esetben jelenlévő rádium tömegaránya 1:1 és 30:1 között van.
A katalízist elősegítő, nagy felületű hordozóréteg felhordása önmagában ismert bevonatkészítési eljárásokkal történik. A hőálló, katalízist elősegítő, nagy (kb. 50-250 m2/g) fajlagos felületű hordozóanyagot úgy hordjuk fel, hogy a katalizátortestet a hordozóanyag egy vizes diszperziójába (amelyet általában wash-coat-nak neveznek) vagy egy olyan só oldatába mártjuk, amely hőkezeléssel a hordozóanyaggá alakítható át. A diszperzió, illetve az oldat fölöslegének eltávolítása és azt követő szárítás után a bevonattal ellátott katalizátortestet többnyire 450 °C feletti hőfokon kalcináljuk. A kívánt rétegvastagság elérésére ezt az eljárást többször kell megismételni.
Elvileg hasonló eljárással sima és hullámosított fémfóliák is bevonhatók (lásd a 75 744 számú finnországi szabadalmi leírást), amelyek azután feltekercseléssel vagy fóliarakatok készítésével és burkoló csővázakba tolásával, illetve például axiális gyűrűkkel vagy fémrudakkal méhsejtszerű alakos testekké dolgozhatók fel (lásd a 896294 számú finnországi szabadalmi leírást). Az így felépített katalizátortestek ugyanúgy felhasználhatók véggáz tisztítására, mint a katalitikusán bevont, perforált fémlemezek, melyek például a DE 3 939921 számú vagy a DE 2 942 728 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali iratok szerint állíthatók elő.
A katalitikusán aktív nemesfémek a nagy felületű hordozórétegre két különböző eljárással vihetők fel.
Az első eljárás szerint úgy járunk el, hogy a bevonó diszperzió részecskéihez még a katalizátortest bevonása előtt teljesen vagy részben a nemesfém egy vagy több oldható vegyületének vizes oldatát adjuk, azzal diszperzióvá impregnáljuk. A katalizátortestnek az így előkészített diszperzióval ezt követő bevonása egy homogén aktívkomponens-eloszlású hordozóréteget eredményez.
A második eljárás szerint úgy járunk el, hogy a katalizátortestet először bevonjuk a bevonó diszperzióval. A réteg megszárítása után azt például a katalizátortestnek a nemesfémvegyületek vizes oldatába végzett merítésével impregnáljuk. Az így impregnált hordozóréteg aktívkomponens-eloszlása általában inhomogén. A koncentráció a felületen nagy, és a réteg mélyebb részeiben csökken. Az impregnálási művelet alkalmas módon történő végzése útján az inhomogenitási foka szabályozható, és így optimálisan alakítható a katalitikus folyamathoz.
A katalizátor aktiválása céljából a nemesfémkomponenseket szokásos módon, hidrogéntartalmú gázáramban 250-650 °C hőmérsékleten redukáljuk.
Alapvetően valamennyi, katalizátorok előállítására szokásos hőálló és nagy felületű hordozóanyag, valamint ezek előterméke használható. így a katalizátortest például a magnézium, kalcium, stroncium, bárium, alumínium, szkandium, ittrium, a ritkaföldfémek, aktinidek, gallium, indium, szilícium, titán, cirkónium, hafnium, tórium, germánium, ón, ólom, vanádium, nióbium, tantál, króm, molibdén, volfrám oxidjának vagy az átmeneti fémek karbidjai, boridjai, szilicidjei és nitridjei csoportjába tartozó legalább egy vegyület vizes diszperziójával vonható be. Ilyen anyagok előtermékei2
HU 215 707 Β ként a hidroxidok, karbonátok, oxihidridátok, hidroxilkarbonátok, oxalátok, citrátok, acetátok és egyéb, könnyen bomló vegyületek szolgálhatnak.
Előnyös módon olyan hőálló hordozóanyagokat alkalmazunk, amelyek a valójában katalitikusán aktív komponens hatását szinergetikus módon segítik elő. Ilyenek az egyszerű és összetett oxidok, mint az aktív alumínium-oxid, cirkónium-oxid, ón-oxid, cériumoxid- vagy egyéb ritkaföldfém-oxidok, szilícium-oxid, titán-oxid, illetve szilikátok, mint alumínium-szilikát, illetve titanátok, mint a bárium- vagy alumínium-titanát vagy zeolitok.
Hőálló hordozóanyagokként különösen az átmeneti sor aktív alumínium-oxidjának különböző fázisai váltak be, amelyek a DE-OS 3 389 580 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi bejelentésnek megfelelően szilícium-oxid- és lantán-oxid-dotálással, de cirkónium-oxid- és cérium-oxid-dotálással is stabilizálhatok. Ezek a hordozóanyagok promotorokkal is keverhetők vagy dotálhatok, amelyek például a teljes katalizátor oxigéntárolási képességét növelik. E célra különösen a cérium, vas, nikkel és/vagy cirkónium oxidjai alkalmasak. Előnyös hatásuk van a katalizátor tartamaktivitására, és ezen túlmenően előnyöket biztosítanak a belső égésű motorok káros anyagainak egyetlen katalizátorágyban egyidejűleg történő oxidációjánál és redukciójánál.
A katalizátor hosszú élettartamának egy erőgépjármű durva, erős mechanikai és állandóan változó termikus terhelésekkel járó felhasználási körülményei között történő biztosítása érdekében előfeltétel, hogy a hordozóréteg jól tapadjon a katalizátortesthez. A diszperziós bevonatkészítés esetében általában a réteg tapadása a katalizátortesten annál jobb lesz, minél finomabb részecskeméretűek a bevonó diszperzió szilárd anyagai. A technika állását manapság az 1-15 pm tartományban lévő szemcseméretű bevonó diszperziók képezik. Ezekkel a katalizátortestekre jól tapadó, körülbelül 5-200 pm vastagságú hordozórétegek hordhatók fel. Egy tipikusan ilyen bevonó diszperziót ír le a DE 2 538 706 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás. Alumínium-oxidból és cérium-oxidból áll, és mindkét komponensének szemcsemérete 3 pm alatt van. További ilyen konvencionális bevonó diszperziókat ír le például az EP O 073 703 számú európai szabadalmi leírás. E bevonó diszperzióknak szemcsenagyság-eloszlása igen szűk, 1 és 15 pm közötti tartományban van. A tapadás javítására ezekhez a diszperziókhoz egy alumínium-oxid-hidroxidból (például bőmit, pszeudobőmit) vagy alumínium-hidroxidból álló kötőanyagot adnak.
A hatósági szabályok, különösen az új kaliforniai követelmények a katalizátorok minőségének további javítását teszik szükségessé.
Az új követelményértékek alapjául szolgáló vizsgálati ciklus (US-FTP 75) szerint különösen a beugrási viselkedésnek a katalizátor teljes élettartama alatti jelentős javítására van szükség, mert az üzemmeleg katalizátornál a ma már szokásos nagy terhelési sebességek mellett csak nehezen érhetők el javulások.
Az ásványkészletekkel történő kíméletes gazdálkodás is a felhasznált nemesfémmennyiség optimális kihasználását követeli meg. Ezért kívánatos olyan katalizátorbevonatokat találni, amelyek ugyanakkora nemesfém-felhasználás mellett jobb aktivitást mutatnak, mint a szokványos katalizátorok.
Az EP 0 152 052 A2 eljárást ismertet monolitikus katalizátorok előállítására vizes bevonó diszperzióval végzett bevonás útján. A bevonó diszperziót finomszemcsés alumínium-oxidból és cérium-hidroxidból állítják elő. A cérium-hidroxid primer részecskenagysága 0,1 és 0,8 pm közötti, szekunder részecskenagysága 0,3 és 20 pm közötti. Az alumínium-oxid átlagos részecskenagysága 50 pm. Ezen anyagok vizes diszperzióját a bevonás előtt salétromsav hozzáadásával golyósmalomban 30 órás időtartamon át őrlik, hogy a végleges bevonó diszperziót előállítsák. Ez az alapos őrlési folyamat szükségszerűen monomodális szemcsenagyság-eloszlású bevonó diszperzióhoz vezet. A monolitok bevonása után a katalitikusán aktív komponenseket impregnálással viszik be a diszperziós bevonatba.
Homogénen impregnált hordozórétegek esetében az átalakítási hányadok növelésére az EP 0 119 715 számú európai szabadalmi leírás a bevonó diszperzió finomszemcsés szilárd anyagai 1-20%-ának legalább 44 pm szemcseátmérőjű és aránylag nagy mennyiségű makrópórust tartalmazó, durvaszemcsés, inaktív anyaggal való helyettesítését javasolja. Ennél a megoldásnál a finomszemcsés szilárd anyagokat a bevonó diszperzióba való bevitele előtt a katalitikusán aktív nemesfémekkel impregnálják, míg a durvaszemcsés, inért anyag impregnáiatlan marad. A durvaszemcsés, inért anyag feladata csupán abban áll, hogy a tisztítandó szennygázt a makropórusokon keresztül a hordozóréteg mélyebben fekvő, homogénen eloszlatott nemesfémkomponensével hozza érintkezésbe.
Ennek az eljárásmódnak az eredménye a beugrási viselkedés javítása szempontjából kérdéses, mert a szennygáz tisztítása szempontjából értékes, nagy felületű szilárd anyagokat részben a katalitikus eljárás számára értéktelen, kis felületű anyaggal helyettesíti.
A durvaszemcsés anyag nem vesz közvetlenül részt a szennygáztisztítási folyamatban, és azt a katalitikusán aktív szilárd anyagokon lejátszódó exoterm reakcióknak kell előbb felmelegíteniük. Ezáltal lelassul az egész katalizátor üzemi hőmérsékletre melegedése, és így romlik beugrási tulajdonsága is.
A katalitikus aktivitása ezen találmány szerinti eljárással történő javítása felülről korlátozva van.
Azonos bevonómennyiség esetén a durvaszemcsés, inaktív anyagmennyiség növekedésével a kipufogógázhordozóréteg belsejébe difíundálása javításának ellentmond a katalitikusán aktív, finomszemcsés anyag mennyiségének csökkenése.
A hordozóréteg durvaszemcsés anyagának mennyisége nyilvánvalóan ezért van maximálisan 20%-ra korlátozva. Az aktív alumínium-oxid mennyiségét ugyan nagyobb rétegvastagsággal ismét növelni lehetne, ez azonban szükségszerűen azzal járna, hogy nőne a kipufogógáz-ellennyomás és ezáltal a motor teljesítmény3
HU 215 707 Β vesztesége. Ezen túlmenően a nagyobb rétegvastagság miatt a finomszemcsés anyaggal együtt nemesfém is lerakódna a mélyebb rétegekbe, és ezáltal a gáz alakú káros anyagok számára kevésbé lenne hozzáférhető, ami a durva iners anyag azon előnyét, hogy javítja a kipufogógáz-diffúziót, ismét megszüntetné. Az EP O 119 715 számú európai szabadalmi leírás szerint a durvaszemcsés anyag előállítására selejtkatalizátorokat használnak, amelyek ily módon értelmesen használhatók fel. Ez azonban a gyakorlatban nem megfelelő, mert a nagyon kiégetett kordierit vagy korund katalizátortestek nagy koptató hatásuk miatt az őrlő- és bevonati szerszámok idő előtti elkopásához vezetnek.
Ezenkívül az ilyen, nagyon kiégetett, tömör anyagok hajlamosak arra, hogy kiülepedjenek a bevonó diszperzióból, és a bevonó diszperzió készítésénél előforduló, már kis különbségek esetében is (egyenlőtlen keverés) viszkozitásbeli különbségeket, következésképpen egyenlőtlen bevonatot eredményezzenek. Ezen okok miatt a szóban forgó eljárás a gyakorlatban nyilvánvalóan nem vált be.
így továbbra is igény mutatkozik olyan bevonó diszperzióra, amely nagymértékben javított beugrási tulajdonsággal, üzemhőmérsékletű katalizátor esetében jó konverzióval, és jó tartamaktivitással rendelkezik. Ezért a jelen találmány egyik feladata ilyen, katalizátorok céljára alkalmas bevonó diszperzió szolgáltatása.
Ezt a feladatot bevonó diszperzióval oldjuk meg, amely katalízist elősegítő bevonatok előállítására szolgál, inért, szerkezeterősítő testen, amely diszperziót egy vagy több hőmérsékletálló hordozóanyagból, mint szilárd anyag vizes diszperziójából áll, mimellett a diszperzió szilárd anyagai különböző szemcsefrakciók többmodális szemcsenagyság-eloszlásával rendelkezik.
A bevonó diszperziót az jellemzi, hogy mind a finom-, mind a durvaszemcsés szilárd anyagok nagy felületű, aktív módosulatokban vannak jelen, és a finomszemcsés frakció szemcsenagyság-eloszlásának maximum 1 pm és 10 pm közötti, és a legdurvább szemcsefrakció átlagos szemcseátmérője 20 pm és 100 pm közötti, mimellett a finomszemcsés frakció tömegaránya a durvaszemcsés frakcióhoz 20:1 és 1:2 közötti.
Szerkezeterősítő testekként kerámia- vagy fémmonolitok, de olyan sima, hullámosított, perforált és/vagy réseit fémfóliák is felhasználhatók, amelyeket azután monolitikus hordozótestekké formázunk. Használhatók olyan perforált fémcsövek is, amelyeket speciálisan kétütemű motorok kipufogógázának tisztítására javasoltak.
A szilárd anyagok többmodális szemcseméret-eloszlása következtében a hordozóréteg igen durva szemcsefrakciót is tartalmaz. A nagyobb szemcsék a hordozórétegnek durva felületet kölcsönöznek, ami a szokásos katalizátorok egyenletesen finomszemcsés anyagból készült sima felülethez képest lényegesen növelhető. Egy olyan hordozóréteg határesetében, amelynek tömören illeszkedő, golyókból álló, az átlagos rétegvastagság kétszeresének megfelelő átmérőjű monorétege van, a sima réteghez képest 1,9-es faktorú geometriai felületnövelés érhető el.
A tisztán geometriai felületnövelés mellett a jelen találmány szerinti bevonó diszperziónál azonban még egy további, pozitív hatást találtunk.
A katalizátortest normális körülmények közötti áramlási csatornáinál, és a motor részterhelés-tartományában fellépő gázmennyiségáramoknál a katalizátorcsatornákban a gázáramlás lamináris, eltekintve a katalizátor belépési felülete mögötti, körülbelül 1 cm hosszú átmeneti zónától, amelyben az előzőleg turbulens áramlás lamináris áramlásba megy át.
Az ilyen üzemi körülmények között elérhető maximális károsanyag-átalakulási sebességet normális körülmények között nem a katalitikus komponens aktivitási potenciálja korlátozza, hanem a gázszállítás a gázáramból a bevonattal ellátott csatomafalakhoz. A lamináris áramlási jelleg miatt ez a szállítás egy aránylag lassú diffúziós folyamat útján történik, úgyhogy a katalitikusán aktív komponens aktivitási potenciálja nem használható ki teljes mértékben.
A találmány szerinti bevonó diszperzió mármost éppen ezek között az üzemi körülmények között mutatkozik különösen előnyösnek, mert a durva felület következtében egy további örvénylés, és ezzel a kipufogógáz és a bevonatfelület között intenzívebb csere következik be. Ez különösen maximális nemesfém-koncentrációjú, felülethez közeli rétegmélységekben, inhomogén impregnált hordozórétegek esetén előnyös. Ily módon a találmány szerinti bevonó diszperzió két, egymást kölcsönösen erősítő, pozitív hatáshoz vezet, nevezetesen:
a) a hatékony geometriai katalizátorfelület megnagyobbodásához és
b) jobb kölcsönhatáshoz a katalizátorfelület és a kipufogógáz között annak következtében, hogy a felület közelében a kipufogógáz örvénylik.
Ez a két hatás a technika állásához képest javítja a beugrási viselkedést és azonos nemesfém-felhasználás mellett javítja a káros anyagok átalakulási fokát, mert a nemesfémkomponens aktivitási potenciálja így jobban ki van használva. E pozitív hatások jó kihasználásának előfeltétele azonban, hogy a szilárd anyagok minden szemcsefrakciója aktív, nagy felületű alakban legyen jelen, azok nagy fajlagos felülete (BET-felület, meghatározása a DIN 66 132 szerint) teljes mértékben a katalitikusán aktív fémkomponens felvételére álljon rendelkezésre.
A találmány szerinti bevonó diszperzió felületi durvaságát lényegében a durvaszemcsés szilárd anyagok okozzák. Minél nagyobb a durva szemcsefrakció közepes szemcseátmérője, annál durvább a felület és ezáltal az okozott kipufogógáz örvénylés mértéke. A felületi durvaság növekedésével a kipufogógáz-ellennyomás egyidejűén gyengén nő. Azt találtuk, hogy az optimális felületi durvaság a monolitikus katalizátortest kipufogógáz-csatornáinak átmérőjétől függ. A bevonat felületi durvaságának és a szabad csatornaátmérőnek viszonya a bevonat elkészülte után a 0,02-0,1 tartományban kell legyen. Ez az empirikusan talált összefüggés szükségessé teszi, hogy a bevonat vastagságát és a durva szemcsék közepes szemcseméretét a megmaradó szabad csa4
HU 215 707 Β tomaátmérő figyelembevételével alkalmas módon egymáshoz hangoljuk.
20-40 μιη tipikus bevonatvastagságoknál és a szokásos 1 mm-es csatornaátmérőnél a bevonó diszperzió 20-100 μιη durva szemcseméretei váltak be. Ezeknél a méreteknél a monolitikus katalizátortest megnövelt felületi durvasága még nem okoz mérhető motorteljesítmény-károsodást az enyhén megnövekedett kipufogógáz-ellennyomás következtében.
A találmány szerinti bevonó diszperzió előnyös hatásait igen egyszerű módon már a diszperzió valamennyi szilárd anyagának csupán bimodális szemcsenagyság-eloszlásával is eléljük. A kész katalizátorok tulajdonságainak az alkalmazási követelményekkel való összehangolása érdekében előnyös, ha a szilárd anyagok közül egyesek vagy azok közül mindegyik a diszperziónak csak egyetlen szemcsefrakciójához tartoznak (tartozik).
Ahhoz, hogy a hordozórétegnek optimális felületnövelését és a kipufogógáz örvényeltetését éljük el, és egyidejűleg a hordozóréteg jó tapadási szilárdságát biztosítsuk a katalizátortesten, a finomszemcsés szemcsefrakció eloszlási maximumának 1 és 10 pm közöttinek kell lennie. Rendkívül finomszemcsés anyagok, mint szolok, gélek és pszeudobőmitek használata előnytelenebb, mert ezek az anyagok beragaszthatják a durvaszemcsés frakció pórusait, illetve a szemcsék közötti pórusokat, és ezzel a megnehezített anyagcsere miatt rosszabb katalitikus aktivitást okoznak. A fmomszemcsés frakció durvaszemcsés frakcióhoz viszonyított arányát 20:1 és 1:2 közötti értékre állítjuk be. Különösen előnyösnek bizonyultak a 12:1 és 2:1 közötti tömegarányok.
1:2 tömegaránynál idealizált körülmények között a bevonat elméletileg lehetséges maximális felületnövekedését éljük el. Az mutatkozott azonban, hogy a találmányi intézkedéseknek a katalizátor beugrási viselkedése és aktivitására gyakorolt optimális hatása már akkor kibontakozik, ha a finomszemcsés és durvaszemcsés frakció fentebb megadott tömegviszonya 12:1 és 2:1 között van. A kipufogógáz-örvénylés már ilyen tömegaránynál eléri maximumát. Bár a durvaszemcsés rész további növekedése a bevonat felületének további növekedésével jár, de feltehetően a kipufogógázok örvénylésének fokozódó csökkenésével is, mely utóbbi a felületnövekedés pozitív hatását semmivé teszi.
A kipufogógáz örvényeltetéséhez az is elegendő, ha csak a nagy felületű hordozóanyag mutat bimodális szemcseméret-eloszlást. Promotorok ezzel szemben csak a fmomszemcsés frakcióban lehetnek.
A hőálló hordozóanyag céljára előnyös módon oxidos anyagokat, mint alumínium-oxidot, titán-oxidot, szilícium-oxidot, ón-oxidot, cirkónium-oxidot, magnézium-oxidot, alumínium-szilikátot, zeolitokat és/vagy alkáliföldfém-titanátot használunk, adott esetben dotált alakban. Dotált hordozóanyagként például fázisátalakulás ellen lantánnal vagy cirkóniummal stabilizált, aktív alumínium-oxid, cériummal vagy ittriummal dotált cirkónium-oxid vagy ioncserélt zeolitok használhatók.
Promotorokként előnyösen egy vagy több átmenetifém-, ritkaföldfém-, alkáliföldfém-vegyület és/vagy a 3-5. főcsoportok vegyületei alkalmasak.
A találmány szerinti bevonó diszperzió egy különösen előnyös kiviteli alakjánál a hőálló hordozóanyag aktív, adott esetben stabilizált, 50-350, előnyösen 100-200 m2/g fajlagos BET-felületű, és 0,3-2 ml/g összes pórusvolumenű alumínium-oxid, ahol is a finomszemcsés frakció: durvaszemcsés frakció tömegaránya 18:1 és 1:1 között, előnyösen 12:1 és 7:1 között van. Különösen az olyan anyagok váltak be, amelyeknek összes pórustérfogatát körülbelül azonos, részben 2-50 nm pórusátmérőjű mezopórusok és 50 nmnél nagyobb pórusátmérőjű makropórusok képezik.
A diszperzió száraz tömege az alumínium-oxid-hordozóanyagon kívül 3-70 tömeg% cérium-oxidot, 0-25 tömeg% cirkónium-oxidot, 0-15 tömeg% további ritkaföldfém-oxidot, 0-15 tömeg% nikkel-oxidot, 0-10 tömeg% vas-oxidot, 0-10 tömeg% germániumoxidot és 0-10 tömeg% bárium-oxidot tartalmaz promotorként.
Katalitikus aktív fémkomponensekkel homogénen dotált bevonat előállítása céljából a fémkomponenseket már a diszperzióhoz hozzáadhatjuk. E célból előnyösen úgy járunk el, hogy a diszperzióhoz annak száraz tömegére számított 0,01-10 tömeg% nemesfémet, előnyösen platinát, palládiumot és/vagy rádiumot vagy irídiumot keverünk elem formájában vagy vegyülete alakjában. A platina és a palládium közötti tömegarány itt 1:10 és 10:1 közötti, és a platina és/vagy palládium és adott esetben jelenlévő rádium és irídium tömegaránya 1:1 és 30:1 közötti kell legyen.
A katalitikusán aktív nemesfémek felvitelénél további, katalitikusán pozitív hatások érhetők el azzal, hogy a durva szemcsefrakcióval, melynek szemcséi az aljzatból kiállnak, előnyösen egy nemesfémsót abszorbeáltatunk, és azt ott feldúsítjuk. Ezen az egyszerű módon a bevonat gáz felé forduló felületén egy inhomogén nemesfém-összetétel hozható létre. Egy hasonló, szintén előnyös hatás úgy érhető el, hogy a durvaszemcsés komponenst előbb egy nemesfémkomponenssel vonjuk be, és hozzákeverjük a finomszemcsés szilárd anyaghoz.
A találmány szerinti bevonó diszperzió például oly módon állítható elő, hogy olyan szilárd anyagokat alkalmazunk, amelyek először egységes szemcsenagyság-eloszlásban vannak jelen, amelyek a kész bevonó diszperzió durvaszemcsés frakciójának felelnek meg. Ennek egy részét azután nedvesen a finomszemcsés frakció szemcsenagyság-eloszlásának megfelelően megőröljük. Ezután az őrleményt a szilárd anyag maradék mennyiségével homogénre elkeveijük. Természetesen az is lehetséges, hogy megfelelő szemcsenagyságú finom és durva részecskéjű szilárd anyagokat őrlés nélkül összekeverjük. Egy ilyen eljárás azonban gyakran azzal a hátránnyal járhat, hogy a bevonó diszperzió tapadása a testen nem kielégítő.
Hordozóként aktív alumínium-oxidot és promotorként cérium-oxidot, cirkónium-oxidot, nikkel-oxidot, vas-oxidot, germánium-oxidot és bárium-oxidot tartalmazó bevonó diszperzió oly módon állítható elő, hogy adott mennyiségű alumínium-oxidból kiindulva, melynek szemcsenagyság-eloszlása a kész bevonó diszperzió
HU 215 707 Β durvaszemcsés frakciójának felel meg, a szükséges bimodális eloszlást úgy éljük el, hogy az alumínium-oxidnak egy részét a kívánt mennyiségű cérium-oxid, cirkónium-oxid, nikkel-oxid, vas-oxid, germánium-oxid, bárium-oxid és víz hozzáadása mellett nedvesen, a finomszemcsés frakció szemcsenagyság-eloszlásáig őröljük, majd az őrleményt az alumínium-oxid fennmaradt, meg nem őrölt mennyiségével homogénre keveijük.
A találmány inért szerkezeterősítő testet tartalmazó méhsejt alakú, inért kerámia- vagy fémtestű, aktív komponenst tartalmazó monolitikus katalizátor oxidos bevonó diszperzióként a fentiek szerinti többmodális diszperziót tartalmaz, a katalizátortestre, egy liter katalizátor-térfogatra számítva 30-400, előnyösen 100-300, különösen 120-270 g szárazanyag tömeget felvive. A felvitt anyagmennyiség függ a bevonandó katalizátortest felületgeometriájától, vagyis a szokásos, szabadon átjárható csatornákkal rendelkező monolitek esetében a cellasűrűségtől.
E katalizátor kész bevonata a bevonat vastagsága mentén homogén nemesfémeloszlást mutat. Különösen előnyös az inért szerkezeterősítő testet tartalmazó, méhsejt alakú, inért kerámia- vagy fémtestű, bevonó diszperzióval ellátott katalizátor, amely bevonó diszperzióként az előzőek szerint olyan diszperziót tartalmaz, amely 30-400, előnyösen 100-300, különösen előnyösen 120-270 g/liter katalizátortest mennyiségben van felvive a katalizátorra. A katalizátor ezután a katalitikusán aktív fémkomponenssel van impregnálva, ezért annak fémeloszlása rendszerint inhomogén, fémkoncentrációja a felületen nagyobb, mint a réteg mélyében.
A találmány szerinti bevonó diszperziónak egyik előnye az is, hogy a katalizátortestek csatornáit - különösen a nem porózus csatomafalakkal rendelkező katalizátortestek - mint például fémhordozók csatornáit egyenletesebben vonja be, mint a szokásos bevonó diszperziók. A szokásos bevonó diszperzióknál megfigyelhető, hogy a rétegképző anyag a diszperzió felületi feszültsége következtében a csatomasarkokban erősen felgyülemlik. A találmány szerinti bevonó diszperziónál a durvaszemcsés frakció következtében ez a hatás csökkentett. A katalizátoraktivitás és ezáltal az exoterm reakciófolyamatok folytán bekövetkező felmelegedés a katalizátorcsatomák egész keresztmetszete mentén egyenletesebb.
Ha testként sima, hullámosított, perforált és/vagy réseit fémlemezt használunk, akkor a találmány szerinti katalizátort úgy is előállíthatjuk, hogy azt utólagos formázással, vágással, halmazképzéssel, feltekercseléssel egy monolitszerű formatestekké alakítjuk. Ennél a kiviteli alaknál nem kell számolnunk a bevonatanyag csatomasarkokban történő felgyülemlésével, de a találmány szerinti diszperzió durva szemcséi a kipufogógáz örvényeltetése tekintetében itt is előnyösnek mutatkoznak. Ezen túlmenően, a bevonattal ellátott fémlemezek érintkezési helyein előnyt jelent, hogy a durva szemcsék illeszkednek egymáshoz és megnehezítik két lemez eltolódását egymástól.
Ugyanazokat az előnyöket érjük el, mint egy nem kezelt test bevonásával, ha a többmodális bevonatdiszperziót mint fedőréteget egy katalitikusán semleges és/vagy katalitikusán aktív, fmomszemcsés anyagból készült közbenső rétegre visszük fel.
Katalitikusán semleges közbenső réteg alatt olyan rétegeket értünk, amelyeket a tapadásjavítás céljából a bevonó diszperzió előtt viszünk fel (lásd a DE-OS 2 304451 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali iratot). A katalizátorok különleges kiviteli alakjai esetében például a DE-OS 3 835 184 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali irat azt javasolja, hogy azokat több, különböző összetételű, egymáson fekvő rétegből építsük fel. Egy ilyen katalizátor felépítésénél az említett előnyök biztosítása érdekében lehetséges és elegendő, ha a katalizátort csak egyetlen, a találmány szerinti többmodális bevonatdiszperzió-fedőréteggel állítjuk elő.
A katalizátor egy további kiviteli alakja abban áll, hogy egy többmodális bevonó diszperzióval kapott bevonatra egy aktív és/vagy védő, finomszemcsés fedőréteget viszünk fel. Vékony fedőrétegek esetén a találmány szerinti diszperziók előnyei ugyanis akkor is elérhetők, ha csak az alsó rétegnek van a találmány szerinti felületi durvasága. A durvaszemcsés rész megválasztandó szemcsemérete a felhordandó fedőréteg vastagságától függ.
Ilyen viszonylag vékony fedőrétegek katalitikusán aktív anyag alakjában rétegszerűen felépített, például a DE-OS 2 304 351 német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali irat szerinti katalizátoroknál fordulhatnak elő. E vékony fedőrétegek katalitikusán iners, finomszemcsés anyagból is kivitelezhetők, és azt a célt szolgálják, hogy az alattuk lévő katalizátorréteget katalizátormérgek (lásd a DE-OS 3 146004 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali iratot és az EP 0 179 578 számú európai szabadalmi leírást) ellen megvédjék vagy távol tartsák a nemkívánatos reakciópartnerektől. Előnyös módon felhasználható egy, a találmány szerinti bevonó diszperzióból készült alsó réteg is, ha a fedőréteg tapadását a durva felületre történő behorgonyzással javítani lehet.
A találmányt a következőkben a találmány szerinti bevonó diszperziók kiviteli példái segítségével közelebbről világítjuk meg. A diszperziókkal katalizátortesteket rétegelünk, és a találmány szerinti intézkedések hatásosságát a találmány szerinti katalizátorok és a technika állása szerint katalizátorok összehasonlító vizsgálata útján bizonyítjuk.
Az 1. ábra az 1. összehasonlító példa szerinti, a technika állásának megfelelő bevonó diszperzió szemcseméret-eloszlását mutatja.
A 2. ábra egy, az 1. példának megfelelő, találmány szerinti bevonó diszperzió szemcseméret-eloszlását ábrázolja.
A 3. ábra egy katalizátor keresztmetszetének sematikus képe.
A 4. ábra az:
a) 1. összehasonlító példa szerinti
b) az 1. példa szerinti katalizátorok kilépő felületének izotermáit mutatja be.
HU 215 707 Β
Az 5. ábra a 3 a. példának megfelelő, találmány szerinti katalizátorok kilépő oldali keresztmetszetének hőfokeloszlási ábrája 1 perccel azután, hogy a kipufogógáz a katalizátor előtt a megadott hőfokot elérte.
A 6. ábra ugyanaz, mint az 5. ábra szerinti hőfokeloszlási görbék a 3b. példának megfelelő, találmány szerinti katalizátorok esetében.
A 7. ábra ugyanaz, mint az 5. ábra szerinti hőfokeloszlási görbék a 3. összehasonlító példának megfelelő, technika állása szerinti katalizátorok esetében.
Katalizátortestként kordieritből készült, 102 mm hosszú, 152 mm átmérőjű, és cm2-enként 62 csatornával rendelkező méhsejttesteket használtunk. A csatornák falvastagsága 0,16 mm volt.
A bevonó diszperziók hordozóanyagaként két különböző alumínium-oxidot, A és B alumínium-oxidot használtunk fel, melyeknek tulajdonságai az alábbiak voltak:
A alumínium- oxid B alumínium- oxid
átlagos szemcseátmérő 60 pm 23 pm
90%>3 pm 90%>2,8 pm
10%>76 pm 10%>33 pm
fajlagos felület 180 m2/g 140 m2/g
2-5 nm 0-jű mezopórusok 0,48 ml/g 0,48 ml/g
> 50 nm 0-jű mezopórusok 0,52 ml/g 0,52 ml/g
A fenti táblázatnak megfelelően a két hordozóanyag szemcseméretében és fajlagos felületben különbözik egymástól. Pórussugár-eloszlásuk megközelítően azonos volt, 60 nm-es közepes szemcseátmérő mellett az A alumínium-oxid szemcséi 90%-ának átmérője 3 pmnél nagyobb volt, és szemcséi 10%-ának átmérője 76 pm-nél nagyobb. A B alumínium-oxid megfelelő adatait a fenti táblázat tünteti fel. Mindkét alumíniumoxid minősége tiszta gamma-alumínium-oxid stabilizátoradalék nélkül.
Promotorként alumínium-oxidot, cirkónium-oxidot, vas-oxidot és bárium-oxidot használtunk, amiket részben szilárd alakban, részben oldható acetát- vagy nitrátvegyületek formájában adtunk a diszperzióhoz.
A katalizátortesteket úgy vontuk be, hogy azokat a bevonó diszperzióba mártottuk. A diszperzió fölöslegét préslevegővel fújtuk ki. Ezután a katalizátortesteket 250 °C hőfokon 1 órán át levegőn szárítottuk. Az így nyert katalizátor-előtermékeket azután vizes platina-tetramin-nitráttal és ródium-nitráttal impregnáltuk, és 3 órás, 300 °C hőfokon végzett szárítás után 3 órán át 600 °C hőfokon, levegőn kalcináltuk. Ezután a katalizátorokat aktiválás céljából 600 °C hőfokon 2 órán át hidrogénáramban redukáltuk. Az impregnáló oldat platina és ródiumtartalmát úgy választottuk meg, hogy a kész katalizátoron 5:1 platina: ródium tömegarány állt be.
A bevont, kész katalizátortestek alkalmazástechnikai vizsgálata egy 1,8 1-es Otto-motorral (66 kW) ellátott vizsgálópadon történt, amely a Bosch cég egy KE-Jetronic készülékével volt ellátva. A katalizátorokkal elérhető károsanyag-konverziót változó, lambda levegőszámok mellett mértük. Valós üzemi körülmények szimulálása céljából a kipufogógáz-összetételt előre meghatározott közepes levegőszámok mellett a levegői üzemanyagarány (A/F=Air to Fuel ratio) periodikus változtatásával moduláltuk. E célból a kipufogóáramot vagy levegőpulzusokkal terheltük, vagy a KE-Jetronicot manipuláltuk megfelelően.
A kipufogógáz és a katalizátortest közötti hőfokcsere felülvizsgálatára, továbbá a katalizátorok kilépő felületéről infravörös kamerával felvételeket készítettünk. Ezek a felvételek a katalizátorok kilépési keresztmetszete feletti hőfokeloszlás meghatározására szolgáltak minden esetben 1 perccel azután, hogy a katalizátort előre meghatározott hőmérsékletű levegővel vagy kipufogógázzal terheltük.
Ezt követően a katalizátorokat az US-FTP 75 szerinti vizsgálatnak vetettük alá, hogy meghatározzuk a találmány szerinti intézkedéseknek erre az új US kipufogógáz-határértékeken alapuló vizsgálati ciklusnak eredményeire kifejtett hatását.
A katalizátorok kipufogógáz-tisztítását mindig friss, és motoröregített állapotban mértük. A motoröregítés két üzemfázisból állt, melyeket periodikusan a motoröregítés befejezéséig ismételtünk. Az első 50 perc folyamán a motort teljes terheléssel, vagyis 5600 ford./perc fordulatszámon 86 Nm terheléssel üzemeltettük.
Ilyenkor 0,993 lambda-érték levegőszám és 100 °C katalizátor előtti kipufogógáz-hőfok állt be. A második, csak 10 perces üzemi fázisban a kipufogógázhoz azonos motorüzemi adatok mellett levegőt kevertünk. A levegőszám ezáltal 1,04-re és a kipufogógáz-hőfok 1050 °C-ra emelkedett.
1. példa
Bevonó diszperzió két különböző szemcseméretű A alumínium-oxiddal;
Promotorok: cérium-oxid és cirkónium-oxid szilárd alakban
A diszperzió elkészítéséhez 3 liter vizet készítettünk elő. Ehhez a vízhez egymás után 30 g cirkóniumoxidot, 400 g A alumínium-oxidot és 400 g 25 m2/g fajlagos felületű cérium-oxidot adtunk. A promotorok közepes szemcsemérete az alumínium-oxidénak felelt meg. A diszperziót nedvesen őröltük, amíg az az 1. ábrának megfelelően körülbelül 2,8 pm maximumot mutató szemcseméret-eloszlást adott. A szemcseméret-eloszlást a Cilas cég által gyártott granulométerrel mértük. Ez az eloszlás a szokásos katalizátorokhoz használt szemcseméret-eloszlásnak felel meg. Ezután az őrlési művelet után további 400 g nem őrölt A alumínium-oxidot adtunk a diszperzióhoz, és azt homogenizáltuk.
Ennek, a jelen találmány szerinti bevonó diszperziónak a szemcseméret-eloszlása a 2. ábrán látható bimodális jellegű volt.
HU 215 707 Β
Ezzel, a találmány szerinti bevonó diszperzióval katalizátortesteket vontunk be, majd azokat impregnáltuk és aktiváltuk. Az így előállított katalizátorok 80 g gamma-alumínium-oxid, 40 g cérium-oxid és 3 g cirkónium-oxid, valamint 1,17 g platina és 0,235 g ródium/liter méhsejttesttérfogat tartalmú, 123 g wash-coatot tartalmaztak.
Az 1. példa szerint előállított katalizátorokat KI jelzéssel jelöljük.
1. Összehasonlító példa
Bevonó diszperzió egyetlen szemcsefrakciójú A alumínium-oxidból;
Promotorok: cérium-oxid és cirkónium-oxid szilárd alakban
Az 1. példában leírt, jelen találmány szerinti katalizátorok katalitikus tulajdonságainak, különösen beugrási viselkedésüknek a technika állása szerinti katalizátorok tulajdonságaival történő összehasonlítása céljából az 1. példa előirata szerint összehasonlító katalizátorokat állítottunk elő. Az 1. példában leírtakkal ellentétben, a gamma-alumínium-oxid teljes 800 g mennyiségét a promotorokkal együtt az 1. ábrán bemutatott szemcseméret-eloszlásúra őröltük nedvesen.
Az 1. összehasonlító példa szerinti katalizátorokat VKl-gyel jelöltük.
A KI és VK1 katalizátorokfelületszerkezete és rétegvastagság-eloszlása
Az 1. példa, és az 1. összehasonlító példa szerinti katalizátorok hordozórétegfelület-szerkezetének tanulmányozására a katalizátortesteket hosszirányban felvágtuk és a csatomautakat mikroszkóppal vizsgáltuk. Az 1. példában leírta, találmány szerinti bevonó diszperzióval kezelt méhsejttestek lényegesen durvább felületűek, mint a technika állása szerint bevont katalizátortestek. Ez a hatás különösen a csatomautak közepén volt érzékelhető, ahol a bevonó diszperzió felületi feszültsége következtében a legkisebb rétegvastagság alakul ki. A katalizátortest keresztmetszetének raszter-elektronmikroszkópos vizsgálatai a 3. ábrán sematikusan ábrázolt bevonatviszonyokat mutatták. Ezen az ábrán (1) a hordozóréteget és (2) a kordieritből készült csatomafalat ábrázolja. A bevonó diszperzió felületi feszültsége miatt a csatomasarkokban több bevonatanyag gyűlik fel, mint a közepén. Ez a hatás a találmány szerinti bevonó diszperzió esetében kisebb. A találmány és az 1. példa szerinti bevonó diszperzió használatánál a közepeken a közepes rétegvastagság körülbelül 34 μιη volt, míg az 1. összehasonlító példa szerinti bevonó diszperzió esetében a közepeken a közepes rétegvastagság csak mintegy 16 μιη.
A KI és VK1 katalizátorok beugrási tulajdonságai
A találmány szerint bevonatolt katalizátorok friss állapotban és 20 óra öregítés után mutatott beugrási viselkedésének vizsgálata céljából a káros anyagok (szén-monoxid, szénhidrogének, nitrogén-oxidok) konverzióját a kipufogógáz katalizátor előtti hőfoka függvényében határoztuk meg. A meghatározást minden esetben egyensúlyi körülmények között végeztük a kipufogógáz hőfokának egy hőcserélő segítségével, lépésekben végzett emelése útján. Ezalatt a vizsgálat alatt a motort részleges terheléssel, 3000 ford./perc fordulatszámon és 30 Nm terheléssel járattuk. Ez a katalizátort 60 000 óra 1 térsebességgel terhelte. A kipufogógáz összetételét a sztöchiometrikus tartomány alsó részében (lambda= 0,995) periódikus levegőpulzusokkal 1 Hz±0,5 A/F-al változtattuk.
A szén-monoxid, szénhidrogének és nitrogén-oxidok konverziója KI és VKl katalizátorokkal
A káros anyagok üzemmeleg katalizátorokkal történő konverzióját a katalizátor előtt 450 °C hőfokú kipufogógáz mellett a fentiekkel azonos üzemi körülmények között három különböző, nevezetesen 0,995; 0,999 és 1,008 levegőszám mellett határoztuk meg.
A vizsgálatok eredményeit az I. és II. táblázatokban tüntetjük fel. Az I. táblázat beugrásiteszt-adatai azt mutatják, hogy az 1. példa és a találmány szerinti katalizátorok beugrási hőfoka előnyösebb.
A legnagyobb konverzióbeli különbségek azonban az üzemmeleg katalizátoroknál mutatkoznak, vagyis olyan üzemi körülmények között, amelyek mellett a káros anyagok konverzióját a kipufogógáz komponenseknek a gázfázisból a katalizátor felületéhez történő szállítása korlátozza. Valamennyi káros anyag, de különösen a nitrogén-oxidok átalakítása az 1. példa és a találmány szerinti katalizátor esetében nyilvánvalóan jobb, mint az 1. összehasonlító példa szerinti, szokásos katalizátorok esetében. Amint ezt a II. táblázat mutatja, ez érvényes mind a friss, mind a motorban öregített kipufogógáz esetében.
Hőmérséklet-eloszlás a KI és VKl katalizátorok kilépési keresztmetszete mentén
A bimodális szemcseméret-eloszlású alumíniumoxid-tartalmú, találmány szerinti bevonatdiszperzió durva bevonatfelülete következtében a kipufogógáz jobb örvényeltetését idézi elő, és ezzel javítja a kipufogógáz hőátadását a katalizátorfelületnek.
E tulajdonságok kimutatása céljából az 1. példa és az 1. összehasonlító példa szerinti katalizátorokkal a következő méréseket végeztük el.
A katalizátorokat egy 9° nyílásszögű kónusszal ellátott konverterbe építettük be. A konverterbe egy fűtőelemmel és egy áramlésmérő műszerrel felszerelt ventilátort építettünk. A ventilátor által szállított levegőmennyiséget 80 kg/órára állítottuk be, a hőmérsékletet 320 °C-ra. A fűtést bekapcsoltuk, és pontosan egy perccel azután, amikor a levegő hőmérséklete a katalizátor belépő oldalán a 320 °C-ot elérte, a katalizátor kilépő homlokfelületén a hőmérséklet-eloszlást egy infravörös kamerával felvettük. A 4a. és 4b. ábrák a kilépő felület keresztmetszetén felvett eloszlásból nyert izotermákat mutatják. Az 1. példa és a találmány szerinti katalizátornál (4b. ábra) egy perc eltelte után a homlokfelület lényegesen nagyobb része érte el a legmagasabb hőfokot, mint az 1. összehasonlító példa szerinti katalizátornál (4a. ábra). Ez azt bizonyítja, hogy a durva felületbevonatú, találmány szerinti katalizátornál a hőátadás egyértelműen jobb, mint egy, a technika állásának megfelelő katalizátor esetében.
HU 215 707 Β
2. példa
Bevonatdiszperzió különböző szemcseméret-eloszlású A alumínium-oxiddal és B alumínium-oxiddal Promotorok: cérium-oxid, cirkónium-oxid, vas-oxid vagy bárium-oxid, oldat alakjában
Az 1. példában a bevonó diszperzió finomszemcsés frakcióját a durvaszemcsés kiindulási anyag (A alumínium-oxid) őrlésével nyertük. A durva- és finomszemcsés frakció tehát ebben a bevonó diszperzióban ugyanazon kémiai összetételű, és a szemcseméret-eloszlás kivételével lényegében azonos fizikai tulajdonságú (fajlagos felület, pórustérfogat) volt.
A 2. példában két különböző alumínium-oxidot használtunk. Ezenkívül a promotorokat sóoldatok alakjában adtuk hozzá a diszperzióhoz.
A diszperzió finomszemcsés frakciójának kiindulási anyagául ismét az A alumínium-oxid szolgált, mint az
1. példában.
A diszperzió elkészítéséhez 3 liter vizet készítettünk elő. Ebbe a vízmennyiségbe 850 g A alumínium-oxidot kevertünk. Ezután egymás után 85 g cirkónium-oxidnak megfelelő mennyiségű cirkónium-acetátot, 167 g cérium-oxidnak megfelelő mennyiségű cérium-acetátot, 32 g vas-oxidnak megfelelő mennyiségű vas-nitrátot és végül 50 g bárium-oxidnak megfelelő mennyiségű bárium-acetátot adtunk hozzá. A diszperziót nedvesen addig őröltük, amíg az 1. ábrának megfelelő szemcseméret-eloszlást kaptuk a körülbelül 2,8 pm eloszlási maximummal.
Ezután az őrlés után a diszperzióhoz 150 g B alumínium-oxidot adtunk. A bevonó diszperziót gondosan homogenizáltuk, majd ezt követően bevontuk vele a katalizátortestet. Ezt a katalizátor-előterméket a már leírt módon megszárítottuk, platinával és rádiummal impregnáltuk, kalcináltuk és aktiválás céljából redukáltuk. A kész katalizátorok egy liter méhsejttesttérfogatra számítva 160 g bevonatanyagot tartalmaztak, amely 120 g gammaaluminium-oxidból, 20 g cérium-oxidból, 10 g cirkónium-oxidból, 5 g vas-oxidból és 5 g bárium-oxidból, valamint 1,17 g platinából és 0,235 g rádiumból állt.
A 2. példa szerinti katalizátorokat a következőkben K2-vel jelöljük.
2. Összehasonlító példa
Bevonó diszperzió azonos szemcseméret-eloszlású A és B aluminium-oxidból;
Promotorok: cérium-oxid, cirkónium-oxid; és bárium-oxid, oldat alakjában liter vízbe 850 g A alumínium-oxidot és 150 g B alumínium-oxidot kevertünk. Ezután 85 g cirkóniumoxidnak megfelelő mennyiségű cirkónium-acetátot, 167 g cérium-oxidnak megfelelő mennyiségű cériumacetátot, 32 g vas-oxidnak megfelelő vas-nitrátot és 50 g bárium-oxidnak megfelelő mennyiségű báriumacetátot adtunk. A diszperziót nedvesen addig őröltük, amíg valamennyi szilárd anyag egyenletes, az 1. példában leírt eloszlásnak megfelelő szemcseméret-eloszlást mutatott. Ezzel a bevonó diszperzióval a már az 1. példában leírt módon ismét egy katalizátortestet vontunk be. Az ily módon előállított katalizátor-előtermék egy liter méhsejttestre számítva 160 g bevonó diszperziót tartalmazott, amely 120 g gamma-alumínium-oxidból, 20 g cérium-oxidból, 10 g cirkónium-oxidból, 5 g vasoxidból és 5 g bárium-oxidból állt.
Ezt a katalizátor-előterméket a 2. példában leírt módon platinával és rádiummal vontuk be. A kész katalizátor 1,17 g platinát és 0,235 g rádiumot tartalmazott egy liter méhsejttestre számítva.
A 2. összehasonlító példa szerint előállított katalizátorokat VK2-vei jelöljük.
A szén-monoxid, szénhidrogének és nitrogén-oxidok konvertálása K2 és VK2 katalizátorokkal
A szén-monoxid, szénhidrogének és nitrogén-oxidok 2. példa és 2 összehasonlító példa szerinti átalakítását 80 órás, 0,999 levegőszám, 450 °C kipufogógáz-hőfok, és 60 000 óra-1 térsebesség mellett mértük. A kipufogógáz összetételét periodikusan 1 Hz±0,5 A/F és 1 Hz ±1,0 A/F kipufogógáz-áramba táplált levegőpulzusokkal változtattuk. Ennek az aktivitásvizsgálatnak eredményeit a III. táblázatban foglaltuk össze. A katalizátorokat a III. táblázatban K2 és VK2 jelzéssel jelöltük, és azok a 2. példa, valamint a 2. összehasonlító példa szerint előállított katalizátorokra vonatkoznak. A III. táblázatból az derül ki, hogy a példa és a találmány szerinti katalizátorok valamennyi káros anyaga, de különösen a nitrogén-oxidok tekintetében jobb konverziót mutatnak, mint a 2. összehasonlító példa szerinti katalizátorok.
a. példa
Bevonatdiszperzió különböző szemcseméret- eloszlású A aluminium-oxidból és B alumínium- oxidból Promotorok: cérium-oxid, cirkónium-oxid, oldat alakjában
A diszperzió előállításához 3 liter vizet készítettünk elő. Ebbe a vízmennyiségbe 850 g A alumínium-oxidot kevertünk. Ezután egymás után 30 g cirkónium-oxidnak megfelelő mennyiségű cirkónium-acetátot és 600 g cérium-oxidnak megfelelő mennyiségű cérium-acetátot adtunk hozzá. A diszperziót nedvesen addig őröltük, amíg el nem értük az 1. ábrának megfelelő szemcseméret-eloszlást körülbelül 2,8 pm eloszlási csúccsal. Ezután az őrlési művelet után 150 g B alumínium-oxidot adtunk hozzá. A bevonó diszperziót gondosan homogenizáltuk. Ezután azzal katalizátortesteket vontunk be. Ezeket a katalizátor-előtermékeket a fentiekben leírtak szerint szárítottuk, impregnáltuk, kalcináltuk, és aktiválás céljából redukáltuk.
A kész katalizátorok egy liter méhsejttestre számítva 163 g bevonatanyagot tartalmaztak, amely 100 gamma-alumínium-oxidból, 60 g cérium-oxidból, 3 g cirkónium-oxidból, 1,17 g platinából és 0,235 g rádiumból állt. Ezeket a katalizátorokat a következőkben K3a jelöléssel jelöljük.
3b. példa
Bevonó diszperzió különböző szemcseméret-eloszlású A aluminium-oxidból és B aluminium-oxidból Promotorok: cérium-oxid, cirkónium-oxid, oldat formájában
HU 215 707 Β
A 3a. példában leírttal analóg módon, de attól eltérő A alumínium-oxid-B alumínium-oxid tömegarányú bevonó diszperziót állítunk elő. Az A alumínium-oxid mennyisége 700 g, a B alumínium-oxid mennyisége 300 g volt. Az ezzel a bevonó diszperzióval előállított katalizátorok tehát nagyobb mennyiségű durva B alumínium-oxidot tartalmaztak. E katalizátorokat a következőkben K3b jelzéssel jelöljük.
3. Összehasonlító példa
Bevonatdiszperziö azonos szemcseméret-eloszlású A alumínium-oxidból és B alumínium-oxidból; Promotorok: cérium-oxid, cirkónium-oxid, oldat alakjában
A 3b. példában leírttal azonos összetételű bevonatdiszperziót állítunk elő. A technika állásának megfelelően azonban egységes szemcseméret-eloszlású A és B alumínium-oxidot őröltünk együtt, a 2. összehasonlító példában leírt módon. Az ezzel a bevonó diszperzióval előállított katalizátorokat a továbbiakban VK3 jelöléssel jelöljük.
Hőmérséklet-eloszlás a K3a, K3b és
VK3 katalizátorok kilépési keresztmetszete felett
A K3a, K3b és VK3 katalizátorok kilépési keresztmetszete feletti hőmérséklet-eloszlás meghatározása az 1. példában leírtakkal analóg módon történt, a katalizátorokat azonban most nem forró levegővel áramoltattuk át, hanem forró motorvéggázokkal. E célból a katalizátorokat egy kísérleti konverterbe építettük be, amely 9°-os kónusszal volt ellátva. Ezt a konvertert motorvizsgáló pádon egy motor kipufogó traktusába helyeztük bele. A kipufogógáz-könyök és a konverter belépés között egy hőcserélő volt elrendezve, melynek segítségével a kipufogógáz-hőfok a motor fordulatszámától és a motorterheléstől függetlenül volt beállítható.
A motort stabil üzemi körülmények között működtettük (lambda=0,999; fordulatszám: 2500 ford./perc; terhelés=70 Nm). A kipufogógáz-hőfokot a konverterbe lépés előtt a hőcserélő segítségével egymás után 220, 240, 260 és 280 °C-ra állítjuk be. Mindig pontosan egy perccel azután, hogy a kipufogógáz a katalizátor előtt a fent nevezett értékek egyikét elérte, a katalizátortest kilépési keresztmetszete feletti hőfokeloszlást egy infravörös kamerával felvettük. Ezekben a felvételeknek kiértékelése a 3a. példa szerinti katalizátor esetében az 5. ábra szerinti, a 3b. példa szerinti katalizátor esetében a 6. ábra szerinti, a 3. összehasonlító példa és a technika állása szerinti katalizátor esetében a 7. ábra szerinti hőfokeloszlásokat eredményezte. AIV. táblázat az ezekből a hőmérséklet-eloszlásokból meghatározott, a katalizátorok kilépő felületének közepére és a katalizátorok sugarának 25, 50, illetve 75%-ára vonatkozó hőfokot tartalmazza.
Ezek az eredmények megnyerő módon mutatják, hogy a wash-bevonat (wash-coat) durvaszemcsés frak15 ciójának növekedésével a kerámiatest homogénebben és gyorsabban melegszik fel. Ezt a hatást a káros anyag konverziója következtében fellépő exoterm folyamat még erősíti.
4. példa
US-FTP 75 szerinti vizsgálat a 3b. példa és a 3. összehasonlító példa szerinti katalizátorokkal
A 3b. példa szerinti, és a 3. összehasonlító példa szerinti katalizátorokat egy 2,5 literes, 6 hengeres,
Motronic járműben a szigorított US-FTP 75 szerinti kipufogógáz-vizsgálatnak vetettük alá. A jármű a vizsgálat során egy görgős kipufogógáz-vizsgáló pádon állt.
A katalizátorokat mind friss állapotban, mind
60 órás motoröregítés után megvizsgáltuk. A vizsgálati eredményeket az V. táblázatban foglaltuk össze. Ez mutatja a károsanyag-kibocsátásokat a különösen kritikus hidegindítási fázisban, amelyben a katalizátorok felmelegedési kinetikája mértékadóan befolyásolja a káros35 anyag-kibocsátást.
Az US-FTP 75 teszt eredményei azt mutatják, hogy a szén-monoxid és a szénhidrogének konverziója a kritikus hidegindítási fázisban a 3b. példa szerinti katalizátorok esetében jobb, mint a 3. összehasonlító példa sze40 rinti, a technika állásának megfelelő katalizátorok esetében.
I. táblázat
Az 1. példa szerinti (KI) és az 1. összehasonlító példa szerinti (VK1) katalizátorok Beugrási hőfok T 50% CO-, HC- és NOx-konverziónál
Katalizátor Állapot T 50% (°C)
CO HC NOX
KI friss 335 337 319
VK1 friss 340 345 321
KI 20 órát öregített 331 336 321
VK1 20 órát öregített 336 339 325
Levegöszám: 0,995
Térsebesség: 60000 óra 1
Kipufogógáz-moduláció: 1 Hz±0,5 A/F.
HU 215 707 Β
II. táblázat
Az 1. példa szerinti (KI) és az 1. összehasonlító példa szerinti (VK1) katalizátorok CO, HC és NOX konverziója különböző levegőszámoknál
Katalizátor =0,995 =0,999 = 1,008
CO HC NOX CO HC NOX CO HC NOX
friss állapotban
KI 92,9 95,4 82,4 95,2 95,2 76,2 98,1 95,4 68,1
VK1 90,3 94,1 75,7 92,3 94,2 70,4 95,6 94,2 64,1
20 órát öregített állapotban
KI 93,2 95,2 80,3 95,5 95,4 75,0 98,3 95,2 64,2
VK1 89,3 93,5 72,2 90,9 93,6 69,7 95,4 93,6 60,7
Kipufogógáz-hőfok: 450 °C Tcrscbcsség: 60 000 óra 1 Kipufogógáz-moduláció: 1 Hz±0,5A/F.
III. táblázat
Az 2. példa szerinti (K2) és az 2. összehasonlító példa szerinti katalizátorok CO, HC és NOX konverziója
Katalizátor 1 Hz±0,5 A/F 1 Hz±l,0A/F
CO HC NOX CO HC NOX
K2 95,6 90,4 83,8 92,9 90,6 74,8
VK2 93,7 89,6 77,9 90,7 90,1 71,2
Levegőszám: 0,999 Kipufogógáz-hőfok: 450 °C Térsebesség: 60000 óra 1 Öregítés: 80 óra.
IV. táblázat
Hőmérséklet-eloszlás a K3a, K3b és VK3 katalizátorok kilépő keresztmetszete mentén
Katalizátor Belépő közép Sugármenti hőmérséklet-eloszlás
hőmérséklet CO co 25% R CC) 50% R CO 75% R CO
K3a 220 190 175 168 70
240 250 246 232 160
260 310 308 300 250
280 350 350 337 270
K3b 220 195 190 175 70
240 253 250 236 160
260 310 310 308 250
280 350 350 337 270
VK3 220 145 140 130 40
240 225 225 220 160
260 280 280 278 220
280 325 325 320 280
HU 215 707 Β
V. táblázat
Friss és motorban öregített katalizátorok károsanyag-kibocsátása az US-FTP szerinti kipufogógáz-vizsgálat hidegindítási fázisában
Katalizátor CO g/km HC g/km NOX g/km
K3b friss 3,28 0,46 0,32
VK3 friss 5,49 0,46 0,31
K3b öregített 5,96 0,54 0,67
KV3 öregített 6,72 0,63 0,61
SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (12)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Bevonó diszperzió katalízist elősegítő bevonatok előállítására inért, szerkezeterősítő testen, amely egy vagy több hőmérsékletálló hordozóanyag, mint szilárd anyag vizes diszperziójából áll, mimellett a diszperzió szilárd anyagai különböző szemcsefrakciók többmodális szemcsenagyság-eloszlásával rendelkeznek, azzal jellemezve, hogy mind a finom-, mind a durvaszemcsés szilárd anyagok nagy felületű, aktív módosulatokban vannak jelen, és a finomszemcsés frakció szemcsenagyságeloszlásának maximuma 1 pm és 10 pm között van, és a legdurvább szemcsefrakció átlagos átmérője 20 pm és 100 pm közötti, mimellett a finomszemcsés frakció tömegaránya durvaszemcsés frakcióhoz 20:1 és 1:2 közötti.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti bevonó diszperzió, azzal jellemezve, hogy a bevonó diszperzió egy vagy több további szilárd anyagot, és/vagy promotorként egy vagy több oldott vegyületet és/vagy aktív komponenst tartalmaz.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti bevonó diszperzió, azzal jellemezve, hogy a diszperzió valamennyi szilárd anyagának egy finom- és egy durvaszemcsés frakcióból álló bimodális szemcsenagyság-eloszlása van.
  4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti bevonó diszperzió, azzal jellemezve, hogy a diszperzió szilárd anyagai bimodális szemcseméret-eloszlásúak, mimellett legalább egy szilárd anyag csak egy szemcseméret-frakcióban van jelen.
  5. 5. A 4. igénypont szerinti bevonó diszperzió, azzal jellemezve, hogy a promotorok szilárd anyagként vannak jelen és csak a finomszemcsés frakcióhoz tartoznak.
  6. 6. A 2. igénypont szerinti bevonó diszperzió, azzal jellemezve, hogy aktív komponensek teljesen vagy előnyösen a durvaszemcsés frakcióra vannak leválasztva.
  7. 7. Eljárás a 3. igénypont szerinti bevonó diszperzió előállítására, azzal jellemezve, hogy a diszperzió bimodális szemcsenagyság-eloszlásának biztosítására a kész bevonó diszperzió durvaszemcsés frakciójának megfelelő szemcsenagyság-eloszlásban jelenlévő szilárd anyagok egy részét nedvesen a finomszemcsés frakció szemcsenagyság-eloszlására őröljük meg, majd az őrleményt a szilárd anyagok maradék, meg nem őrölt mennyiségével homogénre összekeveijük.
  8. 8. Eljárás hordozóanyagként aktív alumínium-oxidot és promotorként ritkaföldfém-oxidokat, különösen cérium-oxidot, cirkónium-oxidot, nikkel-oxidot, vas-oxidot, 15 germánium-oxidot és bárium-oxidot tartalmazó, az 5. igénypont szerinti bevonó diszperzió előállítására, azzal jellemezve, hogy olyan mennyiségű aktív alumíniumoxidból indulunk ki, amelynek szemcsenagyság-eloszlása a kész bevonó diszperzió durvaszemcsés frakciójá20 nak felel meg, az alumínium-oxid egy részét a kívánt mennyiségű ritkafőldfém-oxidok, cirkónium-oxid, nikkel-oxid, vas-oxid, germánium-oxid, bárium-oxid és víz hozzáadásával nedvesen, a finomszemcsés frakció szemcsenagyság-eloszlására őröljük meg, majd az őrleményt
    25 az alumínium-oxid maradék, meg nem őrölt mennyiségével homogénre keveijük.
  9. 9. Inért szerkezeterősítő testet tartalmazó, méhsejt alakú, inért kerámia- vagy fémtestű, aktív komponenst tartalmazó, bevonó diszperzióval ellátott katalizá30 tor belső égésű motorok kipufogógázainak tisztítására, amelynek bevonó diszperziója 250 °C-on levegőn szárított és - adott esetben hidrogént tartalmazó - gázáramban, 250-650 °C hőmérsékleten kezelt, azzal jellemezve, hogy a katalizátortest bevonó diszperzióként a
    35 2-6. igénypontok bármelyike szerinti többmodális diszperziót tartalmaz 30-400, előnyösen 100-300, különösen 120-270 g száraz tömeg/liter katalizátor-térfogat mennyiségben.
  10. 10. Inért szerkezeterősítő testet tartalmazó, méhsejt
    40 alakú, inért kerámia- vagy fémtestű, bevonó diszperzióval ellátott katalizátor belső égésű motorok kipufogógázainak tisztítására, amelynél a 250 °C-on levegőn szárított bevonó diszperzió az aktív komponens valamely sója vizes oldatával, vagy sói keverékének vizes oldatá45 val impregnált, szárított és - adott esetben hidrogént tartalmazó - gázáramban 250-650 °C hőmérsékleten kezelt, azzal jellemezve, hogy a katalizátortest bevonó diszperzióként az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti többmodális diszperziót tartalmaz 30-400, előnyösen
    50 100-300, különösen 120-270 g/liter katalizátor-térfogat mennyiségben.
  11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti katalizátor, azzal jellemezve, hogy a többmodális bevonó diszperzió, mint fedőréteg legalább egy, katalitikusán semleges és/vagy
    55 katalitikusán aktív anyagból álló alaprétegre felhordott.
  12. 12. A 9. vagy 10. igénypont szerinti katalizátor, azzal jellemezve, hogy egy többmodális bevonó diszperzióból előállított bevonattal, mint alsó réteggel, és egy aktív és/vagy védő jellegű finomszemcsés anyagból ké60 szült fedőréteggel előállított.
HU9300382A 1992-02-14 1993-02-12 Bevonó diszperziók kipufogógáz-katalizátorokhoz, eljárás előállításukra és az ezekkel előállított katalizátorok HU215707B (hu)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4204421A DE4204421C2 (de) 1992-02-14 1992-02-14 Katalysator für die Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU9300382D0 HU9300382D0 (en) 1993-05-28
HUT63348A HUT63348A (en) 1993-08-30
HU215707B true HU215707B (hu) 1999-02-01

Family

ID=6451709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9300382A HU215707B (hu) 1992-02-14 1993-02-12 Bevonó diszperziók kipufogógáz-katalizátorokhoz, eljárás előállításukra és az ezekkel előállított katalizátorok

Country Status (19)

Country Link
US (1) US5496788A (hu)
EP (1) EP0556554B1 (hu)
JP (1) JP3238511B2 (hu)
KR (1) KR100255093B1 (hu)
CN (1) CN1041805C (hu)
AU (1) AU653095B2 (hu)
BR (1) BR9300548A (hu)
CA (1) CA2089397C (hu)
CZ (1) CZ380092A3 (hu)
DE (2) DE4244712C2 (hu)
ES (1) ES2108769T3 (hu)
HU (1) HU215707B (hu)
MX (1) MX9300780A (hu)
PL (1) PL178211B1 (hu)
SK (1) SK380092A3 (hu)
TR (1) TR27626A (hu)
TW (1) TW296350B (hu)
UA (1) UA34421C2 (hu)
ZA (1) ZA931006B (hu)

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5958829A (en) * 1992-02-14 1999-09-28 Degussa-Huls Aktiengesellschaft Coating dispersion for exhaust gas catalysts
DE69427602T2 (de) * 1993-01-11 2001-11-22 Toyota Chuo Kenkyusho Aichi Kk Verfahren zur Reinigung von Abgasen
JP3498357B2 (ja) * 1993-05-28 2004-02-16 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒の製造方法
JP3409894B2 (ja) * 1993-11-17 2003-05-26 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
JP3511314B2 (ja) * 1994-07-12 2004-03-29 株式会社キャタラー 排気ガス浄化用触媒および排気ガス浄化方法
US6063633A (en) * 1996-02-28 2000-05-16 The University Of Houston Catalyst testing process and apparatus
JPH1076159A (ja) * 1996-09-03 1998-03-24 Hino Motors Ltd 排気ガス浄化触媒及びその製造方法
US5948377A (en) * 1996-09-04 1999-09-07 Engelhard Corporation Catalyst composition
US5948723A (en) * 1996-09-04 1999-09-07 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
US5981427A (en) * 1996-09-04 1999-11-09 Engelhard Corporation Catalyst composition
JPH10156181A (ja) * 1996-10-02 1998-06-16 Hino Motors Ltd 排気ガス浄化触媒
US6193832B1 (en) * 1997-07-25 2001-02-27 International Business Machines Corporation Method of making dielectric catalyst structures
US6130182A (en) * 1997-07-25 2000-10-10 International Business Machines Corporation Dielectric catalyst structures
US6197267B1 (en) 1997-07-25 2001-03-06 International Business Machines Corporation Catalytic reactor
DE19753738A1 (de) * 1997-12-04 1999-06-10 Degussa Verfahren zur Herstellung eines Katalysators
US6110862A (en) * 1998-05-07 2000-08-29 Engelhard Corporation Catalytic material having improved conversion performance
DE19838282A1 (de) * 1998-08-24 2000-03-02 Degussa Stickoxid-Speichermaterial und daraus hergestellter Stickoxid-Speicherkatalysator
US6350421B1 (en) 1998-08-24 2002-02-26 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag Nitrogen oxide storage material and nitrogen oxide storing catalyst prepared therefrom
US6511642B1 (en) * 1999-01-12 2003-01-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Porous material, catalyst, method of producing the porous material and method for purifying exhaust gas
DE19908394A1 (de) * 1999-02-26 2000-08-31 Degussa Katalysatormaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19914814C1 (de) * 1999-03-31 2000-12-14 Siemens Ag Rekombinationseinrichtung und Verfahren zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid mit Sauerstoff in einem Gasgemisch
EP1046423B8 (en) * 1999-04-23 2007-11-21 Umicore AG & Co. KG Layered noble metal-containing exhaust gas catalyst and its preparation
FR2792851B1 (fr) * 1999-04-29 2002-04-05 Inst Francais Du Petrole Catalyseur a base de metal noble faiblement disperse et son utilisation pour la conversion de charges hydrocarbonees
JP4443685B2 (ja) * 1999-09-10 2010-03-31 三井金属鉱業株式会社 排気ガス浄化用助触媒の製造方法
US20020082164A1 (en) * 2000-01-14 2002-06-27 Danan Dou Methods to reduce alkali material migration from NOx adsorber washcoat to cordierite
JP3858625B2 (ja) * 2000-07-27 2006-12-20 株式会社豊田中央研究所 複合酸化物とその製造方法及び排ガス浄化用触媒とその製造方法
US6521566B1 (en) * 2000-10-04 2003-02-18 Catalytica Energy Systems, Inc. Mixed oxide solid solutions
US6680279B2 (en) * 2002-01-24 2004-01-20 General Motors Corporation Nanostructured catalyst particle/catalyst carrier particle system
JP4019357B2 (ja) * 2002-05-02 2007-12-12 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒粉末の製造方法及び排気ガス浄化触媒の製造方法
DE50307381D1 (de) * 2002-07-31 2007-07-12 Volkswagen Ag Verfahren zur erstellung von kennlinien oder kennlinienfeldern zur steuerung von verbrennungskraftmaschinen
EP1527263B1 (de) * 2002-07-31 2012-09-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur applikativen anpassung einer motorsteuerung und nach dem verfahren erhaltene motorsteuerung
US7056856B2 (en) * 2002-09-09 2006-06-06 Airflow Catalyst Systems, Inc. Tin oxide exhaust catalyst supports and catalysts stable at high temperatures
DE10305387A1 (de) * 2003-02-11 2004-08-26 Interkat Katalysatoren Gmbh Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen für Katalysatoren
DE102004043421A1 (de) * 2004-09-06 2006-03-23 W.C. Heraeus Gmbh Katalysator für 2-Takt-Motoren oder Kleinmotoren
DE102004051376A1 (de) * 2004-09-13 2006-03-30 Matthias Mangold Herstellungsverfahren für ein Abgasreinigungsmittel und Abgasreinigungsmittel
US7332454B2 (en) * 2005-03-16 2008-02-19 Sud-Chemie Inc. Oxidation catalyst on a substrate utilized for the purification of exhaust gases
JP2006346656A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒とその製造方法
US7507618B2 (en) * 2005-06-27 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles
JP4907108B2 (ja) * 2005-06-28 2012-03-28 株式会社キャタラー スラリーの粘度の調整方法および排ガス浄化触媒用コーティングスラリー
DE102005032723A1 (de) * 2005-07-13 2007-01-18 Süd-Chemie AG Mehrschichtkatalysator auf Niobbasis zur katalytischen Umsetzung von Kohlenwasserstoffen
JP2008023501A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
EP3536919A1 (en) 2008-02-05 2019-09-11 BASF Corporation Gasoline engine emissions treatment systems having particulate traps
US8575063B2 (en) * 2008-10-27 2013-11-05 Hongying He Nickel-based reforming catalysts
ES2593112T3 (es) * 2009-04-03 2016-12-05 Japan Tobacco, Inc. Cigarrillo y método para tratar material para cigarrillos
US8475755B2 (en) * 2009-08-21 2013-07-02 Sub-Chemie Inc. Oxidation catalyst and method for destruction of CO, VOC and halogenated VOC
US8815189B2 (en) 2010-04-19 2014-08-26 Basf Corporation Gasoline engine emissions treatment systems having particulate filters
US9242211B2 (en) 2011-05-30 2016-01-26 The Babcock & Wilcox Company Catalysts possessing an improved resistance to poisoning
GB201303396D0 (en) * 2013-02-26 2013-04-10 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a combustion engine
EP3045227B1 (en) * 2013-09-11 2019-12-11 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd Exhaust gas purification catalyst
EP2905074B1 (de) 2014-02-06 2019-04-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Katalytisch wirksame Zusammensetzung für einen Mehrschichtkatalysator zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsabgasen
EP2905077B1 (de) 2014-02-06 2018-08-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Katalytisch wirksame Zusammensetzung mit großer CO-Oberfläche
MX2017009311A (es) 2015-01-16 2017-11-08 Basf Corp Nano-aglomerante funcional.
CN104801313B (zh) * 2015-04-15 2017-08-29 永康市奥鑫科技有限公司 一种用于挥发性有机废气净化的催化剂及其制备方法
US10201807B2 (en) * 2015-06-18 2019-02-12 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst designed to be first in an SCR system
WO2018021192A1 (ja) 2016-07-29 2018-02-01 住友化学株式会社 アルミナおよびそれを用いた自動車触媒の製造方法
EP3525927A4 (en) * 2016-10-12 2020-05-27 BASF Corporation CATALYTIC ITEM
US11260370B2 (en) 2018-03-29 2022-03-01 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Composition for exhaust gas purification, exhaust gas purifying catalyst containing same, and exhaust gas purifying catalyst structure
WO2020138298A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 ユミコア日本触媒株式会社 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法
RU2703560C1 (ru) * 2019-05-30 2019-10-21 Акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" Способ приготовления катализатора
CN115916397A (zh) * 2020-04-15 2023-04-04 巴斯夫公司 具有pgm梯度结构的排放控制催化剂制品
JPWO2021251360A1 (hu) * 2020-06-09 2021-12-16
CN114644845B (zh) * 2022-04-08 2023-05-05 中国科学院过程工程研究所 一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5167276A (hu) * 1974-12-09 1976-06-10 Kobe Steel Ltd
DE2538706C2 (de) * 1975-08-30 1984-01-19 Kali-Chemie Ag, 3000 Hannover Verfahren zur Reinigung von Autoabgasen
DE2942728A1 (de) * 1979-10-23 1981-05-07 Bremshey Ag, 5650 Solingen Doppelwandige auspuffrohrleitung
FR2512004A1 (fr) * 1981-08-27 1983-03-04 Rhone Poulenc Spec Chim Composition d'alumine pour le revetement d'un support de catalyseur, son procede de fabrication et le support de catalyseur obtenu
DE3146004A1 (de) * 1981-11-20 1983-05-26 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum schutz von katalysatoren fuer die reinigung der abgase von mit verbleiten kraftstoffen betriebenen verbrennungskraftmaschinen
AU2362084A (en) * 1983-02-14 1984-08-23 Engelhard Corporation Catalysts with support coatings
JPS60168537A (ja) * 1984-02-10 1985-09-02 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 一体構造型排ガス浄化用触媒の製造方法
EP0179578B1 (en) * 1984-10-22 1990-07-04 Ford Motor Company Limited Method of increasing the operational life of a catalyst
CA1260909A (en) * 1985-07-02 1989-09-26 Koichi Saito Exhaust gas cleaning catalyst and process for production thereof
US5166118A (en) * 1986-10-08 1992-11-24 Veba Oel Technologie Gmbh Catalyst for the hydrogenation of hydrocarbon material
DE3835184A1 (de) * 1987-10-30 1989-05-11 Degussa Platin-freier dreiwegkatalysator
JP2680597B2 (ja) * 1988-03-14 1997-11-19 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US4868149A (en) * 1988-05-23 1989-09-19 Allied-Signal Inc. Palladium-containing catalyst for treatment of automotive exhaust and method of manufacturing the catalyst
DE3830318A1 (de) * 1988-09-07 1990-03-15 Degussa Abgaskatalysator mit verminderter neigung zu speicherung von schwefeloxiden und schwefelwasserstoffemission
FR2649400B1 (fr) * 1989-07-10 1993-01-08 Norsolor Sa Copolymeres en etoile et leur procede de fabrication
DE3939921A1 (de) * 1989-12-02 1991-06-06 Degussa Anordnung zur katalytischen reinigung der auspuffgase von verbrennungsmotoren, insbesondere nach dem zweitaktprinzip
US5041407A (en) * 1989-12-14 1991-08-20 Allied-Signal Inc. High-temperature three-way catalyst for treating automotive exhaust gases
FI896294A (fi) * 1989-12-28 1991-06-29 Kemira Oy Foerfarande foer framstaellning av katalytcellsystem anvaendbart vid rening av avgaser.
US5179060A (en) * 1990-11-28 1993-01-12 Ford Motor Company Dispersion enhanced pt group metal catalysts and method of making the catalysts
US5114901A (en) * 1991-02-19 1992-05-19 General Motors Corporation Ceramic coating for a catalyst support

Also Published As

Publication number Publication date
UA34421C2 (uk) 2001-03-15
EP0556554A3 (en) 1993-10-20
TW296350B (hu) 1997-01-21
TR27626A (tr) 1995-06-14
CN1041805C (zh) 1999-01-27
KR930017616A (ko) 1993-09-20
PL178211B1 (pl) 2000-03-31
JP3238511B2 (ja) 2001-12-17
HUT63348A (en) 1993-08-30
CZ380092A3 (en) 1993-12-15
SK380092A3 (en) 1994-08-10
US5496788A (en) 1996-03-05
DE4244712C2 (de) 1996-09-05
ZA931006B (en) 1993-09-13
AU653095B2 (en) 1994-09-15
EP0556554A2 (de) 1993-08-25
PL297715A1 (en) 1993-11-15
EP0556554B1 (de) 1997-09-17
CA2089397A1 (en) 1993-08-15
HU9300382D0 (en) 1993-05-28
JPH067683A (ja) 1994-01-18
CN1075271A (zh) 1993-08-18
DE4244712A1 (de) 1994-04-14
DE59307358D1 (de) 1997-10-23
AU3302593A (en) 1993-08-19
ES2108769T3 (es) 1998-01-01
KR100255093B1 (ko) 2000-05-01
MX9300780A (es) 1993-12-01
BR9300548A (pt) 1993-08-17
CA2089397C (en) 1999-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU215707B (hu) Bevonó diszperziók kipufogógáz-katalizátorokhoz, eljárás előállításukra és az ezekkel előállított katalizátorok
KR100843992B1 (ko) 촉매 장치
US5958829A (en) Coating dispersion for exhaust gas catalysts
KR100661258B1 (ko) 자동차배기촉매및이의제조방법
KR20110050676A (ko) 배기가스 정화용 촉매 및 이것을 이용한 배기가스 정화방법
JP2002113362A (ja) 排ガス浄化触媒およびその製造および使用
JPH1170332A (ja) 内燃機関用排気ガス浄化触媒およびその製造方法
WO2018159214A1 (ja) 排気ガス浄化用フィルタ及びその製造方法
US11285467B2 (en) Catalyst article and the use thereof for filtering fine particles
JPH0584443A (ja) 触媒支持体用のセラミツク被覆
JP6875615B1 (ja) 排気ガス浄化用触媒、排気ガスの浄化方法、及び排気ガス浄化用触媒の製造方法
JP2022061979A (ja) 排ガス用浄化触媒組成物、及び自動車用排ガス浄化触媒
KR20140011312A (ko) 탈초촉매 조성물, 및 그것을 이용한 탈초방법
EP0923990A1 (en) Composite catalyst for treatment of exhaust gas
JPWO2019131176A1 (ja) 水素製造用触媒及びこれを用いた排ガス浄化用触媒
JP7329060B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒、排気ガスの浄化方法、及び排気ガス浄化用触媒の製造方法
EP3978115A1 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system using said exhaust gas purification catalyst
JP7124123B2 (ja) 排気ガス酸化用触媒、その製造方法及びそれを用いた排気ガス酸化方法
JP3362532B2 (ja) 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
US12036532B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system using the exhaust gas purification catalyst
WO2023085091A1 (ja) 排ガス浄化触媒、排ガスの浄化方法、及び排ガス浄化触媒の製造方法
RU2790008C2 (ru) Катализатор для очистки выхлопного газа
WO2022071926A1 (en) A catalyst article and the use thereof for filtering fine particles
WO2019187198A1 (ja) 排ガス浄化用触媒
WO2022158270A1 (ja) 排ガス浄化触媒用粒子

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee