DE2139774C3 - Vorrichtung zur Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur as Aluminium durch Herauslösen des Aluminiums mit Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbren- Alkalilauge. Nach einem besonderen Verfahren der nungsmotoren, bestehend aus einem Reaktor mit kontrollierten Aktivierung kann man durch anodieinem darin angeordneten Katalysatorbett, wobei das sehe Polarisation der Legierung innerhalb der Lö-Katalysatorbett aus einem metallischen Träger be- sung den Raney-Katalysator herstellen. Man kann steht, auf dem ein Nickel enthaltender Katalysator in 30 das Raney-Nickel für manche Prozesse dadurch zudünner Schicht aufgebracht ist. sätzlich aktivieren, daß man es unter Kontrolle der Nach den gesetzlichen Bestimmungen dürfen die Temperatur langsam ox* Jiert. Eine anschließende Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren in Zukunft Temperung bei etwa 400^c C wandelt einen Teil des nur gewisse Höchstmengen von Schadstoffen wie vorher gebildeten Nickelhydroxids in ein stabiles Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte Koh- 35 Oxid um, das den Katalysator erheblich verbessert, lenwasserstoffe im Abgas enthalten. Da der Motor je Es ist bekannt, daß Raney-Nicke! Ammoniak schon nach seinem Betriebszustand diese Schadstoffe in un- bei 650° C mit großer Geschwindigkeit in Stickstoff terschiedlichen Mengen erzeugt, muß man das Abgas und Wasserstoff zerlegt. Bekannt ist auch die Fähignachbehandeln und so die Schadstoffe abbauen. keit des Raney-Nickels, als Hydrierungskatalysator

Um Abgase katalytisch nachzubehandeln, leitet 40 zuarbeiten.

man das 600 bis 900° C heiße Abgas in einen Ab- Ein Raney-Nickelkatalysator, der aus einer Legie-

gasreaktor, wo es zunächst mit einem reduzierenden ^mnS ^der Metalle Nickel, Kupfer, Chrom mit Alumi-Katalysatorbett in Kontakt gebracht wird. Dieses Ka- nium durch Herauslösen des Aluminiums gewonnen talysatorbett hat die Aufgabe, mit Hilfe der unvoll- wird, eignet sich besonders für die Abgaskatalyse. In ständig verbrannten Kohlenwasserstoffe die im Mo- 45 diesem Katalysator kann ein Teil des Nickels durch tor gebildeten Stickoxide zu reduzieren, was meist Eisen, ein Teil des Chroms durch Molybdän und unter Bildung von Ammoniak geschieht. Wolfram und ein Teil des Kupfers durch Silber er-

In einem zweiten Bett des Abgasreaktors wird setzt werden. Dieser Katalysator eignet sich zum Einhach Zuführung von Verbrennungsluft das Abgas satz im Abgasreaktor sowohl für den reduzierenden katalytisch oxydiert. Hierbei entstehen als Reaktions- 5<> als auch oxydierenden Teil.

produkte Wasser und Kohlendioxid; jedoch bilden Raney-Nickel fällt entweder als feines Pulver oder

sich bei der Ammoniakverbrennung unerwünschte als Formkörper mit außerordentlich geringer Festig-Stickoxide zurück. Als Katalysatoren verwendet man keit an. Diese geringe Festigkeit ist auf den totalen fiatin, das man auf Aluminiumoxid oder keramische Zerfall des Kristallgitters der Legierung bei der Akti-Trägerkörper niedergeschlagen hat. Für das oxydie- 55 vierung zurückzuführen und auf die geringe Ordnungstende Bett ist ein CuO · CrjOj-Katalysator ge- tendenz des sich bei der Aktivierungstemperatur bilbräuchlich. Am meisten werden diese Katalysatoren denden Raney-Nickels. Entsprechend besitzt es sehr In Form von zylindrischen Stäbchen mit einem große spezifische innere Oberflächen, die um 50 m*/g Durchmesser von 2 nun und einer Länge von 5 bis liegen. Man kann Raney-Nickel durch die schon er-10 mm als Katalysatorschüttung eingesetzt. 60 wähnte langsame Luftoxydation gegen Luft uhemp-

katalysatorbetten der geschilderten Art haben den findlich machen. In diesem Zustand kann man die Nachteil, daß sie schlecht wärmeleitend sind. Auch einzelnen Raney-Nickelkörnchen zu tablettenartigen bieten sie dem Gas in der Schüttung einen großen Formkörpern verpressen. Diese weisen jedoch wegen Strömungswiderstand. Schließlich ist zu erwähnen, der geringen Tendenz der oxydierten Oberflächen daß Katalysatorschüttungen bei der rüttelnden Bewe- 65 zum Verschweißen nur geringe mechanische Festiggung des Fahrzeuges wie in einer Kugelmühle zer- keitauf.

mahlen werdeil. Der gebildete Staub verfängt sich in Deshalb hat man schon Formkörper hergestellt,

der Schüttung und vergrößert deren Widerstand. die aus einem metallischen Stützgerüst mit eingebet-

teten Raney-Nickelkörnem bestehen. Derartige Körper nennt man Doppelskelett-Katalysatoren. Sie besitzen bei guter mechanischer Festigkeit eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und eignen sich daher besonders für Reaktionen, bei denen infolge großer Energiedichte große Reaktionswärmen pro Zeiteinheit zu- oder abgeführt werden müssen. Es hat sich bewährt, Festigkeit und Leitfähigkeit nocii dadurch zu erhöhen, daß man die Doppelskelett-Katalysatorschicht auf einen netz-, sieb- oder blechartigen Träger aus einem Metal! mit guter Wärmeleitfähigkeit aufpreßt.

Bei der Abgaskatalyse ist nur eine sehr dünne Schicht von 0,2 mm Stärke, ausgehend von der Katalyiatoroberfläche, an der Reaktion beteiligt Dies bedeutet, daß in Fonnkörpern die Katalysatorschichtdicke nicht wesentlich größer als 0,2 mm sein sollte. In einer Katalysatorschüttung aus gleich großen Kugeln von z. B. 2 mm φ wirken nur 60«/· des eingesetzten Katalysatormaterials an der Reaktion mit; die übrigen 40^D/o verringern ohne nützliche Funktion nur das dem Gas zur Verfugung stehende Volumen. Bei einem unendlich langen zylindrischen Körper mit 2 mm 0 sind sogar nur 40 ·/<> an der Reaktion beteiligt, während die übrigen 60 Vo totes Volumen bedeuten. Entsprechend vergrößern die ungenutzten Katalysatormengen die Masse des Bettes und dessen Wärmekapazität und verlängern dadurch die Zeit bis zur Erreichung der Betriebstemperatur.

Ein optimales Katalysatorbett besteht aus 0,4 mm S dicken Scheiben, die, äquidistant angeordnet, vom Abgas parallel zur Oberfläche überströmt werden. Zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit kann es sich dabei um etwa 0,2 mm dicke Schichten beiderseits eines folien- oder netzartigen Trägerkör pers handeln. Man kann aus solchen flächenförmigen Katalysatorschichten auch ein strömungstechnisch günstiges Katalysatorbett dadurch erzeugen, daß man die einzelnen Schichten dach- oder pyramidenartig verformt und als Schüttung in den Katalysatorraum einbringt. Auch ein Haufwerk von offenen Zylindern aus derartigen tlächenhaften Katalysatoren ergibt — ähnlich einer Füllerkörperkolonne mit Raschig-Ringen — einen strömungstechnisch günstigen Katalysator.

ao Schließlich ist noch ein Katalysatorbett zu erwähnen, das man durch Aufeinanderpacken wellen- oder zickzackförmig verformter und ebener Katalysatorschichten erhält Es bilden sich dabei Kanäle aus, deren Wände aus Katalysatormaterial bestehen, das in

as der Stärke hinsichtlich der Eindringtiefe der Reaktion optimiert ist.

Claims (2)

.ύ ι 2 Ab Katalysatonnaterialien für die Abgasentgif- »Patentanspriiche: tung sind außerdem anoxidierte Stahlwolle oder Stahlspäne bekannt (deutsche Auslegeschrift

1. Vorrichtung zur Entgiftung der Abgase von 1 236 278) sowie aus Stahlfasermassen bestehende Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, bestehend 5 Trägerkörper, auf welche beispielsweise eine Nickelaus einem Reaktor mit einem darin angeordne- schicht aufgebracht wird, aus der ein Mischoxid-Katen Katalysatorbett, wobei das Katalysatorbett talysator hergestellt wird (deutsche Offenlegungsaus einem metallischen Träger besteht, auf dem schrift 1442947). Die Herstellung dir- Schicht ein Nickel enthaltender Katalysator in dünner eines Mischoxidkatalysators erfolgt auf *· uiplizierte Schicht aufgebracht ist, dadurch gekenn- io Weise durch Plattierung und anschließendes Diffuze ichnejt, daß der Nickelanteil aus Raney- , sionsglühen sowie Hochtemperaturbehaniilung in Nickel besteht und daß das Katalysatorbett par- oxidierender Atmosphäre.

allel zum Abgasstrom angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- vorteilhaften Katalysator in einer Vorrichtung zur kennzeichnet, daß der Raney-Nickel enthaltende 15 Entgiftung der Abgase von Kraftfahrzeug-Verbren-Katalysator als Doppelskelett-Katalysator vor- nungsmotoren so anzuordnen, daß insbesondere der liegt, der durch Pressen und Sintern oder Heiß- Strömungswiderstand im Abgasstrom nicht wesentpressen aus einer Mischung der Raney-Nickelle- lieh erhöht wird.

gierung oder des Raney-Nickelkatalysators mit Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

einem pulverförmigen Metall erhalten worden ist. ao gelöst, daß der Nickelanteil aus Raney-Nickel besteht und daß das Katalysatorbett parallel zum Abgasstrom angeordnet ist.

Das Raney-Nickel erhält man aus einer Legierung

aus 50 Gewichtsteilen Nickel und SO Gewichtsteilen