<Desc/Clms Page number 1>
Drager voor katalysatoren, reaktiekomponenten en dergelijke ; en inrichting die zulke drager toepast.
EMI1.1
------------------------------------------------------------- Deze uitvinding heeft betrekking op een drager voor katalysatoren, reaktiekomponenten en dergelijke, alsook op inrichtingen die zulke drager toepassen. In het bijzonder betreft de uitvinding een permeabele of vloeistof en gas doorlaatbare drager door middel van dewelke vaste deeltjes in een fluîdumstroom kunnen geimmobiliseerd, of met andere woorden vastgehouden worden. Meer speciaal nog is de uitvinding bedoeld om katalysatoren in een fluidumstroom te immobiliseren, doch het is duidelijk dat dergelijke drager ook kan aangewend worden voor de immobilisatie van reaktiekomponenten en dergelijke, andere dan katalysatoren.
Men kent reeds verscheidene werkwijzen om een heterogene katalyse te realiseren. Volgens een bekende werkwijze kan een
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
uit een vaste stof bestaande katalysator vrij 1 3. t bewegend in hette reageren fluidum aangebracht worden. Deze werkwijze heeft echter als nadeel dat de katalysator door zijn vrije beweging, in het bijzonder door het onderling kontakt van zijn vrije
EMI2.2
deeltjes, sterk aan een eroderende werking onderhevig is.
1 0 Het is ook bekend om een katalysator door middel van zogenaamde stapeling op een permeabel membraan in een fluïdumstroom te immobiliseren. Door het feit dat door de eroderende werking van het fluidum op de katalysator een deeltjesverkleining van die katalysator ontstaat, waardoor deze deeltjes door de permeabele wand dringen, ontstaat hierbij echter het zogenaamd bleeding-effekt.
De huidige uitvinding heeft nu tot doel te voorzien in een drager voor katalysatoren, reaktiekomponenten en dergelijke, waarbij de voornoemde nadelen systematisch worden uitgesloten. Hiertoe voorziet de uitvinding in een drager voor het in een fluidumstroom vasthouden van katalysatoren en dergelijke waarbij deze drager een spreiding van de katalysatordeeltjes en/of andere komponenten toelaat zodanig dat o. a. het bleeding-effekt vermeden wordt.
Nog een bijzonder doel van de uitvinding bestaat erin dat zij in een drager zoals voornoemd voorziet die qua toepassingsmogelijkheden zeer universeel is, m. a. w. dat deze
<Desc/Clms Page number 3>
drager een groot aantal mogelijkheden biedt om er een katalysator en/of andere reaktiekomponenten of elementen in op te nemen en te immobiliseren. Zodoende kunnen zelfs verschillende katalysatoren en/of andere reaktiekomponenten of elementen door middel van verschillende technieken in de drager aangebracht worden.
De huidige uitvinding betreft dan ook een drager voor katalysatoren, reaktiekomponenten en dergelijke, met als kenmerk dat hij hoofdzakelijk bestaat uit een materiaal op basis van siliciumcarbide. In de meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat de drager uitsluitend uit siliciumcarbide.
Omwille van zijn porositeit is een drager uit siliciumcarbide, of uit een materiaal op basis van si. li. ciumcarbide, bi. jz. onder geschikt om als permeabel membraan aangewend te worden, waarbij enerzijds een vloeistof onder druk door dit membraan kan geperst worden, terwijl anderzijds vaste komponenten in de drager kunnen geimmobiliseerd worden. Met deze vaste komponenten worden in de eerste plaats katalysatoren bedoeld, waarbij dit zowel biokatalysatoren als andere katalysatoren kunnen zijn. Het is duidelijk dat bij bepaalde reakties in de biochemie zulke drager ook kan aangewend worden als immobilisatiemedium voor levende en/of dode organismen in een vloeistofstroom.
Volgens nog een andere mogelijkheid kan het
<Desc/Clms Page number 4>
siliciumcarbide ook gebruikt worden voor het herbergen van reaktieve komponenten, m. a. w. komponenten die niet als katalysator fungeren, doch een bepaalde reaktie aangaan met het doorstromende fluidum.
De huidige uitvinding betreft eveneens inrichtingen of reaktoren waarin van de voornoemde drager gebruik gemaakt wordt.
Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen worden hierna dan ook als voorbeelden zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van zulke inrichtingen beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 een inrichting weergeeft waarbij gebruik ge- maakt wordt van uitsluitend een siliciumcarbide drager of membraan ; figuur 2 een inrichting weergeeft waarbij gebruik gemaakt wordt van een siliciumcarbidedrager in kombina- tie met een ander membraan.
In figuur 1 wordt schematisch weergegeven hoe volgens een mogelijkheid het siliciumcarbide als een drager 1 van vaste deeltjes 2, bijvoorbeeld een katalysator in een vloeistof-of flurdumstroom 3 kan aangewend worden. Volgens de hierbij
<Desc/Clms Page number 5>
weergegeven uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een drager 1 die volgens de stromingszin van het de flutdumstroom 3 in een gelijkmatig toenemende verfijning van de porositeit voorziet.
Door een gepaste keuze van, enerzijds, de porositeit van de drager ] en, anderzijds, de grootte van de deeltjes 2 van de katalysator wordt b c r e i k t dat deze l a a t s t e aan de inbrengzijde 4 in de drager 1 kunnen dringen, doch door de verfijning van de poreuze struktuur nooit de uittreezijde 5 kunnen bereiken. Het is duidelijk dat de deeltjes 2 zich op min of meer verspreide wijze in de drager 1 immobiliseren zodanig dat een goede katalytische werking wordt bekomen.
In figuur 2 wordt een variante van zulke inrichting weergegeven waarbij de drager of het membraan 1, bestaande uit siliciumcarbide, een min of meer homogene porositeit vertoont.
Direkt tegen de uittreezijde 5 is evenwel een tweede membraan 6 aangebracht, welk een fysisch geheel vormt met de drager 1, en met een porositeit voldoende om de katalysatoren of deeltjes 2 te weerhouden. Het is duidelijk dat indien via de fluîdumstroom 3 de deeltjes van de katalysator in de drager 1 ingebracht worden, deze hierin indringen, doch door de fijnere struktuur van het membraan 6 absoluut tegengehouden worden. De katalysator stapelt zich dan op tegen dit membraan 6, doch evenwel zonder dat zich een echt stapelingseffekt voordoet, daar de deeltjes 2 van de katalysator in de vaste drager J
<Desc/Clms Page number 6>
verspreid blijven. Het membraan 6 kan bestaan uit aluminiumtrioxide.
Het is duidelijk dat de voornoemde deeltjes die in de drager 1 geîrnrnobiliseerd worden niet noodzakelijk uit een katalysator hoeven te bestaan. Zulk siliciumcarbidemembraan is immers geschikt voor het geimmobiliseerd houden van een groot aantal vaste deeltjes in een flui'dumstroom 3, waarbij deze deeltjes ook andere funkties dan katalysators kunnen bezitten.
Uiteraard hoeft de aanwending van siliciumcarbide als drager voor een katalysator of dergelijke niet noodzakelijk op het aan de hand van figuren 1 en 2 uiteengezette effekt te berusten. Het siliciumcarbide kan immers ook van een katalysator of dergelijke voorzien worden door voorafgaandelijke impregnatie e. d. of door in een katalysator te voorzien die een chemische binding van welke aard dan ook aangaat met het siliciumcarbide, enz.
De huidige uitvinding is geenzins beperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke inrichtingen die gebruik maken van een siliciumcarbidedrager kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader der uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Supports for catalysts, reaction components and the like; and device employing such a carrier.
EMI1.1
-------------------------------------------------- This invention relates to a support for catalysts, reaction components and the like, as well as devices employing such support. In particular, the invention relates to a permeable or liquid and gas permeable support by means of which solid particles can be immobilized, or in other words retained, in a fluid flow. More specifically, the invention is intended to immobilize catalysts in a fluid stream, but it is clear that such a carrier can also be used for the immobilization of reaction components and the like, other than catalysts.
Several methods are already known for realizing a heterogeneous catalysis. According to a known method, a
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
solid catalyst can be introduced freely in the reacting fluid. However, this method has the drawback that the catalyst is free to move, in particular through the free contact
EMI2.2
particles, which are strongly subject to eroding action.
It is also known to immobilize a catalyst in a fluid stream by so-called stacking on a permeable membrane. However, the so-called bleeding effect is created by the fact that the eroding action of the fluid on the catalyst results in a particle reduction of that catalyst, through which these particles penetrate the permeable wall.
The present invention now aims to provide a support for catalysts, reaction components and the like, whereby the above-mentioned drawbacks are systematically excluded. To this end, the invention provides a support for retaining catalysts and the like in a fluid flow, wherein this support permits a spread of the catalyst particles and / or other components such that, among other things, the bleeding effect is avoided.
A further special object of the invention consists in that it provides a carrier as mentioned above which is very universal in terms of application possibilities, i.e. a. W. that these
<Desc / Clms Page number 3>
the carrier offers a large number of possibilities for including and immobilizing a catalyst and / or other reaction components or elements. Thus, even different catalysts and / or other reaction components or elements can be introduced into the support by different techniques.
The present invention therefore relates to a support for catalysts, reaction components and the like, characterized in that it mainly consists of a material based on silicon carbide. In the most preferred embodiment of the invention, the support consists exclusively of silicon carbide.
Due to its porosity, it is a support made of silicon carbide or a material based on Si. li. cium carbide, bi. jz. suitable for use as a permeable membrane, whereby on the one hand a liquid under pressure can be pressed through this membrane, while on the other hand solid components can be immobilized in the carrier. These solid components primarily mean catalysts, which may be both biocatalysts and other catalysts. It is clear that in certain reactions in biochemistry such a carrier can also be used as an immobilization medium for living and / or dead organisms in a liquid stream.
According to yet another possibility, it is possible
<Desc / Clms Page number 4>
Silicon carbide can also be used to accommodate reactive components, a. w. components which do not function as a catalyst, but which react to a certain reaction with the flowing fluid.
The present invention also concerns devices or reactors in which the aforementioned carrier is used.
With the insight to better demonstrate the features according to the invention, some preferred embodiments of such devices are described hereinafter as examples without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 shows a device using only a silicon carbide support or membrane; Figure 2 shows a device using a silicon carbide support in combination with another membrane.
Figure 1 shows schematically how, as a possibility, the silicon carbide can be used as a carrier 1 of solid particles 2, for example a catalyst in a liquid or fluid stream 3. According to the hereby
<Desc / Clms Page number 5>
In the embodiment shown, use is made of a support 1 which, in accordance with the flow sense of the flutdum flow 3, provides a uniformly increasing refinement of the porosity.
By an appropriate choice of, on the one hand, the porosity of the support] and, on the other hand, the size of the particles 2 of the catalyst, it is achieved that the latter can penetrate into the support 1 on the introduction side 4, but by refining the porous structure can never reach exit side 5. It is clear that the particles 2 immobilize in a more or less dispersed manner in the carrier 1 such that a good catalytic effect is obtained.
Figure 2 shows a variant of such a device in which the support or membrane 1, consisting of silicon carbide, has a somewhat homogeneous porosity.
Directly against the exit side 5, however, a second membrane 6 is provided, which forms a physical whole with the carrier 1, and with a porosity sufficient to retain the catalysts or particles 2. It is clear that when the particles of the catalyst are introduced into the carrier 1 via the fluid flow 3, they penetrate into them, but are absolutely retained by the finer structure of the membrane 6. The catalyst then accumulates against this membrane 6, but without any real stacking effect, since the particles 2 of the catalyst in the solid support J
<Desc / Clms Page number 6>
remain scattered. The membrane 6 can consist of aluminum trioxide.
It is clear that the aforementioned particles which are immobilized in the carrier 1 need not necessarily consist of a catalyst. After all, such a silicon carbide membrane is suitable for keeping a large number of solid particles immobilized in a fluid stream 3, these particles also having other functions than catalysts.
Obviously, the use of silicon carbide as a support for a catalyst or the like need not necessarily be based on the effect explained with reference to Figures 1 and 2. After all, the silicon carbide can also be provided with a catalyst or the like by prior impregnation e. d. or by providing a catalyst that chemically bonds of any kind with the silicon carbide, etc.
The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but such devices using a silicon carbide support can be realized in various shapes and sizes without departing from the scope of the invention.