DE1085504B

DE1085504B - Verfahren zur Herstellung von Metallkatalysatoren durch Reduktion

Info

Publication number: DE1085504B
Application number: DEB52863A
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Diewald
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-04-16
Filing date: 1959-04-16
Publication date: 1960-07-21
Also published as: BE589399A

Description

Verfahren zur Herstellung von Metallkatalysatoren durch Reduktion Bei vielen exothermen Reaktionen, beispielsweise bei der Ammoniaksynthese, werden Metallkatalysatoren verwendet, die erst innerhalb des Reaktionsraumes aus den entsprechenden Oxyden durch Reduktion gebildet werden. Für die Aktivität des Katalysators sind die Bedingungen, unter denen die Reduktion vorgenommen wird, von großer Bedeutung.
Normalerweise wird die Reduktion eines Ammoniak katalysators mit Synthesegas unter Betriebsdruck bei Temperaturen zwischen 400 und 5000 C durchgeführt.
Es ist bekannt, daß der Ammoniakkatalvsator dann seine höchste Aktivität erreicht, wenn er bei möglichst niedriger Temperatur und hoher Gasgeschwindigkeit reduziert wird, so daß der Wasserdampfgehalt des Gases hinter der Reduktionszone möglichst gering ist.
Eine niedrige Reduktionstemperatur bedingt aber eine lange Reduktionsdauer, die unerwünscht ist, da das Ingangkommen der Synthese verzögert wird, und weil das Ammoniak, welches schon während der Reduktion in steigendem Maße gebildet wird, sich bis zum Ende der Reduktion zusammen mit dem Reduktionswasser abscheidet. Höhere Gasgeschwindigkeit verkürzt die Reduktionsdauer, da das am Katalysator gebildete Wasser schnell wegtransportiert wird.
In einer Betriebsanlage kann man nun Temperatur und Gasgeschwindigkeit für die Reduktion nicht so einstellen, wie es für die optimale Aktivität des Katalysators wünschenswert wäre. Erstens kann man die Temperatur nur so niedrig halten, daß die Reduktion noch mit einer angemessenen Geschwindigkeit verläuft; zweitens ist man in der Gasgeschwindigkeit begrenzt, da man mit dem gegebenen Anheizsystem nur eine bestimmte Gasmenge pro Zeiteinheit auf die Reduktionstemperatur aufheizen kann.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeidet, wenn man bei der Herstellung von Metallkatalysatoren durch Reduktion der in Schichten angeordneten Metalloxyde mit an diesen Katalysatoren anschließend einzusetzenden wasserstoffhaltigen Gasen und Einführung dieser Gase zwischen die Katalysatorschichten als erste Katalysatorschicht eine aus bereits reduziertem und gegebenenfalls stabilisiertem Katalysator bestehende Schicht verwendet. Das Stabilisieren des bereits reduzierten Katalysators ist von Vorteil, weil dieser pyrophor und daher schwierig zu handhaben ist. Die Verfahren zum Stabilisieren von Katalysatoren sind bekannt. An dem reduzierten und gegebenenfalls stabilisierten Katalysator beginnt, nachdem er die Reduktionstemperatur erreicht hat und die vom Stabilisieren herrührende dünne Oxydhaut wieder reduziert ist, alsbald die Bildung von Ammoniak in voller Stärke. Durch diese exotherme Reaktion wird das Gas so stark aufgeheizt, daß es die erste Schicht mit einer bedeutend höheren Temperatur verläßt, als zum Reduzieren des dahinterliegenden unreduzierten Katalysators nötig ist. Durch Zumischen von kaltem Synthesegas zwischen der Schicht aus reduziertem und der aus unreduziertem Katalysator wird der Gasstrom auf Reduktionstemperatur ahgekühlt. Damit werden gleichzeitig die Gesamtgasmenge und die Gasgeschwindigkeit vergrößert. Wegen der Ammoniakbildung in der ersten Katalysatorschicht enthält das Gas jetzt auch einen höheren Gehalt an Ammoniak als bei der bekannten Arbeitsweise. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Ammoniakbildung bei dem in dem Stadium der Reduktion befindlichen Katalysator nur gering ist.
Die Ammoniakbildung führt nämlich während des Reduzierens manchmal zu unerwünschten örtlichen Temperatursteigerungen in dem Katalysator, der gerade reduziert wird.
Wenn alle Schichten aus Metalloxyd bestehen, dann findet in der ersten Schicht nur eine geringe Ammoniakbildung statt, das Gas wird nicht zusätzlich erwärmt und darf nicht durch Zumischung von kaltem Gas gekühlt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in allen Schichten ist konstant, und das Gas reichert sich mit verhältnismäßig viel Wasser an, weil auch in der ersten Schicht nur wenig Ammoniak gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile: 1. Die Aktivität des Katalysators wird verbessert, da er mit hoher Gasgeschwindigkeit reduziert wird und da die Reduktionstemperatur wegen des höheren Ammoniakgehaltes im Reduktionsgas leicht auf der gewünschten Höhe gehalten werden kann.
2. Die Reduktionszeit wird verkürzt, weil die Reduktion mit hoher Gasgeschwindigkeit schnell verläuft und weil die erste Schicht des Katalysators schon reduziert in den Syntheseofen eingefüllt wird.
Auch gegenüber einer vollständigen Füllung des Syntheseofens mit reduziertem Katalysator bringt das angegebene Verfahren Vorteile. Die Herstellung des reduzierten und stabilisierten Katalysators außerhalb des Syntheseofens ist komplizierter als die Reduktion des Katalysators im Ofen, so daß man bestrebt sein wird, die eingesetzte Menge dieser Kontaktart möglichst klein zu halten. Außerdem ist der reduzierte Katalysator auch weniger bruchfest als der unreduzierte, so daß er besonders beim Einfüllen in die tieferen Schichten des Ofens infolge der großen Fallhöhe leicht Staub bildet. Wird er jedoch nur in die obere Schicht eingefüllt, wie das beim erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist, so ist die Fallhöhe klein, und es entsteht fast kein Staub, der, wenn er entsteht, von den tieferliegenden Katalysatorschichten festgehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei der Reduktion anderer Katalysatoren, die eine exotherme Reaktion katalysieren, z. B. bei der Herstellung des Metallkatalysators für die Methanolsynthese, angewandt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Metallkatalysatoren durch Reduktion der in Schichten angeordneten Metalloxyde mit an diesen Katalysatoren anschließend umzusetzenden wasserstoffhaltigen Gasen und Einführung dieser Gase zwischen die Katalysatorschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Katalysatorschicht aus bereits reduziertem und gegebenenfalls stabilisiertem Katalysator besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 528 915.