Verfahren zur Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyden und Katalysator zur Durchführung desselben. Die vorliegende Erfindung (Erfinder Dr. 0. Brack), betrifft ein Verfahren zur Oxy- datioct von Ammoniak zu Stickoxyden durch Überleiten von Ammoniak in Gegenwart sauerstoffhaltiger Gase über einen Katalysator bei erhöhter Temperatur.
Die Verwendung von Platin bezw. Platin legierungen, insbesondere solchen aus Platin- Iridium und solchen aus Platin-Rhodium als Katalysatoren für die Oxydation von Ammo niak zu Stickoxyden ist bekannt. Die Platin Rhodium-Legierungen haben den Vorteil, eine vorzügliche Ausbeute an Stickoxyden und geringe Platinverluste während des Betriebes zu ergeben; sie haben dagegen den Nachteil, dass sie etwas träge und nur bei höheren Temperaturen reagieren, so dass man gezwun gen ist, entweder den Kontaktkörper selbst zu erwärmen, oder die Kontaktgase vorzu wärmen.
Die Platin-Iridium-Legierungen rea gieren dagegen viel lebhafter und bei niederer Temperatur; sie haben jedoch den Nachteil, dass die Reaktion leicht zu weit geht und elementarer Stickstoff gebildet wird, was einer schlechten Ausbeute entspricht, und dass die Platinverluste grösser sind als bei andern Legierungen. Drähte aus reinem Platin wurden dagegen wenig verwendet, da sie eine ungenügende Kontaktwirkung ergeben, obgleich sie den Vorteil haben, sehr duktil zu sein und ihre Duktilität auch bei höheren Temperaturen lange beizubehalten, wogegen die Platinlegierungen mit der Zeit spröde und brüchig werden.
Um diese Nachteile, zusätzliche Wärme zufuhr und hohe Arbeitstemperaturen einer seits, schlechte Ausbeute, Platinverluste und Sprödigkeitszunahme anderseits zu vermeiden bezw. zu vermindern, soll nach vorliegender Erfindung ein Katalysator verwendet werden, welcher aus mindestens einem Gebilde be steht, welches mindestens drei voneinander verschiedene, miteinander verflochtene bezw. verwobene Arten von Platindrähten enthält, nämlich Drähte aus Platinlegierungen, welche hohe katalytische Wirksamkeit besitzen und hohe Netzausbeuten liefern, Drähte aus Pla tinlegierungen, welche so aktiv sind,
dass sie die Gase ohne Vorwärmung umzusetzen ver mögen und Drähte aus reinem Platin.
Durch die gegenseitige Wechselwirkung der verschiedenartigen untereinander kombi nierten Kontaktkörper kann man die Eigen schaften derselben gegeneinander derart kom pensieren und abstimmen, dass die nachteiligen Wirkungen des einzelnen Kontaktkörpers weitgehend aufgehoben werdet), dagegen seine Vorteile zur vollen Geltung kommen. Dadurch gelingt es, die Aninioniakoxydation ohne oder fast ohne Vorwarmung der Gase durchzu führen bei gleichzeitiger hoher Ausbeute, geringen Platinverlusten und langer Lebens dauer der Kontaktkörper, z.
B. Netze.
.Als Platinlegierungen mit polier kataly tischer Wirksamkeit und hohen Netzausbeuten sind besonders nur bei höherer Temperatur reagierende Platin-Rliodiurn-Legi(,rungen, z.B. Platin mit 10-50% Rhodium, geeignet, während als aktivere, bei niedrigerer Tem peratur reagierende Legierungen vor allem Platin-Iridium, z. B. Platin mit 1-10"/o Iridium, in Fragen kommen.
Die verwendeten Drähte aus Platinlegierun gen werden mit der Zeit brüchig, wodurch die Drahtnetzgewebe zerfallen und sich Löcher und Risse bilden, welche das Netz unbrauch bar machen, obwohl die Kontaktwirkung der einzelnen Drähte noch unvermindert vorhan den ist. Demgegenüber halten Drähte aus reinem Platin, das heisst mit ca. 99,9 0/ü Pt, sich viel besser, da sie nicht so schnell brüchig werden, doch zeigen dieselben, wie bekannt, eine urigenügende Kontaktwirkung.
Obwohl durch die oben erwähnte Kombina tion verschiedener Platinlegierungen die Ar- beitstemperaturerniedrigt wird und aus diesem (;runde die Netze geschont werden. wurde nun gefunden, dass man die Lebensdauer der Kontaktnetze noch erheblich verlängern kann, wenn man dieselben durch ein Skelett < ins reinen Platindrähten, z. B. solchen mit einem maximalen Gehalt von 0,1 % Iridium, zusani- nienhält, z.
B. dadurch, dass man die Drähte aus reinem Platin in das Drahtnetz aus Pla tinlegierungen mit hineinwebt. Dadurch wer den die brüchig werdenden Drähte aus Pla- tiulegierung zusammengehalten und das Netz am Zerfall verhindert.
Der Katalysator besteht vorzugsweise aus mindestens einem, vorzugsweise mehreren Drahtnetzen, welche durch inniges Verweben von Drähten aus mindestens drei voneinander verschiedenen Arten von Platindrähten her gestellt sind, nämlich Drähten aus einer Platin-Rhodium-Legierung, Drähten aus einer Platiri-Iridirini-Legiei-ur)g und Drähten aus reinem Platin.
Dabei wird man die Dicke der Drähte vorzugsweise so wählen, dass die verwendeten Drähte je eine ihrer Abnützung im Betrieb entsprechende Dicke aufweisen, z. B. derart, dass man die Drähte aus der etwas leichter flüchtigen Platin-Iridium-Legierung dicker wählt, als diejenigen aus der weniger flüch tigen Platin-Rhodium-Legierung.
<I>Beispiel:</I> Je drei Drähte einer Platin-Rliodium-Le- gierung mit 100/.i Rhodiumgehalt von 0,060 mm Durchmesser werden abwechslungsweise mit einem 0,0705 nim starken Draht aus einer Platin-Iridium - Legierung mit 1 % Iridium- gelialt und einem 0,08 mm starken Draht aus einem mindestens 99,
90%igen Platin in der üblichen Weise zu einem Drahtnetz mit 1020 Maschen pro cm-' verwoben. Diese Netze können einzeln oder zu mehrerer) auf- einaudergelegt, zweckmässig in 5-6 Lager), als Kontaktkörper verwendet werden.
Dieser wird in einer Ammoniak-Luft-Atmosphäre mit einer Wasserstoffflamme zur schwachen Rotglut erhitzt und daraufhin ein Gasgemisch, bestehend aus ca. 9,511/0 Ammoniak und 90,5"/o Luft, oder aus 12,5"/o Aninloniak, 86,5'"'o Luft und 100i. o Sauerstoff hindurch geleitet.
Der Kontaktlzüi-per erhält sich durch die nun auftretende katalytische Reaktioris- %värine, ohne äussere Wärmezufuhr, auf gleich bleibender Temperatur von ca. 700 0 C und setzt das Ammoniak in vorzüglicher Ausbeute, ca. 96-98 %, zu Stickoxyden um. Die Lebens- dauer der Netze beträgt ca. 24 Monate und mehr.
Die Platinverluste waren nach 23 Mo naten ca. 0,232 g Platin pro Tonne durch gesetztes Ammoniak, bei einem Durchsatz von ca. 1627 Tonnen Ammoniak nach 23 Monaten.
Process for the oxidation of ammonia to nitrogen oxides and a catalyst for carrying out the same. The present invention (inventor Dr. 0. Brack) relates to a process for the oxydatioct of ammonia to nitrogen oxides by passing ammonia in the presence of oxygen-containing gases over a catalyst at an elevated temperature.
The use of platinum respectively. Platinum alloys, especially those made from platinum-iridium and those made from platinum-rhodium, are known as catalysts for the oxidation of ammonia to nitrogen oxides. The platinum-rhodium alloys have the advantage of producing an excellent yield of nitrogen oxides and low platinum losses during operation; on the other hand, they have the disadvantage that they react somewhat sluggishly and only at higher temperatures, so that one is forced to either heat the contact body itself or to preheat the contact gases.
The platinum-iridium alloys, on the other hand, react much more lively and at a lower temperature; However, they have the disadvantage that the reaction easily goes too far and elemental nitrogen is formed, which corresponds to a poor yield, and that the platinum losses are greater than with other alloys. On the other hand, wires made of pure platinum have rarely been used because they give insufficient contact, although they have the advantage of being very ductile and maintaining their ductility for a long time even at higher temperatures, whereas the platinum alloys become brittle and brittle over time.
In order to avoid these disadvantages, additional heat supply and high working temperatures on the one hand, poor yield, platinum losses and increase in brittleness on the other hand. to reduce, a catalyst should be used according to the present invention, which consists of at least one structure be, which is at least three mutually different, interwoven BEZW. Contains interwoven types of platinum wires, namely wires made of platinum alloys, which have high catalytic effectiveness and deliver high network yields, wires made of platinum alloys, which are so active,
that they are able to convert the gases without preheating and wires made of pure platinum.
Due to the mutual interaction of the different types of contact bodies combined with one another, the properties of the same can be compensated for and coordinated with one another in such a way that the adverse effects of the individual contact body are largely eliminated), while its advantages come into full use. This makes it possible to carry out the Aninioniakoxidation with little or no preheating of the gases with high yield, low platinum losses and long life of the contact body, z.
B. Networks.
As platinum alloys with polishing-catalytic effectiveness and high network yields, platinum-metal alloys that react only at higher temperatures are particularly suitable, e.g. platinum with 10-50% rhodium, while as more active alloys that react at lower temperatures above all Platinum-iridium, e.g. platinum with 1-10 "/ o iridium, come into question.
The platinum alloy wires used become brittle over time, causing the wire mesh to disintegrate and form holes and tears that make the mesh unusable, although the contact effect of the individual wires is still undiminished. In contrast, wires made of pure platinum, i.e. with approx. 99.9 0 / g Pt, hold up much better because they do not become brittle as quickly, but they show, as is well known, a rustic enough contact effect.
Although the above-mentioned combination of different platinum alloys lowers the working temperature and from this (; round the nets are spared. It has now been found that the service life of the contact nets can be extended considerably if they are built into pure platinum wires through a skeleton , e.g. those with a maximum content of 0.1% iridium, holds together, e.g.
B. by weaving the wires made of pure platinum into the wire mesh made of platinum alloys. This holds the plati alloy wires together and prevents the network from disintegrating.
The catalyst preferably consists of at least one, preferably several wire nets, which are made by intimately interweaving wires made of at least three different types of platinum wires, namely wires made of a platinum-rhodium alloy, wires made of a platinum-iridirini alloy ) g and wires made of pure platinum.
The thickness of the wires will preferably be chosen so that the wires used each have a thickness corresponding to their wear during operation, e.g. B. so that you choose the wires from the slightly more volatile platinum-iridium alloy thicker than those from the less volatile platinum-rhodium alloy.
<I> Example: </I> Three wires of a platinum-rliodium alloy with 100 / .i rhodium content of 0.060 mm diameter are alternately connected with a 0.0705 nm thick wire made of a platinum-iridium alloy with 1% Iridium gelialt and a 0.08 mm thick wire made of at least 99,
90% platinum woven into a wire mesh with 1020 meshes per cm- 'in the usual way. These nets can be used individually or in groups of one another, suitably in 5-6 bearings), as contact bodies.
This is heated in an ammonia-air atmosphere with a hydrogen flame to a weak red glow and then a gas mixture consisting of approx. 9.511 / 0 ammonia and 90.5 "/ o air, or from 12.5" / o ammonia, 86, 5 '"' o air and 100% oxygen passed through.
The contact liquid is maintained by the catalytic reactivity which now occurs, without external heat supply, at a constant temperature of approx. 700 ° C. and converts the ammonia in excellent yield, approx. 96-98%, to nitrogen oxides. The service life of the networks is approx. 24 months and more.
The platinum losses after 23 months were approx. 0.232 g platinum per ton of ammonia deposited, with a throughput of approx. 1627 tons of ammonia after 23 months.