Método y aparato para revestir un cuerpo portador.

Un método para revestir cuerpos de poros abiertos con por lo menos una suspensión de revestimiento,

que incluye, en particular, materiales sólidos y solutos en un medio líquido, en una cantidad en estado húmedo que ha de corresponder a por lo menos una cantidad diana requerida, en el que la operación de revestimiento incluye una variación en la cantidad del revestimiento húmedo aplicado de un cuerpo a otro, estando caracterizado el método por las operaciones de:

(a) revestir a un cuerpo con una cantidad real de la suspensión de revestimiento, que es siempre más grande que la cantidad diana requerida tomando en cuenta la variación de la operación de revestimiento,

(b) determinar la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana requerida, y

(c) reducir la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana por retirada de la suspensión de revestimiento todavía húmeda,

en el que la cantidad real de la suspensión de revestimiento es determinada pesando cada cuerpo antes y después de la operación de revestimiento y comparar los resultados, y en el que la etapa (c) incluye reducir la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana por succión renovada desde un extremo del cuerpo usando una intensidad y/o una duración concordadas con la magnitud de la cantidad diferencial, y en que las etapas (a) hasta (c) son seguidas por una desecación y una calcinación de la suspensión de revestimiento aplicada.

Método y aparato para revestir un cuerpo portador Este invento se refiere a un método para revestir un cuerpo portador con una suspensión de revestimiento. Más particularmente, este invento se refiere a un método para revestir cuerpos portadores para catalizadores, por ejemplo catalizadores para gases de escape de vehículos automóviles.

Por regla general, los cuerpos portadores para catalizadores de gases de escape de vehículos automóviles tienen una forma cilíndrica, con dos caras y una superficie de envoltura, y un gran número de conductos de flujo para los gases de escape de los motores de combustión interna se extiende desde la primera cara a la segunda cara esencialmente en paralelo al eje del cilindro. Estos cuerpos portadores son citados también como cuerpos portadores alveolares.

La forma en sección transversal de los cuerpos portadores depende de los requisitos de instalación en el vehículo automóvil. Se están usando ampliamente unos cuerpos portadores que tienen una sección transversal circular o una sección transversal elíptica o triangular. Los conductos de flujo, en la mayor parte de los casos, incluyen una sección transversal cuadrada y están dispuestos en un modelo de rejilla estrechamente empaquetada a lo largo de toda la sección transversal de los cuerpos portadores. Dependiendo de la aplicación, la densidad de los conductos o celdas de los conductos de flujo varía entre 10 y 140 cm-2. Se están desarrollando unos cuerpos portadores alveolares que tienen unas densidades de celdas de hasta 250 cm-2.

Para purificar los gases de escape de vehículos automóviles, se están usando principalmente unos cuerpos portadores de catalizadores obtenidos extrudiendo unos cuerpos cerámicos. Alternativamente, están disponibles unos cuerpos portadores de catalizador hechos de láminas metálicas onduladas y enrolladas. Para purificar los gases de escape de vehículos de pasajeros (= coches de turismo) , se están usando predominantemente todavía unos cuerpos portadores cerámicos que tienen unas densidades de celdas de 62 cm-2. Las dimensiones en sección transversal de los conductos de flujo son de 1, 27 x 1, 27 mm2 en este caso. Los espesores de paredes de dichos cuerpos portadores varían entre 0, 1 y 0, 2 mm.

Con el fin de convertir en compuestos inocuos a los contaminantes contenidos en los gases de escape de vehículos automóviles, tales como monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, se están usando típicamente metales muy finamente divididos del grupo de platino, cuyo efecto catalítico puede ser alterado mediante compuestos de metales no nobles. Estos componentes activos catalíticamente deben de ser depositados sobre los cuerpos portadores. Sin embargo, es imposible garantizar la muy fina dispersión requerida de los componentes activos catalíticamente por deposición de estos componentes sobre las superficies geométricas de los cuerpos portadores. Esto se aplica igualmente a los cuerpos portadores metálicos no porosos y a los cuerpos portadores cerámicos porosos. Una superficie suficientemente grande para los componentes catalíticamente activos puede ser proporcionada solamente por aplicación de una capa de soporte de materiales finamente divididos (a saber, en forma de polvo) con una alta área de superficie específica sobre las superficies internas de los conductos de flujo. En lo sucesivo esta operación será denominada como operación de revestimiento del cuerpo portador. El hecho de revestir la superficie de envoltura de los cuerpos portadores no es deseado y debería de ser evitado con el fin de impedir una pérdida de valiosos materiales activos catalíticamente.

Una suspensión de los materiales finamente divididos, con una alta área de superficie específica, en una fase líquida, normalmente agua, se usa para revestir los cuerpos portadores. Como materiales de soporte con una alta área de superficie específica para los componentes activos catalíticamente, unas típicas suspensiones de revestimiento para aplicaciones catalíticas incluyen, por ejemplo, óxidos de aluminio, silicatos de aluminio, zeolitas, dióxido de silicio, óxido de titanio, óxido de zirconio y componentes que almacenan oxígeno constituidos sobre la base de óxido de cerio. Estos materiales constituyen el contenido de materiales sólidos de la suspensión de revestimiento. Además, se pueden añadir también a la suspensión de revestimiento unos compuestos precursores solubles de promotores o de metales nobles activos catalíticamente del grupo de platino en la tabla periódica. La concentración de materiales sólidos de unas típicas suspensiones de revestimiento varía entre 20 y 65 % en peso, basada en el peso total de la suspensión. Ellas exhiben unas densidades comprendidas entre 1, 1 y 1, 8 kg/l.

De acuerdo con la técnica anterior, se conocen diversos métodos para depositar la capa de soporte sobre los cuerpos portadores usando la suspensión o suspensión espesa de revestimiento. Con el fin de revestir a los cuerpos portadores, éstos pueden ser sumergidos en la suspensión de revestimiento o revestidos por vertimiento de la suspensión de revestimiento sobre ellos. Es posible también bombear o succionar la suspensión de revestimiento dentro de los conductos de los cuerpos portadores.

En cualquier caso, un exceso del material de revestimiento debe de ser retirado desde los conductos de los cuerpos portadores por succión o mediante separación por soplado con aire comprimido. Esto también abrirá los conductos que pueden haber resultado bloqueados por la suspensión de revestimiento.

Después de haber revestido, el cuerpo portador y la capa de soporte se secan y luego se calcinan con el fin de solidificar la capa de soporte y fijarla sobre el cuerpo portador. Subsiguientemente, los componentes activos catalíticamente son introducidos dentro del revestimiento por impregnación, usando en la mayor parte de los casos unas soluciones acuosas de compuestos precursores de los componentes activos catalíticamente. Como una alternativa, los componentes activos catalíticamente pueden haber sido añadidos ya a la suspensión de revestimiento propiamente dicha. En este caso, se puede omitir una subsiguiente impregnación de la capa de soporte completada con los componentes activos catalíticamente.

Un criterio esencial de los materiales de revestimiento es la concentración del revestimiento o de carga que sepuede conseguir en una única pasada usando estos métodos. Ésta significa el contenido de materiales sólidos que se ha dejado sobre el cuerpo portador a continuación de la desecación y la calcinación. La concentración del revestimiento es indicada en gramos por litro de volumen de los cuerpos portadores (g/l) . En la práctica, se necesitan unas concentraciones del revestimiento de hasta 300 g/l para catalizadores para los gases de escape de vehículos automóviles. Si el método usado es incapaz de aplicar esta cantidad en una única pasada, la operación de revestimiento, la siguiente desecación y, si es necesaria, la calcinación del cuerpo portador, se deben de repetir hasta que se haya alcanzado la deseada carga. Con frecuencia, se realizan dos o más operaciones de revestimiento usando unas suspensiones de revestimiento con diferentes composiciones. Como resultado de ello, se obtienen unos catalizadores que incluyen varias capas apiladas una sobre la parte superior de cada otra y que tienen diferentes funciones catalíticas.

El documento de patente alemana DE 40 40 150 C2 describe un método en el que unos cuerpos portadores de catalizadores, que tienen una forma alveolar, pueden ser revestidos de una manera uniforme respectivamente con una capa de soporte y con una capa activa catalíticamente, por sus longitudes enteras. En lo sucesivo, los cuerpos portadores de catalizadores serán citados también como cuerpos portadores alveolares. De acuerdo con el método descrito en el documento DE 40 40 150 C2, el eje del cilindro del cuerpo portador alveolar es alineado verticalmente para la operación de revestimiento. Luego, la suspensión de revestimiento es bombeada dentro de los conductos a través de la cara inferior del cuerpo portador alveolar hasta que ella emerja por la cara superior. Después de esto, la suspensión de revestimiento es bombeada hacia abajo de nuevo, y la suspensión de revestimiento en exceso es separada por soplado o succión fuera de los conductos con el fin de impedir que los conductos resulten bloqueados. Este método produce unas capas de soporte que exhiben una buena uniformidad por toda la longitud de los cuerpos portadores alveolares.

El método de revestimiento más arriba... [Seguir leyendo]

1. Un método para revestir cuerpos de poros abiertos con por lo menos una suspensión de revestimiento, que incluye, en particular, materiales sólidos y solutos en un medio líquido, en una cantidad en estado húmedo que ha de corresponder a por lo menos una cantidad diana requerida, en el que la operación de revestimiento incluye una variación en la cantidad del revestimiento húmedo aplicado de un cuerpo a otro, estando caracterizado el método por las operaciones de:

(a) revestir a un cuerpo con una cantidad real de la suspensión de revestimiento, que es siempre más grande que la cantidad diana requerida tomando en cuenta la variación de la operación de revestimiento,

(b) determinar la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana requerida, y

(c) reducir la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana por retirada de la suspensión de revestimiento

todavía húmeda, en el que la cantidad real de la suspensión de revestimiento es determinada pesando cada cuerpo antes y después de la operación de revestimiento y comparar los resultados, y en el que la etapa (c) incluye reducir la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana por succión renovada desde un extremo del cuerpo usando una intensidad y/o una duración concordadas con la magnitud de la cantidad diferencial, y en que las etapas (a) hasta (c) son seguidas por una desecación y una calcinación de la suspensión de revestimiento aplicada.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la intensidad y/o la duración de una succión renovada se seleccionan a partir de unas tablas de valores para la cantidad real medida, establecidas en ensayos preliminares.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la duración y/o la intensidad de una succión renovada se controlan de acuerdo con los valores para la cantidad real, la duración y/o la intensidad determinadas para los cuerpos revestidos inmediatamente antes, y la reducción asociada obtenida en la diferencia entre las cantidades real y diana.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la retirada de la suspensión de revestimiento todavía húmeda se efectúa por succión renovada o por soplado con aire comprimido.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el que las etapas (b) y (c) se realizan por lo menos dos veces hasta que la cantidad real esté situada dentro de un margen de tolerancia previamente especificado de la cantidad diana.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que una succión es aplicada a extremos mutuamente opuestos del cuerpo de soporte durante la segunda pasada

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la reducción en la diferencia entre la cantidad real y la cantidad diana en la etapa (c) es realizada solamente si dicha diferencia excede de un valor de umbral previamente especificado y dicho valor de umbral es reducido después de cada pasada.