DE884191C - Verfahren zur Herstellung von poroesen Katalysatortraegern und Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von poroesen Katalysatortraegern und Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit

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DE884191C
DE884191C DEM1338D DEM0001338D DE884191C DE 884191 C DE884191 C DE 884191C DE M1338 D DEM1338 D DE M1338D DE M0001338 D DEM0001338 D DE M0001338D DE 884191 C DE884191 C DE 884191C
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DE
Germany
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acid
catalysts
silica
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sulfuric acid
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Expired
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DEM1338D
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English (en)
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Stephan Dr-Ing Martin
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Zahn and Co GmbH
Original Assignee
Zahn and Co GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von porösen Katalysatorträgern und Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit Bei der Herstellung von Katalysatoren bzw.
  • Katalysatorträgern wird häufig von ki eselsän rehaltigen Lösungen ausgegangen, die in dte Form eines Hydrogels übergeführt und getrocknet werden. Der katalytisch wirksame Stoff kann hierbei schon der Ausgangslösung zugesetzt bzw. im Laufe der Verarbeiitung erzeugt oder aber dem fertigen Träger einverleibt werden. Sofern nicht ganz besondere Maßnahmen getroffen werden, sind Kieselsäuregele als Träger praktisch unbrauchbar. Wenn z. B. nach einem bekannten Verfahren angesäuerte Wasserglas lösung mit verhältnismäßig geringen Mengen feingepulverten Kieselgels vermischt und bis zu Verdickung, d. h. Gelbildung, gerührt und das Gel nach Zerkleinern durch Erhtzen getrocknet wird, so tritt schon beim Trocknen ein Zerfall zu Pulver ein, oder man erhält bestenfalls Körner von sehr geringer mechanischer Festigkeit. Auch nach einem anderen Verfahren, gemäß welchem Kieselgur mit KaLiwassergla,s zu einer teigähnlichen Masse vermischt und nach Überführen in Kugelform und Trocknen bei etwa II0° zwecks Ausscheidung der Kieselsäure mit schwefliger Säure u. dgl. bei höherer Temperatur behandelt wird, erhält man keine Träger von ausreichender Festigkeit, da die Zersetzung ungleichmäßig erfolgt. Ein weiterer vorbekannter Vorschlag ging dahin, kolloidale Träger in Form einer Gallerte mit katalytisch wirksamen anorganinischen Stoffen unter Anwendung einer Kutgelmühle od. dgl. zu vermischen und die Masse zu trocknen. Obwohl durch die intensive mechanische Behandlung des Gels eine bessere mechanische Festigkeit im fertigen Erzeugnis erhalten wird, weist dies immer noch den Nachteil einer geringen Beständigkeit beim Lagern an feuchter Luft bzw. bei der Einwirkung von 5 chwefelsäuredämpfen u. dgl. auf. Diese Neigung zum Venvittern ist nicht nur unangenehm infolge der heim Lagern und beim Versand erford,erlichen, besonderen Schutzmaßnahmen, sondern insbesondere auch im Hinblick darauf, daß bei Unterbrechungen im Betriebe der mit dem Kontakt arbeitenden Anlage Zerfall eintritt und umständliche Maßnahmen erforderlich sind, um die Verwitterung hintan zu halten oder den Kontakt von pulverigen Anteilen zu befreien.
  • Man hat auch schon einem Kieselsäuresol flüssige oder feinverteilte Stoffe, insbesondere katalytisch wirksame, anorgani;sche Stoffe, einverleibt und nach Herstellung einer homogenen Mischung getrocknet, wobei gewünschten falls eine Reinigung vor oder nach völliger oder teilweiser Trocknung erfolgte. Bei dieser Arbeitsweise tritt noch vor dem Trocknen eine Gelbildung aus dem flüssigen Sol ein. Auch die in dieser Weise erhaltenuten Erzeagnlisse zeigen heim Lagern oder bei Betri,ebsunterbrechungen ähnliche unerwünschte Eigenschtaften wie die vorerwähnten Kontakte.
  • Gegenüber diesen bekannten Arbeitsweisen werden erfinldungsgemäM ohne Anwendung von Kugelmühlen u. dgl. Katalysatoren bzw. Katalysatorträger hergestellt, die nicht nur eine hohe mechanische Festigkeit und gute Porosität aufweisen, sondern sich auch durch eine außerordentliche Beständigkeit gegenüber der Einwirkung von Schwefelsäuredämpfen u. dgl. auszeichnen, bei längerer Lagerung oder bei Unterbrechung des Be triebes in ihrer Wirksamkeit nicht beeinträchtigt werden. Infolgedessen zeichnen sich die Katalysatoren auch durch ihre lange Lebensdauer aus.
  • Das Wesen des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß Kieselsäure oder Kieselsäureverbindungen enthaltende Lösungen, wie Wasser gas oder Kieselsäuresol, mit Lösungen einer oder mehrerer starker, bei gewöholidher Temperatur nicht flüchtiger anors,an.isc!her oder organischer Säuren, wie Schwefielsäure, alle Phosphorsäuren oder Oxalsäure, unter Anwendung eines Säureüberschusses und unter solchen Konzentrationsbedingungen gemischt werden, daß die Gelbildung vor der Trocknuníg verhindert wird, worauf die Mischung durch Zusatz geeigneter Pulverstoffe, wie Ki eselgur, Kieselgel, Ziegelmehd, ausgebrauchte Katalysatormasse u. dgl., und gegebenenfalls von katalytisch wirksamen Stoffen zu einer Paste verdickt wird, welche verformt und anschließend durch Trocknen, gegebenenfalls unter Erhitzen, verfestigt wird.
  • Unter diesen Bedingungen wird die Kieselsäure in Form eines festen, zusammenhängenden Skeletts ausgeschieden, und man erhält nach dem Trocknen einen hochporösen Körper, welcher, falls die katalytisch wirksamen Stoffe nicht bereits bei seiner Herstellung zugesetzt worden sind, in an sich bekannter Weise mit Katalysatorlösung getränkt werden kann.
  • Sind größere Mengen katalytisch wirksamer Stoffe unterzubringen oder müssen diese vorher durch besondere Behandlung, z. B. Fällung auf besonderte Art, Oxydation usw., in einen geeigneten Zustand gebracht werden, so verarbeitet man die so vorbereitete Masse zweclimäßig gleichzeitig mit der Trägermasse.
  • Erfordert der Verwendungszweck eine Reduktion des fertigen Katalysators, so kann das Reduktionsmittel bei der Herstellung in die Masse mit hineingearbeitet oder allst Säure Oxalsäure verwandt werden. Hierdurch wird gleichzeitig eine weitere Auflockerung des Körpers erzielt. Die Festigkeit der erzielten Körper gestattet es, auch andere Stoffe zur Auflockerung zu verwenden, wie z. B. kleine Mengen orgnischer Substanzen, wie Leim, Pflanzenschleim, Stärke, überhaupt alle Stoffe, die bei höheren Temperaturen verbrennen, verdampfen oder sublimieren, z. B. Nitrate, Carbonate, flüchtige Ammonsalze, Öle, Ölemulsionen usw.
  • Eine Reaktivierung dér nach vorliegender Erfindung hergestellten Kontakte kann leicht erfolgen durch Tränken mit einer Lösung der zur Herstellung benutzten Säuren oder anderer Lösungsmittel, zdlie den katalytisch wirksamen Stoff auflösen und durch Trocknen oder Erhitzen wieder entfernt werden können. Auch kann eine Reinigung durch Oxydationsmittel oder Glühen erfolgen, ohne daß die Festigkeit der Körper beeinträchtigt wird.
  • Je nach Verwendungszweck können die Katalysatorträger in fertigem Zustand mehr oder weniger sauer und alkalisch oder neutral erhalten werden.
  • Bei Verwendung von Wasserglas z. B. entstehen mit Schwefelsäure allein nur saure, mit Oxalsäure bei 3000 nur alkalische, mit SrShwefelsråure oder einer Phosphorsäure im Gemisch mit Oxalsäure neutrale oder mehr oder weniger alkalische bzw. saure Körper, je nachdem die Oxalsäure oder eine der anderen Säuren überwiegt. Bei Anwendung von Oxalsäure ist Erhitzen auf 3000' erforderlich, um diese zu entfernen.
  • Beispiele I. I25 g (I00 ccm) Kaliíwasserglas von 300 Bé werden mit 50 ccm Wasser gemischt. Diese Mischung wird in eine verdünnte Schwefelsäure, bestehend aus 20 ccm konzentrierter Schwefelsäure (980/o) und 20 ccm Wassler, unter gutem Rühren eingetragen. Das Gemisch bleibt dünnflüssig. Nun lçnetet man 220 g Kieselgur oder ein anderes Ver-,bdlünnnmgismittel in kleinen Portionen kräftig ein, bis eine plastische Masse erzielt wird, die noch streichfähig sein muß, was eventuell durch Zugabe von Wasser erreicht wird. Die Masse wird geformt (in Lochblech gestrichen), getrocknet und kann auch geglüht werden. Die Körperchen bleiben sehr hart und porös und sind von saurer Reaktion.
  • Will man neutrale Träger herstellen, so verfährt man genau soj nur treten an Stelle der verdünnten Schwefelsäure 5 ccm konzentrierte Schwefelsäure oder eine äquivalente Menge Phosphorsäure und I2,5 g Oxalsäure in 50 ccm Wasser.
  • Soll der Träger alkalisch werden, brauchen nur 3 ccm konzentrierte Schwefel- oder Phosphorsäure unld I5 g Oxalsäure in 50 cm Wasser angewandt zu werden. Dabei muß natürlich die Oxalsäure durch Erhitzen auf 3000 entfernt werden.
  • 2. I9,25 g Ammoniumvanadat mit 15 g V205 werden mit 9,6 g K OH in wenig Wasser gelöst und erwärmt, bis NH3 ausgetrieben ist. Dann werden I25 g (Ioo com) Kaliwasserglas von 300 Be mit 50 ccm Wasser vermischt in 30 ccm Schwefelsäure 98%ig mit 25 ccm H2 0 unter gutem Rühren langsam eingetragen. Dazu gibt man allmählich obige Vanadiumlösung. In diese Mischung werden 25 g scharf getrockneter, durch Neutralisieren von Wasserglas gewonnener Kieselsäure und go g Kieselgur gut eingearbeitet bis zur plastischen Masse, wobei nötigenfalls Wasser zugegeben wird.
  • Die Masse wird in Lochblech gestrichen, getrocknet und bei 400 bis] 500 ° geglüht. Der fertige Katalysator ist hochporös, sehr hart und gut geeignet für die Schwefelsäureherstellung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Herstellen von porösen Katalysatorträgern und Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit und guter Bestäntdigkeit gegenüber der Einwirkung von Schwefel--säuredämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen von Kieselsäure oder von durch Säure unter Kieselsäulreabscheidung zersetzbarren Kieselsäureverbindungen, wie Wasserglas oder Kieselsauresol, mit Lösungen einer oder mehrerer çstarker, bei gewöhnlicher Temperatur nicht flüchtiger anorganischer oder organischer Säuren, wie Schwefelsäure, alle Phosphorsäuren oder Oxalsäure, unter Verwendung eines Säuren überschusses und unter solchen Konzentrationsbedingungen gemischt werden, daß die Gelbildung vor der Trocknung verhindert wird, worauf die Mischung durch Zusatz geeigneter Pulverstoffe, wie Kieselgur, Kieselgel oder Ziegelmehl, ausgebrauchte Katalysatormasse u. dgl., und gegebenenfalls katalytisch wirksamer Stoffe zu einer Paste verdickt wird, welche verformt und anschließend durch Trocknen, gegebenenfalls unter Erhitzen, verfestigt wird.
DEM1338D 1938-03-29 1938-03-29 Verfahren zur Herstellung von poroesen Katalysatortraegern und Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit Expired DE884191C (de)

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