DE2341624A1 - Katalysator fuer die oxydation von ammoniak - Google Patents
Katalysator fuer die oxydation von ammoniakInfo
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Description
DEUTSCHE GOLD- UND SILBEiI-SCHEIDEANSTALT VOBMALS ROIiSSLEIl
Frankfurt/Main, Weißfrauenstrasse 9
Katalysator .für die Oxydation von Ammoniak.
Die Erfindung betrifft einen Katalysator für die Oxydation von Ammoniak zur Erzeugung von SticKoxiden für die Salpetersäureherstellung,
bestehend aus einem Netzpaket, das Drahte aus Edel-r
metall- und Unedelmetall-Legierungen enthält.
Durch die Oxydation von Ammoniak werden die zur Herstellung von
Salpetersäure benötigten Stickoxide gewonnen. Bei diesem prozess
finden als Katalysatoren vornehmlich platin-fUiodium-Legierungen
Anwendung. Technologische und physikalisch-chemische Gründe
waren massgcbend für die heute fast ausnahmslos genutzte Form
engTjH-schiger Kotze. in dichter Packung aufeinanderliegend werden1
von diesen bis zu 50 Stück in einem Reaktor angeordnet. Derartig
gebildete Katalysatornetasysteme werden von dem bis auf
250 C vorgewärmten Aiamoniak-Luftgomisch durchströmt. Dabei
findet der mit grosser positiver Warinotonung verbundene Umsatz
in Stickoxide und wasscrdampf statt. Die Ausbeute an Stickoxiden
schwankt zwischen 90 und 9& {/o.
Als Folgo der an dem Katalysator stattfindenden thermischen Vorgänge
niuiat dieser während dos O^ydatioiisprozesses eine Temperatur
zwischen 820 und 95O0C an. Die Netze unterliegen somit
während ihrer Betriebszeit einer erheblichen thermischen Beanspruchung, der sich in Hochdruck Silagen noch eine beträchtliche
mechanische Belastung überlagerte Kiorau.s resultiert ein beachtlicher
verschleiso, der in Verbindung nit den in ihrer Ursache
noch wenig geklärten, bei der Reaktion auffcrotendon hohen
Verliis.to. an p.lai.in und iihodiu:·! ein ijöufigurf V/eehsoln auu umarbeiten der Kataiysatornetze erforderlich üiuoht.
509814/0935
BAD ORIGINAL
Da sich seit einigen Jahren die Entwicklung fortsetzt, grössere Drücke und. höhere Temperaturen bei der Ainnioniakverbrennung an- .
zuwenden, bedeutet das, dass die Zeiträume zwischen zwei Netzwechseln sich verringern und damit die Stillstandszeiten der Anlagen
zunehmen. Diesen Tatbestand lassen alle bisherigen Bemühungen,
welche zum Ziele haben, die Menge des eingesetzten Platin-itfiodium-Katalysators und/odex" die Verluste desselben zu verringern
und/oder eine Verbesserung der Ausbeute an Stickoxiden zu bewirken, unberücksichtigt. Bisweilen wird im Hinblick auf die
Nutzungsdauer der Netze diesem Gesichtspunkt sogar entgegengewirkt.
Bekannt sind Verfahren, die unter Ersatz eines Teiles der Katalysatormenge
durch ein ströniungsteclmisch günstig wirkendes regelinässiges
oder unrogeluiässigcs Geflecht von ünedelmetalldrähten
zu einer Verringerung der Katalysatormenge und dadurch auch zu
einer Senkung der Platinverluste führen (DT-OS 2 101 188 und DT-OS 2 239 51^)· Ein Nachteil dieser Verfahren bestellt darin,
dass die eingesetzten Katalysatornetze aus Platin-Rhodium infolge
der vorerwähnten Beanspruchung in recht kurzen zeitliehen Abständen
regelmässig erneuert v/erden müssen.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindimg, einen Katalysator
in Netzform zu finden, der dan bei der Ammonilcoxydation auftretenden
thermischen und mechanischen Beanspruchungen möglichst lange standhält und damit die Stillstandzeiten dei" Verbrennungsanlagen
vermindert.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man
Netzpakete verwendet, in denen alle oder ein Teil der einzelnen Netze des Netzpaketes sowohl Drähte aus einer Platin-nhodium-Legierung
als auch Drähte aus oxydationsbeständigen, warmfesten Unedelmetall-Legierungen enthalten.
50981 A/0935
Diese erfindungsgemässen Katalysatornetzo haben eine bedeutend
längere Lebensdauer als die bekannten Katalysatornetze aus Platinilhodium-Legierungen,
so dass die Häufigkeit des Netzwechsels in den Verbrennungsanlagen verringert werden kann. Gleichzeitig
wird mit den erfindungsgemässen Katalysatornetzen eine
den bekannten Verfahren gleichwertige Verminderung des Platineinsatzes und eine damit verbundene Senkung der Verluste an
diesem Metall erreicht.
Das Netzgewebe ist vorzugsweise ein Mischgewebe aus Platin-ilhodium-Drähten
mit bis zu 30 $ Rhodium und Unedelmetalldrähten eines zünder- und hitzebeständigen Stahles. Besonders vorteilhaft ist
die Verwendung eines Stahles mit Gehalten von 20 bis 25 $>
Chrom und 3 bis 5 fo Aluminium. Der Durchmesser der Unedelmetalldrähte
liegt in der Grössenordnung derjenigen der Edelmetalldrähte, nämlich
bei 0,06 bis 0,15 mm.
Es hat sich erwiesen, dass diese Unedelmetalldrähte als Träger für die eingewobenen Katalysatorfilamente wirken und dadurch
eine längere Nutzung ihrer katalytisehen Eigenschaft ermöglichen.
Aus diesem Verhalten sowie aus den erheblichen Einsparungen an eingesetzter Katalysatorinenge und deren Verlusten resultieren für
den Prozess der Ammonialcverbrennung in allen Bremiertypen wesentliche
wirtschaftliche Vorteile.
Vorteilhafterweise bildet man das Netzgewebe so aus, dass entweder
nur die Kettendrähtc oder nur die Schussdrähte aus der Unedelmetall-Legierung bestehen. Um den Katalysatornetzen eine
noch höhere Lebensdauer zu verleihen, kann man aber auch einen Teil der Kettendrähte aus Platin-Rhodium durch Unedelmetalldrähte
- vorzugsweise in regelmässiger Anordnung - ersetzen und für die Schussdrähte ebenfalls Unedelmetall verwetiden. Genaus.ogut kann
aber für die Schussdrähte in diesem Fall auch eine Platin-Rhodium-Legierung
Verwendung finden. Weiterhin ist es möglich, die
509814/0935
einzelnen Katalysatornetze eines Netzpaketes mit einem verschieden
grosscn Anteil an Unedelmetalldrähten auszustatten, was je nach dem Typ der Verbrennungsanlage weitere Vorteile
bringen kann.
Durch den Einsatz der erfindungsgemässen Katalysatornetze bleibt
die Umwandlungsrate von Ammoniak in Stickoxide - im Vergleich zu den bekannten Katalysatoren - unverändert.
Die folgenden Beispiele sollen die Vorteile des erfindungsgemässen
Katalysators näher erläutern:
In einer 7atü-Anlage wurden anstelle von 35 pt10Hh-Netζen solche
mit einem um 50 r/o verminderten Edelmetallgehalt eingesetzt, d.h.
die Schussdrähtc der Netzgewebe bestanden aus einer Eisenlegierung
mit 23 £· Chrom und k c/o Aluminium. Dabei stellte es sich heraus,
dass bei einem unveränderten Umsatz von 91 bis 93 $ die Betriebszeit
zwischen zwei Netzwechseln von 60 Tagen auf 85 Tage gesteigert
werden konnte und dabei der Verlust von Platin und Rhodium von 1,85 g/t N-NII7 auf 1,14 g/t N-NII- abgesunken war.
Eine Verlängerung der Einsatzzeit der Netze von 180 auf 270
Tage wurde in einer 2,5 atü-Anlage .mit einer Flächenbelastung
von 5 ta to N/m", cliircii den Einfc'ui er?indiiri/$g£u;aHR«e.r ϊΤοί-ze der
Zusammensetzung nach Beispiel 1 erreicht. Der Pt-Verlust von
0,66 g/t N-M-I, konnte dabei auf 0,35 g/t N-NlI, vermindert werden,
SAD
509814/0935
Schliesslich konnte in einer mit 22 tato N/m" belasteten 7 atü-Anlage
eine Laufzeit von I36 Tagen mit 25 Mischgewebenetzen nach
Beispiel 1 während eines Einsatzes erzielt werden, wohingegen unter gleichen Betriebsbedingungen PtlOHh-Netze nur 90 Tage Verwendung
finden können. Der spezifische Ft-Verlust betrug 0,71
g/N-NII- gegenübex' einem sonstigen Durchschnittswert von etwa
1,2
Kennzeichnend für alle Versuche waren somit Platinersparnisse im Einsatz von ca. 50 ',*» eine Senkung der spezifischen Edelmetallverluste
um bis zu 1H £ und eine Verlängerung der Xutzungsdauer
der Katalj'satoriietise um bis zu 52 cjo. Diese Feststellungen bieten
für dio Erzeugung von Stickoxiden durch die Animoiiiakoxydatiou
wesentliche wirtschaftliche Vorteile. Ihre Bedeutung ist deshalb
so gross, weil die Anwendung platin-spareiiclor Vorfahren in
Anlagen Hiit Arbeit »drück en bis zu 5 atü bisher aus anwendungsteclmischen
Gründen nur beschränkton Erfolg gehabt hat. Die erfindungsgemässen
Katalysatoriietze können demgegenüber in allen
derartigen Anlagen problemlos oit dem besehriebenen Erfolg eingesetzt
werden. in Hochdruckanlagen koma en vorrangig din verminderten
Platiiivcrluste und die grössere Lebensdauer der erfindungsgomässoii
I\'etze zur Geltung, wodurch die Produktivität dieser
Anlagen gesteigert wird.
Anstatt, der in den Beispielen eingesetzten Eisenlegierung mit
23 )o Chro;.i und k '} Aluminium können natürlich auch andere, unter
den Bedingungen der Aiaraoniakverbreimimg oxydationsbestünaige und
warmfesto Unedelmciall-Legieruiigeii Verwendung finden.
- 6
5098 U/0935 __
Claims (5)
1. Katalysator für die Oxydation von Ammoniak zur Herstellung von stickoxiden, bestehend aus einem Netzpaket,das platin-Rhodium-Legierungen
und Unedelmetall-Legierungen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder ein Teil der einzelnen
Netze des Netzpaketes sowohl Drähte aus einer Platin-Rhodium-Legierung als auch Drähte aus oxydationsbeständigen, warmfesten Unedelmetall-Legierungen enthalten.
2ο Katalysator nach Anspruch 1, ctadurch gokennzeichnet, dass die
Unedelmetalldrähte aus einer Eisenlegierung mit 20 bis 25 fc
Chrom und 3 his 5 *)» Aluminium bestehen.
3. Katalysator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Unedelmetalldrähte im Netzgewehe entweder als Kettendrähte oder als Schussdrähte verwendet werden.
4„ Katalysator nach den Ansprüchen 1 bis 3S dadurch gekennzeichnet,
dass die Eettendrähte zum Teil aus einer Platin-Rhodium-Legierung und zum Teil aus einer Unedelmetall-Legierung
bestehen, vorzugsweise in regelnlässiger Anordnung und die Schussdrähte· aus einer Unedelmetall-Legierimg oder
einer Platin-Rliodium-Legierung„
5. Katalysator nach den Ansprüchen 1 bis 4, datlurch gekenn-
£52.£ίΗ.Ι£*« rtass die einzelnen Netze des Netzpaketes verschieden,
grosse Anteile an Unedelmetalldrähten besitzen.
Frankfurt/Main, 6.8.1973
Dr,Br.-Bi
Dr,Br.-Bi
509814/0935
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |