Brevet FR2655879A2 — publié le 19910621

FR 2655879 A2 19910621 FR 8917538 A 19891219 APPLICATION PARTICULIERE DES CARBURES DE METAUX LOURDS A SURFACE SPECIFIQUE ELEVEE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un mode d'application particulier des carbures de métaux lourds à surface spécifique élevée de la demande principale FR 89-04433, à la conversion catalytique des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. ETAT DE LA TECHNIQUE La demande principale FR 89-04433 décrit un procédé d'obtention de carbures de métaux lourds ayant une surface spécifique élevée, toujours supérieure à 20 m/g, consistant à faire réagir un composé gazeux d'un métal lourd avec un carbone réactif de surface spécifique élevée. Elle décrit également l'application de ces carbures comme catalyseur pour les pots d'échappement catalytiques. Par ailleurs, selon une demande de premier certificat d'addition (FR-89-14084) à ladite demande principale, il est possible d'activer la surface des carbures métalliques, dans le cas où ceux-ci comportent en surface des oxydes gênants pour les réactions de catalyse ou pour les opérations de dépôt de catalyseur, en effectuant une imprégnation dudit carbure à surface élevée à l'aide d'une solution d'un sel de Pt et de façon à avoir peu de Pt déposé, puis un séchage, une décomposition par la chaleur dudit sel de Pt et un traitement thermique sous courant d'H2 et d'hydrocarbure gazeux puis éventuellement un traitement de finition à haute température sous H2 pur. Cette activation permet en particulier d'améliorer les rendements et de modifier la sélectivité desdits carbures utilisés comme catalyseurs. Ledit premier certificat d'addition décrit également l'obtention de carbures mixtes à surface spécifique élevée, le coeur des pièces en carbure étant différent de leur couche extérieure, ledit coeur pouvant être du carbone réactif non transformé en carbure ou un autre carbure à surface spécifique élevée comme SiC ou autre. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un mode particulier d'application des carbures de métaux lourds à surface spécifique élevée, des revendications 1 à 16 de la demande de brevet principale FR 89-04433, consistant à utiliser lesdits carbures comme catalyseurs de réaction de conversion des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, en particulier des gaz des pots d'échappement des véhicules automobiles, à une température supérieure à environ 2000C ou plus généralement de l'ordre de 3500C ou davantage. Ces carbures, utilisés comme catalyseur, permettent selon l'invention de convertir complètement les gaz d'échappement : NOx en azote, le monoxyde de carbone en dioxyde, les hydrocarbures en C02 et eau. On peut utiliser comme carbures de métal lourd ceux décrits dans la demande principale, en particulier Mo2C, WC.. , mais également ceux décrits dans la demande de premier certificat d'addition, à savoir les carbures mixtes, notamment ceux contenant une âme en SiC ou en carbone réactif. Il est avantageux pour opérer selon l'invention la réaction de conversion, en présence du carbure métallique catalyseur, d'effectuer une activation de la surface dudit carbure, de préférence par le procédé décrit dans la demande de premier certificat d'addition FR 89-14084. Cette activation comprend substantiellement une imprégnation du carbure métallique par une faible quantité d'un sel en solution d'un métal du groupe 8 de la classification périodique des éléments (en particulier le Pt), un séchage, une calcination pour décomposer ledit sel, un traitement thermique à haute température en présence de H2 et d'hydrocarbure gazeux, et éventuellement un traitement de finition à haute température en présence d'H2; les traitements thermiques sont effectués en général après avoir installé le carbure sur le site où sera effectuée la réaction de conversion catalytique. EXEMPLE Ainsi, on a utilisé un carbure Mo2C sous forme de granulé de 0,2 à 0,5 mm, ayant une surface spécifique de 168 m/g préparé selon le procédé de la demande principale et activé à 6000C selon le procédé de ladite demande de premier certificat d'addition en utilisant 0,05% de Pt, un flux d'hydrogène et de propane et un traitement de finition sous H2 à 4000C pendant 12h puis 6000C pendant 2h. On a ensuite fait passer différents gaz d'échappement, provenant de la combustion de différents mélanges carburants composés d'essence légère et d'air (mélanges: riche en essence, stoechiométrique, pauvre) à travers 400 mg de granulé de carbure, à raison de 250 cm3/min. Le tableau 1 résume les conditions d'expérience et les résultats de conversion obtenus; à titre de comparaison, l'essai 4 est relatif à un mélange caburant stoéchiométrique dont les gaz d'échappement ont été convertis à l'aide d'une même masse (400 mg) de catalyseur classique constitué d'un support en Al203 à grande surface et de 1% de Pt, 0,2% de Rh comme éléments actifs. TABLEAU Richesse du mélange Composition des Température Conversion carburant gaz d'échappe- de deml maximum ment avant conversion conversion maximum (light off) (volume d'air pour ppm volume Température Taux 1 vol. d'essence) (solde=N2) C C % Rssai 1 Mélange ruche 14,25 CO 9700 380 400 20 NO 2050 450 600 100 O2 2400 400 100 Hydrocarbure (HC) 950 400 500 40 Essai 2 Mélange 14,75 stoechiométrique CO 5700 350 450 90 NO 2050 400 470 70 O2 8200 400 100 HC 950 380 600 75 Essai 3 Mélange pauvre CO 15,26 NO 1800 450 450 90 O2 2050 400 450 15 HC 10000 500 70 Essai 4 950 400 500 85 Mélange stoechiométrique 14,76 CO 5700 250 400 100 NO 2050 250 500 80 O2 6200 HC 950 250 500 70 On voit que, bien que les températures de demi conversion sont un peu supérieures à celles obtenues avec le catalyseur classique, les taux de conversion sont comparables. Le fait qu'il faille utiliser une température de conversion un peu plus élevée avec les carbures, n'est pas gênant. Cela revient à rapprocher le pot catalytique de la source des gaz d'échappement, ce qui est possible. Par contre, la régénération et le coût du catalyseur de l'invention sont nettement avantageux. REVENDICATIONS 1. Application des carbures de métaux lourds à surface spécifique élevée des revendications 1 à 16 de la demande principale FR 89-04433, consistant à utiliser lesdits carbures comme catalyseurs de réaction de conversion des gaz d'échappement de moteur à combustion interne à une température supérieure à environ 2000C. 2. Application selon la revendication 1 caractérisée en ce que les carbures sont Mo2C ou WC. 3. Application selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les carbures sont des carbures mixtes ayant une âme et une couche extérieure différentes. 4. Application selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'âme est en SiC à surface spécifique élevée ou en carbone réactif. 5. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le carbure est activé par imprégnation à l'aide d'une faible quantité d'un sel en solution de métal du groupe 8 de la classification périodique des éléments, suivie d'un séchage, d'une décomposition dudit sel par calcination, d'un traitement thermique à haute température en présence d'hydrogène et d'hydrocarbure gazeux et éventuellement d'un traitement de finition à haute température en présence d'H2. 6. Application selon la revendication 5 caractérisée en ce que le métal du groupe 8 est le platine.