RU166263U1 - Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций - Google Patents

Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций Download PDF

Info

Publication number
RU166263U1
RU166263U1 RU2016109690/04U RU2016109690U RU166263U1 RU 166263 U1 RU166263 U1 RU 166263U1 RU 2016109690/04 U RU2016109690/04 U RU 2016109690/04U RU 2016109690 U RU2016109690 U RU 2016109690U RU 166263 U1 RU166263 U1 RU 166263U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalytic
cartridge according
microfibers
threads
loop
Prior art date
Application number
RU2016109690/04U
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Николаевич Загоруйко
Сергей Алексеевич Лопатин
Сергей Валерьевич Зажигалов
Данил Александрович Писарев
Павел Евгеньевич Микенин
Дмитрий Васильевич Баранов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2016109690/04U priority Critical patent/RU166263U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU166263U1 publication Critical patent/RU166263U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58Fabrics or filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

1. Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций с катализатором, состоящим из нитей, скрученных из каталитических микроволокон, отличающийся тем, что картридж содержит более чем один каталитический элемент, каждый из которых выполнен из каталитической нити с толщиной от 0.1 мм до 5 мм в форме петли, либо другой фигуры, включающей петлю.2. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что каждый каталитический элемент содержит два плоских опорных полотна, расположенных параллельно друг другу на расстоянии от 1 мм до 50 мм и скрепленных между собой регулярно расположенными каталитическими элементами из каталитических нитей в форме петель или других фигур, включающих петлю.3. Каталитический картридж по п. 2, отличающийся тем, что плоские опорные полотна выполнены в форме тканых или плетеных полотен из нитей микроволокнистого катализатора.4. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что каталитические микроволокна представляют собой стеклянные, металлические, минеральные, углеродные, полимерные или иные волокна диаметром от 1 мкм до 30 мкм, на поверхности которых находятся каталитически активные компоненты.5. Каталитический картридж по п. 4, отличающийся тем, что на поверхности микроволокон может находиться дополнительный слой вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, например, слой диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана или активированного углерода.6. Каталитический картридж по п. 5, отличающийся тем, что в качестве активных компонентов на поверхности микроволокон он содержит благородные металлы, такие как: платина, палладий, золото, серебро и/или оксиды переходных металлов:

Description

Полезная модель относится к области химии, а именно к устройствам и системам для проведения гетерогенных каталитических реакций и может применяться для производства различных химических продуктов и реагентов, а также для очистки и обезвреживания газообразных и жидких выбросов.
Известен ряд каталитических систем, выполненных на основе гибких структурированных микроволокнистых носителей, в частности - стеклотканей, применение которых в ряде каталитических реакций является чрезвычайно перспективным. (Пат. РФ №№2069584, B01J 23/38, 1996.11.27; 289565, С07С 7/167, 2006.12.20; 2252208, С07С 19/01, 2005.05.20; 2250890, С07С 17/10, 2005.04.27; 2250891, С07С 21/06, 2005.04.27; 2252915, С01В 17/78, B01J 23/56, 2005.05.27).
В то же время, актуальны задачи поиска как оптимальной структуры самого микроволокнистого материала, так и оптимального способа его расположения в реакционном объеме, обеспечивающие максимальную эффективность осуществления реакции (достижение высоких конверсии исходных реагентов и селективностей превращения) в движущемся газовом, жидкостном или газо-жидкостном реакционном потоке при минимальных габаритах контактного устройства (реактора), его невысокой стоимостью и минимальном гидравлическом сопротивлении реакционному потоку.
Структурирование микроволокон катализатора в виде тканных или плетенных тканей обеспечивает высокую прочность и гибкость каталитического материала. Однако, в ходе реакции транспорт компонентов реакционной смеси ослабляется в зоне переплетения взаимно перекрывающих друг друга нитей катализатора. Учитывая, что на зоны такого переплетения приходится значительная часть (до 50% и более) поверхности каталитической ткани, это может приводить к ухудшению транспорта реагентов к поверхности каталитически активных микроволокон. Кроме того, при нанесении активного компонента на микроволокнистую ткань путем пропитки, большая часть пропиточного раствора может аккумулироваться за счет сил поверхностного натяжения как раз в зонах пересечения нитей, в результате чего большая часть активного компонента может оказаться сконцентрированной именно в наименее доступной для реагентов области каталитической ткани, что может привести к дальнейшему снижению эффективности использования активного компонента. В этой связи актуальна разработка новых геометрических форм микроволокнистых материалов, в которых пересечение нитей, состоящих из микроволокон, минимизируется или полностью исключается.
Известные микроволокнистые каталитические ткани могут быть структурированы в каталитические картриджи, содержащие дополнительные структурообразующие элементы.
В частности, известны каталитические системы для осуществления гетерогенных реакций в движущемся реакционном потоке, состоящие из гибкого микроволокнистого каталитического материала, в виде плоских полотен либо тканных, либо плетеных либо прессованных, и структурообразующего элемента, в которой система выполнена в форме цилиндра или призмы многоугольного сечения, а структурообразующий элемент расположен между полотнами катализатора, обеспечивая расстояние между ними от 0.5 до 10 мм (Пат. РФ №№66975, B01J 8/00, 2007.10.10; 101652, B01J 8/00,. 2011.01.27). Применение описанных систем обеспечивает высокую эффективность протекания каталитических реакций, низкое гидравлическое сопротивление системы потоку реакционной смеси при обеспечении равномерного распределения потока реакционной смеси по сечению системы и предотвращении диффузионных проскоков реагентов через слой катализатора.
Недостатком таких систем является необходимость использования структурирующих элементов в виде гофрированных или плетеных металлических сеток. Это существенно осложняет процесс изготовления таких каталитических систем, а также повышает их вес, металлоемкость и стоимость, особенно в случае изготовления таких элементов из материалов с повышенной коррозионной и термической стойкостью. По этой причине актуальна разработка конструкций каталитических картриджей на основе микроволокнистых катализаторов, в которых использование металлических структурирующих элементов было бы минимизировано или полностью исключено.
Полезная модель решает задачу разработки каталитического картриджа для осуществления гетерогенных реакций с катализатором на основе микроволокнистого носителя, обеспечивающий возможность компактной, недорогой и технологически простой упаковки катализатора,
Технический результат - высокая эффективность протекания каталитических реакций.
Задача решается тем, что каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций с катализатором, состоящим из нитей, скрученных из каталитических микроволокон, содержит более, чем один каталитический элемент, каждый из которых выполнен из каталитической нити с толщиной от 0.1 до 5 мм в форме петли, либо другой фигуры, включающей петлю. Каждый такой каталитический элемент может содержать два плоских опорных полотна, расположенных параллельно друг другу на расстоянии от 1 до 50 мм, и скрепленных между собой регулярно расположенными каталитическими элементами из каталитических нитей в форме петель или других фигур, включающих петлю. При этом указанные полотна могут быть выполнены в форме тканных или плетеных полотен из нитей микроволокнистого катализатора.
Каталитический элемент может быть выполнен в форме лемнискаты с двумя или тремя фокусами. Микроволокна, из которых состоит описанный каталитический элемент, могут представлять собой стеклянные, металлические, минеральные, углеродные, полимерные или иные волокна диаметром от 1 до 30 мкм, на поверхности которых находятся каталитически активные компоненты. Кроме того, на поверхности микроволокон может находиться дополнительный слой вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, например, слой диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана или активированного углерода. В качестве активных компонентов на поверхности микроволокон могут использоваться благородные металлы, такие как: платина, палладий, золото, серебро и др. и/или оксиды переходных металлов: никеля, железа, меди, хрома, ванадия, кобальта, редкоземельных металлов и др.
Картридж может иметь внешнюю форму призмы с треугольным, прямоугольным или многоугольным сечением, в которой каталитические элементы расположены перпендикулярно плоскости основания призмы, либо внешнюю форму круглого, овального или спирального цилиндра, в котором каталитические элементы расположены перпендикулярно плоскости основания цилиндра.
Полезная модель состоит из микроволокнистых нитей, сформированных в виде петель или лемнискат, в которых пересечение и переплетение нитей минимально или вообще полностью отсутствует. Это позволяет существенно улучшить доступность каталитических микроволокон для компонентов реакционной смеси, интенсифицировать процессы массопереноса и таким образом повысить эффективность использования активного компонента катализатора. Кроме того, из предложенных петлеобразных элементов формируется механически устойчивая, гибкая, упругая и хорошо проницаемая для реакционного потока структура с однородным объемным строением, что позволяет свести к минимуму использование дополнительных структурирующих элементов или полностью отказаться от них. Это существенно упрощает процесс производства картриджей, существенно снижает их вес и стоимость, при сохранении всех важных достоинств.
Полезная модель поясняется Фиг. 1, на которой изображен внешний вид каталитических элементов, выполненных в форме замкнутой (Фиг. 1а) или незамкнутой петли (Фиг. 1б), либо двухфокусной лемнискаты (Фиг. 1в). Эти элементы в комбинации со слоями опорных полотен могут образовывать структуру каталитического картриджа, как это показано на чертежах Фиг. 1г-е. На Фиг. 1 ж изображен призматический каталитический картридж, состоящий из нескольких описанных картриджей, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно основанию призмы.
Возможность широкого выбора материала волокон, методов его модификаций, а также природы и способов формирования активных компонентов, обеспечивают высокую универсальность предложенных каталитических картриджей и весьма широкий спектр их возможных применений.
Картридж отличается высокой эффективностью транспорта реагентов из реакционного потока к активной поверхности микроволокнистого катализатора, за счет чего достигается общая высокая эффективность протекания каталитических реакций. При этом сохраняется низкое гидравлическое сопротивление картриджа потоку реакционной смеси и минимальный риск его забивки твердыми механическими примесями при использовании в сильно загрязненных реакционных потоках, при обеспечении равномерного распределения потока реакционной смеси по сечению картриджа. Кроме того, предложенные картриджи имеют низкий вес, существенно более дешевы и просты при производстве вследствие отказа от использования металлических структурирующих элементов. При этом обеспечивается механическая стабильность слоя катализатора, позволяющая располагать картриджи в любой геометрической ориентации (вертикально, горизонтально и пр.), и дающая возможность формировать упаковки катализатора любого размера и любой геометрии.

Claims (8)

1. Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций с катализатором, состоящим из нитей, скрученных из каталитических микроволокон, отличающийся тем, что картридж содержит более чем один каталитический элемент, каждый из которых выполнен из каталитической нити с толщиной от 0.1 мм до 5 мм в форме петли, либо другой фигуры, включающей петлю.
2. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что каждый каталитический элемент содержит два плоских опорных полотна, расположенных параллельно друг другу на расстоянии от 1 мм до 50 мм и скрепленных между собой регулярно расположенными каталитическими элементами из каталитических нитей в форме петель или других фигур, включающих петлю.
3. Каталитический картридж по п. 2, отличающийся тем, что плоские опорные полотна выполнены в форме тканых или плетеных полотен из нитей микроволокнистого катализатора.
4. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что каталитические микроволокна представляют собой стеклянные, металлические, минеральные, углеродные, полимерные или иные волокна диаметром от 1 мкм до 30 мкм, на поверхности которых находятся каталитически активные компоненты.
5. Каталитический картридж по п. 4, отличающийся тем, что на поверхности микроволокон может находиться дополнительный слой вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, например, слой диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана или активированного углерода.
6. Каталитический картридж по п. 5, отличающийся тем, что в качестве активных компонентов на поверхности микроволокон он содержит благородные металлы, такие как: платина, палладий, золото, серебро и/или оксиды переходных металлов: никеля, железа, меди, хрома, ванадия, кобальта, редкоземельных металлов.
7. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что он имеет внешнюю форму призмы с треугольным, прямоугольным или многоугольным сечением, в которой каталитические элементы расположены перпендикулярно плоскости основания призмы.
8. Каталитический картридж по п. 1, отличающийся тем, что он имеет внешнюю форму круглого, овального или спирального цилиндра, в котором каталитические элементы расположены перпендикулярно плоскости основания цилиндра.
Figure 00000001
RU2016109690/04U 2016-03-17 2016-03-17 Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций RU166263U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109690/04U RU166263U1 (ru) 2016-03-17 2016-03-17 Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109690/04U RU166263U1 (ru) 2016-03-17 2016-03-17 Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU166263U1 true RU166263U1 (ru) 2016-11-20

Family

ID=57792748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109690/04U RU166263U1 (ru) 2016-03-17 2016-03-17 Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU166263U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2387561C (en) Conversion of nitrogen oxides in the presence of a catalyst supported of a mesh-like structure
US2867425A (en) Mass transfer process and packing units therefor
RU101652U1 (ru) Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций
TW301614B (ru)
CA1304067C (en) Ammonia oxidation catalyst pack
ES2229130T3 (es) Gasas de catalizador tridimensionales tricotadas en dos o mas capas.
BG99382A (bg) Нишки със спираловиден елемент,тяхното комплектоване и използване като катализатор и/или за регенериране на благородни метали
US3243170A (en) Tower packing units
RU180314U1 (ru) Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций
RU166263U1 (ru) Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций
US20190022592A1 (en) Hollow fiber membrane module
US9757720B2 (en) Catalyst having a three-dimensional dent structure in the form of a hexagon
Shu et al. Improvement of Water-, Sulfur Dioxide-, and Dust-Resistance in Selective Catalytic Reduction of NO x with NH3 Using a Wire-Mesh Honeycomb Catalyst
RU174588U1 (ru) Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций
RU145037U1 (ru) Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций
KR20140027300A (ko) 은-함유 니트 위에서의 메탄올의 포름알데히드로의 산화적 탈수소화 방법
JP6326588B2 (ja) 繊維シートを基材とする活性金属担持触媒及びその製造方法
RU176547U1 (ru) Блок для осуществления каталитических гетерогенных реакций
RU177270U1 (ru) Блок для осуществления каталитических гетерогенных реакций
RU2001111599A (ru) Каталитический реактор для получения синтез-газа
RU180450U1 (ru) Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций
US7931255B2 (en) Fabric packing
RU182286U1 (ru) Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций
RU182285U1 (ru) Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций
RU101653U1 (ru) Каталитический блок и каталитическая система для дожига вредных органических примесей в отходящих газах