DE2231296A1 - Katalysator - Google Patents
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Description
3 ί eingegangen am Lm£Jl
i JOHMSOH, IUTTHET & CO., LIMITED 78, Hat ton Garden,
London, IClP HB
Sngland
London, IClP HB
Sngland
Die Erfindung bezieht sich auf Katalysatoren zur katalytischen
Oxydierung von organischen Verbindungen (z.B. Methan, Aethan,
Propylen und Kohlenmonoxid), zur katalytischen Reduzierung
von Stickoxiden mit einem reduzierenden Brennstoff, auf Katalysatoren, die bei der Herstellung von Methan durch
Dampfreformieren von Irdoel und Brdoeldestillaten verwendet
«erden.
Im wesent liehen wegen seiner relativ geringen Kosten und
seinem Vorkommen im Brdgas wird Methan in zunehmendem Masse als reduzierender Brennstoff benutzt, und es kann in einer
Anzahl von industriell wichtigen Prozessen oxydiert werden.
Unverbrannte Kohlenwasserstoffe, teilweise oxydierte Kohlenwasserstoffe,
Stickoxide und Kohlenmonoxid, die in den Auspuff abgasen v£>n Verbrennungsmotoren enthalten sind, sowie
eine grosso Vielzahl von anderen organischen Verbindungen, die durch bekannte und eingefahrene Prozesse in der chemischen
Industrie hergestellt werden, stellen ernste Probleme fuer die Koutaminierung der Atmosphaere dar. Zum Beispiel iat das
Stickoxid, das in den Auspuffgasen von Diese!motoren vorkommt,
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hauptsaecLlich Stickstoffoxid. Es wird wa ehre ad der Verbrennung
des Dieselbreunstoffs durch die Kombination voii
Stickstoff α ad Sauerstoff tei dea in der Verbrennungskammer.
herrscheaden hohen Temperaturen und Bruecken hergestellt. Das
/or. oii.ren von Stickstoffoxid in den .Auspuffabgasen ist dann
besonders >?ef eehrlich, venn die Maschine in einer,] begrenzten
Raum benutzt wird.
Jedar Operationsparameter des' Motors, der die Verbreunun^stemnerat
ir reduziert, wird ebenfalls die Konzentration an Stickstoffoxid reduzieren. -'um Beispiel fuehren ein Verlangsamen
der Maschine, die ßrhoehung der Brennstoff konzentration,
die Reduzierung des Verdichbuxcsverhaeltnisses, die Reduzierung
der maximalen Leistungsabgabe der Maschine, und das
•wieder ixi den Zyklus Hineinbringen der Auspuff abgase ,jeweils
zu einer Verringerung der Stickstoffoxidanteile.
Uiigluecklicherweise erhoeht jedoch eine Reihe dieser Lodifi-
;:«tionen, die die Stickstoffoxidanteile reduzieren, den
Jl- iK.l Kohlenwasserstoff rehalt der Auspuff -;ase, und sie koennen
ie^i.'il.b nicht ohne eine Vorrichtung zur Reini^.unp; der Ausputi\.'jae
verwendet werden.
k3talj7tische Verbrennung isr ein bekanntes Verfahren zur
.'Ji.ir.iinierun; vieler der Komponenten, die im Abgas eines Dieselri':;?rs
e.io..'-i''; -n sini. Das katal,ytische SysteBi bewirkt die
- ;i-:-culouni . a.._ usr Verbrennunp von Eohlenrnonoxid, Kohleri-
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Wasserstoffen, Aldehyden, usw., die mit Sauerstoff in den
Auspuffgasen vorhanden sind. Die Produkte dieser Reaktion sind Kohlendioxid und Wasser, die natuerlich geruchlos und
nicht giftig sind. Im Gegensatz zum Benzinmotor kann bis zu
2o;t uebersehuessige Luft in den Auspuffgasen von Dieselmotoren vorhanden sein, die ausreichenden Sauerstoff fuer die
Verbrennung liefert.
Da die katalytischen Verbrennungsreaktionen um so wirkungsvoller
sind, je hoe her die Abgasteirperaturen sind, sollte die
Katalyseeinheit so nahe wie moeglich und praktisch art der
Abgaseinrichtung installiert werden.
Im allgemeinen laeuft die katalytisch« Oxydieruni-: bei einer
viel niedrigeren Temperatur als der zur direkten Verbrennung erforderlichen Temperatur ab, und da es sich hierbei um
eine Oberflaechenreaktion handelt, wird sie weniger von der
Konzentration der Reaktanten beeinflusst. Aus Sicherheits—
gruenden ueberschreitet die Konzentration von brennbaren Daempfen in der Luftstroemung von Fabrikanlagen nicht 25% der
unteren Explosionsgrenze, so dass sie nicht gezuendet werden Eoennen. Die Konzentrationen der Daempfe, die man bei Problemen
der Luftreinhaltung vorfindet, liegen im Bereich zwischen ,
1 und looo ppm; damit die Verbrennung stattfinden kann, muss
die Temperatur der dampfbeladenen Luft auf die Selbstzuendungstemperatur
erhoeht werden, die wiederum von der chemischen tzuii;-·- der Daempfe abhaengt. Sie lier"t selten unter-
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halb von. 5oo G, und sie kann zur Erzielung einer vollntaendi»
Verbrennunc vis zu looo G betrafen.
Die Kosten fuer den zur Erreichung dieser Temperaturen erforderlichen
J3rennstoff sind haeufi™ untra.b^r und in eini; en
Faellen so^ar hoeher als die Betriebskosten des Prozesses,, der
die Daempfe erz eujrfc. Obwohl also die Verb renn tmp- ein attraktives
Verfahren zur Vernichtung von organischen luftverunreinigenden
Stoffen ist, da es sich kontinuierlich anvenden laesst
und keinen Ausfluss erzeugt, sind dennoch Einrichtungen erforderlich,
um. die Reaktionsteraperatur zu reduzieren and damit das
Verfahren wirtschaftlicher zu machen.
Kohlenwasserstoffe, wie z.B.. Kethan und Aethan, und andere
organische Verbindungen, die von den Abgasen von Dieselmotoren
unter mittlerer oder hoher .Belastung abgegeben
v/erden,, erfordern relativ hohe Katalysator tempera tür en, bevor
eine Reaktion eintritt, ienn also ein Katalysator herrestellt
^verden koei-nte, der fuer Ilethen und die niedrirjen
Kohlenwasserstoffe bei wesentlich :';erinneren Eeaktionstempersturen
aktiv ist, so wuerde er einen betraechtlichen Fortschritt gecenueber den rjebraeuchliciien Prozessexi schaffen.
Entsprechendes rilt fuer die Ver^/ex^dunr eines aufgebrachten
katal^^tischen details zur Verringerung der Luftverunreinigung
(haeufi^, als HOX-Verrin.^erune bezeichnet;; aer ara schwierigsten
zu benutzende Brennstoff isL Le than, öii ee Iiohe K^talysatortemperaturen
erfordert, bevor die Reaktion eintritt. Methan
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BAD ORIGINAL
ist jedoch einer der am billigsten zur Yorfus^un^; stehenden
BrexiUütoffe, und wenn ein Katalysator hergestellt werden ■
kceuuie, der bei wesentlich niedrigeren Ιΐβεκυioiistemneraturen
faer kethan aktiv ist, so wuerde sich ebenfalls ein betraechtliciier
Fortschritt gecenueber den ^ebrseuchlichen Prozessen
ergeben.
Die He rote llung vcn Sal;etersaeure durch die Oxydation von
.A π; π ο.j. i a 1V bringt normalerweise ein Ruecksband- oder Abfallgas
mit sich, das rifti;ec KO und HOp enthaelt. Die Anwesenheit
von otickoAiden in den Raecksöand^asen ruehrt von der unvoll-Btaenüi;-;en
'umwandlung der Stickoxide in Saloeoersaeure her,
und die giftigen Stickoxide warden ueblich-.rv/eise in die
Atmosphnere abgelassen. Las Auswerfen diesel· Stickoxide in
die Atrüosphaex'9 ist jedoch unerwaenscht, da sie korrosiv sind,
und sowohl fuer Pflanzen als auch fuer Tiere die Gefahr von Schaeden gegeben ist. Das Rueckstand^as aus Salpetersaeurefabriken,
in denen Ammoniak oxydiert wird, enthaelt in einem typischen Fall, auf das Volumen bezogen, von o,l bis
o,5 ye- HC1 Spuren bis o,3 "/£ ^C^, von 2 bis 5 V<
> Cp u-^d
als Rest inerte Bestandteile, wie z.B. Stickstoff und Argon.
Dar-usber hinaus kann auch Hp^ vorhanden sein, und zwar in
einer i,ience, die von Spuren bis au. 1 7ol.-/e reicht, sovvie Wasserdampf
in einer ilen ge bis zu 5
Fuer die ITixl0X-Verringerunp;" ist es ersürebensi/erfc, alle
oder praktisch alle Stickoxide zu entfernen, bevor das Rueckstand:-as
and ie Atmosphaere abgelassen wird. Sowohl die iin-
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voLlstaeridif-.e als auch die voll;: ta endive Entfernung der Stickoxide
ist jedoch von lconmerz iell'3ri Interesse. Der Erfindung liegt
die jduf^abe aufrunde, eine <vir;-:un^svollere ßeiüirim^ der
Kueckstanu'-'yne zu erreichen uls bisher durch die bekannten
'/erfahren moo^lieh ±e lesen iot. K.ei einen .ie inl·;nassverfahren
L.i.-ir die katalytische Redu,"i;ion von. Stickoxiaen -../erden ein
reduzierender brennstoff Cs.E. EU,CO), ein normalerweise r;as~
foernier Kohlenwasserstoff, (na-3-:lich Let ha η oder Erdgas,
oder andere Ko'ilen/-isserBtofi ase oder Plueayi,leiten) in
den .otrcin des Huecks i.an:i_- -ises injiziert und "jiit den .Stickoxiden
in dem Strom 'διτ Reaktion gebracht, ./enn der Brennstoff
die 3tick.oxi.le und Sauerstoff stoechioraetrisch ueberschreitet,
dann werden die Stickoxide auf ausserordentlich geringe Konzentrationen
vermindert, /egen der hohen Gas3troemung, die
sich bei der Herstellung von Salpetersaeure ergibt, (in einem
typischen Fall ungefaehr 283'2o m Gas pro Stunde in einer
Fabrikanlage mit einer Salpetersaeureproduktion von 24o t/Tag),
muessen die Katalysatoren ein hohes Aktivitaetsniveau haben,
und die Eeaktoren sollten iii der La^e sein, grosse Gasstroeme
zu handhaben.
Viele Salpetersaeurefaoriken verwenden Hochdruckprozesse bei
der AmmcniaU.oxydation, und es ist deshalb in v/esentlicher
Vorteil, aus dem Rueckstand^as der Anlage wieder Energie zu gewinnen,
die dazu benutzt werden kann, Lestim;;· fuer das
System zu liefern. In einigen Systemen kann so viel Energie
■wieder e/jonnen werden, lass der E^ozess sich selbst unberJiaelt und
scf?ar noch i:usaetiliche Leistung liefert. Ee i solchen Systemen
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BAD ORiQINAL
ist e-G wesentlich, dass der Katalysator, hoch aktiv ist,, der
Gasstroemun^· einen minimalen Widerstand; e nt/-'e-rye ns et ζ t und
die Reaktion hei niedrigen AnfangsreaLtions- oder Zuend—
tender at Liren katalysiert*
Der Katalysator selbst sollte jedoch auch weiterhin eine
v^rnuenfti:r hohe (75o-3oo°)- Temperaturslabilitaet haben» Aequivalente
Probleme ergeben sich aas der Ve rwendung von Erdgas
(das hauptsaechlicii aus Liethan besüeht,,1 Jedoch auch ein bestiiniate
LIeup.e IL eatliaelt).
//ese^tliche Vorteile einer nledri.-en Zaendtenperatar sind:
a) Besserer '/ilrkuri^s^rad der Brennst.offiain-.vandliinfr und
Geringere Betriebskosten (d.E., in den Faellen, in denen der
organische Ausfluss als Brennstoff verwendet wird),
b) eine in % ausg;edrueckt hoehere Beseitigung der ^ifti.^en
Gase, die in die Atniosphaere entweichenj.
e) kleinere .Vaermetauschen und ein billigeres Reaktor—
system koennen verwendet werden, und
d) die Benutzung eines einzelnen Eatnlysatorbetues anstelleeines
doppelten oaer anderer, komplizierterer Systeme.ist
woe?;licli.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgebe zugrunde, ein Verfuhren
zu schaffen, bei dem die Zuendunr der organischen
Kontaminationsstoffe bei einer relativ niedrigen Temperatur
stattfinden kann, so dass sie vollstaendi;;er aus einem Abgas
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entfernt werden koennen, das in die Atmosphaere entweicht.
Die Kontrolle del? Luftverunreinigung durch kataljrtische Verbrennung
legt eine Anzahl von Beschraenkungen auf den Katalysatortyp, der benutzt werden kann. Ueber die Anforderung
hinaus, dass der Katalysator bei "niedrigen Temperaturen aktiv sein muss, sollte er sowohl unter oxydierenden als
auch unter reduzierenden Bedingungen stabil sein. Wenn er in einen Reaktor gepackt wird, sollte der Katalysator einen
sehr niedrigen Druckabfall quer zum Bett haven, und er sollte widerstandsfaehig gegen Abnutzung, thermischen Schock und Verstopfen
durch Staubpartikel sein.
BIa jetzt iat Platin als bevorzugter Katalysator fuer die
Kontrolle von Luftverunreinigungen verwendet worden. In der ueblichen aufgebrachten Form ist Platin aktiver als aus
jrelnem Metall bestehende Katalysatoren, es ist stabil bis auf wenigstens 75c-0C, und es ist widerstandsfaehig gegen die
meisten elementaren KataIysatorgifte mit Ausnahme von Blei
und Phoaphor«
Aufgebrachtes Platin ist in Pelletform benutzt worden, aber Porbleme des Druckabfalls durch das Katalysatorbett und Abnutzung
zwischen d&n einzelnen Katalysatorpellets (die Staubbildung und Verlust des wertvollen Metalls verursacht)
bewirken starke Einschraenkungen beim Entwurf des Katalysatorreaktor
a ·
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Die Konzentration.der organischen Verbindungen in den Daempfeu
ist ebenfalls wichtig. In den meisten Faellen beeinflusst die Konzentra tion die Zuendtemperatur nicht wesentlich. Eine bemerkenswerte
Ausnahme ist jedoch Methan. Die Konzentration der Daempfe und ihre Zusammensetzung bestimmen jedoch die
Sauerstoffmenge, die verbraucht werden wird, und den Temperaturanstieg, der sich an Katalysator einstellen wird. Das kann
berechnet und beim Entwurf der Reinigungsanlage benutzt
werden. Wo sie einen wesentlichen Beitrag liefert, kann die erzeugte Waerme die Oxydation aufrechterhalten oder zurueckgefuehrt
werden, um die Temperatur des Prozessgases zu erhalten.
Die Temperatur des die Daempfe enthaltenden Gasstromes bestimmt in grossem Masse den Entwurf der zur Kontrolle der
Verunreinigung erforderlichen Anlage. Wenn die Temeratur
oberhalb der zur Zuendung noetigen liegt, kann der Katalysator
direkt in den Gasstrom feebracht werden. Beispiele dieser Verwendung sind Draht-Eamillieroefen, einige Oefen zur Trocknung
von Farbe, selbstreinigende Kocher und Äbfassysteme, fuer Diesel- oder innere Verbrennungsmotoren.
Bei Reinigungsprozessen sind die Kataysatoren oft fuer recht lange Zeit Temperaturen von weit ueber 5oo°C ausgesetzt, und
ein Hauptfakter, welcher die Deaktivierung des Katalysators
herbe ifuehrt, ist es, dass der katalytisch aktive, hitzebestaenditfe
Oxidtraeger den Korrosionsbedingungen und den fuer lange Zeit vorherrschenden Temperaturen nicht standhalten kaxm. Dies
gilt mit Sicherheit fuer den raeistbenutzten Traeger, naemlich ka-
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talytisch aktives oder Gamma-Αluminiumoxid. Aluminiumoxid in
.dieser Form· liegt normalerweise als Schicht auf dem Traeger vor,
naemlich irgendeiner Art von feuerfester Keramik, gegebenenfalls
in Wabenform. Normalerweise wird auf dem Aluminiumoxid ein katalytisches
aktives Metall niedergeschlagen.
Verschiedene Mischungen und Kombinationen von hitzebesfcaendigen
Laetalloxidzwischenschichten und katalytisch aktiven Oberflaechenmetallen
sind ausprobiert worden, und zwar alle mib unterschiedlichem .Erfolg.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Katalysator
fuer die Oxidation von organischen Verbindungen und fuer die Reduktion von Stickoxiden, die sonst eine atmosphaerische Kontamination
verursachen wuerden, ein inertes Material mit einer Erstoder Zwischenschicht, die wenigstens ein Oxid aufweist, das aus
derjenigen Gruppe ausgewaehlt ist, die von den Oxiden des Skandiums, des Yttriums und der Lanthaniden gebildet wird, und eine
End- oder Oberflaechenschicht, die aus einer Mischung oder Legierung aus Platin, Rhodium und wahlweise einem Grundmetall besteht,
wobei das Rhodium von 1 bis 5O.Gewichts% und das Grundmetall von
0.01 bis 25 Gewichts% des Gesamtmetallgehalts ausmachen. Vorzugsweise
enthaelt die Endoberflaechenschicht 0,01 bis 10 Gew.% des
Grundmetalls, bezogen auf den Gesamtmetallgehalt» Das Oxid des Scandiums, des Y ttriums, bezw. das Lanthanidenoxid hat vorzugsweise
die Form eines Molekularsiebs oder von Zeolit und kann in einer Menge von wenigstens 5 Gew.% der Zwischenschicht vorliegen.
In dieser Beschreibung werden der Kuerze wegen Skandium, Yttrium und die Metalle der Lanthanidengruppe mit "Metalle der IIIA-Grujpe
des Periodischen Systems" bezeichnet.
Tn der Zwischenschicht sind vorzugsweise Oxide der Gruppe-ITIa-Uetalle
vorhanden, und zwar vorzugsweise in Form eines ionenausgetauschben
Molekularsiebs. JYir bevorzugen die Verv/endun^: von
Zeolit, wobei das ionenaustauschbare Natrium p,e;en ein Gr α ρ pe-IIIA-Iv.etall
ausgetauscht worden ist·, und zwar durch Kontakt nit
einer waessrigen Loesung, welche eia Salz des Gruppe-IlIA-Lietailions
enthaelt.
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;iiir benutzen vorzugsweise wine Zwischenschicht auf einer Aluminiumoxidbasis,
wobei die Zwischenschicht bis zu 5C% eines Zeolit
enthaelt (d.h. eines hydratisieren Aluminiumsiiicaüs), das in
die Neodymium-form umgewandelt worden ist. Das Aluminiumoxid,
welches wir vorzugsweise benutzen, ist das durch Aktivierung hydratisieren Aluminiumoxids gewonnene. Alpha Al(OH)^ oder
Gibbsit wird normal aktiviert (d.h. umgewandelt) in ein chi Al0Ox
mit einem Oberflaechenbereich von etwa 250 m /g, im Vergleich
^ 2
zu einem Ursprungswert von 2 m /g, und zwar dadurch,· dass man
(a) den eigentlichen Inertmaterialtraeger mit einem hydratisierten
Aluminiunoxidschlamm impraegniert, (der auch die passende Menge von ausgetauschtem Zeolit enthaelt),
(B) uebernacht bei 8C0C trocknet, und
(c) den eigentlichen Inertmaterialtraeger fuer 16 Stunden auf
45O0C erhitzt.
Katalysatoren nach der Erfindung koennen auch zur Herstellung von
Methan durch Dampfreformieren von Erdoel verwendet werden. Man erhaelt
betraechtliche Mengen von Methan, wenn man Erdoelausgangsmate,-rial
bei hohen Temperaturen (bevorzugt 500-200O0G) und Druck (bevor äugt 300-1000 psig) durch den oben beschriebenen Pt-Rh-Grundmetall-Katalysator
schickt. Gute Ergebnisse erhaelt man mit Uickel,
Kobalt, Eisen und Kupfer. Dieser Prozess kann ueberall dort angewandt
werden, wo Erdgas nicht ohne weiteres zur Verfuegung steht.
Mit "Grundmetall" sollen ein oder mehrere Metalle gemeint sein, wobei
die Metalle der Platingruppe und Gold ausgeschlossen sind. Bevorzugte Grundmetalle sind Aluminium, Magnesium, Chrom, Molybdaen,
Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Titan, Vanadium, Thorium, Uran, Kupfer, Silber, Zink, Kadmium, Quecksilber, Indium, Thallium,
bismut, Zinn, Blei, Antimon, die Lanthaniden und die Aktiniden. Von
diesen werden besonders Mckel und Kupfer bevorzuft. Ander Grundmetalle,
die gute Ergebnisse bringen, sind Eisen, Kobalt, Silber und die Beine der Lanthaniden, besonders Heodym. Mit "Metallen aus
der Reihe der Lanthaniden" sind die Elemente gemeint, deren Atomzahlen zwischen 57 und 71 einschliesslich liegen, und der Begriff
"organische Verbindung" umfasst Kohlenmonoxid. In dieser Beschreibung
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wird auch Silber als Grundnietall aufgefuehrt, obwohl es
natuerlich oft als Edelmetall betrachtet wird. Fuer diese Beschreibung
ist Silber Grundmetall, obgleich es sonst oft ein Edelmetall ist. Mit "erhoehter Temperatur" ist eine Temperatur gemeint,
die zur katalytischen Oxydation einer signifikanten Menge
der organischen Verbindung oder zur katalytischen Reduktion
einer signifikanten Menge der Stickoxide usw. ausreicht, d.h.,
dass diese Reaktionen als Ergebnis des Kontaktes mit den Katalysatoren nach der Erfindung auftreten. Im Falle der Herstellung
von Methan durch Reformieren von Erdoel betraegt die
"erhoehte Temperatur" z.B. 3oo°0. Bei den zu"oxydierenden organischen Verbindungen, wie z.3. Benzol, kohlenmonoxid und
Propylen, betBBgen die erhoehten Temperaturen 180 C, I50 C
bzw. 20C0O'.
Vorzugsweise enthaelt die Erst- oder Zwischenschicht wenigstens
5 Gew.%eines Molekularsiebs, auf das ein Metall ausgetauscht ist,
das aus der Gruppe ausgewaehlt ist, die Sc, Y und die Lanthaniden
upfasst. Die erste Schutzhuelle, Schicht ouer Ablagerung wird anschliessend bevorzugt eit der Iviischung oder Legierung aus
Platin, Rhodium und wahlweise Grundmetall, wie oben spezifiziert, beschichtet oder impraengiert werden. Als Alternative
hierzu kann das Material, das die erste Schutzhuelle, Schicht oder Ablagerung bildet, mit der besagten Mischung oder Legierung,
wie spezifiziert, vof der Aufbringung auf das inerte Material
vorbeschichtet oder vorimpraegniert werden.
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Das inerte Material hat eine erste Anlagerung: eines hitzebestaendigen
Metalloxicies, welches dann selbst mit der
Mischung oder Legierung aus Platin, Rhodium und dein Grundmetall,
wie oben spezifiziert, impraegniert oder beschichtet
wird. Bequemerweise enthaelt die Mischung oder Legierung von 5 -4-5 Gew.-% und bevorzugt 35 Gew.-Rhodium und zwar bezogen
auf das gesamte Metall in der Mischung oder Legierung. Wenn auch eine Lanthanidenmetallkomponente in der Pt-Rh-Legierung
ist, so betrae^t sie bevorzugt 5% der gesamten vorhandenen
Metallkomponenten, und wenigstens 50 Gew.-% des gesamten vorhandenen
Grundmetalls. Das Grundmetall kann zwischen 5 und 10
Gew.% der gesamten vorhandenen Metallkomponente ausmachen.
Ein weiterer Katalysator nach der Erfindung umfasst eine
inerte, starre, poroese, hitzebestaendige Wabenstruktur, eine
Erst- oder Zwischenschicht, welche wenigstens ein Oxid enthaelt, das ausgewaehlt ist as der Gruppe, welche aus den
Oxiden von Scandium, Yttrium, und den Lanthaniden besteht, und eine End- oder Oberflaechenschicht, die aus einer Mischung
oder Legierung aus Platin, Rhodium und wahlweise einem Grundmetall
bestiht, wobei die Mischung oder Legierung von L. - 50
Gew,% Rhodium and von o,ol bis 25 Gew.% Grundmetall enthaelt,
jeweils relativ zum Gesamtmetallgehalt.
Vorzugsweise besteht die Erstschicht aus hitzebestaendigem Metalloxid aus Aluminiumoxid, enthaelt jedoch wenigstens
5 Gew»% eines Zeolit, auf den ein Gruppe-IIIA-Metall ausgetauscht
worden ist, und sie ist zusaetzlich mit der Mischung oder Legierung aus Platin, Rhodium und den Grundmetallen
impraegniert oder beschichtet. Das von uns bevorzugte Grüppe-IIIA-Metall ist Neodymium.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Ver-
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fahren zur Redukbion von Stickozidan mit einem reduzierenden
Brennstoff oder zur Oxydation einer Organischen Verbindung
in einem Gas, das auch Sauerstoff enthaelt, das Gasgemisch bei einer erhöhten Temperatur durch einen aufgebrachten Katalysator
geschickt, der aus einer inerten, starren, poroesen, hitzebestaendigen Wabenstruktur besteht, die eine Erst- oder
Zwischenschicht aufweist, welche wenigstens ein Oxid enthaelt, das aus derjenigen Gruppe ausgewaehlt ist, die aus den Oxiden
von Scandium, Yürium, und den Lanthaniden gebildet wird, und die eine Endoberflaechenschicht aus einer Mischung ouer Legierung
aus Platin, Rhodium und wahlweise einem Grundmetall aufweist,
wobei das Rhodium 1-50 Gew.% und das Grundmetall von o,ol· 25
Gew.% des Gesamtmetallgehalts ausmacht.
Kach dinem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren
zur Oxydation einer organischen Verbindung in einem Gas, das Sauerstoff enthaelt, das Gas be einer erhoehten Temperatur
durch einen aufgebrachten Katalysator geschickt,, der aus einem inerten Material besteht, das eine Erst- oder Zwischenschicht
aufweist, welche wenigstens ein Oxid enthaelt, das aus derjenigen Gruppe ausgewaehlt ist, die aus den Oxiden von Scandium, Yttrium,
und den Lanthaniden gebildet wird, und das eine Endoberflaechenschicht
aus einer Mischung oder Legierung aus Platin, Rhodium und wahlweise einem Grundmetall aufweist, wobei das Rhodium 1 5o
Gew.% und das Grundmetall von o,ol - 25 Gew.% des Gesamtmetallgehaltes
ausmacht. Vorzugsweise betraegt das Grundmetall o,öl bis Io Gew.% des Gesamtmetallgehalts.
Wach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren
zur katalytischen Reduktion eines Stickoxids in einem Gas das wenigstens ein Stickoxid enthaelt, das Gas zusammen mit
einem gasfoermigen reduzierenden Brennstoff bei einer Temperatur ueber der Zuendtemperatur des Brennstoffs mit einem aufgebrachten
Katalysator in Kontakt gebracht; dabei wird das Traegermaterial des Katalysators aus einem inerten Material
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gebildet, das mit einer Erst- oder Zwischenschicht versehen lüg,
die wenigstens ein Oxid enthaelt, welches aas derjenigen Gruppe
aus^ewaehlt ist, "die aus den Oxiden von Scandium, Yttrium
und den Lanthaniden beste'nt, und eine Endoberf laechenschicht aus
einer Mischung oder Verbindung; aufweist, die 1 -■ 50 Gew.% Rhodium,
wahlweise 0,01 - 25 Gew.'^ eines Grundmetalls und als Rest Platin
enthaelt.
Die Erfindung umfasst auch einen Katalysator, der einen aas
inertem Material geformten Trae^er aufweist, sowie eine Erst- oder
Zwischenschicht, die Aluminiumoxid und ein Aluminiumsilikat--Zeolit,
auf das Neodymium ausgetauscht ist, und mit einer Endoberf
laechenschicht einer Mischung oder Legierung, die 1 - 5°
Gew.% Rhodium, o,ol - 25 Gew.% Hickel und als Rest Platin
enthaelt.
In bevorzugten Formen dieses Katalysators betraeg;t der Anteil des
neodymausgetauschten Aluminiumsilikats ungefaehr Io Gevv.;i,
und der Anteil des aktivierten Aluminiumoxids etwa 9° Gew.% der
Erst- oder Zwischenschicht. Die Endoberf laechexischicht aus der erwaehnten Mischung oder der erwaehnten Legierung hat vorzugsweise
die folgende Zusammensetzung;:
Gew.% | Rh | Mi | |
Pt | 7/2 | 5 | |
87J6 | 2o | ||
35 | 5 | ||
6o | 35 | 2o | |
-14a-
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Bach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren
zur Entfernung eines Stickoxids aus einem Gas das Gas
zusammen mit einem gasfoermigen, reduzierenden Brennstoff durch
einen aufgebrachten Katalysator geschickt, der aus einem inerten Material besteht, das etne Erst- oder Zwischenschicht
aufweist, die wenigstens ein Oxid enthaelt, das aus derjenige« Gruppe ausgewaehlt ist, die aus den Oxiden von Scandium, Yttrium,
und den Lanthaniden besteht, und das eine Endoberflaechenschicht
aus einer Mischung oder Legierung von Platin, Rhodium und wahlweise einem Grundmetall aufweist, wobei das Rhodium l-5o
Gew»# und das Grundmetall o,ol-2f? Gew»/i des gesamten Metallgehaltes
ausmachen» Die Erfindung umfasst auch einen Katalysator,
der aus einem inerten Material besteht, das eine Erst- oder Zwischenschicht aufweist, die ein Aluminiumoxid und
ein Aluminiumsilikat-Zeolit enthaelt, auf das ein Lanthanidenmetall
ausgetauscht ist, und wobei eine Endoberflaechen-BCnicht
aus einer Legierung aus Platin und Rhodium letzteres in Mengen von 5-4-5 Gew»% aufweist.
Bequemerweise liegt das zu behandelnde Gas in der From
eines Gasstroms vor.
Die folgenden Charakteristiken haven sich als zur Ausfuehrung
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der Erfindung geeignet herausgestellt, sie sind jedoch natuerlioh
nicht verpflichtend. Die in dem Verfahren nach der Erfindung;
verwendete inerte Struktur, auf der das hitzebestaendige
Leballoxid abgelagert wird, ist eine inerte, einheitliche,
tjfarre Wabenstruktur oder ein Block mit einer Vielzahl von
boren oder Kanaelen, die sich durch ihn in Richtung der Gasstroenung
erstrecken« Die Struktur wird ueblicherweise fast
die vesante Querschnittsflaeche der Reaktionssone bedecken,
die mit einem Fuellmaterial zwischen der Struktur und den
Reaktorwaenden zur Verfuegung steht, um ein Umgehen, der Struktur
durch irgendeinen Teil des Gasstroms zu verhindern. Als
iilerriacive kann die inerte Struktur eine rerippte, zellulare
Form haben. ■
Das fuer die Erfindung verwendete inerte Material, auf das
das hitisebestaendige Metalloxid geschichtet wird, kann irgendeine
beliebige hitzebestaendige Verbindung sein, die nicht mit
der Beschichtung reagiert und in einer Form mit einer grossen Cberflaeche hergestellt werden kann. Iiach einer bevorzugten
Ausfuehrungsweise reagiert dieses Material auch nicht mit
einem der gasfoermigen Bestandteile, die im Verlauf des Prozesses
auftreten. Oxide, oder Gemische von Oxiden eines oder mehrerer der folgeden Elemente koennen als eigentlicher', inerter
Traeger verwendet werden: Magnesium, KaIaium, Strontium,
Barium, Aluminium, Skandium, Yttrium, die Lanthaniden, die Aktiniden, Gallium, Indium, ThalLiam, Silicium, Titan, Zirkonium,
Hafnium, Germanium, Thorium, Zinn, Blei, Vanadin,
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Niob, (Tantal, Chrom, Molybdaen, ,YoIfram. und Uxaxi. Jeiterhiu
koennen auch Verbindungen, wie z.B, Karbide, Boride und SiIiaide
der Uebergangsmetalle, verwendet werden. Andere r;eei; ;;aefce
keramische Materialien, die benutzt werden koennen, sinn
Zirkon-Mullit, Alpha-Aluminiumoxid, Silliinanit, Lamesiumsilikate,
Zirkon, Petalit, Spodunen, Gordierit und
Aiuminoailikate. Geeignete eigene rrodikte sind "LiATTECSL"
(Warenzeichen.), das von Matthey Bishop Incorporated geliefert
wird, "TOHVEX" (eingetragenes Warenzeichen) dis von "E.I.
du Pont de Nemours & Co. verkauft τ/ird, und "TIkCEI1UCOLl"
(eingetragenes Warenzeichen), das von der American Lavj
Corporation verkauft wird. Ein anderes verwendbares Produkt
ist in. dem britischen Patent 862,484· beschrieben.
Fuer grosse ^uerschnittflaechen, wie z.B. 15 cm oder is'jiir,
ist es praktisch, eine re ailaer angeordnete Reihe voxi en·; passenden
Bioecken aus Keramik au schaffen, .ieiterhin kann es
zur Erreichung einer vollstaendigeren Heinifiun^· erstrebenswert
sein, die Bioecke aufeinanderfolgend oder reihenweise
anzuordnen. In diesem letzteren Fall kann auf V/unscn
der niedrige Rueckdruck zwischen den Blockschichten durch
Hache parallele Nuten an einem Ende eines Blockes wieter
reduziert werden, um die Verbindungen zwischen den ICanaelen
zu ver;;:roessern. Es hat sich au3serdem als vorte ilh-if;; heraus-
£,esteilt, dass die einheitliche Struktur eine solche Form hat,
dass sie in die Reaktionszone oder den Reaktor, in de;ü .ülo
anreordnet werden soll, passt, und ζ ar tovorrr.i/t sehr cur,
-17-309816/1 U?
passt. Bioecke aus entsprechend geformten '.Vabenniaterialieii, .
die den Katalysator aufnehmen sollen, werden so in den
Reaktor eingebracht, dass die alicemeine Richtung der
zellularen KanaeIe fuer die Gasstroemung sich in einer Linie
mit der Gasstroemung durch den Reaktor befindet. Ils Alternative
koennen die Bioecke so angeordnet werden, dass die Gasstroemung;
durch den Reaktor radial oder quer zu der allgemeinen
oder Gesamtgasstroemung liegt.
Das Traenermaterial dieser Struktur wird aus einem im wesentlichen
chemisch inerten, starren, festen, poroesen, hitzebe— staendigen Material hergestellt, das in der Lage ist, seine
Form und Festigkeit auch bei hohen Temperaturen, wie z*B»
lloo oder mehr Grad Celsius, zu erhalten, Nach eine! bevorzugten
Ausfuehrungsform sollte das hitzebestaeridige Material
eine Dichte von o,45 bis I,o5 g/cm* haben, (wobei eine
Dichte fön ο,5 bia ο,9 g/cm noch geeigneter ist), und unplaciert
sein. Das freie Porenvolumen, ausschliesslich des Volumens der Kanaele fuer die Gasstroemung., sollte groesser als
o,lo cmVg der Struktur sein, wobei ein bevorzugter Wert
zwischen of2o und o,3o cmVs liegt»
i/aexide der Kanaele der einheitlichen Traegerstruktur nach
der Erfindung enthalten Makroporen, die in Verbindung mit
den Kanaelen stehen, um eine vercroesserte, freie Katalysatorf
laeche zu schaffen, ausserdem ist wetten der hohen· Temperaturf)Uabi3
itaet und Festigkeit Άία Zahl der kleinen Poren nicht
309816/1 U7
^. V/aehrend die aeussere Oberflaeche solcher Strukturen
einschliesslich der Kanaele zwischen ο,οοΐ und o,ol cm /g
liegen kann, ist das gesamte Oberflaechenrrebiet in einem
typischen Fall hunderte Male groesser, so dass der ueberwiegende
Teil der katalytischen Reaktion in den grossen Poren stattfinden wird., Nach einer bevorzugten Ausfuehrun^sforin ist
die Verteilung der Makroporen in der Struktur so, dass sich ueber 95% des Porenvolumens in Poren mit einer Groesse, cLh#
einem Durchmesser, befinden, der groesser als 2ooo Angstroem ietf
und ueber 5% des Porenvolumen sollten sich in Poren mit einer
Groesse von ueber 2oooo Angstroem befinden, !fach einet bevorEugten
Auefuehrungsform machen die Porec, deren Groesee ueber Söooö
Angstroem liegt, ueber 5o% dea Porenvolumens aus»
Die aeuasere Oberflaeche dee Traegers einschliesslich der Waende
der Kanaele fuer die Gasstroemung sollte so gross sein, wie es mit einem akzeptablen Rueckdruek im Gasstroemungssystem vertraeglich
ist. Die Aeussere Oberflaeche wird oft zwischen o,5 und 6, bevorzugt von 1 - 2,5 cm /Liter Traeger, liegen. Daraus
ergibt sich, dass die Kanaele durch die einheitliche Struktur jede beliebige Form und Groesse haben koennen, dIe mit der
erwuenschten aeusseren Cberflaeche vertraeglich ist, und gross genug sein sollten, um freien Durchgang fuer das die Verunreinigungen
enthaltende, zu reinigende Gas zu ermoe^lichen und ein Verstopfen durch in dem Gas vorhandene feste Teilchen zu verhindern.
Nach einer Ausfuehrungsform der Erfindung; sind die
Kanaele im allgemeinen parallel and erstrecken sich durch den Trae-;er· voll einer Seite zu einer eat^e :enjenetzten Seite, be-
309816/1U7
vorzugt werden solche Oeffnungen durch duenzie ".Vaende, die die
Oeffnun^en definieren, voneinander getrennt, liach einer anderen
Ausfuehrungsform durchzieht ein Hetz von Kanaelen die
Struktur. Die Kanaele bieten der Gasstroemung keinen oder
praktisch keinen Widerstand. Euer einen besonders wirksamen Betrieb werden die Oeffnungen der Kanäleingaen^e ueber im
,vesentlicheri die gesamte Flaeche oder Querschnitt des Trae^ers
verteilt, der den ersten Kontakt mit dem zu reagierenden
Gas hat. Bevorzugte Trae ·βΓ sind aus Mullit oder Zirkon-Mullit,
die we;i::en ihres niedrigen thermischen Expansions^ooffizienten
einen ^uten Widerstand tegen thermischen Schock haben, obwohl
andere, aehnliche, chemisch inerte, hiti:ebestaendi^e, kristalline,
keramische Materialien ebenfalls verwendet werden koermen. Beispiele
fuer andere hitzebestaendige Materialien, die als Trae^er
geeignet sind, sind Alpha-AluDiiniumoxid, Sillimanit, Magnesium-Silikate,
Zirkon, Petalit, Spodumen, Cordierit, Aluniinosilikate
usw.
Anders als ein üett aus Kaba LysatorpelLets, das vertikal ;:iit
nach unten gerichteter Gasstroeniung sein muss, ;^ibt es keine
Beschraenkung sowohl der Stellung eines keramischen '.Vabeikatalysators
als auch fuer die Richtung der Gasstroemuil·.; durch den
Reaktor, der den Katalysator enthaelt. Keramische '.'/abenstrukturen
kaben ein hohes Verhaeltnis von Oberflaeche zu Volumen, so dass sie als Trae^ermaterialien fuer kaualytische
Metalle Katalysatoren bilden, die aktiver als kugelfoermige
Katalysatoren sind. Wegen ihrer offenen Struktur ist der
-2g- ? -P 9 8 1 6 / 1 H1
Druckabfall ueber das Bebt eines keramischen rfaben^talysabors
nur ein Zwanzigstel des Druckabfalls ueber ein rellebbett von
sonst aehnüchen Dimensionen. .Vabenfoermige Trae;/er haben auch hohe
,Vidersbandsf aehigkeit ^e^en thermischen Schock, grossestruktureHe
Festigkeit und den uusae bauchen, wesenblichen Vorteil, sehr widerst;
and sfaeh.it; ive,.;en Abnutzung zu sein.
Die hitaebestaendi-.-e lietalloxidschicht mit einem oder me.ireren dor
Oxide von Scandium, Ytbriun uns swn Lanthaniden wird auf dem T'rae or
ab-Qlauert, (entweder kontinuierlich oder dis;. oubinuierxich; und
nach einer bevorzugten Ausf uehrangsf or-.: hat die Ablar'oranr .1 ie i'Orni
eines Films, der 0,01 bis C, 02 ^ mm dick ist. Diese GxiascLic hl ist
selbst :iurch eine poroese Struktur charakterisiert tnd i^sib^t ein
grosses inneres r-orenvolamen und eine trosse Lotale Cberflaeche■und
wird daher als "aktives"(d.h. katalytisch aktives) hits über: caendi^es
Letalloxid bezeichnet, im Betrieb zeipt diese Schiclii; eine be:neriiens'.verte
Stabilibaet bei hohen Temperaturen sowie chemische Iuai:tivicaet
gegen die Plat in^cr lippe und das Grundmet a Ll, -Ut Jenen sie egebenenfalls
in Kontakt steht. Fr ue here K.ataLy a boren dieses Typs
wurden durch die Reaktion les katalytisch aktiven LobaLls, bei:j:, ie Lsweise
eines Metalls der Pia;, iuyraope, mit der Zwischen«?, nickt -i^.n
hitzebestaeiidieem Metalloxid deaktiviert. Es wurde ^ef luden, d-)ss dies
bei den vier genannten Oxiden und be den besonderen Verhae Ituisv/crten
von Piabin, Rhodium und Grundmetall, auf die hier BezujT renojimen wurde,
nicht der Fall ist. Katalysatoren ^emaess der vorlie· enden £rfindun,.-bieben
daher einen be traechtlichen Vorteil pereuueber den bekannten
Katalysatoren.
Eine bevorzugte aktive, hitzebestaendi^e Leta!!oxidschicht enthaelt
auch I..it[;;lieder der Gamiaa- oder aktivierten iluminiumozidfamilie,
die z.B. hergestellt werden koennen, indem ein wasserhaltiges Aluminiumoxidgel
ausgefaellt und anschliessend getrocknet und kalziniert
wird, um das hydrathalti= e .Vasser zu entfernen und das aktive
Gamma-Aluminiumoxid herzustellen.
E
E
Ein besonders bevorzugtes aktives, hitzebestaeudic;es Metalloxid
erhaelt man, wenn man eine Vorlaeufermiscdung aus wasser-
-21-
308816/114?
BAD ORIGINAL
haltigen Aluminiumoxidphasen, bei denen kristallines Tri- ·
hydrat dominiert, trocknet und bei Temperaturen von Joo0 Soü°C
kalziniert, die Aluminiurnoxidphasen sollten so sein,
dass sie mehr als 5o Gew»% der gesamten Aluminiumoxidhydrat-Zusammensetzung,
bevorzugt 65-95 Ge\v*i:c', einer oder mehrerer
der Trin ydra tformen Gibbsitj Bayerit und Nords ti-änd it, durch
ßoentgenbrechung festgestellt, enthalten.
v7ir benutzen bevorzugt als Aluminiumoxidhydrat das ωit "grade KH I70" bezeichnete Produkt der British
iiliiroixj.in.rn CO., und wandeln dies dadurch in aktiviertes
Aluminiumoxid um, dass wir es, wie oben beschrieben, trocknen und erhitzen.
Andere geeignete aktive, hitzebestaendige Heta11oxide, welche
zusammen mit den Oxiden von der Metalle der oben erwaehnten Gruppe HIA benutzt werden koennen, umfassen z.B. aktive oder kalzinierte
Beryllerde, Magnesiumoxid oder Siliziumoxid, und Kombinationen von
Metalloxiden wie z.B. Boroxid-Alumiiniumoxid oder Siliziumoxid-Alumiiniumoxid.
Das aktive, hitzebestaendige Metalloxid, das abgelagert
wird, kann 1-50 Gew«% des einheitlichen Trae^ers, bevorzugt
5 7 50 Gew.% ausmachen.
Die Zwischenschicht kann eins oder mehrere der Oxide der Gruppe-IIIA-Hetalle enthalten, und zwar in Form
des einfachen Oxids oder in gebundener Form, wenn ein
Ionenaustausch auf ein Molekularsieb, wie Ze öl it, stattgefunden
hat. Die Gruppe-IIIA-Metalloxide koennen jeden
beliebigen Gewichtsanteil des gesaiatexi hitzefesten
Lietallueberzurs mit seinem grossen Zwischenschichtoberflaechenbereich
ausmachen, und zwar bis zu IGO % einschliess-Iicfr.
Vorzugsweise ist das Oxid jedoch mit 5 - 20 ^:ew. %
vorhanden, wobei der Rest von einem oder mehreren der obenerwoe-hnten Materialien gebildet v/ird, also z.B. von
Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliciumoxid, üeryllerde,
boroxid - Aluminiumoxid oder Öilicium-Aluminiumoxid usw.
309816/1 UI "21a"
.Venn beispielsweise ein necdymausgetauschtes Molekular—
sieb - Zeolit vom Typ IJ X (bei Union Carbide Jpirpany erhaeltlich)
daau benutzt werden soll, Io Gew.,- der Zwischenschicht
zu bilden, dann wuerden wir dies bewer^otell i^en, iixden wir
loo Grairn. der ilctri uinf orm des Zeolit; ixi Soo Kubiczeutimeter
einer etwa 5 - ./ewichtsrv-i^en Loesuru1; des Ueodymnitrathe:.ahydrats
LD(IsC-,;-,(5H^u, die auch ecwa 2 Gew.^ Aiamonlumriitrat
enthaelt, suspendieren. Diese I.-ischung wuerden wir im
Eueckfluss fuer 13 Stunden bei 8o-9o°0 halten, dann waschen,
trocknen und fuer 2 Stunden bei 5°°°G brennen. Der gesamte
Prozess wuerde dann wiederholt werden, woraufhin ein Zeolit ■ hergestellt waere, bei dem das gesamte Natrium ge^en Neodym
ausgetauscht 1st.
Die Schicht, welche die Oxide der Gruppe - IIIA - Metalle
enthaelt, kann nach verschiedenen Verfahren auf'dem Trae~
ger abgelagert werden. Eine Methode besteht darin, dan Trae;,;er
in eine Loesung des Salzes oder der Salze des hitzebestaendigen
Metalls bzw. dieser Metalle zu tauchen und dann zu kalzinieren, scdass das Salz bis zur üxidform zersetzt wird» Eine
andere und bevorzugte Methode jedoch besteht darin, den Traeger in eine waessri^e Suspension oder Dis-
309816/ 1 U7
version oder einen Brei des hitzebestaeadi^en Oxids selbst
nu tauchen, dann zu trocknen und zu kalzinieren. Tm letzten
F5IlL koennen Suspensionen oder Dispersionen miL einem Feststoffe
halt von Io - 7° 3;v;.;;V benutzt -»erden, um in einem
einzigen Schritt eine ve eignete Mence eiij.es hitzebestaendi/eri
Le t?.l.lo.rids auf dem Trae er abzulagern. Jü einen Katalysator
rait Io je";.:'.' aktiviertem Al.ininiui.joxid a if einer ZirkonluUlliu.";trän
tür ^u praaparieren, ;or-aen in aer ous^ension
2o - 4o Go ν.. Feststoffe verwendet. Der Prozentsatz der
vornuixdenen Feststoffe '.vird auf der Basis de.i regnende ten
Ge ν ich c s besti:.r;t (;;e;.uiendet bei lloo G;. Ein besonders
bevoj/zu, tes Verfahren umfasst die Bildung einer waesari^en
Disjjersi η oaer eines ire is, '.vie _erade biüchrieben, das
nasse ierreü-en oder Kahlen des 'J-emischs, ,:;obei das Gruppe
- ITIA - iwetnllo:.id zn einer feinverteilten Form reduziert
vvird und r.ian eine Ihixotrope, geschlaennite To^masse mit der
rewuenscbten Konsistenz erhselt, also einen Festatoffgehalt
von Io - 7o Gew.;".'. Der "r-xe er ,vird dann in tie Tonmaase :;etaucrit,
getrocknet und -.air· Ί nier b. Im allgemeinen .verden
Kai^inierteiaperaturen" 2;.vii,C£ien lpo°C uuJ 3oo J ver-.veu.Jet.
Die Kal::iniertiiii/ sollte zn der Luft darch,yefuehrt .-,erden, z.B.
in otrom f.ecrockneter Luft, sie kann Jedoch auch im Kontakt;
mit anderen Gasen, wie z.B. Sauerstoff, Stickstoff, oder Rauchgasen bzw. unter Vakuum erfolgen. Das Gruppe-IIIA-Metall-Cxid
wird auf den überflaechen der Struktur einschliessiich
der Pberflaechen der Kanaele und der aeusseren Iuakrocoren, die
in Verbindung mit den Kanaloberflaeciien stehen, als duenne
3 (19C
Ablagerungen 1:, ei η ^-r: Gewichtsverhaeltni:: voi. 1 - 5ο /-j, und
bevorzugt von 5 - 5o ;~ relativ au den Gewicht des bloci:es
liacn einer uicernac.iven ndsf aehrun^sf oria aer Erf i^dan^; i^aau
fiuca eia zweiter ^wischexitraeger beüut.it werden. Zum Beio^iel
χ a uii das L:-:id von urunpe-lllü-lv.e La iLen auf Δΐα.ν-iui imo/. i loqrt i' "j Iu
öb.rela-_ert -./erden, Mild die no beschlichteten rarti^ei kronuen
wiederum selbst auf das inerce', ei-veixtliche "rae.^eri-aleiviai
auC^ebracht i/eraeu, d?s etexifslls L'.B. aus üluhiiniaiiiO^id
beate^en i:ann. Als Alteriic; tiv? koennbe das T'rae veri.:jcer iol
auch aus einer ./a be bescehen, die aus ei aera der obon ir:
Detail, au^e ebenen keraniachen Materialien auf gebaut ist. Auf
diese /eise ist es -.ioelicn, einen KabMlysaior herzustellen,
der reagierenden Gasen eine aelir.· viel f-roessere Cberflaeche der.
katalj'tisch aktiven Lekalls darbietet. iCs versteht oich von
selboü, dass mehr als ein rv.vischenbraeKer ver.vc-ndet -.vetden kann,
v/obei diese Vervvendan. von den relativen droessen der jeweils beteiligten
Partikel abhaenj t. E's ist jedoch normalerweise nicht
noecie, mehr als zwei Zwischenschichten ao ver.'ieudeu· Die
Struktur des Katalysators koermte z.B. föl-_.en.lerrriassen sein:
a) Bi^enliches, inerces Trae^ercaterial ixi ireran; ice tier
vvabenf or:n,
b) Partikel eines "zweiten inerten Materials (das dasselbe
sein kann ·;/ίβ das erste inerte Material, jedoch nicht su sein
braucht), bescirichtet ti it
c) einem oder rne.Lrerexi. der Oxide von Gruope-THA-Le ballen,
,■;e etenenfalls in zeolibischer Form '-,ebunden mit aktivem
A1 u:.iiniumoxyd, und
-24-
309816/1U7
BAD
d) eine katalytisch active LletallGchicht, die eine
Mu-Ehoüium-Lischung oder Legierung umfasst, uuo «ach bis
<i'i 'Jew.,-c eines Grundmetalls enthaelt.
our Herstellung von Strukturen diesem Typs koennen Ue
nek-mute la Verfahren an. ;e wandt werden.
beispielsweise .erden ei.xj.er kolloidalen üisoersion von Maminiun.o;:iJ
in Yasser, also einem uydra irisier ten Aluiainlunojiidsol, des
loesliche SaI;-, eines der Letalle der Gruppe 1ΙΪΑ sowie ein
AkIaIi, wie eine Amnouiunihyaroxydloesuü;;:, in hinreichender l.ien_;e
beio'et'.eben uip. das loesliche Metallsalz in Form des Oxids auf die
kolloidalen Aluminiumteilchen, niederzuschlagen. Der Ivieäerschlag
kann dann gefiltert und dazu benutzt v/erden einen Ueberzug herzustellen,
der seinerseits zur Beschichtung einer keramischen Wabenstruktur
benutzt werden kann. Die ueberzoreneii Teilchen aus inertem
Laterial haben Vorzugsweise einen Durchmesser zwischen. 0,Cl und
■i5 Uikron« Weiterhin kann das inerte Material vollkommen mit dem
ausgefaellten Oxid des Metalls der Gruppe IIIA ueberzogen werden«
Eine Alternaüivmethode ist die Gleichaeiti^-Ausfaeliun^; Loesungen
loeslicher Salze des Vorlaeufers der Oxide des inerten Materials
(beispielsweise Aluminiumnibeat wenn das inerte L&terial Aluminiumoxid
sein soll.) und eines L']etallfi aus dor eiuv&ehnten Gruppe wei-Jen
mit hinreichend Alkali, vorKu^sweise einer Anmoniumhydroxyclli eiiin-,
behände! G, «edass beide Metalloxide zusammen ausjeiaellt ;:er-'ien.
Dieses Verfahren ist allerdings nicht so zufriedenstellend, und en kann dahingehend abgeaendert w-rden, dass man einen i;rei des
!.; (: L a 1 i s ;i 1 ζ '·.>
η b e nut ζ t.
-24a-
309816/1U7
- °ί\ΐι- -
8?
Der Strukturtraerjer kann vor dem Aufbringen des Hit^ebestaendigen
Metalloxids befeuchtet werden. Wach einer Ausfuehrungsform wird
eine Zirkon-Mullitstruktur in eine waessri^e Suspension eingetaucht,
die die gewuenschte Gewichtskonaentration an hydrathaltigem,
hitzebestaendifjem Oxid enthaelt. Es hat sich herausgestellt,
dass die Struktur we^en ihrer Poroesitaet die Supension schnell
absorbiert. Die Katalysatorstruktur wird dann getrocknet und
bei einer Temperatur zwischen 4oo C und 800 C, bevorzugt
zwischen 45O0G und 55o°0, kalziniert. Ein q,oo3ü34 m (ein
Achtel cubic foot) betragender Block aus Zirkon-Mullit absorbiert
ungefaehr o,23 bis 1 Liter der Suspension,
Bei dem nach dem erfindun^sgemaessen Verfahren hergestellten
aufgebrachten Katalysator ist ein hit^ebestaendiges Oxid
auf eier inerten keramischen Struktur abgelagert wordexis und
ein katalytisch aktives Iuaterial ist auf das hitzebestaendifie
Oxid iinoraegniert worde'u.
Die Impraegnierun;? mit der Mischung oder Legierunr; aus Platin,
Ehciium und Grundmetall kann nach einer der bekannten Methoden
zur .-.bla^erunc von katal,vti.;cli aktiven Uetallen auf Traerern
durch-efuehrt werden, //eiiii z.B. eine kerairinche »/abenstruktur
309816/114 7
mit einer als Z^ischex^schicht aufrebrachcen Ablagerung mit einer
••rossen Cberflaeche benutzt wird, kann der Traeijer in eine
Lc~3uif aus 'vasserlooBlichem, anorganischem Salz oder Salzen
des i'Li c ins, Rhodiums und les Grundrne tails, wie z.B. Jhloro-PImtiiisaeure
, fthodiuu-lri-chloria und iiicKe !chlor id, einjet;Mct"-t
werden, da:; Temisch v/ird zur Sbherste LIurin;
einor i-.vicnfο etui..en '/erteilunj ;.aruehrt, un.i a'-um v/er Jen
':.:io i.-"t'riLle durj.i chemische oder thermische Le uilition oäer
lure α iiusfgellen in einem chemisch kombinierten Liuotgnd auf
der r-'ie er struktur niedergeschlagen. ":):>s ^eta 11 vvi/Jd nach
ie^ konventionellen Techni en aktiviert. Ihjch der Ir.ipraegüior-un
: mit Pla'oin, Rhodium und dem ürunlneüall kann der
Γ;» ca Iy oat or zur Erreichung be st ir.;.τ: er Vorteile mit Scii.vefel-■Vi.iö
jrsto: J' in Kontakt -^e bracht werden, um die Le.:ierun^
oder das -Je.miseh.aus Plp.i.Iu1 Rnodium und dem Grundmetall· ·
in dem katalytisch·aktiven Film aus Oxid öle Sulfid zu
fixieren. Dadurch ergibt sich auch ein aktiverer und geeigneterer
Katalysator mit einer fluten Dispersion des Platins,
PihoJiums und des Grandmetalls in einer Form, die eine .'/änderung;
des Metalls '.va ehr end des Trocknens und KaIz inier ens
verbindest. Als Alternative kann eine .vaessri^e Loesung aus
Platin, Rhodium und den Grundmetallverb indungen mit Schiefel-./asserstoff
zur Bildung eines Sols zur Reaktion gebracht werden, und dieses Sol wird auf den File aus dem als Z.vischentrae^er
dienenden hitzebestaendigen Oxyd aufgebracht. In Anschluss
an diese Behandlungen kann der ferti ;e Katalysator in Temperaturbereich von 1,5ο°0 bis 3oo° und unter den oben
Bedin^ungnen kalziniert werden.
-26- ?0Si ''6/1 141
es ist erstrebenswert, d-^ss der ferci-;e Ka Lu Iy st- i;c>r den
mehrfach erwaehnten ZwiGchentraeger in aktiviertem
oder kalzinierten Zustand enthaelt. Bs ist auch bekannt, dass
ein keramischer Katalysatorträger, der stabilisiert worden ■
ist, indem er auf eine 'Temperatur erv/aermt wurde, die ;veni :;teut;
g,4 ma 1. so gross wie sein Schmelzpunkt in Grad Feivin ist, uriuf.T
den Arbeitsbedingungen sehr viel bestaendi;?er ohne je ,eri Verlust
an Aktivitaet Jes Katalysators ist. Die akt ivie-run.; do;;
als Zz/ischentrae^er :i isnenden LetalloMiJfi Lus kann vor j or
ab Im.: "er unp; auf den eigentlichen Trae er oJer anschliüssend
:luru;'.:'efuerirt werden, und schliesslich so ;ru· noch nach der
liiiorc;e-;uierun-· i.iit PLatixi, Rhodium und den 'brundiao;,v.ll. Loiui
uebliehen Verfahren -vird eixi solches Iu.uterinl voi? der AbIa erung'
auf dem eigentlichen Irae^er kalziniert oder teilweise
kalcixiiert; die Kali-,inieran ■ kann auch nach dieser ah La !erun<,
aber jedoch vor der Aufbringung der katalvtiüchen Lletallkonipinei.te
geschehen. Der die Lischun=·· oder Le^ieruirj aus
i'laoiu, Rhodium und GrundmetjH enthaltende fTa-alysator
kann durch Kontakt mit molekularem '.Vasserstoi'f bei erhoen/Gen
Tecperaturen vor, waehrend oder nach der KaIa in ie run»1; reduziert
'.verdeii.
Die not'vendi ;.:e Lenre an Piabin, Rhodium und"Grund::ietall wird
in Abhaengip;keit von dem speziellen, ausjev/aehlten Verhoeltnis
variieren. In allen Jaellen ;/ird jedoch die hinzu^efue ;te iüen.^e
ari rlatin, Rhodium und Grundmetallverbindungen ausreichen, um
eine Kleine, aber katalytisch -.virksaine Len :e des metalls in
dem fertigen Katalysator zu schaffen, u::. die Entfernung der
" sovieit vorhanden -29-
309816/1147 "Bad original
organischen Verunreinigungen aus dein Gas ζί katalysieren.
Im allgemeinen kann die gesamte Leu-_,e au Larni.ytisch autivera
l.etall, auf das Gewicht bezogen, im Bereich von o,o5 bis Io >■■■,
bevorzugt o,5 bis 2 ;,' (basierend auf der -esar-teu aufgebrachten
Katalysetorstruktur) liefen.
Es hat sich herausgestellt, dass ο,9 λ w/w und 1,8 >i w/w [;eei;
nete und ausreichende Konzentrat ionen sind.
.Venn die Katalysatoren nach der Erfindan; ?,ur T'onbrdle von
Verunreinigungen verwendet werden, so kann rait einer aktiven
Lebensdauer von wenigstens zweieinhalb Ja lire η gerechnet
v/erden. Waehrend aus Palladium auf keramischen tfabenformen
bestehende Katalysatoren akzeptable Zuendtemperaturen zeilen,
so hat sich doch herausgestellt, dass sie bei den Betriebstemperaturen instabil sind und innerhalb eines Lcnats versagen.
Das gilt besonders dann, wenn der katalytisch aktive, hitsebestaendi: ;e Zwischentraeger aus LIe ta IL or id aus ilur-iniumo:;id
besteht* Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass
5 - 4o % Rhodium, 95 - 6o % (Platin + Grundmetall")» die auf
einen Zwischentrae<Ter aus einem Aluminiumoxid, das ein ne ο clyma us getauschtes
Zeolit enthaelt, und einem eigentlichen keramischen /abentraerfer ab^elagert werden, einen Latalysator er;,eben, d'er
eine z-weckmaessif niedri: e Zuendteaperatur tiit aaseerordent j ich
ruter Stabilitaet unter oxydierenden Beiiiran^en bei erhoehten
Tenperaturen verbindet.
" β owe it
309816/1U7
fm «- V» I «_ w w
Bei zwei bevorzugten Ausf uehrungsf orrr.en der Katalysatoren
bildet Rhodium von den katalytisch aktiven vorliegenden
Letallkomponenten, (d.h. Platin, Rhodium und Grundmetall)
7,5 Gew.^- und 35 Gew.% des Gesamtgewichtes. .Veiterbin sollte
dafuer gesorgt werden, dass die Kombination von chemischen und/oder thermischen Methoden der Imprae.jnierun·-1; und Reduktion
•so ist, dass eine Legierung der Metallkomponenten auf der Oberflaeche des Traerers gebildet wird. Nicht alle Grundmetollbestandteile
werden jedoch notwendigerweise zur metallischen
Form reduziert. Verbindungen von Chrom und Wolfram zum Beispiel werden wahrscheinlich nicht vollstaendig reduziert
werden.
Gute Ergebnisse bei der Oxydation von Methan und der Prodiktion von Methan durch das katalytisch^ Reformleren von Erdoel erhielt
man mit den folgenden Legierungszusammensetzungen, die auf Zwischenschichten aus Aluminiumoxid, das Io Gew.% eines Aluminiumsilikat-Zeolit
mit auf dieses ausgetauschtem Neodym enthielt, und einem eigentlichen, keramischen Wabentraeger abgelagert wurden:
Gew.%
Plat in 9o~
87-5 91.5-89.5 64-62 91.5-90 87-5 91.5-89 .'5
64-62.5 64
Befriedigende Ergebnisse erhielt man ebenfalls, kveun man In,
Sn, Zn, Az oder Gr als Grundmetall verwendete. Die Eri'iuduv: umfass st
auch Gase, die durch ein Verfahren oder einen Y si. a l,vs μ tor ii;;oh der
Erfindung verarbeitet '.-v or den ting. -2-1-
30981B/1U7
'Rhodium | .5 | Grundmetall | 4 | 3 |
6 | .5 | Nickel | 5 | 3 |
7 | N ic ke 1 | 2.5 | ||
7 | .5 | Nickel | 1 - | |
35 | .5 | Nickel | 1 - | 3 |
7 | .5 | Kobalt | 5 | |
7 | Elsen | 1 - | 2.5 | |
7 | Kupfer | 5 | ||
35 | IIuDf er | 1 - | ||
35 | Co^ | 1 | ||
35 | Gu | 5 | ||
35 | Kd | 5 | ||
35 | -b | 5 | ||
3o | lid ) | 5 | ||
/ InI ) |
5 | |||
35 | l,i | |||
Die .^aensüi^en Aus-,virkjmf;en eines Katalysators nach der
Erfiiidunc ici Hinblick auf die Herabsetzux-g; der Temperatur,
bei welcher fuer einen gealterten Katalysator eine Reaktion
stattfindet, ergibt sich aus den nachfolgend dargelegten
Versachscesultaten und den graphisch darrestellten Ergebnissen, Dabei worde jeder Versuch unter Benutzung ein und
derselben Versuchsanlage durchgefuehrt, bei der ein Katalysatorbett
mit einer Tiefe von 2 Zoll, angeordnet war. Ausserdeni
war bei Jedem Versuch der Druck des Versuchsgases der
gleiche, naemlich 75 psig.
Bei diesen Versuchen war das durch den Katalysator ijescnickte Gas ein kiienstliches Automobil-Abgas mit
folgender Zusammensetzung:
5% 2
5oo PpEi Propylen
iV% .CO
2,5f3 H2O mit Rest N2.
Benutzt -vLircle ein ψ/ι %iger Rh/Pt-Katalysaüor mit
einer Zwischenschicht, die Zeolit, in Form des Kolekularsiebtyps
"13X-sieve" (Union Carbide), ausgetauscht mit Neodym, enthielt. Die Versuche wurden mit den folgenaen vier
Katalyse boren durch^efuehrt:
-30-
3Q9816/1 U7
yo Zeolib 9o% Aliiiiiniumo id
60% "
Die Ergebnisse, die bei Oxidisierun^sversucheη riit
den vier oben jjenanriten K3balysaboren erhalten wurden,
sind in Fitfur 1 dargestellt, die - sum Zweck des Ver ;leichsdie
Resultate zeigt, welche mit einem kein 3eolit entir.ilLende
11 Katalysator erzielt wurden.
Aus einer Kurventafel, welche die prozentuale Us-.v.-mdlun·;,- von
Propylen bei Benutzung eines Katalysators (B) mit Ιοο,-j
Aluminiumoxid vor der Alterung zeigt, ergibt sich die niedrigste Zuendtemperatur, d.h. diejenige Temperatur, bei -neLc'cer
die Umwandlung des Abgases beginnt.
Bei Jedem dieser Versuche, die unter An-vendua:; der vier
besonderen, oben erwaehnten Katalysaboren angestellt wurden.,
war der Alteruiigsprozess bei looo C faer die Dauer von 16
Stunden in Luft durchgefuehrt worden. In Fiyur 1 aei en ·ιϊο
gestrichelten Linien die prozentuale UDiwandlun-:; von Kohlenmonoxid,
das in dem Gas enthalten ist, waehrenJ die aabgezogenen
Linien die Umwandlung; von in dem Gas enthaltenem irooyleri zeit-;en, und zwar in der Abhaensri^lceifc von der Tempovr.tür
./ie bereico früeher in dieser beücnreibun^ erwaeluit iüt es
§09816/1147
die Hauptaufgabe der Erfindung "diejenige Temperatur herab-
_.u3et;seu, bei welcher die Umwandlung des Gases geginnt, und es
ergibt sich aus den vier Kurven der Figur I1 dass der beste
:^u3lvsator fuer diesen Zweck derjenige ist, welcher lojk Ze öl it
eathaelt, und dass eine loo^i-^e Umwandlung des Gases bei
eiuer Temperatur im Bereich von 27o C auftritt, waehrend die
entsprechende Temperautr fuer den Katalysator A 315°C betraegt*
Fuer die Umwandlung von 75% liefet die Temperatur, bei der
Zuenduri'- eintritt, bei 2o5°C, waehrend die Temperatur, bei der
fuer den Katalysator A Zuenduriß- eintritt, bei 28o°0 lie^t.
Unsere Versuche haben gezeigt, dass bei Verwendung eiac-s Katalysators,
der nicht gealtert war, und der 35% Rh/Pt enthielt, class, sowohl unter reduzierenden Bedingungen (Figur 2), ais auch
unter oxidierenden Bedingungen (Figur 3)t und obgleich mit
diesen zeolitenthaltenden Katalysatoren niedrigere Temperaturen erreicht wurden, gleichwohl die Temperaturherabsetzun?· im
• Ll. emeinen nicht poesser als etwa 2o°C war. Andererseits ergibt
sich leicht bus der Figur 4- (im Vergleich zur Fijur 2) und aus
Fi ;iir 5 (im Vergleich zur Figur 3)» dass nsch Altern eines 35%-Rh/Pt-Ka:aljsators
bei 8oo°C fuer 72 Stunden die Temperatur, bei der die Zuendung oder"Umwandlung einsetzt, bemerkenswert
herabgesetzt ist.
-32-
309816/1U7
BAD
Claims (1)
1. Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass er auf einem
inerten Material eine Zwischenschicht aufweint, die wenigstens
ein Oxid enthaelt, ans aus der Gruppe aus ;ev/aehlt ist, welche
vcn den Oxiden des Scandiums, des Yttriums und der Lanthaniden gebildet wird, und dass der eine End- oder Oberi'laecheuücLicbt
aufweist, die aus einer Iviischung oder Legierung von Platin,
Ehodiuni und wahlweise einem Grundmetall besteht, wobei das
Rhouium von 1 - 5o Gewichtsprozent und das.Grundmetall, soweit
vorhanden, von ä>,ol - 25 Gewichtsprozent des Gesamtmetall^ehalts
ausmacht.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Grundmetall aus der Gruppe ausgewaehlt ist, die aus Al, Mg1 Cr, Mo, W, Mn, Fe, Go, Ni, Ti, V, Th, U, Cu, Ag, Zn,
Cd, Hg, In, Tl, Bi, Sn, Ph, Sb, den Lanthaniden und den Aktl-
niden besteht.
3. Katalysator nach einem der Ansprueche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das inerte Material eine einheitliche,
prooese, hitzebestaendige Verbindung ist.
4. Katalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die hitzebestaendige Verbindung aus der Gruppe aus^ewaehlt ist, die aus den Oxiden von Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Sc, Y, den Lanthaniden,
den Aktiniden, Ga, In, Tl, Si, Ti, Zr, Mf, Th, Ge, Sn, H;:, U,
Pb, Vj Mb, Ta, Cr, Mo, ',V, sowie den Karbiden, Boriden und Suiziden
der Uebergangsnetalle besteht.
5. Katalysator nach einem der Ansprueche 3 öler 4, dadurch
3Ö9816/1U7
eic'ineb, dass die hitzebestaendige Verbind tin,; die
Fort' eines keramischen Laterigls hat;.
6. FatsJ.yaator nacn Anenruch 5>
dadurch'gii-ermüeiciuiec , dass
üer Kacaivsator die Form eiuer irerippten zellularen Struktur
ha L .
7· iv.iG-ilj-sator nach A na ..-räch 6, dadurch gekernte ic hue t, dass
die gerippte zellulare Struktur eine Wabe ist.
8. Xalalysator nach einem der Ansprueche 5 bis 7» dadurch
^e ;cennze lehnet, dass das keramische Material aas 'ier Gruppe
aus-jOwaeb.lt ist, die aus Zirkon-Mullit, Liliit, Alpha-jiluminiuiroxid,
Sillimanit, iJagnesiumsilikatne, Zirkon, Pet-slit,
öpodumen, Oordierit und Aluminosilli^aten besteht.
9. Kalalysacor nach einem der Anspruecke 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass auf das inerte Material als eine ersiie Huelle eine Schicht oder Ablagerung eines hitzebestaendigen Oxids aufgebracht
ist, das nicht mit .iein inerten Material reagiert.
10. Katalysator nach Anspruch 9» dadurch ^eicennzeichixet, dass
das hizebestaendige Oxid die Forn eines Films von o,ol min
bis o,o254 mm Dicke hat.
11. Katalysator nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass
das hitzebestaendi:e Cxid eine trosse Oberfljeche. hai:.
308816/1U7 BAD ORIGINAL
12. Katalysator nach Anspruch 9, dadurch gekenixzelehnet, dass
das aitzebestaerid-ige Oxid ein grosses inneres i-Ore^volumen ha L.
15. Katalysator nach Axispruch 12, dadurch ^ekennvseichxiet, dast;
das hitzebestaendi^e Oxid eine Lischuxx;" aus v/enijstens eineä
Oxid, das aas derjenigen Grupoe aus^ewaehlt isb die von
den Oxiden des Scandiums, des Yttriums und der Lantiianiden
gebildet wird, und wenigstens einem der Oxide ist, welches aas derjenigen Gruppe ausgewaehlt ist die von den Oxiden des
Be, jtug, B, Al, Si, Ti, Zr, Ef und Th gebildet wird.
14. Katalysator nach einem der Ansprueche l-13f dadurch gekennzeichnet,
dass die Mischung oder Legierung 5-45 Gew.% Rhodium, beüo/en
auf den Ge samtme talige halt, enthaelt.
15· Katalysator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischung oder Legierung 35 Gew.% Rhodium enthaelt.
16. Verfahren zur Reduktion eines Stickoxides mit einem reduzierenden'
Brennstoff oder zur Oxydation einer or;raniscnexi Vert.·
aas einem Gas, das auch Sauerstoff enthaelt, .dad.irch
ichxxet, dass das Gasgemisch bei erhoehkexx Ten:peraτ;arexx
dare η eixien aufgebrachten Kacalysator sescni-ci:;t »vird, der
aas einer ixiertexx, starren, poroesexi, hitzebesbaendir exi ./abe^-
struktur besteht, die mit eix^er Lischuxiv·; oJer Lejierun-.-ς aus
FJ.atixx, Rhodium und Gruixdi-iebalL besctiiclitet ist, bei der U:b
Rhodium 1-50 Gew.% und das Grandmetall o,ol - 25 Gew.,- Aet;
Gessi..bi;.etallgehaLtes ausmachexi.
-55-
3Ö9816/1U7
17· Verfahren zur «;atalytischen Reduktion ei.rj.3C ."iticl'or-rictos
in einem 3-ys, :le.c.; wenigstens ein Stickoxid enthaelt;, dadurch
; el-ennze lehnet, dass das Gas zusammen mit einem gacf oerinipjen
1-3Mutierenden B rennstoff bei einer Temperatur, die oberhalb eier
.juendtemperatur des Brennstoffs liegt, mit einem aufgebrachten
Katalysator in Kontakt gebracht wird, wobei der Katalysator aus einem Traeger besteht, der aus einem inerten Material *rebildet
ist, das mit einer Mischung oder Legierung beschichtet ic= I, die 1 - 5o Ciew.% Rhodium, o,ol - 2^ Gew. '/>■ eines Grund-
und als Rest Platin enthaelt.
13. Verfahren zur Oxidierung einer organischen Verbindung in einem sauerstoffhalt igen Gas, dadurch gekennzeichnet, dass
ι. an das Gas bei erhoehter Temperatur durch einen aufgebrachten
Kstalysaotr schickt, der besteht aus einem inerten Material,
aas einer ersten oder zweiten Zwischenschicht die wenigstens ein Oxid enthaelt, das aus derjenigen Gruppe ausgewaehlt ist,
J ie von den Oxiden des Scandiums, des Yttriums und der Lanthaaiaen
gebildet wird, und aus einer Mischung odec Legierung von Platin, Rhodium und wahlweise Grundmetall·, wobei das Rhodium
von 1-50 Gew./i und das Grundmetall von o,ol - 2 5 Gew.% des Gesamtnetall.^ehalts
ausmacht.
l'.J. Katalysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
(a) ein eigentliches inertes Traegermaterial aus Keramik
in vVabeuform;
(b) Teilchen eines zweiten inerten kl-iLerials Gleiches
d;i3 n-;leJchG üa^eriol wie d;;s erstr";eriönnte inerte
χ- ■■'. Ij >. fj.-i 1 i-ein :aiiii, .-jber nicht sein nuss), ueberzo^en mit
308816/11*7
(c) einer hitsebestaendi^en ZwischenoxidGchicht, welche
eins oder.mehrere der Oxide der Letalle der Gruppe IIIA
enthaelt;
(d) eine katalytisch aktive Metallschicht, welche eine
Mischung oder Legierung von Platin - Rhodium aufsei;,t
und auch bis zu Io Gew.^f des Grundrr.etallü enthaelt.
20. Katalysator nach, einem der Ans.rueche 1-15 oder nach Anspruch
l'9i dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide des Scandiums,
des Yttriums oder der Lanthaniden in der Zwischenschicht mit wenigstens 5 Gew.>
dieser Schicht vorliegen.
21. Katalysator nach misoruch 2C, dadurch gekennzeichnet,
dass die erwaehnten Oxide in der Zwischenschicht mit IC Gew.%
dieser Schicht vorlie,* en.
1 R / 1 1 Ll
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