Katalysator zum Entfernen von Sauerstoff aus Gasmischungen
Die Erfindung betrifft einen Katalysator zum Entfernen von Sauerstoff aus Gasmischunigen, welche Wasserstoff und Sauerstoff in einem Volumenverhältnis von mindestens 2 zu 1 enthalten.
Katalysatoren haben, sich als besonders geeignet erwiesen, um Sauerstoff aus Stickstoff-Wasserstoff Mischungen für die Ammoniaksynthese (sogenanni- tes Synthesegas) zu entfernen, welches neben Wasserstoff und Stickstoff in einem Volumenverhältnis von 3 : 1 geringe Mengen Sauerstoff enthält, die praktisch entfernt werden müssen,, da die Anwesenheit von Sauerstoff selbst inX gerin. gen Mengen die Ammoniaksynthese erheblich stört. Katalysatoren können aber auch für die Reinigung und Behamdlung anderer Gase vorteilhaft gebraucht werden. Beispielsweise können sie für die Entfernung von Sauerstoff aus Edelgasen, welche man für die verschieden- sten Zwecke benötigt, gebraucht werden.
Im folgenden wird vor allem das spezielle Problem des Entfemens von Sauerstoff aus Ammoniak- synthesegas behandelt, da dieses von aussleror. dentlich grosser Wichtigkeit ist, weil dabei sehr grosse Gasmengen behandelt werden müssen und ein hochaktiver, zuverlässiger, langlebigen und gleichzeitig nicht zu teurer Katalysator in diesem Fall in sehr viel höherem Masse erwünscht ist, als in andernl Fällen, in welchen ein Gas von Sauerstoff befreit werden muss.
Es sind für den genannten Zweck Katalysatoren erwünscht, welche nicht zu teuer sind und welche bei niedrigen Temperaturen wirksam arbeiten können, so dass ein Aufheizen der Gase und die Einrichtung von Wärmeaustauschern überflüssig wird.
Es ist ein. Katalysator bekannt, welcher geringe Sauerstoffmengen, beispielsweise etwa 0, 1 Volumenpnozent, aus Wasserstoff entfemen kann. Dieser bekannte Katalysator besteht aus gefälltem Palladium auf Aluminiumoxyd oder Zirkonoxyd. Er wird bei Zimmertemperatur verwendet, so das ein Vorhleizen des Gases nicht nötig ist. Ein solcher Katalysator ist jedoch s, ehr teuer, weshalb die Ersparnisse durch das Entfallen der Heizung nicht so hoch wie erwünscht sind.
Die Erfindung bezweckt, einen Katalysator zu schaffen, welcher bei niederen Temperaturen hochwirksam ist, während einer langen Betriebsdauer aktiv bleibt, und gleichzeitig relativ billig ist. Unter niederen Temperaturen weiden hier solche verstan- den, welche weit unterhalb den üblichen Arbeitstemperaturen für bekannte übliche Nickel-Kupfer-Katalysatoren liegen.
Der erfindungsgemässe Katalysator weist einen porösen Träger auf, auf welchem Nickel oder Cobalt, Kupfer und wenigstens eines der Oxyde des Thoriums oder Urans fein verteilt sind.
Obschon die Erfindung die Schaffung eines bei niedrigen Temperaturen wirksamen Katalysators bezweckt, kann der erfindungsgemässe Katalysator vor teilhaft auch bei höheren Temperaturen verwendet werden, wenn solche angezeigt sind.
Von den beiden Metallen Nickel und Cobalt gibt das erstere, wie sich gezeigt hat, bessere Resultate, während die Katalysatoraktivität mit Cobalt etwas geringer ist als mit Nickel.
Die Katalysatorbestandteile können in iiblicher Weise als Metallsalze, insbesondere als Nitrate, auf den Träger gebracht werden. Die Salze werden z. B. hierzu in einem Lösungsmittel, vorzugsweise in Wasser, gelöst oder gegebenenfalls (beispielsweise Formiate) suspendiert, worauf man den Träger mit der Lösung oder Suspension imprägniert. Hierauf werden die Salze zersetzt und teilweise reduziert. Nickel oder Cobalt und Kupfer werden zu den Metallen reduziert, während die Thorium-und UranverbindUngen in Oxyde, wie z. B. ThO2 und UO2 umgewandelt werden.
Der Gehalt des Katalysators an katalysierenden Bestandteilen kann in weiten Grenzen schwanken, wobei die Maximalmengen vom Absorptionsvermö- gen des Trägers und der Löslichkeit der verwendeten Salze abhängen.
Es wurde gefunden, dass das Gewichtsverhältnis zwischen Nickel und Kupfer nicht wesentlich ist. Die beiden Metalle können inX gleich grossen Menlgen vorhanden sein, oder die Menge eines Metalls kann auch nur 1/2o des andern betragen.
Die gesamte Menge des auf den, Katalysator aufgebrachten Nickels oder Cobalts und Kupfers soll mehr als 1 Gewichtsprozent betragen. Die untere Grenze fUr den Gehalt an Thoriumoxyd beträgt 0, 4 Gewichtsprozent, berechnet als. Thorium, und die untere Grenze für Uranoxyd 0, 1 Gewichtsprozent, berechnet als Uran. Der Katalysator enthält vorteilhaft 0, 5 bis 10 Gewichtsprozent Kupfer, 0, 5 bis 10 Gewichtsprozent Nickel, wobei die Summe von Kupfer und Nickel zweckmässig etwa 10 Gewichtsprozent ausmachen soll, sowie wenigstens 1 Gewichtsprozent Thoriumoxyd oder wenigstens 0, 5 Gewichtsprozent Uranoxyd, beide Oxyde als Metall berechnet.
Ein besonders vorteilhafter Katalysator enthält etwa 10 Gewichtsprozent Nickel, etwa 1 Gewichtsprozent Kupfer, etwa 2 Gewichtsprozent Thoriumoxyd, berechnet als Thorium, und etwa 0, 5 Gewichtsprozent Uranoxyd, berechnet als Uran.
Thoriumoxyd und Uranoxyd können miteinander angewendet werden, wobei ihre Gesamtmenge den oben angegebenen Zahlen entsprechen soll.
Da Cobalt und Nickel praktisch die gleiche Wirkung haben, das heisst in diesem Fall chemisch äquivalent sind, kann Cobalt etwa in den gleichen Mengenverhältnissen wie Nickel angewendet werden.
Es scheint von chemischen Gesichtspunkten aus keine obere Grenze für den Gehalt an Thoriumoxyd zu bestehen, jedoch ist es nicht zweckmässig, mehr als 6 Gewichtsprozent Thoriumoxyd (berechnet als Thorium) zusammen mit den angegebenen Megen Nickel und Kupfer zu verwenden, da sonst die Kosten zu hoch würden. Die entsprechende obere Grenze für Uranoxyd kann mit etwa 4 Gewichtsprozent (berechnet als Uran) angegeben werden.
Bimsstein hat sich als ausserordentlich geeigneter Träger erwiesen, mit welchem bessere Resultate als mit andern bekannten Trägern, wie etwa aktivem Aluminiumoxyd, erzielt werden können. Als Träger können beispielsweise auch Aktivkohle und Silicagel verwendet werden,.
Nachfolgend werden einige Versuche beschrieben, welche mit einer Anzahl verschiedener Katalysatoren gemacht wurden, um die Wirkung erfindungsgemässer Katalysatoren im Vergleich zu andern Katalysatoren zu zeigen und andere wichtige Merkmale der Erfindung zu, erläutern.
Bimsstein mit einer Komgrösse von 1-2 mm wurde bei 105 C getrocknet und dann während 8-10 Stunden bei 60 C mit einer Lösung der aufzubringenden Metallsalze imprägniert. Die ausprobierten Metalle sind in der folgenden Tabelle angeführt.
Der imprägnierte Bimsstein wurde wiederum bei 105 C getrocknet und dann in Glasröhren senkrecht in einen Ofen gestellt. Hierauf wurden die Salze mittels Ammoniaksynthesegas bei den für die Reduktion zu Nickel und Kupfer niedrigstmöglichen Temperaturen reduziert. Diese betragen für die untersuchten Salze 150-250 C. Die Katalysatorwirkung wurde mit Wasserstoff ausprobiert, welcher etwa 0, 1 Volumenprozent Sauerstoff enthielt. Im Verlauf der Versuche wurde die Temperatur allmählich gesenkt, bis im austretenden Wasserstoff Sauerstoff festgestellt werden konnte, was kolorimetrisch mit ammoniakali- schem Kupfer (I) chlorid erfolgte. Das Katalysatorvolumen betrug 15 ml und die Gasgeschwindigkeit 75 Liter/Stunde, was einer Raumgeschwindigkeit von 75 000 : 15 = 5 000 entspricht.
Für einen typischen Katalysator wurden beispielsweise folgende Salze in 25 ml Wasser gelöst : 24, 8 g Ni (NO3) 2. 6H2O (5, 0 g Ni) 1, 9 Cu(NO3)2.3H2O (0, 5 g Cu)
1, 2 g Th (NOs) 2. 4H2O (0, 5 g Th) (Verhältnis Ni : Cu : Th = 10 : 1 : 1) 5, 2 g Bimsstein wurden mit dieser Lösung imprä- gniert. Die Gewichtszunahme nach dem Trocknen war 88 /o, wobei 15 ml Katalysator erhalten wurden,. Die andern in der folgenden Tabelle angegebenen Katalysatoren wurden in analoger Weise hergestellt.
Tabelle
Katalysator.g
Z Fo
W xX w
Versuo
Max T zur Re
Kataly aktiv b Temp.
1 10 /o Cu mit geringen Mengen
Mn, Ba und Zn 207 126
2 10 /o Cu mit geringen Mengen
Cr, Ba und Zn 242 145
3 19 Cu 174 178
4 18 /o Cu, 2, 8 /o der Summe von Mn, Ce und Zn zusammen 200 130
5 15% NI 186 90
6 20 % Cu, 2 /oMn, BaundZn zusammen 186 145
7 10 /o Ni, 1 /o Cu 160 81
8 10 O/o Cu, 1 /o Ni 171 88
9 10%Ni, 2%Cü, 2%Ba, Mn und Zn Zusammen.
168 105
10 10 /o Ni, 1 /o Cu, 2 /o Ba, Mn und Zn zusammen 152 89
Tabelle (Fortsetzung)
Katalysator
ZfoSsso l- z zur
Ka@ akt
Ter 11 10 % Cu, 0,5,% Ni, 2% Ba, Mn und Zn zusaminen 137 119 12 10 /o Ni, 1 /o Cu, je 1 /o Ba,
Mn, Zn und Li 162 94 13 10 zozo Ni, 1 /o Cu, 0, 5 /o
Vanadiumoxyd 154 80 14 10%Cu, 0, 5% Vanadiumoxyd 226 130 15 27 /oNi, 0, 2 /o Pd 157 68 16 15 % Ni, 0, 00l %Pd 170 80 17 20 ouzo Ni, 0,
6 zozo Vanadiumoxyd 254 67 18 10 % Ni, 1% Vanadiumoxyd 194 67 19 30% Ni 234 80 20 30%cru 221 100 21 20 /o Ni, 2 /a Cu,
12 % Thoriumoxyd 252 28 22 20% Ni, 2% Cu,
4% Thoriumoxyd 253 31 23 20%Ni,2%Cu, 4 o/F Thoriumoxyd 250 30 24 20% Ni, 2% Cu,
2% Thorimuoxyd 228 36 25 15%Ni, l, 5%Cu 220 93 26 15% Ni, 1,5% Du, 6 /o Uranoxyd 242 23 27 15%Ni, l, 5%Cu,
1, 5 Uranoxyd 252 29 28 15%Ni, l, 5%Cu, 0, 75% Uranoxyd 220 27
In der obigen Tabelle bedeuten die Prozentzahlen Gewichtsprozente und die Menge der Oxyde ist als Metall berechnet angegeben.
Die Versuche 1-20 und 25 sind Vergleichsversuche mit nicht erfindungsge- mässen Katalysatoren.
Die oben angeführten Versuche zeigen,, d ! ass ein erfindungsgemässer Katalysator (Versuche 21-24 und 26-28) ungefähr bei Zimmertemperatur oder wenig darüber aktiv ist, während bei den übrigen, Katalysatoren dies nicht der Fall ist.
Es wurden auch Versuche mit 340 ml Katalysator mit einer Kormgrösse von 4-6 mm vorgenommen.
Der imprägnierte, getrocknete Bimsstein wurde in einem Ofen angeordnet und in die Mi, tte der Katalysatormasse wurde ein Thermometer gestellt. Die Nitrate, welche zum Imprägnieren gebraucht worden waren, wurden zersetzt und gegebenenfalls (Kupfer, Nickel) reduziert mittels eines Gases, welches aus einem Volumenteil Wasserstoff und sieben Volumes teilen Stickstoff bestand. Die Aktivitätsprüfungen wurden mit Ammoniaksynthesegas, welches 0, 1 Volumenprozent Sauerstoff enthielt, bei einer Raumgeschwindigkeit von 7 000 (2, 38m3/h) durchgeführt. Die erhaltenen Resultate werden nachfol- gend gegeben.
Versuch 29 545 g Ni (NO3) 2. 6H2O
42 g Cu (NO3) 2. 3H2O 53 g TEc (NO3) 4. 4H20 wurden in 250 ml Wasser gelöst. Mit dieser Lösung wurden 145 g Bimsstein während 18 Stunden imprägniert, worauf manf bei 105 C trocknete. Die Gewichtszunahme betrug 65 /o. Nun wurde mit einer Mischung aus sieben Volumenteilen Stickstoff und einem Volumenteil Wasserstoff bei 215 C reduziert.
Zur vollständigen Reduktion musste dann noch während 6 Stunden auf 235 erhitzt werdenb. Es wurde ein Katalysator mit 15 O/o Nickel, 1, 5 /o Kupfer und 3 /o Thoriumoxyd (berechnet als Thorium) erhalten.
Dieser Katalysator wurde bei 25-30 C während 17 Tage zur Entfernung von Sauerstoff aus Ammoniaksynthesegas verwendet, wobei man reines Syn thesegas erhielt.
Versuch 30
Ein Katalysator mit 10 /o Nickel, 1 % Kupfer und 1 /o Thoriumoxyd (berechnet als Thorium) wurde gemäss Versuch 29 hergestellt. In diesem Fall betrug die Gewichtszunahme 49 /o. Die Reduktionstempera- tur betrug 270 C. Der erhaltene Katalysator entfernte bei 30 C während einer Woche den Sauerstoff aus Ammoniaksynthesegas.
Ahnliche Resultate wurden erhalten, wenn man das Thoriumoxyd durch etwa die halbe Menge Uranoxyd ersetzte.
Es wurde auch versucht, die Nitrate mit Luft bei 178-220 C zu zersetzen. Der Luftstrom wurde aufrechterhalten, bis die Zersetzung scheinbar vollständig war, d. h., bis kein Geruch von nitrosen Gasen mehr in der abströmenden Luft vorhanden war. Hierzu wurden 11 bis 12 Stunden benötigt. Bei der nachfolgenden Reduktion mit Wasserstoff enthaltendem Gas wurde jedoch ein starker Ammoniakge- ruch festgestellt, wobei die Temperatur rasch auf über 360 C anstieg, was zeigte, dass die Nitrate durch die Luft nicht vollständig zersetzt worden waren.
Es wurde gefunden, dass man bei der Zersetzung der Nitrate mit Luft Temperaturen von mindestens 235 C, vorzugsweise von etwa 250 C einhalten muss. Die Temperatur der nachfolgenden Reduktion sollte dann etwa 250 C nicht überschreiten, da man sonst Gefahr läuft, einen Katalysator mit geringer Aktivität zu erhalten.
Versuch 31
In einer Anlage zum Reinigen von Ammoniak- synthesegas mit einem Gehalt von etwa 0, 1 Volu menprozent Sauerstoff wurde das Gas bei 29'C mit einer Geschwindigkeit von 14 000 mVh durch eine Katalysatorkammer mit 5 m3 Katalysator geleitet.
Der Katalysator enthielt 5 Gewichtsprozent Nickel, 0, 5 Gewichtsprozent Kupfer und 0, 19 Gewichtsprozent Uranoxyd (berechnet als Uran), welche auf einem Träger aus Bimsstein mit einer Korngrösse von 4-15 mm niedergeschlagen waren. Die Temperatur des Gases betrug nach dem Verlassen der Katalysatorkammer 40 C und der Sauerstoffgehalt war weniger als 0, 001 Volumenprozent.
Mit einem Katalysator, wie er früher von der An, melderin gebraucht worden war und der Nickel und Kupfer in den gleichen Mengen auf dem gleichen Träger, jedoch keine andern Metalle oder Metallverbindungen enthielt, war es nötig, Temperaturen von 350 C einzuhalten, um das Ammoniaksynthesegas bis auf einen Sauerstoffgehalt von weniger als 0, 001 Volumenprozent zu reinigen. Ausserdem musste das Synthesegas (14 000 Nm3/h), obschon die Katalysatorkammer mit teuren und umfangreichen Wärmeaustauschern verbunden war, mittels 200 kW elektrischer Energie vorgeheizt werden ; damit die Temperatur von 350 Cin. der Katalysatorkammer erreicht werden konnte.
Um den Einfluss des Gehaltes an Uranoxyd festzustellen, wurden Versuche mit Katalysatoren gemacht, welche Nickel und Kupfer im Verhältnis von 10 : 1 und Uranoxyd in Mengen von 3, 2, 0, 8, 0, 4, 0, 2, 0, 1 und 0, 05 Gewichtsprozent (berechnet als Uran) enthielten. Im Falle von Katalysatoren mit den fünf erstgenannten Gehalten an Uranoxyd wurde während langen Versuchszeiten bei 12-27 C ein reines Gas erhalten. Mit einem Katalysator mit 10 Gewichtsprozent Nickel, 1 Gewichtsprozent Kupfer und 0, 05 Gewichtsprozent Uranoxyd (berechnet als Uran) wurde bei 20 C während zwei Tagen ein reines Gas erhalten, jedoch verlor der Katalysator langsam seine Wirksamkeit.
Nach vier Tagen Betriebsdauer stieg der Sauerstoffgehalt in den abströ- menden Gasen auf über 0, 003 Volumenprozent bei 25 C ar. Dieser Katalysator musste dann auf 70 C aufgeheizt werden, damit er wieder voll wirksam wurde.
Dies bestätigt, was schon oben gesagt wurde, nämlich dass 0, 1 Gewichtsprozent Uranoxyd (berech- net als Uran) praktisch die untere Grenze für einen hochaktiven Katalysator zu bilden scheinen.
Femer wurden. Versuche mit Katalysatoren angestellt, welche 10 Gewichtsprozent Nickel und 0, 2 Gewichtsprozent Uranoxyd (berechnet als Uran) sowie von 0, 5 bis 10 Gewichtsprozent wechselnde Kupfermengen enthielten. Dabei wurde keine merkliche Ab hängigkeit der Katalysatoraktivität vom Kupfergehalt festgestellt.
Es sei noch erwähnt, dass mit einem Katalysator mit 10 Gewichtsprozent Cobalt, 1 Gewichtsprozent Kupfer und 0, 1 Gewichtsprozent Uranoxyd (berech- net als Uran) das Synthesegas bis auf 34 C hinunter während 6 Stunden rein blieb.
Aus den obigen Versuchen geht hervor, dass ein erfindungsgemässer Katalysator hochaktiv und leicht herstellbar ist und zuverlässig und gleichzeitig wirt- schaftlich bei der Entfernung von Sauerstoff aus Wasserstoff enthaltenden Gasen, insbesondere aus Ammoniaksynthesegasen, arbeitet. Ein solcher Katalysator kann natürlich auch bei andern Verfah- ren verwendet werden, bei welchen Sauerstoff, teilweise quantitativ, aus Gasmischungen entfernt wer- den muss.
Bei der Herstellung der oben beschriebenen Katalysatoren imprägniert man einen Träger mit Salzlösungen, beispielsweise mit Nitraten der Metalle. Hierauf zersetzt man die Salze in ihre Oxyde durch Erhitzen auf Temperaturen von 230-250 C, worauf die Oxyde, mit Ausnahme derjenigen des Urans und Thoriums, zu den Metallen reduziert werden. Diese Reduktion kana am Herstellungsort des katalysators erfolgen, worauf man ihn an, den Ort seiner Verwendung bringt.
Dies ist jedoch unpraktisch, da der vollständig reduzierte Katalysator in Berührung mit Luft oxydiert werden kann,, wobei er seine Wirksamkeit verliert. Es ist deshalb zweckmäs- siger, die Reduktion in der Katalysatorkammer am Ort seiner Verwendung vorzunehmen, wobei aller dings hohe Temperaturen (beispielsweise bis zu 250 C) nötig sind. Das zur Reduktion benötigte, heisse, Wasserstoff enthaltende Gasgemisch kann in einfacher und technisch wirtschaftlicher Weise dadurch erhalten werden, dass mans dan Reduktionsgas über einen bei Raumtemperatur aktiven Edelmetall- katalysator leitet, bevor man es dem zu reduzieren- den Katalys,
ator zuführt. Durch die Wirkung des Edelmetallkatalysators wird das Reduziergas aufgeheizt, sofern es Sauerstoff enthält. Es wurde gefunden, dass, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, das Reduziergas heiss genug wird, um nachher die Nickel-und Kupferoxyde reduzieren zu können. Die Temperatun des Reduziergases kann durch Regulieren der vor dem Edelmetallkatalysator zugegebenen Sauerstoffmenge gesteuert werden. Normalerweise stellt man auf diese Weise die Temperatur auf 200-250 C ein.
Es wurde gefundeni, dass man für diesen Zweck vorteilhaft einen Sauerstoff gehalt von 1, 5-1, 8 /o wählt. Dabei steigt die Reduziengastemperatur infolge der Wirkung des Edelmetallkatalysators rasch auf etwa 300 C. Die Temperatur im Nickel-Kupfer-Uranoxyd- (oder Thoriumoxyd-)-Katalysator steigt dann rasch auf die gewünschte Reduktionstemperatur von etwa 250 C, bei welcher die Reduktion in einigen Stunden beendigt ist, wobei natürlich die Ausmasse den Katalysatorkammer, die Katalysatormenge und die Gasbelastung (Gasmenge pro Zeiteinheit) eine Rolle spielen.
Vorzugsweise wird Palladium als Edelmetallka- talysator verwendet, welches wie üblich auf Aluminiumoxyd als Träger niedergeschlagen ist.
Um diesen Aspekt der Erfindung zu erläutern, wird nachfolgend ein weiterer Versuch beschnieben.
Versuch 32
Ein Nickel-Kupfer-Uranoxyd-Katalysator in unreduziertem Zustand wurde in einen kleinen, zylin- drischen Versuchsofen gebracht, welcher einen In nendurchmesser von etwa 5 cm und eine Höhe von etwa 30 cm aufwies und der mit einer äussern Wär- meisolation aus Glaswatte und darüber einer Isolation aus Asbest versehen war. Der Ofen besass oben zwei Gaseinleitungsrohre und unten ein Gasablei- tungsrohr. Der unreduzierte Katalysator enthielt etwa
10 /o Nickeloxyd, 1 /o Kupferoxyd und 1 O/o Uranoxyd, alle berechnet als Metalle, auf Bimsstein.
In diesem Versuch betrug das Katalysatorvolumen etwa 300 ml. Einige Zentimeter über diesem Katalysator wurde auf einer gasdurchlässigen Platte aus rostfreiem Stahl ein Palladiumkatalysator angeordnet, welcher etwa 0, 5 /o Gewichtsprozent Palladium auf Aluminiumoxyd enthielt und dessen Volumen etwa 70 ml betrug. Im Ofen wurden Thermometer zum Feststellen der Temperatur im Edelmetallkatalysator und im eigen, tlichen ; K, atalysator angeordbet.
Nun wurde von oben durch eines der Einleitungs- rohre, welches gerade unterhalb des Ofenanfangs mnüdete, eine Gasmischung (8101/h) aus 1, 7 /o Sauerstoff, 31, 6 ouzo Wasserstoff und 66, 7 /o Stickstoff eingeleitet. Die Temperatur im Palladiumkatalysator stieg rasch auf etwa 298 C, während die Temperatur im Nickel-Kupfer-Uranoxyd-Katalysator allmählich auf etwa 250 C anstieg. Diese Temperaturen wurden wähnend 8 Stunden mit Abweichungen von 5 C aufrecht erhalten, worauf die Reduktion als beendigt angesehen wurde.
Man liess nun den Katalysatorofen abkühlen, bis sein ganzer Inhalt auf Raumtemperatur abgekühlt war. Hierauf wurde Wasserstoff mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 0, 03 /o durch das andere Einlei tungsrohr, welches unterhalb des Edelmetallkatalysa- tors jedoch über dem Nickel-Kupfer-Uranoxyd-Katalysator mündete, in den Ofen eingeführt. Dieses Gas strömte somit nicht durch den Edelmetallkata- lysator, sondern nur durch den eigentlichen Katalysa- tor.
Nachdem es diesen letzteren durchstnömt hatte, enthielt es weniger als 0, 001 Volumenprozent Sauerstoff bei 30 C. Somit war erwiesen, dass der eigentliche Katalysator durch die Sauerstoff enthaltende Gasmischung, welche zuerst über den Palladiumkatalysator geströmt und dort aufgeheizt worden war, genügend reduziert worden war. Der gleiche Katalysator wurde mit befriedigenden Resultaten für die Reinigung von Ammoniaksynthesegas (3 Volume- teile Wasserstoff und 1 Volumenteil Stickstoff mit den üblichen etwa 0, 1 /o Sauerstoff) verwendet.
Die Menge des Palladiumkatalysators kann gegenüber der Menge des Nickel-Kupfer-Uranoxyd Katalysators in weiten Grenzen schwanken, jedoch kann die Menge des ersteren einen kleinen Bruchteil der Menge des zweiten betragen, etwa im Verhältnis 1 : 100. Es können aber auch noch kleinere Anteile an Palladiumkatalysator angewendet werden.
Es ist besonders zweckmässig, den Edelmetallka- talysator in einem relativ kleinen, abgetrennten Katalysatorraum anzuordnen, welcher während der Reduktion des Nickel-Kupfer-Uranoxyd-Katalysators über eine Zweigleitung mit der eigentlichen Katalysa torkammer verbunden ist, so dass der volle Gasstrom durch den Edelmetallkatalysator strömt, bevor er in die eigentliche Katalysatorkammer eintritt.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine solche Einrichtung dargestellt.
Von einer Hauptgasleitung 1 zweigt eine Shuntleitung 2 mit einem Ventil 3 ab. Die Shuntleitung 2 führt zu einer kleinen Katalysatorkammer 4 mit einem Edelmetallkatalysator 5. Die Hauptleitung 1 ist mit einem Ventil 6 versehen, welches während dem Reduzieren geschlossen bleibt. Wenn also das Ventil 3 offen und das Ventil 6 geschlossen ist, strömt das Gas durch die Edelmetallkatalysatorkammer 4 und dann durch die Leitung 7 in, die eigentliche Katalysatorkammer 8 zum Nickel-Kupfer-Uranoxyd-Katalysator 9.
Das relativ sauerstoffreiche Gas oder Ammoniaksynthesegas, welches in der Kammer 4 auf etwa 250 C aufgeheizt wird, reduziert nun die Nik kel-und Kupferoxyde des eigentlichen Katalysators 9.
Durch Anbringen von Thermometern an verschiedenen Punkten der Kammern 4 und 8, oder auch in den Katalysatormassen 5 und 9, und durch Analyse der Gase in der Leitung 1 und am Ausgang der Kammer 8 kann man feststellen, wann die Reduktion beendigt ist. Sobald dies der Fall ist, wird das Ventil 3 geschlossen und das Ventil 6 geöffnet.
Nun leitet man, über den eigentlichen Katalysator 9 übliches Ammoniaksynthesegas, welchem man keinen zusätzlichen Sauerstoff beigemischt bat, damit es von seinen geringenSaucBstoffmengen befreit wird.
Die Kammern 4 und d 8 sind mit Wärmeisolationen
10 versehen.
Die Kammer 4 kann man so ausbilden, dass sie leicht mit der Kammer 8 verbunden oder davon abgeschaltet werden kann. Dies ist von Vorteil, wenn eine Anzahl Kammern 8 nebeneinander betrieben werden. Man benötigt dann nur eine Edelmetallkata- lysatorkammer 4 zum Regenerieren der Nickel-Kup fer-Uranoxyd-(oder Thoriumoxyd-) Katalysatoren in den verschiedenen Kammern 8.