DE1184328B - Oxidation catalysts and processes for their preparation - Google Patents
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Description
Oxydationskatalysatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft neue Oxydationskatalysatoren zur Verbrennung von Verunreinigungen in Gasströmen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemäßen neuen Katalysatoren werden vor allem in Auspuffsystemen von Verbrennungsmotoren zur Verhinderung oder Herabsetzung des Ausströmens von Kohlenmonoxyd und anderer unverbrannter oder teilweise verbrannter Produkte in die Atmosphäre verwendet. Dadurchkönnen rauchartige Nebel (» Smog « 3 bildende Stoffe aus-den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren praktisch voliständig entfernt werden.Oxidation Catalysts and Processes for Their Preparation The Invention relates to new oxidation catalysts for the combustion of impurities in gas streams and methods of making them. The new catalysts of the invention are especially in exhaust systems of internal combustion engines to prevent or reduce the release of carbon monoxide and other unburned or partially burned Products used in the atmosphere. This can create smoke-like fog ("smog" 3 forming substances from the exhaust gases of internal combustion engines practically completely removed.
Die Verbrennung von Treibstoffen in einem Fahrzeugmotor, z. B. einem normalen Benzin-oder Dieselmotor, ist bekanntlich verhältnismäßig unvollständig. The combustion of fuels in a vehicle engine, e.g. B. a normal gasoline or diesel engine is known to be relatively incomplete.
Ein beträchtlicher Teil des Treibstoffes wird in unverbranntem oder teilweise oxydiertem Zustand als Auspuffgas in die Atmosphäre entlassen und führt insbesondere in Stadtgebieten zur Luftverseuchung. Die Auspuffgase aus Verbrennungsmotoren enthalten ein Gemisch giftiger Stoffe, wie Kohlenmonoxyd, und andere unerwünschte oxydierbare Verbindungen, wie gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, sauerstoffhaltige organische Verbindungen, wie Aldehyde und organische Säuren, welche auf Grund der obengenannten verhältnismäßig unvollständigen Verbrennung der Treibstoffe vorliegen.A considerable part of the fuel is in unburned or partially oxidized state released into the atmosphere as exhaust gas and leads especially in urban areas for air pollution. The exhaust gases from internal combustion engines contain a mixture of toxic substances such as carbon monoxide and other undesirable substances oxidizable compounds such as saturated and unsaturated hydrocarbons, oxygen-containing organic compounds, such as aldehydes and organic acids, which are due to the The above-mentioned relatively incomplete combustion of the fuels is present.
Mit » Kaltstartauspuffgase< werden in der Beschreibung die Auspuffgase bezeichnet, welche beim Betrieb von Verbrennungsmotoren gebildet werden, wenn diese niedrige Temperaturen von 250 bis 350°C atfweisen. Derartige Gase enthalten verhältnismäßig große Mengen an unverbrannten oder teilweise verbrannten Treibstoffen, die bis zu 50 °/o des dem Motor zugeführten Treibstoffes ausmachen. "Cold start exhaust gases" are used in the description to refer to the exhaust gases denotes which are formed during the operation of internal combustion engines when these at low temperatures of 250 to 350 ° C. Such gases contain proportionally large amounts of unburned or partially burned fuel up to Make up 50 per cent of the fuel supplied to the engine.
Unter » Leerlaufauspuffgase « sind solche Auspuffgase zu verstehen, die in Verbrennungsmotoren bei negativer Beschleunigung oder im Leerlauf gebildet werden. Diese Gase enthalten ebenfalls erhebliche Mengen an unverbrannten oder teilweise verbrannten Treibstoffen. Die Mengen liegen in der gleichen Größenordnung wie bei den Kaltstartauspuffgasen. Under "idle exhaust gases" are to be understood such exhaust gases, which are formed in internal combustion engines during negative acceleration or when idling will. These gases also contain significant amounts of unburned or partial burned fuel. The quantities are in the same order of magnitude as for the cold start exhaust gases.
Die Menge an unverbrannten oder teilweise verbrannten oxydierbaren Verbindungen in Auspuffgasen schwankt beträchtlich. Derartige Gase enthalten im allgemeinen 2 bis 3 Volumprozent Kohlenmonoxyd und 0, 1 bis 0, 3 °/0 einer Mischung gesättigter und ungesättigter Kohlenwasserstoffe und sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen, wie Aldehyde und organische Säuren. Die Menge dieser Stoffe in Auspuffgasen hängt vom Verbrennungsmotor und den Bedingungen, unter denen dieser betrieben wird, ab.The amount of unburned or partially burned oxidizable Compounds in exhaust gases vary considerably. Such gases are contained in the generally 2 to 3 percent by volume of carbon monoxide and 0.1 to 0.3% of a mixture saturated and unsaturated hydrocarbons and oxygenated organic ones Compounds such as aldehydes and organic acids. The amount of these substances in exhaust gases depends on the internal combustion engine and the conditions under which it is operated, away.
Da Verbrennungsmotoren, wie Benzinmotoren, normalerweise mit'einembenzin-reichenLuftgemisch laufen, werden beispielsweise während der normalen Fahrtbedingungen eines Kraftwagens etwa 1 bis 4Q/0 des dem Motor zugefiihrten TreibstoSs als unverbranntes oder teilweise verbranntes Material in Form des obengenannten Gemisches :-in die Auspuffgase entlassen. Diese Menge nimmt beim Leerlauf des Motors auf etwa 2 bis 8°/o zu und kauri beim Kaltstart oder bei negativer Beschleunigung bis zu 50°/0 betragen. Since internal combustion engines, such as gasoline engines, normally use an air mixture that is rich in petrol run, for example, during normal driving conditions of a motor vehicle about 1 to 4Q / 0 of the fuel fed to the engine as unburned or partial Burned material in the form of the above mixture: -Discharge in the exhaust gases. This amount increases to about 2 to 8 ° / o when the engine is idling, and kauri when the engine is idling Cold start or negative acceleration up to 50 ° / 0.
Es ist bereits bekannt, zur Reiniging oder Beseitigung der obengenannten Auspuffgase bestimmte Oxydationskatalysatoren zu verwenden. Derartige Katalysatoren wurden gew6hnlich in der-Auspuffleitung von Verbrennungsmotoreli angeordnet und mit einer Mischung von Luft und den Auspuffgasen der Motoren zusammengebracht, un-i die unerwünschten Bestandteile der Auspuffgase katalytisch zu oxydieren und damit zu entfernen. Es wurde auch schon vorgeschlagen, bestimmte spezielle Oxydationskatalysatoren in besonders konstruierten W. uspufftopfen derartig zu verwenden, daß Luft mit den Auspuffgasen unmittelbar vor dem Kontakt dieser Gase mit dem Katalysator vermischt wird. Die Luft dient als Sauerstoffquelle zur katalytischen Oxydation. Ein derartiger typischer katalytischer Auspufftopf ist in der USA.-Patentschrift 2 909 415 beschrieben. Auf Grund der Schwierigkeit, einen genügend aktiven Oxydationskatalysator zur Verfügung zu stellen, der bei den starken Schwankungen der Temperatur und Konzentration an oxydierbaren Stoffen, wie sie gewöhnlich in den obengenannten Auspuffgasen angetroffen werden, arbeitet, fanden bisher allerdings solche Oxydationskatalysatoren und bzw. oder Auspufftöpfe, welche derartige Katalysatoren enthalten, keine nennenswerte Verwendung. Es sind ferner Verbrennungskammern bekannt, deren Innenwandung teilweise eine fest haftende hochfeuerfeste keramische Schicht mit Oxydationskatalysatoreigenschaften aufweist, wobei diese Schicht ein Gemisch bestimmter seltener Erdmetalle enthält. It is already known to clean or remove the above Exhaust gases to use certain oxidation catalysts. Such catalysts were usually placed in the exhaust pipe of internal combustion engines and combined with a mixture of air and the exhaust gases of the engines, un-i to oxidize the undesirable components of the exhaust gases catalytically and thus to remove. Certain special oxidation catalysts have also been proposed to be used in specially designed W. puff pots in such a way that air with the Exhaust gases are mixed immediately before these gases come into contact with the catalyst will. The air serves as a source of oxygen for catalytic oxidation. One of those a typical catalytic muffler is described in U.S. Patent 2,909,415. Because of the difficulty of having a sufficiently active oxidation catalyst available to face the sharp fluctuations in temperature and concentration at oxidizable substances, as they are usually found in the above-mentioned exhaust gases are working, but have so far found such oxidation catalysts and / or or mufflers containing such catalysts are not worth mentioning Use. There are also known combustion chambers, the inner wall of which is partially a firmly adhering, highly refractory ceramic layer with oxidation catalyst properties having, this layer containing a mixture of certain rare earth metals.
Die vorstehend besprochenen Oxydationskatalysatoren arbeiten bei Temperaturen unterhalb 450°C nicht oder nicht wirksam. Derartige Katalysatoren sind im allgemeinen wirkungslos bei der katalytischen Oxydation, wenn sie mit lufthaltigen Kaltstartauspuffgasen bei Temperaturen von 250 bis 350°C während der Startbedingungen zusammengebracht werden. Der Zusatz von Luft zu den Auspuffgasen, der zwar notwendig ist, um Sauerstoff zur katalytischen Oxydation der Auspuffgase zur Verfügung zu stellen, setzt gewöhnlich ebenfalls die Temperatur der Auspuffgase unter 450° C herab. The oxidation catalysts discussed above work at Temperatures below 450 ° C not or not effective. Such catalysts are generally ineffective in catalytic oxidation if they are aerated Cold start exhaust gases at temperatures of 250 to 350 ° C during start conditions be brought together. The addition of air to the exhaust gases, although necessary is to provide oxygen for the catalytic oxidation of the exhaust gases usually also sets the temperature of the exhaust gases below 450 ° C down.
Zweck der Erfindung ist es, neue Oxydationskatalysatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen, die den vorstehend aufgezeigten Nachteilen wirksam begegnen. The purpose of the invention is to find new oxidation catalysts and processes to provide for their production, the disadvantages identified above counter effectively.
Die Erfindung stellt neue Oxydationskatalysatoren zur Verfügung, die durch einen Gehalt an aktiviertem porösem Metalloxyd von Metallen der Gruppe 11, III, IVa und VIa des Periodischen Systems gekennzeichnet sind, welches auf seiner Oberfläche ein Gemisch aus einer überwiegenden Menge Kupferoxyd und einer geringeren Menge eines seltenen Erdmetalloxyds oder einer Mischung von Oxyden der seltenen Erdmetalle aufweist. The invention provides new oxidation catalysts available, those by a content of activated porous metal oxide of metals of the group 11, III, IVa and VIa of the Periodic Table are marked on its Surface a mixture of a predominant amount of copper oxide and a smaller amount Amount of a rare earth metal oxide or a mixture of rare earth oxides Has earth metals.
Die vorliegende Erfindung stellt auch Katalysatoren der beschriebenen Art zur Verfügung, bei denen das aktive poröse Metalloxyd bestimmte nachstehend definierte physikalische Eigenschaften aufweist, die sie zur praktisch vollständigen Oxydation und Entfernung der giftigen und smogbildenden Gase und Dämpfe in den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren geeignet machen. The present invention also provides catalysts of the types described Type available in which the active porous metal oxide is certain below has defined physical properties that make it practically complete Oxidation and removal of toxic and smog-forming gases and vapors in the exhaust gases of internal combustion engines.
Die vorliegende Erfindung beruht zum Teil auf dem Befund, daß ein Katalysator, der ein aktives poröses Metalloxyd von Metallen der Gruppe 11, III, IVa und VIa des Periodischen Systems aufweist, welches auf seiner Oberfläche eine vorzugsweise einheitliche Mischung aus einer überwiegenden Menge an Kupferoxyd und einem Oxyd eines oder mehrerer der Metalle der seltenen Erden, vorzugsweise einem Oxyd eines oder mehrerer Metalle der seltenen Erden, welche zu höheren Wertigkeitsstufen als der dreiwertigen Stufe oxydierbar sind, enthält, ein äußerst aktiver Oxydationskatalysator darstellt. The present invention is based in part on the finding that a Catalyst, which is an active porous metal oxide of metals of group 11, III, IVa and VIa of the Periodic Table, which has a preferably uniform mixture of a predominant amount of copper oxide and an oxide of one or more of the rare earth metals, preferably one Oxide of one or more rare earth metals, which lead to higher valence levels than the trivalent stage are oxidizable, contains an extremely active oxidation catalyst represents.
Die aktiven porösen Metalloxyde von Metallen der Gruppe II, III, IVa und VIa des Periodischen Systems sind schwer schmelzbare Metalloxyde, die eine bestimmte Kristallstruktur besitzen und vor der Aktivierung ein definiertes Röntgenbeugungsdiagramm aufweisen. Bei der Aktivierung, die gewöhnlich durch Erhitzen auf erhöhte Temperaturen erfolgt, verliert ein derartiges Metalloxyd in beträchtlichem Ausmaß seine Kristallinität und zeigt ein, wenn auch weniger deutlich definiertes Röntgenbeugungsdiagramm als das entsprechende katalytisch inaktive poröse Metalloxyd. The active porous metal oxides of metals of group II, III, IVa and VIa of the Periodic Table are metal oxides that are difficult to melt and are one have a certain crystal structure and a defined X-ray diffraction diagram before activation exhibit. During activation, usually by heating to elevated temperatures occurs, such a metal oxide loses its crystallinity to a considerable extent and shows an X-ray diffraction diagram, albeit less clearly defined than the corresponding catalytically inactive porous metal oxide.
Besonders brauchbare katalytisch aktive, poröse Metalloxyde für die vorliegende Erfindung sind poröses Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd, Chromoxyd, Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd und Berylliumoxyd. Von diesen aktiven porösen Metalloxyden werden Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd und Zirkonoxyd bevorzugt. Particularly useful catalytically active, porous metal oxides for present invention are porous aluminum oxide, thorium oxide, chromium oxide, magnesium oxide, Zirconium oxide and beryllium oxide. Of these active porous metal oxides, aluminum oxide, Thorium oxide and zirconium oxide preferred.
Besonders bevorzugt ist Aluminiumoxyd.Aluminum oxide is particularly preferred.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß beim Zusammenbringen einer Mischung von Luft und Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren mit dem neuen Katalysator der Erfindung bei Temperaturen im Bereich von 250 bis 950°C praktisch sämtliche unerwünschten oxydierbaren Bestandteile katalytisch zu Kohlendioxyd und Wasser oxydiert und hierdurch die Abgase gereinigt werden. According to the invention it was found that when bringing a Mixing of air and exhaust gases from internal combustion engines with the new catalytic converter of the invention at temperatures in the range of 250 to 950 ° C practically all unwanted oxidizable constituents are catalytically oxidized to carbon dioxide and water and thereby the exhaust gases are cleaned.
Es ist bekannt, daß die vorstehend genannten porösen Metalloxyde in einer speziellen Form existieren oder hergestellt werden müssen, um katalytisch aktiv zu sein. So sind z. B. vom Aluminium mehrere kristalline Formen bekannt, z. B. das sogenannte -, y-, X und A-Aluminiumoxyd. Im allgemeinen kann man y-Aluminiumoxyd durch Erhitzen von gefälltem Aluminiumhydroxyd oder durch Zersetzen eines Aluminiumsalzes, beispielsweise Aluminiumnitrat, bei Temperaturen zwischen etwa 425 und 540° C herstellen. Es ist auch bekannt, daß beim Erhitzen von y-Aluminiumoxyd auf über 1150°C diese Form nach und nach in A-Aluminiumoxyd, x-Aluminiumoxyd und schließlich in das trigonale kristalline oder a-Aluminiumoxyd übergeht, das ohne weitere Verarbeitung katalytisch inaktiv ist. Man kann jedoch ein derartiges a-Aluminiumoxyd katalytisch aktiv machen, beispielsweise durch Behandlung mit Ammoniumnitrat und Salpetersäure und anschließende Kalzinierung. Es wurde erfindungsgemäß jedoch festgestellt, daß man jedes der vorstehend genannten katalytisch aktiven, porösen Aluminiumoxyde oder andere beschriebene aktivierte, hochschmelzende poröse Metalloxyde für die Zwecke der Erfindung verwenden kann. It is known that the aforementioned porous metal oxides exist in a special form or have to be manufactured in order to be catalytic to be active. So are z. B. from aluminum several crystalline forms known, z. B. the so-called -, y-, X and A-aluminum oxide. In general, y-aluminum oxide can be used by heating precipitated aluminum hydroxide or by decomposing an aluminum salt, for example aluminum nitrate, at temperatures between about 425 and 540 ° C. It is also known that when γ-aluminum oxide is heated to over 1150 ° C this Form little by little into A-alumina, x-alumina and finally into the trigonal crystalline or α-aluminum oxide passes over, which catalytically without further processing is inactive. However, such a-aluminum oxide can be made catalytically active, for example by treatment with ammonium nitrate and nitric acid and then Calcination. However, it has been found in the present invention that any of the above named catalytically active, porous aluminum oxides or other activated, refractory porous metal oxides can be used for the purposes of the invention.
Man kann zwar jedes poröse Aluminiumoxyd mit den vorstehend genannten Eigenschaften für die erfindungsgemäßen Katalysatoren verwenden, doch wurde festgestellt, daß man vorzugsweise ein im Handel erhältliches katalytisches A-Aluminiumoxyd verwendet. Although you can use any porous aluminum oxide with the above Use properties for the catalysts of the invention, but it has been found that a commercially available catalytic A-alumina is preferably used.
Die als ein Bestandteil oder Teil der erfindungsgemäßen Katalysatoren als besonders brauchbar befundenen aktiven porösen Metalloxyde sind durch ein Porenvolumen von etwa 0, 2 bis etwa 0, 4 ml/g und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 70 bis 90 A gekennzeichnet. Die Messung der Porengröße, einschließlich des Porenvolumens und Porendurchmessers an verschiedenen porösen Stoffen ist eingehend von C. L. Drake und H. L. Ritter in der Zeitschrift » Industrial and Engineering Chemistry «, Analytical Edition, Bd. 17, S. 782 bis 791 (1945), beschrieben. Die dort angegebenen Methoden wurden im wesentlichen zur Bestimmung der durchschnittlichen Porendurchmesser und anderer Porenmessungen der katalytisch aktiven, porösen Metalloxyde, die in den Katalysatoren der Erfindung verwendet wurden, angewandt. Die bevorzugten katalytisch aktiven, porösen Metalloxyde sind weiterhin gekennzeichnet durch eine spezifische Oberfläche von 50 bis 150 m2/g, vorzugsweise 80 bis 120 m3/g, gemessen nach der Methode von Brunauer, E m m e t und T e 11 e r, sAdvances in Colloid Science «, Bd. I, S. I bis 36 (1932), New York, Interscience Publishers. As a constituent or part of the catalysts of the invention Active porous metal oxides found particularly useful are by pore volume from about 0.2 to about 0.4 ml / g and an average pore diameter of 70 to 90 A marked. The measurement of pore size, including pore volume and pore diameter on various porous materials is detailed by C. L. Drake and H. L. Ritter in the journal "Industrial and Engineering Chemistry", Analytical Edition, Vol. 17, pp. 782 to 791 (1945). The methods specified there were essentially used to determine the average pore diameter and other pore measurements of the catalytically active, porous metal oxides that are present in the Catalysts of the invention were used. The preferred catalytic active, porous metal oxides are further characterized by a specific Surface of 50 to 150 m2 / g, preferably 80 to 120 m3 / g, measured according to the Method by Brunauer, E m e t and T e 11 e r, sAdvances in Colloid Science «, Vol. I, pp. 1-36 (1932), New York, Interscience Publishers.
Eines der aktivierten porösen Metalloxyde, welches in einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Katalysatoren verwendet wird, ist ein katalytisch
aktives A-Aluminiumoxyd, welches durch Kalzination bei Temperaturen zwischen 400
und 900° C, vorzugsweise 450 bis 550° C, von ou-Aluminiumoxydtrihydrat hergestellt
ist. Während der Kalzinierung bilden sich durch den Verlust an Wasser und die gleichzeitig
erfolgende Aluminiumoxydumkristallisation zahlreiche große Poren, und man erhält
gewöhnlich ein poröses, katalytisch aktives A-Aluminiumoxyd, welches die nachstehenden
charakteristischen Röntgenbeugungsdiagramm-d-Werte (gefilterte Cu-K-Strahlung) und
relativen Intensitäten aufweist. 10 bedeutet die stärkste Beugung.
Wie oben bereits bemerkt, wird zur Herstellung der neuen Katalysatoren der Erfindung eine Mischung aus Kupferoxyd und bestimmten Oxyden der seltenen Erdmetalle, vorzugsweise diejenigen der Cer-Gruppe, z. B. Cer, Praseodym, Neodym Samarium oder Europium, oder ein Gemisch von Kupferoxyd und Mischungen dieser seltenen Erdmetalloxyde, auf die Oberflächen irgendeines der aktivierten porösen Metalloxyde aufgebracht. As noted above, the new catalysts are used to manufacture the new catalysts the invention a mixture of copper oxide and certain oxides of the rare earth metals, preferably those of the cerium group, e.g. B. cerium, praseodymium, neodymium or samarium Europium, or a mixture of copper oxide and mixtures of these rare earth metal oxides, applied to the surfaces of any of the activated porous metal oxides.
Die Mischungen von Kupferoxyd und seltenen Erdmetalloxyden können auf die Oberfläche einschließlich der Oberflächen innerhalb der Poren irgendeines der vorstehend erwähnten aktivierten porösen Metalloxyde auf verschiedenste Weise aufgebracht oder einverleibt werden. Beispielsweise kann man ein aktives poröses Metalloxyd mit einer Dispersion von Kupferoxyd und einem oder mehreren der seltenen Erdmetalloxyde in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, wie Methanol, Athanol oder Aceton, behandeln. Das Lösungsmittel läßt man dann aus dem porösen Metalloxyd verdampfen. Die aktiven porösen Metalloxyde können auch getrennt in beliebiger Reihenfolge mit einer Dispersion von Kupferoxyd in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel und mit einer Dispersion eines oder mehrerer der seltenen Erdmetalloxyde in einer flüchtigen Flüssigkeit behandelt werden. Allerdings bietet diese getrennte Behandlung keine Vorteile, und eine einzige Behandlung mit einer eine Mischung von Kupferoxyd und einem oder mehreren der seltenen Erdmetalloxyde enthaltenden Dispersion wird bevorzugt. The mixtures of copper oxide and rare earth metal oxides can on the surface including the surfaces within the pores of any the aforementioned activated porous metal oxides in various ways applied or incorporated. For example, you can have an active porous Metal oxide with a dispersion of copper oxide and one or more of the rare ones Earth metal oxides in a volatile organic solvent such as methanol, ethanol or acetone. The solvent is then left out of the porous metal oxide evaporate. The active porous metal oxides can also be separated in any order with a dispersion of copper oxide in a volatile organic solvent and with a dispersion of one or more of the rare earth metal oxides in one volatile liquid to be treated. However, this offers separate treatment no benefits, and a single treatment with a mixture of copper oxide and one or more of the rare earth oxides containing dispersions preferred.
Eine weitere und bevorzugte Verfahrensweise zum Aufbringen der Mischung von Kupferoxyd und einem oder mehreren der seltenen Erdmetalloxyde auf die Oberfläche des porösen Metalloxyds besteht darin, daß man das poröse Metalloxyd mit Mischungen von Kupfersalzen und einem oder mehreren seltenen Erdmetallsalzen erhitzt. Die genannten Salze werden beim Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Salze in Kupferoxyd und seltene Erdmetalloxyde umgewandelt. Another and preferred procedure for applying the mixture of copper oxide and one or more of the rare earth metal oxides on the surface of the porous metal oxide consists in that the porous metal oxide with mixtures from Copper salts and one or more rare earth metal salts. The mentioned Salts are formed when heated to a temperature above the melting point of the salts converted into copper oxide and rare earth metal oxides.
Eine andere und besonders bevorzugte Verfahrensweise besteht in der Behandlung oder dem Zusammenbringen des porösen Metalloxyds, vorzugsweise aktiven Aluminiumoxyd, zweckmäßigerweise in granulierter bzw. körniger Form mit einer wäßrigen Lösung, die ein wasserlösliches, thermisch zersetzbares Kupfersalz, vorzugsweise Kupferacetat oder Kupfernitrat, und ein wasserlösliches, thermisch zersetzbares seltenes Erdmetallsalz, vorzugsweise Praseodymacetat oder Praseodymnitrat enthält. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, die Behandlung mehrmals zu wiederholen, beispielsweise ein-, zwei-oder dreimal. Die erhaltene Mischung wird hierauf zur Verdampfung des Wassers und zur Umwandlung der Kupfersalze und der seltenen Erdmetallsalze auf eine entsprechend hohe Temperatur erhitzt. Die Arbeitstemperatur zur Durchführung dieser Umwandlung liegt vorzugsweise zwischen etwa 250 und 950°C. Man erhält auf diese Weise einen granulierten bzw. körnigen Katalysator, der ein aktives poröses Metalloxyd mit einer gleichmäßigen Mischung von Kupferoxyd und einem seltenen Erdmetalloxyd auf seiner Oberfläche enthält. Another and particularly preferred procedure is that Treating or bringing together the porous metal oxide, preferably active Aluminum oxide, expediently in granulated or granular form with an aqueous one Solution containing a water-soluble, thermally decomposable copper salt, preferably Copper acetate or copper nitrate, and a water-soluble, thermally decomposable one contains rare earth metal salt, preferably praseodymium acetate or praseodymium nitrate. In some cases it may be desirable to repeat the treatment several times, for example one, two or three times. The mixture obtained is then used Evaporation of the water and for the conversion of the copper salts and the rare earth metal salts heated to a correspondingly high temperature. The working temperature for implementation this conversion is preferably between about 250 and 950 ° C. One receives on this way a granulated or granular catalyst, which is an active porous Metal oxide with an even mixture of copper oxide and a rare earth metal oxide contains on its surface.
Man kann zwar zur Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren jedes thermisch zersetzbare Kupfer-und seltene Erdmetallsalz verwenden, z. B. die Formiate, Acetate und Nitrate, doch werden die Nitrate besonders bevorzugt. It is possible to prepare the catalysts of the invention use any thermally decomposable copper and rare earth metal salt, e.g. B. the Formates, acetates and nitrates, but the nitrates are particularly preferred.
Der Anteil an Kupferoxyd in der Mischung von Kupferoxyd und einem oder mehreren der seltenen Erdmetalloxyde auf dem aktiven porösen Metalloxyd kann in gewissem Ausmaß schwanken. Im allgemeinen beträgt der Anteil 10 bis 20 Gewichtsteile Kupfer in Form von Kupferoxyd auf der Oberfläche von je 100 Gewichtsteilen des aktiven porösen Metalloxydes.The proportion of copper oxide in the mixture of copper oxide and one or more of the rare earth metal oxides on the active porous metal oxide fluctuate to some extent. In general, the proportion is 10 to 20 parts by weight Copper in the form of copper oxide on the surface of 100 parts by weight of the active porous metal oxide.
Das Kupferoxyd befindet sich gewöhnlich in der Form von Kupfer (In-oxyd, doch kann es auch in Form einer Mischung von Cupri-und Cuprooxyden vorliegen.The copper oxide is usually in the form of copper (In-oxide, however, it can also be in the form of a mixture of cupric and cuprooxides.
Der Anteil der seltenen Erdmetalloxyde in der Mischung von Kupferoxyd und einem oder mehreren der vorstehend genannten seltenen Erdmetalloxyde beträgt gewöhnlich etwa 05 bis 0, 4 Gewichtsteile seltenes Erdmetall in Form dessen Oxyd je 100 Teile des aktiven porösen Metalloxyds. Die seltenen Erdmetalloxyde, welche die bevorzugten Bestandteile des erfindungsgemäßen Katalysators sind, existieren gewöhnlich in einer oder mehreren Oxydformen. Beispielsweise bilden Praseodym, Terbium, Neodym, Cer und Dysprosium im allgemeinen dreiwertige Oxyde, welche zu höheren Wertigkeitsstufen oxydierbar sind. The proportion of rare earth metal oxides in the mixture of copper oxide and one or more of the aforementioned rare earth metal oxides usually about 05 to 0.4 parts by weight of rare earth metal in the form of its oxide per 100 parts of the active porous metal oxide. The rare earth metal oxides, which the preferred constituents of the catalyst of the invention exist usually in one or more oxide forms. For example, praseodymium, terbium, Neodymium, cerium and dysprosium in general are trivalent oxides, which lead to higher valence levels are oxidizable.
Zum Beispiel kann Praseodym Oxyde mit einer Wertigkeit von 3, 4 oder 5 bilden, und es kann in drei Oxydformen existieren, z. B. Prsosn PrOs und Pr6Oll.For example, praseodymium oxides can have a valence of 3, 4 or 5, and it can exist in three oxide forms, e.g. B. Prsosn PrOs and Pr6Oll.
Gewöhnlich liegt das Praseodym als dreiwertiges Metalloxyd vor.The praseodymium is usually present as a trivalent metal oxide.
Die auf die oben beschriebene Weise hergestellten erfindungsgemäßen Katalysatoren können als Oxydations-oder Dehydrierungskatalysatoren in einer Anzahl von Verfahren verwendet werden, z. B. zum Cracken und bei der Raffination in der Erdölindustrie, sowie zur Oxydation oxydierbarer giftiger und smogbildender Stoffe in den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren. Those according to the invention prepared in the manner described above Catalysts can act as oxidation or dehydrogenation catalysts in a number can be used by methods e.g. B. for cracking and refining in the Oil industry, as well as for the oxidation of oxidizable, toxic and smog-forming substances in the exhaust gases of internal combustion engines.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Katalysatoren können z. B. als Pulver, grobe oder feine Körnchen, Strangpreßstücke, Scheiben, Tabletten, Plätzchen u. dgl. hergestellt werden. Die Katalysatoren können in diesen Formen durch Grobvermahlen, Feinvermahlen, Strangpressen oder Tablettieren der fertigen Katalysatoren in an sich bekannter Weise erhalten werden. In einigen Fällen kann das aktive poröse Metalloxyd vor dem Einverleiben der Oxyde des Kupfers und einem oder mehreren der seltenen Erdmetalle in dessen Oberfläche in der gewünschten physikalischen Form hergestellt werden. The inventive catalysts described above can z. B. as powder, coarse or fine granules, extruded pieces, discs, tablets, Cookies and the like can be produced. The catalysts can be in these forms by coarse grinding, fine grinding, extrusion or tableting of the finished Catalysts can be obtained in a manner known per se. In some cases it can the active porous metal oxide prior to incorporation of oxides of copper and one or more of the rare earth metals in its surface in the desired physical Form can be made.
Die jeweilige physikalische Form oder Gestalt der Oxydationskatalysatoren der Erfindung hangt im allgemeinen von der Umgebung ab, in welcher der Katalysator verwendet werden soll, sowie von der jeweiligen Verwendung. Soll der Katalysator z. B. mit den Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren zusammengebracht werden, so ist ein Katalysator in Form von Plätzchen, Tabletten oder Körnchen vorteilhaft. Die letztgenannte Form ist besonders bevorzugt. The particular physical form or shape of the oxidation catalysts of the invention generally depends on the environment in which the catalyst should be used, as well as the respective use. Should the catalyst z. B. be brought together with the exhaust gases of internal combustion engines, so is a catalyst in the form of cookies, tablets or granules is advantageous. the the latter form is particularly preferred.
Die Größe und die Gestalt der Katalysatorplätzchen, -körnchen oder-tabletten kann in gewissen Ausmaß schwanken.The size and shape of the catalyst chips, granules or tablets can fluctuate to some extent.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind körnige Katalysatoren aus unregelmäßig geformten Körnchen mit einer durchschnittlichen Breite von 1, 6 bis 0, 8 mm und einer durchschnittlichen Länge von 2, 4 bis 5, 6 mm besonders zur Verwendung in Auspufftöpfen erwünscht, durch welche Auspuffgase in die Atmosphäre entlassen werden. In a preferred embodiment of the invention, granular catalysts are used of irregularly shaped granules with an average width of 1.6 up to 0.8 mm and an average length of 2.4 to 5.6 mm, especially for Use in mufflers is desirable, through which exhaust gases are released into the atmosphere be dismissed.
Die aktivierten porösen Metalloxyde werden in körniger Form durch Brechen größerer Massen inaktiver oder nicht aktivierter poröser Metalloxyde und sieben des gebrochenen Materials durch eine Anzahl von Sieben vor der Aktivierung des porösen Metalloxyds erhalten. The activated porous metal oxides are in granular form through Breaking large masses of inactive or non-activated porous metal oxides and seven of the broken material through a number of seven prior to activation of the porous metal oxide.
Die Menge an Kupfernitrat und Praseodymnitrat in der zum Imprägnieren des porösen A-Aluminiumoxyds verwendeten Lösung kann in gewissem Ausmaß, je nach der Menge der Lösung, die man zu verwenden wünscht, schwanken. Es wurde jedoch als besonders günstig festgestellt, eine Lösung mit einem Gehalt von 50 bis 75, besonders von 65 bis 75 Gewichtsprozent Kupfernitrat und 0, 2 bis 3, 0, besonders 0, 6 bis 1, 2 Gewichtsprozent Praseodymnitrat zu verwenden. Es wurde auch als zweckmäßig befunden, diese Lösung in solcher Menge zu verwenden, daß sie von dem porösen Aluminiumoxyd vollständig absorbiert wird. The amount of copper nitrate and praseodymium nitrate in the for impregnation of the porous A-alumina solution used may to some extent, depending on vary in the amount of solution one wishes to use. However, it was called found particularly favorable, a solution with a content of 50 to 75, especially from 65 to 75 percent by weight copper nitrate and from 0.2 to 3.0, especially from 0.6 to Use 1.2 weight percent praseodymium nitrate. It was also considered expedient found to use this solution in such an amount that it was removed from the porous alumina is completely absorbed.
Mit anderen Worten, die bevorzugte Menge der Lösung hängt in gewissem Ausmaß vom Porenvolumen des Aluminiumoxyds ab. In einer Ausführungsform, in welcher das poröse Aluminiumoxyd ein Porenvolumen zwischen 0, 3 und 0, 4 ml/g hat, wurde es als zweckmäßig befunden, 100 Gewichtsteile des porösen A-Aluminiumoxyds mit 30 bis 40 Gewichtsteilen der obigen Lösung zusammenzubringen.In other words, the preferred amount of the solution depends to some extent Extent depends on the pore volume of the aluminum oxide. In one embodiment in which the porous aluminum oxide has a pore volume between 0.3 and 0.4 ml / g found it appropriate to add 100 parts by weight of the porous A-aluminum oxide with 30 to 40 parts by weight of the above solution.
Das auf diese Weise erhaltene Produkt ist eine feuchte Masse, bei der man keine Flüssigkeit feststellen kann.The product obtained in this way is a moist mass, at which one cannot detect any liquid.
Im allgemeinen ist es erwünscht, das absorbierte Wasser durch Verdampfen, vorzugsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur von 70 bis 90 ° C zu entfernen.In general, it is desirable to remove the absorbed water by evaporation, preferably to be removed by heating to a temperature of 70 to 90 ° C.
Das getrocknete Produkt kann hierauf, wie oben beschrieben, auf 300 bis 900°C erhitzt werden, bis sich das Kupfernitrat und Praseodymnitrat in das entsprechende Oxyd umgewandelt hat. Diese Oxyde sind in gleichmäßigem Gemisch auf der Oberfläche des körnigen, porösen A-Aluminiumoxyds keramisch geschmolzen. Der Oxydationskatalysator ist über einen breiten Temperaturbereich, der nachstehend erläutert wird, aktiv, und kann zur katalytischen Oxydation und Reinigung der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren verwendet werden.The dried product can then, as described above, to 300 to 900 ° C until the copper nitrate and praseodymium nitrate are in the appropriate Has converted oxide. These oxides are evenly mixed on the surface of the granular, porous A-aluminum oxide ceramic melted. The oxidation catalyst is active over a wide temperature range discussed below, and can be used for the catalytic oxidation and cleaning of exhaust gases from internal combustion engines be used.
Allgemein wurde festgestellt, daß 1 Volumteil der Katalysatoren der Erfindung etwa 10000 bis 40000 Standardvolumteile Auspuffgas je Stunde während 150 bis 300 Betriebsstunden oxydiert. Mit anderen Worten, man kann mit den Katalysatoren der Erfindung zwischen 85 und 100 0/0 der in den Auspuffgasen vonVerbrennungsmotoren, z. B. Kraftfahrzeugmotoren, enthaltenen Kohlenwasserstoffe und sauerstoffhaltigen organischen Stoffe, wie Aldehyde und Ketone, und mehr als 90 duo des vorhandenen Kohlenmonoxyds während etwa 9000 bis 18000 Fahrtkilometern und in manchen Fällen sogar noch mehr katalytisch oxydieren. In general, it was found that 1 part by volume of the catalysts of the Invention about 10,000 to 40,000 standard parts by volume of exhaust gas per hour for 150 Oxidized up to 300 hours of operation. In other words, you can use the catalysts of the invention between 85 and 100 0/0 that in the exhaust gases of internal combustion engines, z. B. automotive engines, containing hydrocarbons and oxygenated organic substances, such as aldehydes and ketones, and more than 90 duo of those available Carbon monoxide during about 9,000 to 18,000 kilometers of driving and in some cases oxidize even more catalytically.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung. The following examples illustrate the invention.
Falls nichts anderes angegeben, beziehen sich Teile und Prozentangaben auf das Gewicht.Unless otherwise stated, parts and percentages relate to on weight.
Beispiel 1 75 Teile einer wäßrigen Lösung, die 60°/o Kupfernitrat und 0, 25 °/o Praseodymnitrat enthält, werden mit 100 Gewichtsteilen körnigem, porösem A-Aluminiumoxyd einer durchschnittlichen Breite von 2, 38 mm und einer durchschnittlichen Länge von 5, 56 mm vermischt. Das verwendete l-Aluminiumoxyd besitzt ein Porenvolumen von 0, 3 ml/g, eine spezifische Oberfläche von 100 m'/g und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von etwa 85 A. Die Mischung wird auf 75°C erwärmt. Hierbei tränkt die Lösung das poröse Aluminiumoxyd vollstãndig. Sobald die Mischung trocken ist, wird sie 6 Stunden auf 500°C erhitzt. Das Kupfernitrat und das Praseodymnitrat werden in die entsprechenden Oxyde verwandelt, welche auf den Oberflächen, einschließlich den Porenoberflachen des Aluminiumoxyds als fest haftende Schicht haften. Der auf diese Weise hergestellte Katalysator besteht aus einem A-Aluminiumoxyd mit praktisch dem gleichen Porenvolumen, Porendurchmesser und spezifischer Oberfläche wie das unbehandelte A-Aluminiumoxyd, es weist jedoch auf seiner Oberiache eine gleichmäßige Mischung aus 15 Teilen Kupfer in Form von Kupferoxyd und 0, 08 Teilen Praseodym in Form von Praseodymoxyd auf. Example 1 75 parts of an aqueous solution containing 60% copper nitrate and 0.25% contains praseodymium nitrate, 100 parts by weight of granular, porous A-aluminum oxide an average width of 2.38 mm and an average Length of 5.56 mm mixed. The l-aluminum oxide used has a pore volume of 0.3 ml / g, a specific surface area of 100 m '/ g and an average Pore diameter of about 85 A. The mixture is heated to 75 ° C. This soaks a solution completely porous alumina. Once the mixture is dry, it is heated to 500 ° C for 6 hours. The copper nitrate and the praseodymium nitrate are transformed into the corresponding oxides, which on the surfaces, including adhere to the pore surfaces of the aluminum oxide as a firmly adhering layer. The on The catalyst produced in this way consists of an A-aluminum oxide with practically the same pore volume, pore diameter and specific surface area as that untreated A-aluminum oxide, but it has a uniform surface on its surface Mixture of 15 parts of copper in the form of copper oxide and 0.08 parts of praseodymium in the form of praseodymium oxide.
Beispiel 2 Das Verfahren des Beispielsl wird wiederholt, jedoch werden 100 Teile des A-Aluminiumoxyds mit 75 Teilen einer wäßrigen 60"/ Kupfemitrat und 0, 5 0/0 Praseodymnitrat enthaltenden Lösung vermischt. Der erhaltene Katalysator gleicht dem des Beispiels 1, jedoch enthält er eine gleichmäßige Mischung aus 15 Teilen Kupfer als Kupferoxyd und 0, 15 Teilen Praseodym als Praseodymoxyd auf 100 Teile des körnigen, porösen A-Aluminiumoxyd. Example 2 The procedure of Example 1 is repeated, however 100 parts of A-aluminum oxide with 75 parts of an aqueous 60 "/ copper nitrate and 0.5 0/0 solution containing praseodymium nitrate mixed. The catalyst obtained is similar to that of example 1, but contains a uniform mixture of 15 Parts of copper as copper oxide and 0.15 parts of praseodymium as praseodymium oxide to 100 Parts of the granular, porous A-aluminum oxide.
Beispiel 3 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, jedoch werden 100 Teile eines feinzerteilten porösen y-Aluminiumoxyds mit einem Porenvolumen von 0, 2 ml/g, einer spezifischen Oberfäche von 70m'/g und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 75 A an Stelle des porösen x-Aluminiumoxyds verwendet. Example 3 The procedure of Example 1 is repeated, however 100 parts of a finely divided porous γ-aluminum oxide with a pore volume of 0.2 ml / g, a specific surface area of 70 m '/ g and an average Pore diameter of 75 Å used in place of the porous x-aluminum oxide.
Der feinzerteilte Katalysator, der eine Mischung aus 15 Gewichtsteilen Kupfer in Form von Kupferoxyd und 0, 8 Gewichtsteilen Praseodym in Form von Praseodymoxyd auf der Oberfläche des y-Aluminiumoxyds enthält, wird zu runden Plätzchen mit einem Durchmesser von 9, 52 mm verpreßt. The finely divided catalyst, which is a mixture of 15 parts by weight Copper in the form of copper oxide and 0.8 parts by weight of praseodymium in the form of praseodymium oxide on the surface of the γ-aluminum oxide, is pressed into round cookies with a diameter of 9.52 mm.
Beispiel 4 Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch werden 100 Teile des feinzerteilten porösen y-Aluminiumoxyds mit 80 Teilen einer 75°/0 Kupfernitrat und 0, 9 0/0 Neodymnitrat enthaltenden Lösung vermischt. Der auf diese Weise hergestellte Katalysator enthält je 100 Teile y-Aluminiumoxyd auf der Oberfläche des Aluminiumoxydes eine gleichmäßige Mischung aus 20 Gewichtsteilen Kupfer als Kupferoxyd und 0, 3 Gewichtsteilen Neodym als Neodymoxyd. Example 4 The procedure of Example 3 is repeated, however 100 parts of the finely divided porous γ-aluminum oxide with 80 parts of a 75 ° / 0 copper nitrate and 0, 9 0/0 neodymium nitrate containing solution mixed. Of the Catalyst prepared in this way contains 100 parts of γ-aluminum oxide the surface of the aluminum oxide is a uniform mixture of 20 parts by weight Copper as copper oxide and 0.3 parts by weight of neodymium as neodymium oxide.
Beispiel 5 Das Verfahren des Beispiels 4 wird wiederholt, jedoch werden 100 Teile eines feinzerteilten porösen, aktivierten Thoriumoxyds mit einem Porenvolumen von 0, 2 ml/g und einer spezifischen Oberfläche von 60 mz/g mit der Lösung des Beispiels 4 vermischt. Example 5 The procedure of Example 4 is repeated, however 100 parts of a finely divided porous, activated thorium oxide with a Pore volume of 0.2 ml / g and a specific surface area of 60 mz / g with the Solution of Example 4 mixed.
Der auf diese Weise hergestellte Katalysator enthält je 100 Teile des Thoriumoxyds eine gleichmäßige Mischung von 20 Teilen Kupfer als Kupferoxyd und 0, 3 Teilen Neodym als Neodymoxyd auf der Oberfläche des Thoriumoxyds.The catalyst prepared in this way contains 100 parts each of thorium oxide a uniform mixture of 20 parts of copper as copper oxide and 0.3 parts of neodymium as neodymium oxide on the surface of the thorium oxide.
Beispiel 6 Ein zylinderförmiges 45, 72 cm langes Rohr mit einem Durchmesser von 5, 08 cm wird in die Auspuffleitung derartig eingebaut, daß sie 0, 057 m3/min der nachstehend beschriebenen Auspuffgase aus einem Vierzylinderbenzinmotor erhält, der bei einer Geschwindigkeit von 1800 U/min betrieben wird. Bei dieser Geschwindigkeit enthält das Auspuffgas gasförmige organische Stoffe, einschließlich Kohlenwasserstoffe und sauerstoffhaltige organische Verbindungen in einer Menge von 0, 15 bis 0, 4 Volumprozent, sowie zwischen 2 und 3 °/o Kohlenmonoxyd. Example 6 A cylindrical tube 45.72 cm long with a diameter of 5.08 cm is installed in the exhaust line in such a way that it is 0.057 m3 / min receives the exhaust gases described below from a four-cylinder gasoline engine, which is operated at a speed of 1800 rpm. At this speed the exhaust gas contains gaseous organic substances, including hydrocarbons and oxygen-containing organic compounds in an amount from 0.15 to 0.4 Percentage by volume, and between 2 and 3 ° / o carbon monoxide.
Der Anteil an organischen Stoffen im Auspuffgasstrom wird mit Hilfe eines Liston-Becker-Ultrarot-Analysators, Modell 15, bestimmt, der mit n-Hexan sensibilisiert ist. Der Gehalt des Auspuffgasstromes an Kohlenmonoxyd wird nach O r s a t analysiert.The proportion of organic substances in the exhaust gas flow is determined using a Liston-Becker ultrared analyzer, model 15, which sensitizes with n-hexane is. The carbon monoxide content of the exhaust gas stream is analyzed according to O r s a t.
Der stromaufwärts liegende 22, 86 cm lange Teil des Rohres wird mit einem 22, 86 cm langen elektrischen Widerstandsheizer umwickelt. Hierdurch kann man die Temperatur der Gase innerhalb des Temperaturbereiches von 250 bis 950°C regelbar einstellen, gerade bevor diese Gase mit dem Katalysatorbett in Berührung kommen. Das Katalysatorbett ist im stromabwärts liegenden 22, 86 cm langen Teil des Rohres angeordnet. Der stromaufwärts liegende Teil des Rohres enthält auch einen Lufteinlaß, in-lichen man gesteuerte Mengen an Luft einpumpen kann, um einen Auspuffgasstrom mit einem Luftgehalt von 4 bis 34 Volumprozent vorzusehen. Die Luft-Auspuffgas-Mischung wird dann durch das mit Hilfe eines Thermostats gesteuerte Heizelement erhitzt. Der stromabwärts liegende 22, 8 cm lange Teil des Rohres enthält 0, 351 des Katalysatorbetts. Eine fortlaufende Messung einer 20 Volumprozent Luft enthaltenden Auspuffgasmischung ergibt, daß die Menge an vorhandenen gasförmigen Stoffen in der Größenordnung von 0, 1 bis 0, 3 Volumprozent und die Menge an vorhandenem Kohlenmonoxyd zwischen 1 und 2 Volumprozent während des Betriebs des Vierzylindermotors beträgt. The upstream 22.86 cm long part of the pipe is with wrapped around a 22.86 cm electrical resistance heater. This can the temperature of the gases within the temperature range of 250 to 950 ° C adjustable, just before these gases come into contact with the catalyst bed come. The catalyst bed is in the downstream 22.86 cm long part of the pipe arranged. The upstream portion of the tube also contains one Air inlet, in which one can pump in controlled amounts of air in order to create a flow of exhaust gas with an air content of 4 to 34 percent by volume. The air-exhaust gas mixture is then heated by the heating element controlled by a thermostat. The downstream 22.8 cm long portion of the tube contains 0.351 of the catalyst bed. A continuous measurement of an exhaust gas mixture containing 20% air by volume shows that the amount of gaseous substances present is of the order of 0.1 to 0.3 percent by volume and the amount of carbon monoxide present between 1 and is 2 percent by volume during operation of the four cylinder engine.
Die Gase werden nach den vorstehend angeführten Methoden forlaufend gemessen.The gases are sequential according to the methods listed above measured.
Der Katalysator des Beispiels 1 wird in das vorstehend beschriebene Rohr eiagebracht, an die Auspuffleitung angeschlossen und 0,35 1 des obengenannten Katalysators fortlaufend mit, der Mischung aus Luft und Auspuffgasen gehálten ibei einer Temperatur zwischen 270 und 300bC des Vierzylindermotors) zusammengebracht, bis der Katalysator ersebSpft ist. The catalyst of Example 1 is converted into that described above Pipe brought in, connected to the exhaust pipe and 0.35 l of the above The catalyst is continuously kept with the mixture of air and exhaust gases a temperature between 270 and 300bC of the four-cylinder engine), until the catalyst is drowned out.
Sobald nennenswerte Mengen an gasförmigen organischen Stoffen, z. B. 0, 05 Volumprozent, und Kohlenmonoxyd, z. B. 0,5 Volumprozent, im Auspuffgas auftreten, das mit dem Katalysator zusammengebracht ist, wird der Versuch abgebrochen.As soon as significant amounts of gaseous organic substances, e.g. B. 0.05 volume percent, and carbon monoxide, e.g. B. 0.5 volume percent, in the exhaust gas occur, which is brought into contact with the catalyst, the experiment is terminated.
Der Vierzylindermotor wM mit normalem gebleitem Benzin betrieben. Der mit dem Kat&lysatorbett zusammengebrachte Gasstrom wird fortlaufend auf organische Stoffe, wie Kohlenwasserstoffe, und organische sauerstoffhaltige Stoffe nach dem oben beschriebenen ultrarbtspektralanäjytischea Verfahren und auf Kohlenmonoxyd mit Hilfe der Vorrichtung nach O r s a t gemessen. The four-cylinder wM engine ran on normal unleaded petrol. The gas stream brought together with the catalyst bed is continuously increased organic substances such as hydrocarbons and organic substances containing oxygen according to the ultrarbtspektralanäjytischea method described above and on carbon monoxide measured with the aid of the device according to O r s a t.
Der aus einer Mischung von Auspuffgasen und 20 Volumprozent Luft bestehende Gasstrom wird mit dem Katalysatorbett 150 Stunden oder dementsprechend 9000 Fahrtkilometer zusammengebracht, bevor der Katalysator erschöpft ist. Die Auspuffgase enthalten danach 0, 05'Volumprozent gasfarmige organische Stoffe und 0, 5 Volumprozent Kohlenmonoxyd. The one made from a mixture of exhaust gases and 20 percent air by volume existing gas flow will be with the catalyst bed for 150 hours or accordingly 9000 kilometers before the catalytic converter is exhausted. The exhaust gases then contain 0.05% by volume of gaseous organic substances and 0.5% by volume Carbon monoxide.
Während der 150 Betriebsstunden entfernt der Katalysator aus den Auspuffgasen praktisch das gesamte Kohlenmonoxyd und mehr als 85% der obengenannten organischen Stoffe.During the 150 hours of operation, the catalytic converter removes it from the exhaust gases practically all carbon monoxide and more than 85% of the above organic Fabrics.
Das Auspuffgas wird stündlich in der 1n0fachen Menge des Volumes des Katalysators während der gesamten 150 Betriebsstunden erzeugt. The exhaust gas is 1n0 times the volume every hour of the catalytic converter during the entire 150 hours of operation.
Beispiel 7 Das Verfahren des Beispiels 6 wird wiederholt, jedoch wird der Katalysator des Beispiels 2, der doppelt soviel Praseodymoxyd wie der Katalysator des Beispiels 1 enthalt, in das Rohr zur Bildung des Katalysatorbetts in der Auspuffleitung eingebracht. Example 7 The procedure of Example 6 is repeated, however the catalyst of Example 2, which contains twice as much praseodymium oxide as the catalyst of Example 1, in the pipe to form the catalyst bed in the exhaust line brought in.
Der Motor wird 250 Stunden entsprechend 15000 Fahrtkilometer betrieben, bevor der Katalysator nicht mehr länger eine ausreichende Menge Kohlenmonoxyd und die genannten gasförmigen organischen Stoffe aus den Auspuffgasen entfernt.The engine is operated for 250 hours corresponding to 15,000 kilometers driven, before the catalyst no longer has a sufficient amount of carbon monoxide and the said gaseous organic substances are removed from the exhaust gases.
Beispiel 8 Der Katalysator des Beispiels 1 wird an einem Sechszylinder-Chevrolet-Kraftwagen, Baujahr 1955, im Straßenversuch getestet. Der Katalysator wird hierbei in einen üblichen Auspufftopf eingebracht. Wahrend dieses Versuches entfernt der Katalysator 88,der gasförmigen organischen Stoffe und 98% des Kohlenmonoxyds aus den Auspuffgasen des Chevrbletmotors. Example 8 The catalyst of Example 1 is used on a six-cylinder Chevrolet motor vehicle, Built in 1955, road tested. The catalyst is here in a common muffler introduced. During this experiment the catalyst removed 88, the gaseous organic matter and 98% of the carbon monoxide from the exhaust gases of the chevrblet engine.
Ähnliche Katalysatoren wie die Katalysatoren des Beispiels 1 und 2, die jedoch kv seltenes Erdmetalloxyd enthalten, entfemen wenige)'als 50''/ (, der Kohlenwasserstoffe und des Koblenmonoxyds aus dem Auspuffgas des vorstehend erwähnten Vierzylindermotors. Similar catalysts as the catalysts of Example 1 and 2, which, however, contain kv rare earth metal oxide, remove a few) 'than 50' '/ (, of hydrocarbons and coblen monoxide from the exhaust gas of the above mentioned four-cylinder engine.
Diese Katalysatoren sind im allgemeinen nach 25 Betriebsstunden erschöpft und können danach nicht mehr nennenswerte Mengen an organischen Stoffen und Kohlenmonoxyd aus dem Ausp gasstrom entfernen.These catalysts are generally exhausted after 25 hours of operation and after that they can no longer contain significant amounts of organic substances and carbon monoxide Remove from the exhaust gas stream.
Bei der Prüfung der in den Beispielen 3, 4 und. 5 hergestellten Katalysatoren auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise, entfernten diese Katalysatoren über 95% der organischen Stoffe, z.B. Kohlenwasserstoffe und sauerstoffhaltige organische Verbindungen, und mehr als 99% des Kohlenmonoxyds aus den Auspuffgasen während einer Betriebsdauer von über 100 Stunden der Verbrennungsmotoren. When testing the in Examples 3, 4 and. 5 produced catalysts in the manner described in Example 6, these catalysts removed over 95% of organic substances, e.g. hydrocarbons and oxygen-containing organic substances Compounds, and more than 99% of the carbon monoxide from the exhaust gases during one Operating time of over 100 hours of the internal combustion engines.
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