Katalysator

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator (5) zum Verbrennen eines Teils eines den Katalysator durchströmenden, gasförmigen Brennstoff-Oxidator-Gemischs, insbesondere für einen Brenner einer Kraftwerksanlage. Der Katalysator (5) weist mehrere katalytisch aktive Kanäle (8a) und mehrere katalytisch inaktive Kanäle (8i) auf. Der Katalysator (5) besitzt wenigstens zwei Sektoren (I bis IV), die in der Hauptdurchströmungsrichtung (9) hintereinander angeordnet sind. Ein Einlaßsektor (I) weist die Anströmseite (6) des Katalysators (5) auf und besitzt insbesondere einen kleineren Durchströmungswiderstand als der unmittelbar nachfolgende Sektor (II) oder als jeder der nachfolgenden Sektoren (II, III, IV).

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Katalysator zum Verbrennen eines Teils eines den Katalysator durchströmenden, gasförmigen Brennstoff-Oxidator-Gemischs, insbesondere für einen Brenner einer Kraftwerksanlage, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

[0002] Aus der US 5,346,389, der US 5,202,303 und der US 5,437,099 sind Katalysatoren der eingangs genannten Art bekannt, die jeweils mehrere katalytisch aktive Kanäle und mehrere katalytisch inaktive Kanäle aufweisen. Die bekannten Katalysatoren werden mit Hilfe von zick-zack-förmig gewellten oder gefalteten Blechen hergestellt, die durch spiralförmiges Aufwickeln oder durch Hin- und Herfalten geschichtet werden. Die Wellen bzw. Falten bilden dann die Kanäle des Katalysators. Eine Seite des jeweiligen Blechs ist mit Hilfe einer Katalysatorbeschichtung katalytisch aktiv ausgebildet. Durch die Schichtung werden somit die katalytisch aktiven Kanäle und die katalytisch inaktiven Kanäle erzeugt. Dabei ist es möglich, die Katalysatorbeschichtung quer zur Hauptdurchströmungsrichtung streifenförmig auf dem Blech anzuordnen, so dass in der Hauptdurchströmungsrichtung des Katalysators zwischen zwei beschichteten Streifen ein unbeschichteter Streifen angeordnet ist. In den katalytisch aktiven Kanälen erfolgt in den beschichteten Bereichen die Umsetzung bzw. Verbrennung des Brennstoff-Oxidator-Gemischs. In den unbeschichteten Bereichen bzw. in den katalytisch inaktiven Kanälen erfolgt im wesentlichen keine Umsetzung bzw. Verbrennung des Gemischs, so dass dieser Teil der Gemischströmung zum Abtransport von Wärme, also zur Kühlung des Katalysators genutzt werden kann.

[0003] Aus der US 4,154,568 ist ein Katalysator einer grundsätzlich anderen Bauart bekannt, der mit mehreren, in der Hauptdurchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Monolithblöcken ausgestattet ist. Die Monolithblöcke enthalten Kanäle, die alle katalytisch aktiv sind und parallel zur Hauptdurchströmungsrichtung verlaufen. Die Kanäle eines stromab angeordneten Monolithblocks besitzen einen kleineren Durchströmungsquerschnitt als die des stromauf angeordneten Monolithblocks. Hierdurch soll eine vollständige Verbrennung des Brennstoff-Oxidator-Gemischs innerhalb des Katalysators erreicht werden, während bei den gattungsgemäßen Katalysatoren lediglich ein Teil des Gasgemischs verbrannt werden soll.

[0004] Die Verbrennung von mageren Erdgas-Luft-Mischungen, z.B. mit λ=2, auf der Basis von Palladium- oder Platin-Katalysatormaterialien benötigt Temperaturen von etwa 500°C. Bei speziellen Katalysatormaterialien kann die Zündtemperatur auf 450°C oder weniger gesenkt werden. Bei der Zündung ist die Verbrennungsreaktion kinetisch begrenzt. Eine Erhöhung der katalytischen Aktivität des Katalysators führt jedoch nach dem Zünden der Verbrennungsreaktion zu sehr hohen Temperaturen, die für einen dauerhaften Betrieb des Katalysators ungeeignet sind. Dementsprechend wird bei den bekannten Katalysatoren lediglich ein Teil des Gemischs verbrannt. Der restliche Brennstoff soll stromab des Katalysators z.B. in einer geeigneten Brennkammer durch eine homogene Verbrennung konvertiert werden. Falls jedoch das Brennstoff-Oxidator-Gemisch bereits innerhalb des Katalysators zu heiß wird, kann auch dort die homogene Verbrennung innerhalb der Kanäle starten, wodurch der Katalysator zerstört wird.

[0005] Durch die einseitige Beschichtung mit Katalysatormaterial und durch eine entsprechende Stapelung oder Schichtung der zur Ausbildung des Katalysators verwendeten Bleche läßt sich ein Katalysatoraufbau erzielen, bei dem etwa die Hälfte aller Kanäle vollständig katalytisch beschichtet ist, während die andere Hälfte der Kanäle unbeschichtet ist. Hierdurch kann der Temperaturanstieg im Katalysator effektiv reduziert werden, da die Verbrennung des Gemischs im Katalysator auf die katalytisch aktiven Kanäle und daher auf etwa 50% begrenzt wird. Während aus den katalytisch aktiven Kanälen somit nahezu kein Brennstoff austritt, strömt aus den katalytisch inaktiven Kanälen nahezu unverändertes Gemisch aus. Hierdurch ergibt sich eine hohe Schwankung der Brennstoffkonzentration am Katalysatoraustritt. Falls es zu einer Verbrennung des restlichen Brennstoffs kommt, bevor die aus den katalytisch aktiven Kanälen und aus den katalytisch inaktiven Kanälen austretenden Teilströme vollständig miteinander vermischt sind, kann es zur Ausbildung von Temperaturspitzen in Verbindung mit der unerwünschten Produktion von NO_x kommen. Desweiteren kann die Grenzschichtdicke entlang der Kanallänge zunehmen, so dass die Konversion des Gemischs nur langsam erfolgt.

[0006] Bei einem Katalysator mit katalytisch aktiven Kanälen und katalytisch inaktiven Kanälen kann die Katalysatortemperatur bzw. die Austrittstemperatur des Gasgemischs so niedrig eingestellt werden, dass der Katalysator eine hinreichende Stabilität besitzt. Um stromab des Katalysators, z.B. in einer Brennkammer, eine homogene Verbrennung, wie sie beispielsweise zur Erzeugung von Heißgasen zum Betrieb einer Gasturbine einer Kraftwerksanlage erforderlich ist, thermisch stabilisieren zu können, sind jedoch relativ hohe Temperaturen erforderlich.

Darstellung der Erfindung

[0007] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Katalysator der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben.

[0008] Dieses Problem wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Katalysator in der Hauptdurchströmungsrichtung in wenigstens zwei hintereinander angeordnete Sektoren zu unterteilen, wobei diese Sektoren gemäß einer ersten Variante hinsichtlich ihrer Durchströmungswiderstände so ausgebildet sind, dass ein die Anströmseite des Katalysators aufweisender Einlaßsektor einen kleineren Durchströmungswiderstand besitzt als der oder die nachfolgenden Sektoren. Durch den reduzierten Druckverlust im Einlaßsektor kann der Gesamtdruckverlust des Katalysators gesenkt werden. Insgesamt kann dadurch der Katalysator kürzer gebaut werden.

[0010] Gemäß einer zweiten Variante können die Sektoren des Katalysators so ausgebildet sein, dass der Einlaßsektor eine höhere katalytische Aktivität aufweist als der oder die nachfolgenden Sektoren. Durch diese Maßnahme ergeben sich im Einlaßsektor erhöhte Umwandlungsraten für das Brennstoff-Oxidator-Gemisch, wodurch höhere Temperaturen erreicht werden und die katalytischen Reaktionen in nachfolgenden Sektoren auch bei einer reduzierten katalytischen Aktivität in ausreichendem Maße ablaufen können.

[0011] Gemäß einer dritten Variante kann stromab des Einlaßsektors ein Mischsektor angeordnet sein, dessen Kanäle quer zur Hauptdurchströmungsrichtung Löcher aufweisen, durch die benachbarte Kanäle miteinander kommunizieren und somit einen Gas- oder Stoffaustausch zwischen den Kanälen ermöglichen. Durch diese Bauweise kann im Mischsektor eine Vermischung des in den katalytisch aktiven Kanälen strömenden heißen Verbrennungsabgases mit dem in den katalytisch inaktiven Kanälen strömenden, relativ kalten, unverbrannten Brennstoff-Oxidator-Gemisch erfolgen. Hierdurch kann innerhalb des Katalysators der Konversionsgrad, insbesondere über 50 %, erhöht werden. Des weiteren können durch diese Maßnahme Konzentrationsgradienten am Katalysatorauslass reduziert werden. Temperaturspitzen und die Schadstoffbildung, insbesondere die NO_x-Bildung, können dadurch reduziert werden.

[0012] Gemäß einer vierten Variante kann ein die Abströmseite des Katalysators aufweisender Auslaßsektor als Drallerzeuger ausgebildet sein, der das durchströmende Gasgemisch mit einem Drall beaufschlagt. Durch diese Maßnahme entsteht stromab des Katalysators eine Drallströmung, die es bei entsprechender Dimensionierung ermöglicht, stromab des Katalysators, insbesondere in einer Brennkammer, eine homogene und stabile Verbrennung zu verbessern. Durch die Drallströmung können in der Brennkammer, insbesondere in Verbindung mit einer abrupten Querschnittserweiterung Rezirkulationszonen generiert werden, die eine Flammenfront in der Brennkammer formen und stabilisieren.

[0013] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1

eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Brenneranordnung, die mit einem erfindungsgemäßen Katalysator ausgestattet ist,

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht auf einen Katalysator nach der Erfindung und

Fig. 3

eine Prinzipdarstellung der Katalysatorstruktur.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0015] Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Brenneranordnung 1 eine Zuführungsleitung 2 und eine Brennkammer 3, die sich über eine abrupte Querschnittserweiterung 4 an die Zuführungsleitung 2 anschließt. In der Zuführungsleitung 2 ist ein als Brenner dienender Katalysator 5 nach der Erfindung angeordnet, der durchströmbar ausgebildet ist und an seiner Anströmseite 6 mit einem durch Pfeile symbolisierten Brennstoff-Oxidator-Gemisch 7 beaufschlagt ist. Die Brenneranordnung 1 dient beispielsweise zur Erzeugung von Heißgasen für eine Turbine, insbesondere eine Gasturbine, einer Kraftwerksanlage.

[0016] Entsprechend Fig. 2 weist der erfindungsgemäße Katalysator 5 eine Vielzahl von Kanälen 8 auf, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und den Katalysator 5 in seiner, durch einen Pfeil symbolisierten Hauptdurchströmungsrichtung 9 durchsetzen. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass einige der Kanäle 8 als katalytisch aktive Kanäle 8a und die übrigen als katalytisch inaktive Kanäle 8i ausgebildet sind. Beispielsweise kann die katalytische Aktivität durch eine entsprechende Katalysatorbeschichtung der Katalysatortragstruktur ausgebildet werden, während die katalytisch inaktiven Bereiche dann unbeschichtet sind. Zweckmäßig wechseln sich katalytisch aktive Kanäle 8a und katalytisch inaktive Kanäle 8i möglichst regelmäßig ab, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Katalysator 5 zu erzielen.

[0017] Der Katalysator 5 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein gewelltes oder gefaltetes bandförmiges Bahnmaterial 10, das beispielsweise aus einem Metallblech besteht, auf eine Spindel 11 spiralförmig aufgewickelt wird. Die Wicklung kann dann mit Hilfe von Spanndrähten 12 in Form gehalten werden. Der Katalysator 5 bildet somit eine relativ leicht handhabbare Einheit. Um benachbarte Kanäle 8 in radialer Richtung eindeutig zueinander positionieren zu können, ist es zweckmäßig, auf das erste Bahnmaterial ein zweites Bahnmaterial, ebenfalls aus Metallblech, aufzulegen und diesen Verbund auf die Spindel 11 aufzuwickeln. Das zweite Bahnmaterial kann ebenfalls gewellt oder gefaltet sein, wobei sich die Wellen- oder Faltenmuster der Bahnmaterialien voneinander unterscheiden, derart, daß sich aufeinander liegende Kanäle 8 einmal oder mehrmals schneiden, um eine formstabile Packung für den Katalysator 5 zu erreichen. Das zweite Bahnmaterial kann aber auch flach oder glatt ausgebildet sein, um die radiale Positionierung der Kanäle 8 zu gewährleisten.

[0018] In Fig. 3 ist der Aufbau des Katalysators 5 für eine spezielle Ausführungsform stark vereinfacht dargestellt, wobei sich diese Darstellung beispielsweise durch einen Schnitt im Inneren des Katalysators 5 in Umfangsrichtung ergibt. Erkennbar sind demnach einige der einzelnen, benachbarten Kanäle 8 bzw. 8a und 8i.

[0019] Entsprechend den Fig. 2 und 3 ist der Katalysator 5 gemäß der Erfindung in mehrere, hier vier, Sektoren I bis IV unterteilt, wobei die einzelnen Sektoren I bis IV in der Hauptdurchströmungsrichtung 9 hintereinander angeordnet sind. In Fig. 2 sind die einzelnen Sektoren I bis IV durch geschweifte Klammern symbolisiert, während die Sektorengrenzen in Fig. 3 durch vertikale Linien angedeutet sind. Im einzelnen handelt es sich bei den Sektoren I bis IV um einen vorangehenden Einlaßsektor I, der die Anströmseite 6 des Katalysators 5 aufweist. Stromab des Einlaßsektors l schließt unmittelbar ein Zwischensektor II an. An diesen Zwischensektor II schließt unmittelbar ein Mischsektor III an. Der hinterste Sektor umfasst eine Abströmseite 13 des Katalysators 5 und bildet somit einen Auslaßsektor IV. Der Einlaßsektor I ist so ausgebildet, dass er einen kleineren Durchströmungswiderstand besitzt als der unmittelbar nachfolgende Zwischensektor II. Zweckmäßig ist der Durchströmungswiderstand des Einlaßsektors I außerdem kleiner als der Durchströmungswiderstand des Mischsektors III sowie des Auslaßsektors IV. Durch diese Bauweise wird der Druckverlust beim Eintritt in die Kanäle 8 des Katalysators 5 reduziert, wodurch der Gesamtdruckabfall über dem Katalysator 5 reduziert wird. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass die Kanäle 8 bzw. 8a des Einlaßsektors I gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung 9 eine kleinere Neigung aufweisen, als die Kanäle 8 des nachfolgenden Zwischensektors II oder aller nachfolgenden Sektoren II bis IV. In einem Sonderfall können die Kanäle 8 bzw. 8a des Einlaßsektors 1 auch eine Neigung mit dem Wert Null aufweisen, das heißt die Kanäle 8 bzw. 8a des Einlaßsektors I verlaufen dann parallel zur Hauptdurchströmungsrichtung 9.

[0020] In der hier gezeigten Ausführungsform sind im Einlaßsektor I weniger Kanäle 8 bzw. 8a ausgebildet als in den nachfolgenden Sektoren II bis IV. Gleichzeitig können dadurch die Kanäle 8 bzw. 8a des Einlaßsektors I größere Durchströmungsquerschnitte besitzen als die Kanäle 8 der nachfolgenden Sektoren II bis IV. Grössere Durchströmungsquerschnitte erleichtern die Zündung bzw. den Start der katalytischen Reaktion, da sich der Transport von Wärme und Stoff quer zur katalytisch aktiven Kanalwand, insbesondere unter laminaren Bedingungen, reziprok proportional zum Abstand von der Kanalwand verhält. Durch diese Maßnahmen besitzt der Einlaßsektor I einen kleineren Durchströmungswiderstand als die nachfolgenden Sektoren II bis IV. Während im Einlaßsektor I die geringere Zellendichte (Anzahl der Kanäle 8 pro Querschnittsfläche) die Zündung verbessert, erhöht in den folgenden Sektoren II bis IV die größere Zellendichte den Umsatz oder die Konversion des Brennstoffs. Zusätzlich oder alternativ können insbesondere im Zwischensektor II hier nicht dargestellte Turbulatoren angeordnet sein, die zwar den Strömungswiderstand im Zwischensektor II gegenüber dem Einlaßsektor I erhöhen, dafür aber in dem Kanälen 8 die Durchmischung der Gase verbessern, mit der Folge, dass in den katalytisch aktiven Kanälen 8a die katalytische Reaktionsrate und in den katalytisch inaktiven Kanälen 8i die Wärmeübertragung an die Strömung erhöht werden.

[0021] Um das Zündverhalten des Katalysators 5 zu verbessern und um die katalytische Verbrennungsreaktion zu stabilisieren, kann der Einlaßsektor I so ausgebildet sein, dass er eine höhere katalytische Aktivität aufweist als die nachfolgenden Sektoren II bis IV. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass für den Einlaßsektor I ein Katalysatormaterial verwendet wird, das eine höhere katalytische Aktivität besitzt als das Katalysatormaterial, das für die nachfolgenden Sektoren II bis IV verwendet wird. Zum Beispiel kann im Katalysatormaterial des Einlaßsektors I der Edelmetallanteil (z.B. Palladium und/oder Platin) erhöht werden. Des weiteren ist es möglich, im Einlaßsektor I den Anteil an katalytisch aktiven Kanälen 8a grösser zu wählen als in den nachfolgenden Sektoren II bis IV. Bei der in Fig. 3 gezeigten speziellen Ausführungsform sind alle Kanäle 8 des Einlaßsektors I als katalytisch aktive Kanäle 8a ausgebildet. Alternativ ist es ebenfalls möglich, im Einlaßsektor I die Gesamtzahl der Kanäle 8 zu erhöhen.

[0022] Im Mischsektor III können benachbarte Kanäle 8 bzw. 8a und 8i miteinander kommunizieren, um einen Gas- oder Stoffaustausch zwischen den Kanälen 8 zu erreichen. Zu diesem Zweck enthalten die Kanäle 8 quer zur Hauptdurchströmungsrichtung Löcher 14, durch die der gewünschte Stoff oder Gasaustausch zwischen benachbarten Kanälen 8 stattfinden kann. Dementsprechend kommt es zu einer Vermischung des (teilweise) verbrannten Gemischs der katalytisch aktiven Kanäle 8a mit dem (im wesentlichen) unverbrannten Gemisch der katalytisch inaktiven Kanäle 8i. Sofern auch im Mischsektor III katalytisch aktive Kanäle 8a ausgebildet sind, kann der Konvertierungsgrad der den Katalysator 5 durchströmenden Strömung weiter erhöht werden, insbesondere auf Werte oberhalb von 50 %. Im Bereich der Löcher 14 können Überströmhilfen, z.B. Flügel, ausgebildet sein, die den Gasaustausch zwischen benachbarten Kanälen 8 unterstützen.

[0023] Der Auslaßsektor IV ist bei der hier gezeigten Ausführungsform als Drallerzeuger ausgebildet, das heißt, der Auslaßsektor IV beaufschlagt das ihn durchströmende Gasgemisch mit einem Drall. Hierzu verlaufen die Kanäle 8 bzw. 8a und 8i des Auslaßsektors IV im wesentlichen parallel zueinander und gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung 9 geneigt. Zweckmäßig sind die Kanäle 8 des Auslaßsektors IV dabei stärker gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung 9 geneigt als die Kanäle 8 des unmittelbar vorausgehenden Mischsektors III bzw. jedes vorausgehenden Sektors I bis III.

[0024] Diese Drallströmung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 15 symbolisiert. Gemäß Fig. 1 ist der Katalysator 5 unmittelbar vor dem Querschnittssprung 4 angeordnet. Die Drallströmung 15 kann somit bei ihrem Eintritt in die Brennkammer 3 sofort aufplatzen, wodurch sich in der Brennkammer 8 eine zentrale Rezirkulationszone 16 sowie eine radial aussenliegende äussere Rezirkulationszone 17 ausbilden können. Die Rezirkulationszonen 16 und 17 werden dabei durch Wirbelwalzen 18 bzw. 19 gebildet, die in Fig. 1 durch geschlossene Pfeillinien symbolisiert sind. Diese Rezirkulationszonen 16 und 17 erzeugen bzw. stabilisieren und positionieren in der Brennkammer 3 eine Flammenfront 20, die eine homogene Verbrennung des aus dem Katalysator 5 austretenden Gemischs gewährleistet.

[0025] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind beim Zwischensektor II die Kanäle 8 bezüglich der Hauptdurchströmungsrichtung 9 in einer ersten Richtung, gemäß Fig. 3 nach unten, geneigt, während die Kanäle 8 bei allen anderen Sektoren I, III und IV gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung 9 in der entgegengesetzten Richtung, gemäß Fig. 3 nach oben, geneigt sind. Durch die doppelte Umlenkung beim Eintritt in den Zwischensektor II und beim Austritt aus dem Zwischensektor II kann die Vermischung der Gase innerhalb eines Kanals 8 im Katalysator 5, insbesondere im Zwischensektor II erhöht werden.

[0026] Grundsätzlich ist es möglich, einen oder mehrere der Sektoren I bis IV jeweils als separates Bauteil auszubilden, die dann zusammengebaut werden, um den Katalysator 5 aufzubauen. Zweckmäßig ist jedoch eine Ausführungsform, bei der zwei oder mehr, vorzugsweise alle Sektoren I bis IV integral in einem einteiligen Bauteil ausgebildet sind. Hierdurch ergeben sich eindeutige Geometrien für die Kanäle 8 sowie reproduzierbare Durchströmungsbedingungen. Des weiteren kann dadurch die Herstellung des Katalysators 5 erheblich vereinfacht werden.

Bezugszeichenliste

[0027] 

1

Brenneranordnung

2

Zuführungsleitung

3

Brennkammer

4

Querschnittserweiterung

5

Katalysator

6

Anströmseite von 5

7

Brennstoff-Oxidator-Gemisch

8

Kanal

8a

katalytisch aktiver Kanal

8i

katalytisch inaktiver Kanal

9

Hauptdurchströmungsrichtung von 5

10

Bahnmaterial

11

Spindel

12

Spanndraht

13

Abströmseite von 5

14

Loch

15

Drallströmung

16

zentrale Rezirkulationszone

17

äußere Rezirkulationszone

18

Wirbelwalze von 16

19

Wirbelwalze von 17

20

Flammenfront

Ansprüche

1. Katalysator zum Verbrennen eines Teils eines den Katalysator (5) durchströmenden, gasförmigen Brennstoff-Oxidator-Gemischs, insbesondere für einen Brenner einer Kraftwerksanlage, mit mehreren katalytisch aktiven Kanälen (8, 8a) und mit mehreren katalytisch inaktiven Kanälen (8, 8i), dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (5) wenigstens zwei, in der Hauptdurchströmungsrichtung (9) hintereinander angeordnete Sektoren (I bis IV) aufweist, die so ausgebildet sind, dass ein die Anströmseite (6) des Katalysators (5) aufweisender Einlaßsektor (I) einen kleineren Durchströmungswiderstand aufweist als der unmittelbar nachfolgende Sektor (II) oder als jeder nachfolgende Sektor (II bis IV).

2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Kanäle (8, 8a, 8i) gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) des Katalysators (5) im Einlaßsektor (I) kleiner ist als im nachfolgenden Sektor (II) oder als in den nachfolgenden Sektoren (II bis IV).

3. Katalysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 8a, 8i) des Einlaßsektors (I) parallel zur Hauptdurchströmungsrichtung (9) verlaufen, während die Kanäle (8, 8a, 8i) des nachfolgenden Sektors (II) oder der nachfolgenden Sektoren (II bis IV) gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) geneigt sind.

4. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kanälen (8, 8a, 8i) des dem Einlaßsektor (I) nachfolgenden Sektors (II) oder der dem Einlaßsektor (I) nachfolgenden Sektoren (II bis IV) Turbulatoren angeordnet sind/oder dass die Kanäle (8, 8a, 8i) des nachfolgenden Sektors (II) oder der nachfolgenden Sektoren (II bis IV) einen kleineren Durchströmungsquerschnitt aufweisen als die Kanäle (8, 8a, 8i) des Einlaßsektors (I) und/oder dass im nachfolgenden Sektor (II) oder in den nachfolgenden Sektoren (II bis IV) mehr Kanäle (8, 8a, 8i) ausgebildet sind als im Einlaßsektor (I).

5. Katalysator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (5) wenigstens zwei, in der Hauptdurchströmungsrichtung (9) hintereinander angeordnete Sektoren (I bis IV) aufweist, die so ausgebildet sind, dass ein die Anströmseite (6) des Katalysators (5) aufweisender Einlaßsektor (I) eine höhere katalytische Aktivität aufweist als der nachfolgende Sektor (II) oder als die nachfolgenden Sektoren (II bis IV).

6. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaßsektor (I) ein Katalysatormaterial aufweist, das eine höhere katalytische Aktivität aufweist als das Katalysatormaterial des nachfolgenden Sektors (II) oder der nachfolgenden Sektoren (II bis IV), und/oder dass im Einlaßsektor (I) der Anteil an katalytisch aktiven Kanälen (8a) größer ist als im nachfolgenden Sektor (II) oder als in den nachfolgenden Sektoren (II bis IV und/oder dass die Anzahl der Kanäle (8, 8a, 8i) im Einlaßsektor (I) größer ist als im nachfolgenden Sektor (II) oder in den nachfolgenden Sektoren (II bis IV).

7. Katalysator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (5) wenigstens zwei, in der Hauptdurchströmungsrichtung (9) hintereinander angeordnete Sektoren (I bis IV) aufweist, die so ausgebildet sind, dass stromab eines die Anströmseite (6) des Katalysators (5) aufweisenden Einlaßsektors (I) ein Mischsektor (III) angeordnet ist, dessen Kanäle (8, 8a, 8i) quer zur Hauptdurchströmungsrichtung (9) Löcher (14) aufweisen, durch die benachbarte Kanäle (8, 8a, 8i) miteinander kommunizieren.

8. Katalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mischsektor (III) und dem Einlaßsektor (I) wenigstens ein weiterer Sektor (II) angeordnet ist.

9. Katalysator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (5) wenigstens zwei, in der Hauptdurchströmungsrichtung (9) hintereinander angeordnete Sektoren (I bis IV) aufweist, die so ausgebildet sind, dass ein die Abströmseite (13) des Katalysators (5) aufweisender Auslaßsektor (IV) als Drallerzeuger ausgebildet ist, der das durchströmende Gasgemisch mit einem Drall beaufschlagt.

10. Katalysator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 8a, 8i) des Auslaßsektors (IV) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) geneigt sind.

11. Katalysator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 8a, 8i) des Auslaßsektors (IV) stärker gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) geneigt sind als die Kanäle (8, 8a, 8i) des unmittelbar vorausgehenden Sektors (III) oder der vorausgehenden Sektoren (I bis III).

12. Katalysator nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auslaßsektor (IV) und dem Einlaßsektor (I) wenigstens ein weiterer Sektor (II, III) angeordnet ist.

13. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Sektor (II bis IV), der auf einen vorausgehenden Sektor (I bis III) folgt, die Kanäle (8, 8a, 8i) eine größere Neigung gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) aufweisen als im vorausgehenden Sektor (I bis III).

14. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Sektor (II) die Kanäle (8, 8a, 8i) in der entgegengesetzten Richtung gegenüber der Hauptdurchströmungsrichtung (9) geneigt sind als die Kanäle (8, 8a, 8i) des oder der anderen Sektoren (I, III, IV).

15. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sektoren (I bis IV) als separates Bauteil ausgebildet ist.

16. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sektoren (I bis IV) integral in einem einteiligen Bauteil ausgebildet sind.

Zeichnung