180505. lajstromszámú szabadalom • Réteges nemesfém-katalizátortöltet ammónia nitrogénmonoxiddá történő oxidálásához
3 180 505 4 átalakításának befejezése után a platinát viszszanyerik a reakció eredményeképpen kapott gázokból kalciumoxidon, aranyon, palládium-arany ötvözeten. Ügy is eljárhatnak, hogy a viszszanyeréshez egy, a fentiekben leírt töltetet használnak, ahol a platina egy részét valamely nem-platina katalizátorral, így fém-oxidokkal helyettesítik. Más módszerek is ismeretesek a platina katalizátor veszteségének és a felhasznált katalizátor mennyiségének csökkentésére. Ilyen eljárásokat ismertetnek például a 2 101 188. és a 2 239 514. számú NSZK-beli szabadalmi leírások. Az idézett szabadalmi leírások szerint a katalizátor hálót egy porózus fém-réteggel helyettesítik. A fenti szabadalmi lerások szerint a katalizátor hálók egy része nem működik katalizátorként, hanem csupán arra szolgál, hogy ellenállást képezzen az átáramló gázokkal szemben, illetve, hogy az ammónia-égő keresztmetszetében kiegyenlítse a gázok lineáris sebességét. Ezen felül azt is feltételezik, hogy a platina lerakodhat az említett fém felületén és katalizátorként hathat. A 94 690. számú lengyel és a 2 340 624. számú NSZK-ibeli szabadalmi leírások olyan platinaródium hálókat ismertetnek, amelyekben a huzalok egy része egy nagyobb erősségű nem-nemesfémből készül. Ez a megoldás lehetővé teszi a katalizátor élettartamának megnövelését és a töltetben levő nemesfém mennyiségének, valamint a működés közben fellépő veszteségeknek csökkentését. Az így kapott termékék felhasználása azonban igen korlátozott. Azokban az ammónia égetőkben, ahol nincs egyenlő terhelés, a katalizátor bizonyos feleslegére van szükség. A 2 654 913. számú NSZK-beli szabadalmi leírás olyan platina katalizátorra vonatkozik, amelynek hordozója nikkel. Az így kapott katalizátorból azonban a nemesfém visszanyerése nehéz, így a nikikel-, illetve más, nem-nemesfémhordozős katalizátorok felhasználása hátrányos. A katalizátor töltetben jelenlevő platina mennyiségéinek csökkentésére és az ammónia oxidációja során fellépő katalizátor veszteségek mérséklésére nagyobb palládium-tartalmú katalizátorokat fejlesztettek ki. A 80 399. számú lengyel szabadalmi leírás szerinti katalizátor 15 —22% palládiumot, a 3 904 740. számú USA- beli szabadalmi leírás szerinti katalizátor 45— 55% palládiumot, míg a 3 873 675. számú USA- beli szabadalmi leírás szerinti kataliztáor 55— 70% palládiumot tartalmaz. A találmány célkitűzése a katalizátor töltet mennyiségének és a katalizátor veszteségének további csökkentése. A találmány szerinti katalizátor töltetben ezért a platina katalizátor egy részét olyan katalizátorral helyettesítjük, amely fö komponensként palládiumot tartalmaz, azaz egy úgynevezett palládium-katalizátorral. A palládium katalizátor nagy aktivitású, kevésbé érzékeny a szennyeződésekre, lényegesen olcsóbb és könnyebb, és az ammónia oxidációja során jelentősen kisebbek a veszteségei, mint a platina katalizátor esetében. Azt találtuk, hogy ha egy ilyen katalizátort helyezünk egy platina katalizátor réteg alá, annak aktivitása megnő. Ezen felül a palládium katalizátor rendelkezik azzal a képességgel, hogy felfogja a platina hálóból felszabaduló platinát. A találmány tárgya réteges nemesfém-katalizátor töltet ammónia nitrogénmonoxiddá történő oxidálásához. A töltet legalább egy Pt-alapú katalizátor rétegből és legalább egy 40 súlyzónál több palládiumot, 0—45 súly% platinát, adott esetben réz, kobalt, ródium, iridium, arany vagy ezüst adalékanyagot és a 100 súly%-hoz szükséges mennyiségű aranyat tartalmazó Pdalapú katalizátor rétegből áll, ahol a reagáló gázok érkezésének irányából tekintve a Pt-alapú katalizátor réteg(ek) megelőzi(k) a Pd-alapú katalizátor rétege(ket) vagy váltakozva helyezkednek el, de a reagáló gázokkal érintkező első réteg mindig Pt-alapú réteg, és a palládium katalizátor mennyisége annyi, hogy a platina katalizátorra a palládium katalizátor figyelmen kívül hagyásával számított terhelési intenzitás nagyobb, mint a Gj = 0,25 (1+p) kifejezés, ahol p az ammómia-oxidáló berendezésben mért abszolút nyomás. így a találmány szerinti katalizátor töltetben egyidejűleg hasznosítjuk a katalitikus, tulajdonságokat és a platina megkötésének képességét, azaz a palládium katalizátor tulajdonságait. A találmány egy másik alapgondolata, hogy a katalizátor aktivitása megnő, ha a palládium rétegeket egy platina katalizátor réteg alá helyezzük. A találmány szerinti katalizátor töltet két vagy több, előnyösen három különböző összetételű rétegből áll. A gázok áramlásának irányában végezve a számolást, az első réteg olyan elemekből, például hálókból épül fel, amelyek fő komponense platina; a második réteg olyan elemekből, például hálókból áll, amelyek fő komponense palládium. A harmadik réteg, amennyiben felhasználásra kerül, olyan elemekből áll, amelyek fő komponense platina. Az egyes rétegek közé és az alsó rétegek alá elválasztókat helyezhetünk, amelyek a töltetet az oxidáló berendezésben és elkülönítik a töltet különböző rétegeit, amikor használat után a töltetet eltávolítjuk. A rétegek ilyen elkülönítése azonban azzal a hátránnyal jár, hogy az ammónia nitrogénmonoxiddá történő oxidálásának hatékonysága kísérletileg igazolható módon csökken. Annak érdekében, hogy az ammónia oxidációjára szolgáló berendezésben a katalizátor könnyen kicserélhető legyen, mindkét katalizátort előnyösen háló formájában használjuk. Ez a kiviteli forma hasonló a már említett 3 904 740. és 3 873 675. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban ismertetett, a katalizátor visszanyeréséhez használt kiviteli formához. Az eltérés és megoldásunk újdonsága abban áll, hogy a palládium ötvözetek katalitikus tulajdonságainak következtében lecsökken a platina katalizátor szükséges mennyisége és a platina visszanyerésének zónája az 'ammónia katalitikus oxidációjának tartományába tolódik el, ami szintén hozzájárul az egész töltet katalitikus tulajdonságainak 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
