DE2061093C3 - Verfahren zur Herstellung poröser, geformter, feuerfester Körper sowie deren Verwendung als Katalysatorträger - Google Patents

Description

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Temperatur em Bereich von 200 bis 560⁰C gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als erst. Temperatur ein Bereich von 250 bis 300⁰C gewählt w.rd

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4

Es ist auch bekannt, daß *Katalysatorträgermassen Ä dnvwWbt werden können, rÄrTiir bei niedrigen Temperaturen geformt damit aer *'*».. _{b jm a}||_gemeinen eines der werden kann. ^Jf?°^cn _Kata,_ysatorträgers und der feuerdarin daß sie eine angemessene Festig"n d bei den Temperaturen und _{1 sin}d, denen sie während des

!fff^!^Zfen werden. Es wurde gefunden, » Gebrauchs unww _{aus h draulischen} Bindemitteln daß die I rager,, w , _{ihre Fest}igkeit bei etwa

bestehen°*"™ _{dj Tempe}raturen, bei denen viele 600 C ^ver'^ie^":_n„_{en sta}ttfinden, oberhalb 600⁰C Hewichtige **»*?°^Ώ Nachteil, gegen welchen ein

gen, ist dies ein j _njcht ^^_ηη1 i_st.

^AnCSaB die Aluminate und Titanate bedalkalimetalle, beispielsweise Caicium-™™^a"^m _T - ' _{für aktive} Metall- oder ^ΧΑΧΚΪωΑ* und daß sie in An-

^MeU"™^yd~^a _c ^tal^y _a,'|_vsators bei der Temperatur der wesenhe.t des KJjiy» _OQ ^_{n k}

^lytischen Reakt on we.c

^Λε™⁰^*™^5<* ^S*d -Titanate der Erdalkalimetalle Die Alumina _ubstanzen auch auf anderen An»5 sind als ieuertesie a _ysatOrträger brauchbar. ^£^^ Packungsringe in gestimmter

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3<> s.nd diese

Anwendung finden. Bisher ^A^ *„„.„ _{den oben}

worden, bei wel- ^^ ₁₆₀₀X angewandt

^w«^den _F .. _{t die Au}f_gabe zugrunde, gestal-

»^el^™l^_T Zf schaffen, welche eine angetete, feuerteJf ^T^J _{und zur} Verwendung in messene Festigkeit besitzen unα

^^S^^^eri zur Herstei-

«,SS «fonnter, feuerfester Körper auf der poröser, g^ei°^ri™ · . ._titanaien ge-

Katalysatorträger.

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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung port· ^Erfindüngsgemäß kann das Verfahren zur Herstellung poröser, geformter, feuerfester Körper auf der Basis von Erdalkalialuminaten oder -titanaten auch dadurch gekennzeichnet sein, daß mindestens ein Oxid oder Hydroxid des Aluminiums und Titandioxid und mindestens ein wasserfreies Nitrat der Erdalkalimetalle

^m'f^inana^f^mf^^l^_r ^m^ncr «hotel!

Temperaturen und der Schwierigkeiten beim Sintern Bestandteile von (I) der feuerfesten Körper bzw. beim GieDcn des geschmol- Aluminiums und des

des Titans und (ti) der

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Nitrate der Erdalkalimetalle, sind ungefähr stochiometrisch, wobei die Mengen so gewählt werden, um sicherzustellen, daß das molare Verhältnis der Bestandteile von (i) und (ii) im erfindungsgemäßen Produkt etwa 1:1 beträgt. Ein leichter Oberschuß des Oxids des Erdalkalimetalls im Produkt ist zulässig.

Vorzugsweise wird als erste Temperatur ein Bereich von 200 bis 560⁰C gewählt, bei der das Nitrat des Aluminiums zu Aluminiumoxidhydrat umgewandelt wird und die Nitrate der Erdalkalimetalle in im wesentlichen wasserfreier Form erhalten werden. Die erste erhöhte Temperatur wird die Temperatur nicht überschreiten, bei welcher die Nitrate der Erdalkalimetalle merklich mit dem Aluminiumoxidhydrat oder Titandioxid reagieren, wobei diese Temperatur oberhalb etwa 500⁰C liegt. Die bevorzugte erste Temperatur kann innerhalb des Bereiches von 250 bis 300⁰C liegen.

Ein typisches Beispiel der Reaktionen, welche bei der ersten erhöhten Temperatur stattfinden, kann wie folgt engegeben werden:

4 Al(NOa)₃ · 9 H-O -* 2 Al₂O₃ + 12 NO, + 3 0- + 36 H₂O

· 4 H₂O -* Ca(NOa)₂ + 4 H₂O

Das sich ergebende Material besitzt eine leicht klebrige Konsistenz, die durch die Anwesenheit des im wesentlichen wasserfreien Erdalkalinitrats veruriacht wird, das als Binder für die andeien Bestandteile des Materials bei der Herstellung der Formkörper wirkt.

Die Herstellung der Formkörper kann durch allgemein bekannte Methoden und Vorrichtungen erfolgen, wie beispielsweise Pelletisieren, Tablettieren oder Extrudieren.

Vorzugsweise werden die Formkörpf dann auf eine Temperatur im Bereich von 650 bis 950⁰C, insbesondere auf 680 bis 75O°C, als zweite Temperatur erhitzt, bei der das Erdalkalinitrat und das Aluminiumoxid bzw. Titandioxid unter Bildung der entsprechenden Aluminate oder Titanate reagieren. Geht man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar von Oxid oder Hydroxid des Aluminiums oder Titandioxid und wasserfreien Erdalkalimetallnitrat aus, so wählt man vorzugsweise ebenfalls eine Temperatur in dem Bereich vc.i 650 bis 950°C, insbesondere 680 bis 75O°C, um die Formkörper aus diesem Gemisch zu brennen. Typische Reaktionen können in bezug auf das oben gegebene Beispiel wie folgt angegeben werden:

2 Ca(NO₃)₂ -> 2 CaO ■+ 4 NO 4 3 O₂
CaO + Al₂O₃ -* CaAl₂O₄

Die Festigkeit der Formkörper kann gesteigert werden, indem man, entweder vor der Bereitung der Formkörper, oder nach dem Erhitzen bei der zweiten erhöhten Temperatur, das zerkleinerte Material mit Wasser behandelt. Es kann erwünscht sein, die gestalteten Körper eine weitere Zeitspanne bei der zweiten erhöhten Temperatur zu erhitzen.

Die porösen, gestalteten Körper, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, besitzen angemessene mechanische Festigkeit zur Verwendung bei vielen Anwendungen in der chemischen Industrie und in verwandten Industrien. Die Korper bestehen aus Aluminaten oder Titanaten der Erdalkalimetalle oder aus einem Gemisch.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäß hergestellten, porösen, feuerfesten Formkörper als Katalysatorträger verwendet. Die Katalysatoren werden mittels allgemein bekannter Methoden aufgebracht, beispielsweise durch Imprägnieren oder Besprühen mit einer Lösung oder Suspension des Katalysatormaterials oder einer Vorstufe des Katalysators, Bestäuben

mit einem Katalysator oder dessen Vorstufe in zerteilter Form bzw. Pulverform, oder Wälzen der Formkörper in diesem gepulverten Katalysatormaterial. Je nach der Natur und Form des Katalysatormaterials oder dessen Vorstufe '»nd je nach der Farm, in welcher

xo der Katalysator schließlich verwendet wird, können die Körper, nach der Behandlung mit der Lösung, Suspension oder dem Pulver, auf solche Temperatur und unter solchen Bedingungen (beispielsweise in reduzierender Atmosphäre) erhitzt werden, wie dies erfor-

derlich ist, um das Katalysatormateria! oder dessen Vorstufe in die aktive Form des Katalysators umzuwandein.

Die Formkörper können ohne Zusatz anderen Materials als Packkörper jeder gewünschten Gestalt

so in Packtürmen verwendet werden, welche in der chemischen Industrie Anwendung finden.

Andere Verwendungen der erfindungsgemäßen Formkörper sind beispielsweise Filter für sehr feine Partikeln und Diffusionsmembrane für chemische und

as elektrochemische Prozesse.

Die Erfindung sei nunmehr an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei diese Beispiele über den Rahmen der Erfindung nichts aussagen.

Beispiel 1

Es werden feuerfeste Körper bereitet, indem man eine wäßrige Aufschlämmung herstellt, welche aus 410,4 g Bariumnitrat (Ba[NO₃I₈) und 1177,9 g Aluminiumnitrat (Al[NO₃Ia · 9 H₂O) besteht.

Die Aufschlämmung erhitzt man, um das Wasser im wesentlichen zu entfernen, und man hält dann für 18 Stunden bei 270°C.

Das sich ergebende Material wird zerbröckelt und durch ein Sieb mit 0,21 mm öffnur.gsweite gegeben, das etwa dem Sieb nach DIN Nr. 30 entspricht.

Das gepulverte Material wird zu Ringen der äußeren Dimensionen 16,5 · 16,5 mm verpreßt. Die Ringe erhitzt man 12 Stunden lang bei 700°C. Die erhaltenen Ringe besitzen angemessene mechanische Festigkeit.

Beispiel 2

Es werden unter Anwendung des gleichen Arbeitsganges, wie er im Beispiel I beschrieben ist, feuerfeste Körper bereitet. Die Ausgangsmaterialien in diesem Beispiel sind 360 g Magnesiumnitrat (Mg[NO₃I₂

• 6 H₂O) und 1054 g Aluminiumnitrat (AI[NO₃I₃

• 9 H₂O). Die erhaltenen Ringe besitzen angemessene

mechanische Festigkeit.
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Beispiel 3

Weitere feuerfeste Körper werden unter Anwendung der Arbeitsweise des Beispiels I bereitet mit den folgenden Ausgangsmaterialien; 159,8 g Titandioxid (TiO₈) und 522,8 g Bariumnitrat (Ba[NO₈]O- Die erhaltenen Ringe sind fest, und die Röntgenstrahlenanalyse zeigt, daß die Verbindungen vollständig zu Bariumtitanat umgewandelt sind.

Beispiel 4

Unter Befolgung der Arbeitsweise des Beispiels 1 werden feuerfeste Körper aus Calciumtitanat bereitet,

und zwar unter Anwendung der folgenden Ausgangsmaterialien: 79,9 g Titandioxid (TiO₈) und 236,2 g Calciumnitrat (Ca[NO₃)_a · 4 H_aO). Die erhaltenen Ringe sind fest.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Produktes bestehen darin, daß:

a) die erzeugten feuerfesten Körper porös sind,

b) die porösen geformten Körper mechanische Festig-

S c)

keit und Beständigkeit gegen thermische Stöße besitzen und die Festigkeit bei den hohen Temperaturen, welchen sie bei Gebrauch unterliegen, nicht verlieren,

die Körper bei niedrigen Temperaturen gebildet werden, im Vergleich mit denjenigen, welche nach dem Sinterverfahren hergestellt werden, wodurch eine beträchtliche Kosteneinsparung erzielt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung poröser geformter feuerfester Körper auf der Basis von Erdalkalialuminaten oder -titana ten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von mindestens einem Nitrat, Oxid oder Hydroxid des Aluminiums und/oder Titandioxids und mindestens einem Nitrat der Erdalkalimetalle auf eine erste Temperatur erhitzt wird, um das Gemisch vorzusintern, worauf das sich ergebende Material zerkleinen und das Material zu Körpern geformt wird und die Formkörper bei einer gegenüber der ersten höheren Temperatur bis zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit des Formkörpers für eine Zeitspanne gebrannt wird.

2. Verfahren zur Herstellung poröser, geformter feuerfester Körper auf der Basis von Erdalkahaluminaten oder -tJtanaten, dadurch gekennze.chnet, daß mindestens ein Oxid oder Hydroxid des Aluminiums und/oder Titandioxids und mindestens ein wasserfreies Nitrat der Erdalkalimetalle miteinander gemischt und das Gemisch zur Körpern geformt wird und die Fonnkörper bei einer erhöhfen Temperatur zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit des Körpers eine Ze.tspanne gebrannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Erdalkalimetalle Calcium, Barium, Strontium oder Magnesium verwendet