EA012293B1 - Каталитическая структура - Google Patents

Каталитическая структура Download PDF

Info

Publication number
EA012293B1
EA012293B1 EA200870285A EA200870285A EA012293B1 EA 012293 B1 EA012293 B1 EA 012293B1 EA 200870285 A EA200870285 A EA 200870285A EA 200870285 A EA200870285 A EA 200870285A EA 012293 B1 EA012293 B1 EA 012293B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
foil
peaks
troughs
catalytic
structure according
Prior art date
Application number
EA200870285A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200870285A1 (ru
Inventor
Дэвид Джеймс Вест
Original Assignee
КОМПАКТДЖТЛ ПиЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by КОМПАКТДЖТЛ ПиЭлСи filed Critical КОМПАКТДЖТЛ ПиЭлСи
Publication of EA200870285A1 publication Critical patent/EA200870285A1/ru
Publication of EA012293B1 publication Critical patent/EA012293B1/ru

Links

Classifications

    • B01J35/56—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0221—Coating of particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F01N3/2814—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates all sheets, plates or foils being corrugated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2459—Corrugated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/246—Perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2462—Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2465—Two reactions in indirect heat exchange with each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2469—Feeding means
    • B01J2219/247—Feeding means for the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485—Metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485—Metals or alloys
    • B01J2219/2486—Steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2487—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2492—Assembling means
    • B01J2219/2493—Means for assembling plates together, e.g. sealing means, screws, bolts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/3221—Corrugated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32237—Sheets comprising apertures or perforations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32408—Metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material
    • B01J2219/32475—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material involving heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/328—Manufacturing aspects
    • B01J2219/3281—Pleating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F01N2330/04—Methods of manufacturing

Abstract

Каталитическая структура включает полосу фольги (10), надрезанную и имеющую такую форму, что образует множество вершин (15) и впадин (16), каждая из которых имеет ось, проходящую поперек полосы фольги (10) так, что вершины и впадины чередуются в поперечном направлении. Такая гофрированная подложка может быть выполнена с керамическим покрытием, содержащим каталитически активный материал. Гофрировка улучшает турбулентность в каналах для потока компактного каталитического реактора.

Description

Настоящее изобретение относится к каталитической структуре, подходящей для использования в каталитическом реакторе, в котором химическая реакция проходит в каналах, к способу изготовления такой каталитической структуры и к химическому реактору, содержащему такую каталитическую структуру.
В АО 01/51194 и АО 03/033131 (АссспЦ.15 р1с) описан способ, в соответствии с которым метан вступает в реакцию с паром с образованием монооксида углерода и водорода в первом каталитическом реакторе; образующуюся смесь газов затем используют для осуществления синтеза Фишера-Тропша во втором каталитическом реакторе. Достигаемый в целом результат - это превращение метана в углеводороды с более длинной цепью и большим молекулярным весом, обычно представляющие собой при нормальных условиях жидкости или воски. На двух стадиях указанного способа, парового риформинга метана и синтеза Фишера-Тропша, требуются разные катализаторы, и для каждой стадии описаны каталитические реакторы. В каждом случае катализатор может включать гофрированную фольгу, покрытую каталитическим материалом. Гофрировка проходит вдоль длины каждого канала, создавая эффект разделения канала на множество параллельных подканалов. Хотя такая каталитическая структура эффективна, при ее изготовлении нужна тщательность, чтобы катализатор подошел по размеру к каналу, поскольку высота гофрировки должна соответствовать высоте канала, и, в то же время, высота гофрировки влияет на ширину гофрированной фольги, которая, как обычно требуется, должна соответствовать ширине канала.
В соответствии с настоящим изобретением предложена каталитическая структура, содержащая фольгу, надрезанную и имеющую такую форму, что образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги, при этом вершины и впадины чередуются в поперечном направлении.
Вдоль длины фольги могут иметься линии вершин и линии впадин, или в качестве альтернативы, могут иметься линии, вдоль которых вершины и впадины чередуются.
Вершины и впадины могут иметь любую требуемую форму и могут, например, быть треугольными.
Такая каталитическая структура может способствовать увеличению турбулентности. Она может быть размещена в канале с, по существу, прямоугольным поперечным сечением, при этом ширина фольги такая, что соответствует ширине канала, причем образование вершин и впадин не изменяет ширину фольги.
В настоящем изобретении также предложен способ изготовления каталитической структуры, включающий этапы, на которых выбирают фольгу требуемой ширины, выполняют в фольге множество параллельных прорезей, проходящих в направлении длины фольги, деформируют участки фольги между расположенными рядом прорезями в вершины или впадины так, что фольга образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги, и которые расположены так, что вершины и пики чередуются в поперечном направлении.
В третьем аспекте настоящего изобретения также предложен компактный каталитический реактор, образующий множество первых и вторых каналов для потока, расположенных в реакторе поочередно, несущих первую и вторую текучие среды, соответственно, при этом, по меньшей мере, первая текучая среда подвергается химической реакции; причем каждый первый канал для потока содержит удаляемую газопроницаемую каталитическую структуру, включающую подложку из металлической фольги, надрезанную и имеющую такую форму, что она образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги, причем вершины и впадины чередуются в поперечном направлении.
Реактор может быть выполнен из алюминиевого сплава, нержавеющей стали, высоконикелевого сплава или других сплавов в зависимости от температуры и давления, необходимых для осуществления реакций, и природы текучих сред, как реагентов, так и продуктов. Каталитические структуры не обеспечивают прочность реактору, поэтому реактор сам по себе должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать какое-либо давление, возникающее во время работы. Следует понимать, что реактор может быть заключен в резервуаре высокого давления для снижения воздействующих на него усилий или для обеспечения только сжимающих усилий.
Реактор также должен быть снабжен коллекторами для подачи текучих сред в каналы для потока и предпочтительно каждый первый коллектор имеет камеру, соединенную с наружной стороной реактора и сообщающуюся с множеством первых каналов для потока, а каждый второй коллектор имеет камеру, соединенную с наружной стороной реактора и сообщающуюся с множеством вторых каналов для потока так, чтобы после снятия коллектора соответствующие каталитические структуры в каналах для потока были съемными. Это обеспечивает простую замену катализатора, когда он израсходуется.
Каталитическая структура предпочтительно включает керамическое покрытие, несущее каталитический материал. Металлическая фольга каталитической структуры предпочтительно представляет собой легированную сталь, которая при нагревании образует адгезивный поверхностный слой из оксида алюминия, например ферритную сталь на основе алюминия, такую как состоящая из железа с 15% хрома, 4% алюминия и 0,3% иттрия (например, РесгаЛоу™). Когда такой металл нагревают на воздухе, на его поверхности образуется адгезивный поверхностный слой из оксида алюминия, предохраняющий сплав от
- 1 012293 дальнейшего окисления и коррозии. Если керамическое покрытие представляет собой оксид алюминия, он, как считают, соединяется с оксидным покрытием на поверхности. Предпочтительной подложкой является тонкая металлическая фольга, например, толщиной менее 100 мкм. Металлическая подложка каталитической структуры улучшает теплопередачу внутри структуры, предотвращая образование горячих или холодных участков, увеличивает площадь поверхности катализатора и обеспечивает механическую прочность.
Если глубина каналов не превышает примерно 3 мм, каталитическая структура может состоять, например, из одиночной профилированной фольги. В качестве альтернативы, и особенно, если глубина каналов более 2 мм, каталитическая структура может включать множество таких профилированных листов, отделенных, по существу, плоскими листами фольги. Для обеспечения необходимого термического контакта, например, в случае реактора Фишера-Тропша, глубина каналов не превышает предпочтительно 20 мм, более предпочтительно 10 мм, а в реакторе парового риформинга метана глубина каналов предпочтительно составляет менее 5 мм. Однако глубина каналов должна составлять по меньшей мере 1 мм, иначе затрудняется размещение каталитической структуры, повышается критическая важность конструкционных допусков. Желательно, чтобы температура внутри каналов поддерживалась однородной по всей ширине в пределах, примерно 2-4°С, этого достичь тем труднее, чем больше ширина канала.
Реактор может содержать пакет пластин. Например, первый и второй каналы для потока могут быть образованы канавками в соответствующих пластинах, которые уложены и соединены друг с другом. В качестве альтернативы, каналы для потока могут быть образованы тонкими металлическими листами, которые имеют зубчатую форму и уложены поочередно с плоскими листами, причем края каналов для потока могут быть образованы уплотнительными листами. В пакете пластин, образующем реактор, пластины соединены друг с другом, например, посредством диффузионной сварки, пайки или горячего изостатического прессования. В качестве примера, пластины (в плане) могут иметь ширину от 0,05 до 1 м и длину от 0,2 до 2 м, каналы для потока, предпочтительно, имеют высоту от 1 до 20 мм или менее (в зависимости от природы химической реакции, как указано выше). Пластины, например, могут иметь ширину 0,3 м и длину 1,5 м, образуя каналы высотой 5 мм.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно, только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой вид в перспективе металлической фольги во время изготовления каталитической вставки;
фиг. 2 - вид в перспективе металлической фольги, показанной на фиг. 1 на следующем этапе;
фиг. 3 - вид сбоку металлической фольги, показанной на фиг. 2, в направлении стрелки 3 на этой фигуре.
Со ссылкой на фиг. 1, каталитическую структуру для размещения в прямоугольном канале компактного каталитического реактора изготавливают из фольги легированной стали РеегаНоу и обычно имеющей толщину от 10 до 200 мкм, например 50 мкм. Ширина фольги 10 выбрана так, чтобы она была немного меньше ширины канала, в котором она будет размещена, разность этих величин обеспечивает достаточный зазор (например, 0,5 мм или 1,0 мм), гарантирующий, что фольгу можно свободно разместить в канале. В данном примере фольга 10 имеет ширину 12 мм, однако фольга может быть любой подходящей ширины. Сначала фольгу 10 подвергают надрезанию с получением ряда прорезей 12, проходящих в продольном направлении, каждая из которых имеет одинаковую длину. Прорези 12 разнесены в поперечном направлении фольги 10, в данном примере на расстояние 2 мм, так, чтобы по ширине фольги образовывался ряд прорезей 12, и в продольном направлении от следующего ряда прорезей 12 на расстояние, например, 2 мм так, чтобы вдоль длины фольги 10 имелись участки ненадрезанной фольги 14 с интервалом 5 мм.
Затем фольгу 10 подвергают гофрировке, например, при помощи подходящих зубчатых катков для получения гофрировки, показанной на фиг. 2 и 3. При этом у каждой прорези 12 участок фольги на любой стороне образует вершину 15 (с одной стороны) и впадину 16 (на другой стороне), так что вершины 15 и впадины 16 чередуются по ширине полосы. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, все последовательные участки в продольном направлении выполнены в виде вершин 15, или в виде впадин 16. В каждом случае ось вершины 15 или впадины 16 (то есть линия, проходящая вдоль гребня вершины или вдоль основания впадины, либо линия, параллельная одной из этих линий) проходит перпендикулярно продольной оси фольги 10.
Затем фольга 10 может быть нарезана на отрезки такой длины, которая соответствует каналам, в которые фольга будет вставлена, предпочтительно отрезание производится по одному из ненадрезанных участков 14. Затем на поверхность гофрированных участков фольги 10 наносят катализатор путем осаждения каталитически активного металла непосредственно на поверхность фольги 10, либо сначала наносят на фольгу 10 керамическое покрытие, а затем осуществляют осаждение на керамику каталитически активного металла. Способы осаждения каталитически активного металла на подложку из фольги известны специалистам в данной области техники. Например, на фольгу 10 может быть нанесено керамическое покрытие (не показано), такое как оксид алюминия толщиной обычно от 30 до 80 мкм (например, для сжигания или парового риформинга), а затем в керамику вводят каталитически активный материал
- 2 012293 (такой как платина/родий для парового риформинга). Следует понимать, что природа керамического покрытия и каталитически активного металла зависят от того, какую реакцию нужно осуществить в реакторе.
Следует понимать, что данный способ позволяет изготовить каталитическую вставку любой требуемой длины и что ширина определяется шириной фольги, которая при гофрировании не изменяется. Высота вершин 15 и впадин 16 может быть подобрана и отрегулирована так, чтобы соответствовать высоте каналов, в которые будет вставлена фольга. Также следует понимать, что в некоторых случаях, например, если высота каналов составляет более примерно 4 мм, может оказаться предпочтительным использование узла гофрированных структур, отделенных, по существу, плоскими листами фольги, которые также могут нести каталитическое покрытие. Например, в канале высотой 6 мм может быть размещено два элемента, каждый из которых представляет собой структуру из гофрированной фольги с катализатором общей высотой 2,5 мм, отделенных, по существу, плоской фольгой. В любом случае, гофрированная фольга 10 остается гибкой настолько, что вкладки могут быть сжаты, что снижает риск застревания фольги во время размещения или удаления гофрированной каталитической структуры из канала.
Профиль такой фольги повышает турбулентность в каналах, что интенсифицирует тепло- и массопередачу, а также способствует поддержанию более однородного профиля температуры в канале, тем самым повышая эффективность осуществления реакции.
Следует понимать, что гофрировка может быть выполнена иначе, чем было описано выше. Например, если фольга надрезана так, как показано на фиг. 1, гофрировка может состоять из последовательно чередующихся в продольном направлении вершин 15 и впадин 16. Гофрировка может иметь форму, отличную от показанной на фиг. 2, например быть прямоугольной или скругленной, а не треугольной. На фольге 10, показанной выше, ненадрезанные участки 14 расположены на прямых линиях, проходящих перпендикулярно продольной оси фольги 10, однако следует понимать, что прорези 12, напротив, могут быть расположены так, что ненадрезанные участки фольги будут располагаться на прямой линии, смещенной так, что расположенные рядом вершины и впадины по ширине фольги будут расположены в шахматном порядке. Кроме того, прорези 12 могут быть расположены так, чтобы ненадрезанные участки фольги образовывали кривую или даже зигзагообразную линию, поперечную ширине фольги 10.
Также следует понимать, что прорези 12 могут быть сделаны любым подходящим способом, например посредством химического травления, или механически, посредством штамповки, и что и длина прорезей 12, и расстояние между ними могут отличаться от указанных выше величин.

Claims (8)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Каталитическая структура для размещения в продольном направлении в прямоугольном канале каталитического реактора, содержащая фольгу, надрезанную и имеющую такую форму, что образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги так, что вершины и впадины чередуются в поперечном направлении.
  2. 2. Структура по п.1, в которой вдоль длины фольги вершины и впадины расположены с образованием линий вершин и линий впадин.
  3. 3. Структура по п.1, в которой вдоль длины фольги вершины и впадины расположены с образованием линий, вдоль которых вершины и впадины чередуются.
  4. 4. Структура по любому из пп.1-3, в которой линия вершин и впадин, чередующихся поперек фольги, проходит перпендикулярно продольной оси фольги.
  5. 5. Структура по любому из пп.1-3, в которой линия вершин и впадин, чередующихся поперек фольги, смещена относительно продольной оси фольги.
  6. 6. Структура по любому из пп.1-5, в которой вершины и впадины имеют треугольную форму.
  7. 7. Способ изготовления каталитической структуры, включающий этапы, на которых выбирают фольгу требуемой ширины, выполняют в фольге множество параллельных прорезей, проходящих в направлении длины, деформируют участки фольги между расположенными рядом прорезями в вершины или впадины так, что фольга образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги, и которые расположены так, что вершины и впадины чередуются в поперечном направлении.
  8. 8. Компактный каталитический реактор, образующий множество первых и вторых каналов для потока, расположенных в реакторе поочередно, несущих первую и вторую текучие среды соответственно, при этом, по меньшей мере, первая текучая среда подвергается химической реакции, причем первый канал содержит удаляемую газопроницаемую каталитическую структуру, включающую подложку из металлической фольги, надрезанной и имеющей такую форму, что она образует множество вершин и впадин, каждая из которых имеет ось, проходящую поперек фольги так, что вершины и впадины чередуются в поперечном направлении.
EA200870285A 2006-02-23 2007-02-16 Каталитическая структура EA012293B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0603609.9A GB0603609D0 (en) 2006-02-23 2006-02-23 Catalyst structure
PCT/GB2007/050068 WO2007096666A1 (en) 2006-02-23 2007-02-16 Catalyst structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200870285A1 EA200870285A1 (ru) 2009-02-27
EA012293B1 true EA012293B1 (ru) 2009-08-28

Family

ID=36178603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200870285A EA012293B1 (ru) 2006-02-23 2007-02-16 Каталитическая структура

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7608227B2 (ru)
EP (1) EP1986777A1 (ru)
CN (1) CN101389403A (ru)
AU (1) AU2007217143B2 (ru)
BR (1) BRPI0708113A2 (ru)
CA (1) CA2641666A1 (ru)
EA (1) EA012293B1 (ru)
GB (1) GB0603609D0 (ru)
MY (1) MY150084A (ru)
NO (1) NO20083615L (ru)
TW (1) TW200740525A (ru)
WO (1) WO2007096666A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8497308B2 (en) 2006-09-05 2013-07-30 Velocys, Inc. Integrated microchannel synthesis and separation
US7820725B2 (en) 2006-09-05 2010-10-26 Velocys, Inc. Integrated microchannel synthesis and separation
FR2913353B1 (fr) * 2007-03-09 2010-05-21 Inst Francais Du Petrole Garnissage structure haute performance pour colonne de mise en contact de fluides et methode de fabrication.
US8151617B2 (en) * 2008-05-23 2012-04-10 Dana Canada Corporation Turbulizers and method for forming same
WO2010046700A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Compactgtl Plc Catalyst foils and methods and apparatus for the insertion of foils into catalytic reactors
US8278363B2 (en) * 2009-03-23 2012-10-02 Thomas Charles Holcombe Fischer-tropsch reactions using heat transfer tubes with a catalyst layer on the outside surfaces
EP3015164B1 (en) * 2013-06-27 2022-02-23 IHI Corporation Reactor with corrugated catalyst structure
CN104984723B (zh) * 2013-08-30 2018-09-28 北京泽华化学工程有限公司 填料体及其层件、塔器和混合器
US10710043B2 (en) 2014-09-24 2020-07-14 Raven Sr, Llc Compact and maintainable waste reformation apparatus
EP3666377B1 (en) * 2017-08-08 2021-11-10 Cataler Corporation Exhaust-gas-purifying metal substrate and exhaust gas purification device using same
WO2019082553A1 (ja) * 2017-10-27 2019-05-02 株式会社キャタラー メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法
JP6742457B1 (ja) * 2019-02-05 2020-08-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用のメタル基材及びそれを用いた排ガス浄化装置
JP7058431B2 (ja) 2019-12-12 2022-04-22 国立大学法人千葉大学 巨核球および血小板を含む凍結乾燥製剤

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020074105A1 (en) * 2000-12-19 2002-06-20 Takayuki Hayashi Heat exchanger
US6534022B1 (en) * 1999-10-15 2003-03-18 Abb Lummus Global, Inc. Conversion of nitrogen oxides in the presence of a catalyst supported on a mesh-like structure
FR2853933A1 (fr) * 2003-04-16 2004-10-22 Arvin Replacement Products Sas Support de pot d'echappement en acier refractaire spirale a resistance amelioree et son procede de fabrication

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869778A (en) 1971-12-27 1975-03-11 Raymond W Yancey Article of manufacture with twisted web
DE3844350C2 (de) 1988-12-30 1996-09-05 Emitec Emissionstechnologie Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung
JP3961609B2 (ja) 1997-04-09 2007-08-22 カルソニックカンセイ株式会社 内燃機関用触媒コンバータの金属触媒担体
CN1100618C (zh) 1997-08-20 2003-02-05 卡森尼可株式会社 用于金属催化剂载体的金属薄板以及采用它的金属催化转化器
US6502447B2 (en) * 1999-12-14 2003-01-07 Voss Manufacturing, Inc. Device and method for manufacturing turbulators for use in compact heat exchangers
US7300635B2 (en) 2000-01-11 2007-11-27 Compactgtl Plc Catalytic reactor
US20030068259A1 (en) * 2001-09-15 2003-04-10 Shahrokh Etemad Stacked catalytic reactor
EP1434652B1 (en) 2001-10-12 2005-02-16 GTL Microsystems AG Catalytic reactor
US6969505B2 (en) * 2002-08-15 2005-11-29 Velocys, Inc. Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction in a single stage process channel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6534022B1 (en) * 1999-10-15 2003-03-18 Abb Lummus Global, Inc. Conversion of nitrogen oxides in the presence of a catalyst supported on a mesh-like structure
US20020074105A1 (en) * 2000-12-19 2002-06-20 Takayuki Hayashi Heat exchanger
FR2853933A1 (fr) * 2003-04-16 2004-10-22 Arvin Replacement Products Sas Support de pot d'echappement en acier refractaire spirale a resistance amelioree et son procede de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
EP1986777A1 (en) 2008-11-05
EA200870285A1 (ru) 2009-02-27
NO20083615L (no) 2008-10-28
US7608227B2 (en) 2009-10-27
TW200740525A (en) 2007-11-01
AU2007217143B2 (en) 2011-02-03
CA2641666A1 (en) 2007-08-30
GB0603609D0 (en) 2006-04-05
MY150084A (en) 2013-11-29
US20070197382A1 (en) 2007-08-23
CN101389403A (zh) 2009-03-18
WO2007096666A1 (en) 2007-08-30
BRPI0708113A2 (pt) 2011-05-17
AU2007217143A1 (en) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA012293B1 (ru) Каталитическая структура
US7235218B2 (en) Catalytic reactors
RU2415701C2 (ru) Каталитический реактор
US7300635B2 (en) Catalytic reactor
EP2015865B1 (en) Catalytic reactor comprising first and secondary flow channels arranged alternately
AU2006221805B2 (en) Catalytic reactors
KR20070102725A (ko) 촉매 반응기
WO2006026595A2 (en) Stacked reactor with microchannels
US20080166276A1 (en) Catalytic Reactor
WO2013108011A1 (en) A compact catalytic reactor
US20090253814A1 (en) Compact reactor
WO2014096779A1 (en) Multi-channel chemical reactor
JP2013540052A (ja) 触媒反応器及び触媒構造体
WO2013093422A1 (en) Catalyst structure and a catalytic process
WO2013093425A1 (en) Catalytic reactor and catalytic structure
GB2441983A (en) Catalytic structures for use in catalytic reactors
WO2013045921A1 (en) Catalytic reactor and catalyst structure
JPH09220482A (ja) メタルハニカム体

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU