NO742792L - - Google Patents

Description

Katalysator for oksydasjon av ammoniakk.

Oppfinnelsen vedrører en katalysator for oksydasjon av ammoniakk til frembringelse av nitrogenoksydet for salpetersyrefrem-stillingen, bestående av en nettpakke som inneholder tråder av edelmetall- og ikke edelmetall-legeringer.

Ved oksydasjon av ammoniakk fremstilles de for fremstilling av salpetersyre nødvendige nitrogenoksyder. Ved denne prosess finner det som katalysator spesielt anvendelse platina-rhodium-legeringer. Teknologisk og fysikalsk kjemiske grunner var utslagsgivende for den idag omtrent utelukkende benyttede form av snevermaskede nett. Tett på hverandre liggende i pakke anordnes av disse inntil 50 stykker i en reaktor. På denne måte dannede katalysatornettsystemer gjennomstrøm- mes av den til 250°C foroppvarmede ammoniakk-luftblanding. Derved finner det sted den med stor positiv varmetoning forbundende omsetning i nitrogenoksyder og vanndamp. Utbyttét av nitrogenoksyder svinger mellom 90 og 9 8%.

På grunn av de termiske prosesser som finner sted på katalysatoren antar denne under oksydasjonsprosessen en temperatur mellom 82 0 og 9 50°C. Nettene underligger således under deres drift r.il en betraktelig termisk påkjenning hvortil det overleirer seg i høytrykksanlegg dessuten en betraktelig mekanisk belastning. Herved fremkommer en betraktelig slitasje som i forbindelse med de høye tap av platin pg rhodium som opptrer ved reaksjonen og som ennå er lite oppklart i sin opprinnelse nødvendiggjør en hyppig veksling og omarbeidelse av katalysatornettene.

Da det i de senere år har fortsatt en utvikling å anvende større trykk og høyere temperaturer ved ammoniakkforbrenningen be-

tyr det at tidsrommet mellom to nettvekslinger blir mindre og dermed øker anleggets stillstandstid. Dette faktum tar ikke hensyn til alle tidligere bestrebelser som har til formål å nedsette mengden

av anvendt platina-rhodium-katalysator og/eller å nedsette deres tap og/eller å bevirke en forbedring av utbyttet av nitrogenoksyder. Undertiden motvirkes med hensyn til nettenes nyttevarighet sogar

dette synspunkt.

Det er kjent fremgangsmåter som under erstatning av en

del av katalysatormengden ved et strømningsteknisk gunstig virkende regelmessig, eller uregelmessig fletning av uedelmetalltråder fører til en nedsettelse av katalysatormengden og derved også til en senkning av platinatapet (DOS 2.101.188 og DOS 2.239.514). En ulempe ved disse fremgangsmåter består i at de anvendte katalysatornett av platin-rhodium på grunn av ovennevnte påkjenning må fornyes regelmessig i meget korte tidsmessige avstander..

Oppfinnelsens oppgave er derfor å tilveiebringe en katalysator i nettform som lengst mulig tåler de ved ammoniakkoksyda-sjonen opptredende termiske og mekaniske påkjenninger og dermed nedsette forbrenningsanleggenes stillstandstid.

Denne oppgave ble løst ifølge oppfinnelsen ved at man anvender nettpakker hvori alle eller en del av de enkelte nett av nettpakken inneholder såvel tråder av en platina-rhodium-legering som også tråder av oksydasjonsbestandig, varmefast uedelmetall-leger-

inger..

Disse katalysatornett ifølge oppfinnelsen har en be-tydelig lengre levetid enn de kjente katalysatornett av platina-rhodium-legeringer, således at nettvekslingens hyppighet i forbrenn-ingsanleggene kan nedsettes. Samtidig oppnås med katalysatornettene ifølge oppfinnelsen en til de kjente fremgangsmåter likeverdig nedsettelse av platina-anvendelsen og en dermed forbundet senkning av tap av dette metall.

Nettvevnaden er fortrinnsvis en blandingsvevnad av platina-rhodiumtråder med inntil 30% rhodium og uedelmetalltråder av et

smuldre- og varmebestandig stål. Spesielt fordelaktig er anvendelsen av et stål med innhold på 20 til 25% krom og 3 - 5% aluminium. Uedel-metalltrådenes diameter ligger i størrelsesorden som for edelmetall-trådene, nemlig ved 0,06 til 0,15 mm.

Det har vist seg at uedelmetalltrådene virker som bærer for de innvevde katalysatorfilamenter og derved muliggjør en lengre nyttiggjøring av deres katalytiske egenskap. Av dette forhold såvel som fra den betraktelige innsparing av anvendt katalysatormengde og dens tap fremkommer for prosessen med ammoniakkforbrenninger i alle brennetyper vesentlige økonomiske fordeler.

Fordelaktig utformer man nettvevnaden således at enten bare varptråden eller bare vefttrådene består av uedelmetall-leger-ingen. For å gi katalysatornettene en enda høyere levetid kan man imidlertid også erstatte en del av varptrådene av platina-rhodium med uedelmetalltråder fortrinnsvis i regelmessige1 anordning og for vefttrådene likeledes å anvende uedelmetall. Like så godt kan imidlertid for vefttrådene i dette tilfelletvogså finne anvendelse en platina-rhodium-legering. Videre er det mulig å utruste de enkelte katalysatornett av nettpakke med forskjellig stort antall av uedelmetalltråder, hvilket kan medføre ytterligere fordeler alt etter forbrenningsanleggets type.

Ved anvendelse av katalysatornettene ifølge oppfinnelsen forblir omdannelsesgraden av ammoniakk til nitrogenoksyder sammen-liknetii de kjente katalysatorer uendret.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Eksempel 1.

I et 70 ato-anlegg ble det i stedet for 35 PtlORh-nett anvendt slike med et 50% mindre edelmetallinnhold d.v.s. nettvev- nådens vefttråder besto av en jernlegering med 23% krom og 4% aluminium. Derved viste det seg at ved en uendret omsetning på 91

til 9 3% kunne driftstiden mellom to nettvekslinger økes fra 60

dager til 85 dager og dermed var tap av platina og rhodium sunket fra 1,85 gr/t N-NH^ til 1,14 gr/t N-NH^•

Eksempel 2.

En forlengelse av anvendelsestiden av nettene fra 180

til 2 70 dager ble oppnådd i et 2,5 ato-anlegg med en flatebelast-ning på 5 tato N/m 2ved innbygning av nettene ifølge oppfinnelsen av sammensetningen ifølge eksempel 1. Pt-tapet på 0,66 gr/t N-NH^kunne derved nedsettes til 0,35 gr/t N-NH^.

Eksempel 3.

2

Endelig kunne i et med 22 tato N/m belastet ,7 ato-anlegg oppnås en driftstid på 136 dager med 25 blandingsvevnads-nett ifølge eksempel 1 under én anvendelse hvorimot under samme driftsbetingelser PtlORh-nett bare kunne finne anvendelse i 90

dager. Det spesifikke Pt-tap utgjorde 0,71 gr/N-NH^ i forhold til en forøvrig gjennomsnittsverdi på ca. 1,2 gr/N-NH^.

Karakteristisk for alle forsøk var således platinabespar-else i anvendelsen på ca. 50%, en senkning av det spesifikke edel-metalltap rundt inntil 4 7% og en forlengelse av utnyttelsesvarig-heten av katalysatornettene rundt 52%. Dette byr for fremstilling av nitrogenoksyder ved ammoniakkoksydasjon vesentlige økonomiske fordeler. Deres betydning er derfor så stor fordi anvendelsen av platina-besparende fremgangsmåter i anlegg med arbeidstrykk inntil 5 ato hittil bare har hatt begrenset resultat av anvendelsestekniske grunner.- Katalysatornettene ifølge oppfinnelsen kan derimot anvendes 1 alle slike anlegg uten problemer med det .omtalte resultat. ,i>I> høy-trykksanlegg trer først og fremst frem det nedsatte platina-tap og den større levetid av nettene ifølge oppfinnelsen hvorved disse anleggs produktivitet økes.

I stedet for den i eksemplene anvendte jernlegering med 2 3% krom og 4% aluminium kan det selvsagt også finne anvendelse av andre under ammoniakkforbrenningsbetingelsene oksydasjonsbestandige og varmefaste uedelmetall-legeringer.

Figurene 1 og II viser skjematisk to eksempelvise ut-førelsesformer av katalysatornettet ifølge oppfinnelsen i utsnitt.

På fig. 1 består varptrådene 11, 12, 13, 14 av en platina-rhodium-legering og vefttrådene 15, 16, 17, 18 av en uedelmetall-legering, eksempelvis av en jernlegering med 20% krom og 5% aluminium.

På fig. II består varptrådene 21 til 26 avvekslende av

en platina-rhodiumlegering 21, 22, 2 3 og en uedelmetall-legering 24, 25, 26, mens vefttrådene 27, 28, 30 likeledes består av en platina-rhodium-legering.

Claims (5)

1. Katalysator for oksydasjon av ammoniakk for fremstilling av nitrogenoksyder bestående av en nettpakke som inneholder platina-rhodium-legeringer og uedelmetall-legeringer, karakterisert ved at alle eller en del av de enkelte nett av nettpakken inneholder såvel tråder av en platina-rhodium-legering som også tråder av oksydasjonsbestandig varmefaste uedelmetall-legeringer.
2. 2. Katalysator ifølge krav 1, karakterisert ved at uedelmetalltrådene består av en jernlegering med 20 til 25% krom og 3 til 5% aluminium.
3. 3. Katalysator ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved. at uedelmetalltrådene i nettvevnaden enten anvendes som varp-tråder eller som vefttråder.
4. 4. Katalysator ifølge krav 1-3, karakterisert ved at varptrådene består av en platina-rhodium-legering og delvis av en uedelmetall-legering, fortrinnsvis i regelmessig anordning og vefttrådene av en uedelmetall-legering eller en platina-rhodium-legering.
5. 5. Katalysator ifølge krav 1-4, karakterisert ved at nettpakkens enkelte nett har forskjellige store mengder av uedelmetalltråder.