DE686261C

DE686261C - Catalyst for ammonia oxidation

Info

Publication number: DE686261C
Application number: DE1936L0089943
Authority: DE
Original assignee: Lonza Werke Elektrochemische Fabriken GmbH
Current assignee: Lonza Werke Elektrochemische Fabriken GmbH
Priority date: 1935-04-06
Filing date: 1936-03-12
Publication date: 1940-01-06

Description

Katalysator für die Ammoniakoxydation Es ist bekannt, Platin oder Platinlegierungen, insbesondere solche aus Platin und anderen Metallen der Platingruppe, für die Ammoniakoxydation zu verwenden.Catalyst for ammonia oxidation It is known to be platinum or Platinum alloys, especially those made from platinum and other metals of the platinum group, to be used for ammonia oxidation.

Kontakte aus Reinplatin werden im allgemeinen nur wenig verwendet, da ihre katalytische Wirkung verhältnismäßig gering ist.Pure platinum contacts are generally rarely used, since their catalytic effect is relatively low.

Platin-Rhodium-Legierungen, welche gute katalytische Wirksamkeit besitzen, liefern verhältnismäßig hohe Ausbeuten an Stickoxyden. Da sie aber nur bei höheren Temperaturen reagieren, ist man gezwungen, entweder den Kontaktkörper zu erwärmen oder die Kontaktgase vorzuwärmen. Weitere Nachteile dieser Katalysatoren liegen darin, daß sie im Betrieb verhältnismäßig schnell brüchig werden, was vorzeitige Zerstörung der Netze zur Folge hat und daß das Rhodium bei höheren Temperaturen Neigung zur Oxydbildung zeigt, wodurch die Wirksamkeit der Kontakte herabgesetzt wird.Platinum-rhodium alloys, which have good catalytic effectiveness, provide relatively high yields of nitrogen oxides. But since they are only available at higher Temperatures react, one is forced to either heat the contact body or to preheat the contact gases. There are further disadvantages of these catalysts in that they become brittle relatively quickly during operation, which is premature Destruction of the networks and that the rhodium at higher temperatures Tends to form oxides, which reduces the effectiveness of the contacts will.

Durch Verwendung von Katalysatoren aus Platin-Iridium-Legierungen, welche bei verhältnismäßig niedrigeren Temperaturen reagieren, ist man in der Lage, auf besondere Erwärmung der Kontakte bzw. Kontaktgase zu verzichten; sie liefern aber im Vergleich mit Platin-Rhodium-Legierungen geringere Ausbeuten an Stickoxyden. Bei Anwendung derartiger Katalysatoren geht aber die Reaktion leicht bis zur Bildung von elementarem Stickstoff, was AusbeutQverminderungen zur Folge hat. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der Platin-Iridium-Katalysatoren liegt darin, daß erheblich höhere Platinverluste durch Verdampfen auftreten als bei Verwendung von Platin-Rhodium-Legierungen.Using platinum-iridium alloy catalysts, which react at relatively lower temperatures, one is able to to avoid special heating of the contacts or contact gases; they deliver but lower yields of nitrogen oxides compared with platinum-rhodium alloys. When using such catalysts, however, the reaction easily goes to formation of elemental nitrogen, which leads to a reduction in yield. Another The serious disadvantage of the platinum-iridium catalysts is that they are considerable higher platinum losses occur through evaporation than when using platinum-rhodium alloys.

Man hat auch bereits Katalysatoren für die Oxydation von Ammoniak vorgeschlagen, welche aus einer ternären Legierung aus Platin, Rhodium und Iridium bestehen, in welcher Rhodium und Iridium in größerer Menge vorhanden sind als in gewöhnlichem Platin. Diese Legierungen sollen den Vorteil haben, daß sie leicht bearbeitbar sind und daß der Sauerstoffangriff eingeschränkt wird, so daß die Katalysatornetze dementsprechend dauerhafter sein sollen. Durch diese Vorteile sollen etwaige Ausbeuteverluste gegenüber der Verwendung von Rhodium-Platin-Katalysatoreil aufgehoben werden.There are also catalysts for the oxidation of ammonia proposed which consist of a ternary alloy of platinum, rhodium and iridium exist in which rhodium and iridium are present in greater abundance than in ordinary platinum. These alloys are said to have the advantage that they are light Are workable and that the oxygen attack is restricted, so that the catalyst gauzes should be accordingly more permanent. These advantages are intended to prevent any losses in yield as opposed to the use of rhodium-platinum catalyst parts.

Man-hat auch bereits aus Einzelelementen, z. B. Einzelnetzen, aufgebaute Kontakte für die Ammoniakoxydation vorgeschlagen, bei welchen Netze von höher katalytischer Wirksamkeit und geringem mechanischem Widerstand zwischen Netze von geringerer Wirksamkeit, aber guten mechanischen Eigen. schaften gelagert werden sollten. Diese Käü=-takte haben den Nachteil, daß in den äußeren, verhältnismäßig unwirksamen Netzen beträchtliche Mengen an katalytisch unwirksamem Platin festgelegt werden und der Betrieb mit verhältnismäßig hohen Platinverlusten verbunden ist. Im übrigen werden bei Verwendung derartiger Netzkombinationen die erstrebten Vorteile nicht erzielt, da die inneren gut wirksamen Netze trotz der Lagerung zwischen solchen von besseren mechanischen Eigenschaften verhältnismäßig bald brüchig werden und dem Zerfall anheimfallen.One has already made up of individual elements, e.g. B. individual networks, built-up Proposed contacts for ammonia oxidation, in which networks of higher catalytic effectiveness and low mechanical resistance between networks of inferior effectiveness, but good mechanical properties. stocks are stored should. These Käü = cycles have the disadvantage that in the outer, relatively ineffective networks set considerable amounts of catalytically ineffective platinum and the operation is associated with relatively high platinum losses. In addition, the desired advantages are achieved when using such network combinations not achieved because the inner nets work well despite the storage between them with better mechanical properties become brittle relatively soon and fall prey to decay.

Schließlich sind auch bereits Katalysatoren vorgeschlagen worden, bei welchen die üblichen, z. B. aus Platin-Rhodium-Legierungen bestehenden Netze auch Drähte aus Platin enthalten. Durch das Einweben von Platindrähten in Platin-Rhodium-Netze soll dem Nachteil der Platin-Rhodium-Netze, daß sie schwer zünden und schwierig im Glühen zu halten sind, entgegengewirkt werden.Finally, catalysts have also already been proposed in which the usual, z. B. consisting of platinum-rhodium alloys networks also includes platinum wires. By weaving platinum wires into platinum-rhodium nets is said to have the disadvantage of platinum-rhodium networks that they are difficult to ignite and difficult are to be kept in the glow, are counteracted.

Gegenstand vorliegender Erfindung sind aus einem oder mehreren Gebilden, wie Netzscheiben, Geflechten, Geweben, bestehende Katalysatoren für die Oxydation von Ammoniak, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß das einzelne Gebilde bzw. die einzelnen Gebilde aus mindestens drei voneinander verschiedenen, miteinander verflochtenen oder verwebten Arten von Drähten bestehen, nämlich Drähten, welche, wie Platin-Rhodium, hohe katalytische Wirksamkeit besitzen und hohe Netzausbeuten liefern, Drähten, welche, wie z. B. - Platin-Iridium, so. aktiv sind, daß sie die Gase ohne Vorwärmung umzusetzen vermögen und Drähten aus Reinplatin, welch letztere vorzugsweise ein z. B. netzartiges Skelett darstellen, durch welches die anderen Drähte zusammengehalten werden.The present invention consists of one or more structures, such as mesh discs, braids, fabrics, existing catalysts for oxidation of ammonia, which are characterized in that the individual structure or the individual structures of at least three mutually different, with one another braided or interwoven types of wires, namely wires which, such as platinum-rhodium, have high catalytic effectiveness and high network yields deliver wires, which, such. B. - Platinum-Iridium, see above. are active that they are the Capable of converting gases without preheating and wires made of pure platinum, the latter preferably a z. B. represent reticulated skeleton through which the other Wires are held together.

Eingehende Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung derartiger Katalysatoren die den bekannten Katalysatoren anhaftenden Nachteile, wie z. B. hohe Arbeitstemperaturen, zusätzliche Wärmezufuhr, schlechte Ausbeuten an Stickoxyden, Platinverluste, Sprödigkeitszunahme, verhältnismäßig kurze Lebensdauer, vermieden bzw. verhindert werden. Durch Anwendung der beanspruchten Katalysatoren werden u. a. folgende Vorteile erzielt Die Lebensdauer der Kontakte ist eine hebedeutend längere als die bekannter Kontakte, und zwar auch im Falle der Erhöhung der Durchsatzmenge an Ammoniak. Im Vergleich zu den bekannten Netzen gelingt es mit geringeren Platinverlusten und besseren Netzausbeuten zu arbeiten. Die erfindungsgemäß erzielbaren überraschenden Vorteile hängen vielleicht zum .Teil damit zusammen, daß die verschiedenartigen und verschieden wirkenden Drähte -in den Netzen gemäß Erfindung an einer Vielzahl von Stellen in inniger Berührung miteinander stehen, so daß z. B. die Reaktionswärme von den hochaktiven Platin-Iridium-Drähten leicht auf die Platin-Rhodium-Drähte überströmen kann, wodurch eine gute Aktivierung der letzteren erzielt und eine Überhitzung der ersteren vermieden wird.Detailed tests have shown that when using such catalysts the disadvantages inherent in the known catalysts, such as. B. high working temperatures, additional heat supply, poor yields of nitrogen oxides, platinum losses, increase in brittleness, relatively short lifespan, avoided or prevented. By application of the claimed catalysts are inter alia. The following advantages are achieved The service life the contact is significantly longer than that of known contacts, and that too in the case of increasing the flow rate of ammonia. Compared to the known Networks succeed in working with lower platinum losses and better network yields. The surprising advantages that can be achieved according to the invention may depend in part together with the fact that the different types and differently acting wires -in the nets according to the invention at a plurality of points in intimate contact with one another stand so that z. B. the heat of reaction from the highly active platinum-iridium wires Can easily overflow on the platinum-rhodium wires, creating a good activation of the latter is achieved and overheating of the former is avoided.

Durch Wechselwirkung der miteinander vereinigten Drähte kann man die Eigenschaften und Wirkungen der Einzelbestandteile der Netze derart beeinflussen und aufeinander abstimmen, daß es möglich ist, Nachteile des einen oder anderen Kontaktbestandteils mehr oder weniger weitgehend aufzuheben und vorteilhafte Kombinationswirkungen zu erzielen. So kann man z. B. durch Vereinigung von Drähten einer z. B. i o bis SooJo Rhodium enthaltenden trägen, nur bei höheren Temperaturen reagierenden Legierung mit Drähten einer bei niedrigeren Temperaturen arbeitenden, z. B. i bis io% Iridium enthaltenden Legierung Kontakte herstellen, welche bei so niedrigen Temperaturen arbeiten, daß man auf Vorwärmung der Gase verzichten oder mit geringer Vorwärmung auskommen kann, während andererseits die Nachteile der Platin-Iridium-Kontakte, wie z. B. lebhafte Reaktionsfähigkeit und erhebliche Platinverluste, weitgehend ausgeglichen werden.By interaction of the united wires one can get the Influence the properties and effects of the individual components of the networks in this way and agree that it is possible to avoid disadvantages of one or the other More or less extensively cancel out contact component and advantageous combination effects to achieve. So you can z. B. by union of wires of a z. B. i o to SooJo rhodium-containing alloy that reacts only at higher temperatures with wires of a working at lower temperatures, e.g. B. i to io% iridium containing alloy make contacts, which at such low temperatures work that you can do without preheating of the gases or with little preheating can get by, while on the other hand the disadvantages of the platinum-iridium contacts, such as B. vigorous responsiveness and significant platinum losses, largely be balanced.

Durch die Mitverwendung von Drähten aus Reinplatin werden insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Netze erheblich verbessert und die Lebensdauer derselben erheblich verlängert. Reinstes Platin besitzt die wertvolle Eigenschaft, in der Kontaktatmosphäre dulktil zu bleiben. Es empfiehlt sich infolgedessen, Drähte aus sehr reinem Platin zu verwenden, und zwar möglichst solche, deren Verunreinigungen nicht mehr als etwa o,i% betragen.By using wires made of pure platinum, in particular the mechanical properties of the networks significantly improved and the service life the same extended considerably. The purest platinum has the valuable property to remain tolerant in the contact atmosphere. It is recommended to use wires as a result made of very pure platinum, preferably those with their impurities not be more than about o, i%.

Mit Vorteil werden zum Aufbau der Netze Drähte von verschiedener Dicke verwendet, z. B. derart, daß die Drähte aus leichter flüchtigen Legierungen, wie Platin-Iridium-Legierungen, ihrer größeren Abnutzung entsprechend dicker gewählt werden als, diejenigen von weniger flüchtigen Legierungen, wie Platin-Rhodium-Legierungen. Beispiel Je drei Drähte einer Platin-Rhodium-Legierung mit ioo/'o Rhodiumgehalt von o,o6omm Durchmesser werden abwechselnd mit einem 0,075 mm starken Draht aus einer Platin-Iridium-Legierung mit i % Iridiumgehalt und einem o,o8 mm starken Draht aus einem mindestens 99,9%igem Platin in üblicher Weise zu einem Drahtnetz mit io--o Maschen pro cm2 verwoben. Die Netze können in üblicher Weise einzeln oder zu mehreren aufeinandergelegt zur Anwendung gelangen. Man kann z,. B. 5 bis 6 Lagen derartiger Netze als Kontaktkörper verwenden. Der Kontakt wird bei Anwendung in einer Ammoniak-Luft-Atmosphäre mit einer Wasserstoffflamme zur schwachen Rotglut erhitzt und daraufhin ein Gasgemisch, bestehend aus etwa 9:5% Ammoniak und 90, 5 % Luft oder aus i 2, 5 0'o Ammoniak, 86,5% Luft und io% Sauerstoff durchgeleitet. Der Kontaktkörper erhielt sich durch die auftretende katalytische Reaktionswärme ohne äußere Wärmezufuhr auf gleichbleibender Temperatur von etwa 700'-'C. Das Ammoniak wurde in vorzüglicher Ausbeute, etwa bis 980`o zu Stickoxyden umgesetzt. Die Lebensdauer der Netze betrug etwa 2o Monate und mehr. Die Platinverluste betrugen bei einem Durchsatz von etwa 1126 Tonnen Ammoniak nach 16 Monaten etwa 0,2329 Platin pro Tonne durchgesetztes Ammoniak.It is advantageous to use wires of different thicknesses to build up the networks, e.g. B. in such a way that the wires made of more volatile alloys, such as platinum-iridium alloys, are selected to be thicker according to their greater wear than those of less volatile alloys, such as platinum-rhodium alloys. EXAMPLE Three wires of a platinum-rhodium alloy with 100% rhodium content of 0.06 mm diameter are alternated with a 0.075 mm thick wire made from a platinum-iridium alloy with 1% iridium content and a 0.08 mm thick wire from a at least 99.9% platinum woven into a wire mesh with 10 - 0 meshes per cm2 in the usual way. The nets can be used in the usual way individually or in a number of layers one on top of the other. One can z ,. B. use 5 to 6 layers of such networks as a contact body. When used in an ammonia-air atmosphere, the contact is heated to a weak red glow with a hydrogen flame and then a gas mixture consisting of about 9: 5% ammonia and 90.5% air or i 2.50'o ammonia, 86 , 5% air and 10% oxygen passed through. The contact body was kept at a constant temperature of about 700 ° C. without external heat input due to the catalytic heat of reaction that occurs. The ammonia was converted into nitrogen oxides in excellent yield, up to about 980,000. The lifespan of the networks was about 20 months or more. With a throughput of about 1126 tons of ammonia, the platinum losses after 16 months were about 0.2329 platinum per ton of ammonia transported.

Claims

FATHER'S SAYS: i. From one or more structures, such as mesh discs, Braids, fabrics, existing catalyst for the oxidation of ammonia, thereby characterized in that the individual structure or the individual structures of at least three different, intertwined. or interwoven types of wires .., namely wires, which, like platinum-rhodium, are highly catalytic Have effectiveness and deliver high network yields, wires which, -like z. B. Platinum-iridium, are so active that they are able to convert the gases without preheating and wires au's leg platinum, the latter preferably a z. B. reticulated skeleton represent by which the other wires are held together.

2. Catalyst according to claim i, characterized in that the structures are thicker wires made of platinum-iridium Contained in association with thinner wires made of platinum-rhodium. '