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Dokumentenidentifikation DE102005040286A1 01.03.2007
Titel Mechanisch stabiler Katalysator auf Basis von alpha-Aluminiumoxid
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder Schubert, Olga, Dr., 67063 Ludwigshafen, DE;
Sesing, Martin, Dr., 67165 Waldsee, DE;
Seidemann, Lothar, 68169 Mannheim, DE;
Karches, Martin, Dr., 67434 Neustadt, DE;
Graßler, Thomas, Dr., 67117 Limburgerhof, DE;
Sohn, Martin, Dr., 68229 Mannheim, DE
Vertreter Patentanwälte Isenbruck Bösl Hörschler Wichmann Huhn, 68165 Mannheim
DE-Anmeldedatum 25.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005040286
Offenlegungstag 01.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.03.2007
IPC-Hauptklasse B01J 21/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01J 23/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Katalysator für Gasphasen-Reaktionen mit hoher mechanischer Stabilität, enthaltend ein oder mehrere Aktivmetalle auf einem Träger, enthaltend Aluminiumoxid als Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumoxidanteil des Trägers im Wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxid besteht.
Bevorzugtes Aktivmetall ist Ruthenium, Kupfer und/oder Gold.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Katalysatoren enthalten
a) 0,001 bis 10 Gew.-% Ruthenium, Kupfer und/oder Gold,
b) 0 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer Erdalkalimetalle,
c) 0 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer Alkalimetalle,
d) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Seltenerdmetalle,
e) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Metalle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Silber und Rhenium,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, auf dem Träger aus alpha-Al2O3.
Die Katalysatoren werden bevorzugt in der Chlorwasserstoff-Oxidation (Deacon-Reaktion) eingesetzt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen mechanisch stabilen Katalysator auf Basis von alpha-Aluminiumoxid als Träger. Die Erfindung betrifft weiterhin einen derartigen Katalysator für die katalytische Oxidation von Chlorwasserstoff mit Sauerstoff zu Chlor sowie ein Verfahren zur katalytischen Oxidation von Chlorwasserstoff unter Verwendung des Katalysators.

In dem von Deacon 1868 entwickelten Verfahren der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation wird Chlorwasserstoff mit Sauerstoff in einer exothermen Gleichgewichtsreaktion zu Chlor oxidiert. Durch Überführung von Chlorwasserstoff in Chlor kann die Chlorherstellung von der Natronlaugeherstellung durch Chloralkalielektrolyse entkoppelt werden. Eine solche Entkoppelung ist attraktiv, da weltweit der Chlorbedarf stärker als die Nachfrage nach Natronlauge wächst. Zudem fällt Chlorwasserstoff in großen Mengen beispielsweise bei Phosgenierungsreaktionen, etwa bei der Isocyanatherstellung, als Koppelprodukt an.

In EP-A 0 743 277 ist ein Verfahren zur Herstellung von Chlor durch katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation offenbart, bei dem ein Ruthenium enthaltender Trägerkatalysator eingesetzt wird. Ruthenium wird dabei in Form von Rutheniumchlorid, Rutheniumoxichloriden, Chlorruthenat-Komplexen, Rutheniumhydroxid, Ruthenium-Amin-Komplexen oder in Form weiterer Ruthenium-Komplexe auf den Träger aufgebracht. Der Katalysator kann als weitere Metalle Palladium, Kupfer, Chrom, Vanadium, Mangan, Alkali-, Erdalkali- und Seltenerdmetalle enthalten.

Gemäß GB 1,046,313 wird in einem Verfahren der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation als Katalysator Ruthenium(III)chlorid auf Aluminiumoxid eingesetzt.

Üblicherweise wird als Aluminiumoxidträger gamma-Aluminiumoxid eingesetzt.

Nachteilig an den bekannten Verfahren, die mit Katalysatoren auf Basis von gamma-Aluminiumoxid arbeiten, ist die geringe mechanische Festigkeit der Katalysatoren. Diese nimmt während des Einsatzes des Katalysators im Reaktor weiter ab. Die geringe mechanische Festigkeit der Katalysatoren hat einen hohen Abrieb zur Folge. Abrieb und Feinstaubbildung können zur Überlastung von Zyklonen und Filtern bzw. Filterkammern in einem Wirbelbettverfahren führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mechanische Festigkeit von Aluminiumoxid-Trägern zu verbessern. Aufgabe ist es weiterhin, Katalysatoren mit erhöhter mechanischer Festigkeit für Gasphasenreaktionen, insbesondere für die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation bereitzustellen.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Katalysator für Gasphasen-Reaktionen mit hoher mechanischer Stabilität, enthaltend ein oder mehrere Aktivmetalle auf einem Träger enthaltend Aluminiumoxid als Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumoxidanteil des Trägers im Wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxid besteht.

Es wurde überraschender Weise gefunden, dass es in einem Träger aus gamma-Aluminiumoxid schon bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, wie sie beispielsweise bei der Gasphasen-Oxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor herrschen (380–400°C), stellenweise zu einer Phasenumwandlung von gamma-Aluminiumoxid in alpha-Aluminiumoxid kommt. Die dabei gebildeten Domänen aus kristallinem alpha-Aluminiumoxid setzen die Festigkeit des Katalysatorformkörpers deutlich herab, was sich auch in deutlich erhöhten Abriebswerten des gebrauchten Katalysators zeigt.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Träger kann alpha-Aluminiumoxid im Gemisch mit weiteren Trägermaterialien enthalten. Geeignete weitere Trägermaterialien sind beispielsweise Graphit, Siliziumdioxid, Titandioxid und Zirkondioxid, bevorzugt Titandioxid und Zirkondioxid, beispielsweise in Mengen bis zu 50 Gew.-%. Vorzugsweise besteht der Träger im Wesentlichen aus Aluminiumoxid, beispielsweise zu 90 Gew.-% und darüber, besonders bevorzugt besteht er zu mindestens 96 Gew.-% aus Aluminiumoxid. Der Aluminiumoxidanteil des Trägers besteht im Wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxid, bevorzugt besteht er zu mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 98 Gew.-% aus alpha-Aluminiumoxid, bezogen auf den gesamten Aluminiumoxidanteil des Trägers. Die Phasenzusammensetzung des Trägers kann mit XRD (X-Ray Diffraction) bestimmt werden.

Im Allgemeinen wird der erfindungsgemäße Katalysator zur Durchführung von Gasphasen-Reaktionen bei einer Temperatur von oberhalb 200°C, bevorzugt oberhalb 320°C, besonders bevorzugt oberhalb 350°C eingesetzt. Die Reaktionstemperatur beträgt dabei aber im Allgemeinen nicht mehr als 600°C, vorzugsweise nicht mehr als 500°C.

Als Aktivmetalle kann der erfindungsgemäße Katalysator beliebige Aktivmetalle sowie weitere Metalle als Promotoren enthalten. Diese sind üblicher Weise in Mengen bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Katalysatorgewicht, in dem Katalysator enthalten.

Soll der erfindungsgemäße Katalysator in der katalytischen Chlorwasserstoffoxidation (Deacon-Verfahren) eingesetzt werden, so sind die Aktivmetalle ausgewählt sind aus den Elementen der Gruppen 7–11 des Periodensystems der Elemente.

Besonders bevorzugte Aktivmetalle sind Ruthenium, Kupfer und/oder Gold.

Die Kupfer- bzw. Rutheniumträgerkatalysatoren können beispielsweise durch Tränkung des Trägermaterials mit wässrigen Lösungen von CuCl2 bzw. RuCl3 und gegebenenfalls eines Promotors zur Dotierung, bevorzugt in Form ihrer Chloride, erhalten werden. Die Formgebung des Katalysators kann nach oder bevorzugt vor der Tränkung des Trägermaterials erfolgen.

Gold enthaltende erfindungsgemäße Katalysatoren können durch Aufbringen von Gold in Form der wässrigen Lösung einer löslichen Goldverbindung, anschließendem Trocknen oder Trocknen und Calcinieren erhalten werden. Bevorzugt wird Gold als wässrige Lösung von AuCl3 oder HAuCl4 auf den Träger aufgebracht.

Die Ruthenium, Kupfer und/oder Gold enthaltenden erfindungsgemäßen Katalysatoren für die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation können zusätzlich Verbindungen eines oder mehrerer anderer Edelmetalle, ausgewählt aus Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Silber oder Rhenium enthalten. Die Katalysatoren können ferner mit einem oder mehreren weiteren Metallen dotiert sein. Zur Dotierung eignen sich als Promotoren Alkalimetalle wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium, bevorzugt Lithium, Natrium und Kalium, besonders bevorzugt Kalium, Erdalkalimetalle wie Magnesium, Calcium, Strontium und Barium, bevorzugt Magnesium und Calcium, besonders bevorzugt Magnesium, Seltenerdmetalle wie Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym, bevorzugt Scandium, Yttrium, Lanthan und Cer, besonders bevorzugt Lanthan und Cer, oder deren Gemische, ferner Titan, Mangan, Molybdän und Zinn.

Für die Chlorwasserstoff-Oxidation bevorzugte erfindungsgemäße Katalysatoren enthalten

  • a) 0,001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 3 Gew.-% Ruthenium, Kupfer und/oder Gold,
  • b) 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Erdalkalimetalle,
  • c) 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Alkalimetalle,
  • d) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Seltenerdmetalle,
  • e) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 1 0Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Metalle, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Silber und Rhenium,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gewicht des Metalls, auch wenn die Metalle in der Regel in oxidischer Form auf dem Träger vorliegen.

Ganz besonders bevorzugtes Aktivmetall ist Ruthenium, das im Allgemeinen in Mengen von 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators, enthalten ist. In einer speziellen Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Katalysator ca. 1 – 3 Gew.-%, beispielsweise ca. 1,6 Gew.-% Ruthenium auf alpha-Aluminiumoxid als Träger und daneben keine weiteren Aktivmetalle und Promotormetalle, wobei Ruthenium als RuO2 vorliegt.

Die erfindungsgemäßen Katalysatoren werden durch Tränkung des Trägermaterials mit wässrigen Lösungen von Salzen der Metalle erhalten. Die von Gold verschiedenen Metalle werden üblicher Weise als wässrige Lösungen ihrer Chloride, Oxichloride oder Oxide auf den Träger aufgebracht. Die Formgebung des Katalysators kann nach oder bevorzugt vor der Tränkung des Trägermaterials erfolgen. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren werden auch als Wirbelschichtkatalysatoren in Form von Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 10–200 &mgr;m eingesetzt. Als Festbettkatalysatoren werden sie im Allgemeinen in Form von Katalysatorformkörpern eingesetzt.

Die Formkörper oder Pulver können anschließend bei Temperaturen von 100 bis 400°C, bevorzugt 100 bis 300°C beispielsweise unter einer Stickstoff-, Argon- oder Luftatmosphäre getrocknet und gegebenenfalls calciniert werden. Bevorzugt werden die Formkörper oder Pulver zunächst bei 100 bis 150°C getrocknet und anschließend bei 200 bis 400°C calciniert. Beim Calcinieren bilden sich aus den Chloriden die Oxide, so beispielsweise RuO2 oder CuO.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren durch Imprägnieren von alpha-Aluminiumoxid als Träger mit einer oder mehreren Metallsalzlösungen, welche das oder die Aktivmetalle und gegebenenfalls ein- oder mehrere Promotormetalle enthalten, Trocknen und Calcinieren des imprägnierten Trägers. Die Formgebung zu geformten Katalysatorpartikeln kann vor oder nach dem Imprägnieren erfolgen. Der erfindungsgemäße Katalysator kann auch in Pulverform eingesetzt werden.

Als Katalysatorformkörper eignen sich beliebige Formen, bevorzugt sind Tabletten, Ringe, Zylinder, Sterne, Wagenräder oder Kugeln, besonders bevorzugt sind Ringe, Zylinder oder Sternstränge. Die spezifische Oberfläche des alpha-Aluminiumoxidträgers vor der Metallsalz-Ablagerung liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 10 m2/g.

Alpha-Aluminiumoxid kann durch Erhitzen von gamma-Aluminiumoxid auf Temperaturen oberhalb von 1000°C hergestellt werden, vorzugsweise wird es so hergestellt. Im Allgemeinen wird 2–24 h lang calciniert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur katalytischen Oxidation von Chlorwasserstoff mit Sauerstoff zu Chlor an dem erfindungsgemäßen Katalysator.

Dazu werden ein Chlorwasserstoffstrom und ein Sauerstoff enthaltender Strom in eine Oxidationszone eingespeist und wird Chlorwasserstoff in Gegenwart des Katalysators teilweise zu Chlor oxidiert, wobei ein Produktgasstrom erhalten wird, der Chlor, nicht umgesetzten Sauerstoff, nicht umgesetzten Chlorwasserstoff und Wasserdampf enthält. Der Chlorwasserstoffstrom, der aus einer Anlage zur Herstellung von Isocyanaten stammen kann, kann Verunreinigungen wie Phosgen und Kohlenmonoxid enthalten.

Übliche Reaktionstemperaturen liegen zwischen 150 und 500°C, übliche Reaktionsdrucke liegen zwischen 1 und 25 bar, beispielsweise 4 bar. Bevorzugt beträgt die Reaktionstemperatur > 300°C, besonders bevorzugt liegt sie zwischen 350°C und 400°C. Ferner ist es zweckmäßig, Sauerstoff in überstöchiometrischen Mengen einzusetzen.

Üblich ist beispielsweise ein 1,5- bis vierfacher Sauerstoff-Überschuss. Da keine Selektivitätsverluste zu befürchten sind, kann es wirtschaftlich vorteilhaft sein, bei relativ hohen Drücken und dementsprechend bei gegenüber Normaldruck längeren Verweilzeiten zu arbeiten.

Übliche Reaktionsapparate, in denen die erfindungsgemäße katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation durchgeführt wird, sind Festbett- oder Wirbelbettreaktoren. Die Chlorwasserstoff-Oxidation kann ein- oder mehrstufig durchgeführt werden.

Die Katalysatorschüttung bzw. das Katalysator-Wirbelbett kann neben dem erfindungsgemäßen Katalysator weitere geeignete Katalysatoren oder zusätzliches Inertmaterial enthalten.

Die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation kann adiabat oder bevorzugt isotherm oder annähernd isotherm, diskontinuierlich, bevorzugt kontinuierlich als Fließ- oder Festbettverfahren, bevorzugt als Festbettverfahren, besonders bevorzugt in Rohrbündelreaktoren bei Reaktortemperaturen von 200 bis 500 C, vorzugsweise 300 bis 400°C, und einem Druck von 1 bis 25 bar, vorzugsweise 1 bis 5 bar, durchgeführt werden.

Bei der isothermen oder annähernd isothermen Fahrweise können auch mehrere, beispielsweise 2 bis 10, bevorzugt 2 bis 6, besonders bevorzugt 2 bis 5, insbesondere 2 bis 3 in Reihe geschaltete Reaktoren mit zusätzlicher Zwischenkühlung eingesetzt werden. Der Sauerstoff kann entweder vollständig zusammen mit dem Chlorwasserstoff vor dem ersten Reaktor oder über die verschiedenen Reaktoren verteilt zugegeben werden. Diese Reihenschaltung einzelner Reaktoren kann auch in einem Apparat zusammengeführt werden.

Eine Ausführungsform des Festbettverfahrens besteht darin, dass man eine strukturierte Katalysatorschüttung einsetzt, bei der die Katalysatoraktivität in Strömungsrichtung ansteigt. Eine solche Strukturierung der Katalysatorschüttung kann durch unterschiedliche Tränkung des Katalysatorträgers mit Aktivmasse oder durch unterschiedliche Verdünnung der Katalysatorschüttung mit einem Inertmaterial erfolgen. Als Inertmaterial können beispielsweise Ringe, Zylinder oder Kugeln aus Titandioxid, Zirkondioxid oder deren Gemischen, Aluminiumoxid, Steatit, Keramik, Glas, Graphit oder Edelstahl eingesetzt werden. Das Inertmaterial hat bevorzugt ähnliche äußeren Abmessungen wie die Katalysatorformkörper.

Der Umsatz an Chlorwasserstoff im einfachen Durchgang kann auf 15 bis 90 %, bevorzugt 40 bis 85 % begrenzt werden. Nicht umgesetzter Chlorwasserstoff kann nach der Abtrennung teilweise oder vollständig in die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation zurückgeführt werden. Das Volumenverhältnis von Chlorwasserstoff zu Sauerstoff am Reaktoreintritt liegt in der Regel zwischen 1:1 und 20:1, bevorzugt zwischen 1,5:1 und 8:1, besonders bevorzugt zwischen 1,5:1 und 5:1.

Aus dem bei der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation erhaltenen Produktgasstrom kann nachfolgend in üblicher Weise das gebildete Chlor abgetrennt werden. Die Abtrennung umfasst üblicher Weise mehrere Stufen, nämlich die Abtrennung und gegebenenfalls Rückführung von nicht umgesetztem Chlorwasserstoff aus dem Produktgasstrom der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation, die Trocknung des erhaltenen, im Wesentlichen aus Chlor und Sauerstoff bestehenden Restgasstroms sowie die Abtrennung von Chlor aus dem getrockneten Strom.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Bestimmung von Abrieb und Feinanteil nach Montecatini:

Der Abriebstest simuliert die mechanischen Belastungen, denen ein Wirbelgut (z.B. ein Katalysator) in einer Gas/Feststoff-Wirbelschicht ausgesetzt ist, und liefert als Ergebnis eine Abriebsrate (AB) und einen Feinanteil (FA), die das Festigkeitsverhalten beschreibt.

Die Abriebsapparatur besteht aus einem Düsenboden (Düsen-ø = 0,5 mm), welcher mit einem Glasrohr gas- und feststoffdicht verbunden ist. Oberhalb des Glasrohrs ist ein Stahlrohr mit einer konischen Erweiterung ebenfalls gas- und feststoffdicht fixiert. Die Anlage ist an das 4-bar-Pressluftnetz angeschlossen. Ein Reduzierventil senkt den Druck vor der Anlage auf 2 bar absolut.

In die Anlage werden 60,0 g Katalysator eingefüllt. Die Pressluftmenge beträgt für die Versuchsdurchführung 350 l/h. Die Anlage selbst wird unter atmosphärischen Bedingungen (1 bar, 20°C) betrieben. Durch Partikel/Partikel- und Partikel/Wand-Stöße werden die Partikeln aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit an der Düse abgerieben bzw. zerkleinert. Der ausgetragene Feststoff gelangt über einen Rohrbogen in eine Hülse aus Filterpapier (Porenweite 10–15 &mgr;m) und das gereinigte Gas strömt in das Abluftsystem des Labors.

Der abgeschiedene Feststoff wird nach einer Stunde (definiert als Feinanteil FA) und nach 5 Stunden (definiert als Abrieb AB) gewogen.

Beispiel 1:

Ein pulverförmiger gamma-Aluminiumoxid-Träger der Fa. Sasol (Puralox® SCCa 30/170) wurde zunächst in alpha-Al2O3 umgewandelt. Der Träger besteht aus Partikeln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 50 &mgr;m. Dazu wurden 2000 g des Puralox® SCCa 30/170 bei 1200–1300°C 5 h lang getempert. 1500 g des erhaltenen Trägers wurden mit einer wässrigen RuCl3-Hydrat-Lösung (55,56 g RuCl3-Hydrat entsprechend 41,8 Gew.-% Ru in 480 g Wasser) getränkt. Die Wasseraufnahme des Trägers betrug ca. 0,38 ml/g. Nach der Tränkung auf 90% Wasseraufnahme wurde der imprägnierte Träger 6 h lang bei 120°C getrocknet und anschließend 2 h lang bei 350°C kalziniert. Der so hergestellte Katalysator enthält ca. 2% RuO2 auf alpha-Al2O3. Die wichtigsten Eigenschaften des Katalysators sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel V1:

Der gamma-Aluminiumoxid-Träger Puralox® SCCa 30/170 wurde ohne vorheriges Tempern direkt zur Katalysatorherstellung eingesetzt. Es wurden ca. 1434 g des Trägers mit einer wässrigen RuCl3-Hydrat-Lösung (54,1 g RuCl3-Hydrat entsprechend 36,5% Ru in 1045 g Wasser) getränkt. Die Wasseraufnahme des Trägers betrug ca. 0,81 ml/g. Der auf 90% Wasseraufnahme imprägnierte Träger wurde 6 h lang bei 120°C getrocknet und 2 h lang bei 350°C kalziniert. Der so hergestellte Katalysator enthält ca. 2% RuO2 auf einem gamma-Al2O3. Die wichtigsten Katalysatoreigenschaften sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2

Mit den Katalysatoren gemäß Beispielen 1 und Vergleichsbeispiel V1 wurde ein Deacon-Reaktor in Wirbelbettfahrweise betrieben. Der Deacon-Reaktor bestand aus einem Rohr mit einem Durchmesser von 4 cm und einer Länge von 1 m Länge und enthielt 600 g des Katalysators. Bei 380–400°C und 4 bar Reaktordruck wurden 200 Nl/h HCl und 100 Nl/h O2 in den Reaktor eingespeist, der HCl-Umsatz lag zwischen 60–80%. Nach einer Betriebsdauer des Reaktors von 1000 h wurde der Katalysator ausgebaut. Die Katalysatoreigenschaften des gebrauchten Katalysators sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Wie an den Werten für Feinanteil und Abrieb deutlich zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Katalysator im Vergleich zu einem entsprechenden Katalysator auf gamma-Aluminiumoxid als Träger eine deutlich höhere mechanische Stabilität auf. Dies gilt schon für den neu hergestellten Katalysator, insbesondere aber für den gebrauchten Katalysator.


Anspruch[de]
Katalysator für Gasphasen-Reaktionen mit hoher mechanischer Stabilität, enthaltend ein oder mehrere Aktivmetalle auf einem Träger enthaltend Aluminiumoxid als Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumoxidanteil des Trägers im Wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxid besteht. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Aktivmetalle ausgewählt sind aus den Elementen der Gruppen 7–11 des Periodensystems der Elemente. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivmetall Ruthenium, Kupfer und/oder Gold ist. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend

a) 0,001 bis 10 Gew.-% Ruthenium, Kupfer und/oder Gold,

b) 0 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer Erdalkalimetalle,

c) 0 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer Alkalimetalle,

d) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Seltenerdmetalle,

e) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Metalle, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Silber und Rhenium,

jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators.
Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivmetall Ruthenium ist. Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Imprägnieren von alpha-Aluminiumoxid als Träger mit einer oder mehreren Metallsalzlösungen, welche das oder die Aktivmetalle und gegebenenfalls ein- oder mehrere Promotormetalle enthalten, Trocknen und Calcinieren des imprägnierten Trägers, wobei gegebenenfalls eine Formgebung zu geformten Katalysatorpartikeln vor oder nach dem Imprägnieren erfolgen kann. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alpha-Aluminiumoxid durch Erhitzen von gamma-Aluminiumoxid auf Temperaturen oberhalb von 1000°C hergestellt wird. Verfahren zur katalytischen Oxidation von Chlorwasserstoff mit Sauerstoff zu Chlor an einem Katalysatorbett enthaltend Katalysatorpartikel aus dem Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatorbett ein Festbett oder ein Wirbelbett ist. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Oxidation bei einer Reaktionstemperatur > 350°C durchgeführt wird. Verwendung des Katalysators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Katalyse von Gasphasen-Reaktionen bei einer Reaktionstemperatur von > 300°C.






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