184652. lajstromszámú szabadalom • Nemesfém háló, katalizátorokból a reakció során elhordott platinacsoportbeli fémek visszanyerésére
1 2 A találmány tárgya nemesfém háló, katalizátorokból a reakció során elhordott platínacsoportbeli fémek, különösen az ammónia oxidációja során eltávozó platina viszszanyerésére. Olyan reakciók során, amelyek egy platinacsoportbeli fémet tartalmazó katalizátor jelenlétében mennek végbe, a fehér izzás hőmérsékletén a katalizátorban jelenlevő nemesfém mennyisége csökken. A platinacsoportbeli fémek egy részét az áthaladó reagensek viszik magukkal, és építik be a végtermékbe, míg a platinacsoport féméinek másik része a reaktor belső felületein és a berendezés csöveiben válik ki. A katalizátorból eltávozó platina-fémek egy része nem nyerhető vissza. Az így keletkező veszteség hátrányosan befolyásolja az eljárás gazdaságosságát, különösen az ammónia oxidációjának költségeit. A Johnson Matthey Company 1686 számú közzétett lengyel szabadalmi bejelentése szerint a reakció során elhordott platina visszanyerésére palládium-arany ötvözetből készült hálót használnak. A leírás különböző vastagságú huzalokból készült hálókat ismertet, egy hálón belül azonban a huzalvastagság azonos. Használat során a platina visszanyerésére használt hálók rideggé válnak, miután a platina bediffundál a palládium-arany ötvözetbe. Az erősség növelése céljából néhány hálót ponthegesztéssel egymáshoz illesztenek, majd behelyezik őket a berendezésbe, a reagensek áramlási útjába, a katalizátor hálók mögé. Egy másik megoldást szolgáltat a 80 333 lengyel szabadalmi leírás, amely szerint hőálló anyagokból készült elkülönítő hálók vannak elhelyezve a visszanyerésre szolgáló hálók között. Különösen előnyös a hőálló acélok felhasználása. A visszanyerő hálók erősségének és tartósságának növelésére használt eddigi módszerek azonban hátrányos hatásokkal rendelkeznek, mert a. reagensek átáramlása hőálló hálókkal elválasztott visszanyerő hálókon jelentősen lecsökken, a hegesztett részek járulékos ellenállása és a hőálló anyagokból készült elválasztó hálók ellenálása miatt. Az elért megnövelt erősség hátráltatja az egész katalitikus folyamatot a megnövekedett nyomásesés miatt. A hőálló anyagokból készült elválasztó hálók alkalmazásának további hátránya az, hogy a visszanyerő hálók aktivitása csökken a hőálló hálókból beléjük került szennyezések miatt. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti hálók kiküszöbölik az ismert megoldások hátrányait és meglepő módon lehetővé teszik nagymennyiségű a reakció során elhordott platina-fém visszanyerését, ily módon előnyösen befolyásolva magát az eljárást és növelve a visszanyerés hatékonyságát. A találmány szerinti háló különböző vastagságú huzalokból épül fel, amelyek ugyanabból a platina-fémek visszanyerésére használt nemesfémből állnak. A huzalok vastagsága közötti különbségek és a huzalok elrendezésének módja függnek a katalitikus folyamat típusától. Nyomás nélküli folyamatokban, különösen az ammónia oxidációjának folyamatában előnyösen olyan hálókat használunk, amelyek olyan huzalokból épülnek fel, amelyek vastagság-különbsége 30—400%, a vékonyabb huzalra vonatkoztatva. Középnyomású folyamatokban különösen azok a hálók használhatók fel előnyösen, ahol a huzalok vastagságeltérése 60—600%. Nagynyomású folyamatokban olyan hálókat is használhatunk, ahol a huzalok átmérőjében mutatkozó különbség 100—1000%-os. Fontos még a vastag huzaloknak a vékony huzalokhoz viszonyított elrendezése. Előnyösen 10-100 vékony huzalra esik egy vastagságban csak kissé eltérő vastag huzal, míg minden 15—200 huzal mutat jelentős vastagságbeli eltérést. A vastag huzalok elrendezése a háló szövetében történhet lánc és vetülékfonalak formájában, de előnyösnek mutatkozhat a nem irányított elendezés is, és az sem elhanyagolható, hogy ez jelentősen egyszerűsíti a háló gyártását. A találmány szerinti hálót jelentősen megnőtt erősség jellemzi az ismert, azonos vastagságú huzalokból felépített hálókhoz viszonyítva. A találmány szerinti hálók közvetlenül érintkeznek egymással és az egyes hálók felületeinek kihasználása maximális a platinacsoport féméinek visszanyerésére. A találmány szerinti háló előnyösen befolyásolja a viszszanyerési folyamat előrehaladását, növelve annak hatékonyságát. 1. példa Egy, az ammónia nitrogén-oxiddá történő oxidálására szolgáló berendezést katalizátor-felfogó ráccsal láttunk cl. A katalizátor rács mögé a gáz útjába két, 80% palládiumot és 20% aranyat tartalmazó huzalból vászonszövéssel készült, négyzetcentiméterenként 961 szitanyílást tartalmazó felfogórácsot helyeztünk. A lánc- és vetülékfonalak 76 mikron átmérőjű huzalból, és minden 30 láncfonal 250 mikron átmérőjű huzalból készült. A berendezés 4 atmoszféra nyomáson 5000 óra hosszat működött. Párhuzamosan, ugyanolyan körülmények között üzemeltettünk egy olyan katalizátor-felfogó ráccsal felszerelt berendezést, amely 76 mikron átmérőjű huzalból készült, és négyzetcentiméterenként 1024 szitanyílást tartalmazott. A berendezések szétszerelésekor a 250 mikronos huzalokat tartalmazó rácsok elválaszthatók voltak, míg a 76 mikronos huzalból készült rácsok elválasztáskor károsodtak. A kémiai analízis azt mutatta, hogy a 250 mikronos huzalokat tartalmazó rácsok 8%-kai több platinát tartalmaztak, mint a 76 mikronos huzalból készült rácsok. A kísérlet tehát azt igazolta, hogy a különböző átmérőjű huzalokból készült rács több elhordott platinacsoportbeli fémet, különösen platinát képes felfogni. 184 652 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2
