Katalysator zur Entgiftung und Geruchlosmachung von Gasen, zum Beispiel von Auspuffgasen und Verfahren zu dessen Herstellung. Zur katalytischen Nachverbrennung der zum Beispiel in Auspuffgasen enthaltenen schädlichen Verunreinigungen sind schon zahlreiche Katalysatoren vorgeschlagen wor den, insbesondere auch Edelmetalle, die auf keramischen Trägern von Platten- oder Kornform niedergeschlagen wurden, teils um an Edelmetall zu sparen, teils um eine möglichst grosse Oberfläche zu schaffen.
Bei Platten ist aus mechanischen Gründen der Oberflächenausbildung eine ziemlich enge Grenze gesetzt; körnige Katalysatoren aber setzen sich so dicht zusammen oder müssen zur Vermeidung von Hohlraumbildung so dicht gepackt sein, däss für den Gasdurchgang nur die engen Kanäle zwischen den Körnern übrig bleiben. In diesen engen Kanälen ist aber die Strömungsgeschwindigkeit der Gase eine besonders hohes während im Interesse der guten Nachverbrennung eine möglichst lange Verweilzeit der Gase im Filter wünschenswert ist.
Nun hat man anderseits Edelmetall- Katalysatoren in Form von Drahtnetzen her gestellt oder katalytisch wirksame Stoffe wie Oxyde auf unedlen Drahtnetz-Trägern nieder geschlagen. Die ersteren Katalysatoren sind jedoch zu teuer, während die letzteren infolge der Dauerbeanspruchung bei hohen Tempe raturen Verzunderung zeigen und durch wiederholtes Abbröckeln der Oberflächen schicht unwirksam werden. Auch stellen Drahtnetze, insbesondere solche aus dicken und dadurch haltbaren Drähten, nicht die Form günstigster Oberflächenentwicklung bei kleinstem Gewicht dar.
Gegenstand der Erfindung bildet ein Katalysator zur Entgiftung und Geruchlos machung von Gasen, zum Beispiel von Aus puffgasen und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Katalysator zeichnet sich dadurch aus, dassf die Oberfläche eines aus einer hitzebeständigen und zunderfesten Legierung bestehenden Trägers, mit einem Edelmetall wie zum Beispiel Platinmetallen aktiviert ist. Die Hitzebeständigkeit solcher Legierungen erlaubt eine Anwendung in Form feiner Drehspäne und Bänder mit grosser Oberfläche, ohne dass eine Verbrennung derselben eintritt. Als besonders geeignetes Edelmetall hat. sich Palladium erwiesen.
Man hat schon für Schalldämpfer Fül lungen von Stahlspänen ohne katalytische Wirksamkeit vorgeschlagen, die aber natur gemäss rasch verschmutzten und trotz Anord nung an kühlen Stellen und des meist in den Auspuffgasen vorhandenen Luftmangels ver rosteten oder bei plötzlicher Entzündung angesammelter Verunreinigungen selbst ver brannten.
Bei den vorliegenden neuen Verbrennungs katalysatoren treten diese Erscheinungen nicht auf, obgleich sie in den Auspuffiltern auf sehr hohe Temperaturen kommen und infolge der gewöhnlich vorgenommenen Luft- zumischung vor den Filtern sich dauernd in oxydierender Atmosphäre befinden. Es liegt dies daran, dass die in den hitzebeständigen Sonderstählen oder dergleichen Legierungen enthaltenen Zusätze von Aluminium, Chrom, Nickel usw. eine fest haftende, schützende Oxydschicht bilden, so dass- die Anwesenheit von Luftüberschuss sogar die Haltbarkeit günstig beeinflusst.
Demgemäss kann man der artige Legierungen auch aktivieren und eine katalytische Nachverbrennung an ihrer Ober fläche stattfinden lassen, ohne ihre Beständig keit zu gefährden.
Die Herstellung der neuen Katalysatoren ist sehr einfach. Man kann zum Beispiel nach Entfetten und gegebenenfalls Abbeizen der Oberfläche die Trägerlegierungen in die Salzlösungen der zur Aktivierung dienenden Stoffe eintauchen, sodann nach Ausbildung einer genügenden Oberflächenschicht waschen, trocknen und gegebenenfalls ausglühen, wobei der Vorgang auch mehrmals wiederholt werden kann.
Man kann die Trägerlegie rungen auch vorher ausglühen und die Ab scheidung der katalytisch wirksamen Stoffe auf der vorher gebildeten Oxydhaut als Zwischenträger vornehmen, wodurch eine evtl. Diffusionsfähigkeit der katalytisch wirk samen Stoffe in die Oberfläche der zunder- festen Legierungen hinein wesentlich ver mindert wird.
Für die Herstellung derartiger Schutzschichten können statt der Oxyde der Trägermetalle auch andere Metalle oder Oxyde verwendet werden, auf denen dann die eigentlichen katalytisch wirksamen Stoffe niedergeschlagen werden, zum Beispiel kann man die Späne einer Vorbehandlung mit Chromsäure, Ammoniumwolframat, Vanadin- säure, Kaliumpermanganat unterwerfen.
Beispiel: 30 g spiralige Drehspäne der bekannten Legierung Sicromal 12 werden mit heissem Trichloräthylen entfettet, mit Salzsäure unter Zusatz von einigen Tropfen Wasserstoff peroxyd abgebeizt, mit Wasser abgespült und in eine schwache salzsaure Lösung von 0,08 gr. Palladiumchlorid getaucht. Nach einigen Minuten enthält die, Lösung kein Palladium mehr und die Späne werden ge waschen und getrocknet.
Hält man die Späne in schwach ange wärmtem Zustand in den Leuchtgas-Luftstrom eines Bunsenbrenners, so glühen sie auf und entzünden die Gase. Packt man die Späne in 50 mm hoher Schicht in ein Prüfrohr von 25 mm lichter Weite und leitet unter all mählicher äusserer Erwärmung (elektrischer Ofen) einen 2,5 % CO enthaltenden Luftstrom von 50 1/h durch die Späne, so ist das Gas hinter dem Katalysator bereits bei<B>190'</B> C Ofentemperatur frei von Kohlenoxyd.
Auch nach 15stündigem Glühen der Späne bei <B>1000'C</B> ist die CO-Verbrennung unter obigen Bedingungen bereits bei<B>185'</B> C Ofentempe ratur quantitativ. Die Späne sind nicht brüchig geworden, und sie zeigen auch äusserlich keine Veränderung. Das Verhalten gegen Leuchtgas ist dasselbe geblieben. Ähnliche Katalysatoren erhält man beim Ersatz des Palladiums durch Platin oder andere Edelmetalle.
Als praktisch besonders wichtig ist her vorzuheben die sehr günstige Oberflächen- entwicklung bei geringer Raumerfüllung. Man ist nicht an die Anwendung von Platten, Blechen oder Drahtnetzen gebunden, sondern kann infolge der hohen Hitzebeständigkeit sehr dünne Späne oder Bänder verwenden. Bei obigem Beispiel erfüllt der Katalysator trotz seiner grossen Oberfläche und dichten Packung den Raum nur zu 15 %, während man zum Beispiel bei Niederschlagung des Palladiums auf Körnern aus keramischem Material von 2-5 mm Korndurchmesser je nach Kornform eine durchschnittlich 65 %ige Raumerfüllung erhalten würde.
Dadurch er geben sich für die neuen Katalysatoren wesentlich geringere Strömungsgeschwindig keiten der Gase, viel geringere Filterwider stände und eine grössere Bewegungsfreiheit in der Formengebung der Filterschicht. Insbesondere wird auch die bei Kornfiltern erforderliche Anbringung eines Vorrats raumes zum Ersatz abgenützter Filtermasse hinf ällig, und die gute Wärmeleitfähigkeit des metallischen Trägers sichert ein rasches Einsetzen der katalytischen Wirkung.
Schliesslich liegt es durchaus im Rahmen des Erfindungsgedankens, die Anwendungs form der zunderfesten Legierungen als Katalysatorträger beliebigen Änderungen zu unterwerfen. Man kann zum Beispiel dünne Bänder aus denselben herstellen und diese zu Geweben verarbeiten, die dann zusammen gelegt oder zusammengeknüllt einen besonders gleichmässigen Filteraufbau ergeben.
Auch kann man, wenn Teile des Filters oder seiner Gaszuleitung aus zunderfesten Metallblechen hergestellt werden, schon diese durch Aktivie rung mit Palladium oder dergleichen für eine katalytische Vorverbrennung nutzbar machen, die durch das Filter nur vervollständigt wird.
Catalyst for detoxifying and odorless gases, for example exhaust gases, and processes for their production. Numerous catalysts have already been proposed for the catalytic post-combustion of the harmful impurities contained, for example, in exhaust gases, in particular also noble metals, which were deposited on ceramic supports of plate or grain shape, partly to save precious metal, partly to create the largest possible surface .
For mechanical reasons, there is a fairly narrow limit to the surface formation of panels; Granular catalysts, however, are so densely packed or, to avoid the formation of cavities, have to be packed so tightly that only the narrow channels between the granules remain for the passage of gas. In these narrow channels, however, the flow velocity of the gases is particularly high, while in the interests of good afterburning, the longest possible residence time of the gases in the filter is desirable.
Now, on the other hand, precious metal catalysts have been made in the form of wire nets or catalytically active substances such as oxides have been knocked down on base wire netting supports. However, the former catalysts are too expensive, while the latter show scaling as a result of the long-term stress at high temperatures and become ineffective layer due to repeated crumbling of the surface. Wire nets, especially those made of thick and therefore durable wires, do not represent the most favorable surface development with the smallest weight.
The subject of the invention is a catalyst for the detoxification and odorless rendering of gases, for example from puff gases and a process for the production thereof. The catalyst is characterized in that the surface of a carrier consisting of a heat-resistant and scale-resistant alloy is activated with a noble metal such as platinum metals. The heat resistance of such alloys allows them to be used in the form of fine turnings and strips with a large surface area without burning them. Has a particularly suitable precious metal. turned out to be palladium.
It has already been proposed for silencers fillings of steel chips without catalytic effectiveness, but naturally quickly polluted and, despite the arrangement, rusted in cool places and the lack of air usually present in the exhaust gases or burned even when impurities accumulated suddenly ignited.
These phenomena do not occur with the present new combustion catalytic converters, although they come to very high temperatures in the exhaust filters and are constantly in an oxidizing atmosphere as a result of the air admixture in front of the filters. This is because the additives of aluminum, chromium, nickel etc. contained in the heat-resistant special steels or similar alloys form a firmly adhering, protective oxide layer, so that the presence of excess air even has a beneficial effect on durability.
Accordingly, the alloys of this type can also be activated and catalytic post-combustion can take place on their surface without endangering their resistance.
The production of the new catalysts is very simple. For example, after degreasing and, if necessary, stripping the surface, the carrier alloys can be immersed in the salt solutions of the substances used for activation, then washed, dried and, if necessary, annealed after a sufficient surface layer has formed, whereby the process can also be repeated several times.
The carrier alloys can also be annealed beforehand and the catalytically active substances are deposited on the previously formed oxide skin as an intermediate carrier, which significantly reduces any diffusibility of the catalytically active substances into the surface of the scale-resistant alloys.
For the production of such protective layers, other metals or oxides can be used instead of the oxides of the carrier metals, on which the actual catalytically active substances are then deposited, for example the chips can be subjected to a pretreatment with chromic acid, ammonium tungstate, vanadic acid, potassium permanganate.
Example: 30 g of spiral turnings of the well-known alloy Sicromal 12 are degreased with hot trichlorethylene, pickled with hydrochloric acid with the addition of a few drops of hydrogen peroxide, rinsed with water and immersed in a weak hydrochloric acid solution of 0.08 g palladium chloride. After a few minutes, the solution no longer contains palladium and the chips are washed and dried.
If you hold the chips in a slightly warmed state in the luminous gas air stream of a Bunsen burner, they glow and ignite the gases. If the chips are packed in a 50 mm thick layer in a test tube with an internal width of 25 mm and an air flow of 50 l / h containing 2.5% CO is passed through the chips with gradual external heating (electric oven), the gas is behind the catalyst already free of carbon oxide at an oven temperature of <B> 190 '</B> C.
Even after the chips have been annealed for 15 hours at <B> 1000'C </B>, the CO combustion under the above conditions is already quantitative at <B> 185 '</B> C furnace temperature. The chips have not become brittle, and they also show no change on the outside. The behavior towards luminous gas has remained the same. Similar catalysts are obtained when the palladium is replaced by platinum or other noble metals.
Particularly important in practice is the very favorable surface development with little space filling. You are not tied to the use of plates, sheets or wire nets, but rather, due to the high heat resistance, you can use very thin chips or strips. In the above example, the catalyst only fills 15% of the space, despite its large surface and dense packing, while for example, if the palladium is deposited on grains of ceramic material with a grain diameter of 2-5 mm, depending on the grain shape, an average of 65% space filling would be obtained .
As a result, he gives the new catalytic converters much lower flow speeds of the gases, much lower filter resistance and greater freedom of movement in the shaping of the filter layer. In particular, the installation of a storage space required in the case of grain filters to replace worn-out filter material becomes obsolete, and the good thermal conductivity of the metallic support ensures that the catalytic effect starts quickly.
Finally, it is entirely within the scope of the inventive concept to subject the application form of the non-scaling alloys as a catalyst carrier to any changes. For example, you can make thin ribbons from them and process them into fabrics that are then put together or crumpled up to produce a particularly uniform filter structure.
Also, if parts of the filter or its gas supply line are made of scale-resistant metal sheets, they can already be used for catalytic pre-combustion by activating them with palladium or the like, which is only completed by the filter.