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Verfahren zur Abscheidung von flüchtigem Platin aus Gasen Bei der
Durchführung von Umsetzungen, bei denen Gase bei höheren Temperaturen über Platinkatalysatoren
geleitet werden müssen. gehen laufend erhebliche Mengen Platin verloren. Beispielsweise
muß bei der Verbrennung von Ammoniak zu Stickoxyden mit einem Verlust von 0,3 g
Platin/t umgesetzten Stickstoff gerechnet werden. Bei Anlagen, die unter Überdruck
arbeiten, werden im allgemeinen hinter denn Katalysator mechanisch wirkende Filter
vorgesehen. die aus Glas-. Quarz- oder Metallwolle bestehen und die gröberen Platinteilchen
zurückhalten. Bei Anlagen, bei denen der in den genannten Filtern eintretende Druckverlust
weitgehend herabgesetzt oder vermieden werden muß, sind derartige Vorrichtungen,
die dem Gasdurchgang einen erhöhten Widerstand entgegensetzen, nicht möglich. Es
werden daher in diesen Fällen z. B. als Netz ausgebildete Prallkörper verwendet,
die zumindest an ihrer Oberfläche aus Platinteilchen abfangenden Stoffen wie Gold
oder Silber bzw. ihren Legierungen bestehen. Die ungünstigen Arbeitsbedingungen
führen jedoch zu einer Zerstörung der Edelmetalloberfläche mit zunehmender Arbeitsdauer
und bringen in Verbindung mit dem relativ hohen Materialaufwand technisch und wirtschaftlich
untragbare Bedingungen mit sich. Es sind daher auch Verfahren beschrieben worden,
nach denen als Filtermaterial Quarz oder Glaswolle verwendet ,werden soll. Auf diese
`'eise können _jedoch nur etwa 350/0 des verlorengegangenen Platins wieder zurückgewonnen
werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man für die Abscheidung von flüchtigem
Platin aus heißen Gasen mit gutem Erfolg auch andersartige Prallkörper verwenden
kann. die zum mindesten an ihrer Oberfläche bei der Abscheidungstemperatur sich
in einem isotropen Zustand befinden oder mit hei dieser Temperatur isotrogen anorganischen
Stoffen überzogen oder imprägniert sind und in deren Oberfläche Edelmetalle, ins
besondere Silber und silberreiche Legierungen mit Gold, in feinverteilter Form eingelagert
sind. Hierbei hat es sich weiter gezeigt, daß es für die Erzielung einer hohen Platinabscheidung
nicht erforderlich ist, daß das Edelmetall sich ganz an der Oberfläche des aus isotropen
Stoffen bestehenden Prallkörpers befindet. Es genügt, wenn eine Dispersion des feinverteilten
Edelmetalls in der festen oder zähflüssigen Grundsubstanz vorliegt.
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Ein solcher Effekt war in keinem Fall zu erwarten, da das Edelmetall
nur zu einem ganz geringen Anteil in der Oberfläche sitzt, während die Hauptmenge
in der isotropen Masse festgehalten ist.
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l)ie @\'alil derAbscheidungstemperatu.r hängt natürlich von der Art
des jeweiligen gaskatalytischen Prozesses ab. Bei der Antinoiiiakoxvdation wird
man die Abscheidung ]in -,vesentlichen bei Temperaturen zwischen 600 und 800'c C
vornehmen. Erfindungsgemäß werden die Prallkörper aus isotropen Stoffen hergestellt
oder mit solchen belegt, die bei der Abscheidungstemperatur fest oder auch vollständig
geschmolzen sein können oder in beliebigen Zwischenstufen zwischen diesen Zustandsformen
vorliegen. Auf jeden Fall ist es wesentlich, daß die Oberfläche des Prallkörpers
oder die aufgebrachte Oberflächenschicht zumindest überwiegend aus nicht kristallisierten
Stoffen besteht.
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Die Einbringung des feinverteilten Edelmetalls kann in verschiedener
weise erfolgen. Man kann z. B. Silberpulver in einem isotropen Glasfluß dispergieren
und sodann Formkörper daraus herstellen oder diese Masse auf Trägerkörper, z. B.
Raschigringe oder Ringe aus porösem ''\,letall, aufbringen. Es ist auch möglich.
derartige Träger in an sich bekannter Weise mit einer Edelmetall-. insbesondere
Silberschicht, z. B. durch Aufdampfen, zu überziehen und anschließend diese Silberschicht
mit einem Überzug aus dem gewünschten isotropen Stoff zu versehen. Das Silber kann
auch durch Zersetzen bzw. Reduzieren einer geeigneten Silberlösung oder aus organischen
Lösungsinitteln abgeschieden werden.
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Schließlich ist es auch möglich, die Prallkörper aus isotropen Stoffen
oder Trägerkörper, die mit einer Oberflächenschicht aus einem solchen Stoff überzogen
sind, mit einem Edelmetallüberzug zu versehen, der, sofern die isotrope Schicht
während des Betriebes erweicht, in diese eingebettet wird.
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Für den Aufbau von Prallkörpern mit in festem Zustande befindlicher
Oberfläche kommen beispielsweise Gläser oder ähnliche Stoffe in Betracht. Dabei
haben sich alkalireiche Gläser mit bei geeigneter Temperatur liegendem Erweichungspunkt
oder Erweichungsbereich
gut bewährt. Sehr gute Ergebnisse wurden
insbesondere mit Prallkörpern erzielt, die ganz oder zum Teil aus Verbindungen,
insbesondere Sauerstoffverbindungen, der Nichtmetalle Phosphor, Silizium oder Bor
und Gemischen dieser mit Metallo#cvden bestehen. Dabei können die Prallkörper vollständig
aus solchen Stoffen hergestellt sein, also z. B. in Form von Glasringen oder Abschnitten
von Rohren aus entsprechenden Gläsern Verwendung finden.
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Es ist aber auch möglich, beliebig geartete und geformte Träger metallischer
oder keramischer Natur mit Oberflächenschichten aus Gläsern oder glasähnlichen Stoffen
oder amorphen Oxyden bzw. OZvdgemischen der obengenannten nichtmetallischen Stifte.
zu überziehen. Die Träger können mit Vorteil auch Metalldrahtnetze sein, da solche
Körper erfahrungsgemäß den durchströmenden Gasen einen besonders geringen Widerstand
entgegensetzen. Dabei ist das feinverteilte Edelmetall entweder homogen im ganzen
Formkörper verteilt oder zumindest in der Oberfl:ichenschicht angereichert.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Prallkörper zeigt folgendes Beispiel:
Für die Platinrückgewinnung bei der katalvti,schen Ainrtioniakverl)rennung wurde
hinter demKatalvsator in einer Zone, in der die Gastemperatur noch etwa 650° C betrug,
als Prallkörper eine 150 mm lange Schicht von Porzellanringen mit den Abmessungen
15 mm Durchmesser und 15 mm Länge eingesetzt. Die Ringe waren mit einer Silberschicht
von 5 u Stärke durch Aufdampfen überzogen worden, auf die sodann je Ring etwa 200
mg einer isotropen Mischung aus Natriumtetraborat, Borsäure, Kieselsäure, Kaolin,
Kaliumfluorid und Mennige mit untergeordneten Mengen von Kaliumnitrat und Cadmiumcarbonat
aufgebracht wurden. Die wirksame Schicht auf jedem Ring enthielt demnach etwa 70
mg Silber. Nach einer Betriebszeit von 5 Monaten war am Platinkatalysator ein Platinverlust
von 3,62 g aufgetreten, von dem sich am Prallkörper 2,50g abgeschieden hatte. Es
waren demnach 69.211/o des insgesamt verflüchtigten Platin abgeschieden und der
Rückgewinnung zugeführt. Bezogen auf die Menge des durch einen Prallkörper gleichen
Aufbaues zurückgehaltenen Platins, dessen Oberflächenschicht jedoch kein Edelmetall
enthielt, wurde durch den Edelmetallzusatz eine Leistungssteigerung von 4411/o erreicht.
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Besonders gute Erfolge sind mit Schmelzschichten, die aus Silikaten,
Boraten oder Phosphaten bestehen oder solche enthalten, erzielt worden. Geeignet
sind weiter vor allem Salze, wie Kaliumborfluorit, Natrium-meta-phosphat, Kaliumtetrasilikat,
es sind jedoch auch andere Salze mit entsprechend niedrigem Schmelzpunkt wie etwa
Natriummolybdat oder Natriumwolframat verwendbar, während für höhere Abscheidungstemperaturen
beispielsweise Natriumpy rophosphat, Kaliumwolframat, Kalium-meta-silikat und ähnliche
herangezogen werden können.
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Die Erfindung weist zweifache Vorteile auf insofern, als durch sie
nicht nur die Abscheidung des flüchtigen Platins an einfach herzustellenden Prallkiii-1%ei-n
finit isotropen Oberflächen ohne großen Aufwand ;in Edelmetallen wesentlich verbessert
werden kann sondern auch das bekanntermaßen empfindliche Silber geschützt und in
seiner Wirksamkeit erhalten wird. An sich ist die Verwendung von Silber als Platinfänger
bereits bekannt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß durch die korrodierende
Einwirkung von Gasen, insbesondere bei der Ammoniakoxvrlation. eine interkristallineKorrosion
auftritt, die zu einer mechanischen Zerstörung des Silbers führt. Kaliei zerfällt
das Silber, das in Form zusammenhängender 01xrflächenülwrzüge oder in Drahtform
angewandt wird. zu Staub, der sodann in erheblichen Mengen vom Gasstrom mitgerissen
wird, so daß durch diese unvermeidbare interkristalline Korrosion empfindliche Silberverluste
auftreten. Bei der Verwendung von feinteiligem Silber zusammen mit isotropen Stoffen
sind diese Schwierigkeiten in einfacher Weise behoben. so daß es nunmehr gemäß der
Erfindung möglich ist, die günstige Wirkung des Silbers für die Rückgewinnung von
flüchtigem Platin aus Gasen voll auszunutzen.