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DE2148707A1 - Ammonia oxidation catalyst - by decomposing cobalt carbonate pellets and sintering the resulting oxide - Google Patents

Ammonia oxidation catalyst - by decomposing cobalt carbonate pellets and sintering the resulting oxide

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Publication number
DE2148707A1
DE2148707A1 DE19712148707 DE2148707A DE2148707A1 DE 2148707 A1 DE2148707 A1 DE 2148707A1 DE 19712148707 DE19712148707 DE 19712148707 DE 2148707 A DE2148707 A DE 2148707A DE 2148707 A1 DE2148707 A1 DE 2148707A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
range
oxide
decomposition
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712148707
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German (de)
Inventor
Chinchen Godfrey Charles
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB4677571A external-priority patent/GB1326843A/en
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of DE2148707A1 publication Critical patent/DE2148707A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • C01B21/265Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
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    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Abstract

Catalyst consists mainly of cobalt oxide of specific surface 0.1 - 7m2/g and porosity 1-15% vol/wt. Cylindrical particles of basic cobalt carbonate are decomposed to the oxide and heated to 700-900 degrees C to sinter the product which has length equal to dia. (2-8mm) and vertical crushing strength >=35kg/cm2. Ammonia (9-11 vol. % in air) is oxidised at 650-800 degrees C with a catalyst ped 8-30 pellets thick. The catalyst has much reduced tendency to disintegrate in use and is also used for liq. phase hydrogenation reactions.

Description

Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung Die Erfindung bezieht sich auf einen Kobaltoxydkatalysator, der für die Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyden und für andere Reaktionen geeignet ist. Catalyst, process for its preparation and its use The invention relates to a cobalt oxide catalyst used for oxidation from ammonia to nitrogen oxides and for other reactions.

Obwohl es seit langem bekannt ist,daß Kobaltoxyd bei der Ammoniakoxydation wirksam ist,wurden bis in jüngster Zeit technisehe Verfahren zur Elerstellung von Stickoxyden oder Salpetersäure unter Verwendung eines Katalysators auf Basis von Platin, wie Platin-Rhodium,gewöhnlich in Form von Metall-Gaze, durchgeführt.Dies ist hinsichtlich der Einsatzkosten wie auch der laufenden Kosten teuer,da Metall aus dem Katalysator verlorengehtundnichtvollständig aus den Reaktionsgasen zurückgewonnen wird. Ein solcher Verlust anMetall ist umso schwerwiegender, je höher der Druck ist, bei den die Oxydation durchgeführt wird und ist daher ein akutes Problem bei modernen Einstrom-Hochdurchsatz-Salpetersäureanlagen geworden. Although it has long been known that cobalt oxide is involved in the oxidation of ammonia is effective, technical processes for the production of Nitric oxides or nitric acid using a catalyst based on Platinum, such as platinum-rhodium, usually in the form of metal gauze. This is expensive in terms of usage costs as well as running costs because it is metal is lost from the catalyst and not fully recovered from the reaction gases will. Such a loss of metal is all the more serious the the higher the pressure at which the oxidation is carried out and is therefore an acute one This has become a problem with modern single-flow, high-throughput nitric acid plants.

Ein Problem bei der Verwendung von Kobaltoxyd ist es, eine angemessene Beständigkeit gegenüber Zersdickelung von Körnchen (Pellets) hieraus bei den hohen Temperaturen der Oxydation zu gewährleisten. Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Kobaltoxydpellets, die ein viel geringeres Auftreten von Zerstückelung während der Ammoniakoxydation aufweisen und die bei anderen Reaktionen, wie Flüssig-Phasenhydrierung, brauchbar sind, gefunden. One problem with using cobalt oxide is getting it adequate Resistance to thickening of granules (pellets) from this at the high Ensure temperatures of oxidation. There has now been a method of manufacture of cobalt oxide pellets which have a much lower incidence of disintegration during the ammonia oxidation and which in other reactions, such as liquid-phase hydrogenation, are useful, found.

Der Katalysator gemäß der Erfindung, bestehend hauptsächlich aus Kobaltoxyd, besitzt eine spezifische Oberfläche im Bereich von 0,1 bis 7 m²/g (insbesondere 0,2 bis 6 m²/g) und eine Vol./Gew.-Porosität im Bereich von 1 bis 15% undo wenn er in Form von Zylindern einer Länqe und eines Durchmessers, die etwa gleich sind und im Bereich von 2 bis 8 run liegen, vorliegt ,eine mittlere vertikale Zerstoßfestigkeit von mindestens 35 kg/cm2. Geeigneterweise liegt die Dichte des Katalysators im Bereich von 3,0 bis 5,0 g/cm3. The catalyst according to the invention consisting mainly of Cobalt oxide, has a specific surface area in the range from 0.1 to 7 m² / g (especially 0.2 to 6 m² / g) and a volume / weight porosity in the range from 1 to 15% and if so it in the form of cylinders of a length and a diameter which are approximately the same and in the range of 2 to 8 runs, there is a medium vertical crush resistance of at least 35 kg / cm2. Suitably the density of the catalyst is in the range from 3.0 to 5.0 g / cm3.

Durch die Erfindung wird insbesondere ein derartiger Katalysator für Flüssigphasen-Ilydrierungsreaktionen mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 2 bis 7 m2/g und einer mittleren vertikalen Zerstoßfestigkeit im Bereich von 70 bis 200 kg/cm2 geschaffen und ferner ein Katalysator für die Ammoniakoxydation mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 0,1 bis 3 /grund einer mittleren vertikalen Zerstoßfestigkeit von 140 bis 1050, z.B. 140 bis 560 kg/cm2, geschaffen. The invention in particular provides such a catalyst for liquid-phase ilysis reactions with a specific surface area in the range from 2 to 7 m2 / g and one medium vertical crush resistance in the range from 70 to 200 kg / cm2 and also a catalyst for ammonia oxidation with a specific surface area in the range from 0.1 to 3 / ground an average vertical crush strength of 140 to 1050, e.g. 140 to 560 kg / cm2.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Katalysator hergestellt, indem Teilchen aus einer Kobaltverbindung, die leicht zum Oxyd zersetzbar ist, gebildet werden, die teilchenförmige Verbindung zum Oxyd zersetzt wird und die Teilchen erhitzt werden, um eine Sinterung auszulösen. According to a further feature of the invention, a catalyst is produced, by forming particles of a cobalt compound that is easily decomposable to oxide the particulate compound is decomposed to the oxide and the particles are heated to trigger sintering.

Vorzugsweise wird die Verbindung bei einer ersten Zersetzung zu deren teilweiser Zersetzung zum Oxyd behandelt, dann in Teilchen übergeführt, dann in einer zweiten Zersetzungsstufe behandelt, um den Rest der Verbindung weitgehend zum Oxyd zu zersetzen, worauf die Teilchen zur Auslösung einer Sinterung erhitzt werden. Preferably, the compound becomes theirs upon first decomposition treated with partial decomposition to the oxide, then converted into particles, then into treated to a second decomposition stage to largely remove the rest of the compound to decompose to the oxide, whereupon the particles are heated to initiate sintering will.

Der Katalysator enthält vorzugsweise mindestens 95% Kobaltoxyd, berechnet als Co304. Wenn andere Bestandteile vorhanden sind, können diese beispielsweise Tlickeloxyde oder z.B. Chrom und Aluminium sein, welche die Wirksanikeit des Katalysators nicht beeinträchtigen oder Promotoren und Stabilisatoren, wie seltene Erdoxyde, z.B. Ceroxyd. Es ist bevorzugt, daß nicht mehr als Spuren von Alkalimetallverbindungen vorhanden sind. The catalyst preferably contains at least 95% cobalt oxide, calculated as Co304. If other ingredients are present, these can be, for example Nickel oxides or e.g. chromium and aluminum, which reduce the effectiveness of the catalyst do not affect or promoters and stabilizers, such as rare earth oxides, e.g. cerium oxide. It is preferred that no more than traces of alkali metal compounds available.

Die Kobaltverbindung ist vorzugsweise ein basisches Carbonat, kann jedoch gewünschtenfalls ein Oxalat oder Hydroxyd sein. Um das Ausmaß der Zersetzung unter Kontrolle zu halten, wird die Verbindung vorzugsweise vor Bildung der Teilchen bei einer Temperatur von nicht über 1200C getrocknet. The cobalt compound is preferably a basic carbonate however, if desired, be an oxalate or hydroxide. To the extent of the decomposition To maintain control, the compound is preferably maintained prior to the formation of the particles dried at a temperature not exceeding 1200C.

Wenn die erste Zersetzung der Kobaltverbindung zum Oxyd ausgeführt wird,findet dies vorzugsweise bei einer Temperatur unter 2000C statt. Vorzugsweise ist das Ausmaß der ersten Zersetzung der Kobaltverbindung zum Oxyd derart, daß sich ein Produkt ergibt, enthaltend mindestens 10 und vorzugsweise 13 bis 25 Gew.% an bei 7500C flüchtigem Material, d.h. hauptsächlich Kohlendioxyd und Wasser. Hierbei handelt es sich um als Bruttoverlust gemessene Werte, d,h. welche nicht für die Tatsache einreguliert werden, daß'während der Zersetzung Robaltverbindungen, welche anfänglich zweiwertig sind, zu Co304 umgewandelt werden. When the first decomposition of the cobalt compound to the oxide is carried out this takes place preferably at a temperature below 2000C. Preferably the extent of the first decomposition of the cobalt compound to the oxide is such that yields a product containing at least 10 and preferably 13 to 25% by weight volatile material at 7500C, i.e. mainly carbon dioxide and water. Here it concerns values measured as gross loss, i. e. which not for the Fact that 'during the decomposition Robalt compounds, which are initially divalent, are converted to Co304.

Die Bildung von Teilchen kann durch irgendeine geeignoe Methode stattfinden, wie Schalengranulierung, Walzenverdichtung, Extrusion, Naßpelletierung oder Trockenpelletierung. The formation of particles can take place by any suitable method, such as shell granulation, roller compaction, extrusion, wet pelleting or dry pelleting.

Gewünschtenfalls können zwei oder mehrere Methoden der Teilchenbildung in Verbindung angewendet werden, beispielsweise können kleine Teilchen, die durch Sprühtrocknung hergestellt sind, extrudiert oder trockenpelletisiert werden, der es können zwei Stufen der Trockenpelnetisierung angewendat werden.If desired, two or more methods of particle formation can be used can be used in conjunction, for example, small particles passing through Spray drying, extruded or dry pelletized, the two stages of dry pelletization can be used.

Zur Trockenpelletisierung wird ein Pelletisierungsdruck von 1 bis 12 to/cm2 bevorzugt, da größere Drucke die aktive katalytische Oberfläche vermindern und nicht benötigt werden, da die nachfolgende Sinterung die mechanische Festigkeit erhöht. For dry pelletization, a pelletizing pressure of 1 to 12 to / cm2 preferred, since higher pressures reduce the active catalytic surface and are not needed because the subsequent sintering increases the mechanical strength elevated.

Wenn, wie bevorzugt, eine Trockenpelletisierung in zwei Stufen angewendet wird, liegt die erste Stufe geeigneterweise bei einem Druck im Bereich von 0,1 bis 2,0 to/cm². If, as preferred, two stage dry pelletization is used suitably the first stage is at a pressure in the range 0.1 to 2.0 tons / cm².

Welche Methode der Teilchenbildung auch immer angewendet wird, die Größe der gebildeten Teilchen sollte vorzugsweise 15 bis 30% in jeder linearen Dimension größer sein als die Teilchen, die letztlich erforderlich sind, um eine Schrumpfung bei der schließlichen Hitzebehandlung zuzulassen. Whichever method of particle formation is used, the The size of the particles formed should preferably be 15 to 30% in each linear dimension be larger than the particles that are ultimately required to shrink in the final heat treatment.

Die Zersetzung des Restes der Verbindung zum Oxyd (zweite Zersetzung) wird vorzugsweise bei einer. Temperatur im Bereich von 3500 bis 6000C durchgeführt. Es ist bevorzugt, eine Zersetzung bis herab zu 5% flüchtigem Material oder weniger in dieser Stufe vor Durchführung der schließlichen Erhitzungsstufe zu gewährleisten, da eine solche Arbeitsweise eine größere mechanische Festigkeit nach der Sinterung erbringt. Die zweite Zersetzung und schließliche Erhitzung kann in einer einzigen Arbeitsstufe, in der die Teilchen allmählich erhitzt werden, durchgeführt werden. The decomposition of the remainder of the compound to the oxide (second decomposition) is preferably used at a. Temperature in the range of 3500 to 6000C carried out. It is preferred to have decomposition down to 5% volatile matter or less to ensure at this stage before the final heating stage is carried out, because such a procedure has a greater mechanical strength after sintering he brings. The second decomposition and final heating can occur in a single The stage in which the particles are gradually heated can be carried out.

Die schließliche Erhitzungsstufe liegt vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 9000C und in jedem Fall höher als die Temperatur, bei der beabsichtigt ist, den Katalysator zu verwenden. Vorzugsweise wird das Produkt aus der zweiten Zersetzung in die schließliche Erhitzungsstufe ohne sofortige Kühlung überführt. Diese schließliche Hitzebehandlung soll vorzugsweise derart sein, daß eine Schrumpfung der Teilchen um 15 bis 30% in jeder linearen Dimension bewirkt wird. The final heating stage is preferably at a temperature in the range from 700 to 9000C and in any case higher than the temperature, where it is intended to use the catalyst. Preferably the product from the second decomposition to the final heating stage without immediate cooling convicted. This final heat treatment should preferably be such that causes the particles to shrink by 15 to 30% in each linear dimension will.

Die Zeit und Temperatur der schließlichen Erhitzungsstufe werden so ausgewählt, daß die erwünschte spezifische Oberflache, die erwünschte Porosität und die erwünschte Zerstoßfestigkeit erzeugt werden.The time and temperature of the final heating stage will be like this selected that the desired specific surface area, the desired porosity and the desired crush resistance can be produced.

Durch die Erfindung ist auch ein Verfahren zur Oxydation von Ammoniak in Stickoxyde in Gegenwart eines Katalysators gemäß der Erfindung vorgesehen, insbesondere in Gegenwart eines solchen Katalysators, der durch das Verfahren der Erfindung hergestelit wurde. Für dieses Verfahren liegt die Temperatur des Katalysators vorzugsweise im Bereich von 650° bis 800°C, d.h. in der Größenordnung von 150°C unter der Temperatur des zuvor verwendeten Metallkatalysators, da das Verfahren vorzugsweise bei einer Einlaß-Ammoniak/Luft-Vorerhitzungstemperatur von unter 1500C durchgeführt wird, was niedriger ist als normalerweise für einen bisherigen Metallkatalysator verwendet. Für dieses Verfahren wird der Katalysator mit einem Ammoniak/Luft-Gemisch, das geeigneterweise etwa 10% Vol./5Asl. Ammortie OF2thält, d.h. im Bereich von vorzugsweise 9 bis 11% Vol./Vol., eingeführt. Die Katalysatorbeladung liegt vorzugsweise im Bereich von 200 bis 600, insbesondere 250 bis 350 Litern Ammoniak/ Luft-Gemisch je Stunde je cm2 Katalysatorbettfläche, wenn bei atmosphärischem Druck gearbeitet wird. Bei höheren Drucken sind die Katalysatorbeladungen entsprechend hoher. Nach der Oxydation werden die Gase gekühlt und einer Behandlung zur Gewinnung von Stickoxyden oder zu deren Absorption in Wasser unterworfen, um Salpetersäure oder in alkalischem Medium Nitrate oder Nitrite zu ergeben oder um sie zu ilydroxylamin zu reduzieren. Die Beispiele beziehen sich auf die Oxydation von Ammoniak als erste Stufe bei der Herstellung von Salpetersäure. The invention also provides a method for the oxidation of ammonia provided in nitrogen oxides in the presence of a catalyst according to the invention, in particular in the presence of such a catalyst produced by the process of the invention became. For this process, the temperature of the catalyst is preferably in Range from 650 ° to 800 ° C, i.e. on the order of 150 ° C below the temperature of the previously used metal catalyst, since the method is preferably at a Inlet ammonia / air preheating temperature of below 1500C is carried out, which is lower than normally used for a previous metal catalyst. For this process, the catalyst is mixed with an ammonia / air mixture that is suitable about 10% Vol./5 Asl. Ammorty OF2 holds, i.e. in the range of preferably 9 to 11% Vol./Vol., introduced. The catalyst loading is preferably in the range from 200 to 600, in particular 250 to 350 liters of ammonia / air mixture per hour per cm2 of catalyst bed area when working at atmospheric pressure will. At higher pressures, the catalyst loadings are correspondingly higher. To Oxidation cools the gases and a treatment for the extraction of nitrogen oxides or subjected to their absorption in water to nitric acid or in alkaline Medium to give nitrates or nitrites or to reduce them to iydroxylamine. The examples relate to the oxidation of ammonia as the first stage in the Production of nitric acid.

Die Luft und das Ammoniak sollten im wesentlichen frei von Katalysatorgiften sein, wobei, falls notwendig Schutzabsorbentien verwendet werden. The air and ammonia should be essentially free of catalyst poisons using protective absorbents if necessary.

Bei einem Katalysator für die Oxydation von Ammoniak beträgt der Bereich der Porosität des Katalysators vorzugsweise 4 bis 12%. Dies trifft unabhängig davon zu, ob der Katalysator in zylindrischen Formlingen vorliegt oder nicht, vorausgesetzt, daß die spezifische Oberfläche in der definierten Größe liegt und die mechanische Festigkeit in einer entsprechenden Größenordnung liegt. Durch die Verwendung von Katalysatoren mit dieser bevorzugten Porosität ist es möglich, eine stabilere Ar-»<tsweise zu erzielen, d.h. der Katalysator wird bei Beginn der Reaktion leichter Hentzündet" und während der Reaktion weniger leicht "ausgeblasen", als wenn ein Katalysator geringerer Porosität verwendet wurde. Wenn ein Katalysator verwendet wird, der poröser ist als der bevorzugte Bereich,ist die Selektivität geringer, offensichtlich infolge von Nebenreaktionen innerhalb der Poren des Katalysators. In the case of a catalyst for the oxidation of ammonia, the is The porosity range of the catalyst is preferably 4 to 12%. This is true regardless whether the catalyst is in cylindrical form or not, provided that that the specific surface is in the defined size and the mechanical Strength is in a corresponding order of magnitude. By the use of It is possible for catalysts with this preferred porosity to have a more stable type to be achieved, i.e. the catalyst is more easily ignited at the beginning of the reaction " and during the reaction less easily "blown out" than when a lower porosity catalyst was used. When using a catalyst which is more porous than the preferred area, the selectivity is lower, apparently due to side reactions within the pores of the catalyst.

Es wurde gefunden, daß die Tiefe des Katalysatorbettes vorzugsweise im Bereich von 8 bis 30Pætikeln, z.B. im Bereich von 3 bis 5 cm liegt, wenn die Partikel einen Durchmesser und eine Höhe von 2 bis 2,5 rnbesitzen, und innerhalb dieses Bereiches vorzugsweise geringer, je niedriger die Porosität des Katalysators ist. So ist es möglich, Bettiefen von 2 cm oder weniger zu vermeiden, bei denen das Risiko einer gelegentlichen Bildung von Löchern in dem Katalysatorbett gegeben ist. It has been found that the depth of the catalyst bed is preferred in the range from 8 to 30 particles, e.g. in the range from 3 to 5 cm, if the Particles have a diameter and a height of 2 to 2.5 m, and within this range is preferably smaller, the lower the porosity of the catalyst is. So it is possible to avoid bed depths of 2 cm or less where there is a risk of the occasional formation of holes in the catalyst bed is.

Der Katalysator kann auch nach Reduktion zu im wesentlichen metallischem Kobalt bei Hydrierungsreaktionen verwendet werden, insbesondere solchen, die unter Anwendung von Reaktionskomponenten in der flüssigen Phase durchgeführt werden. The catalyst can also after reduction to an essentially metallic one Cobalt can be used in hydrogenation reactions, especially those under Application of reaction components can be carried out in the liquid phase.

Beispiel 1 Zu einer Lösung von Kobaltnitrat (248 g Kobalt je loo ml) wurde im Verlaufe von 20 bis 25 Minuten eine Lösung von Ammoniumcarbonat (9,9 g NtI3 und 13,1 g C02 je 100 ml) zugegeben. Diese Menge Ammoniumcarbonat war im Uberschuß zu dem Kobaltnitrat,und demzufolge wurde weitere tobaltnitratlösung zugegeben, um die gesamte Suspension auf eine niedrige Alkalinität (20 ml normales HCl je loo ml Suspension) zu bringen. Example 1 To a solution of cobalt nitrate (248 g cobalt per loo ml) became a solution in the course of 20 to 25 minutes of ammonium carbonate (9.9 g NtI3 and 13.1 g CO2 per 100 ml) were added. That amount was ammonium carbonate in excess of the cobalt nitrate, and consequently further tobalt nitrate solution was made added to bring the entire suspension to low alkalinity (20 ml normal HCl per loo ml suspension).

Der Niederschlag wurde auf einem Filter gesammelt, mit Wasser bei 65°C bis 75 0C gewaschen, dann in Wasser wieder aufgeschlämmt und auf dem Filter wieder gesammelt. Er wurde bei 1050C bis 120°C 12 Stunden lang getrocknet, dann bei 140°C, bis der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen 24 % betrug. Das resultierende Produkt bestand hauptsächlich aus basischem Kobaltcarbonat. Das Produkt wurde mit 2 % Graphit gemischt und zu zylindrischen Pellets mit einem Durchmesser von und einer Höhe von 4 mm komprimiert. Diese wurden bei Li5o0C 6 Stunden lang calciniert, dann 1 Stunde lang bei 8000C bis 9oo°C calciniert. Die resultierenden gesinterten Pellets hatten einen Durchmesser von 4 mm und eine Höhe von 3 mm und eine mittlere vertikale Zerstoßfestigkeit von 72,6 kg (580 kg/cm2). Die spezifische Oberfläche betrug o,4 m2/g, die Dichte 3,9 g/cm3 und die Porosität 7 %.The precipitate was collected on a filter with water added Washed 65 ° C to 75 ° C, then slurried again in water and put on the filter collected again. It was dried at 1050C to 120 ° C for 12 hours, then at 140 ° C until the volatile content was 24%. The resulting Product mainly consisted of basic cobalt carbonate. The product was made with 2% graphite mixed and made into cylindrical pellets with a diameter of and compressed to a height of 4 mm. These were calcined at Li5o0C for 6 hours, then calcined at 800.degree. C. to 900.degree. C. for 1 hour. The resulting sintered Pellets were 4 mm in diameter and 3 mm in height and medium vertical crush strength of 72.6 kg (580 kg / cm2). The specific surface was 0.4 m2 / g, the density 3.9 g / cm3 and the porosity 7%.

Die Kobaltoxydpellets wurden in einem 7 cm tiefen Bett in einem Katalysatorkorb in einer kleinen Ammoniakoxydationsanlage, in der in einem Parallelversuch ein Platin-Rhodium-Gaze-Katalysator gleichzeitig verwendet wurde, getestet. Der Gehalt an Einlaßammoniak war 10 Vol.-%, die Fließrate 320 l/h/cm2, der Druck atmosphärisch und die Katalysatortemperatur 79o0C. Nach dreiwöchiger Durchführung, während welcher kleinere Abweichungen der Verfahrensbedingungen angewendet wurden, war die Wirksamkeit des Kobaltoxyd-Katalysators unvermindert, und dessen vertikale Zerstoßfestigkeit betrug 63 kg. Die Umsatzeffizienz, bezogen auf NH3 zu NO betrug 91,6 bis 94,1 %, verglichen mit 94 % für einen Platin-Rhodium-Katalysator unter den gleichen Bedingungen. The cobalt oxide pellets were placed in a 7 cm deep bed in a catalyst basket in a small ammonia oxidation plant in which a platinum-rhodium-gauze catalyst was used in a parallel experiment used at the same time. The inlet ammonia content was 10% by volume, the flow rate 320 l / h / cm2, the pressure atmospheric and the catalyst temperature 79o0C. After three weeks of implementation, during which minor deviations the Process conditions applied was the effectiveness of the cobalt oxide catalyst undiminished, and its vertical crush strength was 63 kg. The sales efficiency, based on NH3 to NO was 91.6 to 94.1% compared to 94% for a platinum-rhodium catalyst under the same conditions.

Beispiel 2 Zu einer Lösung von Kobaltnitrat (5 g Kobalt je loo ml) wurde langsam unter Rühren genügend Ammoniumbicarbonatpulver zur Erzeugung eines schließlichen pH-Wertes von 8 zugegeben. Das Rühren wurde o,5 Stunden fortgesetzt, worauf das Gemisch filtriert und sorgfältig gewaschen wurde. Der Filterkuchen wurde bei 140°C zu einem im wesentlichen oxydfreien basischen Kobaltcarbonat getrocknet (Gehalt an flüchtigen Bestandteilen 27,2 %, Gew./Gew.). Dieses wurde mit 2 % (Gew./Gew.) Graphit gemischt und zu 3,2 mm messenden zylindrischen Pellets komprimiert. Diese wurden bei 4500C 6 Stunden lang zur Erzeugung von im wesentlichen reinem C0304 calciniert. Vier Proben A bis D wurden abgezogen und calciniert, um unterschiedliche Sinterungsgrade und so unterschiedliche Porositäten zu erhalten. Beim Sintern schrumpften die Pellets jeder Probe auf zwischen 2,2 und 2,5 mm in Durchmesser und Höhe. Example 2 For a solution of cobalt nitrate (5 g cobalt per 100 ml) slowly, while stirring, enough ammonium bicarbonate powder to produce one final pH of 8 added. Stirring was continued for 0.5 hours. whereupon the mixture was filtered and washed thoroughly. The filter cake was dried at 140 ° C to give an essentially oxide-free basic cobalt carbonate (Volatile matter content 27.2%, w / w). This was with 2% (w / w) Graphite mixed and compressed into 3.2 mm cylindrical pellets. These were calcined at 4500C for 6 hours to produce essentially pure CO304. Four samples A through D were stripped and calcined to different degrees of sintering and thus to obtain different porosities. The pellets shrank during sintering each specimen to between 2.2 and 2.5 mm in diameter and height.

Die Katalysatoren wurden bei der Oxydation von Ammoniak (lo % NH3, 9o % Luft) bei atmosphärischem Druck und einer Temperatur von 750°C getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgefGhrt, in der die Beladung ausgedrückt ist in Litern Ammoniak + Luft, berechnet auf 2o0C, einen Druck von 760 mm Hg je Stunde je cm2 der Fläche des Reaktorquerschnittes. The catalysts were used in the oxidation of ammonia (lo% NH3, 90% air) at atmospheric pressure and a temperature of 750 ° C. the Results are given in the table in which the loading is expressed in Liters of ammonia + air, calculated at 2o0C, a pressure of 760 mm Hg per hour per cm2 of the area of the reactor cross-section.

Weitere Teste wurden unter Verwendung von Katalysatoren B bis D mit 11,5 % Ammoniak in Luft und mit der Porosität angepaßten Bettiefen durchgeführt, wobei die im zweiten Teil der Tabelle aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden. Further tests were carried out using catalysts B through D with 11.5% ammonia in air and carried out with bed depths adapted to the porosity, the results listed in the second part of the table were obtained.

Tabelle 1 Katalysator A B C D Pellet-Dichte g/cm2 3,22 3,53 4,32 4,77 % Porosität cm3/g x 100 14,6 10,9 6,6 4,6 Porenvolumen cm³ 0,47 0,38 0,29 0,22 Spezifische Oberfläche m²/g 0,83 0,40 0,20 0,16 Mittlere vertikale Zerstoß- festigkeit1 kg je Pellet 3,6 7,3 35,8 47,6 kg/cm² 91 182 900 1190 10 % NH3 Optimale Beladung bei Ver- über wendung eines Bettes von 150 300 300 300 4 cm, 1/cm2 über Effizienz % 93 - 94 99 99 94 10 % NH3 Optimale Bettiefe bei 300 1/cm²/h, Beladung cm, 7 4 4 2 Effizienz % 95 99 99 99 11,5 % NH3 Bettiefe, cm. - 4 4 2 Optimale Beladung 1/cm²/h - 300 320 300 Effizienz % - 95 95 96 Beispiel 3 Ein Katalysatoransatz, entsprechend Katalysator B von Beispiel 2, jedoch mit der Ausnahme, daß er in 4 x 3 mm flachen zylindrischen Pellets vorlag und in größerem Maßstab hergestellt worden war, wurde in der gleichen Oxydationsanlage in einem 7 cm-Bett bei Temperaturen im Bereich von 730°C bis 775 0C angewendet. Es wurde gefunden, daß bei Katalysatorbeladungenim Bereich von 200 bis 500 l/cm2/h die Effizienz im Bereich von 94 bis 97 % lag. Aus einem Diagramm der Effizienz gegen Beladung ist ersichtlich, daß die Effizienz in dem getesteten Bereich weitgehend unabhängig von der Beladung war.Table 1 ABCD catalyst Pellet density g / cm2 3.22 3.53 4.32 4.77 % Porosity cm3 / gx 100 14.6 10.9 6.6 4.6 Pore volume cm³ 0.47 0.38 0.29 0.22 Specific surface area m² / g 0.83 0.40 0.20 0.16 Medium Vertical Pound strength 1 kg per pellet 3.6 7.3 35.8 47.6 kg / cm² 91 182 900 1190 10% NH3 Optimal loading at over turning a bed of 150 300 300 300 4 cm, 1 / cm2 above Efficiency% 93 - 94 99 99 94 10% NH3 Optimal bed depth at 300 1 / cm² / h, load cm, 7 4 4 2 Efficiency% 95 99 99 99 11.5% NH3 Bed depth, cm. - 4 4 2 Optimal loading 1 / cm² / h - 300 320 300 Efficiency% - 95 95 96 Example 3 A catalyst batch, corresponding to catalyst B of Example 2, with the exception that it was in the form of 4 × 3 mm flat cylindrical pellets and had been produced on a larger scale, was in the same oxidation plant in a 7 cm bed at temperatures in Range from 730 ° C to 775 0C applied. It was found that with catalyst loadings in the range of 200 to 500 l / cm2 / hr, the efficiency was in the range of 94 to 97%. From a diagram of the efficiency against loading it can be seen that the efficiency in the tested area was largely independent of the loading.

Beispiel 4 Katalysator B vom Beispiel 2 wurde in einer kleintechnischen Druck-Oxydationsanlage getestet, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden: Tabelle 2 Druck Ammoniak/Luft Bettiefe Temperatur Beladung Effizienz ata Verhältnis cm C l/cm2/h 5 10,1 4 750 687 94,6 5 8,4 4 76o 722 94,0 4,7 8>o 7 | 775 712 91,5 Example 4 Catalyst B from Example 2 was tested in a small-scale pressure oxidation plant, the following results being obtained: Table 2 Pressure ammonia / air bed depth temperature loading efficiency ata ratio cm C l / cm2 / h 5 10.1 4 750 687 94.6 5 8.4 4 76o 722 94.0 4.7 8> o 7 | 775 712 91.5

Claims (9)

Patentansprüche 1. Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß er hauptsächlich aus Kobaltoxyd besteht und eine spezifische Oberfläche im Bereich von o,1 bis 7 m2/g und eine Volumen/Gewichts-Porosität im Bereich von 1 bis 15 % aufweist. Claims 1. Catalyst, characterized in that it mainly consists of cobalt oxide and has a specific surface in the range from 0.1 to 7 m2 / g and a volume / weight porosity in the range of 1 to 15%. 2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in Form von Zylindern, deren Länge und Durchmesser etwa gleich sind und im Bereich von 2 bis 8 mm liegen, vorliegt und eine mittlere vertikale Zerstoßfestigkeit von mindestens 35 kg/cm2 aufweist. 2. Catalyst according to claim 1, characterized in that it is in Shape of cylinders, the length and diameter of which are approximately the same and in the area from 2 to 8 mm, and an average vertical crush strength of at least 35 kg / cm2. 3. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine spezifische Oberfläche im Bereich von 0,1 bis 3 m²/g und eine mittlere vertikale Zerstoßfestigkeit im Bereich von 140 bis 1 050 kg/cm². 3. Catalyst according to one of the preceding claims, characterized by a specific surface in the range from 0.1 to 3 m² / g and a medium one vertical crush strength in the range of 140 to 1,050 kg / cm². 4. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Porosität im Bereich von 4 bis 12 %. 4. Catalyst according to one of the preceding claims, characterized by a porosity in the range from 4 to 12%. 5. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen aus einer leicht zum Oxyd zersetzbaren Kobaltverbindung bildet, die teibhenförmige Verbindung zum Oxyd Zersetzt und die Teilchen zur Auslösung einer Sinterung erhitzt. 5. A method for producing a catalyst according to any one of the preceding Claims, characterized in that one consists of particles from an easily decomposable to the oxide Cobalt compound forms, decomposes the particle-shaped compound to the oxide and the Particle to trigger heated a sintering. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung in einer ersten Zersetzungsstufe unter teilweiser Zersetzung zum Oxyd behandelt, zu Teilchen formt, die Verbindung in einer zweiten Zersetzungsstufe unter weitgehender Zersetzung des Restes der Verbindung zum Oxyd behandelt, worauf die Teilchen zur Auslösung einer Sinterung erhitzt werden. 6. The method according to claim 5, characterized in that the Compound in a first decomposition stage with partial decomposition to the oxide treated, shaped into particles, the compound in a second decomposition stage extensive decomposition of the remainder of the compound to the oxide treated, whereupon the Particles are heated to initiate sintering. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zersetzung nach der Teilchenbildung bei einer Temperatur im Bereich von 35o0C bis 600°C und die schließliche Erhitzungsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 7000C bis 9bo0C durchführt. 7. The method according to any one of claims 5 or 6, characterized in that that the decomposition after the particle formation takes place at a temperature in the range from 35o0C to 600 ° C and the final heating stage at a temperature in Range from 7000C to 9bo0C. 8. Verwendung des Katalysators nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Verfahren zur Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyden. 8. Use of the catalyst according to one of the preceding claims in a process for the oxidation of ammonia to nitrogen oxides. 9. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 8 mit einem Katalysatorbett, dessen Tiefe 8 bis 30 Partikel beträgt. 9. Use of the catalyst according to claim 8 with a catalyst bed, the depth of which is 8 to 30 particles.
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