DE69418072T2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Platin unter Verwendung einer Auffangvorrichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Gewinnung von Platin, insbesondere bei der Gewinnung von als Katalysator bei der Ammoniakoxidation verwendetem Platin.
• Das Verfahren der Oxidation von Ammoniak in Salpetersäureanlagen durch Führen des Gasgemisches über ein Katalysatometz, das üblicherweise aus einer Legierung aus Platin und 5-10% Rhodium besteht, ist allgemein bekannt. Es ist ferner allgemein bekannt, daß Platin während des Verfahrens aus dem Katalysator verlorengeht und teilweise mit Hilfe eines sogenannten Auffangnetzes auf der Basis von Palladium wiedergewonnen werden kann. Die Grundlage des Auffangverfahrens ist in der US-A-3 434 820 und in "Platinum Metals Review", 13 (Nr. 1), S. 2-8 (1969), beschrieben. Das in der Praxis verwendete Auffangnetz war ursprünglich eine Palladium/Gold-Legierung, auch wenn der Trend auf dem einschlägigen Fachgebiet scheinbar dahin geht, Palladium selbst zu verwenden. Palladiumlegierungen mit Grundmetallen wurden vorgeschlagen und mehr oder weniger häufig verwendet. Grundmetalle und andere Legierungselemente, die insbesondere empfohlen wurden (vgl. EP-A-0 077 121) sind selbstverständlich Gold, Platin, Nickel, Kupfer, Ruthenium und Silber. Cobalt wurde als potentielle Komponente von Katalysatornetzen (vgl. unsere GB-A-1 404 576) und als mögliche Komponente für Gewinnungsnetze (vgl. US-A-5 122 185) erwähnt, es scheint jedoch nicht so, daß dieses Material in der Tat bereits verwendet wurde und seine einzigartigen Eigenschaften bei der Emissionssteuerung realisiert und in der Praxis eingesetzt wurden.
• Die allgemein verwendeten Auffangnetze sind aus feinen Drähten gewebt, obwohl es auch möglich ist, agglomerierte Fasern oder Bänder zu verwenden (vgl. beispielsweise GB-A-2 141 042 und GB-A-2 096 484). Die jüngsten Entwicklungen sind Gewirke (vgl. EP-A-0 364 153), die Netze bilden.
• Trotz einer 20-jährigen Entwicklung von Netzen und Auffangmaterialien besteht ein Bedarf an einem Auffangmaterial, das mindestens einige Eigenschaften aus einer einfachen Herstellbarkeit, einer guten Gewinnungsleistungsfähigkeit und anderen Vorteilen gegenüber gegenwärtigen Materialien bietet. Wir haben ferner festgestellt, daß während der Inbetriebnahmephase des Ammoniakoxidationsprozesses unvollständige katalytische Prozesse dazu führen könne, daß in dieser Zeit höhere Mengen an N&sub2;O gebildet werden als während späterer Verfahrensstufen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Potential der Emission von N20 insbesondere während der Inbetriebnahme, jedoch möglicherweise auch während des gesamte Verfahrens zu verringern.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Abschwächung von N&sub2;O-Emissionen während der Inbetriebnahme einer Ammoniakoxidationsreaktion unter Verwendung eines Katalysatornetzes auf Platinbasis und unter Einbeziehung eines Platingewinnungsnetzes, das Fasern einer Palladiumlegierung umfaßt, wobei das Netz dadurch gekennzeichnet ist, daß die Palladiumlegierung 0, 1 bis 5 Gew.-% Cobalt enthält.
• Es sei darauf hingewiesen, daß die hier und im folgenden verwendeten Ausdrücke "Fasern" oder "Drähte" Filamente oder gestreckte Elemente eines beliebige Querschnitts sowie Streifen oder Bänder, die gegebenenfalls komprimiert, gekräuselt oder in anderer Weise behandelt sein können, umfassen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß nicht jede Faser im Netz aus der Pd/Co-Legierung bestehen muß. Es können unterschiedliche Co-Gehalte in den in dem Netz enthaltenen Fasern in den in Anspruch 1 angegebenen Mengen vorhanden sein, wobei darüber hinaus andere Palladiumlegierungen oder Palladium selbst, die (das) Fasern bilden (bildet), vorhanden sein können.
• Vorzugsweise macht Palladium 80 Gew.-% oder mehr der Legierung aus. Der Rest der Legierung kann Cobalt zusammen mit kleinen Mengen anderer Legierungselemente oder Komponenten sein oder andere Legierungselemente oder Verbindungen können in signifikanten Mengen vorhanden sein, vorausgesetzt, daß Cobalt auch in den vorgegebenen Mengen von mindestens 0,1-5 Gew.-% vorhanden ist. Geeignete weitere Legierungselemente sind Nickel, Gold, Kupfer und Silber. Die Legierung kann nichtmetallische Komponenten, beispielsweise Oxide, wie Cobaltoxid, enthalten.
• Die Palladium/Cobalt-Legierungen sind selbst bekannt und können nach auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahren hergestellt werden. Wir nehmen an, daß sie mechanische Vorteile bei Drahtziehverfahren und bei Web- oder Strickverfahren oder anderen Netzbildungsverfahren besitzen.
• Die erfindungsgemäßen Auffangnetze besitzen allesamt eine große Oberfläche und für einen relativ kleinen Druckabfall sorgende Konstruktionen einer gewebten, gestrickten, gebundene oder beliebigen anderen Konstruktion bzw. Machart. Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung sind nicht auf eine spezielle Netzkonstruktion beschränkt. Gegenwärtig wird jedoch der Betrieb mit einem gewebten oder gestrickten Netz bevorzugt. Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Netz eines von verschiedenen als Auffangbauteil verwendeten Netzen sein kann, wobei die anderen Netze aus anderen Palladium/Cobalt-Legierungen, anderen Palladiumlegierungen oder Palladium bestehen können oder aus Keramik oder Verbundmaterialien bestehen können. Die Verwendung wärmebeständiger Trennelemente aus nichtrostendem Stahl zur Unterstützung der Auffangnetze und ferner zur Trennung der Auffangnetze von den Katalysatometzen ist üblich.
• Die festgestellten Vorteile der neuen Auffangnetze gemäß der vorliegenden Erfindung rühren 1 von dem Material her, auch wenn der Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt, daß Unterschiede in der Drahtdicke, dem Netzgewicht, dem Druckabfall, der Enge der gewebten oder gestrickten Drähte sowie der Zahl der Drähte, der Zahl der Netze im Auffangbauteil, der Konstruktion der Netze im Auffangbauteil (beispielsweise (ein) schwerere(s) Netz(e) an der Vorderseite des Bauteils und (ein) leichtere(s) Netz(e) an der Rückseite des Bauteils) eine wichtige Rolle in der tatsächlichen Gesamtmenge an wiedergewonnenem Platin und bei der zur Gewinnung einer gegebenen Masse an Platin erforderlichen Zeit spiele. Wie immer spielt die Wirtschaftlichkeit des Gewinnungsverfahrens, d. h. der Kapitaleinsatz für die Auffangnetze, die vorherrschenden Preise für Platin und Palladium sowie die Veredelungskosten, die Hauptrolle bei der Gestaltung eines Auffangbauteils für eine gegebene Ammoniakoxidationsanlage.
• Obwohl wir uns nicht an irgendeine Theorie binden wollen, gehen wir gegenwärtig davon aus, daß die Palladium/Cobalt-Legierung eine Rolle bei einem oder mehrere der folgenden Verfahren spielt. Während des Ammoniakoxidationsprozesses, der beispielsweise 50 bis 250 Tage dauern kann, diffundiert das Cobalt zur Oberfläche der Faser und wird zu Cobaltoxid oxidiert, das seinerseits verdampft. Wir ver mute, daß sich die Oberfläche des Auffangnetzes zusätzlich zu der wohlbekannte Erhöhung durch das Wachsen von Metall auf Netzelementen während des Prozesses vergrößert. Dies führt zu einer Erhöhung der Sammeleffizienz des Netzes. Es ist ferner möglich, das gesamte oder nahezu das gesamte Cobalt zu verdampfen, so daß am Ende des Prozesses im wesentlichen kein Cobalt mehr im Auffangnetz verbleibt und folglich das Raffinieren des Auffangnetzes vereinfacht wird, da wenig oder kein Basismetall mehr entfernt werden muß. Alternativ kann es wünschenswert sein, eine Cobaltmenge in der Faser oder insbesondere eine Menge an Cobalt oder Cobaltoxid auf oder nahe der Oberfläche aufrechtzuerhalten, um die N&sub2;O- Produktion während des Prozesses zu verringern. Es wird vermutet, daß das Cobalt möglicherweise als Cobaltmetall oder als Cobaltoxid auch eine Rolle bei den katalytische Prozessen spielt. Dies steht im Gegensatz zu der herkömmlichen Ansicht über die Funktion von Auffangnetzen, von denn angenommen wird, daß sie ausschließlich so ausgestaltet sind, daß die Sammeleffizienz für Platin unter den Betriebsbedingungen maximiert wird, wobei das (die) Katalysatometz(e) so ausgestaltet ist, daß es die gesamte katalytische Wirkung im Prozeß liefert.
• Es ist bekannt, daß während der Inbetriebnahme zu Beginn eines Ammoniakoxidationsprozesses der katalytische Prozeß nicht mit maximaler Effizienz arbeitet, sondern diese über eine Zeitdauer hinweg ansteigt. Dies ist zumindestens teilweise darauf zurückzuführen, daß der Katalysator eine "light-off"- Temperatur (ein wohlbekanntes Phänomen bei katalytischen Verfahren) erreicht, und teilweise darauf, daß sich die Katalysatoroberfläche erst entwickelt. Während dieser anfänglichen Zeitdauer tritt folglich ein Teil des Ammoniaks durch den Reaktor hindurch, ohne umgewandelt zu werden. Ferner wird bei Katalysatortemperaturen unter dem Optimum bevorzugt N&sub2;O gebildet. Es wird gegenwärtig vermutet, daß Cobalt oder in situ gebildetes Cobaltoxid im Auffangnetz dahingehend wirkt, daß es die Oxidation von Ammoniak, das durch das Katalysatornetz hindurchgeglitten ist, zu NO fördert. Ferner wirkt Cobalt dahingehend, daß es N&sub2;O in NO umwandelt. Die letztere Reaktion kann im wesentlichen während des gesamten Prozesses ablaufen.
• Die vorliegende Erfindung wird anhand des folgenden, nicht einschränkenden Beispiels weiter veranschaulicht.
Beispiel
• Es wurde eine Legierung aus 95% Pd und 5% Co hergestellt und unter Verwendung einer herkömmlichen Technik zu Draht eines Durchmessers von 0,076 mm ausgezogen. Mittels des in der EP-A- 0 364 153 beschriebenen Strickverfahrens mit einer kreisförmigen Einzelzufuhrstrickmaschine mit einem Durchmesser von 6 Zoll (15,24 cm) wurde ein Auffanggewirke hergestellt.
• Anfängliche Tests zeigten eine gute Gewinnung von Platin und eine merkliche Reduktion der N&sub2;O-Emission.
• Mittels der herkömmlichen Technik wurde ein gewobenes Auffangnetz, das 1200 ppm Cobalt in Palladium enthält, hergestellt. Dieses eignet sich zur Verwendung in einem Niedrigdruckreaktor. Es wurde eine signifikante Verringerung der N&sub2;O-Emissionen beobachtet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Abschwächung der N&sub2;O-Emissionen während der Unbetriebnahmephase einer Ammoniakoxidationsreaktion unter Verwendung eines Katalysatornetzes auf Platinbasis und unter Einbeziehung eines Platinauffangnetzes, das Fasern einer Palladiumlegierung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumlegierung 0,1-5 Gew.-% Cobalt enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gewinnungsnetz aus Drähten dieser Legierung gestrickt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Palladiumlegierung darüber hinaus ein oder mehrere Bestandteile aus Nickel, Gold, Kupfer und Silber enthält.

4. Verfahre nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannte Palladiumlegierung Cobaltoxid umfaßt.