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DE3735151A1 - Verfahren zum reinigen von abgasen - Google Patents

Verfahren zum reinigen von abgasen

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DE3735151A1
DE3735151A1 DE19873735151 DE3735151A DE3735151A1 DE 3735151 A1 DE3735151 A1 DE 3735151A1 DE 19873735151 DE19873735151 DE 19873735151 DE 3735151 A DE3735151 A DE 3735151A DE 3735151 A1 DE3735151 A1 DE 3735151A1
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DE
Germany
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catalyst
exhaust gases
copper
oxidation
hydrocarbons
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19873735151
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English (en)
Inventor
Yoshiyasu Fujitani
Hideaki Muraki
Shiroh Kondoh
Masayuki Fukui
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Publication of DE3735151A1 publication Critical patent/DE3735151A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum effizienten Verringern der Stickoxid-Anteile in Abgasen einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, einer Anlage zum Produzieren von Salpetersäure oder dergleichen, und einen dabei verwendeten Katalysator.
Die Abgase von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, einer Anlage zum Produzieren von Salpetersäure oder dergleichen enthalten schädliche Stickoxid-Anteile (NO x ), die zur Umweltverschmutzung beitragen. Deshalb wurden auf verschiedenen Gebieten der industriellen Technik Versuche unternommen, die Stickoxide aus den Abgasen zu beseitigen.
Bekannt ist ein Verfahren, bei dem ein Katalysator eingesetzt wird, um Stickoxide aus Abgasen zu beseitigen. Bei diesem Verfahren werden die Abgase in Berührung mit einem Katalysator gebracht, wodurch die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide auf der Katalysator-Oberfläche absorbiert und in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Der Sauerstoff wird dann zur Reaktion mit eine reduzierenden Substanz, zum Beispiel Kohlenmonoxid oder Wasserstoff, gebracht.
Der bislang zum Verringern von Stickoxiden eingesetzte Katalysator enthält ein Metall, zum Beispiel Kupfer, Palladium, Platin oder Rhodium, welches auf einen Träger aufgebracht ist, der aus porösem Material besteht, zum Beispiel aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Zeolith, wie es zum Beispiel in den Japanischen Patent-Offenlegungsschriften 11 063/1976, 23 474/1976 und 86 693/1978 beschrieben ist.
Allerdings war dieses bekannte Verfahren nicht in der Lage, wirksam Stickoxide in einer Oxidationsatmosphäre zu beseitigen, die einen größeren Anteil von Sauerstoff enthält, als er zum vollständigen Oxidieren einer Reduktionssubstanz (zum Beispiel Ammoniak, Kohlenmonoxid oder Wasserstoff) zu Wasser (H₂O) oder Kohlendioxid (CO₂) notwendig ist. Dies deshalb, weil der in der Atmosphäre enthaltene Sauerstoff die Neigung hat, mit der Reduktionssubstanz rascher zu reagieren als der Sauerstoff, der aus den Stickoxiden abgetrennt wurde und folglich den letztgenannten Sauerstoff daran hindert, wirksam mit der Reduktionssubstanz zu reagieren. Eine solche Oxidationsatmosphäre wird beispielsweise von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugt, wenn diesem ein Brennstoff/Luft-Gemisch zugeführt wird, welches extrem mager ist, also einen Luftüberschuß aufweist, und einen höheren Sauerstoffanteil enthält, als er für eine vollständige Verbrennung des gesamten Brennstoffs erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen oder doch zumindest zu mildern und ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe Abgase durch Reduktion der Stickoxide in einer Oxidationsatmosphäre gereinigt werden können.
Weiterhin soll ein Katalysator geschaffen werden, der in der Lage ist, in einer Oxidationsatmosphäre wirksam Stickoxide aus Abgasen zu reduzieren.
Dazu schafft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Stickoxide enthaltenden Abgasen, bei welchem die Abgase in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in einer Oxidationsatmosphäre mit einem Katalysator in Berührung gebracht werden, der Kupfer enthält, um die Stickoxide aus dem Abgas zu reduzieren.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mit dem Kupfer enthaltenden Katalysator in Berührung gebrachten Abgase zusätzlich mit einem Oxidationskatalysator in Berührung gebracht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Katalysator vorgesehen, der zum Reinigen von Stickoxide enthaltenden Abgasen dient und Kupfer auf einem Trägermaterial aus porösem Stoff, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Zeolith enthält.
Der Kupfer enthaltende Katalysator fördert die Reaktion zwischen den Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen und ermöglicht dadurch die wirksame Reduktion von Stickoxiden aus den Abgasen. Der Oxidationskatalysator reduziert jegliches unreagiertes Kohlenmonoxid sowie Kohlenwasserstoffe aus den Abgasen durch Oxidation.
Die Erfindung ist einsetzbar zum Reinigen jeglicher Abgase, die Stickoxde enthalten, einschließlich der Abgase von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, von verschiedenen Arten von Feuerungsanlagen sowie von Anlagen zur Produktion von Salpetersäure.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine graphische Darstellung, aus der die Umwandlungs-Prozentsätze von NO und O₂ ersichtlich sind, wie sie durch das unten näher erläuterte Beispiel 1 erhalten werden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einer Oxidationsatmosphäre ein Kupfer enthaltender Katalysator selektiv die Reaktion zwischen Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen in Abgasen fördert.
Der erfindungsgemäße Katalysator enthält Kupfer, welches auf einen porösen Träger aufgebracht ist. Der poröse Träger kann sich aus einem oder mehreren porösen Stoffen zusammensetzen, zum Beispiel Aluminiumoxid, Siliziumdoxid (Kieselerde), Siliziumdioxid-Aluminiumoxid und Zeolith. Er kann verschiedene Formen aufweisen, zum Beispiel als Granulat vorliegen oder eine Honigwabenstruktur besitzen.
Der Katalysator enthält vorzugsweise 0,1 bis 50 g Kupfer pro Liter des porösen Trägers. Wenn er weniger als 0,1 g Kupfer besitzt, kann von ihm die Erfüllung des Zwecks nicht erwartet werden. Es können andererseits auch keine besseren Ergebnisse erwartet werden, wenn er mehr als 50 g Kupfer enthält.
Der poröse Träger wird vorzugsweise in der nachstehend erläuterten Weise mit Kupfer beladen. In einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Alkohol, wird eine Kupferverbindung, zum Beispiel Kupfernitrat oder -azetat gelöst. Der poröse Träger wird in diese Lösung eingetaucht, so daß die Lösung den Träger imprägnieren kann. Dann wird der Träger getrocknet und erhitzt. Die Reduktion von Stickoxiden aus den Abgasen erfolgt, indem die Abgase mit dem Katalysator im Beisein von Kohlenwasserstoffen in Berührung gebracht werden, wenn eine Oxidationsatmosphäre vorherrscht. "Oxidationsatmösphäre" bedeutet eine Atmosphäre, die einen größeren Anteil Sauerstoff enthält, als er benötigt wird, um die existierenden Reduktionssubstanzen, das heißt das Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe, die in den Abgasen enthalten sind, und die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hinzugefügten Kohlenwasserstoffe, vollständig zu H₂O und CO₂ zu oxidieren. Handelt es sich bei den Abgasen zum Beispiel um die Auspuffgase eines Kraftfahrzeugmotors, so wird eine Oxidationsatmosphäre durch ein mageres Brennstoff/Luft-Gemisch erzeugt. Wenn irgendeine derartige Oxidationsatmosphäre vorherrscht, fördert der Kupfer enthaltende Katalysator die Reaktion von Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NO x ), wie es aus der nachstehenden Formel hervorgeht, gegenüber der Reaktion von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, so daß die Stickoxide wirksam reduziert werden:
µ HC + v NO x → w H₂O + y CO₂ + ZN₂
Die Kohlenwasserstoffe, die die Abgase enthalten, können als ein Reduktionsmittel verwendet werden, das zum Zweck der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Jedoch sollte der Koerzitiv-Zusatz von Kohlenwasserstoffen erfolgen, wenn die Abgase keinerlei Kohlenwasserstoffe enthalten, oder wenn sie lediglich eine Menge von Kohlenwasserstoffen enthalten, die kleiner ist, als sie zur Reaktion gemäß obiger Formel benötigt wird. Die Reaktion wird noch mehr gefördert, wenn ein gewisser Überschuß an Kohlenwasserstoffen vorhanden ist. Die Abgase, bei denen die Reaktion stattfindet, enthalten vorzugsweise also 100 bis 5000 ppm Kohlenwasserstoffe ausgedrückt durch CH₄.
Der Kupfer enthaltende Katalysator besitzt eine hohe Aktivität beim Reduzieren von Stickoxiden, jedoch eine geringe Aktivität beim Oxidieren des Kohlenmonoxids, von Kohlenwasserstoffen und dergleichen, die in den Abgasen enthalten sind. Deshalb werden die Abgase, die mit dem Kupfer enthaltenden Katalysator in Berührung gebracht worden sind, vorzugsweise mit einem Oxidationskatalysator in Berührung gebracht, der Stoffe wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und dergleichen wirksam zu reduzieren vermag. Der Oxidationskatalysator kann ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe Pr, Pd, Rh, etc., enthalten. Das Metall (bzw. die Metalle) wird (bzw. werden) vorzugsweise in einen porösen Träger eingebracht, der aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkonoxid oder dergleichen besteht. Der Katalysator enthält vorzugsweise 0,1 bis 10 g Metall pro Liter des porösen Trägermaterials. Wenn er weniger als 0,1 g Metall enthält, kann nicht erwartet werden, daß er den vorgesehenen Zweck erfüllt. Auch lassen sich bessere Resultate nicht erwarten, wenn er mehr als 10 g Metall enthält.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden: Ein Kupfer enthaltender Katalysator wird in ein Reaktionsgefäß gebracht, und in das Gefäß werden Abgase so eingeleitet, daß sie mit dem Katalysator in Berührung kommen können. Es wird dafür Sorge getragen, daß in dem Gefäß eine Oxidationsatmosphäre vorherrscht, und es wird eine geeignete Menge von Kohlenwasserstoffen bei Bedarf in das Gefäß eingeleitet. Die gereinigten Gase werden aus dem Gefäß ausgeleitet.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren umfaßt die Verwendung sowohl eines Kupfer enthaltenden Katalysators als auch eines Oxidationskatalysators. Stromaufwärts bezüglich eines den Oxidationskatalysator aufnehmenden Reaktionsgefäßes befindet sich ein Reaktionsgefäß, welches den Kupfer enthaltenden Katalysator aufnimmt. Die beiden Katalysatoren werden gebildet durch einen monolithischen Träger, bei dem in einem stromaufwörts gelegenen Abschnitt Kupfer eingebracht ist, während ein stromabwärts gelegener Abschnitt mit den Oxidationskatalysator definierendem Metall oder Metallen beladen ist. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß nur ein einziger Träger zur Realisierung beider Katalysatoren zum Reduzieren von Stickoxiden aus Abgasen und zum Reduzieren von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und dergleichen erforderlich ist.
Das Katalysatorbett des Kupfer enthaltenden Katalysators wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 300°C bis 600°C erwärmt, um die gewünschte Reaktion zu fördern. Das Katalysatorbett des Oxidationskatalysators wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 200°C bis 800°C erwärmt, um die dort gewünschte Reaktion zu fördern.
Die zu reinigenden Abgase werden vorzugsweise in das Katalysatorbett des Kupfer enthaltenden Katalysators mit einer Katalysatorbelastung (space velocity, SV) von 10 000 bis 100 000 hr-1, und in die den Oxidationskatalysator enthaltende Schicht mit einer Katalysatorbelastung von 10 000 bis 100 000 hr-1 eingeleitet.
Handelt es sich bei den Abgasen um die Abgase einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, befindet sich der Kupfer enthaltende Katalysator oder der Kupfer enthaltende Katalysator sowie der Oxidationskatalysator vorzugsweise stromabwärts bezüglich eines Auspuffkrümmers.
Hinsichtlich der Gestalt und der Struktur des Kupfer enthaltenden Katalysators oder des Oxidationskatalysators gibt es keine besonderen Beschränkungen. Die Katalysatoren können zum Beispiel in Form von Granulat. Pellets oder eines Honigwaben-Körpers vorliegen.
Im folgenden sollen verschiedene Beispiele der Erfindung beschrieben werden.
Beispiel 1
50 cm³ Y-Typ-Zeolith (von der Firma Union Carbide) wurden in 100 cm³ einer wäßrigen Lösung eingetaucht, die 0,5 Mol Kupfernitrat pro Liter enthielt und eine Temperatur von 80°C besaß. Nach 24 Stunden wurde das Zeolith aus der Lösung entnommen und mit Wasser gewaschen. Diese Prozedur wurde fünf mal wiederholt. Dann wurde das Zeolith bei 110°C 12 Stunden lang getrocknet und 3 Stunden lang bei 600°C in Luft calciniert, wodurch ein erfindungsgemäßer Katalysator erhalten wurde (Probe 1). Der Katalysator enthielt 2 Gew.-% Kupfer.
Zum Vergleich wurde ein Palladium enthaltender Katalysator (Vergleichsprobe Nr. C1) hergestellt, indem im wesentlichen die oben erläuterte Prozedur durchgeführt wurde, jedoch anstelle der Kupfernitrat-Lösung eine saure wäßrige Lösung aus Palladiumnitrat verwendet wurde. Dieser Katalysator enthielt 0,2 Gew.-% Palladium.
Die zwei Katalysatoren wurden bezüglich der Selektivität zwischen der Reaktion von HC und NO x und der Reaktion von HC und O₂ untersucht. Aus 7 cm³ von jedem Katalysator wurde in einem Quarzreaktor mit einem Innendurchmesser von 18 mm ein festes Katalysatorbett gebildet. Das Katalysatorbett wurde auf 400°C erhitzt, und es wurde ein Gas, welches 1000 ppm NO und 2% O₂, im übrigen N₂, enthielt, in den Reaktor bei einer Katalysatorbelastung (SV) von 30 000 hr-1 eingeleitet. Gleichzeitig wurde in den Reaktor auch Propylen eingeleitet, und zwar in einer Menge, die sich stufenweise bis zu 1800 ppm ausgedrückt durch CH₄ oder THC (Gesamt-Kohlenwasserstoff) erhöhte. Die sich ergebenden Umwandlungen von NO und von O₂ wurden jeweils gemessen. Die Ergebnisse sind in der graphischen Darstellung gezeigt. Auf der Ordinate ist die Umwandlung von NO, und auf der Abszisse die Umwandlung von O₂ sowie die ansteigende Menge von Propylen dargestellt. Die Diagonal-Linie in der graphischen Darstellung definiert eine 50%-Selektivität zwischen der Reaktion von HC und NO x und der Reaktion von HC und O₂.
Die Kurve, die durch Aufzeichnen der Ergebnisse der Reaktion erhalten wurde, die durch den erfindungsgemäßen Katalysator (Probe Nr. 1) gefördert wurde, liegt in einem Bereich sehr hoch über der Diagonalen. Es ist daher ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Katalysator eine hohe Selektivität für die Reaktion von HC und NO x besitzt. Andererseits liegt die Kurve der Ergebnisse, die mit dem Vergleichs-Katalysator (Probe Nr. C1) erhalten wurden, auf der Abszisse, auf der die Umwandlung von O₂ dargestellt ist. Dies bedeutet, daß der Vergleichs-Katalysator die Reaktion von HC und NO x praktisch kaum gefördert hatte.
Beispiel 2
Es wurden vier Proben eines erfindungsgemäßen Katalysators (Proben Nr. 2 bis 5) hergestellt, indem vier verschiedene Typen poröser Träger jeweils mit einer wäßrigen Lösung aus Kupfernitrat imprägniert wurden, wie es aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich ist. Außerdem wurden vier Vergleichsproben eines Katalysators (Proben Nr. C2 bis C5), die vier unterschiedliche Metalle enthielten, hergestellt.
Jede Probe wurde bezüglich ihrer Effektivität bei der Umwandlung von NO geprüft. Die Reaktion wurde durchgeführt, indem der gleiche Apparat unter Zugrundelegung der gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 verwendet wurde und in das Katalysatorbett ein Gas eingeleitet wurde, welches 1000 ppm NO, 0,3% CO, 1300 ppm Propylen, ausgedrückt durch CH₄, 2,1% O₂, 12% CO₂ und 3% H₂O, im übrigen N₂ enthielt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt. Aus der Tabelle geht eindeutig hervor, daß sämtliche erfindungsgemäßen Proben eine höhere Umwandlung von NO aufwiesen als jede der Vergleichsproben.
Tabelle
Beispiel 3
Jede der Proben Nr. 1 und C1, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, wurde hinsichtlich der Umwandlung von NO x in dem Abgas eines Motors getestet. Ein katalytischer Umwandler mit einem Volumen von 1,9 Liter wurde mit jeweils einer Katalysator-Probe (Proben-Nr. 1) gefüllt. Ein Motor mit einem Hubraum von 2000 cm³ wurde bei einer Drehzahl von 1600 Upm und einem Druck im Ansaugrohr von -400 mmHg betrieben, während ihm ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von 18 : 1 zugeführt wurde. Das in den katalytischen Umwandler eintretende Gas des Motors hatte eine Temperatur von 400°C und enthielt 1500 ppm NO x . Die Probe Nr. 1 zeigte eine NO x -Umwandlung von 40%, während das Vergleichsbeispiel Nr. C1 das NO x überhaupt nicht zu reduzieren vermochte (das heißt, das Vergleichsbeispiel zeigte eine Umwandlung von 0%).
Diese Ergebnisse bestätigen, daß die Erfindung eine wirksame Beseitigung von NO x in einer Oxidationsatmosphäre gestattet.
Beispiel 4
Eine Kombination jeder der Proben Nr. 1 und C1 mit einem Oxidationskatalysator wurde hinsichtlich der Umwandlung von NO x , CO und THC im Abgas eines Motors getestet. Ein katalytischer Umwandler mit einem Volumen von 1,9 Liter wurde mit jeder Probe gefüllt und stromabwärts des Auspuffkrümmers des Motors angebracht. Ein katalytischer Umwandler mit ebenfalls einem Volumen von 1,9 Liter wurde mit dem Oxidationskatalysator gefüllt und stromabwärts bezüglich des die Probe Nr. 1 bzw. C1 enthaltenden Umwandlers angeordnet. Der Motor mit einem Hubraum von 2000 cm³ wurde bei einer Drehzahl von 2000 Upm und einem Druck im Ansaugrohr von -350 mmHg betrieben. Ihm wurde ein mageres Kraftstoff/Luft-Gemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 18 : 1 zugeführt. Das in den katalytischen Umwandler eintretende Abgas hatte eine Temperatur von 500°C, einen NO x -Gehalt von 2000 ppm, einen CO-Gehalt von 0,2% und einen THC-Gehalt von 1500 ppm. Die Kombination von Beispiel Nr. 1 und dem Oxidationskatalysator zeigte eine NO x -Umwandlung von 45%, eine CO-Umwandlung von 99% und einer HC-Umwandlung von 98%. Die Kombination aus Vergleichsprobe Nr. C1 und dem Oxidationskatalysator verringerte den NO x -Anteil überhaupt nicht, obschon sie bei der Umwandlung von CO und HC eine Wirkung wie die Kombination mit der Probe Nr. 1 zeigte.
Diese Ergebnisse bestätigen, daß die Erfindung in der Lage ist, NO x in einer Oxidationsatmosphäre wirksam zu reduzieren.
Beispiel 5
Es wurde ein Katalysator hergestellt, indem auf dem stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitt eines monolithischen Trägers Kupfer bzw. Palladium (als Oxidationskatalysator) aufgebracht wurden. Dieser Katalysator wurde hinsichtlich der Umwandlung von NO x , CO und HC getestet. Der monolithische Träger (Maschenzahl 400) war ein Produkt der Firma Nippon Gaishi, hergestellt aus Cordierit (Durchmesser 30 mm, Länge 50 mm und Masse etwa 15 g). Der Katalysator hatte im stromaufwärts gelegenen Abschnitt sowie im stromabwärts gelegenen Abschnitt jeweils eine Länge von etwa 25 mm. Der obere Abschnitt war beschichtet mit etwa 2,5 g einer Schlämme, die dadurch erhalten wurde, daß 80 Teile von Y-Typ-Zeolith (SK-40 der Firma Union Carbide) und 20 Teile Aluminiumoxid-Sol (AS200 von Nissan Chemical) gemischt und bei 500°C calciniert wurden. Der untere Abschnitt wurde mit etwa 3 g einer Schlämme beschichtet, die hergestellt wurde durch Mischen von 80 Teilen γ-Aluminiumoxidpulver (dieses wurde erhalten durch Mahlen von KHA-24 der Firma Sumitomo Chemical) und 20 Teilen des oben erwähnten Aluminiumoxid-Sols.
Der obere Abschnitt des Trägers wurde mit Kupfer beladen, wozu das in Verbindung mit der Probe Nr. 1 in Beispiel 1 beschriebene Verfahren eingesetzt wurde. Der untere Abschnitt wurde mit Palladium beladen, indem das oben zu der Vergleichsprobe C1 in Beispiel 1 beschriebene Verfahren eingesetzt wurde. Der sich ergebende Katalysator enthielt 0,24 Gew.-% Kupfer und 0,03 Gew.-% Palladium.
Der Katalysator wurde auf 500°C erhitzt, und dem Katalysator wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 Litern pro Minute ein Gas zugeführt, welches 1000 ppm NO, 0,3% CO, 1300 ppm Propylen ausgedrückt durch CH₄, 2,5% O₂, 10% CO₂ und 10% H₂O, im übrigen N₂, enthielt, wobei die Zuführung so erfolgte, daß das Gas zuerst durch den stromaufwärts gelegenen Abschnitt und dann durch den unteren Abschnitt strömte. Das den Katalysator verlassende, gereinigte Gas war gekennzeichnet durch eine NO-Umwandlung von 30%, eine CO-Umwandlung von 98% und eine Propylen-Umwandlung von 99%.
Zum Vergleich wurde der stromabwärts gelegene Abschnitt des Katalysators von dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt abgeschnitten und unter gleichen Bedingungen getestet. NO konnte dieser Katalysator überhaupt nicht reduzieren, obschon eine CO-Umwandlung von 95% und eine Propylen-Umwandlung von 96% erreicht wurden.
Diese Ergebnisse bestätigen, daß die Erfindung in der Lage ist, wirksam NO in einer Oxidationsatmosphäre zu beseitigen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Reinigen von Abgasen, die Stickoxide enthalten, unter Verwendung eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in einer Oxidationsatmosphäre mit einem Katalysator in Berührung gebracht werden, der Kupfer enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase mit einem Oxidationskatalysator in Berührung gebracht werden, um dadurch in den Abgasen enthaltene Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu verringern.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfer enthaltende Katalysator auf eine Temperatur von 300°C bis 600°C erhitzt wird, während der Oxidationskatalysator auf eine Temperatur von 200°C bis 800°C erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase mit jedem der Katalysatoren bei einer Katalysatorbelastung von 10 000 bis 100 000 h-1 in Berührung gebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer auf einen porösen Träger aufgebracht ist, welcher mindestens aus einem Material gebildet ist, welches aus der Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumdioxid-Aluminiumoxid und Zeolith umfassenden Gruppe ausgewählt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer ein Gewicht von 0,1 bis 50 g pro Liter des porösen Trägers aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger aus Zeolith gebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger einen monolithischen Körper mit einem ersten Abschnitt enthält, der mit Kupfer beladen ist, und mit einem zweiten Abschnitt enthält, der mit einem Oxidationskatalysator beladen ist, zum Verringern von Substanzen der den ersten Abschnitt verlassenden Abgase.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidationskatalysator mindestens ein Metall aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platin, Palladium und Rhodium umfaßt, und ein Gewicht von 0,1 bis 10 g pro Liter des porösen Trägermaterials aufweist.
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