Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Edelmetallnetzen, wie es für die katalytische Oxidation von Ammoniak verwendet wird.

Edelmetallkatalysierte Gasreaktionen wie die Oxidation von Ammoniak mit Luftsauer stoff in der Salpetersäureproduktion (Ostwald-Verfahren) oder die Umsetzung von Am moniak mit Methan in Anwesenheit von Sauerstoff zu Blausäure (Andrussow-Verfahren) haben seit langem erhebliche industrielle Bedeutung erlangt, werden durch sie doch im großtechnischen Maßstab Basischemikalien für die chemische Industrie und für die Düngemittelproduktion bereitgestellt (Andreas Jess, Peter Wasserscheid: Chemical Technology (Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2013) Kapitel 6.4.)

Kern dieser heterogen katalysierten Gasreaktionen sind Edelmetallkatalysatoren in Form gasdurchlässiger räumlicher Gebilde, an bzw. in denen die Reaktion abläuft. Hier bei haben sich seit geraumer Zeit Edelmetallnetze in Form von Geweben (DE4028916C2) oder Gestricken (EP0364153B1, DE4206199C1, US5268157A) aus fei nen Edelmetalldrähten durchgesetzt. Die Edelmetalldrähte bestehen überwiegend aus Platin, Rhodium oder aus Legierungen dieser Metalle mit anderen Edel- oder Unedel metallen. Typisch sind hierbei Platin-Rhodium-Legierungen mit 4 bis 12 Gew.-% Rho dium und Platin-Palladium-Rhodium-Legierungen mit 4 bis 12 Gew.-% Palladium und Rhodium.

Die Edelmetallnetze werden dabei üblicherweise in einem Strömungsreaktor in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Gasgemisches angeordnet, um als Kataly satornetze eingesetzt zu werden. Auch kegelförmige Anordnungen sind bekannt. Es werden zweckmäßigerweise meist mehrere Katalysatornetze hintereinander angeordnet und zu einem Katalysatornetzstapel zusammengefasst.

Üblicherweise sind strömungsabwärts des Katalysatornetzstapels nachgeschaltete Pla- tinauffangnetze, sogenannte Getternetze, angeordnet, die der Rückgewinnung von aus den Katalysatornetzen in Form von gasförmigen Oxiden konvektiv mit dem Reaktions gasstrom ausgetragenem Platin und Rhodium dienen. Diese Getternetze enthalten meist Drähte aus Palladium oder Palladiumlegierungen, wie z. B. Palladium-Nickel-Le- gierungen mit 2 bis 15 Gew.-% Nickel, Palladium-Kupfer-Legierungen mit 2 bis 15 Gew.- % Kupfer und Palladium-Nickel-Kupfer-Legierungen mit 2 bis 15 Gew.-% Nickel und Kupfer. Sowohl zwischen dem Katalysatornetzstapel und dem ersten Getternetz als auch zwischen den Getternetzen befinden sich üblicherweise Trennnetze aus Hochtem peraturstahl, die ein Zusammensintern der Netze verhindern sollen.

Die Erfindung ist für Katalysator- und Getternetze anwendbar. Im weiteren wird deshalb von Edelmetallnetzen gesprochen, wobei diese Bezeichnung Katalysator- und Getter- netze umfassen soll.

Abbildung 1 zeigt am Beispiel der katalytischen Ammoniakoxidation schematisch den Reaktor mit dem darin verbauten Netzstapel, dessen Funktion im Folgenden beschrie ben wird:

In der Reaktionsebene (2) des Strömungsreaktors (1) ist in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung der Netzstapel (3), der aus mehreren hintereinander liegenden Ka talysatornetzen (4) und nachgeschalteten Trenn- und Getternetzen (5) besteht, ange ordnet. Dieser Netzstapel mit einem Mindestnetzdurchmesser (7) wird durch Einklem men in seiner Position gehalten.

Das Ammoniak-Luftsauerstoffgemisch (mit einem Ammoniakgehalt von 9 - 13 Vol.-%) (6) durchströmt unter atmosphärischem oder erhöhtem Druck den Netzstapel (3), wobei im Eintrittsbereich die Zündung des Gasgemisches erfolgt und die Verbrennungsreak tion zu Stickstoffmonoxid (NO) und Wasser die gesamte Reaktionszone erfasst:

4NH3 + 502 (Luft) 4 NO + 6 H ₂ 0

Das NO im abströmenden Reaktionsgasgemisch reagiert in der Folge mit dem über- schüssigen Luftsauerstoff zu N0 ₂ :

Das N0 ₂ reagiert wiederum in einer nachgeschalteten Absorption mit Wasser zu Salpe tersäure, welche etwa der Düngemittelproduktion zugeführt wird: Die Herstellung von Edelmetallnetzen auf der Flachstrickmaschine wird in US5268157A beschrieben (aufgrund der Übersetzung aus dem Englischen "flat bed knitting machine" ist der Begriff "Flachbettstrickmaschine" im Deutschen ebenfalls üblich). Der Aufbau der Flachstrickmaschine wird in Abbildung 2 verdeutlicht. Die Flachstrickmaschine be sitzt ein vorderes (8) und ein hinteres Nadelbett (9), in welche die Nadeln (10) verbaut sind. Die Nadeln durchlaufen je nach Programmierung der Maschine unterschiedliche Stellungen. Die Programmierung gibt demnach die Struktur des Gestricks vor. Eine Be sonderheit der Flachstricktechnik gegenüber anderen gewebebildenden Maschinen ist, dass man synchron auf dem vorderen als auch auf dem hinteren Nadelbett unabhängig voneinander Gestricke bilden kann (Einbettware). Darüber hinaus können Abstandsge stricke (Zweibettware) gebildet werden, bei denen der Faden im Wechsel vorne und hin ten Maschen oder Fang bildet. Das Gestrick wird nach unten zwischen den beiden Na delbetten abgestrickt (11). Dies geschieht durch sukzessives Abschlagen der einzelnen geformten Maschen über die Abschlagsstellung und Abschlagstegkante (12). Die Edel metallnetzherstellung auf der Flachstrickmaschine hat sich in vielen Bereichen der Tech nik bewährt (EP2960362 A1, DE2749061 A1).

Gestrickte Edelmetallnetze besitzen gegenüber gewebten Edelmetallnetzen eine Reihe von Vorteilen, weswegen sie heute im industriellen Einsatz bevorzugt werden. Zum ei nen bietet die Stricktechnik die Möglichkeit einer hohen Flexibilität in Hinblick auf Strick muster, verwendete Drahtstärken und resultierendes Flächengewicht. Zum anderen las sen sich die Edelmetallgestricke ökonomischer hersteilen, da bei der Stricktechnik kür zere Rüstzeiten als bei der Webtechnik anfallen. Dies bedingt insbesondere eine erheb lich reduzierte Edelmetallbindung in der Produktion. Verwendet werden hierfür in der Regel Flachstrickmaschinen, auf denen Edelmetallnetze beliebiger Länge hergestellt werden können. Die maximale Breite ist jedoch normalerweise durch die Breite des Strickbetts vorgegeben. Für breitere Edelmetallnetze müssen mehrere Edelmetallnetze über eine Schweißnaht verbunden werden, wie es derzeit bei Drahtgeweben üblich ist (www.diedrahtweber.com/de/gewebe-und-ausruestung/fertigungsp rozesse; herunter geladen am 1.9.2020; Gewebebroschüre der Dorstener Drahtwerke; heruntergeladen am 1.9.2020). Diese Schweißnähte, in der Regel als Hammerschweißnaht ausgeführt, beeinflussen aufgrund ihrer Gasundurchlässigkeit den Umsatz negativ und stellen zu dem einen mechanischen Schwachpunkt des Edelmetallnetzes dar. Beim Hammer schweißen werden die beiden zu verbindenden Edelmetallnetze über meist mehrere Ma schenreihen übereinandergelegt und durch Hämmern unter gleichzeitiger Erhitzung ver bunden. Diese Schweißnähte sind auch nach Beendigung des Herstellprozesses sicht bar. Abbildung 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Edelmetallnetz mit erkennbarer Stricknaht (a) im Vergleich zu einem Edelmetallnetz entsprechend dem Stand der Technik, welches den Bereich der Hammerschweißnaht aufzeigt. Wie zu erkennen ist, ist das Edelmetall- netz im Bereich der Hammerscheißnaht stark verdichtet, die Gewebestruktur zusam mengedrückt. Des Weiteren ist das Schweißen mit höherem technischem Aufwand und zusätzlichen Produktionskosten verbunden.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabenstellung zugrunde, schweißnahtfreie Edelmetallnetze herzustellen, welche breiter als das Strickbett der Flachstrickmaschine sind und in einem Stück gestrickt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Edelmetallnetzen auf Flachstrickmaschinen, welches die Schritte

• Bereitstellen von Edelmetalldraht und

• stricken eines Edelmetallnetzes beinhaltet, wobei simultan auf dem vorderen und hinteren Nadelbett der Flachstrickma schine jeweils ein Edelmetallnetz gestrickt wird, und diese beiden Edelmetallnetze durch verbindende Strickmaschen an einer Seite verbunden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird das Edelmetallnetz, wel ches auf dem vorderen Nadelbett gestrickt wird, aus Draht gleicher Zusammensetzung gestrickt wie das Edelmetallnetz, welches auf dem hinteren Nadelbett gestrickt wird.

In einer Ausführungsvariante werden beide Edelmetallnetze in Form eines Halbkreises gestrickt, die dann auf der geraden Kante verbunden werden, so dass das Produkt ein rundes Edelmetallnetz beinhaltet.

In einer Ausführungsvariante besteht der Draht aus Platin oder einer Platinlegierung. Bevorzugt wird als Platinlegierung eine Legierung mit mindestens 75 Gew.-% Platin ge wählt.

In einer weiteren Ausführungsvariante besteht der Draht aus Palladium- oder einer Pal ladiumlegierung. Bevorzugt wird als Palladiumlegierung eine Legierung mit mindestens 75 Gew.-% Palladium verwendet.

Des Weiteren beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zur katalytischen Oxidation von Ammoniak, welches die folgenden Schritte umfasst: bereitstellen von Edelmetallnetzen hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren • Einbau eines Netzstapels der Edelmetallnetze enthält, die mithilfe des erfin dungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden, in einen Strömungsreaktor (1)

• Zuführung eines Gases beinhaltend Ammoniak und Sauerstoff bei einer T em- peratur im Strömungsreaktor zwischen 500°C und 1300°C und einem Druck zwischen 0,1 MPa und 1 ,4 MPa.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben:

Beispiel

Auf einer Flachstrickmaschine (Fa. Stoll, Typ CMS) mit einer Strickbettbreite von ca. 2,4 m (96 Inch) wird auf dem vorderen und hinteren Strickbett jeweils ein Edelmetallnetz mit einer Breite von 2,3 m gestrickt und auf einer Seite durch entsprechende Fadenführung verbunden. Somit entsteht ein Edelmetallnetz von 4,6 m Breite und beliebiger Länge.

Somit können durch Anwendung des erfindungsmäßigen Verfahrens schweißnahtfreie Edelmetallnetze bis zu einer Breite, die der doppelten Strickbettbreite entspricht, ge strickt werden.

Vergleichsbeispiel

Auf einer Flachstrickmaschine mit einer Strickbettbreite von ca. 2,4 m (96 Inch) wird auf dem vorderen und hinteren Strickbett jeweils ein Edelmetallnetz mit einer Breite von 2,3 m gestrickt.

Die beiden Edelmetallnetze werden anschließend an einer Seite miteinander durch Ver schweißen verbunden, um ein Edelmetallnetz mit einem Edelmetallnetzdurchmesser von 4,6 m darstellen zu können.

Das erfindungsgemäße Beispiel und das Vergleichsbeispiel führt zu einem Edelmetall netz gleichen Durchmessers, jedoch erfordert das Vergleichsbeispiel einen weiteren Fertigungsschritt (Verschweißung). Außerdem weist das Produkt des Vergleichsbei spiels im Unterschied zum erfindungsgemäßen Beispiel eine Schweißnaht auf, die quer über die Reaktionszone verläuft und aufgrund ihrer Struktur die Gasdurchlässigkeit re duziert und damit die katalytische Wirkung negativ beeinflusst. Zudem stellt sie eine me chanische Schwachstelle dar, die insbesondere während des Edelmetallnetzwechsels zu Materialfehlern führen kann. Legende zu Abbildung 1:

1 Strömungsreaktor

2 Reaktionsebene

3 Netzstapel 4 Edelmetallnetze

5 Getter- und Trennnetze

6 Reaktionsgas

7 Mindestnetzdurchmesser Legende zu Abbildung 2:

8 vorderes Nadelbett

9 hinteres Nadelbett

10 Nadeln

11 abgestricktes Produkt 12 Abschlagstegkante