PL148175B1 - Catalyst carrier matrix accepting catalytically active compounds and method of obtaining such matrix - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest matryca nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiazków, wytworzona przy uzyciu ceramiki, przeznaczona zwlaszcza dla stru¬ mieni gazów odlotowych z palenisk i urzadzen do spalania oraz dla strumieni powietrza do spalania, przy zmiennym obciazeniu tymi gazami i wzglednym ruchu matrycy nosnika* Przedmiotem wynalazku jest równiez sposób wytwarzania matrycy nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiazków* Do usuwania tlenków azotu, zawartych w gazach odlotowych, wyplywajacych z instalacji kotlowych w elektrowniach, przydatne sa znane katalizatory, bedace jednorod¬ na mieszanina ceramiki i Metalicznych zwiazków aktywnych katalitycznie* Dotychczas tego rodzaju katalizatory, które sa odpowiednikiem matryc nosnika maja strukture komórkowa, pozwalajaca na przeplyw odazotowywanych gazów odlotowych i ich rozdzielenie na niezalezne strumienie, przy czym kilka takich katalizatorów,jako nieruchomo rozmieszczone zloza, obciaza sie na przemian gazami odlotowymi poprzez zmia¬ ne kierunku ich przeplywu* Sposób wykonywania tych znanych katalizatorów, stanowiacych odpowiednik matryc nosnika, polega na homogenicznym wmieszaniu do ceramiki, jako nosni¬ ka, metalicznych, katalitycznie aktywnych zwiazków* Osiaga sie przez to wystarczajaca ich wytrzymalosc cieplna w stosunku do temperatury roboczej oraz wytrzymalosc na zmiany temperatur w procesach rozruchu i wylaczania instalacji kotlowej* Grubosc scianek komórek w tych katalizatorach dobiera sie w zaleznosci od obcia¬ zen temperaturowych, jak tez od obciazen mechanicznych i hydraulicznych pochodzacych z oczyszczania gazów odlotowych* Aby osiagnac wymagany stopien przemiany tlenków azotu, uklada sie z reguly jeden na drugim kilka tych komórkowych katalizatorów tak, aby otrzymac odpowiednio dlugie drogi reakcji w kierunku przeplywu poddawanych obróbce gazów odlotowych* Nastepnie,w celu usuniecia z gazów odlotowych duszacego zapachu, zaproponowano zainstalowanie sit molekularnych w zlozach nasypowych* Mimo, ze taki2 148 175 rodzaj katalizatora posiada znaczna aktywnosc, to jednak powoduje on znaczne straty cisnie¬ nia, powstale przy przejsciu gazów odlotowych przez zloze nasypowe. Ponadto znane se równiez katalizatory, których matryce nosnika Jest przykladowo metalowa siatka, na której calej powierzchni Jest naniesiona powloka ceramiczna, przeznaczona do przyjecia zwiezków katali¬ tycznie aktywnych* W zwiezku z tym wysunieto rózne propozycje, by przez nadanie szorstkosci powierzchni metalowej matrycy poprawic przyczepnosc ceramicznej powloki tworzec cos w ro¬ dzaju mechanicznego zazebienia* Okazalo sie jednak,zwlaszcza wtedy, gdy katalizator wysta¬ wiony jest,obok obciezen wynikajacych ze zmian temperatur jeszcze dodatkowo takze na obciaze¬ nia mechaniczne, ze ta przyczepnosc ceramicznej powloki do metalu nie jest jeszcze wyetarcza- jeca, ewentualnie jest malo odporna na uderzenie* Celem wynalazku jest opracowanie matrycy nosnika, z trwalym i niezawodnym polacze¬ niem miedzy metalowe matryce i ceramiczne powloke, przeznaczone do przyjecia zwiezku katali¬ tycznie aktywnego, które to poleczenie bedzie charakteryzowalo sie wysoke trwaloscie takze przy cieglych zmianach temperatur i przy duzych obciezeniach hydraulicznych i mechanicznych, jakie przykladowo wystepuje przy oczyszczaniu powierzchni grzejnych obiegowych regeneracyj- . nych wymienników ciepla, za pomoce stosowanych tam do oczyszczania zdmuchiwaczy sadzy* Zgodnie z wynalazkiem matryca posiada naniesiony na metalowy nosnik warstwe po¬ srednie ze szklistej emalii podkladowej, która stanowi osobny niezawodny pomost leczeniowy miedzy nosnikiem metalowym i ceramiczne warstwe wierzchnie, przy czym grubosc metalowego nos¬ nika ma sie tak do grubosci warstwy posredniej z emalii jak 1:0,1 - 1:0,3, korzystnie jak 1:0,2, a grubosc ceramicznej wierzchniej warstwy ma sie tak do grubosci warstwy posredniej z emalii jak 1:0,2 - 1:0,8, korzystnie jak 1:0,4* Korzystnie grubosc metalowego nosnika ma sie tak do grubosci warstwy posredniej z emalii jak 1:0,3, a grubosc ceramicznej wierzchniej warstwy ma sie tak do grubosci warstwy - posredniej z emalii jak 1:0,36 - 1:0,5* Dalsze ceche matrycy wealug wynalazku jest to, ze metalowy nosnik ma postac skorygowanych i/lub karbowanych blach metalowych* Sposób wytwarzania matrycy nosnika polega na tym, ze przed naniesieniem na metalo¬ wy nosnik ceramicznej warstwy wierzchniej, metalowy nosnik zanurza sie w gestej masie emalii 1 nastepnie wypala sie go w piecu w temperaturze od 800 do 900°c dla utworzenia posredniej warstwy z emalii* Nieoczekiwanie stwierdzono, ze dzieki warstwie posredniej z emalii, dzialajecej jak pomost, udalo sie uzyskac niezawodne poleczenie miedzy metalowym nosnikiem z jednej strony, a ceramiczne powloke z drugiej strony* Stwierdzono równiez, ze warstwa posrednia spelniajeca role pomostu miedzy metalowym nosnikiem i warstwe ceramiczne dzieki emalii, wyrównuje równo¬ czesnie takze zróznicowane wydluzenia wzgledne metalicznego nosnika i warstwy ceramicznej przy termicznych i mechanicznych zmiennych obciezeniach* Na skutek mozliwosci wiekszego obciezenia matrycy nosnej wedlug wynalazku, zaist¬ niala wieksza mozliwosc oczyszczania katalitycznie czynnych powierzchni* Stanowi to podstawe do dluzszej zywotnosci katalizatora, gdyz na skutek czestszego i bardziej intensywnego oczysz¬ czania - przykladowo za pomoce wyzej wymienionych, znanych z oczyszczania regeneracyjnych wymienników ciepla, zdmuchiwaczy sadzy - unika sie dluzszej trwalosci kontaktu z ewentualnie wytreconymi truciznami katalizatora* Dzieki temu, ze nosnik matrycy ma ksztalt skorugowanych i/lub karbowanych blach, , mozna tego rodzaju blachy metalowe zostawic jako elementy akumulacyjne, przykladowo takze stosowane w obiegowych regeneracyjnych wymiennikach ciepla dla wstepnego ogrzewania powietrza w kotle* Przez dodatkowe powlekanie tych elementów akumulacyjnych ceramiczne mase powlekajece, przy czym warstwa posrednia z emalii posredniczy w przyczepnosci, staje sie mozliwe doleczenie przewidzianego do odwadniania katalizatora do regeneracyjnego wymiennika ciepla dla wstepnego ogrzewania powietrza w kotle* Mozna takze ewentualnie sporzedzec katalizatory, odpowiadajace tym obiegowym rege¬ neracyjnym wymiennikom ciepla, dzieki którym mozliwe jest stale oczyszczanie obszarów, przez które aktualnie nie przeplywaje poddawane oczyszczaniu gazy odlotowe z kotla* Przy tym nada¬ wanie ksztaltu blachom nosnika wywoluje turbulencje, korzystne dla wydajnej wymiany ciepla z równoczesnie zwiekszone przemiane tlenków azotu*148 175 3 Grubosc metalowego nosnika dobiera sie korzystnie w zakresie od 0,5 do 1,0 mm, przy tym grubosc warstwy posredniej z emalii wynosi od 0,075 do 0,15 mm i grubosc warstwy ceramicznej powierzchniowej od 0,2 do 0,5 mm. Dobrany zakres grubosci dla warstwy posredniej z emalii okazal sie optymalny dla wytwarzania pomostu miedzy metalowym nosnikiem i ceramiczne warstwe wierzchnie* Okazalo sie takze, ze przez taki dobór grubosci warstwy posredniej unika sie w znacznym stopniu zamkniecia porów materialu ceramicznego materialem emaliowanym.Przedmiot wynalazku jest dokladniej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia odcinek matrycy nosnej w przekroju poprzecznym. Uwidoczniony schematycznie na rysunku odcinek pokazuje przykladowo nosnik 1, utworzony z blachy metalowej, który po zanu¬ rzeniu w cieklej emalii szklistej i przez pierwsze wypalanie zostaje zaopatrzony obustronnie w warstwe posrednie 3 z emalii szklistej • Przez naniesienie ceramicznej masy na uprzednio pokryty szkliste emalie metalowy nosnik 1 i nastepujece potem ponowne wypalanie, tworze sie na emaliowych warstwach posrednich 3, po kazdej stronie,grubsze porowate warstwy ceramiczne 5, które osiadaje w warstwach posred¬ niej 3 z emalii, zmiekczonych podczas drugiego wypalania i sluzecych jako pomost, przy czym ulegaja, ona niezawodnemu zakotwiczeniu w emalii na ksztalt mechanicznego zazebienia* Przyklad wykonania wynalazku* Dobrano blache o grubosci 0,5 mm i obcieto je na wymagane wymiary* Tak wykonany metaliczny nosnik 1 zanurzono w gestej masie szklistej emalii podkladowej, które otrzymano przez stopienie naturalnych materialów skalnych takich jak piasek, kreda i glina, przy dodaniu boraksu i sody jako topników oraz niwielkich ilosci tlenków kobaltu i niklu* Nastepnie metaliczny nosnik 1 umieszczono w piecu o temperaturze 850 C i przetrzymywano je w tym piecu tak dlugo az naniesiona na nie emalia stwardniala* Po wyjeciu z pieca metalowego nosnika 1 zmierzono jej grubosc, która wynosila 0,750 mm, a wiec grubosc posredniej warstwy 3 z emalii na jednej stronie metalicznego nosnika 1 wynosila 0,125 mm* Nastepnie na pokryty warstwe posrednil 3 metalowy nosnik nalozono obustronnie warstwe masy cera¬ micznej o grubosci 0,30 mm i znowu umieszczono go w tym samym piecu o temperaturze 850°C i przetrzymywano tak dlugo, az ceramiczna warstwa wierzchnia 5 stwardnieje* Stosunek wielkosci powierzchni przeznaczonej do przyjecia katalitycznie aktywnych zwiezków na wierzchniej warstwie ceramicznej okazal sie przy tym szczególnie korzystny w odniesieniu do ogólnej objetosci przes¬ trzennej matrycy nosnej* Przez kolejne poleczenie tych etapów procesu uzyskuje sie, w pierwszym rzedzie pewne, niezawodne poleczenie miedzy metalowym nosnikiem i warstwe posrednia z emalii w pierwszym wypa¬ laniu. W nestepujecym po tym drugim wypalaniu nastepuje szczególnie dobre poleczenie powstalej warstwy ceramicznej z emalie, co nalez/ przypisac temu, ze w trakcie drugiego wypalania emalia znowu, przynajmniej powierzchniowo, miekknie i nieregularnosci warstwy ceramicznej grzezne w zmiekczonej warstwie emaliowej* Pojecie "zwiezki dzialajece katalitycznie", stosowane w ramach wynalazku nie ogranicza sie tylko do zwiezków w sensie chemicznym, ale obejmuje takze czyste pierwiastki chemiczne i ich mieszaniny,o ile posiadaje one po£edane katalityczne wlasciwosci* Zastrzezenia patentowe 1* Matryca nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiezków, wytworzona przy uzyciu ceramiki, przeznaczona zwlaszcza dla strumieni gazów odlotowych z palenisk i urza¬ dzen do spalania oraz dla strumieni powietrza do spalania, przy zmiennym obciezeniu jej gazami przy wzglednym ruchu matrycy nosnika, zawierajeca metalowy nosnik i ceramiczne warstwe, znamienna tym, ze posiada naniesiony na metalowy nosnik /l/ warstwe posrednie /3/ ze szklistej emalii podkladowej, która stanowi pomost leczeniowy miedzy metalowym nosnikiem /l/ i ceramiczne warstwe wierzchnie /5/, przy czym grubosc metalowego nosnika /l/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ jak 1:0,1 - 1:0,3, korzystnie jak 1:0,2, a grubosc cera¬ micznej wierzchniej warstwy /5/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ jak 1:0,2 - 1:0,8, korzystnie jak 1:0,4* 2* Matryca wedlug zastrz.l, znamienna tym, ze grubosc metalowego nosnika /!/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ z emalii jak 1:0,3, a grubosc ceramicznej wierzchniej warstwy /5/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ z emalii jak 1:0,36 - 1:0,5.4 148 175 3« Matryca wedlug zastrzel, znamienna tym, ze ma postac skorugowa- nych i/lub karbowanych blach metalowych.Am Sposób wytwarzania matrycy nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiazków, w którym to sposobie na metalowy nosnik nanosi sie i wypala ceramiczne warstwe wierzchnia, znamienny tym, ze przed naniesieniem na metalowy nosnik ceramicznej warstwy wierzchniej, metalowy nosnik zanurza sie w gestej masie emalii i nastepnie wypala eie go w piecu w temperaturze od 800 do 900 C dla utworzenia posredniej warstwy z emalii.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL PL

Claims (2)

1.Zastrzezenia patentowe

1. * Matryca nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiezków, wytworzona przy uzyciu ceramiki, przeznaczona zwlaszcza dla strumieni gazów odlotowych z palenisk i urza¬ dzen do spalania oraz dla strumieni powietrza do spalania, przy zmiennym obciezeniu jej gazami przy wzglednym ruchu matrycy nosnika, zawierajeca metalowy nosnik i ceramiczne warstwe, znamienna tym, ze posiada naniesiony na metalowy nosnik /l/ warstwe posrednie /3/ ze szklistej emalii podkladowej, która stanowi pomost leczeniowy miedzy metalowym nosnikiem /l/ i ceramiczne warstwe wierzchnie /5/, przy czym grubosc metalowego nosnika /l/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ jak 1:0,1 - 1:0,3, korzystnie jak 1:0,2, a grubosc cera¬ micznej wierzchniej warstwy /5/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ jak 1:0,2 - 1:0,8, korzystnie jak 1:0,4*

2. * Matryca wedlug zastrz.l, znamienna tym, ze grubosc metalowego nosnika /!/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ z emalii jak 1:0,3, a grubosc ceramicznej wierzchniej warstwy /5/ ma sie tak do grubosci warstwy posredniej /3/ z emalii jak 1:0,36 - 1:0,5.4 148 175 3« Matryca wedlug zastrzel, znamienna tym, ze ma postac skorugowa- nych i/lub karbowanych blach metalowych. Am Sposób wytwarzania matrycy nosnika do przyjmowania katalitycznie aktywnych zwiazków, w którym to sposobie na metalowy nosnik nanosi sie i wypala ceramiczne warstwe wierzchnia, znamienny tym, ze przed naniesieniem na metalowy nosnik ceramicznej warstwy wierzchniej, metalowy nosnik zanurza sie w gestej masie emalii i nastepnie wypala eie go w piecu w temperaturze od 800 do 900 C dla utworzenia posredniej warstwy z emalii. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 400 zl PL PL