ES2829555T3

ES2829555T3 - Hilo para la fabricación de mallas catalíticas

Info

Publication number: ES2829555T3
Application number: ES17772436T
Authority: ES
Inventors: Martin Votsmeier; Dirk Born
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: EP3523024B1; US20190184386A1; RU2019113120A; RU2019113120A3; EP3523024A1; WO2018065271A1

Abstract

Un hilo para tejer o tricotar una malla catalítica, estando dicho hilo caracterizado por que es un hilo trenzado que comprende un conjunto de n filamentos entretejidos, siendo n un número entero con 2 <= n <= 8, en donde cada uno de dichos filamentos comprende al menos 50 % en peso de Pt, estando dichos filamentos trenzados entre sí a lo largo de su longitud de modo que cada uno de los filamentos se enrolla a al menos un otro filamento.

Description

DESCRIPCIÓN

Hilo para la fabricación de mallas catalíticas

Campo de la invención

La presente solicitud de patente cae en el dominio de las mallas catalíticas (que en la presente solicitud puede denominarse con el término genérico de malla(s)).

Más precisamente, la presente invención se refiere a un material de hilo que se utilizará para fabricar una malla catalítica.

En particular, la presente invención se refiere a un material de hilo para tejer o tricotar mallas catalíticas (p. ej., punto con urdimbre o punto de lecho plano). Se sabe que este material de hilo está hecho de un solo filamento, de forma general con un diámetro comprendido entre 0,05 y 0,110 mm; y está hecho, normalmente de Pt o de una aleación rica en Pt y es por lo tanto un hilo basado en Pt o en una aleación rica en Pt.

En el marco de la presente invención, se pretende que una aleación rica en Pt signifique una aleación con 50,0 % en peso o más de Pt. Por ejemplo, el material de hilo trenzado según la invención está hecho de una aleación con al menos 75,0 % en peso de Pt.

Antecedentes de la invención

Normalmente, al menos uno del hilo descrito anteriormente está tejido o tricotado de modo que se tejen mallas catalíticas hechas de platino o de una aleación de platino con otros metales preciosos como componentes minoritarios.

El hilo (o pluralidad de hilos) tejidos o tricotados tiene una longitud predeterminada L que, dependiendo del tipo de tejido, se define habitualmente para determinar la malla y el tamaño de las mallas.

Estas mallas catalíticas se utilizan habitualmente en un reactor para la oxidación de amoniaco a NO, una etapa intermedia en la fabricación de ácido nítrico.

La figura 1 muestra una representación de un reactor que oxida catalíticamente el amoniaco y utiliza un paquete de catalizador y mallas de recuperación (mallas basadas en Pd) para recolectar las pérdidas de Pt y Rh (y Pd) durante la reacción. En esta figura, la zona 2 de reacción del reactor 1 de flujo, el paquete 3 de catalizador, que comprende varias mallas 4 catalíticas superpuestas (mallas basadas en Pt-Rh) en serie y mallas 5 de recuperación corriente abajo, se disponen en un plano perpendicular a la dirección de flujo.

La mezcla 6 de amoniaco/oxígeno atmosférico fluye a través de la caja de catalizador a presión atmosférica o incrementada. La ignición de la mezcla de gas tiene lugar en la región de entrada, y la reacción de combustión produce monóxido de nitrógeno (NO) y agua 7 que implican a toda la caja de catalizador. El NO en la mezcla 7 de gas de reacción que fluye fuera, reacciona posteriormente con el exceso de oxígeno atmosférico (o oxígeno secundario/aire adicional) para producir NO28, que forma ácido nítrico con agua en una absorción 9 corriente abajo. El producto puede alimentarse, por ejemplo, para la producción de fertilizantes.

Durante el proceso de oxidación de amoniaco a NO se produce N2O como un subproducto no deseado (como se ilustra en la figura 1). El N2O se considera un gas de efecto invernadero muy potente, por lo cual es importante limitar la producción de N2O durante la oxidación del amoniaco.

Se sabe por la WO01/87771 que las mallas catalíticas de hilo de Pd o ricas en Pd utilizadas corriente abajo de una malla catalítica tradicional basada en Pt no solo se emplea para recoger el Rh y el Pt perdido corriente arriba en el proceso, sino que también puede utilizarse para reducir la cantidad de N2O producido. Esto funciona probablemente por disociación de moléculas de N2O.

Sin embargo, dichas mallas catalíticas de Pd son relativamente débiles desde el punto de vista mecánico, lo que significa que pueden desarrollar roturas durante el uso, lo que obviamente hará que una parte del N2O pase la malla catalítica sin hacer contacto con el metal catalíticamente activo. Además, durante la recogida de Pt y Rh, la superficie de Pd está parcialmente bloqueada, por lo que se reduce la descomposición de N2O. Este efecto aumenta con pérdidas crecientes (acumuladas) de Pt; Rh durante el proceso de aplicación. Por esta razón, el nivel de N2O aumentará durante el período de uso, de modo que tales mallas catalíticas de Pd tienen una vida técnica limitada, y pueden incluso requerir la interrupción de una planta de oxidación de amoniaco para sustituir las mallas catalíticas. Por lo tanto, es un hecho que, aunque (siendo lo suficientemente fuerte mecánicamente como para ser) adecuada para recoger Rh;Pt, sigue sin ser viable técnicamente (y económicamente) adaptar tal malla de recuperación para catalizar N2O.

De hecho, las mallas basadas en Pd son adecuadas para obtener Pt; Rh que se volatiliza durante la catálisis de amoniaco y que se proporciona corriente abajo en el proceso, se espera que estén menos expuestas al flujo de amoniaco. Es por eso que no se espera que esta malla basada en PD tenga la misma vida útil que las mallas basadas en Pt; Rh. En otras palabras, aunque una malla basada en Pd sea lo suficientemente resistente como para su uso como recuperador de Pt; Rh, no puede emplearse como un catalizador adicional de NO sin las restricciones inherentes relacionadas con este uso inusual que hace que esta alternativa no sea sostenible, por los motivos explicados anteriormente.

Existe por tanto una necesidad de una alternativa a la solución de la técnica para mejorar la eficacia de la catálisis de la malla, en particular, de reducir la selectividad para el N2O en la reacción de conversión de amoniacos NO. Resumen de la invención

La presente invención pretende resolver o reducir los problemas mencionados anteriormente y otros problemas proporcionando un hilo como el descrito anteriormente en el preámbulo, caracterizado porque es un hilo trenzado que comprende un conjunto de n filamentos entretejidos, siendo n un número entero con 2 < n < 8, en donde cada uno de dichos filamentos comprende al menos 50 % en peso de Pt, estando dichos filamentos trenzados entre sí a lo largo de su longitud de modo que cada filamento se enrolla a al menos un otro filamento.

Preferiblemente, dicho hilo consiste en n filamentos entretejidos, siendo n un entero igual a 3 o 4, de modo que el hilo según la invención puede comprender tres o cuatro filamentos.

Preferiblemente, el hilo trenzado está hecho de un material que comprende al menos una aleación con al menos 50.0 % en peso, no más de 95,0 % en peso, de Pt. Opcionalmente, el hilo trenzado está hecho de un material que comprende al menos una aleación con al menos 80,0 % en peso, no más de 95,0 % en peso, de Pt. Más preferiblemente, el material de hilo trenzado según la invención está hecho de una aleación Pt-Rh con al menos 90.0 % en peso de Pt, y al menos 5,0 % en peso de Rh.

En particular, cada uno de dichos filamentos comprende al menos 90 % en peso de Pt.

Opcionalmente, cada uno de dichos filamentos comprende al menos 5 % en peso de Rh.

En el marco de la presente invención, dicho hilo trenzado puede definirse como un conjunto de dichos n filamentos (siendo cada uno de los filamentos preferiblemente tubulares).

En este conjunto, los n filamentos están fijados conjuntamente de modo que cada uno de los filamentos tiene al menos una parte de una primera superficie exterior que está al menos parcialmente en contacto con una segunda superficie exterior de al menos un otro filamento.

En el contexto de la presente invención, el hilo trenzado resulta de filamentos trenzados que están entretejidos. Aquí, el entretejido es el resultado de los filamentos trenzados entre sí para proporcionar el hilo trenzado.

En el hilo trenzado según la presente invención, cada uno de dichos n filamentos tiene su propio diámetro de referencia df, definiéndose dicho diámetro de referencia df como un diámetro de un círculo que tiene una circunferencia que es igual a un perímetro exterior de una forma seccional transversal de un filamento individual de dichos al menos dos filamentos, siendo dicha forma seccional transversal de dicho filamento individual una forma del filamento individual en un plano de sección perpendicular a un eje longitudinal de dicho filamento individual.

El hilo trenzado según la invención tiene un diámetro de referencia dw que se define como un diámetro de un círculo que tiene una circunferencia que es igual a un perímetro exterior de una forma seccional transversal de dicho hilo trenzado, siendo dicha forma seccional transversal una forma del hilo trenzado en un segundo plano de sección perpendicular a un eje longitudinal de dicho hilo trenzado.

Cada filamento del hilo trenzado según la invención tiene su propio df; y los valores de df, así como la disposición de los filamentos n determinarán conjuntamente el valor de dw.

Cuando está hecha de un hilo trenzado o de punto trenzado según la presente invención, la malla catalítica presenta una mayor actividad catalítica de conversión del amoniaco a NO.

El aumento de la actividad catalítica de la malla hecha de un hilo tejido o de punto trenzado según la presente invención viene asegurado por una mayor superficie de contacto de dicho hilo [Sc] por superficie de la malla [Sg] (relación Sc: Sg).

De hecho, en comparación con una malla convencional de un valor de malla predeterminado hecha de n hilos de un solo filamento independientes (con 8 > n > 2), una malla que tenga el mismo valor de malla pero hecha de un hilo trenzado constituido por n filamentos (con 8 > n > 2), siempre que cada uno de los hilos de filamento único y los filamentos del hilo trenzado según la invención tengan al menos una composición de material activo idéntico [es decir, material de PGM]; y opcionalmente, df idéntico, presenta una relación Sc: Sg más alta.

En el marco de la presente invención, el término malla (mesh) se utiliza para definir una distancia de separación media entre dos partes vecinas de hilo(s) en una malla. En este contexto, dos mallas que presenten el mismo valor de malla se caracterizan por la misma distancia de separación media entre dos partes vecinas de hilo(s); lo que significa que para una superficie dada, una malla hecha de un hilo trenzado que comprende n filamentos presenta una cantidad mayor de material que una malla hecha de dos hilos individuales de un solo filamento, de modo que la densidad de material aumenta en la tela hecha del hilo trenzado según la invención.

En el marco de la presente invención, puede lograrse por lo tanto una malla que tenga una mayor densidad debido a que los filamentos del hilo trenzado están asegurados (entretejidos) entre sí.

Sorprendentemente se ha observado que, a pesar de un sombreado inevitable, el conjunto de filamentos del hilo trenzado según la invención permite que la malla hecha de dicho hilo trenzado tenga una relación Sc: Sg suficiente, de modo que la actividad catalítica de la malla mejore relativamente frente a una malla convencional de 8 > n > 2 hilos individuales de un solo filamento.

El sombreado se define en el marco de la presente invención como un área de solapamiento (parcial o total) entre al menos dos superficies externas de los filamentos (o partes de filamentos) comprendidos en el hilo trenzado según la invención. Una tela hecha de un hilo trenzado según la invención presenta esta área de solapamiento, que es un área inaccesible para que el amoniaco entre en contacto con el material que constituye dichos filamentos.

De hecho, en el hilo trenzado según la invención, dichos filamentos solapan de modo que al menos un primer filamento de dichos n filamentos tiene una primera superficie exterior orientada hacia, o en contacto con, al menos parcialmente, una segunda superficie exterior de al menos un segundo filamento de los n filamentos. De hecho, las superficies exteriores de dos filamentos que están al menos parcialmente enfrentadas o en contacto entre sí son más difícilmente accesibles para el gas amoniaco.

Un solapamiento parcial implica que se solapa(n) parte(s) de las superficies exteriores.

Un solapamiento completo implica que toda la superficie exterior de al menos un filamento solapa con la superficie exterior de otros filamentos.

También se ha observado inesperadamente que, cuando el hilo trenzado que comprende n filamentos según la presente invención se emplea para fabricar una malla, tal malla resultante muestra un aumento de la selectividad para el NO (disminución de la selectividad para N2O) durante la catálisis.

Aunque aún no se ha explicado, los inventores creen que este aumento en la selectividad para el NO tiene que ver con la combinación de la relación Sc: Sg mejorada y una red/geometría de hilo trenzado mejorada, en comparación con una malla convencional hecha de n hilos de un solo filamento y con la misma composición y valor de malla. A diferencia de lo que normalmente se observa o se espera, ensamblar (entretejer) 2 a 8 filamentos para tener un hilo trenzado según la invención sigue siendo técnicamente atractivo debido a que el incremento intrínseco de la caída de presión (esperada con un aumento del diámetro del hilo), queda compensado por una geometría mejorada de al menos una parte de una superficie exterior (catalítica) de dicho hilo trenzado, estando dicha geometría determinada por la superficie exterior de cada uno de los filamentos que constituyen dicho hilo trenzado y que permite que el flujo de gas amoniaco permanezca más tiempo en contacto con dicha superficie exterior del hilo trenzado, cuando entra en contacto con la malla hecha de dicho hilo trenzado. El inventor cree que este tiempo de permanencia más prolongado se correlaciona con el aumento de selectividad para NO de la reacción de oxidación de amoniaco.

Además de la compensación del aumento de la caída de presión, el efecto técnico relacionado con el uso de un hilo trenzado según la invención es, por lo tanto, una mejora de la eficiencia general del proceso de catálisis.

El hilo trenzado según la presente invención, cuando se utiliza en una malla, permite una mejora apreciable de la actividad de catálisis y de la selectividad para NO de la oxidación del amoniaco con dicha malla; y el uso de una malla basada en Pd corriente abajo del proceso se convierte en irrelevante para capturar el N2O formado durante el proceso. De hecho, las mallas de Pd solo reducen el N2O ya formado, y no reducen la velocidad de formación primaria que es el efecto principal resultante del uso de un hilo trenzado según la invención. El uso de una malla basada en Pd corriente abajo en tal contexto es una desventaja importante en comparación con una malla hecha de un hilo trenzado de la presente invención, principalmente porque los productos de descomposición del N2O no son NO o NO2, sino N2 y O2. Por lo tanto, el NH3 utilizando una malla basada en Pd según la técnica anterior da lugar a una conversión de NH3 a NO menos eficaz.

Otros detalles y ventajas de la presente invención serán evidentes de la descripción incluida más adelante en las realizaciones preferidas y no limitativas de la invención:

Realización 1:

En una primera realización, el hilo trenzado según la invención comprende n filamentos, siendo n un número entero superior a 3 y superior a 8. Preferiblemente, 3 < n < 7. Más preferiblemente, 3 < n < 6. Con máxima preferencia, 3 < n < 5. De forma alternativa, 4 < n < 8 o 5 < n < 8, o incluso 6 < n < 8. n puede ser también igual a 3 o a 4, o incluso a

5. n puede ser también igual a 6, 7 o incluso 8.

En particular, dichos al menos tres filamentos (preferiblemente tubulares) están entretejidos, es decir, trenzados o hilados juntos (enrollados entre sí).

Por lo tanto, el hilo trenzado según la invención comprende por lo tanto al menos tres (preferiblemente tubulares) filamentos trenzados o hilados juntos. Preferiblemente, el hilo según la invención comprende n filamentos, siendo n un entero seleccionado de la serie n = 4, 5, 6, 7 u 8; que están trenzados o hilados juntos.

Cuando los filamentos se trenzan o hilan entre sí, el hilo trenzado según la invención presenta una superficie exterior menos uniforme que permite un mejor tiempo de permanencia del amoniaco en la malla de dicho hilo.

Realización 2:

En una segunda realización de la invención, dichos filamentos tienen su propio diámetro de referencia df inferior o igual a 0,100 mm y superior o igual a 0,010 mm, definiéndose cada primer diámetro de referencia df como el diámetro de un círculo que tiene la misma área que el área en sección transversal del filamento correspondiente.

Opcionalmente, 0,010 mm < df <0, 150 mm; de forma alternativa, 0,010 mm < df < 0,100 mm; preferiblemente

0,010 mm < df < 0,075 mm; más preferiblemente 0,010 mm < df < 0,070 mm; con máxima preferencia 0,010 mm < df

< 0,065 mm; aún más preferiblemente 0,010 mm < df < 0,060 mm. Opcionalmente, 0,060 mm < df < 0,065 mm.

Si df > 0,150 mm; el diámetro del hilo trenzado resultante de ensamblar n hilos con dicho df > 0,150 mm es demasiado grande para ser técnicamente ventajoso, debido al aumento de la caída de presión durante el uso de una malla hecha de dicho hilo.

Realización 3:

En una tercera realización de la invención, dw no excede 0,300 mm. Opcionalmente, dw es superior o igual a

0,040 mm.

En particular, el hilo según la invención tiene un diámetro de referencia dw que se define como el diámetro de un círculo que tiene la misma área que el área en sección transversal del hilo, con 0,040 mm < dw < 0,300 mm.

Preferiblemente, 0,040 (e f) < dw < 0,300 -

h); o: 0,040 (e f) < df y df < 0, expresan en mm.

e puede tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080;

0,090; 0,100; 0,110; 0,120; 0,130; 0,140; 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,200; 0,220; 0,230; 0,240; o 0,250.

g puede tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080;

También, e puede ser igual a g o e puede ser mayor o menor que g .

f y h (que se expresan en mm) pueden tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004;

0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

También, f puede ser igual a h o f puede ser mayor o menor que h.

Además, e puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120;

0,130; 0,140; 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,200; 0,220; 0,230; 0,240; o 0,250.

Además, g puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120;

También, e puede ser igual a g o e puede ser mayor o menor que g .

Además, f puede ser igual a 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

Además, h puede ser igual a 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

También, f puede ser igual a h o f puede ser mayor o menor que h.

Más preferiblemente, dw = 0,150 mm o 0,140 mm.

Realización 4:

En una cuarta realización de la invención, df puede estar comprendido en los siguientes intervalos (expresados en mm):

- 0,010 mm df 0, 140 mm;

- 0,010 mm df 0, 130 mm;

- 0,010 mm df 0,120 mm;

- 0,010 mm df 0, 110 mm;

- 0,010 mm df 0,115 mm;

- 0,010 mm df 0,090 mm;

- 0,010 mm df 0,080 mm;

- 0,010 mm df 0,070 mm;

- 0,010 mm df 0,060 mm;

- 0,040 mm df 0,080 mm;

- 0,050 mm df 0,075 mm;

- 0,055 mm df 0,070 mm;

- 0,055 mm df 0,065 mm;

- 0,055 mm df 0,060 mm;

- 0,055 mm df 0, 150 mm;

- 0,060 mm df 0, 150 mm;

- 0,070 mm df 0, 150 mm;

- 0,080 mm df 0, 150 mm;

- 0,090 mm df 0, 150 mm;

- 0,100 mm df 0, 150 mm;

- 0,110 mm df 0, 150 mm;

- 0,120 mm df 0, 150 mm;

- 0,130 mm df 0, 150 mm;

- 0,140 mm df 0, 150 mm.

En tal caso, el hilo trenzado según la invención comprende n filamentos, cada uno de estos n filamentos tiene su propio valor de df.

Opcionalmente, cada filamento de los n filamentos tiene su propio df que puede ajustarse, de modo que cuando dichos filamentos se ensamblan entre sí, dw es preferiblemente inferior o igual a 0,300 mm.

Preferiblemente, cada filamento de los n filamentos tiene su propio df que puede ajustarse, de modo que cuando dichos filamentos se ensamblan entre sí, dw es preferiblemente superior o igual a 0,040 mm.

Realización 5:

En una quinta realización de la invención, df puede estar también comprendido en los siguientes intervalos (expresados en mm):

0,010 a < df < 0,150 - b;

donde a y b (que se expresan en mm) pueden tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; 0,130; o 0,140.

Además, a puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; 0,130; o 0,140.

Además, b puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; 0,130; o 0,140.

En dicha realización 5, el hilo trenzado según la invención comprende n filamentos, cada uno de estos n filamentos tiene su propio valor de df.

Además, a puede ser igual a b o a puede ser mayor o menor que b.

Además, c puede ser igual a d o c puede ser mayor o menor que d.

Por ejemplo, a puede ser igual a 0,010 y b puede ser igual a 0,020; o a y b pueden ser iguales a 0,010; etc.

Preferiblemente, 0,010 (a c) < df < 0,150 -(b d); o: 0,010 (a c) < df y df < 0,150 -(b d).

donde a y b (se expresan en mm) pueden tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; o 0,130, y donde c y d (que se expresan en mm) pueden tener independientemente el siguiente valor: 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

Además, a puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; 0,130.

Además, b puede ser igual a 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,080; 0,090; 0,100; 0,110; 0,120; o 0,130.

Además, c puede ser igual a 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

Además, d puede ser igual a 0; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009; o 0,010.

Además, a puede ser igual a b o a puede ser mayor o menor que b.

Además, c puede ser igual a d o c puede ser mayor o menor que d.

En tal realización preferida de la realización 5, el hilo trenzado según la invención comprende n filamentos, cada uno de estos n filamentos tiene su propio valor de df.

En dicha realización preferida de la realización 5, cada filamento de los n filamentos tiene su propio df que puede ajustarse de modo que, cuando dichos filamentos se ensamblan entre sí, dw es preferiblemente inferior o igual a 0,300 mm.

Cada una de las realizaciones 1 a 5 descritas anteriormente en la memoria pueden combinarse con una o más de las realizaciones de producto descritas previamente.

Además, la invención se refiere a una malla catalítica o catalizadora para la oxidación catalítica de amoniaco a NO que comprende o está hecha, al menos parcialmente, del hilo trenzado según la invención.

Visto desde un tercer aspecto, la invención también cubre una instalación para la oxidación catalítica de amoniaco a NO, que comprende al menos una malla catalítica según la invención.

De forma equivalente, la invención cubre un uso de la malla según la invención en una instalación para la oxidación catalítica de amoniaco a NO.

Breve descripción de las figuras

Para explicar la invención se ofrece a continuación un ejemplo no limitativo de una realización específica de una malla catalítica según la invención y su uso, haciendo referencia a las siguientes figuras:

las figuras 2a y 2b, que muestran dos imágenes microscópicas aumentadas (a izquierda y b derecha), obtenidas desde dos vistas distintas, de un hilo trenzado según la invención, que comprende cuatro filamentos trenzados juntos a lo largo de su longitud de modo que cada filamento se enrolla a al menos un otro filamento, dando lugar a un hilo de hebra. Cada uno de los filamentos es un cordón y tiene un diámetro de 0,060 mm. La composición de cada uno de los filamentos es PtRh5 [95,0 % en peso de Pt 5,0 % en peso de Rh], y

las figuras 3i y 3ii, que ilustran: i) -izquierda: una estructura bidimensional de una malla catalítica hecha del hilo trenzado de la figura 1; y ii) -derecha: una estructura bidimensional de una malla catalítica hecha de dos hilos de un solo filamento, teniendo cada uno de los hilos un diámetro de 0,076 mm y una composición que es similar a la composición de los filamentos que constituyen el hilo de la figura 1 (PtRh5). Las mallas i) y ii) se han tejido con el mismo patrón (tipos idénticos de tejido).

Descripción detallada

El hilo trenzado según la invención que se ilustra en las figuras 2a y 2b es un hilo de hebra que comprende cuatro filamentos, estos filamentos son preferiblemente tubulares.

Cada uno de estos filamentos es un cordón (con forma tubular) caracterizado por un primer diámetro de referencia df de /- 0,060 mm ± 0,003 mm. Estos filamentos están trenzados para proporcionar un hilo trenzado que tiene un segundo diámetro de referencia df de /- 0,140 mm ± 0,003 mm.

El diámetro se midió con tecnología convencional basada en láser inspirada en el principio bien conocido de Cabezal modular de medición por láser para diámetro, anchura, altura.

En el contexto de la presente invención, dw y df se expresan en mm, y los valores de dw y df expresados como 0,(0)m X[n,iij, donde X[n, /]=XnXi2 ... Xil, con m y X siendo números enteros; y X > 0, que es equivalente a una expresión alternativa que sigue: X 10-(m+ (il)); donde 10-(m+Z(il)) es un factor para designar un m+Z(il) múltiplos (y submúltiplos) decimales de X. Z(il) = I. Por ejemplo, si X = 15, Xn = 1; y Xi2 = 5, y Z(il) = Z(i2) = 2

De forma alternativa, un valor expresado como 0,(0)m X[íui¡ es equivalente a un valor expresado como 0.(0)m X[n,it]-Por ejemplo, un valor de 0.010 es equivalente a 0,010.

En dicho valor de 0.010; m = 1 y: Xn = 1; de modo que Z(il) = 1, y es además equivalente a 110-(1+1) = 110-2.

En otro ejemplo, un valor de 0.015 es equivalente a 0,015.

En dicho valor de 0.015; m = 1 y: Xn = 1; y Xi2 = 5; de modo que Z(il) = Z(i2) = 1+1 = 2. Por lo tanto, 0,015 = 1510' (1+2) = 1510'3.

En otro ejemplo, un valor de 0,150 es equivalente a 0,150.

En dicho valor de 0.150; m = 0 y: Xn = 1; Xi2 = 5; de modo que Z(il) = Z(i2) = 2, es además equivalente a 110-(0+1+1) = 1 10-2.

En el conjunto de las figuras 2a y 2b, cada uno de los filamentos tiene su superficie exterior en contacto al menos parcialmente con al menos una otra superficie exterior del filamento adyacente, de forma que se crean regiones de sombreado en el hilo.

Una superficie exterior de filamento se define en el contexto de esta invención mediante la siguiente fórmula:

- 2nLdf;

siendo L una longitud predeterminada del filamento y df el diámetro de referencia del filamento.

Estas regiones de sombreado corresponden a partes de la superficie exterior de cada filamento que no están disponibles para la reacción de catálisis. Estas regiones sombreadas no están libres y no pueden ser accesibles para gas de amoniaco cuando el hilo se utiliza en una malla. Por el contrario, una superficie exterior disponible (o libre; o catalítica) de un filamento es una superficie exterior que estará disponible para reaccionar con el gas amoniaco.

Como se ilustra en las figuras 2a y 2b, cada una de las superficies exteriores libres (también consideradas aquí como la superficie catalítica) de los filamentos define la superficie catalítica del hilo según la invención.

Las mallas catalíticas 3i de la figura 3i son el resultado del tejido de los hilos de 4 filamentos de la figura 2a. Este hilo se tejió en una máquina de tejido de lecho plano a malla 3i con un peso por metro cuadrado (m2) de 800 g/m2. El tipo de malla 3i se denomina aquí Twisted type 01.

La malla catalítica 3ii de la figura 3ii se tejió bajo la misma condición que para la malla 3i, pero con dos hilos de un solo filamento (véase la figura 2b) con un diámetro de 0,076 mm.

Las composiciones de los dos hilos de un solo filamento utilizadas para el catalizador de malla 3ii son las mismas que para el hilo del catalizador de malla 3i. El tipo de malla 3ii se denomina aquí Platinit type 01.

Pruebas comparativas

Las mallas catalíticas 3i y 3ii se probaron para determinar sus propiedades catalíticas del siguiente modo:

Se utilizó un reactor de prueba con un diámetro efectivo de 10,0 cm. En este reactor de prueba se instalaron las siguientes mallas catalíticas (por prueba), en este orden:

Ensayo 1: Medición de las propiedades de la malla catalítica twisted type 01

Lecho de:

• 4 mallas superpuestas Twisted type 01 que se han superpuesto;

• 4 mallas catalíticas tejidas estándar superpuestas [Platinit type 01] hechas de 2 hilos de un solo filamento de 0,076 mm de diámetro de una aleación de Pt 5 % en peso Rh con un peso total de 800 g/m2.

Ensayo 2: Medición de las propiedades de la malla catalítica de referencia platinit type 01

Lecho de:

• 8 mallas catalíticas tejidas estándar superpuestas [Platinit type 01] hechas de 2 hilos de un solo filamento de 0,076 mm de diámetro de una aleación de Pt 5,0 % en peso Rh con un peso total de 800 g/m2.

En la prueba 2, la malla Platinit type 01 está hecha de 2 hilos de un solo filamento. Como se ilustra en la figura 3ii, los dos filamentos no entran en contacto íntimo y por lo tanto están presentes en forma suelta y aislada. Por el contrario, en la prueba 1, la malla Twisted type 01 comprende filamentos que están fijados entre sí y no son filamentos únicos como en la malla Platinit type 01.

Resultados

Para las pruebas 1 y 2, el lecho de mallas catalíticas se calentó hasta un intervalo de temperatura de: 870 0C -890 0C. El reactor se hizo funcionar a 3,6 o 5,0 bares de presión absoluta.

Se suministró una alimentación de aproximadamente 4,76 kg/h de NH3 en forma de mezcla de 10,7 % en volumen (igual a 6,7 % p/p) de NH3 en aire al lecho de mallas catalíticas. El contenido de N2O se determinó cada día y tras un máximo de 13 días en corriente, y fue el siguiente:

Tabla 1: Datos de resultados de salida de las pruebas 1 y 2; incluidos parámetros de ensayo (presión (Bar), temperatura [°C], carga (en días), peso de amoniaco (% en peso); y resultados de oxidación post-amoniaco: Contenido de N2O (en ppm) en la mezcla y selectividad para NO correspondiente.

La concentración de óxido nitroso en los gases nitrosos se determinó mediante el método de cromatografía de gases.

, donde, w_NH3=% p/p (NH3).

, en donde las indicaciones de carga de reactores [t N/(m2d)] tienen una tolerancia de /-0,05 t N/(m2d), donde t es toneladas; N es nitrógeno (equivalente a amoniaco: mol. N = 14/17 x mol. NH3); m2 es un parámetro de unidad de superficie (superficie de una sección transversal (perpendicular a la dirección del gas de flujo) del reactor [por ejemplo, en la figura 1, sección^ 2 - 4 ^ ]; y d es 24 horas (un día).

La presión fue estable durante el tiempo de funcionamiento y estaba en el nivel de 5,0 /- 0,02 bar absolutos y 3,6 /- 0,02 bar absolutos, según el programa de prueba.

La selectividad para NO de la reacción de oxidación, determinada como valor medio después de 13 días, fue 0,28 % [intervalo de confianza=+/- 0,097] más alta utilizando una malla hecha del hilo según la invención; el nivel de N2 se redujo en 6,7 %.

La selectividad para NO (S^no) viene dada por la siguiente fórmula:

S^no(en %) = (X2/X1 )* 100 %;

donde X1 = concentración de amoniaco en una mezcla amoniaco-aire; y

donde X2 = concentración de amoniaco oxidado (NO+NO2), % p/p.

Aunque la tabla 1 proporciona 20 mediciones, debe entenderse que para algún día del período de medición de 13 días se ha realizado más de una carga durante este período de prueba.

Por ejemplo, debe entenderse que si la descripción describe hilos hechos de 4 filamentos trenzados o hilados, el ámbito de la presente invención también cubre un hilo que pueda estar hecho de n filamentos, siendo n un número entero de 2 a 8, incluyendo ambos valores.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un hilo para tejer o tricotar una malla catalítica, estando dicho hilo caracterizado por que es un hilo trenzado que comprende un conjunto de n filamentos entretejidos, siendo n un número entero con 2 < n < 8, en donde cada uno de dichos filamentos comprende al menos 50 % en peso de Pt, estando dichos filamentos trenzados entre sí a lo largo de su longitud de modo que cada uno de los filamentos se enrolla a al menos un otro filamento.
2. Hilo según la reivindicación 1, caracterizado por que 3 < n < 8.
3. Hilo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que cada uno de dichos filamentos tiene su propio diámetro de referencia df inferior o igual a 0,100 mm y superior o igual a 0,010 mm, definiéndose cada primer diámetro de referencia df como el diámetro de un círculo que tiene la misma área que el área en sección transversal del filamento correspondiente.
4. Hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que 0,010 mm < df < 0,075 mm; más preferiblemente 0,010 mm < df < 0,070 mm; y, con máxima preferencia, 0,010 mm < df < 0,065 mm.
5. Hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dicho hilo tiene un diámetro de referencia dw que se define como el diámetro de un círculo que tiene la misma área que el área de sección transversal del hilo, con 0,040 mm < dw < 0,300 mm.
6. Hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende al menos cuatro filamentos
7. Hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que cada uno de dichos filamentos comprende al menos 90 % en peso de Pt.
8. Hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que cada uno de dichos filamentos comprende al menos 5 % en peso de Rh.
9. Hilo según la reivindicación 3, caracterizado por que df = 0,060 mm.
10. Una malla catalítica hecha de hilo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9
11. Uso de la malla según la reivindicación 10 en una instalación para la oxidación catalítica de amoniaco a NO.
12. Instalación para la oxidación catalítica de amoniaco a NO, que comprende al menos una malla catalítica según la reivindicación 10.