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Kontaktkörper zur Durchführung katalytischer Reaktionen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Kontaktkörper zur Durchführung katalytischer Reaktionen,
bestehend aus einem der bekannten Katalysatoren, wie Eisen, Nickel, Kobalt, seltenem
Erdmetall, Silber, Gold, Kupfer, insbesondere aber Platin oder Palladium, der auf
einem Metallträger angeordnet ist.
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Von Katalysatoren, die zur Durchführung chemischer Reaktionen verwendet
werden, wird verlangt, daß dieselben bei beschränkten Abmessungen eine möglichst
große, mit den Reaktionskomponenten in Berührung stehende Oberfläche aufweisen,
daß sie mechanisch, thermisch und chemisch widerstandsfähig sind und wenn möglich
eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie Sinterungsfestigkeit besitzen, damit bei höheren
Temperaturen vor allem keine Oberflächenveränderung und damit kein Nachlassen der
Wirksamkeit eintritt.
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Diese Forderungen werden durch bereits bekannte Katalysatoren nur
zum Teil erfüllt, indem man auf feinporigen Tragkörpern, die sich zum Reaktionsgut
und zum Katalysator inert verhalten, wie z. B. Metalloxyd,, Bimsstein, Ton, poröses
Porzellan, Asbest, Schamotte, Kieselgur, Silicagel, Aktivkohle u. dgl., die katalytisch
wirksamen Metalle oder Metallverbindungen nach bekannten Verfahren in sehr feiner
Verteilung niederschlägt. Bei derart hergestellten Katalysatoren wird der Forderung
nach einer guten Wärmeleitfähigkeit mit entsprechender Wärmeverteilung und -ableitung
nicht oder nur ungenügend Rechnung getragen, trotzdem dieselbe bei exotherm oder
endotherm verlaufenden Reaktionen von großer Bedeutung sein kann.
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Weiterhin können die gebräuchlichen, inerten Träger des Katalysators,
wie z. B. Asbest, Ton, Schamotte usw., nicht in jeder ge-, wünschten Form, wie z.
B. als dünne Röhrchen, Netze, Spiralen u. dgl., hergestellt werden.
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Sobald man bisher metallische Träger für den Katalyten benutzte, bestand
bei ihnen die Gefahr, daß sie mit dem Katalyten reagierten; außerdem bot ihre dichte
Oberfläche
nicht Gelegenheit zur genügend feinen Verteilung des
Katalyten.
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Der Erfindung gemäß wird nun auf einen mindestens in der Außenschicht
aus Aluminium oder einer Aluminium -enthaltenden Legierung bestehenden Metallträger
vor dem Aufbringen des wie bekannt aus Eisen, Nikkel,Kobalt, seltenem Erdmetall,
Silber, Gold, Kupfer, insbesondere aber Platin oder Palladium, bestehenden Katalysators
durch Oxydation der Metallaußenschicht eine festhaftende, künstlich, z. B. elektrolytisch,
hergestellte Schicht aus einem hohe Festigkeit aufweisenden, im Gasstrom nicht oder
nur schwer reduzierbaren, hitzebeständigen Aluminiumoxyd gebildet. Dieses Aluminiumoxyd
kann je nach der Zusammensetzung der Außenschicht natürlich mehr oder weniger andere
Oxyde enthalten. Hauptbestandteil ist aber Aluminiumoxyd.
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Eine derartige verhältnismäßig dicke Schicht verhindert Reaktionen
zwischen dem Katalysator und dem aus Metall bestehenden Trägerkörper. Die bei der
bekannten Anwendung von Metallträgern evtl. auch aus Aluminium auf dem Metall vorhandene
natürliche Oxydschicht konnte wegen ihrer geringen Dicke den Erfindungszweck nicht
erfüllen.
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Auch die bei einem bekannten Verfahren durch Behandlung von amalgamiertem
Aluminium mit wäßrigen Metallsalzlösungen erhaltenen Aluminiumoxydmischkatalysatoren,
die sich ebenfalls auf einem Metallträger befinden, fallen nicht unter die vorliegende
Erfindung, da bei ihnen die katalytisch wirkenden Substanzen in das Aluminiumoxyd
eingelagert werden und mit dem metallischen Trägerkörper in Berührung kommen. Die
in entsprechender Weise durch Behandlung von amalgamiertem Aluminium mit Wasser
erhaltene reine Aluminiumoxydschicht könnte im übrigen auch nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung als Kontaktträger verwendet werden, da sie erfahrungsgemäß keine festhaftende
Schicht bildet.
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Vorteilhaft wird zur Erzielung einer günstigen Oberflächenbeschaffenheit
die äußere Metallschicht des Trägers, gegebenenfalls vor dem Aufbringen der äußeren
Metallschicht bei Verwendung eines besonderen Metallkernes auch dessen Oberfläche,
aufgerauht, z. B. durch chemische, mechanische oder elektrolytische Behandlung,
wodurch eine Vergrößerung ihrer Oberfläche stattfindet.
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Hierdurch wird die Oberflächenbeschaffenheit der erzeugten Oxydschicht
hinsichtlich ihrer Korngröße und Porosität eine derart günstige, daß sich beim daräuffolgenden
Aufbringen des Katalysators eine Oberflächenaufteilung des letzteren ergibt, wie
sie bis jetzt nicht erreicht werden konnte. Damit wird auch eine höchstmögliche
wirksame und wirtschaftliche Ausnutzung der Katalysatoren erzielt.
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Das Aufrauhen kann unterbleiben, wenn die äußere Metallschicht z.
B. in feuerflüssigem Zustande auf den Metallkern aufgespritzt wird, da sich dabei
von selbst eine stark vergrößerte freie Oberfläche ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der Oxydschicht besteht darin, daß die Katalysatoren
in sehr kleinen Mengen zur Anwendung gelangen können, was besonders bei Edelmetallkatalysatoren
von großer Bedeutung ist, und zwar ohne daß die erwähnten Nachteile einer schlechten
Wärmeleitung in Kauf genommen werden müssen, da der Oxydbelag selbst und der Träger
desselben den für die Wärmeableitung erforderlichen Querschnitt aufweisen können.
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Die Oxydschicht ist ferner so widerstandsfähig, daß sie bei den für
die Herstellung des Katalysatorauftrages angewandten Arbeitsvorgängen weder angegriffen
noch verändert wird. Die durch Elektrolyse erzeugten Oxydschichten bieten in der
Regel noch besondere Vorteile dadurch, daß sie ein besonders hohes Adsorptionsvermögen
für die Katalysatorlösungen :aufweisen. Katalysatoren, die auf den erfindungsgemäßen
Tragkörpern aufgebracht sind, können bei allen Reaktionen verwendet werden, bei
denen Oberflächenkatalysatoren in Frage kommen.
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Der Metallträger kann vollständig aus dem dem Oxyd entsprechenden
Metall bestehen oder einen Kern aus einem Metall mit höherem Schmelzpunkt besitzen.
Der Träger oder sein Kern- oder seine Metalloberschicht können jede beliebige und
geeignete Form aufweisen.
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Zufolge der guten Wärmeleitfähigkeit des Metallträgers ist es möglich,
durch Wärmeab-oder -zuleitung die Reaktionen bei der zweckmäßigen Temperatur durchzuführen
und diese Temperatur auf gleicher Höhe zu halten.
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Die Oxydation des Metallträgers erfolgt am einfachsten durch Wechselstromelektrolyse,
welche eine besonders geeignete Oberflächenbeschaffenheit der erzeugten Oxydschicht
ergibt.