DE1063585B

DE1063585B - Verfahren zur Herstellung hochaktiver Eisenkatalysatoren fuer die Ammoniaksythese

Info

Publication number: DE1063585B
Application number: DEV13709A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Gross
Original assignee: Leuna Werke GmbH
Current assignee: Leuna Werke GmbH
Priority date: 1958-01-16
Filing date: 1958-01-16
Publication date: 1959-08-20

Description

Verfahren zur Herstellung hochaktiver Eisenkatalysatoren für die Ammoniaksynthese Bei der Anwendung eisenhaltiger Katalysatoren für die Ammoniaksynthese ist es üblich, die erforderliche Reduktion des in oxydischer Form in den Betriebsofen eingebauten Katalysators unter Betriebsdruck mit den wasserstoffhaltigen Kreislaufgasen der Synthese vorzunehmen. Hierbei ist es nicht zu vermeiden, daß das bei der Reduktion entstehende Wasser als Dampf in den Synthesegaskreislauf eintritt, wo es eine Schädigung der Katalysatoren der übrigen Ofen hervorruft und gegebenenfalls auch die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt. E in weiterer Nachteil des bisher üblichen Verfahrens besteht darin, daß.ein Ofen, der neu mit Katalysator gefüllt werden muß, während der mehrere Tage dauernden Reduktionszeit für die Produktion ausfällt.
Es wurde nun gefunden, daß sich die obigen Nachteile vermeiden lassen, wenn bei der Herstellung derartiger Katalysatoren durch Reduktion von Eisenoxyden oder solche enthaltenden Stoffen die aus der Ammoniaksynthese stammenden, wasserstoffhaltigen Abgase als Reduktionsmittel verwendet werden. Nach der im Reduktionsofen stattgefundenen Reduktion haben die Gase eine solche Zusammensetzung, daß sie in den meisten Fällen ohne weiteres den üblichen Zwecken (Heizung oder Zerlegung) zugeführt werden können.
Die erfindungsgemäß behandelten Katalysatoren besitzen nachweislich eine höhere Aktivität als die in bekannter Weise mit eigenen Synthesegasen reduzierten.
Das Verfahren bringt weiterhin die nachstehend aufgeführten Vorteile gegenüber der bisher in der Technik üblichen Arbeitsweise: 1. Der Reduktionsofen kann nunmehr, unabhängig von der Produktion, auf die Reduktion des Katalysators bei optimalen Bedingungen eingestellt werden, die leicht ermittelt werden können. Für die Erreichung einer hohen Aldivität des Katalysators sind insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck bei der Reduktion von ausschlaggebender Bedeutung.
2. Die als Abgas aus der Ammoniaksynthese austretenden Gase sind völlig frei von Katalysatorgiften, da die Gase mehrfach die Produktionsöfen passiert haben. Bei der Herstellung von Ammoniak - Katalysatoren entsteht dadurch ein weiterer Vorteil, daß in einem bestimmten Stadium der Reduktion aus den an sich wertlosen Gasen je nach den Betriebsverhältnissen eine größere oder kleinere Menge Ammoniak zusätzlich gewonnen wird, wodurch sich die Gesamtausbeute an Arnmoniak erhöht.
3. Das insbesondere zu Beginn der Reduktion in größeren Mengen entstehende Wasser wird nicht mehr in den Kreislauf der Synthese gebracht, sondern getrennt abgeschieden oder mit den Abgasen entfernt.
4. Nach beendeter Reduktion kann der fertige Katalysator in bekannter Weise unempfindlich gegen Sauerstoff gemacht und in reduziertem Zustand auf Lager genommen werden. Die für die Reduktion des Katalysators bisher im Produktionsofen benötigte Zeit, die im allgemeinen einige Tage beträgt, wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingespart, so daß nach einem Katalysatorwechsel die Anlage wieder schneller produktionsbereit ist.
Beispiel Aus dem Endkreislauf einer Ammoniaksynthese werden 2000 NM3/h Abgas von 300 atra auf 100 atm entspannt und bei etwa 450' C durch einen Ofen geleitet, in dem sich 3,4 t eisenoxydhaltiger Katalysator befinden. Die Heizung des Ofens kann elektrisch oder in sonst geeigneter Weise erfolgen. Die Zusammensetzung des Gases ist beispielsweise wie folgt: 51,6 % H21 13,8 1/9 CH41 16,71/o Ar, 16,211/o N, und 1,71/o NH.. Nach etwa 4 Tagen ist die Reduktion des Katalysators nahezu beendet. Der Ofen produziert bereits Ammoniak. Man hält ihn zur vollständigen Reduktion noch weitere 6 Tage in Betrieb, wobei der Ammoniakgehalt im Gasausgang auf 4,8 1/o ansteigt.
Danach wird die Heizung des Ofens unter Belassung des Gasdurchgangs abgestellt, um eine Ab -kühlung des Katalysators zu erzielen. In bekannter Weise wird dann Sauerstoff in verdünnter Form, z. B. als Luft-Stickstoff-Gemisch, zwecks Inaktivierung durch den Katalysator gegeben. Dabei läßt man den Sauerstoffgehalt des Gemisches langsam von etwa 0,5 auf 41/o, ansteigen unter Vermeidung einer Temperatursteigerung über etwa 60' C hinaus. Die Inaktivierung ist beendet, wenn kein Sauerstoff mehr aufgenommen wird. Der verbrauchte Sauerstoff ist also ein Maß für die Aktivität des Katalysators. je mehr Sauerstoff für die Inaktivierung des Katalysators benötigt wird, um so größer ist dessen Aktivität.
Zur Inaktivierung wurde durch den Katalysator 29 Stunden lang ein Luft-Stickstoff-Gemisch mit einem Sauerstoffgehalt von insgesamt 94 m3 geleitet. Eine nach dem bisher üblichen Verfahren mit Kreislaufgas ausgeführte Reduktion des Katalysators ergab bei der Inaktivierung während 16 Stunden eine Sauerstoffaufnahme von 52 m3. Der Katalysator besaß somit nur eine Aktivität von 55 1/o des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Katalysators.

Claims

PATENTANSPRUCHr Verfahren zur Herstellung hochaktiver Eisenkatalvsatoren für die Ammoniaksynthese durch Redliktion von Eisenoxyd oder dieses enthaltenden Stoffen mit wasserstoffhaltigen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel aus der Ammoniaksynthese stammende, wasserstoffhaltige Abgase verwendet werden.