DE1078100B

DE1078100B - Katalysatoren fuer die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff

Info

Publication number: DE1078100B
Application number: DEV15659A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Wolf; Dipl-Chem Reinhard Korn
Original assignee: Filmfabrik Wolfen VEB
Current assignee: Filmfabrik Wolfen VEB
Priority date: 1958-12-23
Filing date: 1958-12-23
Publication date: 1960-03-24

Description

Katalysatoren für die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff Bei der Herstellung von Chlor aus Chlorwasserstoff und Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen nach dem Deaconprozeß 4HCl+02--2H30+2Cl2 bereitet von jeher die Flüchtigkeit der katalytisch wirksamen Komponenten des Katalysators bei den Reaktionstemperaturen von 300 bis 5500 C beträchtliche Schwierigkeiten. Insbesondere trifft dies zu für die katalytisch hochwirksamen Salze des Kupfers, die in nahezu allen entsprechenden Katalysatoren als entscheidende Komponente enthalten sind. Die Flüchtigkeit der Kupfersalze macht sich beim praktischen Betrieb nachteilig bemerkbar durch Nachlassen der katalytischen Aktivität der Kontaktkörner und durch Zusetzen von Kontaktkörnern an anderen Stellen durch das flüchtige Kupferchlorid. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Flüchtigkeit der katalytisch wirksamen Komponenten herabzusetzen. Dies kann einmal geschehen, indem als Katalysator beispielsweise die Schmelzen aus Kupferchlorid, Eisenchlorid und Kaliumchlorid benutzt werden. Zum anderen ist man bestrebt, katalytisch wirksame Metallsalze zu finden, die eine geringere Flüchtigkeit als Kupfersalze aufweisen. Dieser Sachverhalt ist besonderes dann von Wichtigkeit, wenn das katalytisch wirksame Salz auf einem inerten Kontaktträger aufgebracht ist. So erfolgt beispielsweise der Einsatz von Salzen der seltenen Erden oder von Chromoxyd oder Mischungen von beiden auf einem inerten Träger. Die soeben genannten Verbindungen zeigen nur eine geringe katalytische Wirkung und sind für den praktischen Gebrauch nicht geeignet. So wird beispielsweise in der Patentliteratur für einen Kontakt mit seltenen Erden auf Bimsstein nur eine Ausbeute von 50/0 des theoretisch (thermodynamisch) maximal Möglichen bei einer Versuchstemperatur von 450 bis 4600 C angegeben. Nach eigenen Untersuchungen liegt bei einem Chromoxydkontakt der Umsatz bei 9 °/o des thermodynamisch Möglichen (68°/o C12 im Gleichgewicht) bei einer Temperatur von 4300 C und stöchiometrischer Zusammensetzung der Ausgangsgase gemäß obiger Gleichung.
Es stellt daher einen technischen Fortschritt dar, Katalysatoren aufzufinden, die frei von den hochwirksamen, aber leichtflüchtigen Kupferverbindungen sind und trotzdem eine optimale Reaktionsausbeute im Rahmen des Deaconprozesses liefern. Unter einer optimalen Reaktionsausbeute wird die bei einer gegebenen Temperatur thermodynamisch maximal mögliche verstanden.
Es wurde nun gefunden, daß bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Katalysatoren, bei welchen Salze oder Oxyde der seltenen Erden, des Silbers und des Urans oder des Thoriums oder beider auf inerte Träger wie Kaolin, Kieselgel, Kieselgur, Bimsstein u. a. aufgebracht sind, für die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt werden.
Als Salze der seltenen Erden, des Silbers, des Urans und des Thoriums sind die Nitrate gut geeignet, aber auch die Chloride u. a. können verwendet werden.
Die vorteilhafteste Mischung Metallsalz-Trägersubstanz beträgt etwa 5 bis 40 Gewichtsprozent Metallsalz im Kontakt. Die Reaktion kann bei 450 bis 5300 C durchgeführt werden, in vorteilhafter Weise bei 4800 C.
Auch nach längeren Betriebszeiten behält der erfindungsgemäße Katalysator seine volle Wirksamkeit und zeigt ein unverändert gutes Aussehen.
In den Beispielen bedeutet SE ein Metall der seltenen Erden.
Beispiel 1 60g SE (NO3)3, 12g AgNO3, 12g Th (NO3)4 und 12g UO2 (CH3COO)2 werden in Wasser zu 250ml Lösung gelöst, mit 300g Kaolin und 80 g Kieselgelmehl vermischt, gründlich durchgeknetet und zu länglichen Formlingen von 4 mm Durchmesser verpreßt.
Zur katalytischen Umsetzung werden in einem Ouarzrohr mit einem Innendurchmesser von 44 mm und einer Länge von 1 m eine 400 mm lange Kontaktschicht, das entspricht etwa 600 cm3, eingefüllt. Bei einer Temperatur von 4800 C wurde 10 cm3 Chlorwasserstoff und 2,5 cm3 Sauerstoff pro Sekunde durchgeleitet.
Mit dem Kontakt nach Beispiel 1 wurden unter den obengenannten Bedingungen 62°/o, d. h. die volle thermodynamisch mögliche Ausbeute, an Chlor bei dieser Temperatur erreicht.
Beispiel 2 60-g SE (NO3)3, 12gAgNO3und 12gTh (NO3)4 werden in Wasser zu 250 ml Lösung gelöst, mit 300 g Kaolin und 80 g Kieselgelmehl vermischt, gründlich durchgeknetet und zu länglichen Formlingen verpreßt.
Die Chlorausbeute beträgt unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie im Beispiel 1 60e/o, d. h., die volle thermodynamisch mögliche Ausbeute bei dieser Temperatur.
Beispiel 3 60g SE (NO3)3, 12g AgNO3. und 12g UO2 (CH3COO)2 werden in Wasser zu 250 ml Lösung gelöst, mit 306 g Kaolin und 80 g Kieselgelmehl vermischt, durchgeknetet und zu länglichen Formlingen verpreßt.
Unter den gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 1 beschrieben, beträgt die Ausbeute an Chlor 62 0/o.

Claims

PATENTANSPRUCH Katalysatoren für die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Salze oder Oxyde der seltenen Erden, des Silbers und des Urans oder des Thoriums oder beider auf inerte Träger wie Kaolin, Kieselgel, Kieselgur, Bimsstein u. a. aufgebracht sind.