<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktmasse für die katalytische Synthese des
Ammoniaks.
Die für die Synthese des Ammoniaks durch Katalyse benutzten Kontaktmassen haben den Nachteil. dass sie durch die Wirkung der Gase bald verändert werden, so dass ihre katalytische Wirksamkeit nachlässt oder aufhört. Die Massen zerfallen oft allmählich zu Pulver, sintern zusammen oder nehmen
Kontaktgifte auf. Häufig erleiden sie auch ungewollte chemische Veränderungen, indem z. B. oxydisehe
Bestandteile reduziert oder andere oxydiert werden.
Diese Nachteile haben sich insbesondere bei der Anwendung von Eisenkatalysatoren gezeigt. Sie zu vermeiden ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.
Danach werden die Katalysatoren so hergestellt, dass man z. B. Eisen mit einem oder mehreren
Oxyden, die mit Wasserstoff nicht oder nur schwer reduzierbar sind und einer dritten Substanz, die eine
Glasur hervorzubringen imstande ist, schmilzt. Die hiebei gebildete Glasur schützt bis zu einem gewissen
Grade die von ihr eingehüllte Masse vor schneller Zerstörung. Sie enthält katalytisch wirksame Bestandteile aufgelöst und wirkt deshalb als Katalysator.
Vor allen Dingen wirkt der glasurbildende Stoff hier als Wärmeisolationsmittel und verhütet dadurch den Eintritt einer plötzlichen tberhitzung und infolgedessen eine teilweise Zersetzung des gebildeten Ammoniaks.
Es zeigte sich nun überraschenderweise, dass man eine besonders wirksame Kontaktsubstanz erhält, wenn nebeneinander Oxyde, die mit Wasserstoff nicht oder nur schwer und solche, die etwas leichter reduzierbar sind, angewendet und diese dann auf ganz bestimmte Art dem geschmolzenen Eisen hinzugefügt werden, wobei vor allen Dingen dafür Sorge zu tragen ist. dass auch die leicht reduzierbaren Oxyde bis zu einem gewissen Grade vor der Reduktion durch das Stickstoffwasserstoffgemiseh geschützt sind.
Bei der Herstellung solcher Kontaktmassen verfährt man am besten folgendermassen : Man schmilzt z. B. Eisen in kleinen Portionen in einem etwas ausgehöhlten feuerfesten Schamottestein mit einer Wasserstoffsauerstoffflamme. Die Flamme wird so gerichtet, dass man zugleich mit dem Eisen eine gewisse Menge des Schamottesteines zum Schmelzen bringt. Es bilden sich hiebei zwei Schichten der geschmolzenen Masse, u. zw. einmal eine spezifisch schwerere aus Eisen und eine spezifisch leichtere aus der geschmolzenen Schamottemasse. Diese beiden im Schmelzfluss befindlichen Teile werden durch kräftiges Rühren innigst gemischt. In diese so geschmolzene Masse werden dann unter beständigem Fmrühren Metalloxyde, wie z.
B. diejenigen des Molybdäns, Wolframs, Titans, Vanadiums, Thoriums, Magnesiums oder auch andere Oxyde, wie Siliciumoxyd, eingetragen, bis die Schmelze zum Teil vollständig damit gesättigt ist ; vorteilhaft gibt man auch daneben leichter reduzierbare Oxyde, wie Kupferoxyd, Eisenoxyd od. dgl., zu. Nach dem Eintragen der Oxyde ist die ganze Masse bis zum Erstarren kräftig durchzumischen.
Die so hergestellte Kontaktmasse besteht eigentlich aus zwei Teilen. einmal aus geschmolzenem reinem Eisen und Eisenoxyd, welche sozusagen den Kontaktträger darstellen, anderseits aus chemischen Verbindungen zwischen Eisen, Molybdän und anderen Elementen (Sauerstoff oder Silicium aus der Schamottemasse usw. ) als eigentlicher Kontaktsubstanz die den erstgenannten Teil glasurartig umhüllt.
Statt das Metall auf einer Unterlage von Schamotte zu schmelzen, kann man auch Schamottemehl in das geschmolzene Metall einrühren. An Stelle von feuerfesten Schamotte kann auch Ton. Sand, Kieselgur usw. verwendet werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Der Schmelzpunkt der'fertigen Masse liegt zwischen 1200 und 1400 , unter Umständen auch darüber.
Nachstehende Analysen geben einige Beispiele von der Zusammensetzung der nach diesem Verfahren hergestellten Kontaktmassen :
EMI2.1
<tb>
<tb> I. <SEP> II. <SEP> III. <SEP> IV. <SEP> V. <SEP> VI. <SEP> VII.
<tb>
K2 <SEP> O <SEP> ........ <SEP> 1#35% <SEP> 1#00% <SEP> 1#09% <SEP> 2#31% <SEP> 0#97% <SEP> 0#90% <SEP> 0#89%
<tb> Mg <SEP> O <SEP> ........ <SEP> 2#10% <SEP> 1#05% <SEP> 1#23% <SEP> 0#73% <SEP> 0#91% <SEP> 0#60% <SEP> 1#13%
<tb> Ca <SEP> O <SEP> ........ <SEP> 4#70% <SEP> 3#32% <SEP> 4#40% <SEP> 4#36% <SEP> 3#44% <SEP> 2#81% <SEP> 1#77%
<tb> Fe <SEP> O <SEP> ........ <SEP> 9#00% <SEP> 6#10% <SEP> 8#08% <SEP> 8#72% <SEP> 21#25% <SEP> 25#47% <SEP> 11#57%
<tb> Al2 <SEP> O3 <SEP> ....... <SEP> 5#70% <SEP> 2#80% <SEP> 3#13% <SEP> 3#21% <SEP> 0#91% <SEP> 0#98% <SEP> 0#92%
<tb> Mo <SEP> O3 <SEP> ....... <SEP> 13#15% <SEP> 21#60% <SEP> 16#15% <SEP> 25#26% <SEP> 38#86% <SEP> 43#87% <SEP> 49#14%
<tb> Si <SEP> O2 <SEP> ........ <SEP> 17#18% <SEP> 15#78% <SEP> 15#46% <SEP> 15#43% <SEP> 16#50% <SEP> 13#00% <SEP> 12#29%
<tb> Fe <SEP> ..........
<SEP> 35#25% <SEP> 45#54% <SEP> 43#02% <SEP> 35#92% <SEP> 12#01% <SEP> 11#18% <SEP> 21#48%
<tb> Mo <SEP> .......... <SEP> 10#00% <SEP> 0#71% <SEP> 4#70% <SEP> 3#00% <SEP> - <SEP> - <SEP> SO3 <SEP> ......... <SEP> 2#00% <SEP> 2#30% <SEP> 2#30% <SEP> 1#06% <SEP> 3#78% <SEP> 2@00% <SEP> 1#50%
<tb> 100#43% <SEP> 100#20% <SEP> 99#56% <SEP> 100#00% <SEP> 98#63% <SEP> 100#81% <SEP> 100#69%
<tb>
Um die Masse zu verkleinel1l, kann man die Schmelze vorteilhaft umrühren, bis sie in zerklüfteten Stücken erstarrt.
Die nach der Erfindung hergestellte Kontaktmasse ist nicht nur ausserordentlich lange haltbar. sondern auch von hoher katalytischer Whlung. Wenn man sie bei 400 C auf ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff unter 50-70 Atm. Druck einwirken lässt, so erhält man Gasgemische mit 12-20 Volumpozent Ammoniak. Solche Ausbeuten hat man bisher nur bei Anwendung von weit höherem Druck und viel höheren Temperaturen erzielen können. Da aber desto kostspieligere und gefährlichere Vorrichtungen und desto höhere Betriebskosten erforderlich sind, je höhere Temperaturen und Drucke man anwenden muss, so wird durch die Erfindung die Wirtschaftlichkeit der Ammoniaksynthese ganz erheblich verbessert.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktmasse für die katalytische Behandlung von Gasen. dadurch gekennzeichnet, dass man ein Metall der Eisengruppe mit einem oder mehreren mit Wasserstoff nicht oder nur schwer reduzierbaren Oxyden und mit einem dritten, eine Glasur hervorbringenden Stoff zusammenschmilzt.