RU2212272C1 - Platinoid catalyst in form of wire netting - Google Patents
Platinoid catalyst in form of wire nettingInfo
- Publication number
- RU2212272C1 RU2212272C1 RU2002131702/12A RU2002131702A RU2212272C1 RU 2212272 C1 RU2212272 C1 RU 2212272C1 RU 2002131702/12 A RU2002131702/12 A RU 2002131702/12A RU 2002131702 A RU2002131702 A RU 2002131702A RU 2212272 C1 RU2212272 C1 RU 2212272C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platinum
- woven
- netting
- platinoid
- catalyst
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 42
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims abstract description 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 41
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 38
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 abstract description 2
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 4
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B01J35/58—
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/24—Nitric oxide (NO)
- C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
- C01B21/265—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам платиноидных катализаторов, изготовленных в форме металлотканой проволочной сетки. Область использования предлагаемого катализатора включает производства азотной кислоты и азотных удобрений, производство синильной кислоты, производства нитритов и нитратов и другие производства, содержащие в технологической схеме каталитическую конверсию аммиака до оксидов азота. The invention relates to devices of platinum catalysts made in the form of a metal-woven wire mesh. The scope of the proposed catalyst includes the production of nitric acid and nitrogen fertilizers, the production of hydrocyanic acid, the production of nitrites and nitrates, and other industries containing in the technological scheme the catalytic conversion of ammonia to nitrogen oxides.
Широко известны и повсеместно применяются на протяжении многих десятилетий платиноидные катализаторы в форме проволочных сеток, изготовленных из сплавов платины с родием, палладием, рутением и другими металлами платиновой группы и сотканых из нитей (проволок) диаметром 0,06-0,1 мм (см, например, Атрощенко, Каргин "Технология азотной кислоты", М.: ГНТИХЛ, 1962, стр.37; Караваев "Каталитическое окисление аммиака", М.: Химия, 1983, стр.41, 55). Описанные в указанных источниках и используемые на практике платиноидные катализаторы в форме тканых проволочных сеток простого переплетения имеют симметричную структуру, т. е. структуру, характеризующуюся квадратной тканой ячейкой. При такой геометрии структуры число нитей на единице длины по обоим взаимно перпендикулярным направлениям тканья (по "утку" и по "основе") равны между собой. Platinum catalysts in the form of wire networks made of alloys of platinum with rhodium, palladium, ruthenium and other platinum group metals and woven from threads (wires) with a diameter of 0.06-0.1 mm (cm, for example, Atroshchenko, Kargin "Technology of nitric acid", M .: GNTIHL, 1962, p. 37; Karavaev "Catalytic oxidation of ammonia", M .: Chemistry, 1983, p. 41, 55). The platinum catalysts described in the indicated sources and used in practice in the form of woven simple-woven wire mesh have a symmetrical structure, i.e., a structure characterized by a square woven cell. With such a geometry of the structure, the number of threads per unit length in both mutually perpendicular textile directions (along the “weft” and the “warp”) are equal to each other.
Такие платиноидные катализаторы в форме проволочной сетки с квадратной тканой ячейкой характеризуются существенными недостатками, несмотря на их широкое использование в промышленности в течение, практически, столетия. Этот вывод о недостатках квадратной тканой ячейки был сделан нами на основе анализа результатов исследований макрокинетики и механизма реакции окисления аммиака на одиночной платиноидной каталитической нити-проволоке, приведенных в работах: В. В. Барелко, П.И. Хальзов, В.Н. Доронин "Исследование динамических особенностей процессов перестройки поверхности монолитной платины, стимулированных гетерогенно-каталитической реакцией" Поверхность (физика, химия и механика), 1982, N6, с.91-97; В.В. Барелко, П.И. Хальзов, В.И. Чернышов "Динамические особенности реакции окисления аммиака на платиноидных сплавах" Химическая промышленность, 1987, N8, с.506. Из проведенного анализа следовало, что эффективность конверсии аммиака в оксиды азота в значительной степени зависит (естественно, при идентичности прочих параметров) от плотности перекрестий проволок (узлов) в тканой структуре платиноидного сеточного катализатора. Это обстоятельство связано с тем, что узлы сеточной тканой структуры и части проволок, прилегающих к узлам, характеризуются значительным снижением каталитической активности в связи со снижением интенсивности массообменных процессов в этих зонах каталитической сетки. Поскольку интенсивность конверсии аммиака лимитируется диффузионным фактором, то снижение скорости массопереноса к поверхности каталитической сетки приводит к пропорциональному снижению эффективности работы каталитической сетки. Иными словами, съем оксидов азота с единицы массы платиноидного катализатора уменьшается с увеличением плотности узлов в тканой структуре каталитической сетки. Эта установленная закономерность позволила выдвинуть гипотезу, в соответствии с которой утверждалось, что платиноидный катализатор в форме проволочной сетки с квадратной ячейкой не обладает оптимальной структурой, поскольку не позволяет независимо варьировать таким важным для эффективности процесса параметром, как плотность узлов тканой структуры. А именно: при уменьшении плотности узлов (путем эквивалентного уменьшения числа нитей и по "утку", и по "основе" в тканой структуре сетки) рост эффективности платиноидного катализатора не компенсирует потери активности, обусловленной увеличением размера ячейки и связанным с этим фактором возросшим проскоком аммиака; с другой стороны, рост активности платиноидного сеточного катализатора с повышенной плотностью тканья не компенсирует потерю эффективности этого катализатора из-за увеличения плотности переплетений. Such platinum catalysts in the form of a wire mesh with a square woven cell are characterized by significant disadvantages, despite their widespread use in industry for almost a century. This conclusion about the shortcomings of a square woven cell was made by us on the basis of an analysis of the results of studies of macrokinetics and the mechanism of the reaction of ammonia oxidation on a single platinum catalytic yarn-wire, presented in the works: V.V. Barelko, P.I. Halzov, V.N. Doronin "Investigation of the dynamic features of the processes of surface reconstruction of monolithic platinum stimulated by a heterogeneous catalytic reaction" Surface (physics, chemistry and mechanics), 1982, N6, pp. 91-97; V.V. Barelko, P.I. Halzov, V.I. Chernyshov "Dynamic features of the reaction of ammonia oxidation on platinum alloys" Chemical Industry, 1987, N8, p. 506. It follows from the analysis that the efficiency of the conversion of ammonia to nitrogen oxides largely depends (naturally, with the other parameters being identical) on the density of the crosshairs of the wires (nodes) in the woven structure of the platinum mesh catalyst. This circumstance is due to the fact that the nodes of the woven fabric structure and parts of the wires adjacent to the nodes are characterized by a significant decrease in catalytic activity due to a decrease in the intensity of mass transfer processes in these zones of the catalytic network. Since the conversion rate of ammonia is limited by the diffusion factor, a decrease in the mass transfer rate to the surface of the catalytic network leads to a proportional decrease in the efficiency of the catalytic network. In other words, the removal of nitrogen oxides per unit mass of the platinum catalyst decreases with increasing density of nodes in the woven structure of the catalytic network. This established pattern made it possible to put forward a hypothesis according to which it was argued that a platinum-shaped catalyst in the form of a wire mesh with a square cell does not have an optimal structure, since it does not allow one to independently vary a parameter such as the density of the nodes of the woven structure. Namely: with a decrease in the density of knots (by equivalent reduction in the number of threads along the weft and along the “base” in the woven structure of the mesh), an increase in the efficiency of the platinum catalyst does not compensate for the loss of activity due to an increase in the size of the cell and the associated increase in ammonia slip ; on the other hand, an increase in the activity of a platinum mesh catalyst with an increased textile density does not compensate for the loss of efficiency of this catalyst due to an increase in the density of weaves.
Многолетняя история оптимизации такой симметричной геометрии тканой структуры платиноидных сеточных катализаторов, являющихся аналогами данного изобретения, привела технологов к выбору квадратной тканой ячейки с числом нитей на сантиметре по утку и по основе 32•32 (т.е. 1024 узла - переплетения на 1 см2 или 1024 отверстия на 1 см2) при диаметре нитей 0,06-0,1 мм. Платиноидные катализаторы в форме проволочной сетки с указанными геометрическими параметрами являются преобладающими при практическом использовании в промышленных процессах, включающих в технологический цикл каталитическую конверсию аммиака в оксиды азота. Применение платиноидных каталитических сеток с квадратной ячейкой при иной плотности тканья (более или менее 1024 отверстий на см2) приводило к ухудшению технологических и экономических характеристик процесса: снижение конверсии аммиака в оксиды азота, увеличение потерь платиноидов, рост гидравлического сопротивления каталитического пакета в ходе эксплуатации.The long history of optimizing such a symmetrical geometry of the woven structure of platinum mesh catalysts, which are analogues of this invention, has led technologists to choose a square woven cell with the number of threads per centimeter per weft and 32 • 32 basis (i.e. 1024 knots per 1 cm 2 or 1024 holes per 1 cm 2 ) with a thread diameter of 0.06-0.1 mm. Platinum catalysts in the form of a wire mesh with the indicated geometric parameters are predominant in practical use in industrial processes that include the catalytic conversion of ammonia to nitrogen oxides in the technological cycle. The use of square-mesh platinoid catalytic grids at a different textile density (more or less than 1024 holes per cm 2 ) led to a deterioration in the technological and economic characteristics of the process: a decrease in the conversion of ammonia to nitrogen oxides, an increase in the loss of platinoids, and an increase in the hydraulic resistance of the catalytic package during operation.
Предпринимались попытки преодолеть указанные недостатки платиноидных сеточных катализаторов с симметричной (квадратной) тканой ячейкой путем дифференцирования сеток в каталитическом пакете по числу переплетений на 1 см: предлагалось в каталитическом пакете использовать первые по ходу конвертируемого потока сетки с плотностью менее 1024 на см2, а последние по ходу - с более высокой, чем 1024, плотностью плетения (см: Патент РФ 2065327, от 20.08.96, Бюл. 23; Патент РФ 2094118, от 27.10.97, Бюл. 30). Однако данные технические решения, защищенные указанными патентами, не устраняли приведенных выше недостатков платиноидных катализаторов в форме проволочной сетки с симметричной, квадратной тканой ячейкой.Attempts have been made to overcome these drawbacks of platinum mesh catalysts with a symmetric (square) woven cell by differentiating the meshes in the catalytic stack by the number of weaves per 1 cm: it was proposed to use the first ones along the convertible flow of the mesh with a density of less than 1024 per cm 2 , and the last ones go - with a higher than 1024 density of weaving (see: RF Patent 2065327, from 08.20.96, Bull. 23; RF Patent 2094118, from 27.10.97, Bull. 30). However, these technical solutions, protected by these patents, did not eliminate the above disadvantages of platinum catalysts in the form of a wire mesh with a symmetrical, square woven cell.
В качестве прототипа выбираются платиноидные катализаторы в форме проволочной сетки с квадратной тканой ячейкой, описанные в монографии: М.М. Караваев "Каталитическое окисление аммиака", М.: Химия, 1983, стр.41, 55. Все вышеприведенные недостатки платиноидных катализаторов в форме тканой проволочной сетки с квадратной ячейкой присущи и выбранному прототипу. As a prototype, platinum catalysts in the form of a wire mesh with a square woven cell, described in the monograph, are selected: M.M. Karavaev "Catalytic oxidation of ammonia", M .: Chemistry, 1983, p. 41, 55. All the above disadvantages of platinum catalysts in the form of a woven wire mesh with a square cell are inherent in the selected prototype.
Задачей данного изобретения является устранение названных недостатков. The objective of the invention is to remedy these disadvantages.
Поставленная цель достигается путем внесения в структуру платиноидного катализатора в форме тканой проволочной сетки следующих отличительных признаков, которые отражены в п.п.1-4 формулы изобретения:
- тканой ячейке платиноидной каталитической сетки придается форма прямоугольника с соотношением сторон 1,1-5;
- при тканье сетки число проволок на одном сантиметре по одному из направлений тканой структуры (по "утку" или по "основе") выбирают в интервале 10-30 нитей, а по другому из направлений тканой структуры (по "основе" или по "утку") - в интервале 50-34 нити;
- тканую структуру сетки по направлению с меньшим числом нитей образуют проволоками из неплатиноидных сплавов, например из термостойких сталей;
- при сборке сеток в каталитический пакет реактора направление "основы" каждого следующего слоя сетки ориентируют перпендикулярно к направлению "основы" каждого предыдущего слоя сетки.The goal is achieved by introducing into the structure of the platinum catalyst in the form of a woven wire mesh the following distinctive features, which are reflected in claims 1-4 of the claims:
- the woven cell of the platinum catalytic network is shaped into a rectangle with an aspect ratio of 1.1-5;
- when weaving the mesh, the number of wires per centimeter in one of the directions of the woven structure (“weft” or “base”) is selected in the range of 10-30 threads, and in the other direction of the woven structure (“weft” or “weft”) ") - in the range of 50-34 threads;
- the woven structure of the grid in the direction with a smaller number of threads is formed by wires of non-platinum alloys, for example, of heat-resistant steels;
- when assembling the meshes into the catalytic bag of the reactor, the direction of the "base" of each subsequent grid layer is oriented perpendicular to the direction of the "base" of each previous grid layer.
Защищаемое настоящим изобретением техническое решение, главным отличительным признаком которого является использование прямоугольной тканой ячейки в структуре платиноидного катализатора в форме проволочной сетки, неожиданно позволило реализовать целый ряд преимуществ технологического и экономического характера по сравнению с повсеместно использовавшимися до настоящего времени платиноидными катализаторами с квадратной тканой ячейкой, принятыми в данном описании изобретения за прототип. На чертеже схематически представлена тканая структура платиноидного катализатора, защищаемого данным изобретением, в сравнении с тканой структурой платиноидного катализатора - прототипа. The technical solution protected by the present invention, the main distinguishing feature of which is the use of a rectangular woven cell in the structure of a platinum catalyst in the form of a wire mesh, unexpectedly made it possible to realize a number of technological and economic advantages in comparison with the universally used square woven platinum catalysts adopted to date in this description of the invention for the prototype. The drawing schematically shows the woven structure of the platinum catalyst protected by this invention, in comparison with the woven structure of the platinum catalyst prototype.
Достигаемые преимущества и отличительные признаки, отраженные в формуле предлагаемого изобретения, иллюстрируются приведенными ниже расчетами и примерами. The achieved advantages and distinguishing features reflected in the claims of the invention are illustrated by the calculations and examples below.
Применение защищаемых изобретением платиноидных катализаторов с прямоугольной тканой ячейкой позволяет уменьшить (по сравнению с квадратной) плотность переплетений (узлов), т. е. увеличить эффективность каталитической сетки (увеличить съем оксидов азота с единицы массы сетки и поднять конверсию аммиака) без ухудшения остальных характеристик (в частности, таких как потери платиноидов, гидравлические характеристики каталитического пакета). Так, например, если сравнить стандартную платиноидную сетку с квадратной ячейкой 32•32 нити на см по "утку" и "основе" (1024 переплетения на 1 см2) с предлагаемой в данном изобретении идентичной по массе платиноидной сеткой с прямоугольной тканой структурой 45•19 нитей на см (855 переплетений на 1 см), то окажется, что плотность переплетений в предлагаемом катализаторе уменьшается на 16,5% по сравнению с катализатором-прототипом. А это значит, что приблизительно в том же соотношении должна возрасти эффективность платиноидного катализатора (съем продукта с единицы массы платиноидов).The use of platinum-type catalysts protected by the invention with a rectangular woven cell makes it possible to reduce (compared to square) the density of weaves (knots), i.e., to increase the efficiency of the catalytic network (increase the removal of nitrogen oxides from a unit mass of the network and increase the conversion of ammonia) without affecting the remaining characteristics ( in particular, such as loss of platinoids, hydraulic characteristics of the catalytic package). So, for example, if we compare a standard platinoid mesh with a square cell of 32 • 32 threads per cm according to the “weft” and “warp” (1024 weaves per 1 cm 2 ) with the platinumoid mesh with a rectangular woven structure of 45 • identical in weight to the present invention 19 threads per cm (855 weaves per 1 cm), it turns out that the density of weaves in the proposed catalyst is reduced by 16.5% compared with the prototype catalyst. This means that approximately in the same ratio should increase the efficiency of the platinum catalyst (removal of the product from a unit mass of platinoids).
Пример 1. Прямая проверка этого вывода проведена в условиях пилотного реактора: концентрация аммиака в воздухе 10 об.%, линейная скорость потока 0,5 м/с, температура на входе 20oС, использованная при плетении опытных сеток проволока с диаметром сечения 0,092 мм изготовлена из стандартного сплава Сп. 5 (сплав платины с палладием, родием и рутением). Сравнительные опыты выполнены на одиночных сетках со стандартным квадратным плетением (32•32 нити по утку и основе) и с прямоугольным - 45•19. Установлено, что степень конверсии аммиака на предлагаемой каталитической сетке с прямоугольной ячейкой была выше, чем на сетке-прототипе, более чем на 20%. Таким образом, уровень реализованного эффекта превысил ожидавшееся значение. Это связано с дополнительной интенсификацией процесса конверсии аммиака из-за уменьшения диффузионного сопротивления в зазоре между сближенными нитями в предлагаемой структуре каталитической сетки.Example 1. A direct check of this conclusion was carried out under the conditions of a pilot reactor: ammonia concentration in air 10 vol.%, Linear flow rate 0.5 m / s, inlet temperature 20 o C, used for weaving experimental wire mesh with a cross-section diameter of 0.092 mm made of standard alloy Sp. 5 (alloy of platinum with palladium, rhodium and ruthenium). Comparative experiments were performed on single grids with standard square weaving (32 • 32 threads per weft and warp) and with rectangular - 45 • 19. It was found that the degree of ammonia conversion on the proposed catalytic grid with a rectangular cell was higher than on the prototype grid by more than 20%. Thus, the level of the realized effect exceeded the expected value. This is due to additional intensification of the ammonia conversion process due to a decrease in diffusion resistance in the gap between the adjacent filaments in the proposed structure of the catalytic network.
Пример 2. Исследования на пилотном реакторе показали, что оптимальное соотношение сторон прямоугольной тканой ячейки платиноидного сеточного катализатора находится в интервале значений 1,1-5. При соотношении сторон тканой ячейки выше верхнего предела (более 5) каталитическая сетка теряет структурную жесткость - при сборке каталитического пакета геометрическая однородность сетки из-за подвижности нитей нарушается, что приводит к возникновению в реакторе гидродинамической неоднородности и, как следствие, к появлению технологически недопустимых при конверсии аммиака явлений "by pass". При соотношении сторон тканой ячейки менее нижнего предела (менее 1,1) положительный эффект от перехода к прямоугольной ячейке, практически, исчезает. Example 2. Studies in a pilot reactor showed that the optimal aspect ratio of a rectangular woven cell of a platinum mesh catalyst is in the range of 1.1-5. If the aspect ratio of the woven cell is higher than the upper limit (more than 5), the catalytic network loses structural rigidity - during assembly of the catalytic package, the geometric uniformity of the network is violated due to the mobility of the filaments, which leads to the appearance of hydrodynamic inhomogeneity in the reactor and, as a result, to the appearance of technologically unacceptable conversion of ammonia phenomena "by pass". When the aspect ratio of the woven cell is less than the lower limit (less than 1.1), the positive effect of the transition to a rectangular cell practically disappears.
Пример 3. Для платиноидных проволок с диаметром 0,06 мм, применяемых при изготовлении каталитических сеток, определены оптимальные характеристики тканой структуры, необходимые при производстве предлагаемого типа платиноидных катализаторов с прямоугольной тканой ячейкой. Оптимальной структуре сетки, сотканой из проволок с диаметром 0,06 мм, отвечают следующие геометрические параметры: 10-30 нитей на одном сантиметре по одному из направлений - утку, основе, и 50-34 нитей по другому из направлений - основе, утку. Example 3. For platinum wires with a diameter of 0.06 mm used in the manufacture of catalytic networks, the optimal characteristics of the woven structure necessary for the production of the proposed type of platinum catalysts with a rectangular woven cell are determined. The following geometric parameters correspond to the optimal mesh structure, woven from wires with a diameter of 0.06 mm: 10-30 threads per centimeter in one of the directions - weft, warp, and 50-34 threads in another of the directions - weft, warp.
Пример 4. Для платиноидных проволок с диаметром 0,1 мм, применяемых при изготовлении каталитических сеток, определены оптимальные характеристики тканой структуры, необходимые при производстве предлагаемого типа платиноидных катализаторов с прямоугольной тканой ячейкой. Оптимальной структуре сетки, сотканой из проволок с диаметром 0,1 мм, отвечают следующие геометрические параметры: 10-30 нитей на одном сантиметре по одному из направлений - утку, основе, и 50-34 нитей по другому из направлений - основе, утку. Example 4. For platinum wires with a diameter of 0.1 mm used in the manufacture of catalytic networks, the optimal characteristics of the woven structure necessary for the production of the proposed type of platinum catalysts with a rectangular woven cell are determined. The following geometric parameters correspond to the optimal structure of the mesh woven from wires with a diameter of 0.1 mm: 10-30 threads per centimeter in one of the directions - weft, warp, and 50-34 threads in another of the directions - weft, warp.
Пример 5. Исследование удельных вкладов в эффективность платиноидной каталитической сетки образующих ее нитей, ориентированных в двух разных направлениях (по "утку" и по "основе"), показало, что в случае структуры с прямоугольной тканой ячейкой вклад редко набранных нитей в общую конверсию аммиака крайне незначителен (5-15% для соотношения сторон ячейки 2-2,5). Причину этого эффекта следует искать в высокой плотности перекрестий на нитях этого ряда. Этот результат привел к выводу, что платиноидные нити редкого направления могут быть заменены на каталитически инертные проволоки из дешевых металлов без существенного ущерба для общей эффективности каталитической сетки. Прямая проверка этого умозаключения подтвердила справедливость гипотезы. Сравнение эффективности двух каталитических сеток с прямоугольной тканой ячейкой 45•19 нитей на 1 см, одна из которых целиком соткана из платиноидных проволок (диаметр 0,092 мм), а другая соткана из платиноидных нитей по направлению 45 и из термостойких стальных проволок диаметром 0,1 мм по направлению 19, показало, что оба образца платиноидных сеток характеризуются почти одинаковой эффективностью, несмотря на то, что комбинированная платиноидная каталитическая сетка содержит платиноидов на 30% меньше, чем в платиноидной каталитической сетке, целиком изготовленной из платиноидов. Example 5. The study of the specific contributions to the efficiency of the platinum catalytic network of the strands forming it, oriented in two different directions (along the “weft” and “base”), showed that in the case of a structure with a rectangular woven cell, the contribution of sparse threads to the total conversion of ammonia extremely insignificant (5-15% for a cell aspect ratio of 2-2.5). The reason for this effect should be sought in the high density of crosshairs on the threads of this series. This result has led to the conclusion that platinum filaments of a rare direction can be replaced by catalytically inert wires of cheap metals without significant damage to the overall efficiency of the catalytic network. A direct verification of this conclusion confirmed the validity of the hypothesis. Comparison of the effectiveness of two catalytic grids with a rectangular woven mesh 45 • 19 threads per 1 cm, one of which is entirely woven from platinum wires (diameter 0.092 mm), and the other is woven from platinum wires in direction 45 and from heat-resistant steel wires with a diameter of 0.1 mm in direction 19, showed that both samples of platinum networks have almost the same efficiency, despite the fact that the combined platinum catalyst network contains 30% less platinum than in the platinum catalyst network, face made of platinoids.
Пример 6. В ходе поисков оптимальной структуры каталитического пакета, сформированного из послойно уложенных платиноидных каталитических сеток с прямоугольной тканой ячейкой, было установлено, что максимальная эффективность процесса конверсии аммиака достигается при такой сборке сеток, при которой направление "основы" каждого следующего слоя сетки ориентируется перпендикулярно к направлению "основы" каждого предыдущего слоя сетки. Example 6. In the search for the optimal structure of the catalytic package formed from layer-by-layer stacked platinoid catalytic grids with a rectangular woven cell, it was found that the maximum efficiency of the ammonia conversion process is achieved with such a grid assembly in which the direction of the "base" of each next layer of the grid is oriented perpendicular to the direction of the "base" of each previous grid layer.
Таким образом, предлагаемый платиноидный катализатор в форме проволочной сетки с прямоугольной тканой ячейкой позволяет уменьшить на 20-50% вложения платиноидов в процессы, включающие в технологическую схему каталитическую конверсию аммиака, и в такой же пропорции снизить потери платиноидов в ходе эксплуатации в сравнении с традиционным платиноидным катализатором с квадратной тканой ячейкой, являющимся прототипом данного изобретения. Thus, the proposed platinum catalyst in the form of a wire mesh with a rectangular woven cell allows to reduce the investment of platinum in processes including catalytic conversion of ammonia by 20-50% and to reduce the loss of platinum in the same proportion during operation compared to traditional platinum a square woven cell catalyst prototype of the present invention.
Claims (4)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131702/12A RU2212272C1 (en) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Platinoid catalyst in form of wire netting |
| PCT/RU2003/000527 WO2004047983A1 (en) | 2002-11-26 | 2003-11-26 | Platinoid catalyst in the form of a wire cloth |
| AU2003289734A AU2003289734A1 (en) | 2002-11-26 | 2003-11-26 | Platinoid catalyst in the form of a wire cloth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131702/12A RU2212272C1 (en) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Platinoid catalyst in form of wire netting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2212272C1 true RU2212272C1 (en) | 2003-09-20 |
Family
ID=29777999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002131702/12A RU2212272C1 (en) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Platinoid catalyst in form of wire netting |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003289734A1 (en) |
| RU (1) | RU2212272C1 (en) |
| WO (1) | WO2004047983A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499766C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКЕМ" | Method for catalytic oxidation of ammonia |
| RU2808516C2 (en) * | 2019-01-14 | 2023-11-28 | Хераеус Дойчланд Гмбх Унд Ко.Кг | Catalytic system, and also method for catalytic combustion of ammonia to nitrogen oxides in medium pressure installation |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012106732A1 (en) | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg | catalyst |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS558874A (en) * | 1978-07-06 | 1980-01-22 | Hitachi Zosen Corp | Plate denitrification catalyst |
| IE50367B1 (en) * | 1979-11-08 | 1986-04-02 | Johnson Matthey Co Ltd | Improvements in and relating to catalyst units |
| DE68900928D1 (en) * | 1988-10-12 | 1992-04-09 | Johnson Matthey Plc | METAL FABRIC. |
| RU2119381C1 (en) * | 1997-06-27 | 1998-09-27 | Открытое акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" | Device for trapping platinoids in catalytic oxidation of ammonia |
-
2002
- 2002-11-26 RU RU2002131702/12A patent/RU2212272C1/en active IP Right Revival
-
2003
- 2003-11-26 WO PCT/RU2003/000527 patent/WO2004047983A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-11-26 AU AU2003289734A patent/AU2003289734A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАРАВАЕВ М.М. Каталитическое окисление аммиака. - М.: Химия, 1983, с.41, 55. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499766C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКЕМ" | Method for catalytic oxidation of ammonia |
| RU2808516C2 (en) * | 2019-01-14 | 2023-11-28 | Хераеус Дойчланд Гмбх Унд Ко.Кг | Catalytic system, and also method for catalytic combustion of ammonia to nitrogen oxides in medium pressure installation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2004047983A1 (en) | 2004-06-10 |
| AU2003289734A1 (en) | 2004-06-18 |
| AU2003289734A8 (en) | 2004-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2298433C2 (en) | Three-dimensional catalytic nets braided in two or more layers | |
| US8394353B2 (en) | Catalyst containment unit | |
| RU2205151C1 (en) | Method for reduction of nitrogen monoxide and apparatus | |
| DE19642770A1 (en) | Process for the production of hydrogen peroxide | |
| CA2141331C (en) | Wires incorporating a helical component, assemblies thereof, and use of said assemblies as catalyser and/or to recover precious metals | |
| US5401483A (en) | Catalyst assembly providing high surface area for nitric acid and/or HCN synthesis | |
| US20020127932A1 (en) | Three-dimensional catalyst gauzes knitted in two or more layers | |
| RU2212272C1 (en) | Platinoid catalyst in form of wire netting | |
| CN113286655A (en) | Catalyst system and method for catalytic combustion of ammonia to form nitrogen oxides in medium-pressure systems | |
| NO300671B1 (en) | Process for the preparation of gas-permeable grids for catalytic oxidation of ammonia | |
| PL94690B1 (en) | CATALYST FOR THE OXIDATION OF AMMONIA | |
| DK2701841T3 (en) | METHOD FOR oxidative DEHYDRATION OF METHANOL TO FORMALDEHYDE ON argentiferous KNIT | |
| FI78121B (en) | FOERFARANDE FOER TILLVARATAGANDE AV PLATINA I EN KVAEVESYRAANLAEGGNING. | |
| RU2095135C1 (en) | Three-dimensional network for catalytic reactions | |
| RU2294239C1 (en) | Platinoid mesh catalytic agent | |
| US20220143591A1 (en) | Catalyst gauze | |
| RU2808516C2 (en) | Catalytic system, and also method for catalytic combustion of ammonia to nitrogen oxides in medium pressure installation | |
| CN113302150B (en) | Catalyst system and method for catalytic combustion of ammonia to form nitrogen oxides in medium-pressure systems | |
| RU2808515C2 (en) | Catalytic system, and also method for catalytic combustion of ammonia to nitrogen oxides in medium pressure installation | |
| RU2150389C1 (en) | Packet of gas-permeable noble-metal grids for catalytic processes | |
| RU2145935C1 (en) | Method of ammonia conversion | |
| RU2776371C1 (en) | Catalyst grid | |
| CN201424375Y (en) | A high efficient ammonia oxidation furnace component | |
| CN101444754A (en) | Gas catalyst group for oxidation reaction and production method thereof | |
| CN1792435A (en) | Platinum alloy knitted catalysis net for ammonia oxidation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121127 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141127 |