DE102013101749A1

DE102013101749A1 - Katalysator

Info

Publication number: DE102013101749A1
Application number: DE102013101749.5A
Authority: DE
Inventors: Annette Lukas; Günter Glaab; Stephan Humm; Hubertus Gölitzer
Original assignee: Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-08-21
Also published as: CN105073251B; US9757720B2; US20150375220A1; WO2014128216A1; CN105073251A; EP2958672A1; BR112015020034A2; RU2015139857A

Abstract

Bekannte Katalysatoren weisen ein gasdurchlässiges textiles Flächengebilde aus edelmetallhaltigem Draht mit einer darauf erzeugten dreidimensionalen Sekundärstruktur auf. Um hiervon ausgehend einen Katalysator bereitzustellen, der eine hohe mechanische Stabilität aufweist und der hinsichtlich seines Strömungsverhaltens optimiert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Sekundärstruktur eine dreidimensionale Beulstruktur ist, die in zwei Raumrichtungen aneinandergereihte, benachbarte Einbeulungen aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator, aufweisend ein gasdurchlässiges textiles Flächengebilde aus edelmetallhaltigem Draht mit einer darauf erzeugten dreidimensionalen Sekundärstruktur.
Katalysatoren im Sinne der Erfindung werden insbesondere für heterogene Katalysen eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Blausäure nach dem Andrussow-Verfahren oder bei der Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren. Bei diesen Reaktionen liegen die Reaktionspartner und der Katalysator in verschiedenen Phasen vor; die Reaktionen verlaufen an der Oberfläche des Katalysators.
Stand der Technik
Bekannte Edelmetall-Katalysatoren bestehen aus einem durchlässigen Katalysator-Netz, das während der Reaktion von einem die umzusetzenden Edukte enthaltenden Fluid durchströmt wird. In der Regel weist der Katalysator-Formkörper ein oder mehrere hintereinander angeordnete Katalysator-Netze auf, die quer zur Strömungsrichtung des die umzusetzenden Edukte enthaltenden Fluids angeordnet sind.
Eine wichtige Kenngröße solcher Katalysator-Netze ist ihre katalytische Effektivität. Dauerhaft hohe Umsätze der Edukte und gute Ausbeuten werden erzielt, wenn das Katalysator-Netz eine große katalytisch-aktive Oberfläche, einen geringen Strömungswiderstand und gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist. Katalysator-Netze mit einer guten katalytisch-aktiven Oberfläche werden häufig unter Einsatz textiler Verarbeitungstechniken aus Edelmetalldraht hergestellt, beispielsweise durch maschinelles Weben, Stricken oder Wirken.
Bei diesen Fertigungsmethoden spielen allerdings die Biege- und Zugfestigkeiten und die Duktilität der Edelmetalldrähte eine begrenzende Rolle. So sind zum Beispiel zum Verstricken von Drähten aus bestimmten Platin-Rhodium-, Platin-Palladium-Rhodium-, Palladium-Nickel-, Palladium-Kupfer- und Palladium-Nickel-Kupfer-Legierungen nur Edelmetalldrähte mit bestimmten Drahtdurchmessern und Zugfestigkeiten geeignet. Hierdurch wird die katalytisch aktive Oberfläche in einem gewissen Bereich festgelegt.
Allerdings weisen die durch textile Verarbeitungstechniken hergestellten Katalysator-Netze aufgrund ihrer gasdurchlässigen Struktur mit Maschen und Schleifen eine hohe Flexibilität und eine geringe Steifigkeit auf.
Werden diese Katalysator-Netze von einem Fluid durchströmt, sind sie hohen Drücken und damit hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. So wird üblicherweise zur Erzielung einer hohen Ausbeute bei der Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwaldverfahren das Katalysator-Netz von einem Ammoniak-Sauerstoff-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit durchströmt. Bei diesem Verfahrensschritt betragen die Reaktionstemperatur üblicherweise etwa 800 °C bis 1.100 °C und der Druck 1 bis 12 bar.
Katalysator-Netze mit hoher Formstabilität können grundsätzlich hohen Drücken besser standhalten und tragen zu einer gleichmäßigen Durchströmung des Katalysators bei; eine hohe Steifigkeit und Formstabilität der Katalysator-Netze sind daher auch aus Gründen der Reproduzierbarkeit grundsätzlich wünschenswert.
Es ist bekannt, dass eine höhere Festigkeit von Katalysator-Netzen erreicht werden kann, wenn diese eine Sekundärstruktur aufweisen, beispielsweise in Form einer Faltung. Ein Katalysatorträger mit mehreren hintereinander angeordneten gestrickten Drahtnetzen aus Metall ist aus der DE 23 53 640 A1 bekannt. Bei diesem Katalysatorträger sind die einzelnen Netze zu deren mechanischer Stabilisierung gefaltet.
Durch die Faltung werden allerdings die Katalysator-Netze insbesondere an den Faltstellen mechanisch geschwächt. An den Faltstellen können außerdem unterschiedliche Strömungswiderstände auftreten, die zu einer ungleichmäßigen Strömungsverhalten führen können.
Technische Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach zu fertigenden Katalysator bereitzustellen, der eine hohe mechanische Stabilität aufweist und der hinsichtlich seines Strömungsverhaltens optimiert ist.
Allgemeine Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Katalysator der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sekundärstruktur eine Beulstruktur ist, die in zwei Raumrichtungen aneinandergereihte, benachbarte Einbeulungen aufweist.
Katalysatoren mit einem textilen Flächengebilde aus edelmetallhaltigem Draht weisen regelmäßig eine geringe Formsteifigkeit auf; sie sind flexibel und leicht mechanisch verformbar. Um die mechanische Stabilität und Formsteifigkeit des textilen Flächengebildes zu erhöhen, ist dieses erfindungsgemäß mit einer Sekundärstruktur in Form einer Beulstruktur versehen.
Die Beulstruktur des textilen Flächengebildes umfasst mehrere auf dem Flächengebilde erzeugte Einbeulungen, die zur mechanischen Stabilisierung desselben beitragen. Dadurch, dass die Beulstruktur sich in zwei Raumrichtungen erstreckt und Einbeulungen aufweist, die in zwei Raumrichtungen aneinandergereiht sind, wird eine flächenhafte Erhöhung der Festigkeit und der Formstabilität erreicht.
Eine Beulstruktur kann vergleichsweise einfach auf das textile Flächengebilde aufgebracht werden. Vorzugsweise wird die Beulstruktur mit einem Druckmittel unter Einsatz eines strukturierten Stützelements erzeugt, beispielsweise mit einem flüssigen Druckmittel (hydraulisch), mit einem gasförmigen Druckmittel (pneumatisch) und/oder mittels eines festen, elastischen Druckmittels. Der zum Erzeugen der Beulstruktur eingesetzte Beuldruck kann sowohl in einem Überdruck als auch in einem Unterdruck bestehen. Ein derartiges Vorgehen zur Herstellung einer Beulstruktur auf plattenförmigen Bauteilen ist beschrieben in EP 0 693 008 B1 .
Das Stützelement gibt die Beulstruktur im Kontakt mit dem sich darüber bewegenden textilen Flächengebilde vor. Beispielsweise ist das Stützelement schlangen- oder zickzackförmig ausgebildet; es kann aber auch beispielsweise spiralförmig, ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein.
Ein textiles Flächengebilde mit einer Beulstruktur zeichnet sich zunächst im Vergleich zu einem textilen Flächengebilde mit einer Sekundärstruktur in Form einer Faltung durch eine gute Formstabilität in drei Raumrichtungen aus. Zwar führt auch die Faltung eines flächenhaften Körpers in Richtung der Flächennormalen und der Faltungs-/Biegungsachse zu einer mechanischen Stabilisierung des Körpers. In Richtung senkrecht zur Faltungsachse weist ein gefaltetes Flächengebilde allerdings eine geringere Formstabilität auf. Diesen Nachteil vermeidet eine Beulstruktur, da diese in allen drei Raumrichtungen zu einer Erhöhung der Formfestigkeit beiträgt.
Im Gegensatz zu gefalteten Strukturen wird das textile Flächengebilde durch die Beulstrukturierung weniger mechanisch beansprucht, insbesondere durch Zugkräfte. Bei der Beulstrukturierung finden im Gegensatz zur Faltung kaum Fließprozesse statt; sie geht daher auch mit keiner wesentlichen Oberflächenvergrößerung einher.
Hinsichtlich der mechanischen Stabilisierung des textilen Flächengebildes hat es sich besonders bewährt, wenn sich die Beulstruktur im Rahmen des Beulvorgangs zumindest teilweise durch Selbstorganisation ausbildet. Im Gegensatz zu einem Walz- oder Prägeprozess, bei dem die Umformung einer Oberflächengesamtheit beispielsweise durch die Außenform einer Negativform vorbestimmt ist, wird unter Selbstorganisation ein Vorgang verstanden, bei dem sich die Oberfläche des umzuformenden Werkstücks, ohne durch eine Negativform vollständig vorgegeben zu sein, zumindest teilweise selbständig während des Umformprozesses ausbilden kann. Durch Selbstorganisation erzeugte Sekundärstrukturen weisen eine energetisch besonders günstige Form und eine geringere plastische Verformung und damit einhergehend eine geringere lokale Schwächung auf. Hierdurch wird ein textiles Flächengebilde mit besonders guter mechanischer Formstabilität und Steifigkeit erhalten.
Darüber hinaus trägt ein beulstrukturiertes, textiles Flächengebilde zu einem optimierten Strömungsverhalten sowohl eines einzelnen Flächengebildes als auch des gesamten Katalysators bei. Bei einem von einem Fluid durchströmten Katalysator mit einem textilen Flächengebilde aus einem edelmetallhaltigen Draht gemäß der Erfindung ist das textile Flächengebilde regelmäßig quer zur Durchströmungsrichtung des Katalysators angeordnet; es weist Öffnungen, beispielsweise in Form von Maschen oder Schleifen auf, die eine Durchströmung des Katalysators in Durchströmungsrichtung gewährleisten. Je geringer die Öffnungsweite dieser Öffnungen ist, umso wahrscheinlicher treffen Edukte auf die Katalysator-Oberfläche, so dass eine Katalyse der Reaktion stattfinden und die Geschwindigkeit und Richtung der chemischen Vorgänge beeinflusst werden kann. Im Sinne einer guten Kontakt-Katalyse sind die Öffnungen daher möglichst klein. Allerdings geht eine geringe Öffnungsweite mit einem hohen Strömungswiderstand und damit hohen Druckdifferenzen einher.
Jede Einbeulung der Beulstruktur enthält eine Vielzahl derartiger Öffnungen. Durch die Beulstruktur verlaufen die Öffnungsebenen im Bereich der Einbeulungen teilweise schräg zu einer Basisfläche des textilen Flächengebildes, so dass sich grundsätzlich auch eine schräge Anordnung der Öffnungen in Bezug auf die Strömungsrichtung ergibt. Dies führt trotz gleichbleibender Öffnungsweite zu einer Verringerung der effektiven Öffnungsweite des textilen Flächengebildes und bewirkt ferner, dass die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktes eines Eduktes mit der Katalysator-Oberfläche vergrößert wird und trägt daher auch zu einer effektiveren Katalyse bei.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist vorgesehen, dass das Flächengebilde eine Grundfläche definiert, in der sich die Beulstruktur in zwei Raumrichtungen erstreckt, wobei die Einbeulungen senkrecht zur Grundfläche verlaufen.
Ein sich flächenhaft erstreckendes Katalysatornetz mit senkrecht hierzu angeordneten Einbeulungen weist durch die Einbeulungen eine hohe mechanische Stabilität auf; es ist darüber hinaus einfach und kostengünstig zu fertigen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist vorgesehen, dass der Katalysator ausgelegt ist zur Durchströmung mit einem Fluid in Durchströmungsrichtung, und dass die Grundfläche senkrecht zur Durchströmungsrichtung verläuft.
Die Anordnung der Grundfläche senkrecht zur Durchströmungsrichtung trägt zu einer möglichst gleichmäßigen Durchströmung des Katalysators bei. Die einzelnen Einbeulungen weisen bei dieser Anordnung einen Mittenbereich, in dem die Öffnungen des textilen Flächengebildes parallel und versetzt zur Grundfläche angeordnet sind, sowie einen Randbereich auf. Die Öffnungen im Randbereich sind quer zur Durchströmungsrichtung angeordnet; sie weisen in einer Projektion auf die Grundfläche eine geringere Öffnungsweite auf, und erleichtern so das Auftreffen eines Edukts auf die Katalysator-Oberfläche und damit die Katalyse.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einbeulungen eine polygonale Grundform aufweisen.
Die Einbeulungen weisen einen Umfang auf, beispielsweise in einer Projektion auf eine Basisfläche des textilen Flächengebildes. Die Grundform der Einbeulungen wird durch den Umfang der Einbeulungen festgelegt. Die polygonale Grundform kann im Bereich der Verbindung der Polygon-Seiten abgerundet sein. Einbeulungen die eine polygonale Grundform aufweisen, können sich besonders leicht durch Selbstorganisation ausbilden. Sie zeichnen sich durch eine gute mechanische Stabilität und Formsteifigkeit aus.
Es hat sich besonders bewährt, wenn die Einbeulungen die Form eines Hexagons aufweisen.
Einbeulungen mit einer hexagonalen Grundform können sich durch Selbstorganisation ausbilden und tragen zu einer hohen mechanischen Stabilität und Formsteifigkeit des textilen Flächengebildes bei.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Katalysators sind benachbarte Einbeulungen durch eine Randzone voneinander getrennt.
Die Randzone legt eine Grundfläche des textilen Flächengebildes und eine Grundstruktur der Einbeulungen fest. Bezogen auf die durch die Randzone festgelegte Grundfläche weisen die Einbeulungen einen Bereich maximaler Einbeulung (Auslenkung) auf. Benachbarte Einbeulungen sind durch die Randzone voneinander getrennt. Die Randzone kann flächenhaft oder annähernd linienförmig ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn die Randzone eine Breite im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 5 mm aufweist.
Das textile Flächengebilde umfasst mehrere Einbeulungen mit Randzonen. Eine Randzone mit einer Breite von mindestens 0,1 mm trägt zu einer guten Stabilisierung des Flächengebildes und einer guten Formsteifigkeit bei. Eine Randzone mit einer Breite von mehr als 10 mm geht mit einem großen Anteil von Randzonen-Fläche an der Gesamtfläche des textilen Flächengebildes einher. Hierdurch verliert sich der Effekt der im Bereich der Einbeulungen schräg angeordneten Öffnungen auf das Strömungsverhalten des Katalysators.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Katalysators weist die Fläche einer der Einbeulungen in einer Projektion auf eine ebene Grundfläche eine Größe im Bereich von 0,25 cm² bis 15 cm², vorzugsweise im Bereich von 0,5 cm² bis 3 cm² auf.
Einbeulungen, deren Fläche weniger als 0,25 cm² beträgt, führen konsequenterweise zu einem großen Anteil der der Randzone zugeordneten Fläche an der Gesamtfläche des textilen Flächengebildes, wodurch sich der Effekt der im Bereich der Einbeulungen schräg angeordneten Öffnungen auf das Strömungsverhalten des Katalysators verliert. Einbeulungen mit einer Größe von mehr als 15 cm² tragen nur geringfügig zu einer mechanischen Stabilisierung und einer Erhöhung der Formfestigkeit des textilen Flächenkörpers bei.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tiefe der Einbeulungen im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 5 mm liegt.
Einbeulungen mit einer Tiefe im oben genannten Bereich sind einfach und kostengünstig zu fertigen. Sie führen darüber hinaus nur zu einer geringen mechanischen Beanspruchung und plastischen Verformung bei der Umformung des textilen Flächengebildes, so dass dieses eine gute mechanische Stabilität aufweist.
Vorzugsweise ist der edelmetallhaltige Draht aus einem Platinmetall oder aus einer Legierung davon gefertigt.
Der edelmetallhaltige Draht besteht aus Edelmetall oder er enthält einen nennenswerten Anteil (> 50 Gew.-%) an Edelmetall. Vorzugsweise ist das Edelmetall ein Platinmetall. Unter dem Begriff Platinmetall werden hier die Elemente Osmium, Iridium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium verstanden. Platinmetalle sind für den Einsatz in Katalysatoren geeignet.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Katalysator mehrere hintereinander angeordnete textile Flächengebilde umfasst, wobei die Einbeulungen benachbarter Flächengebilde zueinander versetzt sind.
Mehrere hintereinander angeordnete textile Flächengebilde tragen zu einer effizienten Umsetzung der Edukte bei. Im Gegensatz zu einem Katalysator, bei dem mehrere Flächengebilde mit ihren Einbeulungen unmittelbar hintereinander angeordnet sind, wird durch die versetzte Anordnung der Flächengebilde und die damit verbundene abwechselnde Durchströmung sowohl von Einbeulungen als auch von Randzonen eine möglichst gleichmäßige Durchströmung durch den Katalysator gewährleistet. Die versetzte Anordnung hintereinander angeordneter Flächengebilde trägt daher zu einem guten Strömungsverhalten am Katalysator bei.
Es hat sich bewährt, wenn die textilen Flächengebilde eine Oberseite mit konkav nach innen gewölbten Einbeulungen und eine Unterseite mit konvex nach außen gewölbten Ausbeulungen aufweisen, und wenn die textilen Flächengebilde derart hintereinander angeordnet sind, dass sich Oberseite und Unterseite der textilen Flächengebilde gegenüberliegen.
Ober- und Unterseite können sich in ihrer Formfestigkeit in Durchströmungsrichtung und in entgegengesetzter Richtung unterscheiden. Liegen sich Ober- und Unterseite der textilen Flächengebilde gegenüber, so weist das Flächengebilde sowohl in Strömungsrichtung als auch in entgegengesetzter Richtung eine annähernd gleiche mechanische Stabilität auf. Hierdurch weist der Katalysator keine Vorzugsrichtung auf; er kann in beiden Richtungen in einen Reaktor eingebaut werden. Gleichzeitig wird durch die entgegensetzte Anordnung eine kompakte Anordnung der textilen Flächengebilde erhalten, die zu einer hohen Formstabilität und einer gleichmäßigen Durchströmung des Katalysators beiträgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators ist vorgesehen, dass das textile Flächengebilde Öffnungen aufweist, deren Öffnungsweite von weniger als 500 µm beträgt, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 µm und 300 µm liegt.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und vier Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators mit einem textilen Flächengebilde in einer Draufsicht in schematischer Darstellung,
2 eine fotografische Darstellung eines textilen Flächengebildes gemäß der Erfindung,
3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators mit mehreren hintereinander und versetzt zueinander angeordneten textilen Flächengebilden in schematischer Darstellung, und
4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators mit mehreren hintereinander angeordneten textilen Flächengebilden, deren Ober- und Unterseite gegenüberliegen in schematischer Darstellung.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators, dem insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet ist. Der Katalysator 1 umfasst 25 hintereinander und versetzt zueinander angeordnete Katalysator-Netze, von denen in 1 nur das oberste Katalysator-Netz 2 dargestellt ist. Die nicht in 1 nicht dargestellten Katalysator-Netze sind wie das Katalysator-Netz 2 ausgebildet.
Das Katalysator-Netz 2 ist ein textiles Flächengebilde in Form eines Gewirkes, das durch maschinelles Wirken eines edelmetallhaltigen Drahtes 3 erzeugt ist. Der edelmetallhaltige Draht 3 ist aus einer Platin-Rhodium-Legierung (95/5) gefertigt und weist einen Drahtdurchmesser von 76 µm auf. Das Katalysator-Netz 2 hat ein Flächengewicht von 7,3 g/dm². Die Maschenöffnungen sind mit der Bezugsziffer 7 gekennzeichnet. In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist das Katalysator-Netz ein textiles Flächengebilde in Form eines Gewebes mit einer mittleren Maschenweite von 236 µm.
Darüber hinaus ist das Katalysator-Netz 2 mit eine dreidimensionalen Sekundärstruktur versehen. Es weist eine beulstrukturierte Oberfläche auf, die hydraulisch mit einem flüssigen Druckmittel unter Einsatz eines formgebenden Stützelements erzeugt ist. Geeignete Stützelement für sind beispielweise eine Spirale, Polygone, Ringe oder Scheiben.
Durch die Druckwirkung wird eine zumindest teilweise durch Selbstorganisation erzeugte Wölbstruktur erhalten, die sich durch eine besondere mechanische Stabilität auszeichnet. Das Katalysator-Netz 2 weist eine wabenförmige Wölbstruktur auf. Die einzelne Einbeulungen 4 sind in Richtung unterhalb der Zeichenebene gewölbt; sie sind in zwei Raumrichtungen x, y aneinandergereiht. Benachbarte Einbeulungen 4 sind durch eine Randzone 5 voneinander getrennt. Die Randzone 5 weist eine Breite von etwa 2 mm auf. In einer Projektion auf eine durch die Randzone 5 festgelegte Netzebene 6 weisen die Einbeulungen 4 eine hexagonale Grundform auf. Die Fläche der Einbeulungen in der Projektion auf die Netzebene 6 beträgt etwa 3 cm². Die Tiefe der Einbeulungen beträgt etwa 2,5 mm.
Der Katalysator 1 ist zur Herstellung von Salpetersäure nach dem OstwaldVerfahren geeignet. Er wird bei der Salpetersäuredarstellung von einem Ammoniak-/Sauerstoff-Gemisch durchströmt (katalytische Ammoniakverbrennung). Dabei findet folgende Reaktion statt:
Die Durchströmungsrichtung verläuft senkrecht zur Netzebene 6 und ist in 1 durch den Pfeil z dargestellt.
2 zeigt ein Foto des erfindungsgemäßen Katalysator-Netzes, dem insgesamt die Bezugsziffer 20 zugeordnet ist. Das Katalysator-Netz 20 ist ein Gewirk aus einem Platin/Rhodium (95/5)-Draht mit einem Drahtdurchmesser von 76 µm. Das Gewirk weist eine wölbstrukturierte Oberfläche auf, die durch Druckwirkung auf das Gewirk unter Zuhilfenahme eines sinusförmigen Stützelements erzeugt wurde. Dabei bildet sich eine wölbstrukturierte Oberfläche durch Selbstorganisation aus, so dass das Katalysator-Netz 20 eine hohe mechanische Stabilität aufweist.
Die Wölbstruktur des Katalysatornetzes weist in zwei Raumrichtungen aneinandergereihte Einbeulungen 21 auf. Die einzelne Einbeulungen 21 sind in Richtung unterhalb der Zeichenebene gewölbt; sie sind in zwei Raumrichtungen x, y aneinandergereiht. Benachbarte Einbeulungen 21 sind durch eine Randzone 22 voneinander getrennt. Die Randzone 22 weist eine Breite von ca. 2,5 mm auf. In einer Projektion auf eine durch die Randzone 22 festgelegte Netzebene 23 weisen die Einbeulungen 21 eine abgerundete polygonale Grundform auf. Die Fläche einer der Einbeulungen 21 in der Projektion auf die Netzebene 23 beträgt etwa 2 cm². Die Tiefe der Einbeulungen beträgt etwa 3 mm.
In 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Katalysators 30 mit sechs Katalysator-Netzen 31a–f im Querschnitt dargestellt. Der Katalysator 30 ist zur Herstellung von Blausäure nach dem Andrussow-Verfahren geeignet; er wird bei der Blausäure-Herstellung von einem gasförmigen Ammoniak-Methan-Luft-Gemisch umströmt. Die Durchströmungsrichtung verläuft senkrecht zur Netzebene der Katalysator-Netze 31a–f und ist durch die Pfeile 32, 33 dargestellt.
Die Katalysator-Netze 31a–f weisen jeweils eine Oberseite 34a–f und eine Unterseite 35a–f auf. Zur Vereinfachung sind in 3 nur die Oberseiten 34a, 34f und die Unterseiten 35a, 35f eingezeichnet. Die Oberseiten 34a–f weisen Einbeulungen 36 auf, die Unterseiten 35a–f zeigen die den Einbeulungen 36 korrespondierenden Ausbeulungen 37. Die Katalysator-Netze 31a–f sind derart hintereinander angeordnet, dass sich jeweils die Oberseite eines ersten Netzes und Unterseite des ihm nachfolgenden, zweiten Netzes gegenüberliegen.
4 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Katalysators 40 mit sechs Katalysator-Netzen 41a–f. Der Katalysator 40 ist zur Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren geeignet; er wird bei der Salpetersäure-Herstellung von einem gasförmigen Ammoniak-Sauerstoff-Gemisch umströmt. Die Durchströmungsrichtung verläuft senkrecht zur Netzebene der Katalysator-Netze 41a–f und ist durch die Pfeile 42, 43 dargestellt.
Die Katalysator-Netze 41a–f weisen jeweils eine Oberseite 44a–f und eine Unterseite 45a–f auf. Zur Vereinfachung sind in 3 nur die Oberseiten 44e, 44f und die Unterseiten 45e, 45f eingezeichnet. Die Oberseiten 44a–f weisen konkav nach innen gewölbte Einbeulungen 46 auf; die Unterseiten 45a–f zeigen die den Einbeulungen 46 korrespondierenden konvex erhabene Ausbeulungen 47. Die Katalysator-Netze 41a–f sind derart hintereinander angeordnet, dass sich jeweils die Oberseite eines ersten Netzes und Oberseite des ihm nachfolgenden, zweiten Netzes gegenüberliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2353640 A1 [0009]
EP 0693008 B1 [0015]

Claims

Katalysator, aufweisend ein gasdurchlässiges textiles Flächengebilde aus edelmetallhaltigem Draht mit einer darauf erzeugten dreidimensionalen Sekundärstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstruktur eine dreidimensionale Beulstruktur ist, die in zwei Raumrichtungen aneinandergereihte Einbeulungen aufweist.
Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde eine Grundfläche definiert, in der sich die Beulstruktur in zwei Raumrichtungen erstreckt, und dass der Katalysator ausgelegt ist zur Durchströmung mit einem Fluid in Durchströmungsrichtung, wobei die Grundfläche senkrecht zur Durchströmungsrichtung verläuft.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbeulungen eine polygonale Grundform aufweisen.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbeulungen die Form eines Hexagons aufweisen.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Einbeulungen durch eine Randzone voneinander getrennt sind.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalldraht aus einem Edelmetall, vorzugsweise aus einem Platinmetall oder aus einer Legierung davon gefertigt ist.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere hintereinander angeordnete textile Flächengebilde umfasst, wobei die Einbeulungen benachbarter Flächengebilde zueinander versetzt sind.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textilen Flächengebilde eine Oberseite mit konkav nach innen gewölbten Einbeulungen und eine Unterseite mit konvex nach außen gewölbten Ausbeulungen aufweisen, und dass die textilen Flächengebilde derart hintereinander angeordnet sind, dass sich Oberseite und Unterseite der textilen Flächengebilde gegenüberliegen.
Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde Öffnungen aufweist, deren Öffnungsweite von weniger als 500 µm beträgt, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 µm und 300 µm liegt.
Verwendung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur katalytischen Umsetzung von Ammoniak.