DE1234197B - Verwendung eines Nickel-auf-Traeger-Katalysators zur Umsetzung von Methan mit Wasserdampf - Google Patents

Verwendung eines Nickel-auf-Traeger-Katalysators zur Umsetzung von Methan mit Wasserdampf

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DE1234197B
DE1234197B DEK45116A DEK0045116A DE1234197B DE 1234197 B DE1234197 B DE 1234197B DE K45116 A DEK45116 A DE K45116A DE K0045116 A DEK0045116 A DE K0045116A DE 1234197 B DE1234197 B DE 1234197B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
COIb
Deutsche Kl.: 12 i - 1/18
Nummer: 1 234 197
Aktenzeichen: K 45116IV a/12 i
Anmeldetag: 3. November 1961
Auslegetag: 1.6. Februar 1967
Es ist bekannt, Kohlenwasserstoffe in Gegenwart von Wasserdampf, häufig unter Zumischung von Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltigen Gasen, zu Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemischen oder zu Gemischen aus niedermolekularen Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff zu spalten. Für die Spaltung kommen hauptsächlich in Betracht: Methan, Äthan, Propan, Butan, Flüssiggase, Leichtbenzine, Abgase der Erdölhydrierung, Erdgas, Kokereigas usw. Ebenso sind Verfahren bekannt, Schutzgas durch Spaltung von Propan oder Ammoniak häufig unter Zugabe von Luft zu erzeugen.
Als Katalysator für diese Spaltreaktion werden meistens Nickel katalysatoren verwendet, die auf einen Träger aufgebracht sind. Die für diese Zwecke verwendeten Katalysatorträger enthalten im allgemeinen als wesentlichen Bestandteil Magnesiumoxyd. Häufig sind sie kompliziert zusammengesetzt und umständlich herzustellen.
Bei den heute in der Industrie verwendeten hochaktiven Kontakten handelt es sich durchweg um agglomerierte Katalysatoren, die durch Brikettieren (Tablettieren) pulverförmiger Gemische erhalten werden. Meist werden sie in der Form von Vollzylindern oder zylindrischen Ringen hergestellt. Da diese Formkörper einzeln gepreßt werden müssen, ist diese Art der Herstellung kostspielig, und zwar um so kostspieliger, je kleiner die gewünschten Dimensionen sind. Man war daher gezwungen, bisher verhältnismäßig große Abmessungen der Katalysatoren von etwa 10 bis 40 mm zu wählen. Derartig große Katalysatorformlinge erfordern entsprechend groß dimensionierte Kontaktrohre von etwa 200 mm Durchmesser, während Katalysatoren mit geringerem Durchmesser von etwa 1,5 bis 6 mm in kleineren Kontaktrohren eingesetzt werden können. Formlinge in der Größenordnung von 1,5 bis 6 mm Durchmesser sind aber bei diesen Tablettenpreßverfahren zu teuer.
Andererseits ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatorträgern vorgeschlagen worden, bei dem chemisch unbehandelter Ton mit Aluminiumhydroxyd, gegebenenfalls unter Zusatz von Porosierungs- und Gleitmitteln, vermischt, zu Formungen verformt, gegebenenfalls bei Temperaturen vorzugsweise unter 1000C getrocknet und bei etwa 900 bis 14000C, vorzugsweise bei 1000 bis UOO0C, gebrannt wird.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Umsetzung von Methan mit Wasserdampf verbessern und wirtschaftlicher gestalten läßt, wenn man einen Nickel-auf-Träger-Katalysator verwendet, der einen durch Verformung eines Gemisches aus Aluminiumhydroxyd und chemisch unbehandeltem Ton und anschließendes Verwendung eines Nickel-auf-Träger-Katalysators zur Umsetzung von Methan mit
Wasserdampf
Anmelder:
Kali-Chemie Aktiengesellschaft,
Hannover, Hans-Böckler-Allee 20
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Karl H. Koepernik, Hannover
Brennen der getrockneten Formlinge bei etwa 900 bis 1400°C, vorzugsweise bei 1000 bis 11000C, hergestellten Träger enthält, welcher in an sich bekannter Weise mit einer Nickelsalzlösung getränkt, bei Temperaturen um 1000C getrocknet und anschließend bei etwa 6000C geglüht worden ist.
Zur Herstellung des Katalysators wird chemisch unbehandelter grubenfeuchter Ton, der zuvor lediglich einer von der keramischen Industrie her bekannten Reinigung von groben Fremdbestandteilen unterzogen worden ist, getrocknet und gemahlen, mit einem handelsüblichen Aluminiumhydroxyd, gegebenenfalls unter Zusatz von Porosierungs- und Gleitmitteln vermischt, zu Formungen verformt, bei Temperaturen von etwa 1000C getrocknet und anschließend bei etwa 900 bis 1400°C, vorzugsweise bei 1000 bis HOO0C, gebrannt. Dieser so hergestellte Träger wird mit einer Lösung eines Nickelsalzes, gegebenenfalls unter Zusatz bekannter Promotoren, wie Verbindungen von Kupfer, Eisen u. a. m., getränkt, bei Temperaturen von etwa 1000C getrocknet und anschließend bei etwa 6000C geglüht.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines so hergestellten Katalysators die Umsetzung von Methan mit Wasserdampf nahezu quantitativ verläuft.
Ein weiterer Vorteil, der durch die Verwendung dieses Nickelkatalysators erzielt wird, liegt darin, daß die Umsetzung von Methan mit Wasserdampf wesentlich wirtschaftlicher wird, da der Nickelkatalysator infolge seiner hohen mechanischen Stabilität eine lange Lebensdauer gewährleistet.
709 509/396
Außerdem ist die Herstellung des beschriebenen Nickelkatalysators sehr einfach und billig, da zur Formgebung eine Schneckenstrangpresse mit Schneidvorrichtung verwendet wird, die eine billige Produktion von Strangpreßlingen kleiner Dimensionen, z. B. von einem Durchmesser von 2 bis 4 mm ermöglicht. Trotz des einfachen Verfahrens des Strangpressens erhält man Formlinge hoher mechanischer Festigkeit, wie sie bei anderen hochaktiven Spaltkatalysatoren nur bei Anwendung sehr hoher Preßdrücke in Tablettenpressen erreicht wird. Infolge der kleinen Dimensionen zeichnet sich daher der beschriebene Katalysator durch hohe äußere Oberfläche, bezogen auf ein bestimmtes Reaktorvolumen, aus. Dadurch wird die Möglichkeit gegeben, die für die Spaltung der Kohlenwasserstoffe verwendeten Röhrenofen bei gleicher Leistung erheblich kleiner zu dimensionieren, d. h. sowohl Länge wie Durchmesser der Reaktionsrohre können gegenüber den üblichen Typen herabgesetzt werden. Man kommt z. B. mit Rohrdurchmessern von 20 bis 80 mm aus.
Der Wärmeübergang, d. h. die Zufuhr der erforderlichen Reaktionswärme ist bei kleineren Rohrdurchmessern erleichtert, wodurch höhere Kontaktbelastungen und damit höhere Durchsätze ermöglicht werden.
In der Möglichkeit, bei gleicher Leistung der Spaltanlage den Röhrenofen (Brennkammer und Kontaktrohre) erheblich kleiner zu dimensionieren, liegt ein weiterer wesentlicher Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der sich durch die Verwendung des beschriebenen Nickel-Spaltkatalysators erzielen läßt.
Beispiel
86,5 kg getrockneter und gemahlener Kaolinitton werden mit 37 kg Aluminiumhydroxyd mit etwa 65 °/0 Al2O3 und 6,2 kg Aktivkohle, Körnung 0,2 bis 0,75 mm, unter Zugabe von 23,4 kg Wasser gemischt, in der Strangpresse zu Strangpreßlingen von 4 mm . Durchmesser gepreßt und auf Längen von etwa 5 bis 10 mm geschnitten. Nach dem Trocknen bei Temperaturen um 1000C werden die Strangpreßlinge in zwei Stufen im Drehrohrofen bei 550°C und schließlich bei 10000C gebrannt. In einem Tränkkessel werden die Träger mit einer fast gesättigten Nickelnitratlösung [3 kg Ni(NO3)2" 6H2O in 1 kg Wasser] Stunden bei 90° C getränkt und dann bei 120° C getrocknet. Der nickelsalzhaltige Träger wird schließlieh im Drehrohrofen bei 6000C calciniert. Der fertige Katalysator enthält in guter Verteilung 5°/0 Nickel.
Die Druckfestigkeit des Trägers beträgt 15,5 kg.
Die Spaltaktivität des so hergestellten Katalysators ίο wurde unter den folgenden Bedingungen geprüft:
Volumenverhältnis Methan zu
Wasserdampf 1:1,5
Katalysatortemperatur 7000C
Raumgeschwindigkeit des
Methans (ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes) ... 600 Nl CH4/h/l
Katalysator
zo Bei einer Gasexpansion von 4,0 lag die Zusammensetzung des gewonnenen Spaltgases bei:
1,8 "/„CO,,
23,3% CO,
73,7 I0 H2,
0,9% CH4.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines Nickel-auf-Träger-Katalysators zur Umsetzung von Methan mit Wasserdampf, der einen durch Verformung eines Gemisches aus Aluminiumhydroxyd und chemisch unbehandeltem Ton und anschließendes Brennen der getrockneten Formlinge bei etwa 900 bis 14000C, vorzugsweise bei 1000 bis HOO0C, hergestellten Träger enthält, welcher in an sich bekannter Weise mit einer Nickelsalzlösung getränkt, bei Temperaturen um 1000C getrocknet und anschließend bei etwa 6000C geglüht worden ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 938 611, 944 187;
    deutsche Auslegeschrift Nr. 1 096 337.
    709 509/396 2. 67 © Bundesdruckerei Berlin
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE938611C (de) * 1952-11-04 1956-02-02 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Herstellung eines hochaktiven Katalysators fuer die Methanspaltung
DE944187C (de) * 1952-10-06 1956-06-07 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Herstellung eines Katalysators fuer die Methanspaltung
DE1096337B (de) * 1957-12-21 1961-01-05 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur Herstellung eines hochaktiven Katalysators fuer die Methanspaltung

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DE1096337B (de) * 1957-12-21 1961-01-05 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur Herstellung eines hochaktiven Katalysators fuer die Methanspaltung

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