DE128554C

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Publication number: DE128554C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Herstellung von Kontaktsubstanzen für katalytische Processe geschieht bekanntlich in der Weise, dafs man entweder feste Unterlagen, wie z. B. Asbestfasern, Thonkörper ia. s. w., mit der wirksamen Substanz imprägnirt, oder aber in der W^Teise, dafs man Mischungen herstellt aus Lösungen der wirksamen Substanz, z. B. Platinchlorid und der als Träger dienenden Körper, wie der löslichen Salze der Alkalien, alkalischen Erden, Erden und Metalle (vergl. die Patentschrift 102244), die Mischung trocknet, hierauf Körper von gewisser Stücköder Kornform auf mechanischem W^rege herstellt, und diese dann in trockenem Zustande in die Kontaktapparate einfüllt.

Durch die vorher vorhandene oder vorher gebildete Form der Körper waren in allen Fällen die Kanäle bezw. Zwischenräume bedingt, welche nach Aufschichtung der Masse in den Kontaktapparaten für das Passiren der Kontaktgase offen blieben.

Von diesen bekannten Herstellungsarten der Kontaktfüllungen unterscheidet sich die nachstehend beschriebene neue Methode im Wesentlichen dadurch, dafs sie die Bildung der Wege und Kanäle für die Kontaktgase nicht durch blofse Aufschichtung der in fester Form gegebenen Körper erzielt, sondern diese Kanalbildung durch einen .Gasstrom bewirkt, welcher durch die in einem Zustande der Flüssigkeit oder Formbarkeit befindliche Masse hindurchgeführt wird. ...

Die für die Ausübung des Kontaktprocesses erforderliche starre Form der Kontaktfüllungen wird dadurch erzielt, dafs den ursprünglich mehr oder weniger flüssigen oder doch breiigen Substanzen während des Durchleitens des Gasstromes zugleich derjenige Bestandtheil entzogen wird, welcher den flüssigen, breiigen oder schlammigen Zustand bedingt. Dieser flüssige Bestandtheil kann in den meisten Fällen Wasser sein, obwohl auch andere verdunstende Flüssigkeiten Anwendung finden können. Die Fortführung bezw. Verdunstung der Flüssigkeit wird zweckmäfsig durch vorherige Erwärmung des 'zur Kanalbildung dienenden Gasstromes beschleunigt.

Der angewandte Gasstrom besteht am einfachsten aus atmosphärischer Luft. Unter Umständen können auch Feuerungsgase, die kontaktgase selbst, überhitzter Wasserdampf oder beliebige andere Gase für die Kanalbildung und gleichzeitige Trocknung der Masse benutzt werden.

Als Ausgangsmaterial für die Bildung der Kontaktfüllungen können alle Körper dienen, welche sich in einen breiigen, schlammigen oder flüssigen Zustand überführen lassen und die nach dem Trocknen einen genügenden Zusammenhalt besitzen oder sich geben lassen, damit die gebildeten Blasen und Kanäle durch die Stärke des Gasstromes nicht wieder zerstört werden. Solche Alisgangsmaterialien sind z. B. Thon, Lehm oder Gipspulver, auch Asbestmehl, welche mit Wasser zu einem Brei oder Schlamm angerührt werden. Die wirksame

Substanz, ζ. B. in Form von Platinchlorid, wird am einfachsten diesem Wasser als Lösung beigefügt. Es kann aber auch metallisches Platin oder ein. anderes wirksames Material in fein vertheilter Form dem Brei oder Schlamm beigemischt werden.

Besonders geeignet für das angeführte Herstellungsverfahren von Kontaktkörpern sind auch diejenigen Substanzen, welche in den gelösten Zustand übergeführt werden können, wie z. B. die in der Patentschrift 102244 angeführten löslichen Salze der Alkalien, alkalischen Erden, Erden und Metalle. Diese werden zweckmä'fsig in so concentrirter Lösung — gemischt mit der Lösung der wirksamen Substanz— angewandt, dafs die Abscheidung und der Aufbau der festen Salzbläschen sofort erfolgt, sobald beim Durchleiten der heifsen Luft die Verdunstung der Lösungsflüssigkeit beginnt.

Anstatt der Lösungen der Salze kann man auch in vielen Fällen direct Krystalle benutzen, welche beim Erwärmen in ihrem Krystallwasser ganz oder theilweise schmelzen. Die Platinsalzlösung bezw. die fein vertheilte wirksame Substanz wird in solchen Fällen der Salzkrystallmasse beigemischt und derartig vertheilt, dafs die Krystallmasse davon ziemlieh gleichmäfsig durchsetzt wird.

Die Ausführung des Herstellungsverfahrens der Kontaktmasse kann in offenen Kesseln oder röhrenförmigen Apparaten geschehen, deren Boden mit geeigneten Gasvertheilern ve'rsehen ist.

Um eine möglichst gleichmäfsige Porosität der Kontaktmasse zu erzielen, empfiehlt es sich, die Einfüllung der ganzen flüssigen, schmelzbaren oder breiigen Masse nicht auf einmal zu bewirken, sondern die Aufschichtung allmählich vorzunehmen, indem eine weitere dünne Schicht erst wieder aufgetragen wird, nachdem die vorhergehende durch den Gasstrom getrocknet ist.

Es gestattet unser Verfahren fernerhin, die Herstellung der Kontaktmasse in den gleichen Apparaten zu bewirken, welche später zur Ausübung des Kontaktprocesses selbst benutzt werden. Wird in einem solchen Apparat die Kontaktfüllung allmählich aufgebaut, so erreicht man über den ganzen Querschnitt vertheilte feine Kanälchen, deren Anzahl und Weite dem später anzuwendenden Kontaktgasstrom dadurch in hohem Mafse angepafst werden kann, dafs man für den Aufbau einen Gasstrom von der annähernd gleichen Stärke des späteren Kontaktgasstromes anwendet.

Für eine derartige Ausführung geeignete Apparate sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

In der Zeichnung stellt in Fig. ι α ein kräftiges Gebläse beliebiger Construction dar, welches die angesaugte atmosphärische Luft durch Rohr b nach dem Heizrohrsystem c führt, zum Zweck, die durch die Heizrohre im regelmäfsigen Strome streichende Luft auf eine angemessene Temperatur zu erwärmen. Die Heizung dieses Systems kann durch die gewöhnliche Rostfeuerung d, durch Gasfeuerung, durch Abhitze oder sonstwie in beliebiger Weise erfolgen. In der dargestellten Ausführungsform passirt die Luft die oberen Rohre von vorn nach hinten und hierauf die unteren Reihen von hinten nach vorn und tritt sodann durch das Rohr e, welches mit einem Thermometer f versehen ist, in den Bodentheil g eines Kesselapparates über. Dieser Kesselapparat kann aus einem Ganzen bestehen, oder auch, wie dargestellt, aus einzelnen Theilen i¹ i¹¹ i^m u. s. w., in deren Zwischenboden sich jedesmal eine Oeffnung für den Gasdurchtritt befindet, und welche mittels Flanschen und Schrauben zusammengefügt werden.

Eine jede einzelne Abtheilung erhält für sich einen Siebboden h¹ h^u h^ul u. s. w. Der Aufbau des Apparates erfolgt dann in der Weise, dafs zunächst der Siebboden h¹ und der Stofs i¹ auf den Bodentheil g aufgeflanscht werden.

Als Trägermaterial für die wirksame Substanz, Platin u. s. w., soll beispielsweise ein lösliches Salz, wie Magnesiumsulfat, dienen. Da die Krystalle dieses Salzes so viel Wasser enthalten, dafs sie darin ganz oder theilweise zum Schmelzen gebracht werden können, so sind diese direct zum Einfüllen in den Apparat geeignet, nachdem sie mit Platinsalzlösung gemischt worden sind. Oder aber man stellt bei Anwendung derartiger hygroskopischer Salze aus der wasserfreien Salzmasse Körnungen her, welchen allmählich durch Uebergiefsen oder durch längeres Lagern an feuchter Luft so viel Wasser beigefügt wird, dafs sie dadurch in einen schmelzbaren oder doch sinterbaren Zustand übergeben.

Die wirksame Substanz, soweit sie nicht, bereits in den Salzkörnern enthalten ist, kann der Besprengungsflüssigkeit beigemischt werden. Damit beim Beginn der Operation die in dem heifsen Luftstrome ganz oder theilweise schmelzende Masse nicht durch den Siebboden hindurchtropft, ist es zweckmäfsig, den letzteren zunächst mit einer dünnen Schicht trockenen Salzes oder anderen geeigneten Materials zu bedecken. Sodann wird nach erfolgter Anheizung des Rohrsystems das Gebläse a in Gang gesetzt und die Luft mit einer Temperatur von etwa 200 bis 300⁰ C. in den unteren Kesseltheil g eingeblasen. Sobald dieser und die untere Deckschicht des Siebbodens heifs geworden sind, wird mit dem Aufschichten der schmelzbaren bez\v. sinterbaren Masse begonnen, indem zunächst eine

Claims

dünne Lage des platinirten Salzes über die Deckschicht ausgebreitet wird. Die heifse Luft bahnt sich überall Wege durch die Krystallmasse und verursacht dabei durch ihre Wärme, dafs die Krystallgruppen oberflächlich zu "schmelzen beginnen, unter Entweichung des Krystallwassers sich aufblähen und zu einer schwammigen Masse zusammensintern. Ist die erste Schicht durch den heifsen Luftstrom zur Trockne gebracht, so wird eine zweite Schicht aufgegeben u. s. f., bis der ganze Kesseltheil annähernd gefüllt ist.

Durch den successiven Aufbau wird eine möglichst gleichmäfsige Porosität und Kanalbildung in der gesammten Füllung herbeigeführt.

Ist der untere Kesseltheil gefüllt, so kann ein zweiter Stofs iⁿ mit Siebboden h¹¹ aufgeflanscht und unter Fortsetzung des Luftblasens in gleicher Weise angefüllt werden, wie i¹ u. s. f., bis der ganze Apparat zusammengestellt ist. Nachdem die Füllung erfolgt und der bisher oben offene Apparat durch einen Deckel I abgeschlossen ist, kann sofort mit der Ausübung des Kontaktprocesses begonnen werden. Man hat nur nöthig, den Lufteintritt zur Gebläsemaschine abzustellen und die Saugleitung mit denjenigen Apparaten in Verbindung zu setzen, aus welchen die Kontaktgase — beim Schwefelsäureprocefs ein Gemisch von S O₂ und Luft bezw. die Röstgase von Schwefelerzen ■—· zugeführt werden. Aufserdem ist das Gasabführungsrohr k am Kontaktapparat mit den S Og-Absorptionsgefäfsen in Verbindung zu bringen.

Fig. 2 der Zeichnung bezieht sich auf die Ausführung des Verfahrens, wenn als Kontaktapparat mehrere hinter einander angeordnete einzelne Kessel zur Anwendung kommen. Die Bewegung und Erhitzung der für die Porenbildung benöthigten Gase geschieht in derselben Weise wie in Fig. ι.

Nach der Erwärmung treten die Gase in den Bodentheil g des ersten Kessels ein und vertheilen sich durch den Siebboden h gleichmäfsig über den ganzen Querschnitt. Die successive Einfüllung der schmelzbaren Masse erfolgt durch das geöffnete Mannloch /, durch welches gleichzeitig die die Feuchtigkeit wegführenden Gase entweichen.

Ist die volle Schicht i aufgefüllt und getrocknet, so wird der Mannlochdeckel / geschlossen und dadurch werden die heifsen Gase gezwungen, durch das Rohr k in den Bodentheil g¹ des zweiten, oben noch offenen Kessels überzutreten und sich durch Siebboden h^! zu vertheilen. Die Auffüllung der Kontaktmasse in diesem Kessel erfolgt in gleicher Weise wie bei dem ersten, und ebenso wird auch nach Schlufs des Mannlochdeckels I¹ der dritte Kessel gefüllt u. s. w. Um eine vorzeitige Abkühlung der erhitzten Gase auf dem langen Wege durch sämmtliche Kessel möglichst zu verhindern, können die letzteren sowie auch die Verbindungsrohre k k¹ u. s. w. mit Wärmeschutzmasse umhüllt werden, eine Vorkehrung, die auch für den nachfolgenden Kontaktprocefs von Nutzen ist.

Der letzte Rohrstutzen k^u wird schliefslich nach erfolgter Füllung zur Weiterführung der Kontaktgase mit den SO₃ -Absorptionsapparaten verbunden.

In gleicherweise wie bei den vorbeschriebenen Salzmassen kann auch bei Anwendung breiiger oder schlammiger Massen, die fein vertheilte unlösliche Stoffe, wie Thon u. s. w., enthalten, verfahren werden. Bei diesen, die kein Krystallwasser gebunden enthalten, könnte selbst die Anwendung unerwärmter Luft genügen, doch würde unter diesen Umständen die Zeitdauer des Trockenprocesses sehr in die Länge gezogen werden.

An Stelle der Siebböden kann man auch für die Gasverteilung parallel zum Kesselboden angeordnete, mit dem Gaseintrittsstutzen verbundene Rohrschlangen benutzen, die nach unten mit zahlreichen Löchern oder offenen Rohrstutzen versehen sind, durch welche das Gas in die breiige, flüssige oder schmelzbare Masse eintritt.

Um die Porosität bezw. Blasenbildung in der Masse zu verstärken, kann man den eigentlichen Trägermaterialien solche Stoffe zusetzen, welche die Eigenschaft besitzen, sich bei der Erhitzung unter Zersetzung aufzublähen, wie z. B. Zucker, Leim u. s. w. Die aus diesen Körpern zurückbleibende Kohle verbrennt später, sobald die Temperatur auf schwache Rothglut gesteigert wird.

Die technischen Vortheile dieses Verfahrens der Kontaktmassenherstellung bestehen in der einfachen Ausführung, der verhältnifsmäfsig grofsen Porosität und demzufolge Wirksamkeit der erzielten Kontaktsubstanzen, und ferner, wenn die Ausführung in den Kontaktapparaten selbst vorgenommen wird, in dem Umstände, dafs durch eine angemessene Stärke des Gasstromes die Anzahl und die Weite der sich bildenden Kanäle und Poren dem später anzuwendenden Kontaktgasstrome in einfacher Weise angepafst werden können.

Pate nt-A ν Sprüche:

ι. Verfahren zur Herstellung poröser Kontaktmassen für katalytische Processe, dadurch gekennzeichnet, dafs durch die in gelöstem, flüssigem, breiigem oder schlammigem Zustande befindliche oder beim Erwärmen im Krystallwasser oder in aufgesaugter Flüssigkeit ganz oder theilweise schmelzbare Kontaktträgermasse, welcher die eigentliche

■ Kontaktsubstanz in irgend einer Form bei-

gemengt ist, ein event, erhitzter Gasstrom bis zur Austreibung des den gelösten, flüssigen, breiigen, schlammigen oder schmelzbaren Zustand bedingenden Bestandtheils der Masse und Umwandlung derselben in eine für den Kontaktprocefs hinreichend widerstandsfähige starre Form hindurchgetrieben wird, zum Zwecke der Bildung von Kanälen, Blasen oder Poren in der Masse.

Die Ausführung des durch Anspruch ι geschützten Verfahrens unter Anwendung und Aufbau eines aus mehreren, mit Siebboden oder anderen Gasvertheilern versehenen Abtheilungen zusammensetzbaren, nach Beendigung des Verfahrens für den Kontaktprocefs direct verwendbaren Kessels oder Cylinders in der Weise, dafs eine weitere noch leere Abtheilung erst angeschaltet wird, wenn der Aufbau der Kontaktmasse in der vorhergehenden beendet ist (Fig. i). Das durch Anspruch 2 geschützte Verfahren dahin abgeändert, dafs man eine Mehrzahl von einzelnen mit Gasvertheilern versehenen. Kammern oder Kesseln anwendet, welche durch Rohrleitungen in der Weise zu einem, nach Beendigung des Verfahrens für den Kontaktprocefs ebenfalls direct verwendbaren Apparat vereinigt sind, dafs nach erfolgtem Aufbau der Kontaktmasse in der vorhergehenden Kammer jedesmal durch Abschlufs der Füllöffnung der heifse Gasstrom in die folgende Kammer zwecks Aufbau der Kontaktfüllung weitergeführt werden kann, bis sämmtliche Einzelkammern gefüllt sind (Fig. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.