DE2452894A1

DE2452894A1 - Verfahren und vorrichtung zur oxydation von gasfoermigen brennstoffen

Info

Publication number: DE2452894A1
Application number: DE19742452894
Authority: DE
Inventors: Patrick John Denny; Simon James Harris; David Lindsay Harrison; Martyn Hugh Stacey
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1974-11-07
Publication date: 1975-05-28
Also published as: FR2250070B1; NL7414520A; JPS5083834A; ES451087A1; LU71238A1; DK581274A; ES431723A1; FR2250070A1; AU7499574A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur katälytischen Oxidation und insbesondere auf .,einen flammlosen Erhitzer der katalytischen Type.

Es ist bekannt, daß anorganische Fasern, wie z.B. Asbestfasern und glasige keramische Fasern mit Katalysatoren beschichtet und als katalytische Erhitzer verwendet werden kennen. Solche Erhitzer sind nicht besonders zufriedenstellend, da die Fasern zerbrechlich sind und die Aktivität des Katalysators mit der Zeit aufgrund der schlechten Haftung des Katalysators auf der Faseroberfläche und aufgrund der Anwesenheit von heißen Stellen, die .sich durch eine urigleichförmige Verteilung der Fasern und des Katalysators ergeben, fällt. Heiße Stellen verursachen auch leioht eine

509822/0261

2 A 5 2 3 q 4

örtliche Zersetzung von· Asbestfasern. Solche Erhitzer müssen außerdem eine groiie Beladung an teuren Katalysatoren, wie z.B. PI©tin aufweisen, und außerdem sind sie für die Verbrennung von Brennstoffen, die hohe Mengen olefinlscher Kohlenwasserstoffe enthalten, nicht wirksam.

Es wurde nunmehr gefunden, daß verbesserte Vorrichtungen zur katalytischen Oxidation, wie z.B.'/lammlose Erhitzer, hergestellt werden können, wenn man als Träger für den in solchen Vorrichtungen verwendeten Verbrennungskatalysator synthetische polykristalline anorganische Fasern verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Vorrichtung zur Oxidation von gasförmigen Brennstoffen mit einem Katalysatorbett, das mindestens einen Verbrennungskatalysator aufweist, der auf synthetischen anorganischen polykristallinen Fasern niedergeschlagen ist, und mit einer Einrichtung für die Zuführung des Brennstoffs zum Bett, '" , .

Der Ausdruck "gasförmiger Brennstoff" umfaßt Jeden Brennstoff in gasförmigem Zustand oder im Dampfzustand.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für Brennstoffe mit einem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck unterhalb 220⁰C und insbesondere für Brennstoffe, die gasförmig sind oder die einen Dampfdruck von mehr als 1 at bei Raumtemperatur (beispielsweise 20⁰C) aufweisen, wie z.B. Methan, Äthan, Propan und Butane sowie Olefine, beispielsweise Propylen und Butene. Handelsübliche Brennstoffe, wie z.B. Erdgas, Stadtgas, verflüssigtes Erdgas, verflüssigte Erdölgase und verschiedene Abfallkohlenwasserstoffgase sind sehr geeignet. Die Erfindung ist Jedoch auch auf verdampfbare Brennstoffe, wie z.B. kerosin und andere flüssige Kohlenwasserstoff brennstoffe, die unter Bildung eines gasförmigen Brennstoffs verdampft werden können, wie auch auf

509822/0261

"permanent" gasförmige Brennstoffe, wie z.B. Wasserstoff, die mit einem inerten Gas, wie z.B. Stickstoff, verdünnt werden können, um die Verbrennungstemperatür zu kontrollieren, anwendbar.

Der Verbrennungskatalysator 1st vorzugsweise ein solcher, der besonders für die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen geeignet ist. Insbesondere handelt et; sich um ein Metall aus der Gruppe 8 des Periodensystems der Elemente, insbesondere Platin, Palladium oder Rhodium oder Gemische daraus. Kombinationen aus ein oder mehreren Metallen der Gruppe 8 mit ein oder mehreren Nichtedelmetallen oder deren Oxiden können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise können ein oder mehrere der Oxide von Chrom, Kobalt, Kupfer, Mangan oder Eisen zusätzlich zu einem Metall der Gruppe 8 anwesend sein. Der Katalysator ist normalervieise im wesentlichen gleichförmig über die Trägerfaser verteilt. Bei einigen Ausführungsformen ist es Jedoch vorteilhaft, wenn eine extra Menge Katalysator in bestimmten Teilendes Katalysatorbetts vorliegt, beispielsweise an der Außenfläche. Der Katalysator kann als Oberflächenschicht auf den Fasern, als Teil einer Oberflächenschicht, die andere Materialien, wie z.B. Binder enthält, oder als Teil der Faser selbst oder in irgendeiner Kombination der erwähnten Teile vorliegen. Wenn der Katalysator ein Teil der Faser selbst ist, dann ist es zweckmäßig, daß der Katalysator oder ein Vorläufer desselben in die Zusammensetzung einverleibt wird, aus welcher die Faser hergestellt wird, wie dies weiter unten beschrieben 1st. Wenn der Katalysator als Oberflächenschicht vorliegt, dann kann er auf die Fasern durch irgendein zweckmäßiges Verfahren niedergeschlagen werden, beispielsweise dadurch, daß man die Fasern bespritzt oder in eine Lösung eines löslichen Salzes des Katalysators eintaucht und das Salz In das Metall oder Oxid des Katalysators (Je nach Wunsch) zersetzt, was üblicherweise durch Erhitzen geschieht. Geeignete Verfahren zur

509822/0261

Abscheidung von Katalysatoren, wie z.B. Edelmetallen, sind in der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise werden Chloroplatin(IV)-Säurelösungen oder Lösungen von komplexen i^atiriamlnen für die Abscheidung des Platinmetalls auf Aluminiumoxid- oder anderen Trägern verwendet.

Die Konzentration des Katalysators auf oder in der Faser liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-# (als Metall), bezogen auf die Faser. Metalle der Gruppe 8, insbesondere Platin, werden typischerweise in einer Konzentration von 0,01 bis 0,5 Gew.-^ verwendet.

Die Oberflächencharakteristiken, die Oberfläche und die Porosität von synthetischen anorganischen polykristallinen Fasern können leichter und genauer kontrolliert werden, als dies bei glasigen oder natürlichen anorganischen Fasern der Fall ist. Die erwähnten Eigenschaften sind besonders wich-. tig für die vorliegende Erfindung. Polykristalline Fasern besitzen im allgemeinen viel höhere Oberflächen und Porositäten als glasige Fasern. Andere physikalische Eigenschaften, wie z.B. spezifische Wärme, die Festigkeit, die Schüttdichte, die Gleichförmigkeit der Faserdurchmesserverteilung und das Fehlen von Schrot sind ebenfalls wichtige Eigenschaften für die vorliegende Erfindung. Synthetische anorganische polykristalline Fasern besitzen im allgemeinen Eigenschaften, welche diese Erfordernisse leichter erfüllen als glasige Fa-sern, die durch Schmelzspinnen von keramischen Materialien oder natürlichen anorganischen Fasern, wie z.B. Asbest, hergestellt werden. ' , . . . . , . ':

Bevorzugte Fasern sind polykristallin Metalloxidfasern, insbesondere solche Fasern, die Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Thoriumoxid, Alumlniumoxid/Sil'iziumdi.oxid oder Zirkoniumoxid/Silizlumdioxid enthalten.' ;

509822/0261

- 5 - \ ■ ■■

Synthetische polykristalline anorganische Fasern werden zweckmäßig dadurch hergestellt, daß man ein Sol' oder eine Lösung, , vorzugsweise ein wäßriges Sol oder eine wäßrige Lösung, einss Salzes oder-einer anderen Verbindung, die in das Material überfUhrt werder--'-kann, aus welchem die Faser bestehen soll, in Fasern verarbeitet. Geeignete Verfahren sind in der GB-FS 1 098 595 beschrieben. Die genannten Fasern werden besonders zweckmäßig durch Verfahren hergestellt, bei denen das oben erwähnte Sol oder die oben erwähnte Lösung zusätzlich ein aufgelöstes organisches Polymer, insbesondere ein lineares organisches Polymer, enthält. Bei diesen Verfahren werden Fasern dadurch hergestellt, daß man eine Zusammensetzung mit einer Viskosität von mehr als 1 Poise, die aus einer wäßrigen Lösung oder einem Sol einer Metallverbindung, wie z.B. einem Oxychloride, basischen Acetat, basischen Formiat oder Nitrat, eines Metalls, insbesondere Aluminium und/oder Zirkonium be- , steht und eine kleinere.Menge eines wasserlöslichen organischen Polymers, vorzugsweise Polyäthylenoxid, Polyvinylal- . kohol oder Polyvinylpyrrolidon, enthält, in Fasern verarbeitet, die hergestellten Fasern trocknet und die getrockneten Fasern dann erhitzt, um die Metallverbindung in das Oxid zu überführen und das Polymer zu zersetzen.

Vie bereits erwähnt, sind die Oberfläche, die Porosität und die Oberflächeneigenschaften der Fasern im allgemeinen zur Bestimmung der Wirksamkeit eines geeigneten Trägers für den Katalysator wichtig. D₁Ie Oberfläche wird im allgemeinen als

• ο Faser ' · . . ■ .

BET-Oberfläche in m/gKausgedrückt. BET-Oberflächen im Bereich von 5 bis 200 m²/g werden üblicherweise für die vorliegende Erfindung bevorzugt, da eine große verfügbare kata-Iytische-Oberfläche für die Verbrennung des gesamten Brenn- _:

Stoffs mit kleinen Mengen Katalysator wichtig ist. Eine Poro- . \ sität von 5 bis 60 %, Insbesondere 5 bis 30 %, wird bevorzugt. : Wenn Jedoch die Poren zu klein sind, dann kann eine soheinbar _; . A

hohe Oberfläche nicht ausreichen. Porenvolunina von 0,005 bis 0,2$ cnr/g Faser werden bevorzugt. Alternativ wird ein mittlerer Porenradius von mindestens 20 Ä bevorzugt.

Eine weitgehend gleichförmige Faserdurchmesserverteilung wird bevorzugt, da dies eine gleichmäßige Gasverteilung durch das Katalysatorbett ergibt und die Entwicklung von heißen Stellen vermeidet. Solche Fasern mit kleinem Durchmesser, wie z.B. 0,5 bis 5,0 μ> durchschnittlichem Durchmesser, können mit Vorteil verwendet werden, insbesondere deshalb, weil nämlich der kleine Durchmesser die Flexibilität der Faser verbessert. Die Fasern sollten auch vorzugsweise weitgehend frei von Schrot sein, um die Gasverteilung zu erleichtern und eine Verstopfung von Brennstoffleitungen mit teilchenförmigen Stoffen gering zu halten. Verhältnismäßig schrotfreie Fasern mit einem gleichförmigen und' kleinen Durchmesser können zweckmäßig durch ein Blasverfahren hergestellt werden, welches weiter unten beschrieben wird.

Die spezifische Wärme ist eine wichtige Eigenschaft bei der Bestimmung der relativen Wirksamkeit der Fasern für die Verwendung gemäß der Erfindung. Ein Katalysatorbett mit Fasern einer niedrigen spezifischen Wärme erwärmt sich schneller und kühlt auch schneller ab, als dies bei einem Bett mit dem gleichen Gewicht der Fall ist, das Fasern mit einer höheren spezifischen Wärme enthält. Zirkoniumoxidfasern besitzen beispielsweise viel niedrigere spezifische Wärmewerte als viele herkömmliche anorganische Fasern, wie z.B. Asbest- und Mineralfasern.

Das Katalysatorbett muß eine vernünftige Robustheit aufweisen, weshalb die verwendeten Fasern nicht leicht während einer Handhabung beschädigt werden dürfen, wie sie eintritt, wenn die Fasern mit dem Katalysator behandelt werden oder wenn sie in den katalytischem! Erhitzer eingebaut werden. Außerdem

509822/0261

/Π

/η

darf bei höheren Temperaturen keine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften eintreten. Polykristalline Metalloxidfasern mit kleinem Durchmesser, "Wie z.B. Aluminiumoxid- und Zirkoniumoxidfasern mit 0,5 bis 5 μ Durchmesser, sind verhältnismäßig starke anorganische Fasern im Vergleich zu natürlichen oder glasigen Pasern, was insbesondere unter heißen Bedingungen gilt. Deshalb eignen sie sich für die Erfindung besonders.

Zirkoniumoxid ist für Fasern einiger Ausführungsformen der Erfindung besonders geeignet, da es, anders als viele ande- ' re Fasermaterialien, wie z.B. Asbest, Aluminosilikate und Aluminiumoxid, es kein Crack-Katalysator ist und somit, wenn der Brennstoff ungesättigte 'Kohlenwasserstoffe enthält, eine Verkokung stark verringert 1st. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer des Katalysators. Das Verkoken bei ungesättigten _; Kohlenwasserstoffbrennstoffen kann verringert und die Kata- . ; lysatorlebensdauer dabei verbessert werden, wenn man die anorganischen Fasern mit einem basischen Stoff behandelt, das ist ein Stoff, der in wäßriger Lösung einen pH von mehr als 7 aufweist.

So wird also gemäß der Erfindung weiterhin ein Verfahren sur Oxidation eines gasförmigen ungesättigten Kohlenwasserstoffs vorgeschlagen, bei welchem der Kohlenwasserstoff mit Sauerstoff über einem Katalysatorbett umgesetzt wird, das mlnde-, . stens einen Verbrennungskatalysator.enthält, der auf synthetischen polykristallinen anorganischen Fasern niedergeschlagen ist, wobei das Katalysatorbett oder die Trägerfasern mit einer basischen Verbindung behandelt worden,sind.

Vorzugsweise ist die basische Verbindung ein schwach saures '.,

Salz, ein Hydroxid oder ein basisches Hydroxid eines Metalls, '·:

Insbesondere eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls. Es , j

wurde gefunden, daß Kaliumhydroxid besonders wirksam ist, und ._; j

609822/0261

..I L-L .. .L· JL, _..

-8 - ■ '..-.■■■■:■' :":'"■■■■■:

zwar insbesondere bei der Verbesserung des Verhaltens yöÄ-< ih Aluminiumoxidfasern als Träger für Platin bei einer Ver- ^ ^;; brennung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen»/.Es wird ; ΐ ; · nämlich nicht nur eine Verkokung oder Verrußung des Katalysatorbetts weitgehend beseitigt und dadurch eine kata- \ r^; Iytische .Aktivität während langer Verbrennuhgszeiten aUf- i >. rechterhalten, sondern die Aktivität des Kätalysatorbetts ?- wird stark verbessert im Vergleich zu einem katalysatorbett, das nicht mit Kallurahydroxid behandelt worden 1st. Diese Zunahme der Aktivität ist überraschend, da eine ähnliche Zu-: ! nähme der Aktivität gegenüber gesättigten Kohlenwasserstoffen nicht beobachtet wird. . : V · :

Die Behandlung der Fasern durch die basischen Stoffe kann'ausgeführt werden, bevor der Katalysator auf die Oberfläche der ; Faser aufgebracht wird, aber es ist im allgemeinen zweckmäßiger und technisch wirksamer, die Faser oder das Katalysatorbett nach dem Aufbringen des Katalysators, dein Trocknen und, bei einigen Ausführungsformen, dem Brennen zu behandeln*

Der basische Stoff wird in zweckmäßiger Weise in Form einer Lösung, insbesondere als wäßrige Lösung, oder als Dispersion in einer geeigneten Flüssigkeit aufgebracht. Er kann auch als trockenes feines Pulver aufgebracht werden. Wenn andere Beschichtungsmateriaiien auf die Faseroberfläche aufgebracht werden sollen, wie z.B. Harze oder Binder, dann können dieselben oder ihre Vorläufer aus der gleichen Lösung oder Suspension als diejenige, die den basischen Stoff enthält, auf- · gebracht werden.

Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zur Oxidation von gasförmigen Brennstoffen mit einem Katalysatorbett, das mindestens einen Verbrennungskatalysator aufweist, der auf synthetischen polykristallinen anorganischen Fasern niedergeschlagen ist, und mit einer Einrichtung für die Zuführung ,

n<

des Brennstoffs zum Bett« wobei das Kennzeichen darin liegt» daß die'Oberfläche der Pasern insgesamt neutrale oder alka- ;

Hisohe Bedingungen aufweist.

Polykristalline anorganische Fasern, welche die oben erwähnten Eigenschaften eines kleinen und gleichmäßigen Durchmessers, einer hohen Oberfläche und einer hohen Porosität, einer guten Festigkeit und des Fehlens von Schrot aufweisen, werden zweckmäßig duroh ein Blasverfahren hergestellt« das in der OB-PS 1 360 197 beschrieben 1st. Bei diesem Verfahren wird die in Fasern zu verarbeitende Zusammensetzung, wie z.B. eine solche, die oben beschrieben wurde, durch ein oder mehrere Löcher, die vorzugsweise einen Durchmesser von 50 bis 500 }x> aufweisen, in mindestens einen Oasstrom extrudlert, der" eine Komponente hoher Geschwindigkeit inLaufrichtung C>er extrudierten Zueam- , mensetzung aufweist. Es ist zweckmäßig, zwei Gasströme zu verwenden, die bei oder in der Nähe des Punkts, wo die Zusammensetzung aus. dem Loch austritt, konvergieren, und zwar vorzugsweise mit einem Winkel von JO bis 6o°, um die Faser herunter- ■ zuziehen. Luft 1st das bevorzugte Gas. Die Entfernung des Wassers aus der Zusammensetzung wird zweckmäßig dadurch gesteuert, dal* man das Gas mit Wasserdampf mischt· Beispielswelse kann Luft mit einer relativen Feuchte von mehr als 80 % ' verwendet werden. Die Fasern werden als Stapelfasern in einer statistischen Matte gesammelt und dann bei 1000 bis 2000⁰C gebrannt. Aluminiumoxid-, Aluminiumoxid/Silizlumdioxid- oder Zirkoniumoxidfasern sind für die Erfindung besonders geeignet, wenn sie durch dieses Verfahren hergestellt werden.

¹ ■ "' ' ■·■*..■■■ ■' ■■!''■"'■ ί

Die Fasern können lose verwendet werden, und zwar mit einem *'

äußeren Träger, der beispielsweise die. Form ein oder mehrerer f

Metallnetze oder perforierter Platten aufweist« Alternativ |

können sie selbsttragend sein, Indem sie beispielsweise duroh <|

ein geeignetes feuerfestes Material, wie z.B. ein feuerfestes ^ |

Oxid, gebunden werden, wobei dieses feuerfeste Material aus - 4;

■■"■■ --.'ü- ■ !■

509822/02S1 I

- 10 -

kolloidalen oder gelösten anorganischen säuerstoffhaltigen Verbindungen hergestellt wird, wie z.B. aus hydratisieren Oxidsolen, beispielsweise Solen von Aluminiumoxid, Faserböhmit; Siliziumdioxid, Titandioxid, Zirkoniumoxid oder Gemische zwei oder mehr derselben. Die Fasern können auch dadurch selbsttragend gemacht worden sein, daß man sie näht oder benadelt. Eine im allgemeinen brauchbare Anordnung besteht aus einer Fasermat^e, die mit einer niedrigen Konzentration an anorganischem Binder gebunden ist, wobei die Matte einen äußeren Träger aufweist, der aus einem Metallnetz besteht. Solche Faserformen können in den verschiedensten geometrischen Strukturen angeordnet werden. Beispielsweise können Papiere und Filze in geglätteter, gewellter, geprägter oder perforierter Form verwendet werden.

Der Brennstoff und Sauerstoff (üblicherweise Luft) können vor dem kontaktieren mit dem»Katalysator gemischt werden. Es ist Jedoch auch möglich, wie es bei katalytischen Erhitzern üblich 1st, den Brennstoff durch das Katalysatorbett von einer Seite einzuführen und mit Sauerstoff umzusetzen, der von der anderen Seite in das Bett eindiffundiert· Eine Kombination eines solchen primären und sekundären Sauerstoffs kann verwendet 'werden. ., ·;'■.'■ :'■' ·. ^; ■ .-'--.VV;.--:-' ·....,· 'v-vv, ';.'.,,.:;■;.:.·

Die Verteilung des Brennstoffs im Katalysatorbett kann zweckmäßig dadurch verbessert werden, daß man eine Schicht aus nicht-katalytischen Fasern zwischen der Brennstoffzufuhr und dem Bett anordnet, wobei e3 im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Betts, die dem Brennstoff dargeboten wirdi bedeckt. Solche Fasern können auch als Flammenfallen wifkenV Für dies<m Zweck können polykristalline anorganische ^ , Fasern oder Irgendwelche anderen geeigneten Fasern, wie z.B. Mineralwollefasern, verwendet werden. .

80982 2/0261

- li -

Die Tiefe des Katalysatorbetts liegt in geeigneter Weise im Bereich von 0,02 bis 15 cm, Insbesondere von 0,02 bis 1 cm. Die Packungsdichte der Fasern wird im Verhältnis zur Wärmeabführung je Volumeneinheit gewählt. Sie kann beispielsweise so gewählt werden, daß eine Schüttdichte von 0,01 bis 0,2 g/crP. erhalten wird.

Die Temperatur der Fasern an den Verbrennungszonen beträgt üblicherweise 200⁰C bis 600°C. Sie kann ab'er auch bis zu ungefähr 1000⁰C reichen. Die verw« »ideten polykristallinen anorganischen Fasern, insbesondere Aluminiumoxid ur*d Zirkoniumoxid, sind bei diesen Temperaturen bemerkenswert stabil, was im Gegensatz zu Asbest.fasern steht, die kurz unterhalb 500⁰C sehr zerbrechlich verden und auch im Gegensatz zu Glas- oder Mineralwolle, welche zu einem lokalen Verschmelzen und zu einer physikalischen Verschlechterung hauptsächlich aufgrund von Entglasung neigen. ·

Die Zuführgeschwindigkeit des Brennstoffs zum Katalysatorbett richtet sich nach der gewünschten Wärmeabgabe, sofern beispielsweise die Vorrichtung für Erhitzungszwecke verwendet wird. Sie richtet sich aber auch nach der Dicke und nach der Oberfläche des Katalysatorbetts. Als typisches Beispiel können 20'bis I50 1 je Stunde verflüssigtes Erdcjlgas einem Bett mit einer Fläche von etwa 9 dm zugeführt werden, wobei das Bett etwa 20 g Zirkoniumoxidfasern aufweist, die ungefähr 0,1 Gew. -% Platin enthalten, wenn Luft in die Fronteberfläche des Betts eindiffundiert und nicht mit dem Brennstoff vorgemischt wird. .

Die Verbrennungsreaktion wird normalerweise durch thermische Zündung gestartet. Diese thermische Zündung kann beispielsweise mit Hilfe einer Zündflamme oder eines elektrischen Funkens erfolgen. Die Aufheizzeit, das ist also die Zeit, die nötig ist, bis das Katalysatorbett die Betriebstempera·.

509822/0261

- 12 -

tür erreicht, beträgt für Aluminiumoxidfasern ungefähr e'n Drittel derjenigen Zeit, die für Aluminosilikatfasern oder Quarzfasern erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße. Vorrichtung zum Oxidieren von gasförmigen Brennstoffen hat verschiedene Anwendungen. Die Hauptverwendung ist für flammlose Erhitzer der katalytischen Type, die üblicherweise zur Raumheizung von Wohnhäusern, Fabriken, Wohnwägen, Brutkästen, Gewächshäusern, Trockenräumen und dergleichen verwendet werden.

Eine einfache Form eines fle.mmlosen Erhitzers ist in den beigefügten Zeichnungen näher zu sehen, worin Fig. 1 eine allgemeine Ansicht des Erhitzers zeigt, Fig. 2 eine Endansicht der Rückseite des Erhitzers zeigt und Fig. 3 einen Schnitt an der Linie A-A von Fig. 2 zeigt. Die Vorrichtung besitzt einen flachen Metalltrog 1, dessen Unterseite mit einem Gasverteilungsrohr 2 ausgerüstet ist, das in Abständen von 2 cm perforiert ist, um eine gleichförmige Verteilung des gasförmigen Brennstoffs zu erzielen. Darüber liegt eine Schicht nicht-katalytischer Fasern 3, welche zur weiteren Verteilung des Gases dienen und als Flammenfalle wirken, über dieser Schicht befindet sich das Katalysatorbett 4, das durch ein Drahtnetz 5 zurückgehalten wird. Das Ganze ist durch Metallstreifen 6 verschlossen, die gekrImpft oder anderweitig geformt sind, um die Ränder des Trogs 1 und des Netzes 5 zusammenzuhalten. Der für die Verbrennung nötige Sauerstoff wird aus der umgebenden Luft entnommen, die über die Vorderflache des Katalysatorbetts 4 streicht und In das Bett eindiffundiert, um mit dem Brennstoff in Gegenwart des Katalysators zu reagieren. '

Die sehr kleine Katalysatorkonzentration, die in den erfindungsgemäfien Betten erforderlich ist, und zwar insbesondere bei solchen, die Aluminiumoxid- oder Zirkoniumoxidfasern ent-

509822/0261

- 15 -

halten, ist ein beträchtlicher Vorteil. Es wurde gefunden, daß sogar bei den kleinen Konzentrationen die aktive Lebens dauer des Katalysators für lange Laufzeiten (mindestens 2000 Stunden) bei Erhitzern ausreicht, auch wenn sie wiederholten Anfahrprozeduren unterworfen werden. Die Zündung ist leicht und sicher, das Katalysatorbett ist robust und die Erhitzungs- und Abkühlungszeiten sind kurz, was ein kleineres Entweichen von unverbranntem Brennstoff zur Folge hat.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Sofern nichts anderes angegeben ist, besaßen die verwendeten Brennstoffe die folgende Zusammensetzung:

Buten- V

reicher

Brenn- 1,7 2,6 15,2 3,8 10,0 65,0

Butan-

Brennt° ¹⁰'⁴ ° 56.8 38.4 20,4 stoff

beispielJ.

Ein Katalysatorkissen, das 16 mg Platinmetäll enthielt,, welches auf 20 g Zirkoniumoxidfasern niedergeschlagen war, wurde daduroh hergestellt, daß.wäßrige Chloroplatin(IV)-Säurelösung auf eine Oberfläche einer losen Faaerdecke gespritzt wurde und dann das Faserkissen getrocknet wurde. Die Zirkoniumoxidfasern enthielten 8,5 % seltene Erdoxid« al? Stabilisatoren für die tetragonale Zirkoniumoxidphase. Die physikalischen Eigenschaf ten der Zirkoniumoxidfasern waren wie folgt: · , . ■·..-..

509822/0261 .

- 14 -

Faserdurchmesser Schrotgehalt Spezifische Wärme Thermische Leitfähigkeit

Zugfestigkeit Elastizitätsmodul BET-Oberflache · Porosität

1 - 4 Nichts 0,14 cal.g"¹.^"¹ 0,06 Vl.πΓ¹.⁰K"¹ bei 250⁰C für eine Decke mit einer Schüttdichte von 0,096 g/cnr

0,7 x

10⁵

MNm

-2

1 χ ΙΟ³ MNm" 5 - 20 m²/g <20 %

Zusätzlich wurde ein Diffusionskissen aus ungefähr 90 g loser Zirkoniumoxidfaser mit den oben beschriebenen Eigenschaften zwischen die bespritzte Oberfläche des Katalysatorbetts und dem eintretenden Brennstoffgas gelegt. Das Faserkissen war in einem herkömmlichen kafcalytischen Erhitzer der beschriebenen Art angeordnet. Die Schüttdichte der Faserkissen war 0,077 g/cm-⁵ für den Diffuser und 0,085 g/onr⁵ für den Katalysator.

Der Erhitzer wurde 17OO Stunden betrieben, und zwar 450 Stunden mit butanreichem verflüssigtem Brennstoff und 1250 Stunden mit butenreichem verflüssigtem Brennstoff. Es wird angenommen, daß ungesättigter Brennstoff einen schärferen Test der Katalysatorlebensdauer ergibt. Die BrennstoffStrömungsgeschwindigkeiten lagen im Bereich von 37 bis 43 l/st (Gas). Der Erhitzer wurde 70mal angefahren und stillgelegt. Die Mar.imaltemperatur, die an der Katalysatorfläche gemessen wurde, betrug typischerweise 500 bis 600°C. Die Temperatur an der Außenoberfläche betrug ungefähr 3OQ⁰C. Während der Testzelt wurde keine merkbare Verschlechterung des Verhaltens festgestellt.

609822/0261

- 15 -

Dieser Erhitzer wurde einem typischen Zündverfahren in einem kommerziellen katalytlschen Erhitzer unterworfen. Das Verfahren bestand aus den folgenden Stufen:

(a) Spülen der Zündflammenleitung während einiger Sekunden mit Brenngas,

(b) Einmessen von Brenngas durch die Zündflammenleitung mit 144 l/st während 50 Sekunden, wobei die ZÜndilamme brannte, ■

(c) Einmessen von 40 l/st zum Gasverteilungsrohr.

Der in diesem Beispiel beschriebene Erhitzer erreichte 200⁰C, gemessen an der Katalysatoroberfläche an der Oberseite des Katalysatorkissens, innerhalb von 4 1/2 Minuten, was 2 Minuten schneller ist als bei herkömmlichen Erhitzern, die JOO "bzv;. 105 mg Platinmetall' enthalten.

Dies erläutert die rasche Erwärmung der katalytischen Erhitzer bei Verwendung niedriger Mengen von Platinmetall auf der

Zirkoniumoxidfaser.

BEISPIEL_2

Ein Katalysatorkissen, das I38 mg Platinmetall· auf 69 g Zirkoniumoxidfaser enthielt, wurde dadurch hergestellt, daß die lose Faserdecke in eine Lösung eingeweicht wurde, die Chloroplatin(IV)-Säure enthielt. Das Faserkissen wurde dann trocknen gelassen. Ein Diffuserkissen aus ungefähr 90 g loser Zirkoniumoxidfaser der gleichen Type wurde zwischen die bespritzte Oberfläche des Katalysatorbetts und das hereinkommende Brenngas eingefügt. Sowohl das Katalysatorkissen als auch das Diffuserkissen bestanden aus Zirkoniumoxid der in Beispiel 1 beschriebenen Type. Sie wurden in einem herkömmlichen katalytisch«!* Erhitzer angeordnet, wie er oben beschrieben wurde. Die frei liegende Ober~

■245289«

- 16 -

Spezifische Wärme 0 Thermische Leitfähigkeit 0,07 VJ.m"¹.⁰^ bei 250⁰C

für eine Decke mit einer Schüttdichte von 0,096 g/onr Zugfestigkeit 1 χ 10? MNm"²

Elastizitätsmodul 1 χ 10^ MNm"² > _: BET-Oberfläche ca. l60 m²/g . .

Porosität <30 % " ; ,

Ein Diffuserkissen aus ungefähr 90 g loser Zirkoniumoxidfaser der in Beispiel 1 beschriebenen Type wurde zwischen die bespritzto Oberfläche des Katalysatorbetts und die herein-

fläche der Fasern betrug 55,6 cm χ 27,9 cm· D*·© Schuttdichte der Faserkissen war 0,077 g/cm-⁵ für den Diffuser und 0,149 g/cm' für den Katalysator.

Der Erhitzer wurde mit butanreichem Brennstoff betrieben, wobei die Strömungsgeschwindigkeit 22 bis 90 l/st betrug und die Maximaltemperatur 500 bis 600°C erreichte. Der Viärmeausstoß schnitt bei einem Vergleich mit handelsüblichen kata-Iytischen Erhitzern gut ab. Es wurden keine unverbrannten Brennstoffgase entdeckt.

BEISPIEL J5

Ein Katalysatorkissen, das 4,5 mg Platinmetall enthielt, "die auf 22 g Aluminiumoxidfasern niedergeschlagen waren, wurde dadurch hergestellt, daß. wäßrige ChloroplatIn(IV)-Säure auf . |

eine Oberfläche einer losen Faserdecke gespritzt wurde und §

das Faserkissen dann getrocknet wurde. Die Aluminiumoxidfa- | sern enthielten 5 % Siliziumdioxid und hatten die folgenden

Eigenschaften: _: ,

Faserdurchmesser . 1 - 4 fL> Schrotgehalt · Nichts

g^-1^C

/ Γ» *? 6 1

11

- 17 -

kommenden Brenngase gelegt. Sowohl das Katalysatorkissen als auch das Diffuserkissen wurden in einem handelsüblichen kata-Iytischen Erhitzer der.oben beschriebenen Art angeordnet· Die freie Oberfläche der Fasern war 35*6 cm χ 27»9 cm. Die Schüttdichte der Faserkissen betrug 0,077 g/onr für den Diffuser und 0,094 g/enr für den Katalysator.

Der Erhitzer wurde mit butanreichem, butenreichem und Propylenbrennstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 22 bis 90 1/ st Gas beschickt,, wobei eine Maximaltemperatur von 500 bis 600°C erreicht wurde»

Bei allen Brennstoffen schnitt die Wärmeabgabe bei einem Vergleich mit handelsüblichen katalytischen Erhitzern gut ab. Es wurden keine unverbrannten Brenngase entdeckt.

BEISPIEL^

Ein Katalysatorkissen, das 4,8 mg Platinmetall enthielt, die auf 18 g Zirkoniumoxidfaserpapier niedergeschlagen waren, wurde durch Aufspritzen von wäßriger Chloroplatin(IV)-Säure- _v lösung auf eine Oberfläche des Papiers und anschließendes Trocknen des Papiers hergestellt. Die Zirkoniumoxidfaser entsprach derjenigen von Beispiel 1. Sie.wurde zusammen mit 10 Gew.-% Böhmitsol und 10 Gew.-% Glasfasern mit feinen Durchmesser in einem herkömmlichen Papierherstellungsverfahren verwendet, um das Papier herzustellen..

Ein Diffuserkissen von ungefähr 90 g loser Zirkoniumoxid~ faser der gleiohen Type wurde zwischen die bespritzte Oberfläche des Katalysatorbett» und die hereinkommenden Brenngase gelegt. Sowohl dieses Kissen als auch das imprägnierte Zirkoniumoxidpapier wurden in einen handiileUblichen katalytischen Erhitzer der oben beschriebenen Art eingebaut. Die frei liegende Oberfläche der Fasern war 35,6 cm χ 27,9 om.

809822/0261

(■f.

- 18 -

Die Schüttdichte des Kissens und des Papiers waren 0,077 g/cnr bzw. 0,19^ g/crrr*.

Der Erhitzer wurde mit butanreichem Brennstoff betrieben und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 22 bis 90 l/st aas, wobei Maximaltemperatüren von 500 bis 600°C erreicht wurden. Die Wärmeabgabe schnitt > Λ einem Vergleich mit einem herkömmlichen katalytischen Erhitzer günstig ab. Es wurden keine unverbrannten Brenngase festgestellt.

BEISPIEL^

Ein Katalysatorkissen, das 10,^5 .mg Platinmetall enthielt, welches auf 20 g Aluminiumoxidfasern niedergeschlagen war, wurde dadurch hergestellt, daß wäßrige Ch"oroplatin(IV)-Säurelösung auf die lose¹ Faserdecke gespritzt wurde, die anschließend trocknen gelassen wurde. 9*5 mg Platin wurden auf die Rückseite des Kissen» aufgespritzt, und zwar in der Nachbarschaft des Diffuserkissens, wie im vorhergehenden Beispiel. Weitere 0,95 mg Platin wurden auf die Vorderseite des Kissens aufgespritzt. Die verwendete Aluminiurnoxidfaser enthielt 5 % Siliziumdioxid. Sie besaß die in Beispiel 3 be schriebenen Eigenschaften. Ein Kissen von ungefähr 90 g lo sen Zirkoniumoxidfasern der in Beispiel 1 beschriebenen Type wurde eis Diffuser für das hereinkommende Brenngas verwendet. Sowohl das Katalysatorkissen als auch das Diffuserkissen wurden in einem handelsüblichen katalytischen Erhitzer der oben beschriebenen Art eingebaut. Die freie Oberfläche der Fasern betrug 55,6 cm χ 27,9 cm. Die Schüttdichte des Faser kissens war 0,077 g/enr* für den Diffuser und 0,085 g/cnr für den Katalysator.

Mit dem Erhitzer wurde das in Beispiel 1 beschriebene ZUndverffthren durchgeführt, wobei butanreioher Brennstoff verwendet wurde. Der Erhitzer erreichte und Überschritt SOO⁰C

609e22/0261

- 19 -

(gemessen an der Katalysatoroberfläche an der Oberseite des Katalysatorkissens) Innerhalb von 2 J>/h min. Dies ist 3 3/4 min früher als bei einem herkömmlichen Erhitzer, der 300 bzw. 105 »ng Platinmetall enthält. Die Wärmeabgabe war gut. Der Erhitzer arbeitete gut bei BrennstoffStrömungsgeschwindigkeiten von 20 bis I4o l/st, wobei keine feststellbare Emission von unverbrannten Brenngasen vorlag.

Der Erhitzer arbeitete genauso gut mit Propan- und Propylenbrennstoffen. Bei all diesen Brennt■,offen schnitt die Wärmeabgabe gegenüber handelsüblichen Erhitzern günstig ab.

BSISPIEL_6

Ein Kissen aus Alumiuiumoxidfaser wurde mit einer wäßrigen Lösung eines Platinsalzee imprägniert.

Die schrotfreienAluminiumoxidfasem besaßen die Form einer ' Matte mit den Abmessungen 35>6 cm χ 50,5 cm χ 1,3 cm. Das Gewicht war 23 g. Die Fasern waren polykristalline Aluminiumoxidfasern, deren kristalline Hauptphase aus eta-Al_o0-» bestand. Die durchschnittliche Kristallitgröße betrug 65 A. Die Aluminiumoxidfasern enthielten 5 % Siliziumdioxid, besaßen einen mittleren Durchmesser von 5 uu und hatten eine Oberfläche von 150 m /g.

Die wäßrige Imprägnierungslösung wurde wie folgt hergestellt: Zu 250 ml Chloroplatin(rv)-Säurelösung, die 200/ag Pt/ml enthielt, wurde ausreichend Ammoniak mit einem spezifischen Gewicht von 0,880 zugegeben, um den pH auf 11,2 zu bringen. Die Lösung wurde dann gekocht, bis sie farblos wurde, worauf sie abgekühlt und auf 2500 ml verdünnt wurde. Abschließend wurde der pH mit verdünnter Salzsäure auf 9,2 eingestellt.

B09822/0261

Die Fasermabte wurde dann vollständig In die Lösung eingetaucht, eine halbe Stunde darin bewegt und schließlich dreimal mit je 1000 ml Wasser gewaschen. Nach dem Auswalzen des überschüssigen Wassers wurde die Matte bei 80°C an der Luft getrocknet und eine halbe Stunde bei 600°C gebrannt« Das Kissen enthielt dann 0,5 Gew.-^ Pt gleichförmig verteilt.. Das Kissen wurde dann gleichförmig von allen Seiten mit Insgesamt 0,01 Mol KOH, welches in 50 ml Wasser aufgelöst war, besprit'.t.

Nach dem Trocknen bei 8o°C wurde das Kissen in den in den Fig. 1, 2 und 5 der beigefügten Zeichnungen gezeigten Erhitzer eingebaut, worauf dann butenreiches· Gas in das Gaseintrittsrohr des Erhitzers mit einer Geschwindigkeit von 4o l/st eingeführt wurde. Der Brennstoff enthielt 65 % Butene, 15 % Propylen, 15 % Butane und 6 % Propan. Nach dem Zünden des Gases wurde der Prozentsatz des durch das katalytische Kissen Im Rahmen gebildeten unverbrannten Kohlenwasserstoffes als Funktion der Zeit gemessen. Der prozentuale "Slip" * war dann wie folgt:

St	0	8	520	700	850	1020	1500
% Slip	0,	0,6	5,0	2,0	5,4	2,6

Zum Vergleich wurde ein Kissen in der gleichen Weise hergestellt. Es enthielt ebenfalls 0,5 % Pt. Es unterschied sich vom ersten Kissen dadurch, daß es nicht mit KOH bespritzt war. .

Das Kissen wurde dann in den in Pig. 1, 2 und 5 gezeigten Erhitzer eingesetzt und mit der gleichen Gasgeschwindigkeit und mit dem gleichen Brennstoff, wie es oben beschrieben ist, betrieben. Der prozentuale Slip war dann wie folgt:

509822/0261

% Slip

O 230
4,0 6,2

700

870 15

1200 10

* * Slip ist der Prozentsatz des unverbrann.ten Brennstoffs und wird wie folgt definiert:

509822/0 2 61

3(C^-Kohlenwasserstoffe) + ^^-Kohlenwasserstoffe) ^

_w % Slip = 5(c»-Kohlenwassers5offe) + ^^-Kohlenwasserstoffe) + CO₂ ^K

k> worin die Kohlenwasserstoffe und das COp in ppm ausgedrückt sind. ο

- 23 -

Aus diesen Resultaten Ist klar, daß die Behandlung des Katalysatorkissens mit KOH die Menge des unverbrannten Kohlenwasserstoffs um einen Faktor von ungefähr 10 verringerte. Das mit KOH behandelte Kissen zeigte keine Verkokung oder Verrußung, wogegen das unbehandelte Kissen Anzeichen einer Kohlenstoffabscheidung bereits nach 50 st aufwies. . .

BEISPIEL_7 ·_

Der In Beispiel 1 beschriebene Erhitzer wurde weitere 5750 st' mit einem butenreichen verflüssigten Brennstoff betrieben. Während dieses weiteren Testverfahrens konnte keine wesentliche Änderung der Wärmeabgabe festgestellt werden.

Der prozentuale "Slip" zu Beginn und am Ende der weiteren Periode war wie folgt:

st mit butenreichem Brennstoff 1700 5000 % Slip .^ 5,8 9_th

Diese Daten zeigen, daß nur eine geringe Änderung im Prozentsatz des unverbrannten Brennstoffs während der weiteren Laufzeit stattfand. . ·

BEISPIELES

Das folgende Beispiel erläutert die verbesserten Eigenschaften, die mit einem katalytischem Erhitzer erreichbar sind, wenn man Aluminiumoxidfasern mit hoher BST-Oberfläche im Vergleich zu glasigen Aluminiumsilikatfasern, welche eine Oberfläche von weniger als 0,5 m /g aufweisen, verwendet.

i:in 43 g wiegendes Kissen aus Aluminiumoxidfasern mit den in ■ cicpiel J) beschriebenen Eigenschaften wurde dadurch herge-

509822/0261

- 24 -

stellt, daß l8o ml einer Lösung, die 0,14 g ChloroplatIn(IV)-Säure als Lösung in einem 5O/5O-Gemisch aus Methanol und Wasser enthielt, aufgespritzt wurden. Das Kissen wurde dadurch hergestellt, daß zwei Drittel der Lösung auf die Oberfläche, welche nach dem Einsetzen in den Erhitzer zur Luft hin offen war, und ein Drittel der Lösung auf die andere Oberfläche gespritzt wurden. Das Kissen wurde über Nacht bei 80°C getrocknet und 30 Minuten bei 600°C gebrannt. Es wurde in einen Erhitzer eingesetzt, wie er oben beschrieben ist. Der Erhitzer wurde durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren gezündet und 5 st mit 40 l/st laufen gelassen, bis ein Temperaturgleichgewicht erreicht war. Der Prozent- . satz des unverbrannten Kohlenwasserstoffs wurde dadurch gemessen, daß die restlichen Gase in einem Kamin gesammeltwurden, der über der Oberseite des Erhitzers angeordnet war, und kleine Proben des Gases in einem herkömmlichen Chromatographen analysiert wurden.

Der prozentuale Slip dieses Erhitzers war 0,4 %_$ wenn der Erhitzer durch ungesättigte butonreiche Gase beschicke wurde. Bei Verwendung von gesättigten butanreichen Gasen war dieser Wert 0,9 %.

Ein Vergleichsversuch wurde mit einem Kissen aus glasigen Aluminosilikatfasern ausgeführt, die eine Dichte von 0,096 g/cnr aufwies und 80 g wog. Dieses Kissen wurde mit der gleichen Menge Platin und in der gleichen Weise bespritzt, wie es bei dem Aluminiumoxidkissen beschrieben ist, und auch in der gleichen Weise getestet. Der prozentuale Slip betrug 6,3 %, vena gesättigtes Gas verwendet wurde, und 5,1 #, wenn ungesättigtes Gas verwendet wurde.

509822/0261

- 25 -

BEISPIELES

Dieses Beispiel zeigt die Lebensdauer eines Aluminiumoxid« faserkissens im Vergleich zu einem Kissen aus glasigen AIuminosilikatfasern beim Betrieb mit butenreichen Gasen.

Ein Aluminiumoxidkissen, das aus Fasern mit den In Beispiel 3 angegebenen Eigenschaften hergestellt worden war^ 25 g wog und die Abmessungen 35#6 cm χ 30,5 cm χ 1,3 era aufwies, wurde mit einer wäßrigen Lösung eines Platinsalzes imprägniert, so daß das Kissen 0,3 % Platin (690 mg Pt/m ) enthielt.

Die wäßrige Imprägnierungslösung wurde dadurch hergestellt, daß ausreichend Ammoniak mit einem spezifischen Gewicht von 0,880 zu 250 ml einer Chloroplatin(IV)-Säurelösung zugegeben wurde, die 200 μ.% Pt/ml enthielt, um den pH auf 11,2 zu bringen. Die Lösung wurde dann gekocht, bis sie farblos war. Anschließend wurde sie abgekühlt und auf 25ΟΟ ml verdünnt. Abschließend wurde der pH mit verdünnter Salzsäure auf 9,2 eingestellt.

Die Fasermatte wurde vollständig in diese Lösung eingetaucht, eine halbe Stunde gerührt und dann dreimal mit Je 1000 ml Wasser gewaschen. Nach dem Auswalzen des überschüssigen Wassers wurde die Matte an der Luft be:l 80⁰C getrocknet und eine halbe Stunde bei.600°C gebrannt. Dai3 Kissen enthielt dann 0,3 Gew.-# pt gleichförmig verteilt. ,-,.■.

Der prozentuale Slip war wie folgt:

st 0 170 3¹K) 550

% Slip \ *.5 6,2 2.V ■

609822/0261

-Se

im Gegensatz hierzu ergab das Kissen aus glasigen Aluminosilikatfasern, das eine Dichte von Ο,Ο9β g/cnr aufwies und 80 g wog und in der gleichen Weise getestet und hergestellt worden war, die folgenden Messungen:

st	0	1	25
% Slip	5,		7,5
BEISPIEL 10

170 J>kO 46o

Z, 46 56

Dieses Beispiel erläutert die hohe Aktivität von Platten aus Aluminiumoxidfasern* wenn sie mit niedrigen Gehalten an Platin beschichtet sind.

Die Platte wurde aus Aluminiumoxid, welches die in Beispiel 5 angegebenen Eigenschaften aufwies, hergestellt. Die Bindung erfolgte mit 20 Gew„-$ kolloidalem Böhmit. Es wurde bei i00O°C gebrannt· Die Platte hatte die Abmessungen von 35,6 cm χ 30,5 cm χ 0,6 cm. Sie wog I60 g. Sie wurde durch Bespritzen mit 25 mg Platin auf der Vorderoberfläche und 15 mg Platin auf der Rückseite imprägniert. Das Platin wurde in Form einer Lösung von 0,1 g Chloroplatin(IV)-Säure, die in 20 ml eines 50/50-Gemischs aus Methanol und Wasser aufgelöst waren,bespritzt. Nach dem Trocknen und Brennen wurde die Platte in einem Erhitzer . der oben beschriebenen Type eingesetzt und mit ¹K) l/st Gas betrieben. Der Slipwert fllr das butenreiche Gas war 0,8 % und fUr das butanreiche Gas 2,2 %, '

BE1SFIELJ1 ·

Eine wäßrige Imprägnierungslösung wurde wie folgt hergestellt: Zu 250 ml Chloroplatln(IV)-Säurelösung, die 260^g Pt/ml enthielt, wurde ausreichend Ammoniak mit einen» spezifischen Gewloht von 0,880 zugegeben, um den pH auf 11,2 zu bringen. Die

509822/0261

Lösung wurde dann gekocht, bis sie farblos war, und nach dem Abkühlen auf. 2500 ml verdünnt,, Abschließend wurde-der pH mit verdünnter Salzsäure auf 9,2 eingestellt.

Ein Kissen aus Aluminiumoxidfasern mit den in Beispiel 3 beschriebenen Eigenschaften wurde zwischen zwei Nylon-Scrims gehalten und In einen Tank abgesenkt, der 880 ml der Imprägnierungslösung enthielt. Das Kissen wurde 3 Stunden darin bewegt und dann dreimal mit 1000 ml Wasser gewaschen und über Nacht bei 90°C getrocknet. Nach einem 30 Minuten dauernden Brennen bei OGO⁰C wurde das Kissen in 88o ml m/25 KOH 5 Minuten lang eingeweicht und dann getrocknet und bei 600 C gebrannt.

Das Kissen, welches 0,55 % Pt enthielt, wurde in einen Erhitzer der oben beschriebenen Art eingesetzt und mit einer Brennstoffgeschwindigkeit von 40 l/st laufen gelassen. Der Slip wurde zu verschiedenen Zelten gemessen. Die Resultate v.-aren wie folgt:

St	0	7	170	340	570	720	1000
butanreicher	0,		0,8	0,7	0,7	0,8'	1,0
Brennstoff

butenreicher 0,6 0,2 0,3 0,4 0,7 0,3 Brennstoff

BEISPIEL_12

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Aluminiumoxid mit hoher Oberfläche, wenn Platin in Kombination mit einem basischen Metalloxid als Katalysator verwendet wird.

Ein Aluminiumoxidfaserkissen mit einem Gewicht von 30 g wurde mit 2,4 g Chromoxid und I50 mg Platin beladW. Die BET-Oberflache der Faser war H15 m²/g. Das Kissen wurde

509822/0261

- 28 -

in einen Erhitzer der oben beschriebenen Art eingesetzt. Mit einer Brennstoffgeschwindigkeit von 40 l/st waren die Slipwerte 0,2 % für butenreiches Gas und 0,5'% für butanreiches Gas.

Im Gegensatz hierzu hatte ein Kissen aus Crysotilasbestfasern, das 65 g wog und 2,75 g Chromoxid und 500 mg Platin enthielt, eine BET-Oberflache von 12 m²/g. Wenn dieses Kissen mit 40 l/st Brennstoff beschickt wurde, dann wurden Slipwerte von 1,0 % für butenreiches Gas und 0,9 % für butanreiches Gas erhalten.

MTCNTANWKLTi -FINrKE. Ol PL-IMO. KtOH* (MPUINO-LSTAbSC".

509822/0261

Claims

1. Vorrichtung zur Oxidation eines gasförmigen Brennstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Katalysatorbett aus mindestens einem Verbrennungskatalysator, der auf synthetischen anorganischen polykristallinen Fasern niedergeschlagen ist, und eine Einrichtung für die Zuführung des Brennstoffs zum Bett aufweist. ' ■ ■

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungskatalysator aus einem Metall der Gruppe 8 des Perlodensystems der Elemente besteht.. ■

3·. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus Platin, Palladium, Rhodium oder einer Kombination daraus besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormetall in Kombination mit ein oder mehreren der Oxide von Chrom, Kobalt, Kupfer, Mangan oder Eisen verwendet wird. ' ' - '

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorkonzentration -. als Metall 0,01 bis 10 Gew.-#, bezogen auf die Faser_;im Katalysatorbett, beträgt. '

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorkonzentration als Metall 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Fasern Im Katalysatorbett, beträgt.

509822/0261

\ . 2 4 5 2 8 9

7« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanlumoxid, Thoriumoxid„ Aluminiumoxid/ Siliciumdioxid oder Zirkoniumoxid/Silizlumdioxid bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 die Fasern eine BET-Oberfläche von 5 bis 200 rc²/g besitzen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine Porosität von 6 bis 6o Vol.-Jg besitzen.

10. Vorrichtung nach Ansprach 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität 5 bis 30 Vol.-^ beträgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern ein Porenvolumen von 0,005 bis 0,25 cnr/g Fasern aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 bis 5,0 yU> aufweisen.

I?. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der synthetischen polykristallinen anorganischen Fasern Insgesamt einen neutralen oder alkalischen Zustand aufweist.

14. Verfahren zur Oxidation von gasförmigen ungesättigten Kohlenwasserstoffen, bei welchem die Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff über einem Katalysatorbett umgesetzt werden, dadurch gekeimzeichnet, daß das Katalysatorbett mindestens einen Verbrennungskatalysator enthält, der auf synthetischen

509822/0261

polykristallinen anorganischen Pasern niedergeschlagen ist, wobei das Katalysatorbett oder die Trägerfasern mit einer basischen Verbindung behandelt worden sind.

15. Verfahren nach Anspruch.14, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Verbindung aus einem Hydroxid oder Oxid eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15* dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Pasern ein Metalloxid umfassen.

If. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus Platin, Palladium, Rhodium oder einer Kombination daraus besteht.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche lh bis I7, dadurch gekennzeichnet, daß die ancxj^inischen Fasern aus Aluminiumoxid bestehen, wobei der Katalysator aus Platin besteht und die basische Verbindung aus Kaliumhydroxid besteht.

50 98 2 2/0 26 1

"Λ.

Leerseite