DE2933592A1

DE2933592A1 - Verwendung einer zerkleinerungsvorrichtung als konditionierungseinrichtung fuer heterogene katalysatoren

Info

Publication number: DE2933592A1
Application number: DE19792933592
Authority: DE
Inventors: Dieter Mueschenborn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-18
Filing date: 1979-08-18
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2933592C2

Description

Verwendung einer Zerkleinerungsvorrichtung
als Konditionierungseinrichtung für heterogene Katalysatoren Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 29 26 042.2-23) ,Das Hauptpatent beschäftigt sich mit der zerkleinernden Aufbereitung von Kohle für Vergasungs- und/oder Hydrierungszwecke. Zerkleinernde Aufbereitung für die angegebenen Zwecke meint, daß die Zerkleinerung praktisch bis auf Kristallkorngröße erfolgt, wodurch in bezug auf chemische Reaktionen sehr reaktionsfreudige Oberflächen erzeugt werden, was die Vergasung und/oder Hydrierung erleichtert. Im übrigen muß bei einer zerkleinernden Aufbereitung dieser Zweckbestimmung im allgemeinen mit einem nassen Verkleinerungsgut gearbeitet werden, in dem die Kohlebestandteile vorgemahlen sind. - Die im Hauptpatent geschützte Zerkleinerungsvorrichtung ist ausgerüstet mit zwei gegenläufig rotierenden, mit Abstand voneinander angeordneten Radscheiben, darauf aufgesetzten, in mehreren Reihen über den Radscheibenumfang verteilten, stabförmigen Schlagelementen, die reihenweise abwechselnd ineinander fassen, zentraler Gutaufgabe und umgebendem Gehäuse mit Trichterauslauf, wobei die Radscheiben einen Radius von etwa 50 cm oder mehr aufweisen und wobei die Radscheiben mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von je mehr als 1000 U/min antreibbar sind, während die Schlagelemente auf ihrer Prallseite Prallmulden besitzen, die mit dem Zerkleinerungsgut oder einem pulverförmigen Hartstoff ausgefüllt sind. Bezüglich der weiteren Elemente der im Hauptpatent geschützten Vorrichtung wird auf die Zeichnungen verwiesen.
Bei der heterogenen Katalyse erfolgt bekanntlich die Reaktion an der Oberfläche des Katalysators. Dabei werden die reagierenden Stoffe häufig bei der Adsorption an der Katalysator-Oberfläche in einen aktiven, reaktionsbereiten Zustand versetzt, in dem sie schneller als im gewöhnlichen, unaktivierten Zustand reagieren.
Untersuchungen mit dem Elektromikroskop haben ergeben, daß die Oberflächenausbildung und Größe (feinste Kristallite in Schichtdicke von mindestens 10 000 Atomdurchmessern) bei Katalysatoren wichtiger ist als ihre chemische Beschaffenheit. Vermutlich haben die Katalysator-Atome an ihrer Oberfläche freie Valenzen oder Elektronendefekte oder Elektronenüberschüsse, durch welche die Bindung innerhalb von adsorbierten N2 - H2- °2- und anderen Molekülen, wie z. B. Kohle oder Kohlenmonoxid, so stark gelockert wird, daß leicht Reduktionen, Oxidationen usw. eintreten können.
Auf diese Weise kann sich zum Beispiel beim Haber-Bosch-Verfahren aus N2 und H2 nach mehreren Zwischenreaktionen NH3 bilden.
Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei der Kohlehydrierung, bei der Fischer-Tropsch-Synthese u. dgl.. Bei an Metallen adsorbiertem Wasserstoff wurde gezeigt, daß er sogar in Form freier Protonen vorliegt. Damit ist die katalytische Wirkung der Metalle bei Hydrierungsprozessen zu erklären.
Die meisten technischen Katalysatoren sind Mischkatalysatoren, d. h., ihre Aktivität bzw. Selektivität ist durch Zusatz eines oder mehrerer anderer Stoffe verstärkt. Solche Zusätze wirken beispielsweise als oberflächenreiche Trägersubstanz, auf die der Katalysator aufgebracht wird, oder sie verhindern die Sinterung und damit eine Verkleinerung der Katalysatorenoberfläche, sie wirken dann als sogenannte strukturelle Verstärker. Technische Katalysatoren, insbesondere die sogenannten Metallkatalysatoren, werden auf chemischem Wege hergestellt und fallen in stückiger oder körniger (wenn auch feinkörniger) Form an. Die katalytische Wirksamkeit durch Bearbeitung ihrer Oberfläche ist verbesserungsbedürftig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feste Katalysatoren, die in stückiger oder in körniger Form anfallen, so zu konditionieren, daß sie eine katalytisch besonders wirksame Oberfläche aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der im Hauptpatent geschützten Zerkleinerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Aufbaus als Konditionierungseinrichtung für feste Katalysatoren, die in stückiger und/oder körniger Form aufgegeben und in der Vorrichtung pulverförmig zerkleinert werden. Die Erfindung bezieht sich insoweit insbesondere auf die Herstellung von Katalysatoren für Hydrierungsprozesse und für Prozesse der Kohlenmonoxidhydrierung.
Die Erfindung nutzt auch die Tatsache, daß in der Zerkleinerungsvorrichtung nach dem Hauptpatent eine besondere zerkleinernde Aufbereitung und Konditionierung möglich ist, wenn mit den angegebenen hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten gearbeitet wird. Uberraschenderweise besitzen die so konditionierten Katalysatoren eine besonders wirksame Oberfläche. Die Zerkleinerungsarbeit ist erheblich. Nichtsdestoweniger zeigen die Schlagelemente der Zerkleinerungsvorrichtung keine störenden Verschleißerscheinungen, da sie auf der Prallseite mit Prallmulden ausgerüstet sind. Diese Prallmulden füllen sich bei der Konditionierungsarbeit von selbst mit dem Zerkleinerungsgut, welches als Polster funktioniert und außerdem in besonderer Weise zerkleinernd wirkt. Die Prallmulden können aber auch mit einem pulverförmigen Hartstoff ausgefüllt sein, wozu dieser Hartstoff dann mit einem entsprechenden Bindemittel versehen wird. Zweckmäßigerweise wird die in Prallrichtung weisende Oberfläche des pulverförmigen Hartstoffes ihrerseits muldenförmig eingerichtet, sie stellt sich aber auch im Betrieb von selbst entsprechend ein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Vorrichtung nach dem Hauptpatent, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt B aus de»tegenstand nach Fig. 2 und Fig. 4 den ebenfalls vergrößerten Ausschnitt C aus dem Gegenstand nach Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist für die Konditionierung von festen Katalysatoren bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören zunächst zwei gegenläufig rotierende, mit Abstand voneinander angeordnete Radscheiben 1, darauf aufgesetzte, in mehreren Reihen über den Radscheibenumfang verteilte, stabförmige Schlagelemente 2, die reihenweise abwechselnd ineinander fassen und eine zentrale Gutaufgabe 3 sowie ein umgebendes Gehäuse 4 mit Trichterauslauf 5. Der Radius der Radscheiben 1 mag etwa 50 cm oder mehr betragen. Die Radscheiben 1 sind an die Wellen 6 angeschlossen, die ihrerseits, wie durch Bogenpfeile angedeutet,gegenläufig rotieren. Damit im Sinne der einleitenden Ausführungen eine Konditionierung erfolgt, sind die Radscheiben 1 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von je mehr als 1000 U/min angetrieben. Die Schlagelemente 2 weisen auf ihrer Prallseite Prallmulden 7 auf.
Diese füllen sich mit dem pulverförmigen Zerkleinerungsgut 8 oder sind mit einem pulverförmigen Hartstoff unter Zusatz eines Bindemittels ausgefüllt.
Diese Prallmulden 7 erkennt man insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3. Im übrigen sind die Schlagelemente 2 an ihren den Radscheiben 1 abgewandten Enden durch umlaufende Stabilisierungsringe 9 vereinigt.
Insbesondere aus der Fig. 3 entnimmt man, daß die Schlagelemente 2 aus einem Stahlkern 10 aus Baustahl und aus daran radial angeschlossenen Verschleißleisten 11 aus Verschleißwerkstoff bestehen, die zwischen sich die Prallmulden 7 bilden. Dabei sind im Ausführungsbeispiel vier derartige Verschleißleisten 11 bei jedem Schlagelement 2 vorgesehen, die im Winkelabstand von 900 zueinander angeordnet sind. Aus der Fig. 4 entnimmt man, daß die Schlagelemente 2 in die Radscheiben 1 sowie in die Stabilisierungsringe 9 um ihre Längsachse einstellbar mit Hilfe von üblichen Befestigungseinrichtungen 12 eingesetzt sind. Folglich können die verschiedenen Prallmulden 7 nacheinander auf die Prallrichtung eingestellt werden. - Nur angedeutet wurde in Fig. 4, daß die Stabilisierungsringe 9 und die Radscheiben 1 eine Auflage A aus Gummi oder Kunststoff aufweisen können.

Claims

Patentanspruch: Verwendung der im Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 29 26 042.2-23) ... geschützten Zerkleinerungsvorrichtung mit zwei gegenläufig rotierenden, mit Abstand voneinander angeordneten Radscheiben, darauf aufgesetzten, mehreren Reihen über den Radscheibenumfang verteilten, stabförmigen Schlagelementen, die reihenweise abwechselnd ineinanderfassen, zentraler Gutaufgabe und umgebendem Gehäuse mit Trichterauslauf, wobei die Rad scheiben einen Radius von etwa 50 cm oder mehr aufweisen und mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von je mehr als 1000 U/min antriebbar sind und wobei ferner die Schlagelemente auf ihrer Prallseite Prallmulden besitzen, die mit dem Zerkleinerungsgut oder einem pulverförmigen Hartstoff ausgefüllt sind, als Konditionierungseinrichtung für feste Katalysatoren, die in stückiger oder körniger Form aufgegeben und in der Vorrichtung pulverförmig zerkleinert und bei der heterogenen Katalyse verwendet werden.