DE1156770B - Verfahren zur Herstellung eines Katalysatortraegers aus Bentonit und Tonerdehydrat - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Katalysatortraegers aus Bentonit und Tonerdehydrat

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DE1156770B
DE1156770B DEK44588A DEK0044588A DE1156770B DE 1156770 B DE1156770 B DE 1156770B DE K44588 A DEK44588 A DE K44588A DE K0044588 A DEK0044588 A DE K0044588A DE 1156770 B DE1156770 B DE 1156770B
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Germany
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bentonite
alumina hydrate
sodium
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carrier
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DEK44588A
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Dr Gerhard Koch
Dipl-Ing Karl-Herman Koepernik
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Kali Chemie AG
Original Assignee
Kali Chemie AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/16Clays or other mineral silicates
    • B01J35/613
    • B01J35/615

Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
K44588IVa/12g
ANMELDETAG: 26. AU G U S T 1961
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 7. NOVEMBER 1963
Es ist bekannt, zur Herstellung von Katalysatorträgern Tonmineralien für sich allein oder gegebenenfalls im Gemisch mit Tonerdehydrat oder Tonerde zu verwenden. Dabei werden als Tonmineralien im allgemeinen unbehandelte oder mit Säure behandelte Kaoline oder Bentonite eingesetzt.
Es wurde nun gefunden, daß ein Träger mit besonders vorteilhaften Eigenschaften auf einfache Weise hergestellt werden kann, wenn an Stelle des bisher eingesetzten Kaolins oder des unbehandelten im wesentlichen in der Ca-Form vorliegenden Bentonits oder des durch Säurebehandlung in die Η-Form übergeführten Bentonits ein in bekannter Weise mit Natrium- und/oder Lithiumionen belegter Bentonit im Gemisch mit einem Tonerdehydrat angewandt wird.
Zur Herstellung eines solchen Trägers wird ein mit Natrium- und/oder Lithiumionen belegter Bentonit mit einem Tonerdehydrat im Verhältnis von 1:9 bis 1: 0,25, vorzugsweise von 1:9 bis 1: 2,3, vermischt und anschließend das Gemisch in an sich bekannter Weise mit Wasser angepastet, zu Formungen verformt, getrocknet und bei 900 bis 13000C, vorzugsweise bei 950 bis 1050° C, V» bis 4 Stunden gebrannt. Ein auf diese Weise hergestellter Träger zeichnet sich durch besonders gute mechanische Festigkeit, hohe Abriebfestigkeit, eine große spezifische Oberfläche und gute Porosität aus.
Diese besonderen Vorteile werden durch die Verwendung eines mit Natrium- und/oder Lithiumionen belegten Bentonits erzielt. Bentonite, die als austauschfähige Kationen Natrium- und/oder Lithiumionen enthalten, sind bei Zugabe von Wasser besonders gut quellfähig. Sie verleihen einem Bentonit-Tonerdehydrat-Gemisch schon bei geringem Feuchtigkeitsgehalt die für die Verarbeitung notwendigen plastischen Eigenschaften und bewirken einen guten Zusammenhalt der verformten Masse.
Es ist bekannt, daß die Festigkeit der geglühten Träger wesentlich von der Menge des zum Anteigen der Masse verwendeten Wassers und von der eingesetzten Menge an Gleit- und Bindemitteln abhängt. Für die Erlangung guter mechanischer Festigkeit bei Aufrechterhaltung einer großen Oberfläche ist es erforderlich, mit möglichst wenig Wasser und Zuschlagstoffen auszukommen. Andererseits wird bei zu geringem Feuchtigkeitsgehalt die Masse schwer verformbar. Will man trotzdem mit wenig Wasser auskommen, ist der Zusatz von Gleitmitteln erforderlich. Um dann trotz des relativ hohen Gehaltes an Wasser und/oder Gleitmitteln eine gute Festigkeit zu erzielen, müssen die Träger höher geglüht werden als Verfahren zur Herstellung
eines Katalysatorträgers aus Bentonit
und Tonerdehydrat
Anmelder:
Kali-Chemie Aktiengesellschaft,
Hannover, Hans - Böckler -Allee 20
Dr. Gerhard Koch, Hannover,
und Dipl.-Ing. Karl-Hermann Koepernik, Hannover,
sind als Erfinder genannt worden
bei Anwendung von wenig Wasser und bei Verzicht auf Gleitmittel. Hohe Glühtemperaturen bedingen aber eine Verringerung der Oberfläche der Träger und damit auch der katalytischen Aktivität des fertigen Katalysators.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Natrium- oder Lithiumbentonits werden diese Schwierigkeiten ausgeschaltet, da infolge der guten Quellfähigkeit dieses Materials und der daraus resultierenden guten plastischen Eigenschaften nur eine geringe Wassermenge zur Verarbeitung erforderlich ist und demzufolge die Brenntemperatur so niedrig wie möglich, nämlich zwischen 900 und 13000C, vorzugsweise bei 950 bis 1050° C, gehalten werden kann, um trotzdem die notwendige mechanische Festigkeit zu erzielen.
Die bevorzugte Brenntemperatur wird davon abhängig sein, ob größerer Wert auf eine hohe mechanische Festigkeit oder auf eine große Oberfläche gelegt wird. Eine Brenndauer von Va Stunde bis 4 Stunden reicht im allgemeinen aus.
Eine weitere Möglichkeit, die Größe der Oberfläche zu beeinflussen, besteht in der Variation des Verhältnisses von Bentonit zu Aluminiumhydroxyd. Tabelle 1 zeigt, wie die Oberfläche von Trägern, die aus Na-Bentonit und einem handelsüblichen Hydrargillit gefertigt und bei 1000° C geglüht wurden, von dem Verhältnis der Ausgangskomponenten abhängt. In die Tabelle 1 ist gleichzeitig die Veränderung der
309 747/381
mechanischen Festigkeit, gemessen als Berstdruck in Kilogramm mit dem Gehalt an Bentonit aufgenommen.
Hydrargillit Oberfläche Berst-
Na-Bentonit des bei 1000° C drucK
°/o geglühten Trägers kg
°/o 90 m2/g 14
10 80 46 16
20 70 44 17
30 50 19 >20
50 14
Durch den Bentonit wird dem Träger die mechanische Festigkeit verliehen. Der mittlere Porendurchmesser und die Oberflächengröße des Trägers werden wesentlich durch die Art des verwendeten Aluminiumhydroxyds beeinflußt, wie sich aus Tabelle 2 entnehmen läßt. Die Träger sind jeweils aus 80 °/o Aluminiumhydroxyd und aus 20Vo Na-Bentonit hergestellt und bei 1000° C geglüht.
Aluminiumhydroxyd
modifikation
Hersteller Ober
fläche
Mittlere
Poren
durch
messer
mä/g A
Hydrargillit Martinswerk,
Bergheim
46 501
Pseudoböhmit Hydrolyse von
Alumiuium-
methyl-
glykolat
120 172
Böhmit Merck, Darm
stadt
65 295
Davison, Balti
more, USA.
119 163
Bayerit 77 167
Gemisch aus Baye
rit, Hydrargillit,
Pseudoböhmit ..
Versuche zeigen, daß schon ein Gehalt von 10°/o Natriumbentonit ausreicht, um z. B. zusammen mit einem grobpulvrigen a-Aluminiumhydroxyd bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt und Verzicht auf Gleit- und Bindemittel eine gut zu verarbeitende Masse zu ergeben und einen Träger guter Festigkeit zu erhalten. — Je nach den Einsatzbedingungen kann das Verhältnis von Bentonit zu Aluminiumhydroxyd zwischen 1: 9 und 1: 0,25 schwanken; bevorzugt wird im allgemeinen ein Verhältnis von 1:9 bis 1:2, 3, weil bei einer solchen Zusammensetzung der Träger besonders gute mechanische Eigenschaften besitzt.
Zur Bestimmung der mechanischen Festigkeit des erhaltenen Trägers wurde der Berstdruck gemessen, d. h. die Belastung in Kilogramm die notwendig ist, um einen 6-mm-langen Zylinder bei radialer Belastung zu zerbrechen.
Die Oberfläche wurde nach der BET-Methode durch Stickstoffadsorption bestimmt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Träger können auf bekannte Weise mit katalytisch aktiven Substanzen beaufschlagt werden. Solche Trägerkatalysatoren werden im allgemeinen in der Weise hergestellt, daß die gebrannten Träger mit den entsprechenden Metallsalzlösungen getränkt oder besprüht werden. Die Abscheidung der Metalle oder der Metalloxyde aus ihren Verbindungen kann durch Reduktion, Hitzezersetzung, Ausfällung usw. nach bekannten Verfahren vorgenommen werden.
Als katalytisch aktive Metalle bzw. Metalloxyde, die auf den erfindungsgemäßen Träger aufgebracht werden können, kommen unter anderem Platin und
ίο andere Metalle der Platingruppe in Betracht, des weiteren können Metalle oder Metalloxyde aus der Gruppe der Übergangselemente zur Anwendung kommen. Auch können Kombinationen mehrerer Metalle oder Metalloxyde verwendet werden, gegebenenfalls mit Zusätzen von Alkali oder Erdalkali, die z. B. als Stabilisatoren oder Promotoren dienen. Die Beladung des Bentonits mit Natrium- und/oder Lithiumionen kann auf die in der Technik übliche Weise geschehen, z. B. durch wiederholte Behand-
ao lung des Bentonits mit der Lösung von Natrium- und/oder Lithiumverbindungen, vorzugsweise eines Natrium- und/oder Lithiumsalzes, z. B. Natriumcarbonat, Natriumchlorid oder Lithiumchlorid.
a- Beispiel 1
Zur Herstellung des Trägers werden 100 g gepulverten, lufttrockenen Natriumbentonits mit 900 g pulverförmigen Ct-Al(OH)3 (handelsüblicher Hydrargillit) gut vermischt und mit 200 g Wasser verknetet.
Die Masse wird aus einer Strangpresse mit einer 4-mm-Düse ausgepreßt und der Strang auf 4 bis 8 mm Länge zerschnitten. Die feuchten Träger werden einige Stunden bei Temperaturen unter 100° C getrocknet und anschließend in einem Kammerofen geglüht. Bei Zimmertemperatur beginnend, wird die Temperatur langsam auf 1000° C erhöht. Diese Temperatur wird zur Erzielung der gewünschten Festigkeit eine Stunde gehalten. Abgekühlt wird zunächst in der geschlossenen, dann bei geöffneter Kammer. Während des Glühens wird ein Luftstrom durch die Ofenkammer geleitet. — Der Berstdruck des so hergestellten Trägers beträgt 15,8 kg, die Oberfläche wurde zu 44 m2/g bestimmt.
Beispiel 2
Ein Gemisch aus 20 kg Natriumbentonit und 80 kg grobpulvrigem a-Tonerdehydrat (handelsüblicher Hydrargillit) wird mit 25 kg Wasser vermischt und anschließend zu zylindrischen Trägern verformt. Diese werden kurze Zeit getrocknet und dann in einem Drehrohrofen während eines 40 Minuten dauernden Durchganges bis auf 1000° C geglüht.
Beispiel 3
Nach dem deutschen Patent 1 036 238 werden 255 g Aluminiummethylglykolat hergestellt. Das Aluminiummethylglykolat wird durch Vereinigen mit 200 ml entsalztem Wasser unter starkem Rühren im Temperaturbereich von 20 bis 30° C hydrolysiert.
Der gebildete Niederschlag wird durch Waschen mit entsalztem Wasser von Methylglykol befreit und dann bei 120° C getrocknet. Die erhaltene Substanz stellt im wesentlichen schlecht kristallisierten Böhmit (Pseudoböhmit) dar.
800 g des so hergestellten Produktes werden mit 200 g Natriumbentonit vermischt. Das Gemisch wird mit 600 g Wasser angeteigt, dann in einer Strangpresse verformt, die Stränge zu Zylindern zerschnitten,

Claims (1)

  1. 5 6
    bei 110: C 2 Stunden getrocknet und dann bei Tonerdehydrat, dadurch gekennzeichnet, daß mit
    1050c C geglüht. Der Berstdruck der fertigen, Natrium- und/oder Lithiumionen belegter Ben-
    3,6 mm starken Träger ist 17 kg, die Oberfläche be- tonit mit Tonerdehydrat im Verhältnis von 1: 9
    trägt 120 m2/g. bis 1: 0,25, vorzugsweise von 1: 9 bis 1: 2,3, ver-
    5 mischt und anschließend in an sich bekannter
    Patentanspruch: Weise mit Wasser verknetet, zu Formungen ver-
    Verfahren zur Herstellung von geformten Kata- formt, getrocknet und bei 900 bis 1300° C, vor-
    lysatorträgern hoher mechanischer Festigkeit und zugsweise bei 950 bis 1050° C, V2 bis 4 Stunden
    guter spezifischer Oberfläche aus Bentonit und gebrannt wird.
    © 309 747/381 10.63
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