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" eatalyseurs. leurs supports et leurs procédés d'utilisation.
Cette invention est relative à des supports pour corps catalyseurs et elle se rapporte en particulier aux supports qui sont employés pour les catalyses chimiques effectuées dans la phase gazeuse.
Une application particulière du support catalyseur de l'invention est celle de son emploi dans l'oxydation de l'anhydride sulfureux au moyen de catalyseurs constitués par du platine ou de l'oxyde vanadium.
Dans le brevet Etats-Unis N 687.834, au nom de " de Haen", on décrit un procédé pour la fabrication de l'anhydride sulfurique suivant lequel de l'oxyde de vanadium est précipité à l'état de fine division sur de l'asbeste, de
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la pierre ponce et autre matière minérale hautement pereuse.
DAns le brevet Etats-Unis N 1.371.004 aux noms de "Slama et
Wolf ", on décrit un procédé suivant lequel un support fine- ment divisé, dont le diamètre ne dépassa pas 60 microns, est traité avec un composé au vanadium. tel que l'oxyde vanadique, le vanadate d'ammonium ou le vanadate d potassium, pour former un catalyseur approprié pour l'anhydride sulfurique..
Dans le but de bénéficier de tous les effets de ce procédé, il est désirable que la matière soit plus petite que 60 microns et de préférence aux environs d'un micron.
Quoique l'on puisse faire un bon catalyseur en traitant un support porreux, tel que le kieselguhr, avec une matière sueptible de déposer de l'oxyde de vanadium sur le support, même lorsque les partioules du support dépassent 5000 microns en diamètre, on peut obtenir de meilleurs résultats en fabri- quant un corps de support artificiel uniforme, essentiellement constitué de kl@selguhr noyé dans une matrice de silice. Ainsi, par exemple, on a trouvé que les particules du kieselguhr natu- rel, se désagrègent aisément et produisent une accumulation indésirable de particules de poussière de kies@lguhr finement divisé, qui gênent non seulement le processus de la catalyse, mais tendent à empêcher le passage des ga@ au travers de la masse catalytique.
De;plus, ces particules de kieseuhr sont dif- ficiles à manier. Les parcelles de kleseguhr naturel sont nécessairement de dimensions irrégulières par suite de l'iné - galité de la distribution de la masse et des canaux qui se présentent au courant gazeux dans la masse.
Contrairement aux observations qui ont été faites par d'autres antérieurement, on a trouvé maintenant que la dimen- sion des particules individuelles est de moindre importance..
En effet, pour des charges naturelles commerciales, les frag- ments de kiesèguhr naturel d'un diamètre de 5000 microns, don- nent des conversions qui sont au moins aussi bonnes que celles 1 des catalyseurs formés par des supports ayant des particules d'une dimension inférieure à 60 microns;.. Toutefois une forme
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régulière des fragments est désirable, parce que ainsi le gaz qui passe au travers du support est plus uniformément distribué et que la résistance, présentée au courant gazeux est plus faible.
De plus, une distribution uniforme donne lieu à un contact uniforme et à une conversion uniforme et, une diminution de la résistance présentée au courant gazeux donne lieu à une réduction da la force requise pour diriger le gaz au travers du catalyseur, ce qui à pour conséquence une dimunition des frais de production.,
On a établit maintenant, qu'en mélangeant du kiesèguhr avec une quantité suffisante de silicate alcalin liquide, pour former, une masse pouvant âtre travaillée et que lors- qu'on forme cette masse en boulettres et que l'on.décompose ensuite le silicate'alcalin, on obtient un produit homogène essentiellement constitué par du kièseguhr noyé dans une matrice de silice.
Un tel produit est relativement exempt de production de poussière, il est plus fort que les particules de kièseguhr naturel , et ne se désagrège pas,, même dans l'eau bouillante, il est uniforme dans ses dimensions et présente un minimum'de résistance au courant gazeux*. La présente invention permet d'obtenir des boulettes unifommes, de dimen- sions uniformes pouvant être utilisées 'comme support de catalyseur.,
Une forme d'exécution préférée de l'invention,, consiste à mélanger approximativement 23 parties de kièsèguhr avec 18 parties de silicate de potassium commercial et une quantité d'eau suffisante pour former une masse pouvant être travail- lée comme une pâte et, avec cette masse pâteuse on forme des boulettes que l'on sèche à environ 1100 C.
Des boulettes de
7/32 de pouce de diamètre ont donné des résultats satisfai- sants. Après le séchage ou pendant cotte. opération, le sili- cate est décomposé par calcination dans un courant de gaz acide,;tel que legaz oulfureux, La température est mainte-
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nue à approximativement 400 C. et pendant ce temps l'anhy- dride sulfureux réagit avec le silicate basique pour former de la silice et le sel alcalin correspondant. Lorsque la calcination est achevée et que le produit résultant est suf- fisamment refroidi pour pouvoir être manié convenablement il est arrosé, immergé ou autrement traité avec une matière catalysante.
Pour un catalyseur à anhydride sulfurique, on mélangé 3 parties de vanadate d'ammonium avec une solution contenant 2 1/2 parties de potasse caustique, les deux pro- duits étant purs. Le vanadate de potassium ainsi formé est répandu sur les boulettes brutes jusqu'à ce qu'elles con- tiennent environ 40 à 50 grammes de pentoxyde de vanadium par litre de' la matière artificielle formant support. ]Le produit donne d'excellentes conversions lorsqu'il est utilisé - ; à la manière habituelle.
Suivant une variante de ce procédé, les kiësuhr et le silicate de potassium peuvent être mélangés à la manière ci-dessus exposée, après quoi, on additionne une quantité suffisante d'acide pour neutraliser l'alcali du silicate alca- lin. La silice hydratée ainsi formée agit comme un liant, d'une façon analogue au silicate alcalin employé dans le premier exemple. On forme des boulottes, on les sèche et les calcine j pour déshydrater la silice. A température élevée,'l'eau contenus dans la silice est dégagée, en formant une matrice de silice dans laquelle, les différentes particules de Kièsèguhr sont noyées.
Dans l'un des modes du procédé, la décomposition, du silicate au moyen d'un agent acide est réalisée à l'état, liquide, tandis que dans l'autre cette décomposition est réalisée au cours de la calcination avec l'anhydride sulfureux..,' 'La quantité de kièsèguhr a qui est employée une importance) nn Les meilleurs résultatâ ont eté obtenus avec de la terre dia- fornique des mines de Californie . Pour des charges commer- ciales, on a obtenu des conversions uniformes de plus de 98 % les termes charge commerciale pouvant être défini) comma ; ) JBt
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désignant un courant de gaz anhydride sulfureux équivalent à 4 litres de soufra par 24 heures .et par litre de catalyseur..
Le silicate alcalin qui est employé est de préférence du sili- cate de potassium. On peut employer d'autres composés de la silice tel que l'acide silicique hydratée. On peut.utiliser n'importe quel composé solide du vanadium, mais le plus satisfaisant, non seulement au point de vue de La facilité, mais également à causa du prix, est le vanadate de potassium., , qui a été préparé en faisant réagir le métavanadate d'ammonium avec de la potasse caustique.
Quoique l'on ait décrit une application spécifique de l'invention relative à la fabrication d'un catalyseur l'anhydride sulfurique, la'particularité qui'consiste à former des boulettes en.cimentant une matière Pulvérisée dans une matrice de silice, est néanmoins applicable à la prépa- ration d'autres catalyseurs et en particulier,. à ceux qui doivent être employés pour les catalyses effectuées dans la' phase de sapeur.
Conséquemment, les boulettes peuvent être Saturées avec des composés du nickel et être soumises ensuite à une atmosphère réductrice, en abandonnant sur le support un dépôt de nickel finement divisé, le support étant de dimen- sions uniforme et présentant bien des avantages par rapport aux supports minéraux employés jusqu'à présent. D'une manière analogue, les houlettes peuvent être traitées avec d'autres matières catalytiques donnant également des résultats satis- faisants. Le fait que les boulettes faites-selon le procédé décrit au présent mémoire, sont résistantes, uniformes et ne se désagrègent pas, même lorsqu'elles sont plongées pendant longtemps dans de l'eau et à des températures élevées, les rend particulièrement appropriées pour bien des applications différentes et variées.