[發明專利]用于氨的催化氧化的催化網和裝置

在審

• 申請號: 201680008315.8
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN107206348A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 迪爾克·博爾;迪特馬爾·柯尼希斯;克里斯蒂安·格倫斯
• 申請（專利權）人: 尤米科爾股份兩合公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;C01B21/26
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 劉慧,楊青

技術領域

本發明涉及用于氨的催化氧化的催化網和裝置。

背景技術

氨氧化成NO(硝酸制造的中間步驟)通常在具有催化網的反應器中進行。這些催化網通常為織造網絲或針織網絲，這些網絲由鉑制成或者由鉑的合金與作為微量組分的其它貴金屬一起制成。

在該過程中，N₂O作為不期望的副產物產生。N₂O被視為非常強效的溫室氣體，因此在氨氧化過程中限制N₂O的產生非常重要。

從WO01/87771中已知，在基于Pt的傳統催化網下游使用由Pd或富Pd網絲制成的催化網可以減少所產生的N₂O的量。這可能是通過N₂O分子的離解來起效的。

然而，這種基于Pd的催化網在機械性質上相對較弱，這就意味著，其在使用期間可能出現斷裂，而這顯然將導致部分N₂O繞過基于Pd的催化網而不與催化活性金屬接觸。因此，在使用期間，N₂O水平將升高，使得這種基于Pd的催化網具有有限的技術壽命，并且甚至可能需要使氨氧化設備停工以更換催化網。

由于Pd及其它貴金屬都非常昂貴，因此使用更厚且因此強度更大的網絲來制作基于Pd的催化網，或者使用更多的網絲來制作強度更大的催化網，從經濟角度而言并不具有吸引力。此外，這在技術上也不具有吸引力，因為隨著網絲直徑增大，壓降也增大，這將對過程的總體效率而言為不利的。因此，對于基于Pd的催化網而言，在指定催化活性下的網強度和材料用量的優化非常重要。

氨氧化期間出現的另一個問題是，需連續使用多個基于Pd的催化網，并且這些網在使用期間可能會熔合在一起。

這降低總體高度，換句話講，減小氣體流動方向上的尺寸，從而使得在使用期間，氣體與基于Pd的催化網的接觸時間減少，并因此降低催化網的性能。此外，這再次導致反應器中的壓降增大，從而降低反應器的生產能力和/或增大作用于基于Pd的催化網上的力。

斷裂的形成以及高度的塌縮在整個基于Pd的催化網上通常不是均勻分布的。

任何不均勻分布的負面效應將導致總體歧化效應，因為與平均值的局部偏差(例如，高于平均局部壓降或局部溫度)形成加快進一步偏差的關鍵點，從而可能導致嚴重故障，例如，由于在網的某個點處存在優先流動，導致流動分布較差，故而發生氨滑移。

發明內容

本發明旨在通過提供一種用于減少在氨氧化過程中產生的N₂O量的催化網來解決或減少上述及其它問題，該催化網包含第一層織造或針織的第一網絲材料，由此所述第一網絲材料由Pd或富Pd合金制成，由此所述第一層包含第二網絲材料形式的增強物，該第二網絲材料被織造或針織在第一網絲材料之中并且具有與第一網絲材料不同的組成。

第一網絲材料和第二網絲材料可以單股長網絲或股數非常有限的長網絲的形式存在，或者可為若干或甚至許多較短長度的網絲。

優選地，第一層為針織層。

富Pd合金是指含有50重量％或更多Pd的合金。例如，第一網絲材料由具有至少75.0重量％Pd的合金制成。

優選地，第一網絲材料由具有多于80.0重量％且少于82.0重量％Pd的合金制成。更優選地，第一網絲材料由具有至少80.0重量％Pd和至少10.0重量％Pt的Pd-Pt-Rh合金制成。

本發明的優點在于，第二網絲材料形成基于Pd的機械結構的增強物。

在這種情況下，第二網絲材料為第二增強網絲材料，該第二增強網絲材料被織造或針織在第一網絲材料之中，使得催化網在操作或使用期間機械強度更大，并且因此使得催化網可以用得更久，或者對于相同的預計使用情況，減少需要使用的貴金屬量。第二網絲的組成可被選擇成使得它可以最佳地實施其增強功能。

在一個優選的實施方案中，第二網絲材料由Pt或富Pt合金制成，并且優選地由具有1％-10％Rh的Pt-Rh合金制成。

這種材料與基于Pd的第一網絲材料相比強度大得多，并且此外還具有針對所需氨氧化成NO的進一步的催化活性。

換言之，這種Pt或富Pt第二網絲材料在本發明中協同地使用，為基于Pd的第一層提供增強作用。

在另一個優選的實施方案中，催化網包含第二層織造或針織的第三網絲材料，由此所述第三網絲材料由Pd或富Pd合金制成，由此所述第二層還包含第二網絲材料，該第二網絲材料被織造或針織(優選地針織)在第三網絲材料之中，并且由此優選地，第二網絲材料將第一層和第二層結合在一起。