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Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit katalytischer Oberflächenschicht - Dokument DE69933351T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69933351T2 11.01.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001002580
Titel Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit katalytischer Oberflächenschicht
Anmelder Haldor Topsoe A/S, Lyngby, DK
Erfinder Christensen Seier, Peter, 2400 Copenhagen NV, DK;
Hansen, Tommy, 3080 Tikob, DK;
Hansen, Viggo Lucassen, 2700 Bronshoj, DK;
Andersen, Lars Ejby, 3000 Helsingor, DK
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69933351
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.11.1999
EP-Aktenzeichen 991217019
EP-Offenlegungsdatum 24.05.2000
EP date of grant 27.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2007
IPC-Hauptklasse B01J 37/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H05B 6/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01J 35/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B23K 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung katalysierter Mittel (hardware).

Der Ausdruck katalysierte Mittel, wie hier verwendet, betrifft hierbei eine katalytisch aktive Beschichtung (boiling), wobei der Katalysator auf eine metallische Oberfläche aufgebracht ist. Katalysatoren, die auf eine metallische Oberfläche aufgebracht sind, sind für eine Vielzahl von Anwendungen vorteilhaft.

Das Aufbringen von katalytisch aktiven Material auf eine Metalloberfläche ist ein gut bekanntes Verfahren, das normalerweise als Wash Coating bezeichnet wird und in der Literatur offenbart ist, z.B. Cybulski, A. und Moulijn, J.A., Structured catalysts and reactors, Marcel Dekker, Inc., New York, 1998, Kapitel 3 und die darin angegebenen Literaturhinweise.

Durch bekannte Verfahren wird ein geeignetes metallisches Material, vorzugsweise ein ferritischer Stahl enthaltend Cr und/oder Al, auf eine Temperatur im Allgemeinen oberhalb von 800°C erwärmt, um eine Oberflächenschicht aus Cr- und/oder Al-Oxid zu bilden. Diese Schicht vereinfacht die geeignete Adhäsion des keramischen Materials an der Stahloberfläche. Eine dünne Schicht aus einer Aufschlämmung, enthaltend einen Vorläufer des keramischen Materials wird auf die Oberfläche aufgebracht, z.B. mittels Sprühen, Malen oder Tauchen. Nach Aufbringen der Beschichtung wird die Aufschlämmung getrocknet und bei einer Temperatur zwischen im Allgemeinen 350–700°C kalziniert. Schließlich wird die keramische Schicht mit dem katalytisch aktiven Material getränkt. Alternativ wird das katalytisch aktive Material gleichzeitig mit dem keramischen Vorläufer aufgebracht.

Mulder et al. (Applied Thermal Engineering Band. 17, Nr. 1–8, Seiten 825–836, 1997) beschreibt eine Sintermetallstruktur, welche zu einem Rohr gesintert ist, gefolgt von dem Aufbringen einer Siliziumdioxidschicht und eines Katalysators.

Bestimmte Nachteile hängen mit dem Aufbringen des Katalysators auf einer Metalloberfläche durch die bekannten Verfahren zusammen. Nur bestimmte Kombinationen von Katalysator und Metall können verwendet werden, da die Adhäsion des keramischen Metalls an der metallischen Oberfläche erzielt werden muss. Des Weiteren kann die Katalysatorbeschichtung, auch wenn die Adhäsion erzielt wird, abplatzen, wenn sich die Adhäsionsfestigkeit mit der Zeit aufgrund der Bedingungen, welchen der Katalysator unterworfen wird, verringert. Die Zerstörung der katalytischen Beschichtung kann durch thermische Spannung, Staub etc. bewirkt werden.

Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Herstellung katalysierter Mittel zur Verfügung, ohne die obigen Nachteile, indem ein poröses tragendes Material auf der metallischen Oberfläche mit einer höheren Festigkeit als keramisches Material aufgebracht wird. Das tragende Material ist ein Metallschaum, Metallnetz, Streckmetall, Metallgewebe etc. Das tragende Material wird an der metallischen Oberfläche durch Löten angebracht. Anschließend wird ein keramischer Vorläufer in der porösen Struktur des tragenden Materials angeordnet, mittels z.B. Sprühen, Malen oder Tauchen einer Aufschlämmung, welche den keramischen Vorläufer enthält. Die Aufschlämmung wird anschließend getrocknet und kalziniert. Schließlich wird die keramische Schicht mit dem katalytisch aktiven Material, durch bekannte Verfahren getränkt. Alternativ wird das katalytisch aktive Material gleichzeitig mit dem keramischen Vorläufer abgeschieden.

Die Erfindung verwendet eine Einrichtung zur Aufbringung einer tragenden Struktur im Inneren eines Rohrs. Die Einrichtung umfasst eine Einrichtung zur Verwendung bei der Herstellung der katalysierten Mittel gemäß Anspruch 1, umfassend einen Induktionsofen mit einer Heizzone, welche geeignet ist, eine metallische Oberfläche abschnittsweise zu erwärmen und einen Kolben, welcher innerhalb der Heizzone angeordnet ist, um eine tragende Struktur auf die Metalloberfläche aufzupressen.

Die tragende Struktur wird, nach einer geeigneten Vorbehandlung des tragenden Materials und des Rohrs, in dem Rohr mittels des Lötmaterials befestigt. Das Rohr wird in einen Induktionsofen eingeführt, so dass ein Bereich des Rohrs oberhalb der Löttemperatur erwärmt wird. Ein Kolben in Form eines Domes oder einer Kugel wird verwendet, um das tragende Material gegen die Rohrwand in der Lötzone zu pressen, um den Kontakt zwischen dem tragenden Material und der Rohrwand sicherzustellen. Eine schematische Zeichnung einer spezifischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausrichtung ist in 1 dargestellt. Die Heizzone 2 und der Dom 4 werden entlang der Rohrlänge des Rohrs 6 bewegt, um ein Löten des tragenden Materials 8 über die gesamte Länge des Rohrs zu erzielen. Die Erfindung ist des Weiteren für andere Geometrien als kreisförmige Rohre geeignet, indem ein geeignet geformter Dom eingesetzt wird. Gegebenenfalls kann der Induktionsofen auch zum Trocknen und Kalzinieren des Katalysators eingesetzt werden. 2 zeigt eine andere spezifische Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung beim Aufbringen einer tragenden Struktur auf einer Außenwand eines Rohrs. Wie aus 2 deutlich wird, wird ein kreisförmig geformter Dom 14 eingesetzt, um das tragende Material 8 gegen die Außenwand des Rohrs auf ähnliche Weise wie zuvor beschrieben aufzudrücken.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung katalysierter Mittel (hardware) mit einer porösen Struktur, welche an einer metallischen Oberfläche haftet, umfassend folgende Schritte:

Aufbringen bzw. Anhaften der porösen tragenden Struktur auf die metallische Oberfläche;

Aufbringen eines keramischen Trägermaterials auf und/oder in die poröse Struktur; und

Aufbringen eines katalytisch aktiven Materials auf das keramische Trägermaterial,

dadurch gekennzeichnet, dass

die poröse tragende Struktur gewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Metallschaum, Metallnetz, Streckmetall und Metallgewebe, und

dass die poröse tragende Struktur an der metallischen Oberfläche durch Löten und mechanischen Druck in einer sich bewegenden Heizzone aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die metallische Oberfläche die Wand eines Rohres ist.






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