DE69810992T2

DE69810992T2 - Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörper-Katalysators

Info

Publication number: DE69810992T2
Application number: DE69810992T
Authority: DE
Inventors: Kozo Iida; Atsushi Morii; Osamu Naito; Shigeru Nojima; Yoshiaki Obayashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-05-05
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: DE69810992D1; EP0882505A3; JP4220584B2; JPH10337479A; ATE231741T1; US6156698A; KR100278897B1; DK0882505T3; EP0882505A2; CA2239700C; EP0882505B1; CA2239700A1; KR19990006519A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator, und insbesondere ein Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator mit einer verbesserten Gaskontakteffizienz.

Beschreibung des Standes der Technik

Wabenkatalysatoren mit einer gitterförmigen oder wabenförmigen Öffnung sind allgemein als Katalysatoren für die Reaktion mit verschiedenen Gasen verwendet worden, wie NOx-Beseitigungskatalysatoren für Kesselabgase und Gasturbinen-Abgase verschiedener Treibstoffe oder Katalysatoren für die Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen, da sie einen niedrigen Druckverlust aufrechterhalten können, wenn Gas durch den Katalysator hindurchfließt und mit diesem in Kontakt kommt, und da ein Zusetzen bei der Behandlung von staubenthaltendem Gas vermieden werden kann.
Der hier verwendete Wabenkatalysator wird herkömmlicherweise wie folgt hergestellt: beispielsweise wird für einen NOx-Beseitigungskatalysator eine Mischlösung aus V, Mo, W, etc., die aktive Komponenten sind, ein organischer Binder, und ein inorganischer Binder mit TiO&sub2;-Pulver vermischt, das ein Katalysatorrohmaterial ist, und die Mischung wird in eine tonartige Substanz geknetet. Anschließend wird unter Verwendung einer Strangpreßmaschine, die mit einer Form 10 ausgestattet ist, wie beispielsweise in Fig. 7 und 8 gezeigt, ein Formstück mit einer gitterförmigen Öffnung erhalten. Fig. 7 ist eine Vorderansicht und Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7. Die eine Katalysatorkomponente enthaltende tonartige Substanz gelangt durch eine Durchlaßöffnung 12 für die tonartige Substanz von der Seite B in Richtung der Seite C in Fig. 8 und wird aus einem Spalt eines Kopfendes 11 eines wabenförmigen Mundstückes herausgedrückt, um ein Wabenkörperprodukt mit quadratischen Öffnungen zu erzielen. Das Bezugszeichen 13 in den Fig. 7, 8 bezeichnet ein Bolzenloch zum Befestigen eines Mundstückes 10 an einem Extruder, und 14 bezeichnet ein Bolzenloch zum Befestigen einer einen externen Rahmen bildenden Matrize.
Auch wenn der wie oben beschriebene Wabenkatalysator ausgezeichnete strukturelle Eigenschaften hat, ist nach einem Wabenkatalysator nachgefragt worden, der eine verbesserte Gaskontakteffizienz hat, um eine Gasreaktion oder Gasbehandlung effizienter auszuführen.
Die Druckschrift EP-A-0250166 offenbart eine Matrize zum Ausbilden eines Wabenkörpers mit einer Vielzahl an Rippen mittels Rippen bildender Rillen.
Die Druckschrift US-4740408 lehrt ferner eine keramische Wabenstruktur, bei der Rippen an Zwischenwänden vorgesehen sind. Die Struktur wird durch Strangpressen eines Cordierit-Keramikmaterials hergestellt, um die Rippen integral mit den Zwischenwänden auszubilden.
Die Druckschrift US-4404007 lehrt ferner ein Verfahren zum Ausbilden einer Wabenstruktur mit einer Zellstruktur, die unregelmäßig angeordnete Auskragungen umfaßt. Die Wabenstruktur wird durch ein Strangpressen ausgebildet, und die Unregelmäßigkeiten werden in einem nachfolgenden Prozeß ausgebildet, der die Verwendung eines separat präparierten Breis einbezieht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obige Situation gemacht, und dementsprechend ist eines ihrer Ziele, ein Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator mit einer verbesserten Gaskontakteffizienz bereitzustellen.
Um das obige Problem zu lösen, haben die Erfinder die Rate einer Reaktion unter Verwendung eines Wabenkata lysators intensiv studiert. Im Ergebnis ist gefunden worden, daß die wichtigen Faktoren die Gaskontaktfläche pro Einheitsvolumen des Katalysators und die Laufgeschwindigkeit der Reaktionssubstanz an der Wabenwandfläche sind. Zum effizienten Erzielen eines Katalysatorverhaltens ist ein Anstieg der Kontaktfläche und ein Anstieg der Laufgeschwindigkeit der Reaktionssubstanz an der Wandoberfläche wirkungsvoll, indem der Gasfluß im Wabenloch turbulent gemacht wird, mit dem Ergebnis, daß die vorliegende Erfindung abgeschlossen wurde.
Danach stellt die vorliegende Erfindung einen Wabenkatalysator bereit, in dem Unregelmäßigkeiten auf einer Katalysatorinnenfläche in einem Wabenloch ausgebildet sind.
Es ist auch ein Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator unter Anwendung eines Strangpreßverfahrens bereitgestellt, wobei das Strangpreßverfahren unter Verwendung einer Form mit einem Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches durchgeführt wird.
Als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches so ausgestaltet, daß Rollen, die mit Unregelmäßigkeiten mit einem zweckmäßigen Abstand bzw. Neigung auf der Oberfläche ausgebildet sind, an einem Mundstück am Kopfende der Form angebracht sind.
Als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches so ausgestaltet, daß Oszillatoren, die mit einer konstanten Periode oszillieren, an einem Mundstück am Kopfende der Form angebracht sind.
Der mit diesem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Wabenkatalysator kann allgemein als ein Katalysator für die Reaktion mit verschiedenen Gasen verwendet werden, wie ein NOx-Beseitigungskatalysator für Kesselabgase und Gasturbinen-Abgase verschiedener Treib stoffe oder ein Katalysator zum Behandeln von Kraftfahrzeugabgasen. Er ist insbesondere als ein Katalysator nützlich, der auf dem Gebiet der Reduktionsbeseitigung von Stickoxiden verwendet wird, die in einem Verbrennungsabgas enthalten sind, oder der Beseitigung unverbrannter Kohlenmonoxide und Kohlenwasserstoffe.
Der mit dem Verfahren gemäß der vorliegender Erfindung hergestellte Wabenkatalysator, bei dem Unregelmäßigkeiten auf einer Katalysatorinnenwand in einem Wabenloch ausgebildet sind, hat eine große Kontaktfläche, mit der das im Loch fließende Gas in Kontakt kommen kann, hat die Wirkung, den Gasfluß im Loch turbulent zu machen, bietet eine höhere Kontakteffizienz zwischen dem Katalysator und dem Reaktionsgas als der herkömmliche Wabenkatalysator, und zeigt ein hohes Katalysatorverhalten.
Auch entsprechend dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Strangpressen werden unter Verwendung einer Form mit einem Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches Unregelmäßigkeiten auf der Katalysatorinnenwand ausgebildet, und es kann ein Wabenkatalysator mit einem verbesserten Katalysatorverhalten leicht hergestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die vergrößert einen Ausschnitt des Kopfendes eines Beispiels einer Form zeigt, die zum Herstellen eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die vergrößert einen Ausschnitt des Kopfendes eines Beispiels einer Form zeigt, die zum Herstellen eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht, die vergrößert einen Ausschnitt des Kopfendes eines weiteren Beispiels einer Form zeigt, die für die Herstellung eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV- IV aus Fig. 3, die vergrößert einen Ausschnitt des Kopfendes eines weiteren Beispiels einer Form zeigt, die zum Herstellen eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 5 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Form für ein Strangpressen eines Wabenkatalysators zeigt; und
Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII aus Fig. 7, die ein Beispiel einer herkömmlichen Form für das Strangpressen eines Wabenkatalysators zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELE

Ein Wabenkatalysator, der mit einer herkömmlichen Form, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, geformt wird, hat eine glatte Wandoberfläche in seinem Wabenloch. Daher gelangt das Gas, das in Kontakt mit dem Katalysator gelangt, gewöhnlich durch die Wabenlöcher ohne die Fließturbulenz. Im Gegensatz hierzu sind für den Wabenkatalysator der vorliegenden Erfindung Unregelmäßigkeiten (Unebenheiten) auf der Katalysatorinnenwand in dessen Wabenloch ausgebildet, so daß die Gaskontaktfläche pro Einheitsvolumen des geformten Katalysators steigt, wodurch das Verhalten als Katalysator verbessert wird. Wenn insbesondere die Unregelmäßigkeiten so ausgebildet werden, daß die Querschnittfläche des Gasflußpfades sich in Gaslaufrichtung wie im Wabenkatalysator ändert, der unter Verwendung einer nachstehend beschriebenen, in Fig. 1 bis 4 gezeigten Form geformt wird, steigt die Turbulenz des Gasflusses im Wabenloch, was zu einem Anstieg der Laufgeschwindigkeit der Reaktionssubstanz am Gasgrenzfilm führt, so daß die Wirkung, die das Verhalten des Katalysators erhöht, ansteigt.
Der Wabenkatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem Unregelmäßigkeiten an der Katalysator innenwand im Wabenloch ausgebildet sind, kann durch Kneten eines Rohmaterials aus Katalysatorbestandteilen mit einem Formhilfsmittel, Binder, etc. und durch Strangpressen des Strangpreßrohmaterials (geknetete Substanz) hergestellt werden, das geeignet ist, unter Verwendung einer Form stranggepreßt zu werden, die ein Mittel zum Bereitstellung von Unregelmäßigkeiten an der Katalysatorinnenwand im Wabenloch aufweist. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Fig. 1 und 2 sind Ansichten, die einen Ausschnitt des Kopfendes eines Beispiels einer Form vergrößert zeigen, die zum Herstellen eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 1 ist eine Vorderansicht und Fig. 2 ist eine Seitenansicht. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Form sind Rollen bzw. Walzen 2, die mit Unregelmäßigkeiten 2a mit einem zweckmäßigen Abstand bzw. Neigung ("proper pitch") auf der Oberfläche ausgebildet sind, an einem Mundstück 1 am Kopfende der Form über einen Rollenträger 3 angebracht. Die aus Richtung A in Fig. 2 extrudierte geknetete Substanz gelangt in Kontakt mit der Rolle 2 an einem Auslaß B, so daß Unregelmäßigkeiten, die den auf der Oberfläche der Rolle 2 ausgebildeten Unregelmäßigkeiten 2a entsprechen, auf der Innenwand des Loches des geformten Katalysators ausgebildet werden, wenn die Rolle 2 sich dreht.
Fig. 3 und 4 sind Ansichten, die einen Ausschnitt des Kopfendes eines weiteren Beispiels einer Form vergrößert zeigen, die zum Herstellen eines Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 3 ist eine Vorderansicht und Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3. In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Form sind Oszillatoren 4, die mit einer konstanten Periode oszillieren, an einem Mundstück 1 am Kopfende der Form angebracht. Der Oszillator 4 gelangt in Kontakt mit der aus der Richtung A in der Figur an einem Auslaß B extrudierten gekneteten Substanz und wird an diese angedrückt, so daß Unregelmäßigkeiten an der Innen wand des Loches des geformten Katalysators ausgebildet werden.
In diesem Fall wird, wie in Fig. 4 gezeigt, der Oszillator 4 durch eine Magnetkraft angezogen und durch eine Rückstellfeder (nicht gezeigt) zurückgezogen, beispielsweise, indem der Stromfluß in einem Elektromagneten 4a ein- und ausgeschaltet wird, wodurch der Oszillator 4 oszillieren kann.
Weitere Abschnitte der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Formen können auf die gleiche Weise ausgestaltet werden, wie die in Fig. 5 und 6 oder in anderen öffentlich bekannten Formen. Als Ausgestaltung weiterer Abschnitte einer solch eine Form verwendenden Vorrichtung kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, die dem Durchschnittsfachmann öffentlich bekannt ist.

Claims

1. Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator unter Anwendung eines Strangpreßverfahrens, bei dem das Strangpressen unter Verwendung einer Form mit einem Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel so ausgestaltet ist, daß Rollen (2), die mit Unregelmäßigkeiten (2a) mit einem zweckmäßigen Abstand bzw. Neigung auf der Oberfläche ausgebildet sind, an einem Mundstück (1) am Kopfende der Form angebracht sind.

2. Herstellungsverfahren für einen Wabenkatalysator unter Anwendung eines Strangpreßverfahrens, bei dem das Strangpressen unter Verwendung einer Form mit einem Mittel zum Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten an einer Katalysatorinnenwand eines Wabenloches durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel so ausgestaltet ist, daß Oszillatoren (4), die mit einer konstanten Periode oszillieren, an einem Mundstück (1) am Kopfende der Form angebracht sind.