本發(fā)明涉及用于氨的催化氧化的催化網(wǎng)和裝置。
背景技術(shù)：
：氨氧化成no(硝酸制造的中間步驟)通常在具有催化網(wǎng)的反應(yīng)器中進(jìn)行。這些催化網(wǎng)通常為織造網(wǎng)絲或針織網(wǎng)絲，這些網(wǎng)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(guò)程中，n2o作為不期望的副產(chǎn)物產(chǎn)生。n2o被視為非常強(qiáng)效的溫室氣體，因此在氨氧化過(guò)程中限制n2o的產(chǎn)生非常重要。從wo01/87771中已知，在基于pt的傳統(tǒng)催化網(wǎng)下游使用由pd或富pd網(wǎng)絲制成的催化網(wǎng)可以減少所產(chǎn)生的n2o的量。這可能是通過(guò)n2o分子的離解來(lái)起效的。然而，這種基于pd的催化網(wǎng)在機(jī)械性質(zhì)上相對(duì)較弱，這就意味著，其在使用期間可能出現(xiàn)斷裂，而這顯然將導(dǎo)致部分n2o繞過(guò)基于pd的催化網(wǎng)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(wǎng)具有有限的技術(shù)壽命，并且甚至可能需要使氨氧化設(shè)備停工以更換催化網(wǎng)。由于pd及其它貴金屬都非常昂貴，因此使用更厚且因此強(qiáng)度更大的網(wǎng)絲來(lái)制作基于pd的催化網(wǎng)，或者使用更多的網(wǎng)絲來(lái)制作強(qiáng)度更大的催化網(wǎng)，從經(jīng)濟(jì)角度而言并不具有吸引力。此外，這在技術(shù)上也不具有吸引力，因?yàn)殡S著網(wǎng)絲直徑增大，壓降也增大，這將對(duì)過(guò)程的總體效率而言為不利的。因此，對(duì)于基于pd的催化網(wǎng)而言，在指定催化活性下的網(wǎng)強(qiáng)度和材料用量的優(yōu)化非常重要。氨氧化期間出現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是，需連續(xù)使用多個(gè)基于pd的催化網(wǎng)，并且這些網(wǎng)在使用期間可能會(huì)熔合在一起。這降低總體高度，換句話講，減小氣體流動(dòng)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(wǎng)的接觸時(shí)間減少，并因此降低催化網(wǎng)的性能。此外，這再次導(dǎo)致反應(yīng)器中的壓降增大，從而降低反應(yīng)器的生產(chǎn)能力和/或增大作用于基于pd的催化網(wǎng)上的力。斷裂的形成以及高度的塌縮在整個(gè)基于pd的催化網(wǎng)上通常不是均勻分布的。任何不均勻分布的負(fù)面效應(yīng)將導(dǎo)致總體歧化效應(yīng)，因?yàn)榕c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(jìn)一步偏差的關(guān)鍵點(diǎn)，從而可能導(dǎo)致嚴(yán)重故障，例如，由于在網(wǎng)的某個(gè)點(diǎn)處存在優(yōu)先流動(dòng)，導(dǎo)致流動(dòng)分布較差，故而發(fā)生氨滑移。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在通過(guò)提供一種用于減少在氨氧化過(guò)程中產(chǎn)生的n2o量的催化網(wǎng)來(lái)解決或減少上述及其它問(wèn)題，該催化網(wǎng)包含第一層織造或針織的第一網(wǎng)絲材料，由此所述第一網(wǎng)絲材料由pd或富pd合金制成，由此所述第一層包含第二網(wǎng)絲材料形式的增強(qiáng)物，該第二網(wǎng)絲材料被織造或針織在第一網(wǎng)絲材料之中并且具有與第一網(wǎng)絲材料不同的組成。第一網(wǎng)絲材料和第二網(wǎng)絲材料可以單股長(zhǎng)網(wǎng)絲或股數(shù)非常有限的長(zhǎng)網(wǎng)絲的形式存在，或者可為若干或甚至許多較短長(zhǎng)度的網(wǎng)絲。優(yōu)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(wǎng)絲材料由具有至少75.0重量％pd的合金制成。優(yōu)選地，第一網(wǎng)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(yōu)選地，第一網(wǎng)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，第二網(wǎng)絲材料形成基于pd的機(jī)械結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)物。在這種情況下，第二網(wǎng)絲材料為第二增強(qiáng)網(wǎng)絲材料，該第二增強(qiáng)網(wǎng)絲材料被織造或針織在第一網(wǎng)絲材料之中，使得催化網(wǎng)在操作或使用期間機(jī)械強(qiáng)度更大，并且因此使得催化網(wǎng)可以用得更久，或者對(duì)于相同的預(yù)計(jì)使用情況，減少需要使用的貴金屬量。第二網(wǎng)絲的組成可被選擇成使得它可以最佳地實(shí)施其增強(qiáng)功能。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二網(wǎng)絲材料由pt或富pt合金制成，并且優(yōu)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(wǎng)絲材料相比強(qiáng)度大得多，并且此外還具有針對(duì)所需氨氧化成no的進(jìn)一步的催化活性。換言之，這種pt或富pt第二網(wǎng)絲材料在本發(fā)明中協(xié)同地使用，為基于pd的第一層提供增強(qiáng)作用。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，催化網(wǎng)包含第二層織造或針織的第三網(wǎng)絲材料，由此所述第三網(wǎng)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(wǎng)絲材料，該第二網(wǎng)絲材料被織造或針織(優(yōu)選地針織)在第三網(wǎng)絲材料之中，并且由此優(yōu)選地，第二網(wǎng)絲材料將第一層和第二層結(jié)合在一起。第二網(wǎng)絲的存在不僅將使催化網(wǎng)與其它情況相比強(qiáng)度更大，而且還將降低所述兩層發(fā)生熔合的趨勢(shì)，從而保持更長(zhǎng)時(shí)段的高性能。另外，與兩個(gè)或更多個(gè)單層催化網(wǎng)相比，單個(gè)多層催化網(wǎng)更容易安裝在反應(yīng)器中并且更容易從反應(yīng)器移除。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，第一網(wǎng)絲材料和第三網(wǎng)絲材料的重量百分比總和介于33重量％和67重量％之間，并且優(yōu)選地介于45重量％和65重量％之間。優(yōu)選地，第二網(wǎng)絲材料設(shè)置在延伸到第一層之外的環(huán)中，使得第二網(wǎng)絲材料的至少50重量％設(shè)置在第一層之外，并且更優(yōu)選地，第一層和第二層平行設(shè)置，由此第二網(wǎng)絲材料以絨頭紗線的形式存在，所述絨頭紗線在第一層與第二層之間來(lái)回穿梭，使得第一層和第二層形成一定距離，進(jìn)一步降低這些層發(fā)生熔合的趨勢(shì)。此外，該距離在整個(gè)催化網(wǎng)上是一致的，使得局部偏差得以避免，進(jìn)一步有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的良好性能。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一網(wǎng)絲材料和第三網(wǎng)絲材料具有相同的組成，并且優(yōu)選地具有相同的厚度。優(yōu)選地，所述層均為具有相同幾何結(jié)構(gòu)的針織層。這將便于催化網(wǎng)的制造。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在催化網(wǎng)的位于第一層與第二層之間的部分中，第二網(wǎng)絲材料相對(duì)于第一層所限定的平面以一個(gè)或多個(gè)角度設(shè)置，其中所述一個(gè)或多個(gè)角度介于30°和90°之間，并且優(yōu)選地介于40°和90°之間。這樣，位于所述兩層之間的第二網(wǎng)絲材料部分地或完全地平行于氣體流，從而對(duì)壓降僅具有有限的影響。因此，該角度被視為介于第一層所限定的平面與所述位于第一層和第二層之間的第二網(wǎng)絲的平均方向之間的最小角度。本發(fā)明還涉及一種用于將氨催化氧化成no的裝置，該裝置包括至少一個(gè)催化網(wǎng)，該催化網(wǎng)由pt或具有至少70重量％pt的富pt網(wǎng)絲材料制成，并且該裝置在所述催化網(wǎng)的下游還包括根據(jù)本發(fā)明的催化網(wǎng)。附圖說(shuō)明為了闡釋本發(fā)明，下文參考以下附圖給出了根據(jù)本發(fā)明的催化網(wǎng)及其應(yīng)用的具體實(shí)施方案的非限制性示例：圖1示出了催化網(wǎng)的結(jié)構(gòu)的透視圖，由此為清楚起見(jiàn)，僅示出一些針跡，并且圖2示出了圖1的催化網(wǎng)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。具體實(shí)施方式附圖中的催化網(wǎng)1主要由兩層組成，更具體地講，主要由第一層2和第二層3組成，所述第一層和所述第二層均為針織的。第一層2由第一網(wǎng)絲4制成，在該示例中但并非必需的是，該第一網(wǎng)絲具有0.076mm的直徑，并且由具有81.5重量％pd、15重量％pt和3.5重量％rh的組成的合金制成。在該示例中但并非必需的是，第二層3由與第一層2相同的網(wǎng)絲材料制成。第一層2和第二層3具有大約0.55mm的厚度d并且以大約1.4mm的距離d放置，形成2.5mm的總體厚度d+2d。在第一層2和第二層3的針織網(wǎng)絲4的針跡之間，設(shè)置有絨頭紗線5，該絨頭紗線在第一層2與第二層3之間來(lái)回穿梭。絨頭紗線5由第二網(wǎng)絲制成，在該示例中但并非必需的是，該第二網(wǎng)絲具有0.07mm的直徑，并且由具有95重量％pt和5重量％rh的組成的合金制成。一般來(lái)講，第一網(wǎng)絲和第二網(wǎng)絲的網(wǎng)絲直徑可以在0.06mm至0.105mm的范圍內(nèi)，但也可例外地在此范圍之外。為了使這兩種類(lèi)型的網(wǎng)絲之間的區(qū)別明顯，附圖中用細(xì)線指示絨頭紗線5，并用較粗的線指示第一網(wǎng)絲4。在催化網(wǎng)1的位于第一層2與第二層3之間的部分中，絨頭紗線5與第一層2所延伸的幾何平面6形成兩個(gè)平均方向，由a和b指示。這些方向a、b與第一層2所延伸的幾何平面6分別形成最小角度α、β，所述最小角度α、β分別為大約60°、大約45°。需注意，圖2為在角度α和β最小的方向上的側(cè)視圖。在所有其它側(cè)視圖中，這些角度α和β將看起來(lái)更大。用于第一層2和第三層3的第一網(wǎng)絲4的重量為催化網(wǎng)1的總重量的48％，并且絨頭紗線/第二網(wǎng)絲5的重量為催化網(wǎng)1的總重量的52％。催化網(wǎng)1的總重量為大約1220g/m2。如上所述的催化網(wǎng)1可以在可商購(gòu)獲得的工業(yè)平板針床針織機(jī)上制造。根據(jù)ep0504723，平板針床針織機(jī)的設(shè)置在相對(duì)于針數(shù)時(shí)優(yōu)選地介于約3.63mm和約0.81mm之間，并且對(duì)于網(wǎng)孔長(zhǎng)度而言介于2mm和6mm之間。測(cè)量催化網(wǎng)1的條帶的拉伸強(qiáng)度，并將該拉伸強(qiáng)度與針織催化網(wǎng)的相互重疊的兩個(gè)相同條帶進(jìn)行比較，所述針織催化網(wǎng)并非根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行制造并且僅由第一網(wǎng)絲4制成，總重量為770g/m2。所有測(cè)試件均具有50mm的寬度，并且在測(cè)試前經(jīng)過(guò)熱處理，在1000℃下在空氣中測(cè)試0.5小時(shí)以模擬使用期間的老化。結(jié)果如下：結(jié)果顯示，在具有相同量的第一網(wǎng)絲4的情況下，根據(jù)本發(fā)明的催化網(wǎng)1的強(qiáng)度比傳統(tǒng)針織富pd催化網(wǎng)大約40％，并且因此將具有更長(zhǎng)的使用壽命以及更穩(wěn)定的操作狀態(tài)。按照如下方式測(cè)試催化網(wǎng)1的催化特性：使用有效直徑為22cm的測(cè)試反應(yīng)器。在該測(cè)試反應(yīng)器中，依次安裝以下催化網(wǎng)：·標(biāo)準(zhǔn)針織催化網(wǎng)，其由直徑為0.076mm、含有pt+5重量％rh合金且總重量為600g/m2的網(wǎng)絲制成·根據(jù)本發(fā)明的如上所述的催化網(wǎng)1·兩個(gè)另外的催化網(wǎng)，與第一位置的催化網(wǎng)相同·幾何結(jié)構(gòu)與第一位置的催化網(wǎng)相同的催化網(wǎng)，但該催化網(wǎng)由含有15重量％pt和3.5重量％rh的pd合金制成·兩個(gè)另外的催化網(wǎng)，與第一位置的催化網(wǎng)相同將催化網(wǎng)的床加熱至890℃。在5.0巴的絕對(duì)壓力下運(yùn)行反應(yīng)器。向催化網(wǎng)的床提供29.6kg/hnh3的進(jìn)氣，該進(jìn)氣為10.20％nh3的空氣混合物形式。在一定時(shí)間之后，測(cè)定運(yùn)行過(guò)程中的n2o含量，其結(jié)果如下：天數(shù)2357912n2o(ppm)280265330335355360需注意，n2o含量在o2含量降為0％之后測(cè)定。在9天后測(cè)定的氧化反應(yīng)的no選擇性為93.4％。當(dāng)前第1頁(yè)12