PL178774B1 - Trójwymiarowo dziane siatki z metali szlachetnych do przeprowadzania katalitycznych reakcji gazowych - Google Patents

Abstract

1. Trójwymiarowo dziane siatki z metali szlachetnych do przeprowadzania katali- tycznych reakcji gazowych, zwlaszcza do katalitycznego utleniania amoniaku za pomoca powietrza przy wytwarzaniu kwasu azotowego, w reaktorze, w którym powierzchnia siatki jest prostopadla do strumienia przeplywu gazu, znamienne tym, ze siatki sa dziane dwu- lub wielowarstwowo, a oczka poszczególnych warstw sa polaczone ze soba przez nitki runowe, przy czym na oczko przypada do dziesieciu nitek runowych i nitki runowe musza przebiegac pod katem 0 do 50° do kierunku przeplywu gazów reakcyjnych. PL

Description

Przedmiotem wynalazku są trójwymiarowo dziane siatki z metali szlachetnych do przeprowadzania katalitycznych reakcji gazowych, zwłaszcza do katalitycznego utleniania amoniaku za pomocą powietrza w celu wytworzenia kwasu azotowego.

Stosowanie katalizatorów z metali szlachetnych w postaci tkanin przepuszczających gaz jest sprawdzoną metodą przeprowadzania określonych procesów katalitycznych z optymalnymi wydajnościami. Znanym przykładem jest zastosowanie siatek katalizatorowych platyna/rod przy spalaniu amoniaku w celu wytworzenia kwasu azotowego.

Zazwyczaj siatki katalizatorowe są wytwarzane z cienkich drutów z metalu szlachetnego na krosnach tkackich. Od niedawna z opisu zgłoszeniowego EP nr 0 364 153 jest znany sposób, wytwarzania siatek katalizatorowych z drutu z metali szlachetnych za pomocą dziania. W opisie tym wymieniono również trójwymiarowe dzianie, jednak nie ma żadnych bliższych danych o strukturze dzianiny.

Zaletą dzianych siatek, jak wszystkich siatek katalizatorowych, jest duża powierzchnia katalityczna przy wytrzymałości mechanicznej i prostym sposobie wytwarzania. Jednak niedogodnością są stosunkowo wysokie straty metalu szlachetnego podczas zastosowania do reakcji, ze związaną, z tym niewielką żywotnością, siatek. Ponadto, w przypadku pionowego umieszczenia drutów względem kierunku przepływu gazów reakcyjnych na powierzchniach drutów występuje nieustalony przebieg reakcji przy odpowiednich oscylacjach temperatury. Powoduje to nieliniowy przebieg reakcji i oddziaływuje niekorzystnie na wydajność produktu i żywotność siatek.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie trójwymiarowo dzianych siatek z metali szlachetnych do przeprowadzenia katalitycznych reakcji gazowych, zwłaszcza do katalitycznego utleniania amoniaku za pomocą powietrza przy wytwarzaniu kwasu azotowego, które zapewniają wysokie wydajności produktu i stabilny przebieg reakcji. Ponadto uzyskuje się dużą żywotność siatek katalizatorowych przy możliwie niskich stratach metali szlachetnych.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku dzięki temu, że siatki są dziane dwu- lub trój warstwowo, a oczka poszczególnych warstw są połączone ze sobą przez nitki runowe, przy czym na oczko przypada do dziesięciu nitek runowych i nitki runowe muszą być umieszczone pod kątem o do 50° do kierunku przepływu gazów reakcyjnych.

178 774

Korzystnie stosuje się siatki, w których na oczko przypada dwie do sześciu nitek runowych. Długość nitek runowych wynosi korzystnie 1 do 10 mm. Ponadto jest korzystne, jeżeli nitki runowe w swoim przebiegu, równoległym do kierunku przepływu gazów reakcyjnych, odchylają się do osi przepływu najwyżej o kąt 0 do 30°. Szczególnie korzystne są kąty mniejsze niż 15°.

Takie konfiguracje siatek katalizatorowych prowadzą do istotnego zwiększenia wydajności w przypadku przemysłowego wytwarzania kwasu azotowego, dzięki czemu można zaoszczędzić metal szlachetny podczas załadunku reaktora, co jest związane ze zmniejszeniem strat metalu szlachetnego i zwiększeniem żywotności siatki katalizatorowej w reaktorze. Nieoczekiwanie wyeliminowano również oscylacje temperatury i lokalne przegrzania siatki katalizatora podczas reakcji.

W celu wytworzenia takich siatek katalizatorowych stosuje się korzystnie płaskie dziewiarki szydełkujące z co najmniej dwoma łożyskami igłowymi. Nitki runa wytwarza się przez połączenie oczek przedniego i tylnego łożyska igłowego. Nitki runa można również wielokrotnie wstawiać w rzędzie oczek, aby uzyskać duży udział takich nitek na jednostkę powierzchni. Zwiększa to dodatkowo wytrzymałość na zgniatanie i stabilność siatek. Przy jednakowym ciężarze powierzchniowym siatki te wykazują lepszą jednorodność w porównaniu do tkanych lub dzianych pojedynczych siatek, umieszczonych w wielu warstwach.

Przykład

Trójwymiarowo dzianą siatkę wytwarza się płaską dziewiarką szydełkującą z dwoma łożyskami igłowymi.

Nitki runa wytwarza się przez połączenie oczek przedniego i tylnego łożyska igłowego.

Otrzymuje się trójwymiarowo dzianą siatkę, w której dwie warstwy dzianej powierzchni połączone są ze sobą wzajemnie poprzez włókna runowe, w ilości 6 sztuk na oczko. Włókna runowe przebiegaj ą pod kątem 30° w stosunku do kierunku przepływu gazu.

Trójwymiarowo dziana siatka z włóknami runowymi w ilości 6 sztuk na oczko przebiegającymi pod kątem 30° jest przedstawiona na rysunku na fig. 1, na którym D oznaczone są włókna runowe łączące warstwy dziane.

Dla porównania fig. 2 przedstawia porównawczą, jednowarstwową dzianą siatkę katalizatora według najbliższego stanu techniki (PLATINI®).

Otrzymaną trójwymiarowo dzianą siatkę wprowadza się do reaktora do utleniania amoniaku - fig. 3 prostopadle do kierunku strumienia gazu.

Przebieg strumienia gazu reakcyjnego przez trójwymiarowo dzianą siatkę katalizatora przedstawiono na fig. 4, na której A oznacza odcinek drutu, umieszczony prostopadle do kierunku strumienia gazu, a B oznacza odcinek włókien rurowych, umieszczonych ukośnie w stosunku do kierunku strumienia gazu.

Porównanie przebiegu potwierdza, że wprowadzenie włókien runowych B prowadzi do zwiększenia katalitycznie czynnej powierzchni katalizatora.

178 774

178 774

178 774

2N0 + ¹/₂Q₂+H₂0

2HN0 do wytwarzania składników nawozów sztucznych

178 774

178 774

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Trójwymiarowo dziane siatki z metali szlachetnych do przeprowadzania katalitycznych reakcji gazowych, zwłaszcza do katalitycznego utleniania amoniaku za pomocą powietrza przy wytwarzaniu kwasu azotowego, w reaktorze, w którym powierzchnia siatki jest prostopadła do strumienia przepływu gazu, znamienne tym, że siatki są dziane dwu- lub wielowarstwowo, a oczka poszczególnych warstw sa połączone ze sobą przez nitki runowe, przy czym na oczko przypada do dziesięciu nitek runowych i nitki runowe muszą przebiegać pod kątem 0 do 50° do kierunku przepływu gazów reakcyjnych.
2. 2. Siatki według zastrz. 1, znamienne tym, że na oczko przypada dwie do sześciu nitek runowych.
3. 3. Siatki według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że nitki runowe mają długość 1 do 10 mm.
4. 4. Siatki według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że nitki runowe w swoim przebiegu, równoległym do kierunku przepływu gazów reakcyjnych, odchylają, się od osi przepływu najwyżej o kąt 0 do 30°.