RU61589U1 - Каталитические микроканальные пластины - Google Patents
Каталитические микроканальные пластины Download PDFInfo
- Publication number
- RU61589U1 RU61589U1 RU2006123228/22U RU2006123228U RU61589U1 RU 61589 U1 RU61589 U1 RU 61589U1 RU 2006123228/22 U RU2006123228/22 U RU 2006123228/22U RU 2006123228 U RU2006123228 U RU 2006123228U RU 61589 U1 RU61589 U1 RU 61589U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- catalyst
- channels
- microchannel plates
- catalytic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области гетерогенного катализа и каталитических микрореакторов и направлена на получение композитных микроканальных пластин, содержащих катализатор и металлический носитель. Описаны каталитические микроканальные пластины, которые в качестве пористого металлического носителя содержат пенометаллы различной пористости, металлический войлок, металлическая вата, количество каналов составляет от 2 до 30 штук на 1 см длины и зависит от размера пор в металле, при этом ширина канала, ширина стенки между каналами и толщина пластины должна как минимум в пять раз быть больше размера пор в используемом металле. 1 н.п., 2 з.п. ф-лы, 4 пр.
Description
Полезная модель относится к области гетерогенного катализа и каталитических микрореакторов и направлена на получение композитных микроканальных пластин, содержащих катализатор и металлический носитель.
Основной проблемой, которую необходимо решить при проведении эндо- и экзотермических каталитических реакций, является увеличение значений массо- и теплопереноса. Решением проблемы может быть нанесение слоя катализатора на металлический носитель, обладающий высокой теплопроводностью. При этом слой катализатора должен быть довольно тонким, чтобы массоперенос реагентов в ходе реакции не был лимитирующей стадией.
Данная проблема решается в каталитических микрореакторах, где введение катализатора в каналы субмиллиметровых размеров обеспечивает большое соотношение «поверхность/объем» микроканалов, необходимое для протекания реакции число соударений реагирующих молекул со стенками микрореактора в единицу времени и очень высокие скорости массо- и теплопереноса - на 1-2 порядка выше, чем в системах с закрепленным слоем катализатора.
Закрепление катализатора на стенках микроканалов обычно достигается естественной адгезией материала катализатора, либо введением в состав катализатора связующего компонента, который обеспечивает контакт частиц катализатора со стенкой канала. Такие способы просты и являются универсальными, однако обладают рядом недостатков. Не всегда катализатор обладает достаточно прочной адгезией к гладкой металлической, как правило, поверхности микроканала. Более того, при термоциклировании из-за разности температурных коэффициентов расширения металла и материала катализатора происходит отслаивание катализатора и забивание каналов микрореактора в ходе проведения реакции.
В патенте US 6958310, B 01 J 12/00, 2.10.03 предложено в качестве носителя использовать металлическую композицию из тонких нитей фехраля, так называемый металлический войлок. Сформированные из этого материала пластины пропитывают суспензией из готового катализатора, а затем сушат.
В патенте US 6670305, B 01 J 23/42, 14.11.02 описан метод изготовления микроканальной системы, включающий в себя нанесение смеси катализатора и органического связующего на носитель - металлическую ленту, предварительно механически обработанную для повышения адгезии. После нанесения композиции ленту сворачивают в спираль и подвергают термообработке. Таким образом образуются щелевидные микроканалы, заполненные катализатором.
В патенте RU 2248932, С 01 В 3/38, 27.03.05 в качестве носителя для катализатора используют слоистую структуру, представляющую слой металла с нанесенным непористым или малопористым оксидным покрытием, на которую затем наносят катализатор.
Наиболее близким является способ, в котором описывается нанесение катализатора на структурированные металлические носители (US 6762149, B 01 J 37/02, 9.01.03). В качестве носителя для катализатора используют пористые металлы в виде пены, войлока или нитей. Для увеличения адгезии металл подвергают химическому травлению неорганическими кислотами, затем методом осаждения из газовой фазы наносят буферный слой (TiO2, SiO2, Аl2О3) и после этого методом окунания в суспензию носителя катализатора формируют каталитически активный слой.
Недостатками известных металлических носителей являются сложность подготовки металлической поверхности - создание буферных оксидных слоев для лучшей адгезии катализатора к металлу, хрупкость и небольшая стойкость полученных композитов к термоциклированию.
Полезная модель решает проблему закрепления катализатора на микроканальные пластины с помощью внедрения порошка катализатора в пористую металлическую матрицу с последующим формированием каналов заданного сечения.
Нами было обнаружено, что при определенных параметрах пористой металлической матрицы - материала матрицы, величины пористости, толщины матрицы, а также типа катализатора, возможно прочное закрепление порошка катализатора в порах такой металлической матрицы.
Предложен способ приготовления каталитических микроканальных пластин внесением катализатора в виде суспензии в поры металлического носителя, при этом металлический носитель, помещенный в суспензию катализатора, подвергают
ультразвуковой обработке, сушке и дальнейшему прессованию в прессформе с заданным рисунком каналов.
Суспензия состоит из порошка катализатора и различных жидкостей, таких как, воды, растворов солей, органических растворителей их смесей и др. Суспензия содержит 2-70 мас.% катализатора и не более 70 мас.% связующего компонента, например, псевдобемит, гамма-оксид алюминия.
Внедрение порошка катализатора в поры металлической пластины происходит с помощью ультразвуковой обработки этой пластины, помещенной в суспензию порошка катализатора при температуре не выше 90°С, предпочтительно, 0-90°С. Длительность такой обработки составляет не менее 1 мин, предпочтительно 1-60 мин. После ультразвуковой обработки металлическую пластину с внедренным в нее катализатором сушат при температуре не выше 200°С, предпочтительно, 20-200°С.
Далее микроканалы получают прессованием таких пластин в прессформе с заданным рисунком каналов при давлении 20-300 атм.
Количество каналов составляет от 2 до 30 штук на 1 см длины и зависит от размера пор в металле, минимальная ширина канала и перегородки между каналами должна быть больше размера поры в используемом металле в пять раз. Это касается и минимальной толщины пластины.
Односторонняя и двусторонняя печать каналов, то есть каналы могут быть расположены как с одной стороны, так и на обеих сторонах пластины.
Рисунок каналов может быть любой и зависит от применяемой прессформы.
В качестве пористого металлического носителя используют пенометаллы различной пористости, металлический войлок, металлическая вата (никель, медь, нержавеющая сталь, различные сплавы, обладающие пластичностью).
Микроканальные пластины используют в микрореакторах для проведения разнообразных каталитических процессов, требующих высокой селективности целевого продукта, малых времен контакта реагентов с катализатором и большими значениями величин массо- и теплопереноса.
Сущность полезной модели иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Прямоугольную пластину из пеноникеля (открытая пористость 0,8, средний размер структурной ячейки - 0,2 мм) размерами 30×40×1 мм подвергают ультразвуковой обработке в 30 мас.% спиртовой суспензии порошка катализатора со
связующим - псевдобемитом. Время обработки составляет 15 мин. Далее полученный композит сушат при 200°С. В результате получают композиционный материал, состоящий из металлической матрицы, в которой находится 1,2 г катализатора.
Пример 2.
Прямоугольную пластину из пористой нержавеющей стали (размер пор 20 мкм) размерами 30×40×0,5 мм подвергают ультразвуковой обработке в 20 мас.% водной суспензии порошка катализатора в течение 15 мин при комнатной температуре. Далее полученный композит сушат при 200°С. В результате получают композиционный материал, состоящий из металлической матрицы, в которой находится 0,14 г порошка катализатора.
Пример 3.
Полученный в примере 1 композитный материал прессуют на специальной прессформе с заданным рисунком каналов при давлении 180 атм. В результате получают микроканальную пластину с размерами 30×40×0,5 мм, содержащую 6 прямолинейных канала сечением 4×0,2 мм, длиной 40 мм и стенкой между ними толщиной 2 мм, или 2 прямолинейных каналов на 1 см длины.
Пример 4.
Полученный в примере 2 композитный материал прессуют на специальной прессформе с заданным рисунком каналов при давлении 180 атм. В результате получают микроканальную пластину с размерами 30×40×0,25 мм, содержащие 30 прямолинейных каналов на 1 см длины (или 90 прямолинейных каналов на всю ширину пластины), шириной 0,18 мм, высотой 0,15 мм, длиной 40 мм и стенкой между ними толщиной 0,15 мм.
Микроканальные каталитические пластины могут найти широкое применение в каталитических микрореакторах, работающих в высокоэндотермичных или высококзотермичных процессах, например, в реакции паровой конверсии метанола, паровой конверсии метана, парциального окисления метана и др.
Claims (2)
1. Каталитические микроканальные пластины, характеризующиеся тем, что в качестве пористого металлического носителя они содержат пенометаллы различной пористости, металлический войлок, металлическую вату, количество каналов составляет от 2 до 30 штук на 1 см длины и зависит от размера пор в металле, при этом ширина канала и ширина стенки между каналами должна как минимум в пять раз быть больше размера пор в используемом металле.
2. Каталитические микроканальные пластины, отличающиеся тем, что каналы расположены как с одной стороны, так и на обеих сторонах пластины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006123228/22U RU61589U1 (ru) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Каталитические микроканальные пластины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006123228/22U RU61589U1 (ru) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Каталитические микроканальные пластины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU61589U1 true RU61589U1 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37993211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006123228/22U RU61589U1 (ru) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Каталитические микроканальные пластины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU61589U1 (ru) |
-
2006
- 2006-06-29 RU RU2006123228/22U patent/RU61589U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8445402B2 (en) | Preferential oxidation catalyst containing platinum, copper and iron | |
Sanz et al. | Aluminium foams as structured supports for volatile organic compounds (VOCs) oxidation | |
KR100670954B1 (ko) | 촉매, 이의 제조방법, 및 촉매를 이용하는 반응 | |
Meille | Review on methods to deposit catalysts on structured surfaces | |
JP2018505071A (ja) | ペーストインプリンティングによる高容量の構造体及びモノリス | |
EP1961481A3 (en) | Catalytic converter and manufacturing method thereof | |
JP2000301002A (ja) | 触媒装置の製造方法 | |
RU2323047C1 (ru) | Каталитические микроканальные пластины и способ их приготовления | |
RU61589U1 (ru) | Каталитические микроканальные пластины | |
US7985708B2 (en) | Methods of making and using a catalyst | |
Ma et al. | Efficient coating method via matching rough surface of stainless steel with Al2O3 particles | |
Homma et al. | Multiphase catalytic oxidation of alcohols over paper-structured catalysts with micrometer-size pores | |
JPH11138020A (ja) | ハニカム状の触媒担持体とその製造方法 | |
JP2011527939A (ja) | 無機膜を用いた排ガス浄化用担体の構造および該担体の製造方法 | |
KR102141105B1 (ko) | 촉매 담지량 및 열충격시 박리 내구성이 향상된 촉매 담지용 금속 또는 세라믹 지지체의 제조 방법 | |
Fukuhara et al. | A Combination of Electroless Plating and Sol–Gel Methods as a Novel Technique for Preparing a Honeycomb-type-structured Catalyst | |
RU2493912C1 (ru) | Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа | |
JP4641993B2 (ja) | マイクロリアクター及びその製造方法 | |
JP2002301381A (ja) | 担持触媒及び改質装置 | |
JP3568889B2 (ja) | 金属表面に形成させた触媒及び金属表面に触媒を形成させる方法 | |
RU2665711C1 (ru) | Способ приготовления катализатора для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ и процесс конверсии с применением этого катализатора | |
JP2001302203A (ja) | メタノールの改質方法及びメタノール改質用連続触媒体の製造方法 | |
EP0045126A1 (en) | Catalytic process for producing hydrogen | |
JPS5919733B2 (ja) | 水−水素交換反応用触媒 | |
JP2003236392A (ja) | ハニカム触媒の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100630 |