DE2547940A1 - Verfahren zur herstellung eines katalysators fuer die ammoniaksynthese - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines katalysators fuer die ammoniaksynthese

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DE2547940A1 DE19752547940 DE2547940A DE2547940A1 DE 2547940 A1 DE2547940 A1 DE 2547940A1 DE 19752547940 DE19752547940 DE 19752547940 DE 2547940 A DE2547940 A DE 2547940A DE 2547940 A1 DE2547940 A1 DE 2547940A1
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Description

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese und insbesondere zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese, der auf reduziertem Eisenoxid basiert.
Bekannterweise stellt man Katalysatoren für die Ammoniaksynthese durch Schmelzen von Eisenoxid her, worauf eine Reduktion folgt« Viele Verfahrensarten zur Herstellung von Katalysatoren für die Ammoniaksynthese sind vorgeschlagen worden, aber keine war in Bezug auf die Ammoniakausbeute zufriedenstellend, die man insbesondere bei niedrigeren Temperaturen bei der Synthese erhalten hat.
Um die Wirksamkeit des Katalysators zu verbessern, wurde vorgeschlagen, dem Eisenoxid vor dem Schmelzen Spuren von Oxiden anderer Metalle zuzufügen wie z.B.die Oxide des Aluminiums, Kalziums, Kaliums, Magnesiums und Siliciums. Ebenso hat man versucht, zu dem Eisenoxid
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vor dem Schmelzen kleine Mengen Ceriumoxid oder ein anderes Ceriumsalz hinzuzufügen»
Keine dieser Verfahrensarten zur Herstellung eines Katalysators für
die Ammoniaksynthese ermöglicht esf Ammoniak bei Temperaturen von weniger als etwa 482 bis 549°C herzustellen, wofür entsprechend teure Anlagen erforderlich sind»
Inzwischen hat man festgestellt, daß Katalysatoren für die Ammoniak·' synthese, die es ermöglichen, Ammoniak "bei niedrigeren Temperaturen und / oder Drücken herzustellen, gebildet werden, wenn man die geschmolzenen und reduzierten Katalysatoren mit einer wässrigen Lösung eines Ceriumsalzes nachbehandelto
Außerdem hat man festgestellt, daß vorzugsweise jegliche Luft aus den Poren der Katalysatoren evakuiert werden soll, bevor sie mit der wässrigen Lösung eines Ceriumsalzes nachbehandelt werden, um damit zu sichern, daß die Poren durch und durch mit der wässrigen Lösung imprägniert sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese, der auf geschmolzenem und reduziertem Eisenoxid basiert, wobei das reduzierte Eisenoxid mit einer wässrigen Lösung eines Ceriumsalzes nachbehandelt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese, der auf geschmolzenem und reduziertem Eisenoxid basiert, wobei Luft aus den Poren des ge-
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schmolzenen und reduzierten Katalysators evakuiert wird und die Poren mit einer wässrigen Lösung eines Ceriumsalzes imprägniert werden.
Die "bevorzugte Größenordnung des Ceriums, das dem reduzierten Katalysator zugefügt wird, "beträgt wünschenswert erweise zwischen 0,1 und 1,5 Gew.-?69 vorzugsweise zwischen 0f4 und 1,0 Gewe«$c Wirksame Ergebnisse erhält man, wenn man Cerium in einer Menge zwischen 0,3 und 0,8 Gew.-»% zufügt. Insbesondere erhält man wirksame Ergebnisse, wenn man in einen Katalysator zwischen 0,45 und 0,70 Gewe-~% Cerium hineinmis cht.
Alle wasserlöslichen Salze des Ceriums sind für das Hineinmischen in den reduzierten Katalysator entsprechend der vorliegenden Erfindung geeignet. Das bevorzugte Ceriumsalz ist Cerium-III-nitrat, wie es gewöhnlich vorhanden und entsprechend löslich ist. Jedoch kann nan ebenso andere wasserlösliche Ceriumsalze verwende^ wie z.B.das Acetat oder das Doppelsalz Cerium-Ammonium-Nitrat. Ebenso kann man "Jeriumsalze in Mischung mit den Salzen der anderen seltenen Erden verwenden, z.B.diejenigen, welche in Mischmetallen vorhanden sind. Deshalb kann man anstelle eines Ceriumsalzes allein eine Mischung der Salze von Cerium und anderen seltenen Erden verwenden^ wie beispielsweise die Mischmetallnitrate. Beispiele von anderen seltenen Erden in Mischmetallen sind Lanthan, Didym, Yttrium, Neodym, Praseodym oder Ytterbium.
Die Erfindung-ist anwendbar auf die Verbesserung der Wirksamkeit von Eisenkatalysatoren für die Amaoniaksynthese, denen Spuren der Oxide von Aluminium, Kalzium, Kalium, Magnesium, Silicium und anderer EIe-
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mente zugefügt worden sind.
Versuche, die mit dem Katalysator für die Ammoniaksynthese ausgeführt wurden, welcher entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, haben eine sehr hohe Aktivität gezeigt, die durch die mögliche Steigerung der Ammoniakausbeute erzeugt wird, die man im Vergleich mit der Ammoniakausbeute erhält 9 welche erzielt wird bei der Verwendung von Katalysatoren unter denselben Betriebsbedingungen, die aber nach anderen Verfahrensweisen des Hineinmischens von Cerium hergestellt sind. In den Tabellen 3 bis 5 ist die Ammoniakausbeute bis auf ungefähr 40% bei vergleichbaren Temperaturen und Drücken gesteigerte Darüber hinaus ist es möglich, bei viel niedrigeren Temperaturen und Drücken zu arbeiten, um ausgezeichnete Ammoniakausbeuten zu erzielen« So betragen die Betriebstemperaturen für die Amiaoniaksynthese 399 bis 4820C1, gewöhnlich 427 bis 4710C, und die verwendeten Betriebsdrücke liegen unterhalb von 150 at. Dies sind viel niedrigere Betriebstemperaturen als diejenigen, welche zur Herstellung von Katalysatoren in bekannten Verfahren verwendet werden, in denen die Temperaturen im allgemeinen zwischen 482 und 5490C bei einem Druck von allgemein zwischen 150 und 600 at liegen.
Wegen der niederen Temperatur -and dem niedrigeren Druck, die beide bei der Ammoniaksynthese verwendet werden können, kann man Konverter zur Synthese benützen, die keine doppelte Schalenkonstruktion mit den damit verbundenen Mehrkosten benötigen. Die reduzierten Grundkosten ermöglichen es, Einheiten mit größerem Passungsvermögen mit einem Kostenaufwand zu bauen, der vergleichbar ist mit den Kosten von kleineren Einheiten der bekannten Bauart. Niedrige Tempe-
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ratur und niedriger Druck liefern ebenso Betriebsersparnisse, da sie den Energiebedarf und die Kompressoranlage reduzieren.
Die Erfindung wird nun in den folgenden Beispielen erläutert. Bei spiel 1 ist ein Vergleichsbeispiel und Beispiel 4 erläutert die Testversuche mit den Katalysatoren.
Bei s_
a) Eisenoxid wird mit Spuren von bekannten Promotoren wie z.B«, Aluminiumoxid, Kalziumoxid, Kalium und Siliciumdioxid gemischt. Folgende Ausgangsstoffe werden zur Herstellung des Katalysators verwendet:
TAB-FiT1Ti?: 1 TABEL-3 2 Korndurchme s s er 100,0 Gewichtsanteile (f
Gereinigter, natürlicher Magnetit >Ö,85 mm 3,5 η
(Korndurchmesser: 0,27 - 0,85 mm) 0,27 - 0,85 mm 2,0 η
Aluminiumoxid <0,27 mm 2,5 η
Kaliumnitrat 10,0
Kalziumoxid trockenen Erzes
Cerium-III-nitrat $ des 35,57
43,75
20,68
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Natürliches Magnetiterz wird zuerst in Tiegeln getrocknet und dann gesiebt, um drei Fraktionen zu liefern. Die mittlere Fraktion (Korndurchmessers 0,27 - 0,85 mm) wird durch eine magnetische Trenneinrichtung geleitets um Siliciumdioxid zu entfernen. Der Siliciumdioxidgehalt wird von 2»39% auf etwa 1% verringert, was ungefähr der Siliciumdioxidkonzentration der im Handel erhältlichen Katalysatoren entspricht,, Die Menge von ungewünschten Verunreinigungen, wie sie später in dem geschmolzenen Katalysator oestimmt werden, beträgt 0,035% Phosphor und 0,0007% Schwefel.
Ein kleiner elektrischer Widerstandsschmelzofen bewirkt die Herstellung der Ammoniaksynthese. Der Ofen enthält einen Stahlschmelztrog, eine Ziegelstein- und Betonstützmauer, einen Abzug und zwei wassergekühlte Eisenelektroden. Der Abzug dient dazu, die Dämpfe der Stickstoffoxide zu entfernen, die sich beim Schmelzen entwickeln; er ist mit einem Beiz-Skrubber und einem AuslaBlüfter verbunden«, Die zwei wassergekühlten Eisenelektroden liefern die Leistung für die Ofencharge von einem Mehrstufentransformator. Die primäre Spannung des Transformators wird bei jeder Stufe durch einen Regler gesteuert; dies ermöglicht eine feine Kontrolle bis 240 V.
Der Schmelztrog wird mit naxürlichem Magnetit von hohem Reinheitsgrad überzogen, der als feuerfestes Material und als Isolierung dient. Um den Reinheitsgrad des Produktes zu kontrollieren, ist es wichtig, ein feuerfestes Material zum Überziehen zu verwenden, dessen Zusammensetzung ähnlich der desjenigen Materials ist, wel-
da,s
ches geschmolzen wird, und Vein Minimum an Verunreinigungen ent-
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hält,, Das gereinigte Erz wird in die Umhüllung gebracht tun einen flachen Trog zu bilden» Der Schmelzkuchen wird in der Mitte zwischen den zwei Elektroden gebildet«,
Die Eisenelektroden liefern die Leistung für die Ofencharge und werden durch eine straffe Kette, die mit der Hand gemacht ist, verbunden^ sie besteht aus Armco-Eisendrahty der von natürlichem pulverförmigen Magnetiterz und Promotoren bedeckt istP Die Wirkung der Drahtkette besteht darin, am Anfang den Strom zu lie« fern und genügend Hitze, um einen ständig geschmolzenen Kern aus Eisenoxiden zwischen den Elektroden zu erzeugen, bevor diese selbst schmelzen. Der geschmolzene Kern hat eine ausreichende Leitfähigkeit, um die Ladung durchleiten zu können* Armco-Eisensxäbe mit 12,7 mm* 25,4 mm Größe werden zugefügt, um das Eisen-II- zu. Eisen-III-Verhältnis des Katalysators so nahe wie möglich auf 0,5 festzusetzen. Das zugefügte Eisen entschädigt für die atmosphärische Oxidation während des Schmelzens»'
Eine typische Schmelzcharge (die Umhüllung ausschließend) enthält etwa 22,7 kg Material, bestehend aus
gereinigtem natürlichem Magnetit
(Korndurchmesser: 0,2" - 0,85 mm) 22680f0 g
Aluminiumoxid 793,8 g
Kaliumnitrat 453,6 g
Kalziumoxid 567,0 g
Armco-Eisen (12,7 mm* 25,4 mm-Stäbe
und ein 0,33 mm-Draht) 408,2 - 430,9 g
Cerium-III-nitrat 2268,0 g
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Der Draht wird zu jeder Elektrode gezogen, indem man ihn zweimal umwickelt und dann zieht und verdreht, so daß er halte Die verfeindende Drahtkette wird mit der Hand geformt und etwa 76 - 102 mm unter der Schmelztrogoberfläche angesetzte Die Entfernung zwischen den Elektroden beträgt etwa 457 mm„ Das Chargenmaterial wird nach dem Mischen, das zwei Stunden lang in einer Mischvorrichtung ausgeführt wird«, flach entlang der Drahtkette verteiltp wobei eine Ausschüttung gebildet wird«, Die Eisenstäbe werden in diese Aufschüttung plaziert.
Etwa 30 V (Sekundärspannung) wird an die Drahtkette gelegt und später auf etwa 15V innerhalb einer Zeitdauer von etwa einer Stunde herabgesetzt. Während des Schmelzens erniedrigt sich der Widerstand zwischen den Elektroden; die primäre Spannung wird erniedrigt, indem man den Regler festsetzt, um kW insgesamt auf weniger als 12,0 zu halten. Dies ist eine Begrenzung der verwen« deten elektrischen Anlage. Der Strom ändert sich während der Schmelzdauer, aber er wird später konstant auf etwa 640 A gehalten. Die Leistung ändert sich während eines Versuches, und zwar fällt sie von dem anfänglich größten Wert von etwa 10 kW am Ende ab auf etwa 6,0 bis 6,5 kW. Die erforderliche Gesamtzeit zur Bewirkung eines Schmelzvorganges beträgt etwa 5,0 Stunden«,
Man vervollständigt den Schitelzvorgang, indem man den Kreislauf öffnet. Der Kuchen kühlt über Nacht ab, bevor er entfernt wird. Das ungeschmolzene und halbgeschmolzene Material wird mit einer Drahtbürste von der Oberfläche des Kuchens entfernt. Der Kuchen wird zuerst mit einem Vorschlaghammer abgebrochen und dann zu
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einem Backenbrecher gebracht, Das Material wird zermalmt und gesiebt» Die !Traktion mit einem Korndurchmesser von 1 - 3 mm wird als Produkt gewonnen. Insgesamt wird etwa 22 kg Material in den Schmelztrog geleitet» Ein Kuchen von 8r6 kg wird gewonnen. Nach dem Zermalmen und Sieben hat der Kuchen folgende Zusammensetzung;
Korndurchmesser Gewichtsanteile Gew.-%
3 mm 1,4 kg 16*396
1 - 3 mm 2,9 kg 34,0%
1 mm 4,2 kg 49,1%
Verlust 0,05 kg 0,6%
Das übergroße Material.(Korndurchmesser über 3 mm) wird zur weiteren Größenreduktion und zur Produktgewinnung zurückgeleitet» Das zu kleine Material wird in einen anderen Schmelzvorgang geleitet. Der Leistungsverbrauch für einen typischen Schmelzvorgang beträgt etwa 34,5 kW /h .
Der hergestellte geschmolzene Katalysator wird allein durch Wasserstoff reduziert. Jedoch kann man die Reduktion mit einem Wasserstoff-Stickstoffgas auch ausführen. Die Entfernung von Sauerstoff durch die Reduktion ändert die Struktur des Katalysators, indem sie Porosität und innere Mantelflächen erzeugt.
Der reduzierte Eisenkatalvsator ist sogar bei gewöhnlichen Temperaturen in Kontakt mit Ιπζίτ empfindlich und reagiert ebenso empfindlich auf Giftstoffe. Vorreduzierte Katalysatoren sind nach der Reduktion stabilisiert. Die Stabilisierung besteht in einer Oberflächenoxidation des Katalysators, wobei er eine Sauer-
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stoffmenge in der Größenordnung von 2,0 Gew.-% aufnimmt. Der Sauerstoff wird in der folgenden Reduktion entfernt. Dies gibt dem Katalysator seine Aktivität zurück.
Zur Reduktion und Stabilisation des Katalysators wird ein Reaktionsgefäß mit 50,8 mm dicken Wänden und 1,5 mm Länge verwendet. Sechs Thermoelemente werden entlang der Länge des Reaktionsge·= fäßes eingebaut, um die Oberflächentemperaturen zu messen. Die Verfahrensweise für einen typischen Versuch ist die folgende:
1. Ein Katalysator mit größerer Teilchengröße (6~ 10 mm) wird zwischen Thermoelement-3 und Thermoelement-1 geladen, um als Gasvorerhitzer zu dienen.
2. 1814 g (Korndurchmesser: 1-3 mm) des nicht-reduzierten Katalysators werden sodann eingeleitet. Dieses Bett erstreckt sich von dem Thermoelement-6 bis zu dem Thermoelement-3 mit einem Siebträger am Boden dieses Bettes*
3« Das Reaktionsgefäß wird auf einen Druck von 66,5 - 70,0 atü gebracht, indem man Wasserstoffgas verwendet.
4. Der Wasserstoffstrom vird einmalig mit einer Geschwindigkeit von 67,7 m /h verwendete
5. Die Temperatur in de- Reaktionsgefaß wird auf 3430C bei einer Geschwindigkeit von 560C / h erhöht.
6. Nachdem die Temperatur von 3430C erreicht ist, wird die Heizgeschwindigkeit auf etwa 14°C/h erniedrigt. Der Wasserstoff strom wird auf 261,5 nr/ h erhöht (Raumgeschwindig-
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keit β 2100 h~ )* Der Beginn der Katalysatorreduktion wird durch das Auftreten von Wasser in einer Musterflasche zum Sammeln angezeigt.
7. Die Temperatur in dem Reaktionsgefäß wird innerhalb von zehn Stunden auf 5160C gebracht.
8« Die Temperatur in dem Reaktionsgefäß wird bei 5160G sechzig Stunden lang gehalten. Bei dieser Temperatur wird der Katalysator reduziert und das Ausgangsgas ist im wesentlichen trocken. Der Wasserstoffstrom wird abgestellt.
9» Die Spitzentemperatur in dem Re akt ions ge faß wird unter 5240C gehalten.
10. Der Druck wird auf 5,25 atii reduziert. Das Reaktionsgefäß wird auf einen Temperaturwert unterhalb von 660C durch einen starken Stickst off strom in etwa 4 Stunden abgekühlt«
11. Eine Mischung aus 1% Sauerstoff und 99% Stickstoff wird durch das ReaktionsgefäJ geleitet und etwa zehn Stunden lang darin belassen. Die höchste Temperatur in dem Reaktionsgefäß wird unterhalb von 930C gehalten.
12. Wenn sich die Anzeiger, an den Thermoelementen dem Bereich
-o
von 930C nähern, wird der Sauerstoff in dem Gasgemisch abgestellt und das Reaixionsgefäß 15 Minuten lang mit Stickstoff gereinigt.
13. Eine Mischung aus 5ή Sauerstoff und 95% Stickstoffgas wird in das Reaktionsgefäß geleitet und etwa 3 Stunden
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lang darin belasoenu Die höchste Temperatur in dem Reaktionsgefäß wird unterhalb von 930O gehalten*
14a Der Katalysator wird auf weniger als 49 0 abgekühlt f indem man ihn mit Stickstoff reinigt«,
15o Der Katalysator wird aus dem Reaktionsgefäß' entfernt und in eine versiegelte !Flasche geleitete
16« 1434 g des vorreduzierten Katalysators werden aus der Ein·" hext entfernt«
17. Eine Analyse des Katalysators ergibt 2f85 GeWr-% Cerium
Bei
a) Der reduzierte Katalysator wird wie oben in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, da3 kein Oeriumnitrat vor dem Schmelzen zugefügt wird.
b) 8,0 g Cerium-III-nitrat Ce(NO-) *6H2O werden in 200 g deionisierten Wasser bei Raumtemperatur gelöste 350 g des reduzierten Katalysators, die imprägnier" werden sollen, werden zuerst in ein geschlossenes Gefäß gebracht und evakuiert„ Nachdem das Vakuum eine Grenze von 5 - 10 mm Hg erreicht hat, wird die Ceriumlösung, die sich in eiresi Trenntriehter auf dem oberen Teil des geschlossenen Gefäßes befindet, zugefügt. Man läßt etwa 175 - 180Om^ Ceriumlösung in das geschlossene Gefäß fließen,
•7.
wobei 20 - 25 cnr der Lösung in dem Trichter verbleiben, wodurch eine Dichtung gebildet wird und keine Luft in das Gefäß
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gelangt» Die Lösung reicht aus, um alle Katalysatorteilchen
einzutauchen., Nachdem die Lösung zugefügt ist, wird das Gefäß
etwa 2-4 Minuten lang geschüttelt um zu sichern, daß der ganze Katalysator durch und durch mit der Geriumlösung in Kontakt gebracht wirde Schließlich wird das Absperrventil geöffnet und der Rest der Lösung in das geschlossene Gefäß abgelassen. Nach einer Minute wird die überschüssige Menge der Lösung (etwa 145 - 150 cm ) abgezogen und der nasse Katalysator in einem Laborofen unter Vakuum etwa zwei Stunden lang bei 149 C getrocknet. Ein. so behandelter Katalysator enthält im allgemeinen eine
Menge Cerium in der Größenordnung von 0,1 - 1,2 Gewe-%.
Beispiel 3
a) Der reduzierte Katalysator wird wie oben in Beispiel 1 hergestellt ,mit der Ausnahme, daß kein Ceriumnitrat vor dem Schmelzen zugefügt wird.
b) 2,5 g Cerium-III-nitrat werden in 100 g Wasser gelöst und in
200 g des reduzierten Eisenkatalysators imprägniert. Die überschüssige Menge der Lösung "wird abgelassen. Die Endanalyse
zeigt einen Ceriumgehalt In gesamten Katalysator von 0,4 Gew.-% an.
Beispiel 4
Die Aktivität des AmmoniakkaTalysators wird folgendermaßen getestet g des Katalysators (1 - 3 mm Größe) wird jedesmal in einen
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Testumwandler geleitete Fünf Thermoelemente werden in das Kataly« satorbett eingelassen, um die Temperaturen anzuzeigen«. Das verwendete Gas ist eine 3EUs 1N2 " Mischung. Eine Deoxo-Einheit und ein Gasreiniger werden in der Gaszufuhrleitung zur Entfernung von Sauerstoff, Wasser und fremden Teilchen eingebaute Die Gasisufuhrflußgeschwindigkeit wird mit einem Zähler gemessene Sie wird auf den gewünschten Druck mittels eines Gaskompressors gebracht,. Die Zufuhr wird dann mit dem zurückgeleiteten Gas zusammengebracht f das mit dem Zähler gemessen wird«, Das kombinierte Gas wird durch einen Gasvorerhitzer geleitet und auf eine Temperatur zwischen 204 und 399°C erhitzt; diese Temperatur hängt von den Betriebsbedingungen abo Das kombinierte Gas wird sodann in das Reaktionsge«* faß eingeleitet und zwar zuerst durch die um das Katalysatorbett gewickelten Kupferschlangen und dann durch das Katalysatorbett selbst. Das abfließende Gas aus dem Reaktionsgefäß wird dann in eine wassergekühlte und eine in Serie geschaltete freongekühlte Yerflüssigungsvorrichtung geleitet. Der erzeugte Ammoniak wird in einer Produktauffangvorrichtung gefangen« Das zurückgeleitete Gas besteht aus Stickstoff, Wasserstoff und gesättigtem Ammoniakdampf und wird durch einen Gasrückleitungskompressor komprimiert. Ein Teil des zurückgeleiteten Gases wird vor der Komprimierung gereinigt, um die Bildung von irgendwelchen inerten Stoffen in der Anlage zu vermeiden. Die Geschwindigkeit des gereinigten Gases wird mit einem Zähler gemessen. Sie Asimoniakumwandlung wird bestimmt, indem man Gasproben am Ausgang des Reaktionsgefäßes mit bekanntem Volumen mit einem Überschuß an Schwefelsäure naß reinigt und mit normalem Natriumhydroxid zurückhydriert durch Verwendung von Methylrot. Der so bestimmte Ammoniakgehalt wird mit dem Ammoniak-
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gleiehgewichtsgehalt bei einer gegebenen Temperatur -und dem ent·™ sprechenden Druck verglichen»
Die Ergebnisses, die man erhält„ wenn man Ceriumnitrat vor dem Schmelzen zufügt und Ceriuranitrat oder einen Nichtmetallzusatzstoff zur Kachbehandlung verwendet, sind in den Tabellen 3 bis 5 gezeigtο
Wie man sieht, steigt die Wirksamkeit des Katalysators bei allen. Temperaturschwellen, wenn man mit einer wässrigen Lösung eines Ce« riumsalzes nachbehandelt , im Vergleich zu den Ergebnisse^ die man erhält, wenn man Cerium vor den Schmelzen zufügte Darüberhinaus kann man Temperaturen, die niedriger sind als diejenige^ welche man in allgemeinen verwendet, in der Ammonjaksynthese benützenf wenn zan einen Katalysator verwendet, der mit einer wässrigen Lösung eines Ceriumsalzes nachbehandelt istr da die Wirksamkeits·=· anzeigen bei diesen niedrigeren Temperaturen genügend hoch sind.
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CO NJ O
O CD OO OO
TABELLE 3 : Katalysator + Mieohmotall (1-3 mm) Cerium bei der Nachbehandlung zügefügt
0,32% Fe+2 / Pe+5 = 0,65
Druck in dem Temperatur im
Auffänger
f 0O		 Temperatur dos
Vorerhitzen		 Temperaturen des Katalysatorbettes, 0C *5 *6 513
507
488
488
482
j 449
i 449 .		 *8 •t-
durchschnittlo
Reaktionsgefäß
atü ·		 -18
«18
-18
-18
-18
-10		 349
346
338
338
338
313
313		 H 471
468
427
427
424
393
393		 482
479
452
449
449
418
418		 521
516
488
482
! 482
427
427		 486
483
448
447
444
408
408
157,5
157,5
157,5
157,5
157,5
157,5
157,5		 443
443
388
388.
385
354
354
laurageschwindigkeit zurückgeleitetes Gaszufuhr Abfluß aus dem Gleichgewicht Wirksamkeit
h H2 / N2 Reaktionsgefäß m3%
17,100 - 2,85 1495 17,0 35,3
16,700 1,78 2,98 159O 17,4 86,2
16,400 1,91 2991 14,5 22,65 64,0
16,400 2,91 15.9- 22,95 69,3
16,000 wm 2,91 14,7 23,35 62f9
15,300 mti 2,91 11,8 51P2 37?8
15,300 0m 2391 11,75 31,2 37.7 ■ ■■"
O CO OO 00
TABELLE 4 ; Katalysator (1-3 mm) Oe =» 0,0!;% Fe+2 / Pe+5 = 0,36 Porenvolumen = 0,0546 cm5/g Mantelfläche =» 4*44 m /g Cerium bei der Nachbehandlung zugefügt
Druck in dem Temperatur im !Temperatur dos ÜJemperaturer S L des KatalysatorbetteSj ^G *7 *8 durchschnittl.
Reaktionsgefäß Auffänger Vorerhitzers 471 526 539 488
atü ' ^3» ^ \ 471 *6 524 539 488 !
157,5 -19 360 411 429 493 494 489 448 ;
157,5 -19 359 413 399 493 463 422 417
157,5 -19 328 41Q 376 457 417 368 377
157,5 -21 261 348 426
157,5 -21 248 326 399
laurages chwindigkeit zurückgeleitetes Gaszufuhr Abfluß aus dem Gleichgewicht j Wirksamkeit
h NH5% H2ZN2 ReaktiDnsgefäß
16,000 2,56 15,3 1S875 91,3
16,150 - 2,82 .15,45· 16575 92,2
16,250 mm 2,82 1.6,7 22365 73,7
16,100 2,82 15,6 . 30,45 51,2
16,300 1,86 2,91 11,4 ■; 38?75 29,4
TABELLE 5 i Katalysator (3-6 mm) Ce a 2,85% Porenvolumen = 0,1009 cm5/g Mantelfläche = 13t7 m /g Oorluin vor dem Schmelzen zugemischt
co σ co oo K>
"-^ σ co OO OO
Druck in dem Temperatur im Temperatur doo Temperaturen H i des Katalysatorbettes, 0O t7 *8 durchsehnittic
Reakt ionsge faß Auffänger Vorerhitzers 466 I 506 467 468
atü t2, 0C V 0O *4 466 *6 506 468 468
140 -18 385 420 429 483 450 416 427
140 -22 388 420 392 483 393 372 384
140 -21 352 396 ■ 442
140 -21 332 371 394
OO
laumgesehwindigkeit
h"1 		zurückgeleitetes
m3% . 		Gaszufuhr
H2 / Hg		 AfofluB aus dem
ReaktiönsgefäB		 Gleichgewicht
•		 Wirksamkeit
15,700
15,800
15,700
15,200		 2,08
1,75
1,75
1,75		 2,87
3,19
3,27
3,04		 10,7
10,2
6,51		 17,75
17,75
25,2
34,5		 60,3
57,5
38,9
18,9
cn
--j CO -P-CD

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese9 der auf geschmolzenem und reduziertem Eisenoxid "basiert, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit einer wässrigen Lösung eines Geriumsalzes nachbehandelt wird,
    2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetf daß die Luft aus den Poren des geschmolzenen und reduzierten Katalysators evakuiert wird und die Nachbehandlung unter Vakuum ausgeführt wird β
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ceriumsalz Cerium~III~nitrat ist«.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit einer wässrigen Lösung eines Miscimetallsalzes einschließlich eines Ceriumsalzes.nachbehandelt wirdo
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit einer Lösung eines Mischmetallnitrates nachbehandelt wird«
    6« Verfahren nach einem der "Vergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit 0,1 bis 1,5 Gew.-% Cerium nachbehandeln wird«,
    β Verfahren nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit 0,3 bis 0,8
    609820/0988
    Gewo-% Cerium nachbehandelt wird.
    8. Verfahren nach einem der -vorhergehenden Ansprüche s dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Eisenoxid mit 0,45 Ms 0,70 Gewe-% Cerium nachbehandelt wird.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenoxid in Gegenwart eines Proiaotoroxides des Aluminiums, Kalziums, Kaliums, Magnesiums oder SiIiciums geschmolzen wird.
    609820/0988
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