188289. lajstromszámú szabadalom • Eljárás katalizátor előállítására heterogén katalízishez
1 188 289 2 A találmány tárgya eljárás kontakt katalizátor előállítására heterogén katalízishez. A heterogén katalízis ez esetben olyan fűtőberendezésben játszódik le, amely hőenergiát képes termelni a szénhidrogének oxidációjával, láng nélkül, alacsony hőmérsékleten. A leghatásosabb katalizátor a különféle hordozóra felvihető szivacsos állapotú platina. Másodsorban, jobban körülhatárolt esetekben a palládium is használható katalizátorként. Ezeken kívül, gazdasági okokból, időközben olyan katalizátorok felhasználására is sor került, amelyek a platinánál olcsóbb elemeket tartalmaznak. Ismeretesek kobalt-, cérium-, króm- vagy alumínium-oxidból készített, platinával, sőt palládiummal aktivált katalizátorok. Hasonlóképpen sikerrel alkalmazták a következő kombinációkat:- platina - alumínium-oxid (A1203),- platina - króm-oxid (Cr203) és kobalt-oxid (Cr203),- palládium - cérium-oxid (Ce02),- platina - cérium-oxid (Ce02), - platina - króm-oxid (Cr203j. Ezekkel a katalizátorokkal, ha megfelelő tömör szerkezetű hordozóra, például alumínium-szilikát szálakra vannak leválasztva, jó hozamokat lehet elérni (78 12878 számú francia szabadalmi leírás). Az ilyen katalizátorokkal az olyan szénhidrogének, mint a metán, propán, bután vagy heptán oxidációja összességében közel egységnyi hozammal valósitható meg. A legtöbb alkalmazott módszernél a fűtőberendezések és más, katalitikus égetéssel hőenergiát termelő készülékek esetében a katalizátor megfelelő hőmérsékletét úgy állítják be, hogy a katalizátor felületén adott mennyiségű gázt elégetnek. Ha már a reakció beindulása következtében beáll a szükséges hőmérséklet, a reakció a katalizátor egész aktív felületén beindul és kifejlődik, majd mindaddig fenntartja saját magát, amíg a gázadagolás meg nem szűnik. Bár a katalizátor működésének beindítása a fenti módon egyszerű, mégis van hátránya, mert eközben több-kevesebb gáz távozhat elégés nélkül. Az el nem égett gáz mennyisége a katalizátor és az éghető gáz jellegétől is függ. így például az alkén típusú telítetlen szénhidrogéneknek, így a buténnek, nagyobb hányada marad elégetlen a reakció beindulásakor, mint az alkán típusú telített szénhidrogéneknek. Hasonlóképpen a tömör szerkezetű hordozók, mint az azbeszt vagy a szálas alumínium-szilikát alkalmazása szintén kedvez az elégetlen szénhidrogének szabadba jutásának. Találmányunk célja a heterogén katalízishez alkalmas katalizátor teljesítményének növelése azáltal, hogy a katalizátor üzemi hőmérsékletének elérését lerövidítjük. Az erre a célra alkalmas katalizátor egyrészt tömör hordozóból, másrészt mangánoxidot (Mn304) tartalmazó aktív anyagból áll; mangán-oxid (Mn,04) jelenléte következtében a katalizátor felhevítése során elégés nélkül távozó szénhidrogének mennyisége nagy mértékben csökken. A tömör szerkezetű katalizátor-hordozó, alumínium-szilikát szálakból vagy tömörített anyagból állhat. Nyilvánvaló, hogy a katalizátor összetevői elsősorban a nemesfémek, így platina és palládium tömegének csökkentésére a hordozót úgy kell megválasztani, hogy kis tömegű legyen. A legjobb eredmények szálas alumínium-szilikát hordozóval érhetők el, amelynek térfogattömege 48-65 kg/m3. A katalizátor nagyobb aktivitása különösen jól észlelhető telítetlen szénhidrogének elégetésénél. Az eredmény annál is inkább meglepő, mert a mangán-oxidnak önmagában nincs jelentős katalitikus hatása. Levegőtől elzárt környezetben végzett kísérletek szerint az el nem égett gáz mennyiségét 75%-kal lehetett csökkenteni. Nagyon gyors reakció észlelhető és a megfelelő üzemi hőmérséklet jóval hamarabb elérhető, mint a hagyományos esetekben. Beépíthető a katalizátorba a kristályok szétválását akadályozó, nagy elektronsürüségű elemek oxidjai közül választott adalék is. Ily módon több olyan, a találmányunknak megfelelő, alumíniumszilikát szálas hordozóra leválasztott katalizátor alakítható ki, amelyben a különböző összetevők megáldott mennyisége alkalmas a hordozó telítésére - anélkül, hogy ezeknek a menynyiségeknek korlátozó hatálya lenne - a következők szerint:- A katalizátor platinából, króm-oxidból (Cr203), kobalt-oxidból (Co203) és mangán-oxidból (Mn304) áll, az arány a katalizátor komponensek és a hordozó tömege között platinára vonatkoztatva 0,0024-0,0075, minden egyes oxidra vonatkoztatva pedig, 0,0033 körül van.- A katalizátor platinából, cérium-oxidból (Ce02) és mangán-oxidból (Mn304) áll. Az arány a katalizátor komponensek és a hordozó tömege között platinára vonatkoztatva 0,0076, cériumoxidra vonatkoztatva 0,028 és mangán-oxidra vonatkoztatva 0,033 körül van.- A katalizátor platinából, króm-oxidból (Cr203), és mangán-oxidból (Mn304) áll. Az arány a katalizátor komponensek és a hordozó tömege között platinára vonatkoztatva 0,0024-0,0075, minden egyes oxidra vonatkoztatva pedig 0,05 körül van.- A katalizátor palládiumból, cériumoxidból (Ce02), és mangán-oxidból (Mn304) áll. Az arány a katalizátor komponensek és a hordozó tömege között 0,012 palládiumra és 0,05 minden egyes oxidra vonatkoztatva.- A katalizátor palládiumból, platinából, cérium-oxidból (Ce02) és mangán-oxidból (Mn304) áll. Az arány a katalizátor komponensek és a hordozó tömege között palládiumra vonatkoztatva 0,0071, platinára 0,0008 és minden egyes oxidra vonatkoztatva 0,050 körül van. Az eljárás szerint a hordozót, a platinát, a mangánt és az egyéb szükséges összetevőket oldott só, például savas kloroplatinát, illetve nitrát alakjában tartalmazó 70-80 tf.%-os etanoios oldatba merítjük, majd termikus kezelést hajtunk végre, és a platinát szivacsos, a többi elemeket oxid alakba hozzuk. Ha a katalizátor a kristályok szétválását gátló 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
