DE69902073T2

DE69902073T2 - Katalysatoranlage mit Durchlaufstrahlenabschirmung und Verfahren zur Herstellung von Blausäure mit derselben

Info

Publication number: DE69902073T2
Application number: DE69902073T
Authority: DE
Inventors: Michel Stanley Decourcy; Joy Lyndon Mendoza; Karen Ann Shaw; Michel Gene Woody
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP2000026116A; US6514468B2; EP0959042A1; JP4383582B2; AU2698999A; AU762780B2; US20010043902A1; US6221327B1; DE69902073D1; EP0959042B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Katalysatorsystem und Verfahren zur Verwendung des Katalysatorsystems. Insbesondere betrifft sie ein Katalysatorsystem, das bei Hochtemperaturreaktionen mit Durchlaufstrahlenabschirmung verwendet wird, wie auch ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure unter Verwendung desselben.
Die Erhaltung der Systemenergie bei einer katalytischen Hochtemperaturreaktion ist wichtig. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Blausäure durch Ammoxidation von Methan eine hohe Reaktionstemperatur benötigt, um die hochendotherme Zyanidbildungsreaktion aufrechtzuerhalten. Beim Andrussow-Verfahren zur Herstellung von Blausäure (siehe US Patent 1,934,838) werden Ammoniak, ein sauerstoffenthaltendes Gas wie Luft, sowie Kohlenwasserstoffgase wie Methan bei Umgebungs- oder erhöhter Temperatur in ein Reaktionssystem eingeführt. Die Reaktanden werden anschließend in Gegenwart eines Platin enthaltenden Katalysators bei Temperaturen von 1000ºC bis 1400ºC zur Erzeugung von Blausäure umgesetzt.
Bei derartigen katalytischen Hochtemperaturreaktionen kann eine beträchtliche Menge an Systemenergie als Strahlungsenergie verloren gehen. Ein Mechanismus für den Verlust von Strahlungsenergie in katalytischen Hochtemperaturreaktionen tritt auf, wenn ein metallhaltiges Katalysatormaterial in der Reaktion verwendet wird. Dieses Katalysatormaterial wird in Folge der hohen Reaktionstemperaturen glühen. Dementsprechend wird Energie in Form von Strahlungsenergie von dem glühenden Katalysator abgestrahlt. Diese Strahlungsenergie kann aus der Reaktionszone entweichen, wobei sie bei der unproduktiven Aufheizung des Aufstromequipments, der feuerfesten Auskleidung, der Kühlmäntel und der Außenumgebung verloren geht.
In dem oben genannten Andrussow-Verfahren zur Herstellung von Blausäure wird der Systemenergiebedarf in erster Linie durch Verbrennung eines Teils der Kohlenwasserstoff/Ammoniak-Reaktandengase gedeckt. Dementsprechend ist das Ergebnis eines derartigen Verlustes ein Anstieg im Verbrauch von Kohlenwasserstoff/Ammoniak für die Verbrennung zur Aufrechterhaltung der Systemenergie. Deshalb wird entweder zusätzliches Kohlenwasserstoff/Ammoniakzufuhrgas verwendet, oder die Ausbeute an Blausäureprodukt sinkt, da aufgrund der Verbrennung weniger Reaktanden für die Reaktion zur Verfügung stehen. Im Ergebnis gibt es einen Anstieg bei den Herstellungskosten, da ein steigender Anteil von Reaktanden zur Erfüllung der Energiebedürfnisse des Reaktionssystems verwendet wird. Deshalb besteht ein konstantes Bedürfnis nach Mitteln zur Verringerung der Reaktandenverbrennung, wobei die Blausäureausbeute verbessert wird.
Das Vorheizen von Reaktandengasen ist als ein Mittel zur Verringerung der Reaktandenverbrennung und zur Verbesserung der Blausäureausbeute offenbart worden. Im US Patent 3,104,945 wird ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure beschrieben, wobei Luft, Methan und Ammoniak vorgeheizt und gemischt werden, bevor sie in Gegenwart eines Platingrupppenmetallkatalysators umgesetzt werden. Eine Verringerung des Sauerstoff- und Methanverbrauchs und eine erhöhte Blausäureausbeute mit Bezug auf Methan und Ammoniak wird beschrieben.
Die Verhinderung eines Wärmeverlusts bei der Blausäureproduktion wird im US Patent 3,215,495 beschrieben, welches eine Kombination von zwei feuerfesten Faserunterlagen verwendet, die eine Schicht aus feuerfesten Teilchen, die zwischen den beiden Lagen platziert ist, aufweist. Die Faserunterlagenkombination ist direkt auf dem Katalysator aufgelegt und gewährleistet eine Verringerung des Wärmeverlusts aus dem System, was wiederum zu verringerter Reaktandenverbrennung führt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun ein neues Katalysatorsystem gefunden, welches eine Durchlaufstrahlungsabschirmung verwendet, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure unter Verwendung desselben, wobei die folgenden Vorteile gewährleistet werden.
(1) Die Strahlungsenergieverluste aus der Reaktionszone werden minimiert, wobei der Anteil an Reaktandenzufuhr erniedrigt wird, der zur Aufrechterhaltung der endothermen Blausäurebildungsreaktion verbrannt werden muss;
(2) Höhere Kohlenwasserstoff/Ammoniakausbeuten zu Blausäure werden als direktes Ergebnis des Abweichens von der Verbrennung von Reaktanden realisiert;
(3) Die gesamte volumetrische Beladung pro Einheit an Blausäureprodukt wird verringert, wodurch die Produktionskapazität ökonomisch mehr gesteigert wird als durch andere Verfahren wie Sauerstoffanreicherung;
(4) Verbesserte Durchflussverteilung in die Reaktionszone, wodurch gleichmäßigere Katalysatortemperaturen, die zu höheren Ausbeuten rühren, erreicht werden;
(5) Mechanischer Schutz des Katalysators vor Ausbeute reduzierenden Verfahrensverunreinigungen, wie mit Filtration;
(6) Geringere aufströmseitige Geräteoberflächentemperaturen, welche die Vorverbrennung von Zufuhrgasen verzögern, dabei helfen das Potential einer rückseitigen Flammenfrontausbreitung und damit einhergehende Verpuffungen zu minimieren, die Kühlerfordernisse für die Geräte verringern, und welche vereinfachte mechanische Aufbauten gegenüber solchen von Hochtemperaturerfordernissen ermöglichen;
(7) Verringerte Wärmekapazität des Reaktionssystems, was schnelleres Aufheizen beim Anfahren und schnellere Abkühlung bei der Stilllegung des Reaktionssystems ermöglicht (verbesserte Zykluszeit); auch verzögert eine schnellere Abkühlung die Bildung von flüchtigem PtO&sub2;, was einen Mechanismus für Katalysatorverlust darstellt;
(8) Längere Lebensdauer von abströmseitigen Abwärmewiedergewinnungsaustauschern als Ergebnis einer niedrigeren Gesamtwärmebelastung bei gleicher HCN- Produktionsgeschwindigkeit;
(9) Verringerter Massenfluss von CO&sub2;/CO-Verbrennungsprodukten im Abgas führt zu verringerter Bicarbonat- oder Carbonatbildung in den kaustischen Absorbern, die zur Bildung von Natriumcyanid verwendet werden; und
(10) Weniger CO&sub2;-Massenfluss, wenn absorptionsbasierte Ammoniakwiedergewinnungssysteme wiederverwendet werden, wie in den US Patenten 2,590,146; 3,104,945; 4,094,958 sowie 4,128,622g; verringert die Bildung von Ammoniumcarbamat, das den stabilen Betrieb von Ammoniakreinigungs/Destillationssäulen stören kann und ferner hochkorosiv gegenüber Carbonstahl ist, wobei Eisen (III)/Eisen (II)-Verbindungen im rückgeführten Ammoniakstrom gebildet werden, welche die Ammoniakkompressoren beschädigen und auch den Katalysator vergiften können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure bereitgestellt, welches folgende Schritte umfasst: A) Zuführen der Ausgangsstoffe, umfassend mindestens einen Kohlenwasserstoff, mindestens ein Stickstoff enthaltendes Gas, mindestens ein Sauerstoff enthaltendes Gas in einen Reaktor; B) Vorheizen der Ausgangsstoffe mittels Durchleiten der Ausgangsstoffe durch einen zumindest teilweise erwärmten Strahlungsschutz, umfassend ein oder mehrere Teile eines porösen keramischen Materials, in eine Reaktionszone, wobei der Strahlungsschutz zumindest teilweise durch Absorbieren mindestens eines Teils der in der Reaktionszone erzeugten Strahlungsenergie erwärmt wurde; C) Umsetzen der Ausgangsstoffe bei einer Temperatur von 800ºC bis 1400ºC in der Gegenwart eines Platingruppen-Metallkatalysators, der in der Reaktionszone angeordnet und von dem Strahlungsschutz räumlich beabstandet ist, um Blausäure zu erzeugen; D) Überwachen der Temperatur der Reaktionszone; sowie E) Einstellen des Sauerstoffgehalts der Ausgangsstoffe, um die Reaktionstemperatur in einem Bereich von 800ºC bis 1400ºC zu halten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Katalysatorsystem zur Verwendung in einem chemischen Hochtemperaturverfahren bereitgestellt, umfassend: A) eine Reaktionszone mit einem darin angeordneten Katalysator; B) einen Durchflussstrahlungsschutz, beabstandet vor dem Katalysator, und umfassend ein oder mehrere Teile eines porösen keramischen Materials, das stromaufwärts der Reaktionszone eingeordnet ist, zum i) Absorbieren von mindestens einem Teil der in der Reaktionszone erzeugten Strahlungsenergie, und ii) Übertragen der Wärme, die durch Absorbieren der Strahlungsenergie gebildet wird, auf die in die Reaktionszone durchfließenden Stoffe; sowie C) eine oder mehrere Temperaturfühlervorrichtungen, die in der Reaktionszone angeordnet sind.
Fig. 1 zeigt eine Teilansicht eines Reaktors enthaltend eine Ausrührungsform eines Katalysatorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt Draufsicht und Seitenansichten einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Katalysatorsystems.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht und Seitenansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Strahlungsschutzes mit einem oder mehreren keramischen Ziegeln mit abgeschrägten Kanten.
Fig. 4 zeigt eine Teilansicht eines Reaktors mit einem konventionellen Katalysatorsystem.
Fig. 5 zeigt eine Rückhaltevorrichtung, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, die Prozente auf Gewichtsprozente und alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Es sollte auch klar sein, dass für die Zwecke dieser Beschreibung und Ansprüche die Bereichs- und Verhältnisgrenzen wie hierin angegeben kombinierbar sind. Beispielsweise wenn Bereiche von 1-20 und 5-15 für einen bestimmten Parameter angegeben sind, ist es selbstverständlich, dass Bereiche von 1-15 oder 5-20 auch beabsichtigt sind.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen wird der Begriff "Durchfluss" definiert als die Fähigkeit einer Substanz, z. B. eines Ausgangsstoffes, nicht nur um einzelne Teile herum-, sondern aufgrund der Porosität oder hohen inneren Oberflächen der Teile, auch durch einzelne Teile hindurchzugehen.
Das Verfahren und Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 beschreibt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das erfindungsgemäße Katalysatorsystem für chemische Hochtemperaturreaktionen in einem Reaktor 2 enthalten. Das Katalysatorsystem umfasst einen Durchflussstrahlungsschutz 3, der stromaufwärts einer Reaktionszone 4 angeordnet ist, einen Katalysator 5, der in der Reaktionszone 4 angeordnet ist, eine Katalysatorträgerschicht 7, die stromabwärts des Katalysators 5 angeordnet ist und Temperaturfühlvorrichtungen 6, die zwischen dem Katalysator 5 und dem Katalysatorträger 7 in der Reaktionszone 4 angeordnet sind. Es sollte klar sein, dass in anderen Ausführungsformen die Temperaturfühlervorrichtung(en) 6 in der Reaktionszone 4 zwischen dem Katalysator 5 und dem Durchflussstrahlungsschutz 3 oder nach der Katalysatorträgerschicht 7 angeordnet sein kann. Es sollte ebenso klar sein, dass die Lücken, die in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigt sind, d. h. die Nähe, die zwischen den verschiedenen Bestandteilen vorliegt, aus Klarheitsgründen in dem Reaktor expandiert dargestellt ist.
Während die vorliegende Erfindung in Form eines abströmenden Reaktoraufbaus, wie in den Fig. 1 bis 5 gezeigt, beschrieben wird, können auch andere Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise können auch aufwärtsströmende Reaktoren wie der in der WO 97/09273 beschriebene Reaktor von der Verwendung des Katalysators im Sinne der vorliegenden Erfindung profitieren. Insbesondere durch Anordnen der Abschirmung stromabwärts der Mischzone und stromaufwärts des Katalysators werden geringere Vorheiztemperaturen benötigt, wodurch Detonationen und andere Entflammbarkeitsgefahren minimiert werden. Die vorliegende Anwendung beruht auf einer höheren Mischstromgeschwindigkeit um derartige Schäden zu verhindern. Das Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung gewährleistet durch seinen Beitrag zur Gefahrenverringerung Flexibilität bei den Geschwindigkeitsraten durch Ermöglichung niedrigerer Mischstromtemperaturen. Außerdem hilft das Katalysatorsystem bei der Verteilung des Reaktandenflusses durch die Reaktionszone.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der Katalysator 5 und der Durchflusskatalysatorträger 7 zu einem einzigen Platin enthaltendem Metallkatalysator "Pack" kombiniert. In einer weitaus bevorzugten Ausführungsform werden der Katalysator 5 und die Katalysatorträgerschicht 7 zu einer einzelnen keramischen Schaumkomponente kombiniert, mit dem aufströmseitigen Teil zusammengesetzt aus einem Platin enthaltenden katalytisch aktiven Material.
Im allgemeinen werden die Reaktanden 1 beim Einlass 10 in den Reaktor 2 eingeführt. Die Reaktanden 1 werden anschließend durch die Strahlungsabschirmung 3 durchgeleitet. Die Strahlungsabschirmung 3 wird mindestens teilweise durch Absorption der Strahlungsenergie 9 aufgeheizt, die von der erwärmten Reaktionszone 4 ausgeht. Beim Durchtritt der Reaktanden 1 durch den Strahlungsschutz 3 werden die Reaktanden 1 durch die vorgeheizte Strahlungsabschirmung 3 vorgewärmt. Die vorgewärmten Reaktanden 1 durchlaufen die Reaktionszone 4, wobei sie mit dem Katalysator in Berührung kommen und Blausäure bilden oder alternativ in der Reaktionszone 4 verbrannt werden, um die Systemenergie aufrechtzuerhalten. Die Produktgase treten aus der Reaktionszone durch die Trägerschicht 7 abströmseitig zum Abkühlen und Abtrennen des Blausäureproduktes aus.
Das Katalysatorsystem kann ebenso eine Rückhaltevomchtung 12 zum Sichern des Strahlungsschutzes 3 umfassen, welches den einzelnen Abschirmungsteilen, wie etwa keramischen Schaumplatten, des Strahlungsschutzes ermöglicht, sich stromaufwärts zu drehen. Bei jeder Stillegung des Systems, während der die Zuführung der Feed-Gase in den Reaktoren gestoppt wird, kann eine Druckdifferenz auftreten, die dazu führt, dass die Platten angehoben oder stromaufwärts versetzt werden oder sogar beschädigt werden. Eine Ausführungsform der Rückhaltevorrichtung 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Rückhaltevorrichtung 12 ist oberhalb der einen oder mehreren Stromplatten der Strahlungsabschirmung 3 angeordnet und an einer gießbaren feuerfesten Auskleidung an der Wand durch Befestigungselemente 14 befestigt werden, so dass eine Lücke zwischen der Strahlungsabschirmung 3 der Rückhaltevomchtung 12 erzeugt wird. Dementsprechend werden sich in dem Fall, in dem einzelne Platten der Abschirmung 3 angehoben oder stromaufwärts versetzt werden, die Platten stromaufwärts drehen und die Rückhaltevomchtung 12 berühren, wobei eine Lücke aufgetan wird, was einen Druckausgleich ermöglicht. Sobald die Druckdifferenz beseitigt ist, fällt/fallen die Platte/n aufgrund der Schwerkraft in die korrekte Position zurück. Der Fachmann wird erkennen, dass die Dimension der Lücke von der Größe der Platten abhängt und auf eine Distanz angesetzt wird, die geeignet ist, eine Drehung der Platte/n und deren Rückkehr in die korrekte Position zu ermöglichen. Man wird erkennen, dass obwohl dies nicht benötigt wird, die Vorteile der Rückhaltevorrichtung jeder Ausrührungsform der vorliegenden Erfindung gut tun und insbesondere nützlich sind, wenn zwei oder mehrere keramische Platten als Strahlungsabschirmung 3 verwendet werden. Jede Vorrichtung ist geeignet, die zur Verwendung in einem chemischen Hochtemperatureaktor geeignet ist und entsprechend zusammengesetzt ist, z. B. aus Eisen, und die keine Katalysatorverunreinigung und Vergiftung bewirkt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rückhaltevorrichtung 12 ein Rückhaltesieb der 300er Serie aus rostfreiem Stahl, wie in Fig. 5 gezeigt.
Wie oben erwähnt, umfasst das Verfahren zur Herstellung von Blausäure die Zuführ der Ausgangsstoffe 1 in einen Reaktor 2. Die Reaktanden umfassen mindestens einen Kohlenwasserstoff, mindestens ein Stickstoff enthaltendes Gas, sowie mindestens ein Sauerstoff enthaltendes Gas. Es sollte klar sein, dass das Sauerstoff enthaltende Gas das gleiche sein kann wie das Stickstoff enthaltende Gas oder das Kohlenwasserstoff enthaltende Gas.
Der mindestens eine Kohlenwasserstoff kann ein aliphatischer oder substituierter aliphatischer, cycloaliphatischer oder substituierter cycloaliphatischer, oder aromatischer oder substituierter aromatischer Kohlenwasserstoff oder eine Mischung daraus sein. Geeignete Beispiele umfassen ohne darauf beschränkt zu sein Methan (CH&sub4;), Ethylen (C&sub2;H&sub4;), Ethan (C&sub2;H&sub6;), Propylen (C&sub3;H&sub6;), Propan (C&sub3;H&sub8;), Butan (C&sub4;H&sub1;&sub0;), Methanol (CH&sub3;OH), Toluol, Naphta, sowie Methylformat. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Kohlenwasserstoff Methan oder eine Mischung aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen enthaltend Methan. Das mindestens eine Stickstoff enthaltende Gas umfasst ohne darauf beschränkt zu sein Ammoniak oder Formamid. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Stickstoff enthaltende Gas Ammoniak oder Mischungen von Ammoniak mit einem oder mehreren Stickstoff enthaltenden Gasen. Das mindestens eine Sauerstoff enthaltende Gas kann jedes Material sein, das eine Menge an Sauerstoff enthält, die geeignet ist, die Verbrennung zu unterhalten, um Wärme für die endotherme Blausäurebildung zur Verfügung zu stellen. Geeignete Beispiele umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Luft, sauerstoffangereicherte Luft, reines Sauerstoffgas, Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO&sub2;) oder Mischungen davon, oder Sauerstoff enthaltende Verbindungen, die bei Zersetzung Sauerstoff freisetzen. Geeignete Beispiele umfassen Peroxide, Ketone, Ether und dergleichen.
Die Feed-Gase können gefiltert und/oder vorgeheizt werden, bevor sie durch die Strahlungsabschirmung in die Reaktionszone eingebracht werden. Im allgemeinen werden die Feed- Gase mit oder ohne Vorerwärmung miteinander vermischt und anschließend dem Reaktor bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis zur Reaktionstemperatur zugeführt. Bei Verwendung von Vorerwärmung und/oder Sauerstoffanreicherung und mit ansteigender Vorerwärmungstemperatur oder Sauerstoffkonzentration wird die Möglichkeit eines Rückschlags und/oder einer Detonation wahrscheinlicher. Die Verwendung des Katalysatorsystems der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung von niedrigeren Vorerwärmungstemperaturen und/oder modifiziertem Sauerstoffgehalt, da die Feed-Gase durch die Strahlungsabschirmung 3 vorerwärmt werden. Bei Zuführ in den Reaktor 2 werden die Reaktanden durch Durchleiten der Ausgangsstoffe 1 durch einen mindestens teilweise erwärmten Strahlungsschutz 3 vorgewärmt und in die Reaktionszone 4 geleitet. Das Ausmaß der Vorerwärmung wird davon abhängen, ob die Feed-Gase vor der Zufuhr in den Reaktor vorgewärmt wurden. Die Strahlungsabschirmung 3 ist gekennzeichnet durch die Fähigkeit, die aus der Reaktionszone abgegebene Strahlungsenergie sofort zu absorbieren, die Durchleitung von Feed-Gasen zu ermöglichen und die absorbierte Energie auf die Feed-Gase zu übertragen, so dass diese wirksam vorgewärmt werden, wenn sie durch die Abschirmung hindurchgeleitet werden. Während der typische Verwendungszweck isolierender Materialien darin liegt, den Energieverlust aufgrund der Mechanismen von Wärmeleitung und Konvektion zu verzögern, liegt die Mehrheit der (vorher nicht wiedergewonnenen) Energieverluste im Blausäuresystem aufgrund eines thermischen Strahlungsmechanismus vor. Im Stand der Technik ohne die Strahlungsabschirmung würde die Strahlungsenergie die Reaktionszone verlassen und würde bei der unproduktiven Erwärmung des Equipments stromaufwärts, der feuerfesten Auskleidung, der Kühlmäntel und der übrigen Umgebung verlorengehen. Durch die Absorption und Transfermöglichkeit der Strahlungsabschirmung der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass die Strahlungsenergie das System verlässt, und der Energieverbrauch wird verringert.
Im allgemeinen kann der Strahlungsschutz 3 aus jedem Material sein, das in der Lage ist, die oben beschriebenen Funktionen zu erfüllen. In einer Ausführungsform ist die Strahlungsabschirmung ein keramisches Durchflussmaterial. Vorzugsweise besitzt das keramische Durchflussmaterial eine hohe innere Oberfläche. Geeignete Beispiele für das keramische Material umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, poröse Keramiken, keramische Schäume und keramische Verbundstoffe. Konstruktionsmaterialien können, ohne darauf beschränkt zu sein, eines oder mehrere der folgenden umfassen: Siliziumdioxid, Silica (SiO&sub2;), Siliziumcarbid (SiC), Sitiziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;), Siliziumborid, Siliziumbomitrid, Aluminiumoxid (Alumina-Al&sub2;O&sub3;), Aluminosilikate (Mullit-3Al&sub2;O&sub3;-2SiO&sub2;), Aluminoborsilikat, Carbonfaser, feuerfeste Fasern, Zirkoniumdioxid (ZrOz), Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;), Caiciumoxid (CaO), Magnesiumoxid (MgO) und Cordit (MgO-Al&sub2;O&sub3;-SiO&sub2;). In einer bevorzugten Ausführungsform ist das keramische Material ein keramisches Schaummaterial, gebildet aus mindestens einem der Carbide, Nitride, Bomitride, Silikate, Borsilikate und Oxide von Aluminium, Caicium, Magnesium, Silizium, Zirkonium, Yttrium, Mischungen und Komposita davon. Geeignete keramische Materialien sind von Porvair Advanced Materials, Inc. in Hendersonville, North Carolina, als "Ceramic Foam" und "GPM Porous Ceramic" kommerziell erhältlich.
Der Strahlungsschutz 3 liegt im allgemeinen in Form eines oder mehrerer Teile aus porösem keramischem Material vor. Das Teil/die Teile kann/können jede geeignete Form annehmen, die zur Verwendung in einem bestimmten Reaktor angepasst ist. Vorzugsweise liegt der Strahlungsschutz in Form einer oder mehrerer poröser keramischer Platten vor. Multiple Platten sind im allgemeinen bevorzugt, da sie eine Bewegung ermöglichen, um sich thermischer Expansion anzupassen, wobei Brüche vermieden werden.
Es sollte klar sein, dass die Strahlungsabschirmung des Katalysatorsystems der vorliegenden Erfindung aus zwei oder mehr Schichten des hier beschriebenen Strahlungsschutzes gebildet sein kann. Beispielsweise können in einigen Anwendungen, wo keine Bedenken bezüglich eines Druckverlustes durch den Strahlungsschutz vorliegen, Vielfachschichten oder eine dickere Abschirmung verwendet werden, um einen derartigen Druckabfall zu erzeugen, zum Zwecke der weiteren Verbesserung der Durchflussverteilung durch das System.
Ferner kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Strahlungsschutz des Katalysatorsystems der vorliegenden Erfindung mit einem oder mehreren herkömmlichen Isoliermaterialien kombiniert werden, die zur Verwendung in einer chemischen Hochtemperaturreaktion geeignet sind. Geeignete Beispiele herkömmlicher Isolatoren umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, keramische oder feuerfeste Teilchen, keramische oder feuerfeste Fasern, oder keramische oder feuerfeste Unterlagen wie etwa Fiberfrax®- Durablanket, hergestellt von Unifrax Corporation in Niagara Falls, New York, sowie Altra® Refractory Blanket von Rath Performance Fibers, Ind., aus Wilmington, Delaware.
Wie oben beschrieben, liegt das keramische Schaummaterial im allgemeinen in Form einer oder mehrerer keramischer Schaumplatten vor, vorzugsweise in zwei oder mehreren keramischen Schaumplatten. Vorzugsweise besitzt das keramische Material eine hohe innere Oberfläche. In einer Ausführungsform hat das keramische Material von 5 bis 1000, vorzugsweise 5 bis 750, insbesondere bevorzugt 10 bis 650 Poren pro 2,5 cm (inch). In einer anderen Ausrührungsform haben die eine oder die mehreren keramischen Schaumplatten von 5 bis 250, vorzugsweise 5 bis 200, und insbesondere bevorzugt 10 bis 100 Poren pro 2,5 cm (inch). In einer alternativen Ausführungsform haben die eine oder die mehreren keramischen Schaumplatten von 200 bis 1000, vorzugsweise 300 bis 800, vorzugsweise 300 bis 800, insbesondere bevorzugt 400 bis 700 Poren pro 2,5 cm (inch).
In einer Ausführungsform sind die Platten zumindest teilweise aneinander angepasst, um während des Betriebs sich bildende Lücken zwischen benachbarten Platten zu vermeiden. Vorzugsweise ist, obwohl nicht unbedingt nötig, mindestens eine Kante der einen oder der mehreren Platten abgeschrägt, und die abgeschrägten Kanten sind so zugeschnitten, dass die abgeschrägten Kanten von benachbarten Platten einander überlappen. Dies ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Das Ausmaß der Abschrägung wird sich nach den Eigenschaften der einzelnen Abschirmungszusammensetzung und den Erfordernissen des Systemaufbaus gestalten, wobei ein derartiger Aufbau im Blickfeld des Fachmannes und seiner Zuständigkeit liegt.
Dementsprechend wird mindestens eine abgeschrägte Kante einer entsprechenden abgeschrägten Kante angepasst, so dass die entsprechenden abgeschrägten Kanten einander überlappen, wenn der Strahlungsschutz 3 zusammengebaut ist. Die Überlappung der abgeschrägten Kanten dient dazu sicherzustellen, dass sogar im Falle eines Anhebens einer keramischen Platte während des Betriebs des Reaktors der Katalysator immer noch durch einen Teil der Abschirmung geschützt ist. Das heißt, wenn die Platten im 90º Winkel geschnitten sind und Seite an Seite zusammengebaut sind, wird jede Trennung der Platten einen Teil des Katalysators exponieren und die Strahlungsenergie aus diesem Teil wird stromaufwärts entweichen, wohingegen die Platte mit abgeschrägter Kante eine Abdeckung des Katalysators sogar im Falle des Anhebens der Platten ermöglicht. Ein derartiges Anheben der Platten ist um so mehr von Bedeutung, wenn dreidimensionale Katalysatorgeometrien, z. B. gewellte Gaze verwendet werden, aufgrund der steigenden Fallhäufigkeit von Plattenanhebungen, wenn derartige Gaze verwendet werden. Ferner wird sich ohne die abgeschrägten Kanten ein weniger gleichmäßiger Fluss von Ausgangsstoffen in die Reaktionszone 4 einstellen, was zu ungleichmäßiger Ausbeute über die Katalysatoroberfläche führt. Diese ungleichmäßige Ausbeute über die Katalysatoroberfläche führt zu einer geringeren Blausäure-Gesamtausbeute. Schließlich erleichtern die abgeschrägten Kanten, wenn sie in einer Ausführungsform mit einer Rückhaltevorrichtung verwendet werden, das rückhaltende Drehen der einzelnen Teile während des Druckausgleichs wie oben beschrieben.
Zunächst einmal werden in der Reaktionszone 4 die Ausgangsstoffe in Gegenwart eines Platingruppenkatalysators 5, der in der Reaktionszone 4 angeordnet ist, umgesetzt, um Blausäure zu erzeugen. Im allgemeinen kann der Platingruppenkatalysator in jeder Form vorliegen, die zur Herstellung von Blausäure geeignet ist, umfassend, ohne darauf beschränkt zu sein, Platingruppenmetall-enthaltende Siebe, Maschengewebe (meshes) oder Gazen in einer Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Geometrien, sowie Spezialkatalysatoren, hergestellt durch Einbau von Platingruppenmetallbeschichtungen auf eine Vielzahl von inerten Substraten umfassend beispielsweise keramische Substrate. Im allgemeinen werden gewellte Gazen bevorzugt, da sie mehr Oberfläche zur Verfügung stellen, was zu erhöhter Verweilzeit und besserem Stoffübergang führt, wodurch die Reaktionsausbeuten verbessert werden. Auch haben derartige Siebgewebe bei wiederholten thermischen Zyklen eine größere Haltbarkeit.
Ferner kann ein körniger Platingruppenmetallkatalysator allein oder in Kombination mit einer Katalysatorgaze verwendet werden. Ein derartiger komförmiger Katalysator kann in Form von Pellets, Kugeln, Spänen, Drehspänen oder in Form einer Platingruppenmetall beschichtung auf einem inerten teilchenförmigen Substrat, z. B. Beryll, Aluminiumoxid, Sillimanat und dergleichen, vorliegen. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise im US Patent 5,356,603 beschrieben und bei Johnson-Matthey, Inc. of Valley Forge, Pennsylvania; PGP Industries, Inc. in Santa Fe Springs, California; Engelhard Inc. in Iselin, New Jersey, erhältlich.
Wie oben erwähnt, ist der Katalysator ein Platingruppenmetallkatalysator. Dementsprechend werden die Ptatingruppenmetallkatalysatoren aus Platin, Rhodium, Iridium, Palladium, Osmium oder Ruthenium oder einer Mischung oder Legierung von zwei oder mehr dieser Metalle hergestellt. Alternativ kann der Katalysator eine Mischung aus einem Platingruppenkatalysator wie oben beschrieben und mindestens einem anderen Material sein, welches, ohne darauf beschränkt zu sein, umfasst: Cerium, Kobalt, Mangan, Magnesium sowie keramische Materialien. Im allgemeinen ist der Katalysator eine Legierung aus zwei oder mehr Platingruppenmetallen enthaltend 50 bis zu 100%, vorzugsweise 75 bis zu 100%, insbesondere bevorzugt 85 bis zu 100% Platin. Die bevorzugte Legierung ist eine Platin- Rhodiumlegierung mit 50 bis zu 100%, vorzugsweise 50 bis 100%, insbesondere 85 bis zu 100% Platin sowie 0,001 bis zu 50%, vorzugsweise 0,1 bis zu 25%, insbesondere bevorzugt 1 bis zu 15% Rhodium.
Der Katalysator wird im allgemeinen auf mindestens einem Durchflusskatalysatorträger 7 geträgert, der eine oder mehrere Materialschichten umfassen kann, z. B. metallische Träger 7, vorgegossene Keramik oder feuerfestes Material, vor Ort gegossenes feuerfestes Material, keramischer Schaum, keramische Packungen oder irgendeines der Durchflussmaterialien, die für die Strahlungsabschirmung als verwendbar beschrieben wurden.
Im allgemeinen werden die Reaktanden bei einer Temperatur von 800ºC bis 1400ºC, vorzugsweise 900ºC bis 1350ºC, insbesondere 1000ºC bis 1300ºC umgesetzt. Sobald die Reaktion gestartet wurde und die Reaktionstemperatur erreicht hat, wird eine Überwachung der Temperatur in der Reaktionszone 4 durchgeführt. Die Verwendung eines Katalysatorsystems mit einer Strahlungsabschirmung, wie hier beschrieben, führt zu einem Verfahren zur Herstellung von Blausäure, das gegenüber Veränderungen in der Feed-Zusammensetzung wesentlich empfindlicher ist als ein Verfahren unter Verwendung von Katalysatorsystemen des Standes der Technik. Dementsprechend kann ohne eine kontinuierliche Überwachung der Reaktionszonentemperatur der Katalysator irreversibel geschädigt werden. Deshalb wird eine verlässliche Temperaturmessung benötigt, um die Reaktionstemperatur bei entsprechenden Werten zu halten.
Im allgemeinen ist das Temperaturfühl- oder Überwachungsgerät 6 jede bekannte Vorrichtung, die dazu gedacht ist, die hohen Temperaturen und in der Reaktionszone existierenden chemischen Zusammensetzungen auszuhalten. Geeignete Vorrichtungen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Thermoelemente, thermische Widerstandsvorrichtungen (RTD's) oder Infrarot-Temperaturmessvorrichtungen. Bevorzugte Temperaturfühl- oder Überwachungsvorrichtungen sind diejenigen, die eine Umhüllung, Beschichtung oder dergleichen aufweisen, wie Schutz gegenüber der hohen Temperatur und der chemischen Umgebung der HCN-Reaktion gewährleisten. Geeignete Vorrichtungen sind beispielsweise erhältlich von Gayesco Inc. in Pasadena, Texas.
Schließlich wird in Abhängigkeit von der Temperaturmessung das Verhältnis von Sauerstoff zu Reaktanden so eingestellt, dass die Temperatur in einem Bereich von 800ºC bis 1400ºC, vorzugsweise 900ºC bis 1350ºC und insbesondere bevorzugt 1000ºC bis 1300ºC aufrechterhalten wird. Das heißt, da die Menge an in der Reaktionszone 4 vorliegendem Sauerstoff die Menge an Ausgangsstoffverbrennung begrenzt, kann die Temperatur in der Reaktionszone durch Einstellung des Sauerstoffgehaltes kontrolliert werden. Ferner kann die Temperatur auch durch Vorheizen der Reaktanden mit oder ohne Sauerstoffeinstellung gesteuert werden.
Das Verfahren zur Herstellung von Blausäure gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Schritt zur Messung der Zusammensetzung des die Reaktionszone eintretenden Feed- Gases und der Zusammensetzung des Produktgases umfassen. Eine derartige Messung der Zusammensetzung ermöglicht die Einstellung der Feed-Zusammensetzung, z. B. des Verhältnisses von NH&sub3; zu CH&sub4; Ausgangsstoffen, um die Ausbeute zu maximieren. Geeignete Realzeitmessvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Gaschromatographie- Massenspektrometrie, Fouriertransform-Infrarotanalyse (FTIR) und dergleichen, wie auch andere analytische online-Techniken. In einer alternativen Ausführungsform kann die Zusammensetzungsanalyse auch durch Probennahme mit nachfolgenden nasschemischen Laborverfahren und instrumentellen Laborverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden. Alternativ wird angenommen, dass es bei gegebenen geeigneten Zusammensetzungs-versus Temperaturdaten möglich ist, dass ein geeignetes Modell erzeugt werden kann, wodurch die Temperatur aus den beschriebenen online-Zusammensetzungsmessungen abgeleitet werden kann.
Das Verfahren kann bei jedem beliebigen Druck durchgerührt werden, d. h. bei Atmosphären-, Subatmosphären oder Überatmosphärendruck. Beim Durchführen des Verfahrens zur Herstellung von Blausäure gemäß der vorliegenden Erfindung werden herkömmliche Gasmischungen, Reaktionsbedingungen, Reaktoren etc., die im Stand der Technik bekannt sind, verwendet, und diese werden hier im Detail nicht beschrieben.
Obwohl das Verfahren zur Herstellung von Blausäure und des dabei verwendeten Katalysatorsystems gemäß der Andrussow-Reaktion zur Herstellung von Blausäure beschrieben wurde, wird auch davon ausgegangen, dass das Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung bei anderen chemischen Hochtemperaturverfahren verwendet werden kann. Beispielsweise kann das Katalysatorsystem auch vorteilhaft angewandt werden zur Steuerung von Strahlungsenergieverlusten in der Flammenzone eines verbrennungsbasierten Equipments wie Heizern, direktbefeuerten Dampfkesseln, Leuchtfeuern, Verbrennungsöfen und thermischen Oxidatoren, wodurch Treibstoffersparnisse erzielt werden. In diesen Anwendungen würde die eingefangene Energie dazu verwendet werden, eine Vorheizung der eintretenden Verbrennungsluft oder Brennstoffe, die an die Flammenfront geliefert werden, zu gewährleisten. Weitere Anwendungen umfassen elektrische oder induktionsbeheizte Verfahren, wie in der Patentpublikation WO 95/21126 oder im Shawinagan (Fluohmic)- Verfahren beschrieben. Ein Spezialfall dieser Anwendung läge im "BMA", d. h. Degussa- Verfahren zur Herstellung von Blausäure, wo die Wärme für die Reaktion über eine "externe" Direktfeuerung der keramischen Reaktionsrohre bereitgestellt wird.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt:

Beispiel 1

Ammoniak, Methan und Sauerstoff-Reaktanden in einem anfänglichen Mischverhältnis von 1 : 0,9 : 9 wurden in einen konventionellen Reaktor ohne Strahlungsschutz, wie in Fig. 4 gezeigt, eingebracht. Ammoniak wurde mit einer anfänglichen Geschwindigkeit von 2040 kg (4500 Pfund)/Stunde zugeführt, und die anderen Reaktanden wurden mit anfänglichen Geschwindigkeiten zugeführt, die das Startmischverhältnis erhalten. Die Reaktanden wurden in einer Reaktionszone mit einem Platin-Rhodium (90 : 10) Katalysator in Form einer gewellten Gaze eingebracht, der von Johnson-Matthey Inc. in West ehester, Pa., erworben wurde, und die Blausäurebildungsreaktion wurde bei einer Starttemperatur von 1150ºC 850 Stunden lang durchgeführt. Die Feed-Verhältnisse wurden während des Laufs eingestellt, um eine konstante Ausbeute an Blausäure zu erhalten. Die Blausäure enthaltenden Produktgase wurden auf 300ºC abgekühlt und die Blausäure wurde aus dem Produktgas isoliert. Das Feed-Verhältnis von Methan zu Ammoniak bei dem 850 Stunden Durchlauf ergab sich im Bereich von 1,00 : 1,00 bis 0,95 : 1,00 bei einer durchschnittlichen stündlichen Ausbeute an Blausäure von 63,23% und bei einer konstanten Zieltemperatur von 1150ºC.

Beispiel 2

Ammoniak, Methan und Sauerstoff-Reaktanden in einem anfänglichen Mischverhältnis von 1 : 0,9 : 9 wurden einem Reaktor zugeführt, der das Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, enthielt. Das Ammoniak wurde mit einer anfänglichen Geschwindigkeit von 2040 kg (4500 Pfund)/Stunde zugeführt, und die anderen Reaktanden wurden mit anfänglichen Geschwindigkeiten, welche das Startmischverhältnis aufrechterhalten, zugefügt. Die Reaktanden wurden wie in den Fig. 1 und 2 in eine Reaktionszone eingeführt, die einen Platin-Rhodium (90 : 10) Katalysator aus gewellter Gaze, erworben vom Johnson-Matthey Inc. in West Chester, Pa., enthielt, sowie einen Strahlungsschutz aus Aluminiumoxid-Schaumplatten, die mit abgeschrägten Kanten aneinander angepasst waren und 20 Poren pro Inch aufwiesen, erworben von Porvair Advanced Materials Inc. aus Hendersonville, North Carolina, und ferner Hochtemperatur- und chemisch beständige Thermoelemente, erworben von Gayesco Company, Pasadena, Texas. Eine Blausäurebildungsreaktion wurde bei einer Zieltemperatur von 1150ºC 1000 Stunden lang durchgeführt. Die Methan/Ammoniak-Feed-Verhältnisse wurden während des Laufs eingestellt, um eine konstante Blausäureausbeute aufrechtzuerhalten, und die Sauerstoffzufuhr wurde gemäß der Temperaturmessung eingestellt, um eine geeignete Sauerstoffmenge zur Verfügung zu stellen, um die Temperatur bei der Zielvorgabe von 1150ºC zu halten. Die Blausäure enthaltenden Produktgase wurden auf 300ºC abgekühlt und die Blausäure aus den Produktgasen isoliert. Das Feed-Verhältnis des tausendstündigen Durchlaufs von Methan zu Ammoniak ergab sich zu 0,88 : 1,00 bis 0,85 : 1,00 bei einer durchschnittlichen stündlichen Blausäureausbeute von 64,08% und einer konstanten Temperatur von 1150ºC.
Ein Vergleich des Beispiels 1, welches ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure umfasst, das einen konventionellen Reaktor mit einem Katalysatorsystem verwendet, worin der Katalysator nicht abgeschirmt ist, mit dem Beispiel 2, das ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, das ein Reaktor mit einem Katalysatorsystem verwendet, das eine Durchflussstrahlungsabschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, zeigt eine 10 bis 12%-ige Verringerung der Methanverbrauchs. Diese Verringerung des Methanverbrauchs wird erreicht, ohne dafür an Blausäureausbeute einzubüßen, die konstant bleibt (ungefähr 63 bis 64% in beiden Beispielen). Diese Ersparnis beim Methanverbrauch sind dem Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung zuzuschreiben, das eine Strahlungsabschirmung aufweist, die in der Reaktionszone erzeugte Strahlungswärme absorbiert und die Energie in Form von Wärme auf die Ausgangsstoffe, die dadurch hindurchlaufen, überträgt und die Reaktanden so vorheizt. Dementsprechend wird vorher im Stand der Technik wiedergewonnene Strahlungsenergie nun wieder genutzt und zur Verringerung der Reaktandenverbrennung verwendet, was die Herstellungskosten des Prozesses absenkt. Ferner, als Ergebnis des niedrigeren Methanverbrauchs ist der Stofffluss durch das System niedriger. Dementsprechend ist, da die Menge an CO/CO&sub2; der Massenfluss von CO/CO&sub2; im Abgas niedriger, was zu verringerter Bicarbonat-, Carbonat- und Carbamatbildung und den damit verbundenen und oben beschriebenen Problemen führt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Blausäure, umfassend die folgenden Schritte:

(A) Zuführen der Ausgangsstoffe, umfassend mindestens einen Kohlenwasserstoff, mindestens ein Stickstoff enthaltendes Gas und mindestens ein Sauerstoff enthaltendes Gas in einen Reaktor;

(B) Vorheizen der Ausgangsstoffe mittels Durchleiten der Ausgangsstoffe durch einen zumindest teilweise erwärmten Strahlungsschutz (radiation shield), umfassend ein oder mehrere Teile eines porösen keramischen Materials, in eine Reaktionszone, wobei der Strahlungsschutz zumindest teilweise durch Absorbieren mindestens eines Teils der in der Reaktionszone erzeugten Strahlungsenergie erwärmt wurde;

(C) Umsetzen der Ausgangsstoffe bei einer Temperatur von 800ºC bis 1400ºC in der Gegenwart eines Platingruppen-Metallkatalysators, der in der Reaktionszone angeordnet und von dem Strahlungsschutz räumlich beabstandet ist, um Blausäure zu erzeugen;

(D) Überwachen der Temperatur der Reaktionszone; sowie

(E) Einstellen des Sauerstoffgehalts der Ausgangsstoffe, um die Reaktionstemperatur in einem Bereich von 800ºC bis 1400ºC zu halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Kohlenwasserstoff CH4 ist, wobei das mindestens eine Stickstoff enthaltende Gas NH&sub3; ist, und wobei das Verfahren ferner die Einstellung des NH&sub3; zu CH&sub4;-Ausgangsstoffverhältnisses zur Maximierung der Produktausbeute umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Teile aus porösem keramischen Material eine oder mehrere keramische Schaumplatten (foam tiles) sind, die von 5 bis 1000 Poren pro 2,5 cm (inch) aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das eine oder die mehreren Teile aus keramischen Schaumplatten miteinander an mindestens einer Seite verbunden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die eine oder die mehreren keramischen Schaumplatten eine abgeschrägte Kante an mindestens einer Seite aufweisen.

6. Katalysatorsystem zur Verwendung in einem chemischen Hochtemperaturverfahren, umfassend:

(A) Eine Reaktionszone mit einem darin angeordneten Katalysator;

(B) einen Durchflussstrahlungsschutz, beabstandet von dem Katalysator, und umfassend ein oder mehrere Teile eines porösen keramischen Materials, das stromaufwärts der Reaktionszone angeordnet ist, zum

(i) Absorbieren von mindestens einem Teil der in der Reaktionszone erzeugten Strahlungsenergie, und

(ii) Übertragen der Wärme, die durch Absorbieren der Strahlungsenergie gebildet wird, auf die in die Reaktionszone durchfließenden Ausgangsstoffe; sowie

(C) eine oder mehrere Temperaturfühlervorrichtungen, die in der Reaktionszone angeordnet sind.

7. Katalysatorsystem nach Anspruch 6, wobei das keramische Material aus mindestens einem aus der Gruppe der Carbide, Nitride, Bomitride, Silikate, Borosilikate und Oxide von Aluminium, Kalzium, Magnesium, Silizium, Zirkonium, Yttrium, Mischungen davon und Verbundmaterialien davon gebildet ist.

8. Katalysatorsystem nach Anspruch 6, wobei das eine oder die mehreren keramischen Durchflussteile eine oder mehrere keramische Schaumplatten umfasst, die von 5 bis 1000 Poren pro 2,5 cm (inch) aufweisen.

9. Katalysatorsystem nach Anspruch 6, wobei das eine oder die mehreren Teile aus keramischen Schaumplatten miteinander an mindestens einer Seite verbunden sind.

10. Katalysatorsystem nach Anspruch 9, wobei die eine oder die mehreren keramischen Schaumplatten eine abgeschrägte Kante an mindestens einer Seite aufweisen.

11. Katalysatorsystem nach Anspruch 6, wobei der Katalysator ein Platingruppenkatalysator ist, der aus Platin, Rhodium, Iridium, Palladium, Osmium, Ruthenium, sowie Mischungen oder Legierungen davon ausgewählt ist.

12. Katalysatorsystem nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Rückhaltevorrichtung zur Sicherung des Strahlungsschutzes, welche eine Drehung einzelner keramischer Materialstücke aus dem Strahlungsschutz stromaufwärts ermöglicht, ohne diese zu verlagern oder zu beschädigen.