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Dokumentenidentifikation DE69117901T2 05.09.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0491358
Titel Katalysator zur Reinigung von Abgasen
Anmelder Tosoh Corp., Shinnanyo, Yamaguchi, JP
Erfinder Nakano, Masao, Hikari-shi, Yamaguchi, JP;
Eshita, Akinori, Shinnanyo-shi, Yamaguchi, JP;
Sekizawa, Kazuhiko, Shinnanyo-shi, Yamaguchi, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69117901
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 17.12.1991
EP-Aktenzeichen 911216174
EP-Offenlegungsdatum 24.06.1992
EP date of grant 13.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.09.1996
IPC-Hauptklasse B01D 53/92
IPC-Nebenklasse B01J 29/06   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator zur Reinigung von Abgasen, um Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe zu entfernen, die in ausgestoßenem Abgas enthalten sind, zum Beispiel von Verbrennungsmotoren von Automobilen und ähnliches, und insbesondere bezieht sie sich auf einen Katalysator zur Entfernung von Stickstoffoxiden, die in einem sauerstoffreichen Abgas enthalten sind.

Der in der Erfindung verwendete Begriff "sauerstoffreiches Abgas" beabsichtigt die Bezeichnung eines Abgases, das Sauerstoff in einer Menge enthält, die die Menge an Sauerstoff überschreitet, die für die vollständige Oxidation des in dem Abgas enthaltenen Kohlenstoffmonoxids und der Kohlenwasserstoffe und des Wasserstoffs notwendig ist. Spezielle Beispiele für solch ein Abgas schließen ausgestoßene Abgase ein, zum Beispiel aus Verbrennungsmotoren von Automobilen, insbesondere Abgase, die bei einem hohen Luft/Brennstoff- Verhältnis (d.h. im Bereich einer mageren Verbrennung) erzeugt werden.

2. Beschreibung des relevanten Stands der Technik

Stickstoffoxide, Kohlenstoffmonoxide und Kohlenwasserstoffe, die als toxische Substanzen in einem aus Verbrennungsmotoren ausgestoßenem Abgas enthalten sind, werden zum Beipiel durch die Verwendung eines Pt, Rh, Pd und ähnliches enthaltenden Dreiwegekatalysators entfernt, der auf einem Trägermaterial aufgebracht ist. Im Falle eines von Dieselmotoren ausgestoßenen Abgases existiert jedoch kein wirksamer Katalysator zur Entfernung der Stickstoffoxide, da das Abgas eine große Menge an Sauerstoff enthält, und dadurch eine Reinigung des Abgases mittels eines Katalysators nicht realisiert wurde.

In neueren Benzinmotoren wird eine magere Verbrennung zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und zur Verminderung der Menge an Kohlendioxid-Abgas verwendet, aber das Abgas aus diesem Magerverbrennungs-Benzinmotor umfaßt eine Atmosphäre, die ein übermäßige Menge an Sauerstoff enthält, weshalb es unmöglich ist, den vorstehend erwähnten Dreiwegekatalysator zu verwenden, und somit war bislang kein Verfahren zur Entfernung toxischer Bestandteile aus dem Abgas bekannt.

Beispiele für das Verfahren zur Entfernung von vor allem Stickstoffoxiden in einem Abgas, das eine überschüssige Menge an Sauerstoff enthält, schließen ein Verfahren ein, bei dem ein Reduktionsmittel, zum Beispiel Ammoniak, hinzugefügt wird, und das Verfahren, bei dem Stickstoffoxide in Alkali, zu ihrer Entfernung, absorbiert werden. Diese Verfahren sind für Automobile jedoch nicht wirksam, die eine bewegliche Quelle von Stickstoffoxiden darstellen, weshalb ihr Einsatz begrenzt ist.

Kürzlich wurde berichtet, daß ein Zeolithkatalysator, der einem lonenaustausch mit einem Übergangsmetall unterzogen wurde, Stickstoffoxide in einem Abgas, das eine über schüssige Menge an Sauerstoff enthält, ohne Zugabe eines speziellen Reduktionsmittels, wie Ammoniak, entfernen kann. Zum Beispiel wird in der Ungeprüf ten Japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 63-283727 und 1-130735 ein Katalysator vorgeschlagen, der selektiv Stickstoffoxide reduzieren kann, sogar in einem Abgas, das eine überschüßige Menge an Sauerstoff und kleinere Mengen an Reduktionsmitteln, wie unverbranntes Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, enthält.

Dennoch ist in den herkömmlichen Zeolithkatalysatoren der Temperaturbereich, in dem Stickstoffoxide entfernt werden können, relativ eng, da Elemente der vierten Periode, wie Kupfer, Nickel und Kobalt als aktive Hauptmetalle verwendet werden, weshalb von einem Katalysator, der zur Reinigung eines insbesondere von Automobilen ausgestoßenen Abgases verwendet wird, eine höhere Eignung zur Reinigung von Stickstoffoxiden in einem breiteren Temperaturberteich, insbesondere bei niedriger Temperatur, erforderlich ist.

In EP 0 373 665 A2 wird über ein Verfahren zur Reinigung eines Abgases berichtet, das kristallines Aluminosilicat umfaßt, das Ionen von mindestens einm Metall der Gruppe Ib und/oder der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente enthält. Dabei besonders bevorzugte Metalle sind Kupfer, Kobalt und Nickel. In EP 0 362 966 A2 wird über einen Katalysator und Verfahren für die Denitrierung (denitrization) berichtet. Der Katalysator umfaßt einen Zeolithen mit einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall und ähnliches, wobei das Verhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid nicht definiert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend bestehen die Aufgaben der Erfindung darin, die vorstehend erwähnten Nachteile vom Stand der Technik zu beseitigen und einen Katalysator zur Reinigung von Abgasen mit hohem katalytischen Leistungsverhalten zur Verfügung zu stellen, so daß Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe gleichzeitig aus von Verbrennungsmotoren von Automobilen und ähnlichem ausgestoßenen Abgas in einem relativ breiten Temperaturbereich entfernt werden können.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen unter Verwendung eines Katalysators vom vorstehend beschriebenen Typ zur Verfügung zu stellen.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Erfindungsgemäß wird ein Katalysator zur Reinigung von Abgasen zur Verfügung gestellt, um Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus einem sauerstoffreichen Abgas zu entfernen, das Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthält, umfassend (i) einen Zeolithen mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von mindestens 15, und (ii) (a) darin eingearbeitetes (incorporated) Silber, wobei der Silbergehalt in Form des Molverhältnisses von Ag zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,5 beträgt, und (b) mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkalimetall und einem Erdalkalimetall, die beide darin eingearbeitet sind, wobei der Gehalt an dem Metall, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt ist, in Form des Molverhältnisses von Alkalimetalloxiden und/oder Erdalkalimetalloxiden zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,2 beträgt, unter der Voraussetzung, daß das Metall gemäß (b) nicht alleine Natrium ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfinder führten ausgedehnte und intensive Studien zu den vorstehend erwähnten Problemen durch und fanden als Ergebnis, daß ein Katalysator, der (i) einen Zeolithen mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 15 oder mehr, und (ii) (a) darin eingearbeitetes Silber, wobei der Silbergehalt in Form des Molverhältnisses von Ag zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,5 beträgt, und (b) mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkalimetall und einem Erdalkalimetall, die beide darin eingearbeitet sind, wobei der Gehalt an dem Metall, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt ist, in Form des Molverhältnisses von Alkalimetalloxiden und/oder Erdalkalimetalloxiden zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,2 beträgt, unter der Voraussetzung, daß das Metall gemäß (b) nicht alleine Natrium ist, umfaßt, geeignet ist Stickstoffoxide in einem relativ breiten Temperaturbereich zu entfernen, und vollendeten somit die Erfindung.

Die Erfindung wird nun detaillierter beschrieben.

Der erfindungsgemäße Katalysator zur Reinigung von Abgasen umfaßt (i) einen Zeolithen mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von mindestens 15 und (ii) darin eingearbeitetes Silber.

Der Zeolith weist im allgemeinen die nachstehende Zusammensetzung auf:

xM2/nO Al&sub2;O&sub3; ySiO&sub2; zH&sub2;O ... (I)

wobei n eine Valenz des Kations M darstellt, x 0,8 bis 1,2, y 2 oder mehr und z 0 (Null) oder mehr ist. In dem in der Erfindung verwendeten Zeolithen beträgt das SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis mindestens 15. Es gibt keine besondere Beschränkung für die Obergrenze des SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnisses, aber wenn das SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis weniger als 15 beträgt, sind die Wärmebeständigkeit und die Haltbarkeit des Zeolithen per se gering, weshalb die Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit des Katalysators unzufriedenstellend sind. Das SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis beträgt bevorzugt ungefähr 15 bis 1000.

Der den erfindungsgemäßen Katalysator bildende Zeolith kann ein natürlich auftretender Zeolith oder ein synthetischer Zeolith sein und es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Verfahrens der Herstellung des Zeolithen. Repräsentative Beispiele des in der Erfindung verwendeten Zeolithen schließen Ferrierit, Y, ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12 und ZSM-20 ein, und diese Zeolithe können per se als der Katalysator der Erfindung verwendet werden, oder sie können nach einer Behandlung mit einem Ammoniumsalz, einer Mineralsäure oder ähnlichem für einen lonenaustausch unter Bildung eines Zeolithen vorn NH4- oder H-Typ, oder nach einem Ionenaus tausch mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall verwendet werden.

Der in der Erfindung verwendete Zeolith muß Silber enthalten. Es gibt bezüglich des Verfahrens der Einarbeitung (incorporation) des Silbers in den Zeolithen keine besondere Beschränkung und im allgemeinen kann das Silber unter Verwendung eines wasserlöslichen Salzes durch ein Ionen- Austauschverfahren, ein Imprägnierverfahren und ein Verfahren des Eindampfens zur Trockne eingearbeitet werden. Wenn das Silber in den Zeolithen eingearbeitet wird, kann die Konzentration der Silberionen in der wäßrigen Lösung in Abhängigkeit vom beabsichtigten Prozentsatz an lonenaustausch des Katalysators auf geeignete Weise ausgewählt werden. Die Silberionen können in Form eines löslichen Salzes verwendet werden, und geeignete Beispiele für das lösliche Salz schließen Nitrat, Acetat und Oxalat ein.

Der Silbergehalt beträgt in Form des Molverhältnisses von Silber zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,5, bevorzugt 0,2 bis 1,4.

Der erfindungsgemäße Katalysator zur Reinigung von Abgasen umfaßt einen Zeolithen und darin eingearbeit Silber und ein Alkalirnetall und/oder ein Erdalkalimetall. Der Zeolith kann ursprünglich das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall enthalten. Beispiele für das Alkalimetall sind Lithium, Natrium, Kalium und Caesium und Beispiele für das Erdalkalimetall sind Calcium, Magnesium, Strontium und Barium. Oder aber das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall kann später eingearbeitet werden. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren der späteren Einarbeitung des Alkalimetalls und/oder Erdalkalimetalls und die Einarbeitung kann mittels eines Ionenaustauschverfahrens durchgeführt werden. Der lonenaustausch kann mittels eines herkömmlichen Verfahrens unter Verwendung eines löslichen Salzes eines Alkalimetalls und/oder eines Erdalkalimetallsalzes durchgeführt werden. Beispiele für das lösliche Salz schließen Nitrat, Acetat, Oxalat und Chlorid ein.

Der Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallgehalt beträgt in Form des Molverhältnisses von Alkalimetalloxiden und/oder Erdalkalimetalloxiden zu dem Aluminiumoxid in dem Zeolithen, vorausgesetzt, daß das Metall nicht allein Natrium ist, 0,1 bis 1,2, bevorzugt 0,2 bis 1,1.

Die Probe, die das Silber enthält, wird im allgemeinen nach einer Fest-flüssig-Trennung, einem Waschen und Trocknen verwendet, und, falls erforderlich, kann sie nach einer Calcinierung verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Katalysator zur Reinigung von Abgasen kann nach dem Mischen mit einem Bindemittel, wie einem Tonmineral, und einer anschließenden Formung verwendet werden. Oder aber der Zeolith kann zuvor geformt und es kann Silber und, falls überhaupt, ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall in die Formteile eingearbeitet werden. Beispiele für das bei der Formung des Zeolithen verwendete Bindemittels schließen Tonmineralien wie Kaolin, Palygorskit bzw. Attapulgit, Montmorillonit, Bentonit, Allophan und Sepiolith, Siliciumdioxid und Aluminiumoxid ein. Oder aber der Katalysator kann aus einem bindemittelfreien Zeolith- Formteil bestehen, das direkt, ohne Verwendung eines Bindemittels synthetisiert wurde. Ferner kann ein Grundmaterial mit Wabenstruktur, hergestellt aus Cordierit, Metall oder ähnlichem, mit dem Zeolithen dünn beschichtet (wash-coated) werden.

Die in einem sauerstoffreichen Abgas enthaltenen Stickstoffoxide, das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe können entfernt werden, indem das Abgas in Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Katalysator zur Reinigung von Abgasen gebracht wird.

Für die Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Katalysators gibt es keine besonderen Einschränkungen, aber die bevorzugte Temperatur liegt bei 100 ºC bis 900 ºC, bevorzugter bei 150 ºC bis 800 ºC, und die bevorzugte Raumgeschwindigkeit bei 1.000 bis 500.000 h&supmin;¹. Die "Raumgeschwindigkeit" bedeutet den Wert der Gasströmungsgeschwindigkeit (cm³/h) geteilt durch das Katalysatorvolumen (cm³).

Der vorstehend erwähnte Katalysator zur Reinigung von Abgasen zeigt keine Veränderungen in seinem Leistungsverhalten, sogar wenn er für ein Abgas verwendet wird, das Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff, aber keine überschüssige Menge Sauerstoff enthält.

BEISPIELE

Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele erläutert, ist jedoch auf keinste Weise auf diese Beispiele beschränkt.

Referenzbeispiel 1: Herstellung des Referenzkatalysators 1 (Reference catalyst 1)

Entsprechend dem in Beispiel 5 der Ungeprüf ten Japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 59-54620 beschriebenen Verfahren wurde ein ZSM-5-artiger Zeolith hergestellt. Der Zeolith wies in Form des Molverhältnisses der Oxide auf wasserfreier Basis die nachstehende Zusammensetzung auf:

1,1 Na&sub2;O Al&sub2;O&sub3; 40 SiO&sub2;.

Zuerst wurden 20 g des resultierenden ZSM-5 vorn Na-Typ in 180 ml einer 0,04 mol/Liter wäßrigen Silbernitatlösung gegeben und die Mischung wurde 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt. Die Mischung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Feststoff wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen und 20 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, wodurch der Referenzkatalysator 1 hergestellt wurde.

Der Referenzkatalysator 1 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und als Ergebnis wurde gefunden, daß er ein Ag/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 0,63 und ein Na&sub2;O/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 0,39 aufwies.

Referenzbeispiel 2: Herstellung des Referenzkatalysators 2

Der in Referenzbeispiel 1 synthetisierte ZSM-5 vorn Na-Typ wurde mit einer wäßrigen Ammoniumnitratlösung einem Ionenaustausch unterzogen und ergab ZSM-5 vom NH&sub4;-Typ, wobei 20 g des ZMS-5 vom NH&sub4;-Typ in 180 ml einer 0,2 mol/Liter wäßrige Silbernitratlösung gegeben wurden und die Aufschlämmung 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt wurde. Die Aufschlämmung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen, und der Zeolithkuchen wurde in eine frisch hergestellte wäßrige Lösung mit der vorstehend erwähnten Zusammensetzung gegeben, und das vorstehend erwähnte Verfahren wurde wiederholt. Die Aufschlämmung wurde einer Fest- flüssig-Trennung unterzogen und die Flüssigkeit wurde 20 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, um den Referenzkatalysator 2 zu ergeben. Der Katalysator 2 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und es wurde gefunden, daß er ein Ag/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 0,74 aufwies.

Beispiel 1: Herstellung von Katalysator 1

Zuerst wurden 20 g des in Referenzbeispiel 2 hergestellten ZSM-5 vom NH4-Typ in 180 g einer 1,09 mol/Liter wäßrigen Bariurnchloridlösung gegeben und die Mischung wurde 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt und dann einer Fest-flüssig- Trennung unterzogen. Der Feststoff wurde mit Wasser gewaschen und anschließend in 180 ml einer 0,04 mol/Liter wäßrigen Silbernitratlösung gegeben und die Mischung wurde 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt. Die Mischung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Feststoff wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen und 20 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, wodurch der Katalysator 3 hergestellt wurde. Der Katalysator 3 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und es wurde gefunden, daß er ein Ag/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 0,42 und ein Ba&sub2;O/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 0,50 aufwies.

Vergleichsbeispiel 1: Herstellung des Vergleichskatalysators 1 (Comparative Catalyst 1)

Zuerst wurde 1 kg des in Referenzbeispiel 2 hergestellten ZSM-5 vom NH4-Typ so zu einer 0,1 mol/Liter Kupferacetatlösung gegeben, daß die Anzahl an Kupferatomen gleich der Anzahl der Al-Atome in dem Zeolithen war. Danach wurde 2,5%- iger wäßriger Ammoniak dazugegeben, um den pH-Wert auf 10,5 einzustellen, und die Mischung wurde 20 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, um dadurch eine Ionenaustausch- Behandlung durchzuführen. Dieses Verfahren wurde zweimal wiederholt. Der resultierende Feststoff wurde gewaschen und 12 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, um den Vergleichskatalysator 1 zu ergeben. Der Vergleichskatalysator 1 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und es wurde gefunden, daß er ein CuO/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 1,05 aufwies.

Vergleichsbeispiel 2: Herstellung des Vergleichskatalysators 2

Zuerst wurden 20 g des in Referenzbeispiel 2 hergestellten ZSM-5 vom NH&sub4;-Typ in 180 ml einer 0,23 mol/Liter Kobalt(II)acetat-Tetrahydratlösung gegeben, und die Mischung wurde 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt. Die Aufschlämmung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Zeolithkuchen wurde in eine frisch hergestellte wäßrige Lösung mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung gegeben, und das vorstehend beschriebene Verfahren wurde wiederholt. Die Aufschlämmung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Feststoff wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen und 10 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, um den Vergleichskatalysator 2 zu ergeben. Der Vergleichskatalysator 2 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und es wurde gefunden, daß er ein CoO/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 1,39 aufwies.

Vergleichsbeispiel 3: Herstellung des Vergleichskatalysators 3

Zuerst wurden 20 g des in Referenzbeispiel 2 hergestellten ZSM-5 vorn NH&sub4;-Typ in 180 ml einer 0,23 mol/Liter Nickelacetat-Tetrahydratlösung gegeben, und die Mischung wurde 16 Stunden lang bei 80 ºC gerührt. Die Aufschlämmung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Zeolithkuchen wurde in eine frisch hergestellte wäßrige Lösung mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung gegeben, und das vorstehend beschriebene Verfahren wurde wiederholt. Die Aufschlämmung wurde einer Fest-flüssig-Trennung unterzogen und der Feststoff wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen und 10 Stunden lang bei 110 ºC getrocknet, um den Vergleichskatalysator 3 zu ergeben. Der Vergleichskatalysator 3 wurde einer chemischen Analyse unterzogen und es wurde gefunden, daß er ein NiO/Al&sub2;O&sub3;-Molverhältnis von 1,40 aufwies.

Beispiel 2: Beurteilung der katalytischen Aktivität

Katalysator 1 und die Vergleichskatalysatoren 1 bis 3 wurden mittels eines Preßwerkzeugs geformt und dann zerkleinert, um die Korngrößen auf 12 bis 20 Maschen (meshes) einzustellen, und es wurde eine atmosphärische Festbett-Reaktionsröhre (atmospheric fixed bed type reaction tube) mit 1 g eines jeden der granulösen Katalysatoren gefüllt. Die Temperatur des Katalysatorbetts wurde auf 500 ºC erhöht, während durch die Reaktionsröhre ein Gas (hier wird darauf als "Reaktionsgas" Bezug genommen) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1000 ml/min und der nachstehenden Zusammensetzung strömte, wobei die Temperatur 0,5 h auf 500 ºC gehalten wurde, um so eine Vorbehandlung durchzuführen. Danach wurde die Reak tionsröhre des Katalysatorbetts von 300 auf 500 ºC angehoben. In diesem Fall wurde die Temperatur bei jeder Erhöhung um 50 ºC konstant gehalten, um die katalytische Aktivität bei den entsprechenden Temperaturen zu messen. Die NOx- Umwandlungen bei den jeweiligen Temperaturen, nachdem ein stationärer Zustand eingetreten war, sind in Tabelle 1 gezeigt. Die NOx-Umwandlung kann gemäß der nachstehenden Gleichung ermittelt werden.

NOx-Umwandlung (%) = (NOxein - NOxaus)/NOxein x 100

wobei Noxein = NOx-Konzentration am Einlaß der Festbett- Reaktionsröhre

wobei Noxaus = NOX-Konzentration am Auslaß der Festbett- Reaktions röhre

In all diesen Katalysatoren wurde bei 400 ºC oder höher wenig Kohlenmonoxid und wenig Kohlenwasserstoffe festgestellt.

Zusammensetzung des Reaktionsgases:
Rest
Tabelle 1
Temp (ºC) Ref. katalysator 1 Ref. katalysator 2 Vergl. katalysator 1 Vergl. katalysator 2 Vergl. katalysator 3 NOx-Umwandlung bei den entspr. Temp. (%) Temp. bereich, wo die NOx-Umwandlung 40% oder mehr beträgt (ºC)

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, können die Katalysatoren der Erfindung im Vergleich zu den Vergleichskatalysatoren Stickstoffoxide in einem größeren Temperaturbereich entfernen und weisen eine höher Eignung für die Reinigung von Abgasen auf 1 die eine überschüßige Menge an Sauerstoff enthalten.

Das heißt die Verwendung von erfindungsgemäßen Katalysatoren zur Reinigung von Abgasen ermöglicht es, Stickstoffoxide in einem Abgas, das eine überschüßige Menge an Sauerstoff enthält, mit hoher NOx-Umwandlung zu entfernen.


Anspruch[de]

1. Katalysator zur Reinigung von Abgasen für die Entfernung von Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen aus einem sauerstoffreichen Abgas, das diese Substanzen enthält, umfassend (i) einen Zeolithen mit einem SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;- Molverhältnis von mindestens 15 und (ii) (a) darin eingearbeitetes Silber, wobei der Silbergehalt in Form des Molverhältnisses von Ag zu Alurniniumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,5 beträgt, und (b) mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkalimetall und einem Erdalaklimetall, die beide darin eingearbeitet sind, wobei der Gehalt an dem Metall, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt ist, in Form des Molverhältnisses von Alkalirnetalloxiden und/oder Erdalkalimetalloxiden zu Aluminiumoxid in dem Zeolithen 0,1 bis 1,2 beträgt, unter der Voraussetzung, daß das (b) entsprechende Metall nicht alleine Natrium ist.







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