DE1542221A1

DE1542221A1 - Kontakt-Koerper zur Durchfuehrung katalytischer Reaktionen in der Gasphase sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1542221A1
Application number: DE19651542221
Authority: DE
Inventors: Urbanek Dipl-Ing Andrzej; Kon Dipl-Ing Edward; Weychert Dr Stefan
Original assignee: Instytut Chemii Ogolnej
Current assignee: Instytut Chemii Ogolnej
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-14
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1135247A; FR1466587A

Description

"Kontakt-Korper zur Durchführung katalytischer Reaktionen in der Gasphase sowie Verfahren zu dessen Herstellung." Gegenstand der Erfindung ist ein aus beliebiger Kontakt-Plasse hergestellter Kontakt-Korper, welcher zur Durchj führung katalytischer Reaktionen in der Gasphase dient sowie die Herstellungsweise dieses Körpers.
Wie bekannt, sind Kontakte, welche allgemein zur Durchführung katalytischer Reaktionen in der der Gasphase dienen, aus Kontakt-Massen in Form von unregelmässigen Kornern, Zylindern, Tabletten oder anderer in besondere Form gepresate Stoffe wie z. B. Ringe, Sättel usw. hergestellt.
Aus der polnischen Patentschrift 101 951 sind ebenfalls Körper in Form perforierter Elättchen, welche viele Offnungen mit einem kleinen Durchmesser aufweisen, bekannt.
Die hier erwähnten Kontakt-Elemente weisen keine grossen Dimensionen auf, meistens liegen sie in der Grösaenordnung von einigen bis zu 19 mm. Man-bringt sie in grosser Menge auf den Boden oder Rohren des Kontakt-Apparates unter, wo sie eine kontaktierende Schicht bilden. In der Regel ist jedoch der Ausnützungsgrad der inneren Oberfläche von bekanntenKontakt-Elementen(Kornern)nichtgross, da grosse Diffuaionawiderstände auf dem Weg der Gase im Inneren der Kontakt-Poren auftreten. Dadurch wird natürlich die effektive katalytische Aktivität der Kontakt-Körper erniedrigt.
Die Diffusionswiderstände sind um so kleiner, je kleinere Dimensionen der Kontakt-Körper aufweist, jedoch rufen kleine Korper wiederum hohe hydrodynamische Widerstände der Schicht den strömenden Gasen gegenüber hervor. Diese Tatsache zwingt uns dazu, in der Praxis ziemlich grosse Kontakt-Körner, welche einen niedrigen Ausnutzungsgrad der inneren Oberfläche aufweisen, anzuwenden.
Durch Anwendung der Körper nach der Erfindung konnten diese Schwierigkeiten'überwunden werden. Der Kontakt-Körper nach der Erfindung wird durch ein Paket beliebiger Dimensionen dargestellt. Dieses ist aus miteinander verschlungenen Fäden, welche aus der Kontakt-Masse bestehen und in Form von Fadennudeln vorliegen, gebildet. An den Kreuzungsstellen sind die Fäden miteinander verklebt und zwischen den Fäden wurden zahlreiche Lücken für den dynamischen Durchfluas des Stromes der Reaktionsgass stehen gelassen. Die Darstellungaweisa des Körpers nach der Erfindung beruht auf dem Auspressen der Kontakt-Masse als Fäden in Form dunner Nudeln und auf ihrer Anordnung und Versohlingung in Pakete beliebiger Form und Dimensionen sowie anschliessendem Trocknen dieser Pakete. Das Anordnen der ausgepressten Pakete kann z. B. auf einem Transportband stattfinden, auf welchem sie getrocknet und in Blöcke beliebiger Dimensionen und Formen zerschnitten werden.
Dank des kleinen Durchmessers der Fäden, aus welchen die Körper nach der Erfindung gebildet werden, erzielt man eine beträchtliche äussere Oberfläche der Kontakt-Masse und eine gute Ausnützung der inneren Porenoberfläche, welche in einer derartig geformten Kontakt-Hasse für die reagierenden Gase leicht zugänglich ist. Aus diesen Gründen ist die summarische katalytische Aktivität der Masse, bezogen auf die Gewichts-Einheit der Kontakt-Masse für die nach der Erfindung hergestellten Körper einige Male grösser als die Aktivität der allgemein angewendeten Körner, Zylinder usw.
Gleichzeitig wird durch die steife Konstruktion der miteinander verschlungenen und an den Kreuzungsstellen miteinander verklebten, aus der Kontakt-Iliasse bestehenden Fäden, die Bildung zahlreicher Durchgänge für den dynamischen Durchfluss der Gase bedingt. Dank dieser Durchgänge ist der hydrodynamische Widerstand der auf diese Weise geformten Pakete bedeutend geringer als der hydrodynamische Widerstand einer katalytisch gleichwertigen Schicht eines normal angewendeten Körner-Kontaktes. Durch diese steife Verbindung der FëdRn miteinander wird die Gefahr beseitigt, dass sich die Sontakt-bíasse pulverisiert, was bei den aus Körnern bestehenden hontakt-Schichten der Fall ist. Die Form der Körper nach der Erfindung kann der Gestalt und den Dimensionen des Kontakt-Apparates angepasst werden, wodurch die Beschickung und maximale Ausnützung des Arbeitsraumes erleichtert wird. Besonders günstig ist es, wenn die Pakete die Form und Dimensionen eines oder mehrerer normaler Ziegelsteine aufweisen.
Die Kontakt-liasse zur Herstellung der Körper nach der Erfindung kann Träger, aktive katalytische Substanzen sowie Aktivatoren und wenn nötig ebenfalls plastifizierende Zusätze wie z. B. Lehm, Stärke, Klebstoffe usw. enthalten, welche das Auspressen der Masse in Fäden erleichtern. Die aktiven Substanzen sowie die Aktivatoren können ebenfalls vollständig oder teilweise in die schon geformten Körper eingeführt werden, so z. B. durch deren Sättigung mit Lösungen dieser Substanzen oder sie können auch durch chemische Reaktionen in den schon geformten Körpern gebildet werden.
Die Körper nach der Erfindung kann man durch Anwendung entsprechend ausgewählter Kontakt-Massen zur ßusSührung aller Arten von katalytischen Reaktionen in der Gasphase verwenden. Sie können besonders in solchen Sällen brauchbar sein, wo es auf eine hohe katalytische Leistungsfähigkeit der Katalysator-Masse ankommt wie z. B. bei der Konvertierung von Kohlenoxyd, der Synthese und Oxydation von Ammoniak, der Oxydation von Schwefeldioxyd und andere. Gleichzeitig, da der Weg der Gase in den Poren der Körper nach der Er-. findung kürzer ist als der Weg der Gase in den Boren körniger Kontakte, eignen sich die Körper besonders zur Durchführung solcher Kontakt-Prozesse, in welchen das gewünschte Produkt als Ergebnis der Begrenzung des Verlaufes chemischer Reaktionen auf eine bestimmte Stufe erhalten wird.
Zu solchen Prozessen gehören die Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyd, die Oxydation von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid, die Oxydation von Benzol zu Maleinsäureanhydrid und viele andere organische Kontakt-Reaktionen.
B e i s ç i e 1 1 Zur Durchführung der Oxydation von Schwefeldioxyd wurden die. Körper nach der Erfindung aus einer Kontakt-Masse hergestellt, die die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist : weisser Kreidemergel (Kleselerde)......... 65 Vanadium/V/-oxyd....................... 7 Kaliumkarbonat......................... 15 Kaliwasserglas, spez. Gew. 1, 35 10 Wasser .................................. 45 Die Kontakt-Masse wurde aus den angegebenen Bestandteilen durch Auflösung der entsprechenden Menge an Kaliumkarbonat in Wasser, Zugabe von Vanadium/V/-oxyd und weiter bei 80°C durch Zugabe des Kaliwasserglases und anschliessender Zugabe der Kieselerde unter sorgfältigem Rühren hergestellt.
Aus der erhaltenen Kontakt-Masse presste man mit Hilfe einer Presse dünne Fäden in Form von Fadennudeln. Die Fäden wurden unter gleichzeitiger Verschlingung angeordnet, wodurch sich die Fäden an den Kreuzungsstellen zu Paketen der Dimensionen 12 x 20 x 20 cm miteinander verklebten.
Anschliesaend trocknete man diese Pakete. Auf solche Weise hergestellte Kontakt-Körper weisen eine drdmal höhere Aktivität bei der Oxydation von SO2 im Vergleich zum normal angewendeten Körner-Kontakt auf. Ausserdem besitzt der auf diese Weise hergestellte Körper einen hydraulischen Widerstand für die durchströmenden Reaktionsgase, welcher fünfmal kleiner ist als wie bei einem normalen Körner-Kontakt (auf eine gleiche katalytische Menge der Kontakt-Masse berechnet).
B e i s p i e 1 2 Die Pakete wurden nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Man glühte sie bei einer Temperatur von 500°C und erzielte dadurch eine Zunahme der machanischen Widerstandsfähigkeit.
B e i a p i e 1 3 Zur Durchfiihrung der Konvertierung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf wurden die Körper nach der Erfindung aus einer Kontakt-Masse, welche die folgende Zusammensetzung aufweist, hergestellt : Eisenoxyd Fe2O3................. 65 Gew. Irozent Chromoxyd Cr2O3 ............... 5 Gew. Prozent Man stellte die Kontakt-Masse durch Mischen von Eisenoxyd mit Chromit-Erz in einem solchen Verhältnis dar, um weiter oben angegebene iroportionen der einzelnen Bestandteile zu erhalteIl. Anschliessend wurde diese Mischung gemahlen und durch Zugabe von Water eine plastische Masse erzielt.
Die Kontakt-Korper wurden aus dieser Masse analog wie in Beispiel 1 hergestellt und die erhaltenen Pakete bei einer Temperatur von 450°C getrocknet. Man verwendete die fertigen Kontakt-Körper im Verfahren der Konvertierung von Kahlenoxyd mit Wasserdampf. Sie wiesen eine um 2 1/2 mal höhere katalytische Aktivität als die bekannten Körner-Kontakte auf.
Patentansprüche :

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Der Körper aus der Kontakt-Masse zur Druchführung chemischer Reaktionen in der Gasphase ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein Paket beliebiger Dimensionen und Formen darstellt, gebildet aus miteinander verschlungenen und an den Kreuzungsstellen verklebten dünnen Fäden in Form von Fadennudeln, hergestellt aus der Kontakt-Ilasse und viele freie Durchgänge für den dynamischen Durchfluss des Stromes der Reaktionsgase dazwischen stehenlassend.
2. Verfahren zur Herstellung von Kontakt-Körpern nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kontakt-Masse beliebiger Zusammensetzung mit oder ohne einem Gehalt an plastifizierender Stoffe unter Verwendung einer beliebigen Presse in dünne Fäden, welche eine Fadennudel-Form aufweisen, presst, diese Fäden unter gleichzeitiger Verschlingung in Pakete beliebiger Dimensionen und Formen anordnet, auf eine solche Weise, dass sich die Fäden an den Kreuzungsstellen miteinander verklebten und dabei zahlreiche freie Offnungen für den Gasdurchfluss stehen bliebtn und anschliessend die Pakete trocknet uder glüht.
. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man katalytisch aktive Substanzen und Aktivatoren in die Körper-Masse vor und/oder nach deren Formung einführt, durch deren Sättigung mit Lösungen dieser Substanzen oder auf andere bekannte Weise oder auch diese Substanzen in der Masse der Körper durch chemische Reaktionen bildet.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Körper nach dem Trocknen einer Wärmebehandlung und/oder einer Behandlung mit reaktionsfähigen Gasen unterwirft.