ES2398902T3 - Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo - Google Patents

Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo Download PDF

Info

Publication number
ES2398902T3
ES2398902T3 ES11164561T ES11164561T ES2398902T3 ES 2398902 T3 ES2398902 T3 ES 2398902T3 ES 11164561 T ES11164561 T ES 11164561T ES 11164561 T ES11164561 T ES 11164561T ES 2398902 T3 ES2398902 T3 ES 2398902T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
grooves
parallel
support layer
layer
flat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES11164561T
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Francis Carolan
Paul Nigel Dyer
Merill Anderson Wilson
Ted R. Ohrn
Kurt E. Kneidel
David Peterson
Christopher M. Chen
Keith Gerard Rackers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
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 Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2398902T3 publication Critical patent/ES2398902T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108—Inorganic support material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B01D71/0271—Perovskites
    • 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
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous 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
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2475—Membrane 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
    • B01J19/24—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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B01J35/59—Membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2641—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising rare earth metals and one or more ferrites of the group comprising alkali metals, alkaline earth metals or lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62218—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic films, e.g. by using temporary supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • 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
    • B01J2219/2469—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
    • B01J2219/2475—Separation means, e.g. membranes inside the reactor
    • 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
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2482—Catalytically active foils; Plates having catalytically activity on their own
    • 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
    • B01J2219/2497—Size aspects, i.e. concrete sizes are being mentioned in the classified document
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • B32B2315/02—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1035—Catalyst coated on equipment surfaces, e.g. reactor walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C04B2111/00801—Membranes; Diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/62—Forming laminates or joined articles comprising holes, channels or other types of openings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Un conjunto de capa de soporte con conductos de ceramica plana que comprende (a) una capa de soporte con ranuras de ceramica plana (401) que tiene una primera superficie, unasegunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye (1) una region definida por un paralelogramo recto que encierra una primera pluralidad de ranurasparalelas (403) que pasan a traves de la capa de soporte (401) y se encuentran orientadas enparalelo a un primer lado y a un segundo lado opuesto del paralelogramo, (2) una segunda pluralidad de ranuras paralelas (411) que se extienden a traves de la capa desoporte (401) desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primerapluralidad de ranuras paralelas (403) y estan dispuestas entre la periferia (413) y el primer lado delparalelogramo, y (3) una tercera pluralidad de ranuras paralelas (415) que pasan a traves del soporte desde elprimer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranurasparalelas (403) y estan dispuestas entre la periferia (417) y el segundo lado del paralelogramo; (b) una primera capa de conductos de flujo de ceramica plana (201) en contacto con la primera superficiede la capa de soporte con ranuras de ceramica plana (401), en el que la primera capa de conductos de flujode ceramica plana (201) incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) que se extienden atraves de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a,perpendiculares a y se encuentran en comunicacion de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranurasparalelas en la capa de soporte; (c) una segunda capa de conductos de flujo de ceramica plana (201) en contacto con la segunda superficiede la capa de soporte con ranuras de ceramica plana, en el que la segunda capa de conductos de flujoplana (201) incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a traves de la misma(301), y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y seencuentran en comunicacion de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa desoporte; y (d) unas series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) que pasan a traves del conjunto de capade soporte con conductos de ceramica formado por la primera capa de conductos de flujo de ceramicaplana (201), la capa de soporte (401) y la segunda capa de conductos de flujo de ceramica plana (201), enel que (1) las series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) son perpendiculares a lapluralidad de conductos de flujo paralelos (301) en las capas de conductos de flujo de ceramicaplanas primera y segunda (201), (2) la primera serie de ranuras paralelas (503) esta dispuesta entre la periferia y el primer lado delparalelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a traves de, eintersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas (411) que se extienden a traves de la capade soporte (401), y (3) la segunda serie de ranuras paralelas (505) esta dispuesta entre la periferia y el segundo ladodel paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a traves de, eintersectan, la tercera pluralidad de ranuras paralelas (415) que se extienden a traves de la capade soporte (401); en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) se encuentran encomunicacion de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo de ceramica plana, lacapa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de ceramica plana.

Description

Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo
5 Declaración concerniente al desarrollo o a la investigación patrocinada por el gobierno federal
La presente invención se realizó con el respaldo gubernamental con el Contrato DE–FC26–97FT96052 entre Air Products and Chemicals, Inc. y el Departamento de Energía de los Estados Unidos. El gobierno de los Estados Unidos dispone de ciertos derechos sobre la invención, tal como se define en las reivindicaciones.
Antecedentes de la invención
Se puede separar el oxígeno de los gases que contienen oxígeno por medio de membranas cerámicas de conducción mixta que funcionan a temperaturas elevadas, caso en el que las membranas conducen tanto iones de
15 oxígeno como electrones. Se produce gas oxígeno en el lado del permeado de la membrana y se puede recuperar como un producto de alta pureza. De manera alternativa, se puede hacer reaccionar el oxígeno permeado directamente con un gas que contenga hidrocarburos, de forma o bien catalítica o bien no catalítica, para producir un producto de oxidación de hidrocarburos. Se pueden usar varios gases que contienen oxígeno, tales como aire, y son posibles numerosos productos de oxidación de hidrocarburos alternativos dependiendo de las condiciones de funcionamiento y del catalizador, si es que se usa.
Existe un interés comercial creciente y significativo en la producción de gas de síntesis a partir de gas natural y de sistemas de reactor de membrana cerámica de conducción mixta con uso de aire. En la actualidad, esta tecnología se encuentra en fase de desarrollo y se prevén aplicaciones comerciales en los años futuros a medida que madure
25 la tecnología. Los sistemas de reactor de membranas cerámicas de conducción mixta producen gas de síntesis mediante la oxidación parcial de metano para formar los componentes de gas de síntesis CO, H2, CO2 y H2O. El proceso se lleva a cabo introduciendo un gas de alimentación que contiene metano y un gas de alimentación de aire en el interior del sistema de reactor de membrana, poniendo en contacto una superficie de la membrana con el metano, y poniendo en contacto la otra superficie con aire. El oxígeno permea a través de la membrana, el metano reacciona con el oxígeno permeado para formar una mezcla de metano/ gas de síntesis, y posteriormente el metano se convierte en gas de síntesis a medida que la mezcla viaja a través del reactor a la vez que reacciona con oxígeno permeado adicional.
Este proceso se puede integrar de manera favorable con los procesos aguas arriba y aguas abajo si la corriente de
35 metano/ gas de síntesis se encuentra a presión elevada, típicamente de 18,2–32,0 bar (250–450 psig). Además, los costes del proceso son los más favorables si el aire se encuentra a baja presión, típicamente menor que 4,5 bar (50 psig). Por lo tanto, las membranas del sistema de reactor de membrana se deben diseñar de manera que soporten un diferencial de presión importante entre el lado de aire y el lado de metano/ gas de síntesis. Para conseguir unos flujos de oxígeno elevados a través de la membrana, la capa separadora activa de la membrana debe ser delgada, típicamente menor que 200 micrómetros. No obstante, una membrana independiente de este espesor no podría soportar un diferencial de presión típico de 13,8–27,6 bar (200–400 psid) y, por lo tanto, la capa separadora delgada debe estar soportada estructuralmente de algún modo.
Se han descrito en la técnica varios diseños de sistemas de membrana cerámica conductora de oxígeno capaces de
45 soportar diferenciales de presión elevados. Por ejemplo, se puede someter una membrana cerámica tubular a metano a presión elevada por un lado y a aire a baja presión por el otro lado, pero dicha membrana debe presentar una pared de espesor suficiente para aguantar el diferencial de presión; como consecuencia de ello, esta membrana no puede conseguir un elevado flujo de oxígeno. Para abordar este problema, se han desarrollado unas membranas tubulares compuestas que incorporan una capa densa, delgada y permeable a oxígeno sobre un soporte poroso más grueso.
Se han descrito configuraciones de membrana en placa plana en la técnica en las que la capa separadora activa se encuentra soportada por una capa o capas porosas en el lado de baja presión de la membrana, que típicamente es el lado del permeado de la membrana. Típicamente, estos sistemas de membrana están diseñados para producir un
55 producto de oxígeno puro en el lado del permeado. Si se usan estas membranas con aire a baja presión en el lado de baja presión de la membrana, las capas de soporte poroso en el lado de baja presión de la membrana introducen una resistencia a la difusión en fase de gas para el transporte de oxígeno desde el oxidante o el aire hasta la superficie de la capa separadora densa. Las capas porosas que son lo bastante gruesas para proporcionar soporte a la capa separadora activa delgada introducen una resistencia a la difusión para el transporte de oxígeno hacia la superficie de la membrana, y esta resistencia disminuirá el flujo de oxígeno a través de la membrana. Por lo tanto, existe una necesidad de unos diseños de membranas compuestas que usen una membrana activa delgada bajo un diferencial de presión elevado sin una resistencia a la difusión en fase de gas inaceptablemente elevada en el lado de oxidante de la membrana.
65 El documento EP 0732138 da a conocer un conjunto de membrana cerámica plana que comprende un material de óxido de metal de múltiples componentes de conducción mixta, una capa de soporte sin conductos de cerámica en contacto con la capa densa y una capa porosa de un óxido de metal de múltiples componentes de conducción mixta en contacto con el soporte sin conductos.
Los materiales porosos presentan una menor resistencia mecánica que los materiales densos. Los diseños de
5 membrana que usan soportes porosos en el lado de baja presión someten el soporte poroso a un esfuerzo de compresión. Este esfuerzo puede superar la resistencia al aplastamiento de la capa de soporte poroso si el diferencial de presión es lo bastante elevado, lo que da lugar a que la capa de soporte falle y a que la capa activa delgada falle o tenga fugas. La resistencia de la capa porosa es una función de la porosidad del material de capa – en general, un material de porosidad menor es más fuerte que un material de porosidad mayor. Desafortunadamente, un material más fuerte con una menor porosidad es menos permeable que un material más débil con porosidad más elevada, y el aumento de la resistencia de la capa de soporte porosa aumenta, por lo tanto, la resistencia a la difusión en fase de gas de la capa. Esta compensación entre resistencia y permeabilidad en los materiales porosos hace difícil diseñar membranas compuestas que puedan soportar unos diferenciales de presión elevados y los esfuerzos de compresión elevados resultantes. Por lo tanto, resultan necesarios unos diseños de
15 membrana que eviten la colocación de capas porosas bajo esfuerzos de compresión elevados.
El transporte de oxígeno a través de la membrana cerámica conductora de oxígeno densa se activa de forma térmica. Esto significa que el flujo de oxígeno a través de la membrana aumenta de forma exponencial con la temperatura en ausencia de cualesquiera otras resistencias de transferencia de masa. Cuando se usa una membrana conductora de oxígeno densa en un sistema de reactor de membranas para llevar a cabo una reacción exotérmica tal como una oxidación de hidrocarburos, el transporte de oxígeno activado de forma térmica puede conducir a puntos calientes locales sobre la membrana. Un punto delgado en la membrana experimenta un flujo de oxígeno más elevado con respecto a las zonas circundantes más gruesas en la membrana, y la membrana se calentará en este punto delgado en relación con sus alrededores a medida que aumenta la velocidad de oxidación.
25 Esto aumenta el flujo adicionalmente, aumentando de ese modo adicionalmente la temperatura en ese punto. Estos gradientes de temperatura locales generan unos esfuerzos térmicos no deseados que son perjudiciales para la integridad mecánica de la membrana.
En el campo de los reactores de membrana cerámicos, existe una necesidad de un diseño de membrana capaz de soportar unos diferenciales de presión elevados a la vez que evita también que tengan lugar puntos calientes locales. En particular, existe una necesidad de un diseño de membrana de reactor de oxidación parcial de hidrocarburos que permita el uso de una capa de membrana permeable a oxígeno delgada que funcione bajo un diferencial de presión elevado sin desarrollar puntos calientes provocados por una difusión de oxígeno elevada localizada y por elevadas velocidades de oxidación exotérmica. Esta necesidad es abordada por la presente
35 invención tal como se describe a continuación y se define en las reivindicaciones siguientes.
Breve sumario de la invención
Un aspecto de la invención incluye un conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana que comprende
(a) una capa de soporte con ranuras de cerámica plana que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye
45 (1) una región definida por un paralelogramo recto que encierra una primera pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través de la capa de soporte y se encuentran orientadas en paralelo a un primer lado y a un segundo lado opuesto del paralelogramo,
(2)
una segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas y están dispuestas entre la periferia y el primer lado del paralelogramo, y
(3)
una tercera pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas y están dispuestas entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo;
55 (b) una primera capa de conductos de flujo de cerámica plana en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana, en el que la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte;
(c) una segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana, en el que la segunda capa de conductos de flujo plana incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en
65 comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte; y
(d) unas series primera y segunda de ranuras paralelas que pasan a través del conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica formado por la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana, la capa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana, en el que
(1) las series primera y segunda de ranuras paralelas son perpendiculares a la pluralidad de
5 conductos de flujo paralelos en las capas de conductos de flujo de cerámica planas primera y segunda,
(2)
la primera serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el primer lado del paralelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte, y
(3)
la segunda serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la tercera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte;
15 en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana, la capa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana.
La anchura de cada ranura en la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte con ranuras de cerámica plana puede ser de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 2 mm y la distancia entre ranuras paralelas adyacentes en la primera pluralidad de ranuras paralelas puede ser de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 4 mm.
25 >
El gas de alimentación que contiene hidrocarburos puede comprender uno o más compuestos de hidrocarburo que contienen entre uno y seis átomos de carbono. El gas de alimentación de oxidante que contiene oxígeno puede estar seleccionado del grupo que consiste en aire, aire empobrecido en oxígeno, y productos de combustión que contienen oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y agua. El producto de oxidación de hidrocarburos puede comprender hidrocarburos oxidados, hidrocarburos parcialmente oxidados, hidrógeno y agua.
El gas de alimentación de oxidante que contiene oxígeno y el gas de alimentación que contiene hidrocarburos pueden fluir de manera concurrente a través del conjunto de reactor de membrana de cerámica. La capa de soporte
35 puede incluir uno o más catalizadores que comprenden metales seleccionados de o compuestos que contienen metales seleccionados del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, rutenio, iridio, oro, níquel, cobalto, cobre, potasio y mezclas de los mismos.
Otra realización de la invención se refiere a un método de fabricación de un conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo que comprende
(a) preparar una capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye
45 (1) unas regiones sobre las superficies primera y segunda, definida cada región por un paralelogramo recto dentro de la periferia exterior en el que cada paralelogramo tiene un primer lado y un segundo lado opuesto,
(2)
una primera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al primer lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia y el primer lado de cada paralelogramo, y
(3)
una segunda pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al segundo lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia y el segundo lado de cada paralelogramo;
55 (b) preparar una primera y una segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo, cada unas de las cuales incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma;
(c)
colocar la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo de tal modo que la pluralidad de conductos de flujo paralelos están orientados en paralelo a la primera y a la segunda pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte y están dispuestos en el interior de la región sobre la primera superficie definida por el paralelogramo recto;
(d)
colocar la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo de tal modo que la pluralidad de conductos de flujo paralelos están orientados en paralelo a la primera y a la segunda pluralidad de ranuras
65 paralelas en la capa de soporte y están dispuestos en el interior de la región sobre la segunda superficie definida por el paralelogramo recto; y
(e) cortar unas series primera y segunda de ranuras paralelas a través del conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, en el que
(1)
las series primera y segunda de ranuras paralelas son perpendiculares a la pluralidad de conductos de flujo paralelos en las capas de conductos de flujo planas de cerámica en crudo primera y segunda,
(2)
la primera serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el primer lado del
10 paralelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la primera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte,
(3) la segunda serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a través de, e
15 intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte; y
(f) cortar una tercera serie de ranuras paralelas a través del conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo plana de cerámica en
20 crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, en el que las ranuras en la tercera serie de ranuras paralelas se encuentran en paralelo a las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas y se encuentran entre las series primera y segunda de ranuras paralelas;
25 en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo.
30 El revestimiento puede incluir uno o más catalizadores de reducción de oxígeno que comprenden metales seleccionados de, o compuestos que contienen metales seleccionados del grupo que consiste en platino, paladio, rutenio, oro, plata, bismuto, bario, vanadio, molibdeno, cerio, praseodimio, cobalto, rodio y manganeso.
Breve descripción de varias vistas de los dibujos
35 La figura 2 es una vista en planta de una capa de conductos de flujo para un conjunto de membrana a modo de ejemplo que es una realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista ampliada de una región de conductos de flujo de la capa de conductos de flujo de la figura 2.
40 La figura 4 es una vista en planta de una capa de soporte con ranuras para el conjunto de membrana a modo de ejemplo que es una realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en planta de una capa de soporte con conductos completada usando los componentes de 45 las figuras 2 y 4.
Descripción detallada de la invención
En un reactor de membrana que tiene una elevada presión diferencial entre los lados de reactivo y de oxidante de la
50 membrana activa, en el que la presión es más elevada en el lado de reactivo, una capa porosa en el lado de oxidante se somete a unos esfuerzos de compresión más elevados que los que tendrían lugar si el soporte poroso se colocara en el lado de reactivo de la membrana activa. Esta es otra razón para colocar preferiblemente la capa de soporte porosa en el lado de reactivo de la membrana activa. Colocar el soporte poroso en el lado de reactivo de la membrana puede controlar los puntos calientes en la membrana activa a la vez que también minimiza los esfuerzos
55 de compresión sobre el material poroso.
La capa de soporte con conductos 5 puede fabricarse de un material de óxido de metal de múltiples componentes y puede tener un espesor típico en el intervalo de aproximadamente 100 µm a aproximadamente 4 mm. La capa de soporte porosa 3 puede tener un espesor en el intervalo de aproximadamente 50 µm a aproximadamente 1 mm, una 60 porosidad, que se define como la fracción de volumen de los poros, entre aproximadamente un 10 % y aproximadamente un 40 %, y una tortuosidad, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 10. La tortuosidad se define como la relación de la difusividad en fase de gas multiplicada por la porosidad dividida por la difusividad efectiva medida a través de la capa porosa. Una definición más detallada de tortuosidad puede encontrarse en el documento Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design, de Charles Hill, John Wiley and Sons, 1977, página
65 435.
La figura 2 es una vista en planta (no necesariamente a escala) de una capa de conductos de flujo. Esta capa se forma a partir de un material de cerámica en crudo densa plana que tiene una composición seleccionada y puede ser cuadrada, rectangular, redonda o de cualquier otra forma apropiada. La capa de conductos de flujo 201 es rectangular y tiene dos regiones con conductos rectangulares 203 y 205 formados en el interior de la misma. Cada
5 región con conductos tiene un patrón de conductos de paso que pasan a través de la capa con una retícula de nervaduras sólidas formada entre los conductos. Este patrón se ilustra mejor en la figura 3, que es una vista en planta ampliada (no necesariamente a escala) de los conductos en las regiones 203 y 205 de la figura 2, que muestra un patrón de conductos abiertos alternos 301 formado por unas nervaduras de soporte alternas representativas 303 que se encuentran en paralelo a los conductos de paso 301 y unas nervaduras de soporte intermedias 305 que son perpendiculares a los conductos de paso 301.
La figura 4 es una vista en planta (no necesariamente a escala) de una capa de soporte con ranuras. Esta capa se forma a partir de un material de cerámica en crudo densa plana que tiene una composición seleccionada y puede ser cuadrada, rectangular, redonda o de cualquier otra forma apropiada, y típicamente tiene una forma y unas
15 dimensiones de perímetro exterior similares a las de la capa de conductos de flujo de la figura 2. La capa de soporte con ranuras 401 tiene una primera región generalmente rectangular que contiene unas ranuras paralelas 403 que pasan a través de la capa entre las nervaduras de soporte 405 y una segunda región generalmente rectangular que contiene unas ranuras paralelas 407 que pasan a través de la capa entre las nervaduras de soporte 409. Típicamente, la anchura de las nervaduras de soporte 405 y 409 (o la distancia entre las ranuras 403 y 407) es de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 4 mm y la anchura de las ranuras 403 y 407 es de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 2 mm.
La capa de soporte con ranuras 401 también tiene una pluralidad de ranuras paralelas 411 que pasan a través de la capa que son perpendiculares a las ranuras paralelas 403 y están dispuestas entre un lado de la primera región 25 generalmente rectangular y la periferia exterior 413. La capa de soporte con ranuras 401 también tiene una pluralidad de ranuras paralelas 415 que pasan a través de la capa que son perpendiculares a las ranuras paralelas 403 y están dispuestas entre un lado opuesto de la primera región generalmente rectangular y la periferia exterior
417. La capa de soporte con ranuras 401 también tiene una pluralidad de ranuras paralelas 419 que pasan a través de la capa que son perpendiculares a las ranuras paralelas 407 y están dispuestas entre un lado de la segunda región generalmente rectangular y la periferia exterior 419. La capa de soporte con ranuras 401 también tiene una pluralidad de ranuras paralelas 423 que pasan a través de la capa que son perpendiculares a las ranuras paralelas 407 y están dispuestas entre el lado opuesto de la segunda región generalmente rectangular y la periferia exterior
425.
35 Una capa de soporte con ranuras, tal como la capa de soporte con ranuras 401, está intercalada entre dos capas de conductos de flujo, tal como la capa de conductos de flujo 201, para formar una capa de soporte con conductos intermedia. En esta capa de soporte con conductos intermedia, las nervaduras de soporte alternas 303 (figura 3) de la capa de conductos de flujo 201 se soportan mediante las nervaduras de soporte 405 y 409. Las nervaduras de soporte intermedias 305 está superpuestas sobre las ranuras 403 y 407 y son más estrechas que la anchura de las ranuras paralelas 403 y 407, de tal modo que los conductos 301 colindantes en la dirección longitudinal pueden encontrarse en comunicación de fluidos, es decir, las nervaduras de soporte intermedias 305 no bloquean o unen a modo de puente las ranuras 403 y 407.
La capa de soporte con conductos de cerámica en crudo intermedia formada colocando una capa de soporte con
45 ranuras entre dos capas de conductos de flujo se modifica según se ilustra en la figura 5, que es una vista en planta (no necesariamente a escala) de una capa de soporte con conductos completada 501. La modificación comprende cortar unas ranuras paralelas 503 y 505 a cada lado de la región con conductos rectangular 507, en la que estas ranuras se encuentran en paralelo a las ranuras 403 y 407 en la capa de soporte con ranuras. Estas ranuras pasan completamente a través de la capa de soporte con conductos 501 y por lo tanto cortan a través de, e intersectan, las ranuras 411 y 415 (figura 4) en la capa de soporte con ranuras (que no se muestra en la figura 5). La modificación también incluye cortar unas ranuras paralelas 509 y 511 a cada lado de la región con conductos rectangular 513. Estas ranuras pasan completamente a través de la capa de soporte con conductos 501 y por lo tanto cortan a través de, e intersectan, las ranuras 419 y 423 (figura 4) en la capa de soporte con ranuras (que no se muestra en la figura 5).
55 Las ranuras 503 y 505 se encuentran, por lo tanto, en comunicación de fluidos con las ranuras 403 (figura 4) y con las ranuras en la región con conductos rectangular 507, y también con la otra región con conductos rectangular (que no se muestra en la presente vista) en el lado opuesto de la capa de soporte con conductos 501. Además, las ranuras 509 y 511 se encuentran, por lo tanto, en comunicación de fluidos con las ranuras 407 (figura 4) y con las ranuras en la región con conductos rectangular 513, y también con la otra región con conductos rectangular (que no se muestra en la presente vista) en el lado opuesto de la capa de soporte con conductos 501.
En un método alternativo de fabricación de una capa de soporte con conductos de cerámica en crudo intermedia, las ranuras 403 y 407 no se cortan inicialmente en la capa 401 (figura 4). En su lugar, una capa central similar a la capa 65 401 (pero sin las ranuras 403 y 407) se lamina entre dos capas 201 (figura 2) y, a continuación, unas ranuras similares a las ranuras 403 y 407 se cortan completamente a través de la capa central y de las dos capas exteriores
201.
La capa de soporte con conductos de cerámica en crudo completada 501 se modifica a continuación colocando una capa delgada de un material de cerámica en crudo que es un precursor del material de membrana activa en contacto
5 con cada lado de la capa de soporte 501. En una realización, una capa de un material de cerámica en crudo que es un precursor de la capa de soporte porosa que se describe anteriormente se coloca en contacto con cada una de las capas delgadas del material de cerámica en crudo que es el precursor del material de membrana activa. En una realización alternativa, una capa de soporte de material compuesto de un material de cerámica en crudo se coloca en contacto con cada una de las capas delgadas del material de cerámica en crudo que es el precursor del material de membrana activa.
En un método a modo de ejemplo de preparación de las juntas descritas anteriormente, se prepara una tira añadiendo 920,2 gramos de polvo de (La 0,9 Ca 0,1) 1,005 FeO3 y 9,2 gramos de Fe2O3 a un recipiente de polietileno de alta densidad de un litro que contiene un kilogramo de un medio de circonia esférico, 242,1 gramos de tolueno de 15 calidad de reactivo, 60,5 gramos de etanol desnaturalizado y 4,65 gramos de polivinil butiral. Se colocó la tira sobre un dispositivo de agitación de pintura durante 30 minutos. Se añadieron un plastificante (53,56 gramos de ftalato de butil bencilo) y un aglutinante (48,8 gramos de polivinil butiral) al objeto y se colocó de nuevo en el dispositivo de agitación de pintura durante una hora adicional. Se enrolló la tira durante la noche y se midió una viscosidad de
1.500 mPa–s usando un viscosímetro a 25 ºC. Posteriormente, la tira se filtró, se desgasificó y se coló sobre poliéster para preparar una cinta seca de aproximadamente 250 µm de espesor. Se cortaron unas juntas con la forma y las dimensiones apropiadas a partir de la cinta y se colocaron entre las obleas y los espaciadores a unir, formando de este modo una pila. Se aplicó una presión de 170 kPa a las juntas y a la pila, y se calentó lentamente el conjunto hasta 1.250 ºC para retirar las sustancias orgánicas y para sinterizar el compuesto de junta, formando de este modo una pila estanca frente a fugas.
25 Se da a conocer una tecnología similar en dos solicitudes en trámite junto con la presente, expedidas en la misma fecha que la presente, una titulada “Method of Joining ITM Materials Using a Partially or Fully–Transient Liquid Phase” y que tiene un n.º de expediente del mandatario 06272 de EE.UU., y la otra titulada “Method of Forming a Joint” y que tiene un n.º de expediente de mandatario 06067 de EE.UU.
Además, la invención se refiere a los siguientes aspectos:
12. Un conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana que comprende
35 (a) una capa de soporte con ranuras de cerámica plana que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye
(1)
una región definida por un paralelogramo recto que encierra una primera pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través de la capa de soporte y se encuentran orientadas en paralelo a un primer lado y a un segundo lado opuesto del paralelogramo,
(2)
una segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas y están dispuestas entre la periferia y el primer lado del paralelogramo, y
45 (3) una tercera pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas y están dispuestas entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo;
(b) una primera capa de conductos de flujo de cerámica plana en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana, en el que la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte;
55 (c) una segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana, en el que la segunda capa de conductos de flujo plana incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte; y
(d) unas series primera y segunda de ranuras paralelas que pasan a través del conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica formado por la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana, la capa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana, en el que
(1)
las series primera y segunda de ranuras paralelas son perpendiculares a la pluralidad
de conductos de flujo paralelos en las capas de conductos de flujo de cerámica planas primera y segunda,
(2)
la primera serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el primer lado del paralelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a través
5 de, e intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte, y
(3) la segunda serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la tercera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte;
en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana, la capa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana.
15 19. Un método de fabricación de un conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo que comprende
(a) preparar una capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye
(1) unas regiones sobre las superficies primera y segunda, definida cada región por un paralelogramo recto dentro de la periferia exterior en el que cada paralelogramo tiene un primer lado y un segundo lado opuesto,
25 (2) una primera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al primer lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia y el primer lado de cada paralelogramo, y
(3) una segunda pluralidad de ranuras paralelas que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al segundo lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia y el segundo lado de cada paralelogramo;
(b) preparar una primera y una segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo,
35 cada unas de las cuales incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma;
(c)
colocar la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo de tal modo que la pluralidad de conductos de flujo paralelos están orientados en paralelo a la primera y a la segunda pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte y están dispuestos en el interior de la región sobre la primera superficie definida por el paralelogramo recto;
(d)
colocar la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo de tal modo que la pluralidad de conductos de flujo paralelos están orientados en paralelo a la primera y a la
45 segunda pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte y están dispuestos en el interior de la región sobre la segunda superficie definida por el paralelogramo recto; y
(e) cortar unas series primera y segunda de ranuras paralelas a través del conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, en el que
(1) las series primera y segunda de ranuras paralelas son perpendiculares a la pluralidad de conductos de flujo paralelos en las capas de conductos de flujo planas de cerámica en crudo primera y segunda,
55 (2) la primera serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el primer lado del paralelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la primera pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte,
(3) la segunda serie de ranuras paralelas está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas que se extienden a través de la capa de soporte; y
(f) cortar una tercera serie de ranuras paralelas a través del conjunto de capa de soporte con
65 conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo, en el que las ranuras en la tercera serie de ranuras paralelas se encuentran en paralelo a las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas y se encuentran entre las series primera y segunda de ranuras paralelas;
en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana que comprende
    5 (a) una capa de soporte con ranuras de cerámica plana (401) que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras incluye
    (1)
    una región definida por un paralelogramo recto que encierra una primera pluralidad de ranuras paralelas (403) que pasan a través de la capa de soporte (401) y se encuentran orientadas en paralelo a un primer lado y a un segundo lado opuesto del paralelogramo,
    (2)
    una segunda pluralidad de ranuras paralelas (411) que se extienden a través de la capa de soporte (401) desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas (403) y están dispuestas entre la periferia (413) y el primer lado del paralelogramo, y
    15 (3) una tercera pluralidad de ranuras paralelas (415) que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares a la primera pluralidad de ranuras paralelas (403) y están dispuestas entre la periferia (417) y el segundo lado del paralelogramo;
    (b) una primera capa de conductos de flujo de cerámica plana (201) en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana (401), en el que la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana (201) incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) que se extienden a través de la misma, y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte;
    25 (c) una segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana (201) en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras de cerámica plana, en el que la segunda capa de conductos de flujo plana (201) incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos que se extienden a través de la misma (301), y en el que la pluralidad de conductos de flujo paralelos son adyacentes a, perpendiculares a y se encuentran en comunicación de fluidos fluida con, la primera pluralidad de ranuras paralelas en la capa de soporte; y
    (d) unas series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) que pasan a través del conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica formado por la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana (201), la capa de soporte (401) y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana (201), en el que
    (1)
    las series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) son perpendiculares a la pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) en las capas de conductos de flujo de cerámica planas primera y segunda (201),
    (2)
    la primera serie de ranuras paralelas (503) está dispuesta entre la periferia y el primer lado del paralelogramo y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas pasan a través de, e intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas (411) que se extienden a través de la capa de soporte (401), y
    (3)
    la segunda serie de ranuras paralelas (505) está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas pasan a través de, e
    45 intersectan, la tercera pluralidad de ranuras paralelas (415) que se extienden a través de la capa de soporte (401);
    en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo de cerámica plana, la capa de soporte y la segunda capa de conductos de flujo de cerámica plana.
  2. 2. El conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la anchura de cada ranura en la primera pluralidad de ranuras paralelas (403) en la capa de soporte con ranuras de cerámica plana es de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 2 mm y la distancia entre ranuras paralelas
    55 adyacentes en la primera pluralidad de ranuras paralelas (403) es de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 4 mm.
  3. 3. Un método de fabricación de un conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo que comprende
    (a) preparar una capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo (401) que tiene una primera superficie, una segunda superficie y una periferia exterior, en el que la capa de soporte con ranuras (401) incluye
    65 (1) unas regiones sobre las superficies primera y segunda, definida cada región por un paralelogramo recto dentro de la periferia exterior en el que cada paralelogramo tiene un primer lado y un segundo lado opuesto,
    (2) una primera pluralidad de ranuras paralelas (411, 419) que se extienden a través de la capa de soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al primer lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia (413, 421) y el primer lado de cada
    5 paralelogramo, y
    (3) una segunda pluralidad de ranuras paralelas (415, 423) que pasan a través del soporte desde el primer lado hasta el segundo lado, son perpendiculares al segundo lado de cada paralelogramo y están dispuestas entre la periferia (417, 425) y el segundo lado de cada paralelogramo;
    10 (b) preparar una primera y una segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201), cada unas de las cuales incluye una pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) que se extienden a través de la misma;
    (c) colocar la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201) en contacto con la primera superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo (401) de tal modo que la
    15 pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) están orientados en paralelo a la primera y a la segunda pluralidad de ranuras paralelas (415, 423) en la capa de soporte (401) y están dispuestos en el interior de la región sobre la primera superficie definida por el paralelogramo recto;
    (d) colocar la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201) en contacto con la segunda superficie de la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo (401) de tal modo que la
    20 pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) están orientados en paralelo a la primera y a la segunda pluralidad de ranuras paralelas (415, 423) en la capa de soporte (401) y están dispuestos en el interior de la región sobre la segunda superficie definida por el paralelogramo recto; y
    (e) cortar unas series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) a través del conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo
    25 plana de cerámica en crudo (201), la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo (401) y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201), en el que
    (1) las series primera y segunda de ranuras paralelas (503, 505) son perpendiculares a la
    pluralidad de conductos de flujo paralelos (301) en las capas de conductos de flujo planas de 30 cerámica en crudo primera y segunda (201),
    (2) la primera serie de ranuras paralelas (503) está dispuesta entre la periferia y el primer lado del paralelogramo (507) y las ranuras en la primera serie de ranuras paralelas (503) pasan a través de, e intersectan, la primera pluralidad de ranuras paralelas (411, 419) que se extienden a través de la capa de soporte (401),
    35 (3) la segunda serie de ranuras paralelas (505) está dispuesta entre la periferia y el segundo lado del paralelogramo (507) y las ranuras en la segunda serie de ranuras paralelas (505) pasan a través de, e intersectan, la segunda pluralidad de ranuras paralelas (413, 421) que se extienden a través de la capa de soporte (401); y
    40 (f) cortar una tercera serie de ranuras paralelas a través del conjunto de capa de soporte con conductos plana de cerámica en crudo formado por la primera capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201), la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo (401) y la segunda capa con conductos de flujo plana de cerámica en crudo (201),
    45 en el que las ranuras en la tercera serie de ranuras paralelas se encuentran en paralelo a las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas y se encuentran entre las series primera y segunda de ranuras paralelas; en el que las ranuras en las series primera y segunda de ranuras paralelas se encuentran en comunicación de fluidos fluida con todas las ranuras en la primera capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo, la capa de soporte con ranuras plana de cerámica en crudo y la segunda capa de conductos de flujo plana de cerámica en crudo.
ES11164561T 2003-03-21 2004-03-18 Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo Expired - Lifetime ES2398902T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/394,620 US7279027B2 (en) 2003-03-21 2003-03-21 Planar ceramic membrane assembly and oxidation reactor system
US394620 2003-03-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2398902T3 true ES2398902T3 (es) 2013-03-22

Family

ID=32824929

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11164561T Expired - Lifetime ES2398902T3 (es) 2003-03-21 2004-03-18 Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo
ES04006537T Expired - Lifetime ES2370819T3 (es) 2003-03-21 2004-03-18 Conjunto de membrana cerámica plana y sistema de reactor de oxidación.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04006537T Expired - Lifetime ES2370819T3 (es) 2003-03-21 2004-03-18 Conjunto de membrana cerámica plana y sistema de reactor de oxidación.

Country Status (11)

Country Link
US (2) US7279027B2 (es)
EP (2) EP1459800B1 (es)
JP (1) JP4499455B2 (es)
KR (1) KR100599152B1 (es)
CN (2) CN100528800C (es)
AT (1) ATE527048T1 (es)
AU (1) AU2004201122B2 (es)
EA (2) EA007660B1 (es)
ES (2) ES2398902T3 (es)
NO (2) NO332852B1 (es)
ZA (1) ZA200402096B (es)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7179323B2 (en) * 2003-08-06 2007-02-20 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane module and vessel system
US7425231B2 (en) 2003-08-06 2008-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems
US7658788B2 (en) * 2003-08-06 2010-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane module and vessel system with directed internal gas flow
US7122072B2 (en) * 2003-11-17 2006-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Controlled heating and cooling of mixed conducting metal oxide materials
US7771519B2 (en) 2005-01-03 2010-08-10 Air Products And Chemicals, Inc. Liners for ion transport membrane systems
US7955423B2 (en) * 2005-03-21 2011-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Solid-state membrane module
JP4826123B2 (ja) * 2005-04-15 2011-11-30 株式会社日立製作所 水素供給装置および水素供給方法
JP2007013502A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Kyocera Corp デジタル放送受信装置および動作制御方法
US7703472B2 (en) 2005-12-07 2010-04-27 Air Products And Chemicals, Inc. Module isolation devices
GB0617498D0 (en) * 2006-09-06 2006-10-18 Boc Group Plc Method of pumping gas
CA2678274A1 (en) * 2007-02-20 2008-10-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A gas separation membrane system and a method of preparing or reconditioning and the use thereof
US8262755B2 (en) * 2007-06-05 2012-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Staged membrane oxidation reactor system
EP2030673A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-04 The Technical University of Denmark (DTU) Cheap thin film oxygen membranes
AU2008306591B2 (en) * 2007-10-02 2012-12-06 Compactgtl Limited Gas-to-liquid plant using parallel units
US20110263912A1 (en) * 2007-11-07 2011-10-27 Air Products And Chemicals, Inc. Control Of Kinetic Decomposition In Mixed Conducting Ion Transport Membranes
CN101497049B (zh) * 2008-01-30 2011-05-18 日立电线株式会社 催化剂载体的制造方法、催化剂载体及燃料电池单元的电极
DE102008016158A1 (de) * 2008-03-28 2009-10-01 Forschungszentrum Jülich GmbH Sauerstoff durchlässige Membran sowie Verfahren zu dessen Herstellung
US8287762B2 (en) 2010-04-02 2012-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of staged membrane oxidation reactor systems
US8148583B2 (en) 2010-05-06 2012-04-03 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems
US8455382B2 (en) * 2010-05-25 2013-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Fabrication of catalyzed ion transport membrane systems
JP6219948B2 (ja) * 2012-07-25 2017-10-25 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 圧力スイング吸着システムのための酸素分離装置
JP6130182B2 (ja) * 2013-03-26 2017-05-17 日東電工株式会社 通気部材
JP6130183B2 (ja) 2013-03-26 2017-05-17 日東電工株式会社 通気部材
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
EP2898936A1 (en) 2014-01-28 2015-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module for oxygen separation
US20150209721A1 (en) * 2014-01-28 2015-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Solid-State Membrane Module
EP2898937A1 (en) 2014-01-28 2015-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module for oxygen separation
US9028720B1 (en) 2014-03-05 2015-05-12 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane reactor systems and methods for producing synthesis gas
SG11201702212VA (en) * 2014-11-11 2017-05-30 Exxonmobil Upstream Res Co High capacity structures and monoliths via paste imprinting
KR102154420B1 (ko) * 2016-04-01 2020-09-10 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 촉매-함유 산소 수송막
CN109865436B (zh) * 2017-12-01 2021-07-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种板状透氧膜组件的制备方法
KR102020778B1 (ko) 2018-02-12 2019-11-04 한국에너지기술연구원 세라믹 산소 분리막 모듈 및 그 제조방법
EP3797085A1 (en) 2018-05-21 2021-03-31 Praxair Technology, Inc. Otm syngas panel with gas heated reformer
US10632447B2 (en) * 2018-08-28 2020-04-28 Molecule Works Inc. Reactor for hydrothermal growth of structured materials
KR102752202B1 (ko) * 2019-09-20 2025-01-14 오씨아이 주식회사 질화규소 기판의 제조 방법
JP7004043B1 (ja) 2020-08-21 2022-02-10 株式会社明電舎 セラミック平膜
JP7004042B1 (ja) 2020-08-21 2022-02-10 株式会社明電舎 セラミック平膜
CN112174649A (zh) * 2020-09-28 2021-01-05 景德镇陶瓷大学 一种大口径柱状陶瓷膜支撑体的制备方法及其陶瓷膜制品
CN116003130A (zh) * 2022-04-20 2023-04-25 临沂临虹无机材料有限公司 一种通过流延薄膜和粉体干压制造多层陶瓷晶片的方法
KR20250178540A (ko) * 2024-06-19 2025-12-29 이화여자대학교 산학협력단 중간층이 제거된 수처리용 세라믹 나노여과 멤브레인 및 이의 제조방법
CN119113814B (zh) * 2024-11-12 2025-04-08 水清华(天津)生态科技有限公司 平板陶瓷膜、过滤装置及过滤系统

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9516755D0 (en) * 1995-08-16 1995-10-18 Normalair Garrett Ltd Oxygen generating device
US4490445A (en) * 1982-05-24 1984-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Solid oxide electrochemical energy converter
US4791079A (en) * 1986-06-09 1988-12-13 Arco Chemical Company Ceramic membrane for hydrocarbon conversion
US5306411A (en) * 1989-05-25 1994-04-26 The Standard Oil Company Solid multi-component membranes, electrochemical reactor components, electrochemical reactors and use of membranes, reactor components, and reactor for oxidation reactions
US5240480A (en) * 1992-09-15 1993-08-31 Air Products And Chemicals, Inc. Composite mixed conductor membranes for producing oxygen
JPH06157004A (ja) * 1992-11-17 1994-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 接触式蒸気分解法による水素の製造装置
US5356728A (en) * 1993-04-16 1994-10-18 Amoco Corporation Cross-flow electrochemical reactor cells, cross-flow reactors, and use of cross-flow reactors for oxidation reactions
US5569633A (en) * 1994-01-12 1996-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membranes with catalyzed dense layer
US5534471A (en) * 1994-01-12 1996-07-09 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membranes with catalyzed mixed conducting porous layer
AU706663B2 (en) * 1994-09-23 1999-06-17 Standard Oil Company, The Oxygen permeable mixed conductor membranes
US5681373A (en) * 1995-03-13 1997-10-28 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module
US5599383A (en) * 1995-03-13 1997-02-04 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular solid-state membrane module
FR2756270B1 (fr) * 1996-11-22 1999-03-26 Rhodia Chimie Sa Compose du type lamo3, m etant l'aluminium, le gallium ou l'indium, sous forme poudre ou sous forme frittee, son procede de preparation et son utilisation en tant que conducteur d'oxygene
US5938822A (en) * 1997-05-02 1999-08-17 Praxair Technology, Inc. Solid electrolyte membrane with porous catalytically-enhancing constituents
US5846641A (en) * 1997-03-20 1998-12-08 Exxon Research And Engineering Company Multi-layer membrane composites and their use in hydrocarbon partical oxidation
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
US6165553A (en) * 1998-08-26 2000-12-26 Praxair Technology, Inc. Method of fabricating ceramic membranes
US5935533A (en) * 1997-10-28 1999-08-10 Bp Amoco Corporation Membrane reactor hollow tube module with ceramic/metal interfacial zone
US6056807A (en) * 1998-01-26 2000-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Fluid separation devices capable of operating under high carbon dioxide partial pressures which utilize creep-resistant solid-state membranes formed from a mixed conducting multicomponent metallic oxide
NO312342B1 (no) * 1998-05-20 2002-04-29 Norsk Hydro As En tett enfase membran med bade hoy ionisk og hoy elektronisk ledningsevne og anvendelse derav
JP2002531246A (ja) * 1998-12-02 2002-09-24 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 水素分離及び水素化／脱水素反応のための集積されたパラジウムをベースとする微小膜
US6368383B1 (en) * 1999-06-08 2002-04-09 Praxair Technology, Inc. Method of separating oxygen with the use of composite ceramic membranes
IL147302A0 (en) * 1999-06-28 2002-08-14 California Inst Of Techn Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US6146549A (en) * 1999-08-04 2000-11-14 Eltron Research, Inc. Ceramic membranes for catalytic membrane reactors with high ionic conductivities and low expansion properties
NO313493B1 (no) * 1999-09-28 2002-10-14 Norsk Hydro As Fast flerkomponent membran omfattende et blandet metalloksid for bruk i en reaktor for produksjon av varme eller syntesegass
CN1305864A (zh) * 2000-01-20 2001-08-01 普拉塞尔技术有限公司 电子传导相比例低的多相固体离子和电子传导膜及其制法
US6492290B1 (en) * 2000-08-22 2002-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed conducting membranes for syngas production
JP4293775B2 (ja) * 2001-10-15 2009-07-08 帝国石油株式会社 触媒化されたセラミックス複合材およびその製造方法、ならびにセラミックス膜式反応器
EP1452505A4 (en) 2001-10-15 2006-03-29 Nippon Steel Corp PORCELAIN COMPOSITION, CERAMIC AND CATALYST CONTAINING MATERIAL, FILM REACTOR, METHOD FOR PRODUCING SYNTHETIC GAS, DEVICE FOR PRODUCING SYNTHETIC GAS AND CATALYST ACTIVATION METHOD

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040083377A (ko) 2004-10-01
KR100599152B1 (ko) 2006-07-12
JP2004283826A (ja) 2004-10-14
JP4499455B2 (ja) 2010-07-07
EP2353703B1 (en) 2013-01-09
CN101579644B (zh) 2012-04-04
EP1459800A3 (en) 2009-12-16
NO20041189L (no) 2004-09-22
AU2004201122B2 (en) 2005-07-28
EA200400335A1 (ru) 2004-10-28
US7279027B2 (en) 2007-10-09
NO20121149L (no) 2004-09-22
EA007660B1 (ru) 2006-12-29
US7513932B2 (en) 2009-04-07
CN1550475A (zh) 2004-12-01
EA200601280A1 (ru) 2006-12-29
CN101579644A (zh) 2009-11-18
EA009406B1 (ru) 2007-12-28
EP1459800A2 (en) 2004-09-22
ES2370819T3 (es) 2011-12-23
NO335501B1 (no) 2014-12-22
EP1459800B1 (en) 2011-10-05
NO332852B1 (no) 2013-01-21
US20040186018A1 (en) 2004-09-23
CN100528800C (zh) 2009-08-19
US20080085236A1 (en) 2008-04-10
EP2353703A1 (en) 2011-08-10
ZA200402096B (en) 2005-11-30
AU2004201122A1 (en) 2004-10-07
ATE527048T1 (de) 2011-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2398902T3 (es) Conjunto de capa de soporte con conductos de cerámica plana y método para la fabricación del mismo
US7335247B2 (en) Ion transport membrane module and vessel system
ES2218457T3 (es) Membranas conductoras mixtas para la produccion de syngas.
US7658788B2 (en) Ion transport membrane module and vessel system with directed internal gas flow
US7425231B2 (en) Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems
US7771519B2 (en) Liners for ion transport membrane systems
ZA200809452B (en) Control of kinetic decomposition in mixed conducting ion transport membranes
CA2281187A1 (en) Ceramic membrane for endothermic reactions
KR102566860B1 (ko) 수소 정제 장치
Schmitt et al. Ceramic plate heat exchanger for heterogeneous gas phase reactions
Chen et al. ITM syngas ceramic membrane technology for synthesis gas production
Li et al. Advanced ceramic membrane design for gas separation and energy application
JP2001104741A (ja) ハニカム型ガス分離膜構造体
Carolan Syngas Membrane Engineering Design and Scale‐Up Issues. Application of Ceramic Oxygen Conducting Membranes
Miller et al. ITM Ceramic Membrane Technology to Produce Synthesis Gas
MXPA99007978A (es) Membrana de ceramica para reacciones endotermicas