158593. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék gőzfázisú hidrogénező-dehidrogénező fémkatalizátorokon végbemenő folyamatok ellenőrzésére
3 158593 4 A találmány célja olyan egyszerű eljárás és készülék biztosítása, amely ipari körülményék között is lehetővé teszi a hidrogénnel való borítottság közvetett mérésiét és ezáltal a katalitikus folyamat gyors és gazdaságos szabályozását. A találmány alapja az a felismerés, hogy gőzfázisban a Mdrógénező-dehidrogénező szemcsés fémkatalizátorok szilárd üvegelektrolíttal " érintkezve hidrogén-elektródként viselkednek, aminek következtében magát a működő katalizátort fel lehet használni a katalitikus folyamat ellenőrzéséire, ill. a mért elektródpotenciálból következtetni lehet a katalizátor működésére, így közvetve lehetőség nyílik a katalitikus folyamat szobályozására. A találmány eljárás hidrogénező-deihidrogénező fémkatalizátorok redukciós előállításának, ill. hidrogénes aktiválásának, valamint fémtartalmú katalizátorokon végbemenő gázfázisú hidrogénező-déhidrogénező folyamatok ellenőrzésére, amely abban áll, hogy a katalizátorágy részét képező fémkatali'zátorokhoz fémkivezetést csatlakoztatunk, az így kialakított mérő elektródot üveg elektroliton keresztül összehasonlító elektródhoz kapcsoljuk, és az így kapott cella elektromotoros erejét mérjük. A találmány tárgya továbbá készülék a fenti eljárás foganatosítására, amelynek 25 C°-on legalább 10—1 3dhnr~ 1 cm — i vezetőképességű szilárd elektrolit-rétege, az elektrolit^réteg egyik oldalával érintkező, a katalizátorágy részét képező szemcsés fémkatalizátorból álló és a kivezetőül használt fémfelület által határolt mérőelektródja, az elektrolit-réteg másik oldalához szorosan csatlakoztatott, hidrogénnel vagy oxigén-tartalmú gázzal érintkező, kivezetéssel ellátott, a mérő elektródtól hermetikusan elválasztott, legfeljebb 0,01 mm vastag, a periódusos rendszer. VlIIb-oszlopába tartozó fém vagy ezüst összehasonlító elektródja, továbbá a két kivezetéshez csatlakoztatott feszültségmérő egysége van. A találmány szerinti készülék egy előnyös kiviteli alakjának szilárd elektrolit-rétege 20— 22 s% nátriumoxidot (Na2 0) és legfeljebb 8 s% kateiuimoxidot (iCaO) tartalmazó üveg. A VlIIb oszlopba tartozó fém célszerűen platina vagy pódium. A találmány szerinti eljárás, ill. készülék felhasználható az ellenőrzött katalitikus folyamatok szabályozására is például olyan módon, hogy a készüléket érzékelő fejként tetszés szerinti, célszerűen automatikus szabályozó körbe iktatjuk be. A mért elektromotoros erő változása jelzi a reaktorban végzett aktiváláskor a folyamat végpontját, ill. katalitikus reakció közben a stacionárius állapottól való eltérést, így pl. a hidrogén parciális nyomásának vagy a hőmérsékletnek a változását, a reaktánsok adagolásának kezdetét vagy végét, a hidrogén és a reaktáns mólarányának változását, a reaktorba levegő vagy katalizátorméreg bekerülését stb. így értékes ellenőrző, ill. regisztráló módszerünk van, amely a reakció optimális körülményeinek kiválasztását, ill. fenntartását az eddigieknél lényegesen egyszerűbb és pontosabb módon teszi lehetővé. A találmány szerinti készülék egy előnyös kiviteli alakjának metszetét az 1. ábrán mutatjuk be. Az 1. ábrán feltüntetett 1 üvegcsövet a 2 üvegmemlbrán zárja le. A belső felületen öszszéhasonlító elektródul szolgáló 3 fémréteget alakítunk ki, amelyhez plabinalemezfoől készült 4 gyűrűt szorítunk az 5 rugóval; így kontaktust és egyben összeköttetést létesítünk a 3 összehasonlító elektróddal. A mérőelektródul szolgáló szemesés 6 katalizátor a 7 nikkelvagy ezüst-hálóval érintkezik. A 8 és 9 elektródkivezetések nagy bemeneti ellenállású 10 csővoltmérőhöz csatlakoznak. A 2 üvegmembránként előnyös Dole-üveget használni, amelynek összetétele a következő: 22 súlyo/o NaO; 6 súly% CaO; 72 súly% SiOa . Ebből az üvegből ugyanis viszonylag nagyobb vezetőképessége következtében (25 C°-on 1,0 x x 10— 12 ohm~ 1 cm -" 1 ) aránylag vastag membránú, kevésbé törékeny elektród is készíthető anélkül, hogy túlzottan nagy lenne a referencia félcella ellenállása. A csővoltmérő megfelelő regisztráló műszerhez, pl. kompenzográfhoz csatlakoztatható, amellyel folyamatosan regisztrálhatjuk . az elektromotoros erő (EME) értékét. A találmány szerinti készülék összehasonlító elektródját célszerűen az alábbi módon állíthatjuk elő: Dole^üvegből készült membránnal ellátott nátronüvegcső belső felületére gyanta-tartalmú szerves oldószerben szuszpendált ezüstszemcséket tartalmazó oldatból réteget viszünk fel, majd a réteget 20 Hg mm vákuumban három órán át 250 C°-on hőkezeljük. Az így kialakított ezüstréteghez lehűlés után kivezetéssel ellátott platinalemezből készült gyűrűt szorítunk rugó segítségével. Végül az elektródot ellátjuk a tisztított és előmelegített levegő be- és kivezetésére szolgáló kapillárisokkal. Az összehasonlító elektród fémrétegét természetesen más technikával, így például vákuumgőzöléssel is felvihetjük az üveg felületére. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló kísérleti berendezés vázlatát és annak működését a 2. ábra kapcsán ismertetjük. A 2. ábrán feltüntetett 11 reaktoresőiben van elhelyezve az 1. ábrán bemutatott készülék. A katalizátor potenciálját a 3 referencia elektródhoz viszonyítva a 10 csővoltmérővel mérjük. A 12 kompenzográffai folyamatosan regisztráljuk 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1
