DE1088933B - Katalysatoren fuer die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff - Google Patents

Description

• Katalysatoren für die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Katalysatoren, die für die Erzeugung von Chlor nach dem Deacon-Prazeß benutzt werden. Die Umsatzgleichung der Reaktion lautet: 4 H C1+02=2 H2 0+2C12.
• Bei der Durchführung des Verfahrens bereitet die Flüchtigkeit der katalytisch wirksamen Komponenten des Katalysators Schwierigkeiten. Die Flüchtigkeit hat zur Folge, daß die Umsatzausbeute nachläßt und andererseits sich die flüchtigen Komponenten an bestimmten Stellen des Katalysatorbettes niederschlagen. Dieser Sachverhalt trifft besonders für die katalytisch sehr wirksamen Kupfersalze zu, die seit der Durchführung dieses Verfahrens bis zur Gegenwart in nahezu allen beschriebenen Kontakten, enthalten sind. Die katalytisch aktiven Metallsalze befinden sich auf einem inerten Träger. Erwähnt werden beispielsweise Bimsstein, Kieselgur, Kieselgel, Kaolin, Schamotte, Ziegelstein, Tonerde, Mg0 u. a. Als katalytisch gut wirksame Metallsalze werden in der Literatur unter anderem die der folgenden Metalle erwähnt: Kupfer, Eisen, Mangan, seltene Erden., Vanadin, Modybdän. Als, eine besonders wirksame Kombination hat sich die Mischung Kupfer - seltene Erden -Salz auf einem inerten Träger erwiesen. Aber auch dieser vorteilhaften Kombination haftet der obenerwähnte Nachteil an, daß sich die Kupfersalze beim praktischen Einsatz des Katalysators, in dem Cl2 : HCl-Strom verflüchtigen. Dadurch sinkt die Katalysatorwirksamkeit.
• Es stellt daher einen technischen Fortschritt dar, für kupferhaltige Katalysatoren Träger zu finden, bei denen die Flüchtigkeit des. Kupfers wesentlich vermindert wird. Damit wird eine Verlängerung der Wirkungsdauer der Kontakte erreicht.
• Es wurde nun gefunden, daß sich dies erreichen läßt, wenn bei Anwendung kupferhaltiger Trägerkatalysatoren als Träger ein synthetisch hergestelltes Aluminiumsilicat (synthetischer Zeolith) verwendet wird. Das synthetische Aluminiumsilicat kann auf bekannte Weise durch Fällungsreaktion oder durch Schmelzen hergestellt werden (Gel- und Schmelzzeolithe). Diese Produkte zeigen eine ausgesprochene Befähigung zum Innenaustausch und sind temperaturbeständig.
• Die erwähnten Katalysatoren werden hergestellt, indem beispielsweise die wäßrige Lösung eines Kupfersalzes und gegebenenfalls die Lösung des Gemisches eines Kupfersalzes mit anderen katalytisch wirksamen Metallsalzen mit den synthetischen Zealithen in Berührung gebracht wird. Dies kann zweckmäßig in einer Filtersäule oder durch Eintragen des Zeo-lithen in die Metallsalzlösunz durchgeführt werden. Die katalytisch wirksamen Metallionen werden in dem Kanalsystem der synthetischen Zeolithe vornehmlich durch Innenaustausch stark fixiert. Die so hergestellten kupferhaltigen. synthetischen Zeolithe können gegebenenfalls mit weiteren katalytisch wirksamen Metallsalzen, und/oder anderem inertem Trägermaterial, wie Tonerde oder Kieselgelmehl, versetzt werden. Der Einsatz der hier vorgeschlagenen Kontakte hat zur Folge, daß die katalytische Wirksamkeit der kupferhaltigen synthetischen Aluminiumsilicate gegenüber Katalysatoren mit anderen Trägern wesentlich länger erhalten bleibt auf Grund der verminderten Flüchtigkeit des Kupfers.
• Die synthetischen Zeo@lithe werden in bekannter Weise hergestellt aus Schwefelsäure, Kaliwasserglas und Aluminiumacetat durch Fällungsreaktion. Die Ze;olithe werden gebrochen, gewässert, getrocknet (bei 120° C) und auf eine bestimmte Korngröße zerkleinert. Für den praktischen Gebrauch wurde eine Korngröße von 1 bis 3 mm verwendet. Es ist auch möglich, das gewässerte, urigetrocknete Zeolithgel zu verwenden. Hierbei wird vorsichtig unter Wasser gesiebt und eine Korngröße von 2 bis 5 mm verwendet.
• In den Beispielen bedeutet SE ein seltenes Erdmetall.
• Beispiel 1 60 g SE (N03)3 wird in Wasser zu 250 ml Lösung gelöst, mit 300'g Kaolin, 100g Kupferzeolithmehl mit einem Cu-Gehalt von etwa 5 Gewichtsprozent und 30 g Kieselgelmehl vermischt, durchgeknetet und zu länglichen Formlingen verpreBt.
• Zur katalytischen Umsetzung wird der Katalysator in ein Jenaer Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 28 mm und einer Länge von 1 m in Form einer 400 mm langen. Kontaktschicht, die etwa 230 cm3 entspricht, eingefüllt. Bei einer Temperatur von 430° C wurden 10 cm3 Chlorwasserstoff und 2,5 cm3 Sauerstoff pro Sekunde durchgeleitet.
• Mit diesem Katalysator wird unter den obengenann, ten Bedingungen 68 0/p des eingesetzten Chlorwasserstoffes zu Chlor umgesetzt, d. h. die volle thermodynamisch mögliche Ausbeute erreicht. Beispiel 2 Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines Katalysators in bekannter Weise, also ohne synthetischen Zeolith als Kontaktträger.
• 60 g SE (N 03) 3 und 15 g Cu (N 03) 2 werden in Wasser zu 250 ml Lösung gelöst, mit 300 g Kaolin und 80 g Kieselgelmehl (Körnung: unter 0,06 mm) vermischt, gründlich durchgeknetet und zu länglichen Formlingen von 4 mm Durchmesser verpreßt.
• Mit diesem Katalysator wird unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 gearbeitet und eine Ausbeute von 68 % erreicht.

  Analysenergebnisse

  Vor dem Versuch I. Meßstelle Il. Meßstelle III. Meßstelle

  Kontakt nach Beispiel 1 .............. 1,8% Cu 1,4% Cu 1,4% Cu

  1,5% Cu

  Kontakt nach Beispiel 2 .............. 2,35% Cu 0,6% Cu 0,5% Cu 0,62'% Cu

  Nach jeweils 20 Stunden Reaktionsdauer werden aus der Kontaktschicht in Strömungsrichtung an drei Stellen Proben entnommen und der Kupfergehalt bestimmt.
• Man ersieht daraus., daß der Katalysator, in dem das Kupfer an einen synthetischen Zeolith gebunden ist, eine etwa 21/2fache bessere Beständigkeit gegenüber Verflüchtigung besitzt als ein Kontakt ohne Zeolith.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verwendung von kupfer-, thorium- und/oder uranhaltigen, auf synthetischen. Aluminiumsilicaten aufgebrachten Katalysatoren für die katalytische Oxydation von Chlorwasserstoff. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 72 523.