RU182285U1 - Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций - Google Patents
Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций Download PDFInfo
- Publication number
- RU182285U1 RU182285U1 RU2017130026U RU2017130026U RU182285U1 RU 182285 U1 RU182285 U1 RU 182285U1 RU 2017130026 U RU2017130026 U RU 2017130026U RU 2017130026 U RU2017130026 U RU 2017130026U RU 182285 U1 RU182285 U1 RU 182285U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- catalytic
- forming
- reactions
- reaction stream
- Prior art date
Links
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 9
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 208000028755 loss of height Diseases 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
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. Описан каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций в движущемся реакционном потоке, состоящий из попеременно чередующихся слоев гибкого микроволокнистого каталитического материала в виде прессованных плоских полотен и слоев проницаемого для реакционного потока объемного структурообразующего элемента, образуя при этом в совокупности призму, основание которой перпендикулярно направлению расположения слоев, каталитический блок содержит попеременно чередующиеся со слоями каталитического материала слои основных объемных структурообразующих элементов высотой 1-20 мм и дополнительные плоские структурообразующие элементы толщиной 0.5-3 мм. Блок характеризуется повышенной механической стабильностью и прочностью. 1 ил.
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, B01J 23/70, 1996.11.27, Пат. РФ №2289565, С07С 7/167, 2006.12.20, Пат. РФ №2252208, С07С 19/01, С07С 19/045, 2005.05.20, Пат. №2250890, С07С 17/10, С07С 19/01, 2005.04.27, Пат. РФ №2250891, С07С 21/06, С07С 17/25, 2005.04.27, Пат. РФ №2252915, МПК С01В 17/78, B01J 23/56, 2005.05.27).
В то же время, существует задача поиска оптимального способа расположения такого катализатора в реакционном объеме, обеспечивающего максимальную эффективность осуществления реакции (достижение высоких конверсий исходных реагентов и селективностей превращения) в движущемся газовом, жидкостном или газо-жидкостном реакционном потоке при минимальных габаритах контактного устройства (реактора) и минимальном гидравлическом сопротивлении реакционному потоку.
Известно устройство для проведения гетерогенных каталитических реакций, содержащее корпус прямоугольного сечения, внутри которого расположена камера горения с горелкой и патрубком для подвода вентиляционных выбросов, камера дожига с каталитическим элементом, каталитический элемент выполнен из нескольких слоев стекловолокнистой ткани, активированной металлами и/или их оксидами, которые протянуты через стержни, закрепленные в корпусе в два ряда в шахматном порядке (Пат. РФ №2171430, F23G 7/06, .27.07.2001). Такое расположение катализатора позволяет обеспечить относительную компактность устройства при сохранении низкого гидравлического сопротивления слоя катализатора потоку реакционной смеси.
Недостатком этого устройства является сложность установки и замены катализатора, а также трудности герметизации краев слоя, которые могут приводить к проскоку непрореагировавшей реакционной смеси мимо слоя катализатора вдоль стенок каталитического реактора, снижая эффективность его функционирования. Кроме того, габариты и металлоемкость устройства достаточно велики.
Известна также каталитическая система с радиальным слоем стеклотканного материала, содержащая хотя бы один слой гибкого волокнистого катализатора и опорно-распределительное симметричное устройство, осевая линия которого либо совпадает с направлением движения потока реакционной смеси, либо отклоняется от него на угол не более 30°, где катализатор устанавливают на частично или полностью проницаемой для потока реакционной смеси боковой поверхности устройства (Пат. РФ №2200622, B01J 8/04, 2002.02.26, 2003.03.20). Система отличается низким гидравлическим сопротивлением и высокой эффективностью осуществления реакции.
Недостатками этой системы являются низкая в ряде случаев эффективность протекания реакций из-за с недостаточно равномерного распределения реакционного потока по сечению слоя, а также из-за возможности диффузионного проскока реагентов, связанной с малой толщиной слоя катализатора (реализация режима идеального смешения). Кроме того, такая система недостаточно компактна.
Известен каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций в движущемся реакционном потоке, состоящий из попеременно чередующихся слоев гибкого микроволокнистого каталитического материала, в виде тканных, либо плетеных, либо прессованных плоских полотен, и слоев проницаемого для реакционного потока объемного структурообразующего элемента, отличающийся тем, что слои гибкого каталитического материала и структурообразующего элемента расположены относительно друг друга на расстоянии 1-20 мм, образуя при этом в совокупности призму, основание которой перпендикулярно направлению расположения слоев (Пат. РФ №101652, B01J 8/00, 27.01.2011). При этом структурообразующий элемент может быть выполнен в виде гибкой равномерно гофрированной ленты, либо равномерно гофрированной сетки, либо гибкой сетки объемного плетения. Основание образованной призмы может иметь либо треугольную, либо квадратную, либо прямоугольную, либо ромбовидную, либо шестиугольную форму, а микроволокнистый каталитический материал может быть выполнен на основе стеклотканевого носителя. Из таких каталитических блоков, плотно упакованных боковыми гранями друг к другу, и ориентированных относительно движущегося реакционного потока таким образом, чтобы он двигался внутри каждого каталитического блока в направлении, параллельном его боковым граням, могут формироваться каталитические системы различного размера и различной формы для использования в каталитических реакторах большого размера.
К достоинствам этого блока относится возможность компактного и технологически простого формирования каталитических систем в больших каталитических реакторах при сохранении высокой эффективности протекания каталитических реакций и низкого гидравлического сопротивления каталитической системы потоку реакционной смеси.
К недостаткам такого блока можно отнести его недостаточную механическую стабильность. В частности, при использовании в качестве структурообразующего элемента гофрированной металлической сетки, слои гибкого катализатора могут принимать форму структурирующих гофров, в результате блок будет складываться с потерей высоты части или всех каналов, что будет нарушать его геометрическую однородность, изменять его внешние габариты и негативно влиять на его гидравлическое сопротивление.
Полезная модель решает задачу упрощения конструкции каталитического блока для осуществления гетерогенных реакций.
Технический результат - высокая механическая стабильность блока, при этом сохраняются все его исходные достоинства (возможность компактного и технологически простого формирования каталитических систем в больших каталитических реакторах при сохранении высокой эффективности протекания каталитических реакций, низкого гидравлического сопротивления каталитической системы потоку реакционной смеси.
Задача решается тем, что предложен каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций в движущемся реакционном потоке, состоящий из попеременно чередующихся слоев гибкого микроволокнистого каталитического материала в виде прессованных плоских полотен и слоев проницаемого для реакционного потока объемного структурообразующего элемента, образуя при этом в совокупности призму, основание которой перпендикулярно направлению расположения слоев, который содержит попеременно чередующиеся со слоями каталитического материала слои основных объемных структурообразующих элементов высотой 1-20 мм и дополнительные плоские структурообразующие элементы толщиной 0.1-3 мм.
Система поясняется Фиг., на которой изображен общий вид каталитического блока с прямоугольным основанием призмы, где: 1 - полотно катализатора, 2 -основной объемный структурообразующий элемент, 3 - дополнительный плоский структурообразующий элемент.
Каталитический блок состоит из слоев гибкого микроволокнистого каталитического материала 1, в виде плоских прессованных полотен, между которыми расположены слои основного структурообразующего элемента 2, которые обеспечивает необходимое расстояние между слоями каталитического полотна для прохода реакционной смеси при сохранении равномерности этого расстояния по сечению каталитического блока, а также дополнительные плоские структурообразующие элементы 3, обеспечивающие механическую прочность и стабильность блока.
Оптимальная высота основного структурообразующего элемента лежит в диапазоне 1-20 мм. При высоте менее 1 мм может существенно возрастать гидравлическое сопротивление каталитического блока, при увеличении высоты свыше 20 мм может ухудшаться массоперенос реагентов к поверхности катализатора, что негативно скажется на эффективности осуществления реакции. В качестве основного структурообразующего элемента возможно использование гибкой гофрированной ленты. Более предпочтительно использование проницаемой гофрированной ленты (сетки), которая обеспечит возможность перераспределения реакционного потока между каналами гофра и тем самым повысит эффективность массообмена и улучшит равномерность распределения реакционного потока по сечению каталитического блока. Также возможно использование сеток объемного плетения, которые способны обеспечивать необходимые расстояния между слоями каталитического полотна в условиях внешних механических нагрузок на каталитический блок.
Оптимальная толщина дополнительных плоских структурообразующих элементов составляет 0.1-3 мм. При толщине менее 0.1 мм прочность этих элементов может оказаться недостаточной, при толщине более 3 мм расход материала на их создание может оказаться избыточно высоким, кроме того, в этом случае эти элементы будут занимать слишком большую часть объема блока, тем самым снижая его эффективность. Для изготовления дополнительных плоских структурообразующих элементов могут использоваться плоские металлические ленты и сетки.
Применение описанных блоков позволяет формировать слои катализаторов произвольной формы и размера с высокой механической стабильностью и устойчивостью к механическим и температурным шокам. В таких слоях будет стабильно обеспечиваться высокая эффективность протекания каталитических реакций, низкое гидравлическое сопротивление потоку реакционной смеси при обеспечении равномерного распределения потока реакционной смеси по сечению слоев и предотвращении диффузионных проскоков реагентов. Применение описанных блоков позволяет проводить каталитическую реакцию в компактном реакторе с весьма малыми габаритами и металлоемкостью. Кроме того, механическая стабильность блоков, позволяет располагать их в любой геометрической ориентации (вертикально, горизонтально и пр.), что существенно расширяет возможности их практического применения.
Пример
Каталитический блок для осуществления гетерогенных каталитических реакций состоит из попеременно чередующихся слоев гибкого каталитического материала на основе стекловолокнистого носителя в виде прессованных плоских полотен и структурирующих элементов, образуя при этом в совокупности призму, основание которой перпендикулярно направлению расположения слоев и имеет форму квадрата со стороной 160 мм. При этом используются два попеременно чередующихся типа структурирующих элементов: слои гофрированной металлической сетки с высотой гофра 5 мм и плоские металлические сетки толщиной 1 мм.
Комбинация гофрированных сеток и прилежащих к ним полотен катализаторов образуют регулярно расположенные каналы для прохода реакционного потока вдоль поверхности каталитических полотен. При этом такие каналы имеют одинаковую высоту (~5 мм), что обуславливает геометрическую однородность блока, высокую эффективность массопереноса реагентов из потока к поверхности катализаторов и низкое гидравлическое сопротивление. Плоские металлические сетки между полотнами катализатора обеспечивают механическую стабильность и прочность блока, его долговременную устойчивость при механических и термических нагрузках.
В аналогичном блоке, не содержащем плоских металлических сеток, под внешними нагрузками в ходе эксплуатации может происходить «схлопывание» гофрированных сеток, приводящее к изменению внешних габаритов блока и его внутренней структуры. В таких блоках и слоях катализатора, сформированных из таких блоков, могут появляться зоны повышенной плотности, где катализатор становится малодоступным для реагентов, а также зоны проскока реакционного потока, что существенно снижает его эффективность.
Claims (1)
- Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций в движущемся реакционном потоке, состоящий из попеременно чередующихся слоев гибкого микроволокнистого каталитического материала в виде прессованных плоских полотен и слоев проницаемого для реакционного потока объемного структурообразующего элемента, образуя при этом в совокупности призму, основание которой перпендикулярно направлению расположения слоев, отличающийся тем, что каталитический блок дополнительно содержит попеременно чередующиеся со слоями каталитического материала плоские структурообразующие элементы толщиной 0.1-3 мм, при этом высота слоев объемного структурообразующего элемента составляет 1-20 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130026U RU182285U1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130026U RU182285U1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116248U Division RU174588U1 (ru) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182285U1 true RU182285U1 (ru) | 2018-08-13 |
Family
ID=63177488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017130026U RU182285U1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182285U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200622C1 (ru) * | 2002-02-26 | 2003-03-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Способ проведения гетерогенных каталитических реакций |
RU101652U1 (ru) * | 2010-08-02 | 2011-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им.Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций |
RU145037U1 (ru) * | 2014-04-15 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций |
-
2017
- 2017-08-24 RU RU2017130026U patent/RU182285U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200622C1 (ru) * | 2002-02-26 | 2003-03-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Способ проведения гетерогенных каталитических реакций |
RU101652U1 (ru) * | 2010-08-02 | 2011-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им.Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций |
RU145037U1 (ru) * | 2014-04-15 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU101652U1 (ru) | Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций | |
RU174588U1 (ru) | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций | |
RU180314U1 (ru) | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций | |
US3528783A (en) | Multilayer catalytic reactor | |
JP4544465B2 (ja) | 触媒構造体と被処理ガス浄化装置 | |
US7761994B2 (en) | Reactor with expandable structure providing improved heat transfer | |
US3704869A (en) | Gas/liquid film contact apparatus | |
RU66975U1 (ru) | Каталитическая система для осуществления гетерогенных реакций | |
DE602008001019D1 (de) | Wabenfilter | |
US20090154632A1 (en) | Optimizer Hydraulic Enhancement Using Milled Plate | |
RU177270U1 (ru) | Блок для осуществления каталитических гетерогенных реакций | |
RU176547U1 (ru) | Блок для осуществления каталитических гетерогенных реакций | |
RU145037U1 (ru) | Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций | |
CN205527732U (zh) | 带表面多孔化微凸台阵列结构催化剂载体的制氢微重整器 | |
RU2018106971A (ru) | Трубный изотермический каталитичечкий реактор | |
RU182285U1 (ru) | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций | |
RU182286U1 (ru) | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций | |
US5262130A (en) | Fixed bed chemical reactor | |
RU177155U1 (ru) | Блок для осуществления каталитических гетерогенных реакций | |
RU180450U1 (ru) | Каталитический блок для осуществления гетерогенных реакций | |
RU101653U1 (ru) | Каталитический блок и каталитическая система для дожига вредных органических примесей в отходящих газах | |
CN110803679A (zh) | 具有流速分布均匀性的甲醇重整制氢反应器 | |
RU2200622C1 (ru) | Способ проведения гетерогенных каталитических реакций | |
KR100995011B1 (ko) | 파형 구조를 사용한 유체용 필터 | |
US20030086846A1 (en) | Monolith stacking configuration for improved flooding |