DE1810554A1

DE1810554A1 - Verfahren zur gleichmaessigen Beladung mehrerer Rueckgewinnungsnetze bei der Wiedergewinnung des bei katalytischen Reaktionen,insbesondere bei der Ammoniakverbrennung,sich verfluechtigenden Platins

Info

Publication number: DE1810554A1
Application number: DE19681810554
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Burrekoven; Dr Hermann Holzmann; Dr Hans Roters
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1970-06-04

Description

Verfahren zur gleichmässigen Peladung mehrerer Rückgewinnungsnetze bei der Wiedergewinnung des bei katalytischen .a;tiorien, insbesondere bei der Ammoniakverbrennung, sich verflüchtigenden Platins.
Als Katalysatoren bei der NH3-Verbrennung dienen Drahtnetze aus Platin mit Zusätzen von 5 bis 10 % Rhodium. Die Reaktion 4 NH3 + 502 = 4 NO + 6H2O ist stark exotherm und hält die Katalysatornetze ständig auf der gewünschten Verbrennungstemperatur von 860 bis 94000.
Im Einsatz erleiden die Pt/Rh-NTetze erhebliche mit Formierung oder Aufmohrung bezeichnete Strukturänderungen, die mit einer stark Oberflächenvergrösserung verbunden sind. Die Formierung begünstigt den prozentualen Umsatz, ist aber begleitet von erheblichen Verlusten an Platin und Rhodium. Die Höhe der Edelmetallverluste ist direkt proportional der Menge an verbranntem NfI3 und ausserdem erheblich abhängig von dem : Druck, unter dem die Verbrennung stattfindet. Während beispielsweise bei drucklosen Anlagen rund 0,2 g Pt pro Tonne Stickstoff verlorergehen, sind es bei Druckanlagen mit 9 atü Verbrennungsdruck bereits bis zu 1,8 g Pt pro Tonne Stickstoff. Diese Edelmetallverluste beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit der Ammoniakverbrennung, besonders bei Druckanlagen, ganz erheblich.
Es sind daher Verfahren bekannt geworden, die es ermöglichen, einen erheblichen Teil des verlorengehenden Platins zurückzugewinnen. Ein solches bekanntes Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass das verlorengehende Platin unmittelbar in der Nähe der Pt/Rh-Netze @@mpfförmig ist. Dieses Verfahren besteht daher darin, @@@@@@@@ittelbar hinter den Pt/Rh-Katalysatornetzen Körpe@@@@@@@@@te@@irkung eingesetzt werden, die die Platinatome aus dem @@sst@@@@herausgettern. Die Gettermaterialien bestehen aus Ede@ @tallen, vorzugsweise aus Pd-Legierungen mit 0,10 bis 40 % Au, und werden in Form von massiven Drahtnetzen angewendet Je nach der Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase kann ein Netz aus beispielsweise einer Legierung von 80 % Palladium und 20 % Gold mit 1 024 Maschen/cm2 und 0,09 mm Draht-# 10 - 70 % des verlorengehenden Pt/Rh auffangen.
Je höher der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit der Reaktionsgase ist, dest@ geringer ist die Auffangwirkung der Natze. So beträgt bei drucklosen Anlagen die prozentuale Rückgewinnung eines Netzes beispielsweise 60 bis 70 %, bei 9 atü-Anlagen aber nur noch 10 bis 15 %.
Um bei Druckanlagen auf höhere Rückgewinnungsquoten zu kommen, ist es daher erforderlich, mehrere Auffangnetze gleichzeitig hintereinander anzubringen. Dabei hat es sich gezeigt 9 dass die prozentuale Platinaufnahme der einzelnen Auffangnetze direkt proportional der jeweiligen Platindampfkonzentration im Gasstrom ist, d.h., jedes nachfolgende Anffangnetz fängt um den Prozentsatz weniger auf, mit dem das vorhergehende Netz bzw. die vorhergehenden Netze bereits Platin aus dem Gasstrom herausgegettert heraus Wenn das erste. Netz bei einer 7 atü-Anlage und einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,72 m/sec. beispielsweise 23 % des Pt-Dampfes herausgettert, gettert das zweite Netz ebenfalls 23 % von dem noch verbleibenden Anteil, das sind 17,7 % der ursprünglich vorliegenden Menge an Platin im Gasstrom. Für mehrere Netze errechnet sich die gesamte prozentuale Rückgewinnung nach der Formel: S = #1 -# 1 - ### #n# # 100 Hierin bedeutet S die prozentuale Rückgewinnung aller Netze und a die prozentuale Rückgewinnung des ersten Netzes; n ist die Anzahl der Netze. Die Zahl der eingesetzten Rückgewi@nungsnetze richtet sich nach dem Prozentsatz des Pt/Ith, der uruckgewonnen werden soll.
Bislang hat man sich mit dieser einfachen llintereinanderschaltung der Rückgewinnungsnetze, die eine begrenzte Lebensdauer haben, begngt und hat in Kauf genommen, dass beispielsweise das an letzter Stelle gelegene Netz viel weniger Platin aufgenommen hat als das an erster Stelle gelegene und hat alle Netze nach einer bestimmten laufzeit, die von der IIaltbarkeit er Netzdrähte ablingt, ausgebaut, nasschemisch ge -schieden und die Edelmetalle Palladium, Gold, Platin und Rhodium wieder in reiner Form gewonnen.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens hängt aber in erster Linie davon ab, wieviel Platin ein Rückgewinnungsnetz im Verhältnis zu seinem Ausgangsgewicht auigenommen hat. Für das erste Netz können das beispielsweise 80 * sein. Das letzte von beispielsweise vier Netzen hat, wenn a = 23 % ist, dann aber nur ca. 35 % an Pt/Rh, bezogen auf sein Ausgangsgewicht, aufgenommen.
Der Kostenaufwand für 1 g zurückgewonnenes Platin setzt sich zusammen aus: den Herstellungskosten für das Rückgewinnungsnetz, den Verlusten, die an Palladium auftreten und die gewichtsmässig etwa 1/3 der aufgenommenen Pt-Menge,betragen, den Aufarbeitungskosten für das mit Platin beladene Rückgewinnungsnetz, und den Zinsen für das Edelmetall für den Zeitraum des Einsatzes.
Bei dem letzten Netz eines Netzpaketes entstehen trotz einer viel kleineren Menge an zurückgewonnenem Platin fast die gleichen Kosten wie bei dem ersten Netz, denn die Herstel° lungskosten, die Aufarbeitungskosten und der Zinsendienst sind für beide Netze praktisch gleich. Der Kostenaufwand für das zurückgewonnene Platin des letzten Netzes, beispielsweise des vierten Netzes, ist deshalb etwa doppelt so hoch wie für das erste. Das beeinträchtigt die Wirts¢haftlichkeit des Pt-Rückgewinnungsverfahrens in ganz erheblichem Ausmass.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das es erlaubt, bei der Anwendung mehrerer Auffangnetze alle Netze mit der gleichen Platinmenge zu beladen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Aufiangnetze mit Drähten von kleinerem Durchmesser, trotz geringerer wirk -samer Oberfläche, praktisch genausoviel Platin auffangen wie Netze mit dickeren Drähten, d.h. Auffangnetze mit beispielsweise 1 024 Maschen/cm2 und 60 /um Drahtdurchmesser fangen etwa genau so viel Platin auf wie Netze mit ebenfalls 1 024 Maschen/cm2 und 90 /um Drahtdurchmesser. Auch Netze mit grösserer Maschenweite bei gleichem Drahtdurchmesser gettern aus einem Gasstrom, der dampfförmiges Platin enthält, fast ebensoviel Platin,heraus wie Netze mit geringerer Maschenweite. Diese überraschenden Ergebnisse geben die Möglichkeit, alle hintereinander angeordneten RUckgewinnungsnetze gleich stark mit Platin beladen zu lassen. Erfindungsgemäss werden die Ausgangsgewichte der einzelnen RUckgewinnungsnetze nach dem abgestuften geringeren Platinangebot für die jeweils nachfolgenden Netze angepasst. Diese Anpassung erfolgt erfindungsgemäss durch die stufenweise Verringerung des Drahtdurchmessers bei gleicher Maschenzahl pro Flächeneinheit bei den einzelnen Netzen oder durch die stufenweise Verringerung der Maschenzahl pro Flächeneinheit bei gleichbleibendem Drahtdurchmesser oder durch eine Sombination beider Massnahmen.
Bei einer prozentualen Rückgewinnung pro Netz von 23 % sind beispielsweise folgende Drahtstärken für eine gleichmässige Beladung mit 80 % Platin, bezogen auf das Ausgangsgewicht der Netze, bei einer Einbauzeit von ca. 90 Tagen' bei 1 024 Maschen pro cm2 erforderlich: Drahtdurchmesser Gewicht für 1 m2-Netz 1. Netz 90 /um 580 g 2. Netz 84 /um 450 g 3. Netz 75 /um 358 g 4. Netz 65 /um 272 g Bei dieser Abstufung der Drahtdurchmesser ist die absolute Menge des aufgenommenen Platins zwar nach wie vor für jedes Netz verschieden, da das Platinangebot vom ersten bis zum vierten Netz hin abnimmt, sie beträgt jedoch für alle Netze ca. 80 % ihres Ausgangsgewichtes.
Einer in 90 Tagen aufgefangenen Platinmenge von insgesamt 1 328 g steht bei Anwendung von vier erfindungsgemäss in ihrer Drahtstärke nach obiger Tabelle abgestuften Auffangnetzen ein Einsatzgewicht von 1 660 g am Pd/Au gegenüber, während bei der Verwendung von vier Auffangnetzen mit jeweils 90 µm Drahtdurchmesser das Einsatzgewicht an Pd/Au 4 580 g = 2 320 g beträgt0 Diese erfindungsgemässe Verringerung des Einsatzgewichtes der Rückgewinnungsnetze verringert die Kosten für 1 g zurückgewonnenes Platin ganz beträchtlich.
Vorteilhafterweise empfiehlt es sich, das geringere Gewicht der nachfolgenden Netze nicht durch die entsprechende Durchmesserverringerung von Kette und Schussdraht gleichzeitig vorzunehmen, sondern für Kette und Schuss unterschiedliche Drahtdurchmesser zu wählen.

Claims

PAT ENTANS PRjICHE

1. Verfahren zur gleichmässigen Deladung mehrerer Rüokgewinnungsnetze bei der Wiedergewinnung des bei katalytischen Reaktionen, insbesondere bei der Ammoniakverbrennung mittels Pt/Rh-Katalysatoren, sich verflüchtigen-.

den Platins, bei dem die Rückgewinnungsnetze vorzugsweise unmittelbar hinter den Katalysatornetzen angeordnet sind, dadurch gekbnnzeichnet, dass die Ausgangsgewichte der einzelnen Rückgewinnungsnetze stufenweise dem geringer werdenden Platinangebot im Gas strom angepasst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen RUckgewinnungsnetze durch eine stufenweise Verminderung der Drahtdurchmesser erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen Rückgewinnungsnetze durch entsprechende Verminderung der Drahtdurchmesser gleichmässig für Kette und Schuss herbeigeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen RUckgewinnungsnetze durch Änderung der Drahtdurchmesser nur der Schussdrähte oder nur der Kettendrähte erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen Rückgewinnungsnetze durch Änderung der Drahtdurchmesser der Schussdrähte erfolgt.

PAT ENTANS PRÜCHE 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen Rückgewinnungsnetze durch eine stufenweise Verminderung der Naschenzahl pro Flächeneinheit erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Ausgangsgewichte der einzelnen Rückgewinnungsnetze durch eine ICombination von stufenweiser Verminderung des Drahtdurchmessers und der Maschenzahl pro Flächeneinheit erfolgt.