167019. lajstromszámú szabadalom • Eljárás katalitikus aktivítású vékonyréteg készítésére

5 167019 6 A katalitikus aktivitású réteg kialakításához bármely ismert katalizátorhordozót vagy tetszőleges méretű és alakú szilárd testet használhatunk, előnyösen azonban olyan hordozót vagy szilárd testet alkalmazunk, amely a térfogategységre vonatkoztatva nagy geometriai felületű és olyan alakú és pórusméretű, hogy könnyen átjárható, illetve hozzáférhető a reagáló anyagok számára. A katalitikus hatású fém vagy fémvegyület felvitele a hordozó vagy a tetszőleges méretű és alakú szilárd test előkezelt felületére híg oldatból történik. Az oldószer megválasztásánál döntő szempont, hogy magát a fémet vagy a fém valamilyen közbenső vegyületét ne oldja és azzal reakcióba ne lépjen. Kísérleteink szerint megfelelő oldószerek a víz, a szerves savak, például hangyasav, ecetsav, és a cseppfolyós ammónia, de ezenkívül más alkalmas oldószerek vagy oldószerelegyek is használhatók. Az impregnáló oldat készítéséhez a kiválasztott fémet vagy fémeket megfelelő oldható vegyületté, vagy vegyületekké alakítjuk, majd alkalmas oldószerrel vagy oldószereleggyel oldjuk. Adott esetben alkalmas fémvegyületekből is készíthetünk oldatot. Az oldat készítéséhez olyan mennyiségű oldószert vagy oldószerelegyet használunk, hogy a fém vagy fémek koncentrációja az oldatban elemi alapon számolva 0,0001—10 s%, előnyösen 0,001-2 s% legyen. Hígabb oldat felhasználásával vékonyabb katalizátorréteg kialakítása érhető el. A fentiek szerint előkészített hordozót az impregnáló oldattal célszerűen kialakított berendezésben a hordozó folytonos keverése és/vagy forgatása közben szobahőmérsékleten, vagy kissé megnövelt, de az oldószer forrási hőmérséklete alatti hőmérsékleten bensőségesen összekeverjük. Ezután a hőmérsékletet állandó keverés és/vagy forgatás közben, adott esetben csökkentett nyomáson vagy iners gáz, például nitrogén, bevezetésével fokozatosan az oldószer forrási hőmérsékletére növeljük és az oldószert ledesztüláljuk. Az oldószer eltávolítása után a hordozó felületére felvitt fémsó réteget önmagában ismert módon elemi fémmé, katalitikus aktivitású vegyületté vagy a használt oldószerben, vagy oldószerelegyben oldhatatlan más vegyületté alakítjuk. A katalizátorréteg vastagságának növelésére és/vagy módosítására az adott impregnáló oldat vagy más fémsókat tartalmazó oldat felhasználásával a fenti műveleteket többször megismételhetjük, végül a hordozó felületére felvitt fémsókat ismert módon katalitikus aktivitású vegyületté, például oxiddá, szulfiddá vagy molibdenáttá, vagy elemi fémmé vagy ötvözetté, például platina-kobalt ötvözetté alakítjuk. A fenti módon készített katalizátor közvetlenül a reaktorba tölthető és felhasználható levegő és ipari gázok egészségre ártalmas és bűzös szennyezéseinek eltávolítására. Részletesen vizsgáltuk a fenti módszerrel készített különböző típusú katalizátorok mechanikai tulajdonságait, a felvitt réteg minőségét és felületi eloszlását, továbbá a katalizátorok működési jellemzőit. Ezek a vizsgálatok azt mutatták, hogy a mechanikai szilárdság a hordozó megfelelő megválasztásával igen jó, a felvitt katalizátorréteg mechanikai hatásokkal és gyors hőmérsékletváltozásokkal (100-500 C°) szemben rendkívül ellenálló és mérhető elváltozást nem mutat. 5 Nagyszámú katalizátorszemcse fémtartalmának kémiai meghatározása, valamint a szemcsék felületének mikroszkópiai vizsgálata alapján megállapítottuk, hogy a katalitikus hatású réteg eloszlása a hordozón egyenletes vastagságú és azonos mi-1° nőségű. Különböző gyártási adagokból származó azonos típusú katalizátorok laboratóriumi reaktorban modellanyagokkal végzett vizsgálata azt mutatta, hogy a katalizátorok működési jellemzői a mérési 15 hibahatárokon belül azonosak voltak. Adott típusú katalizátorral üzemi körülményeknek megfelelő körülmények között végzett tartamkísérlet (1000 óra) azt mutatta, hogy a katalizátor aktivitása és egyéb működési jellemzői 20 a vizsgált időszakban nem változtak. A következő példákban ismertetjük néhány különböző típusú katalizátor előállítását a találmány szerinti eljárással. A megadott példák a találmány szemléltetésére szolgálnak, de annak 25 semmiféle korlátozását nem jelentik. 1. példa: 30 1 liter térfogatú, külső elektromos fűtéssel ellátott, üvegből készült, csiszolatos aktiváló edényt 4x4x1 mm-es, steatitból készült hordozóval töltöttünk meg. A hordozót desztillált vízzel, n-hexánnal, benzollal és etilalkohollal, majd 35 ismét desztillált vízzel mostuk. Ezután 200—350 C° hőmérsékleten megszárítottuk, vákuum alá helyeztük, majd 5 percen át hidrogén atmoszférában tartottuk. A vákuumkezelést és a hidrogén bevezetést kétszer megismételtük. Az így 40 előkezelt hordozóra 500 ml 0,08 s%-os kobaltnitrát-oldat és 500 ml 0,05 s%-os nikkelnitrát-oldat elegyét öntöttük. A hordozó folytonos keverése közben az aktiváló edény tartalmának hőmérsékletét a köpenyfűtésre adott fe-45 szültség fokozatos növelésével az oldat forráspontjánál 8—10 C°-kal alacsonyabb hőmérsékletre emeltük. A víz elpárologtatása után 30 percen át 200—350 C° hőmérsékleten szárítottuk, vákuum alá helyeztük, majd 5-10 percen át hidrogén 50 atmoszférában tartottuk. A vákuumkezelést és a hidrogénbevezetést három alkalommal megismételtük. Ilyen módon fém Co-Ni vékonyréteget tartalmazó katalizátorhoz jutottunk. 2. példa: A műveletet az 1. példához hasonló módon 60 előkészített felületű, saválló huzalszövetből készített rektifikáló töltet (TEXT-PAK) hordozóval végeztük. Az 1 liter térfogatú, előkezelt hordozót 1 liter térfogatú, külső elektromos fűtéssel ellátott, kvarcból készült, csiszolatos aktiváló edény-65 ben helyeztük el, majd 1000 ml 0,005 s% 3