Brevet FR2181493A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un catalyseur destiné à détruire les constituants nuisibles des gaz d'échappement des moteurs à combustion, en utilisant des matières de support sur lesquelles sont déposés les composés métalliques actifs. On sait qu'on peut plus ou moins éliminer par combustion catalytique les constituants toxiques, par exemple l'oxyde de carbone et les hydrocarbures, contenus dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion. Les oxydes nitriques sont incombusti bles et ne sont pas éliminés par les catalyseurs précédemment connus, et par suite les effets nuisibles des gaz d'échappement ne sont pas diminués. Les catalyseurs précédemment connus présentent en outre l'inb convénient qu'ils ne présentent qu'une stabilité et une résistance au frottement ainsi qu'à la chaleur relativement faibles, et que leur longévité et leur efficacité sont fortement réduites par le risque des empoisonnements par le plomb et les températures élevées indésirables qui apparaissent éventuellement dans les gaz d'échappement et le catalyseur. On exige, pour l'emploi de catalyseurs destinés à détruire les constituants nuisibles des gaz d'échappement des moteurs de combustion, qu'ils puissent résister à des parcours de 60.000 à 80.000 km avec une efficacité de 80 à 90 % dans la destruction. L'efficacité de la plupart des catalyseurs précédemment connus tombe cependant à 50 % et moins après déjà des parcours de 25.000 à 30.000 km, de sorte qu'ils ne permettent pas d'atteindre les valeurs limites prescrites. D'après les prescriptions californiennes et européennes, il s'agit de ne pas tomber au-dessous des valeurs limites prescrites de sorte que le catalyseur doit présenter une oxydation initiale rapide, et être stable, résister à la chaleur et être insensible à 1' empoisonnement. Pour éviter les inconvénients indiqués ci-dessus et satisfaire aux prescriptions existantes, on propose, suivant l'inven- tion, un procédé de fabrication d'un catalyseur, dans lequel on fractionne Jusqu'à la plus faible dimension de particules, et éventuellement mélange ensemble de façon homogène, la ou les matières de support, puis on ajoute à la ou aux matières de support des composés métalliques actifs, éventuellement sous forme.de suspension qu'on fragmente Jusqu'à la plus faible dimension de particules et mélange de façon homogène à la ou aux matières de support, après quoi, après la fragmentation et le mélange intime, on ajoute une solution d'un métal précieux, éventuellement avec addition d'eau distillée, jusqu'à ce qu'on obtienne une masse plastique, mélangée de façon homogène, qu'on calcine à des températures de 800 à 105000 après l'avoir séchée et l'avoir mise en forme. Les catalyseurs ainsi faBriqués présentent une oxydation initiale relativement rapide, une bonne dureté ainsi qu'une action de surface extérieure et de surface intérieure et en outre une stabilité élevée ainsi qu'une résistance élevée au frottement et à la chaleur qui, même pour des quantités de gaz d'échappement augmentées pendant une courte durée et par suite pour des températures plus élevées apparaissant sur le catalyseur, ne sont pas diminuées par la formation de silicates ou d'aluminates ou des colorations de bleu de Thénar, et ne l'est pas non plus par des composés du plomb et du soufre qui fondent ou se vaporisent dans le processus de destruction. On soumet ensuite avantageusement les catalyseurs à un traitement de passage au tambour ou un traitement semblable dans le# quel le glaçage qui a pu se former par l'opération de combustion est éliminé et par suite la surface active complètement mise à nz La fine fragmentation et le mélange homogène de la ou des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs ont lieu au moyen d'un broyeur colloïdal ou d'un dispositif semblable jusqu'à un ordre de grandeur des particules d'environ 0,015 mme Selon une autre caractéristique de l'invention, il est toutefois également possible d'exécuter la fragmentation des constituants indiqués ci-dessus au moyen d'un désintégrateur à ultrasons et de fragmenter ainsi les particules jusqu a un ordre de grandeur de 0,001 mm environ. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, il est également possible de combiner ces deux méthodes de traitement, à savoir la fragmentation et le mélange d'une part au moyen du broyeur collordal, etc., et d'autre part au moyen d'un désintégrateur à ultra-sons, de sorte qu'on exécute une fragmentation et un mélange en deux étapes. Leiconstituants extr8mement fragmentés suivant l'invention et le mélange intime obtenu procurent des catalyseurs qui pour toutes les conditions de circulation procurent de façon certaine l'oxydation des gaz d'échappement. L'invention s'étend également à un catalyseur pour la fabrication duquel on utilise en pourcentages en poids; comme matières de support, du silicate de magnésium 25 à 35, du silicate d'aluminium 25 à 35, des substances organiques combustibles 5 à 15; comme composés métalliques actifs, de l'oxyde de cobalt 8 à 20, de 11 oxyde de manganèse 6 à 10, de l'oxyde de cuivre 2 à 10;: et comme solution d'un métal précieux une solution de chlorure de palladium ou de platine 0,01 à 5. SQ5E 1 On fractionne sous forme de poudre dans un broyeur colloïdal jusqu'au degré de finesse le plus grand, à savoir 0,015 mm, et on mélange intimement 35 % en poids de silicate de magnésium, 35 de silicate d'aluminium et 2,7 de substances organiques, par exemple de la poudre de charbon de bois, de l'argile et du kaolin. Accès le fbactionnement et le mélange intime, on ajoute à ces matières, en qualité de composés métalliques actifs, 15 % en poids d'oxyde de cobalt,. 8 % d'oxyde de manganèse et 4 % d'oxyde de cuivre, 'inr > également sous forme de poudre, qu'on soumet ensuite, avec les matières de support déjà fractionnées et intimement mélangées, à un nouveau traitement dans le broyeur colloïdal, de sorte qu'eux aussi sont fractionnés jusqu'à l'ordre de finesse indiqué et sont mélangés intimement entre eux ainsi qu'avec les autres constituants. Quand cette opération a été exécutée, on ajoute 0,3 * en poids d'une solution de chlorure de palladium (II) ainsi que de l'eau distillée aux matières déjà indiquées, et on la soumet à un nouveau traitement dans le broyeur colloïdal jusqu'à formation d'une masse mélangée pratiquement de façon homogène. Après séchage et mise en forme, par exemple, par une presse à vide, on calcine la masse à une température de q750C. EXEMPI#E 2 Les pourcentages indiqués en poids des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs et des solutions de métal précieux sont les mêmes que dans l'exemple 1. Après préparation des matières de support dans le broyeur colloïdal on ajoute les composés métalliques actifs sous la forme d'une suspension et les fragmente dans le broyeur colloSdal jusqu a l'ordre de grandeur indiqué et les mélange intimement avec les matières de support. L'addition de la solution de chlorure de métal précieux a ici lieu sans addition d'eau distillée. EXEMPLE 3 Les pourcentages indiqués en poids des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs et des solutions de métal précieux sont les memes que dans l'exemple 1. Le fractionnement des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs, qui sont présents sous la forme de poudre, a ici lieu, de la façon indiquée à ltexemple 1, au moyen dlun désintégrateur à ultra-sons jusqu'à un ordre de finesse des particules d'environ 0,001 mm. L'addition de la solution de chlorure de métal précieux a lieu avec addition d'eau distillée. EXEMPLE 4 Les pourcentages indiqués en poids des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs et des solutions de métal précieux sont les mêmes que dans l'exemple 1. Le fractionnement et le mélange intime ont lieu au moyen d'un désintégrateur à ultra-sons, suivant l'exemple 1, de la façon qui y est indiquée, et jusqu'à l'ordre de grandeur indiqué, Mais l'addition des composés métalliques a lieu sous la forme d'une suspension, et on n'ajoute plus d'eau distillée avec la solution de chlorure de métal précieux. EXEMPLE 5 A une étape de traitement dans un broyeur colloïdal fait suite un autre traitement dans un désintégrateur à ultra-sons. Les catalyseurs fabriqués suivant les exemples i à 5 détruisent non seulement l'oxyde de carbone et les hydrocarbures lourds mais également, par réduction, les oxydes d'azote présents. Les catalyseurs fabriqués satisfont en totalité, et cela pendant une durée relativement longue, aux valeurs prescrites par le test californien et européen. Les catalyseurs fabriqués suivant les exemples 1 et 2 provoquent l'oxydation initiale à 150-200 C et sont complètement efficaces pour des parcours de 80.000 km. Les catalyseurs fabriqués suivant les exemples 3 à 5 provoquent l'oxydation initiale déjà à 75-100 C et atteignent des parcours supérieurs à 80.000 km en conservant toute leur efficacité. On fabrique avantageusement les catalyseurs suivant l'invention sous la forme d'un catalyseur en petits tubes ayant par exemple un diamètre extérieur de 3 mm, un tube capiliire intérieur d'un diamètre de par exemple 1 mm de diamètre et une longueur de par exemple 3s5-4 mm. On obtient ainsi une surface supérieure de 25 % à celle d'un catalyseur sans tube capillaire fabriqué à partir des memes matières. il est également possible de fabriquer le catalyseur sous la forme de disques présentant des ouvertures de passage à la façon d'un tamis. On augmente ainsi en outre la durée de séjour du courant d'air et des gaz d'échappement et par suite lteffet d'oxydation. il est également possible de mettre le catalyseur sous la forme de cordons. IoeVENI)IOATi0NS lo Procédé pour fabriquer un catalyseur destiné à détruire les constituants nuisibles des gaz d'échappement des moteurs à combustion, en utilisant des matières de support sur lesquelles sont déposés des composés métalliques actifs, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on fractionne jusqu'à la plus faible dimension de particules, et éventuellement mélange ensemble de façon homogène, la ou les matières de support, puis on ajoute à la ou aux matières de support des composés métalliques actifs, éventuellement sous forme de suspension, qu'on fragmente également jusqutà la plus faible dimension de particules et mélange de façon homogène à la ou aux matières de support, après quoi, après la fragmentation et le mélange intime, on ajoute une solution d'un métal précieux, éventuellement avec addition d'eau distillée, jus qu'à ce qu'on obtienne une masse plastique, mélangée de façon homogène, qu'on calcine à des températures de 800 à 105000 après l'avoir séchée et l'avoir mise en forme. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on soumet les catalyseurs à un traitement final par passage au tambour ou par un traitement semblable. 3. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la fragmentation et le mélange homogène de la ou des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs et des solutions de métal précieux ont lieu au moyen dtun broyeur colloïdal. 4o Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le fractionnement au moyen du broyeur colloïdal ou d'un dispositif analogue a lieu jusqu'à un ordre de finesse des particules d'environ 0,015 mm. 5. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la fragmentation et le mélange homogène de la ou des matières de support ainsi que des composés métalliques actifs et de la solution de métal précieux ont lieu au moyen d'un désintégrateur à ultra-sons. 6. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la fragmentation au moyen du désintégrateur à ultra-sons a lieu jusqu'à un ordre de grandeur des particules de 0,001 mm. 7. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel, en fractionnement et au mélange au moyen du broyeur colloïdal ou d'un dispositif analogue font suite un nouveau fractionnement et un nouveau mélange au moyen du désintégrateur à ultra-sons. 8. ProceS suivant la revendication 1 dans lequel le fractionnement et le mélange des matières de support etfou des composés métalliques actifs ont lieu avec addition d'eau distillée. 9. Catalyseur fabriqué par le procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise, en pourcentages en poids: comme matières de support#, du silicate de magnésium 25 à 35 du silicate d'aluminium 25 à 35, des substances organiques combustibles 5 à 15; comme composés métalliques actifs, de l'oxyde de cobalt 8 à 20, de l'oxyde de manganèse 6 à 10, de l'oxyde de cuivre 2 à 10; et comme solution d'un métal précieux une solution de chlorure de palladium ou de platine 0,01 à 5. 10. Catalyseur suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il est mis sous forme de cordons, de petits tubes ou de tamis.