DE1078100B - Catalysts for the catalytic oxidation of hydrogen chloride - Google Patents
Catalysts for the catalytic oxidation of hydrogen chlorideInfo
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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.Catalysts for the catalytic oxidation of hydrogen chloride In the production of chlorine from hydrogen chloride and oxygen or oxygen-containing Gases after the Deacon process 4HCl + 02--2H30 + 2Cl2 have always been responsible for volatility the catalytically active components of the catalyst at the reaction temperatures from 300 to 5500 C considerable difficulties. This is especially true for the catalytically highly effective salts of copper, which are found in almost all of the corresponding Catalysts are included as a crucial component. The volatility of the Copper salts have a disadvantageous effect in practical operation by decreasing the catalytic activity of the contact grains and by adding contact grains in other places by the volatile copper chloride. It therefore has no attempts it fails to reduce the volatility of the catalytically active components. this can happen once by using, for example, the melts of copper chloride, Ferric chloride and potassium chloride can be used. On the other hand, one strives to be catalytic to find effective metal salts that have a lower volatility than copper salts exhibit. This fact is particularly important when the catalytic effective salt is applied to an inert contact carrier. For example the use of rare earth salts or chromium oxide or mixtures of both on an inert carrier. The connections just mentioned show only one poor catalytic effect and are not suitable for practical use. For example, in the patent literature for a contact with rare earths on pumice stone only a yield of 50/0 of the theoretical (thermodynamic) maximum Possible given a test temperature of 450 to 4600 C. According to their own Investigations with a chromium oxide contact the conversion is 9% of the thermodynamic one Possible (68 ° / o C12 in equilibrium) at a temperature of 4300 C and more stoichiometric Composition of the starting gases according to the above equation.
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. It therefore represents a technical advance, catalysts find the ones free of the highly effective but volatile copper compounds are and still an optimal reaction yield in the context of the Deacon process deliver. An optimal reaction yield will be that at a given temperature understood thermodynamically maximum possible.
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. It has now been found that when using the invention Catalysts, in which salts or oxides of the rare earths, of silver and of uranium or thorium or both on inert carriers such as kaolin, silica gel, Kieselguhr, pumice stone, etc. are applied for the catalytic oxidation of Hydrogen chloride the requirements described above are met.
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. As salts of rare earths, silver, uranium and thorium the nitrates are well suited, but also the chlorides and others. can be used.
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. The most advantageous mixture of metal salt and carrier substance is approximately 5 to 40 percent by weight metal salt in contact. The reaction can range from 450 to 5300 C, advantageously at 4800 C.
Auch nach längeren Betriebszeiten behält der erfindungsgemäße Katalysator seine volle Wirksamkeit und zeigt ein unverändert gutes Aussehen. The catalyst according to the invention is retained even after prolonged periods of operation its full effectiveness and shows an unchanged good appearance.
In den Beispielen bedeutet SE ein Metall der seltenen Erden. In the examples, SE means a rare earth metal.
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. Example 1 60g SE (NO3) 3, 12g AgNO3, 12g Th (NO3) 4 and 12g UO2 (CH3COO) 2 are dissolved in water to 250 ml of solution, with 300 g of kaolin and 80 g of silica gel powder mixed, thoroughly kneaded and formed into elongated moldings of 4 mm in diameter pressed.
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. For the catalytic conversion are in an Ouarzrohr with an inner diameter of 44 mm and a length of 1 m a 400 mm long contact layer, that corresponds about 600 cm3, filled. At a temperature of 4800 C, 10 cm3 of hydrogen chloride became and 2.5 cm3 of oxygen passed through it per second.
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. With the contact according to Example 1 were under the abovementioned conditions 62 ° / o, i.e. H. the full thermodynamically possible yield of chlorine at this temperature achieved.
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. Example 2 60-g SE (NO3) 3, 12gAgNO3, and 12gTh (NO3) 4 are in water dissolved to 250 ml of solution, mixed with 300 g of kaolin and 80 g of silica gel flour, thoroughly kneaded and pressed into elongated moldings.
Die Chlorausbeute beträgt unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie im Beispiel 1 60e/o, d. h., die volle thermodynamisch mögliche Ausbeute bei dieser Temperatur. The chlorine yield is under the same reaction conditions as in example 1 60e / o, d. i.e. the full thermodynamically possible yield this temperature.
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. Example 3 60g SE (NO3) 3, 12g AgNO3. and become 12g UO2 (CH3COO) 2 in water to 250 ml of solution dissolved, mixed with 306 g kaolin and 80 g silica gel flour, kneaded and pressed into elongated moldings.
Unter den gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 1 beschrieben, beträgt die Ausbeute an Chlor 62 0/o. Under the same conditions as described in Example 1, is the yield of chlorine 62%.
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