UA64390C2 - Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis - Google Patents

Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis Download PDF

Info

Publication number
UA64390C2
UA64390C2 UA2003054721A UA2003054721A UA64390C2 UA 64390 C2 UA64390 C2 UA 64390C2 UA 2003054721 A UA2003054721 A UA 2003054721A UA 2003054721 A UA2003054721 A UA 2003054721A UA 64390 C2 UA64390 C2 UA 64390C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
reactor
catalyst
gas
particles
inert
Prior art date
Application number
UA2003054721A
Other languages
Ukrainian (uk)
Other versions
UA64390A (en
Inventor
Marat Aronovych Hlikin
Iryna Marativna Hlikina
Liubov Vasylivna Popova
Olena Marativna Prin
Original Assignee
Marat Aronovych Hlikin
Iryna Marativna Hlikina
Liubov Vasylivna Popova
Olena Marativna Prin
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 Marat Aronovych Hlikin, Iryna Marativna Hlikina, Liubov Vasylivna Popova, Olena Marativna Prin filed Critical Marat Aronovych Hlikin
Priority to UA2003054721A priority Critical patent/UA64390C2/en
Publication of UA64390A publication Critical patent/UA64390A/en
Publication of UA64390C2 publication Critical patent/UA64390C2/en

Links

Landscapes

  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

A method for performance of gas-cycle chemical processes by aerosol nanocatalysis in the reactor in the presence of inert material and heterogeneous catalyst in aerosol state with equivalent diameter of the particles not more than 10 ?m. The reactor or only the particles of inert material and heterogeneous catalyst with the concentration in the zone of reaction equal from 5.2.10-4 to 7.01.10-3 g/m3 of passed steam-gas mixture is subjected to the action of elastic vibrations with a frequency of 33-400 oscillations per minute and an amplitude of 10-20 mm with the energy of impacts of inert particles equal to 1.4.10-5 J. The reactor for the realization of gas-cycle chemical processes by aerosol nanocatalysis contains cylindrical housing with inlet and outlet ducts for reagents and reaction products, hatch for admission of heterogeneous catalyst and inert material. The end of the ducts is located inside the vibro-liquified layer. The gas distributors-filters (grids) which surface is located coaxially with the direction of motion of inert particles and heterogeneous catalyst are located at the ends of the ducts.

Description

1-15г/м3 парогазової суміші при нормальних умо- ру в аерозольному стані з еквівалентним діамет- вах, з еквівалентним діаметром часток каталізато- ром часток не більше 10мкм, згідно з винаходом, ру не більше 10мкм (патент України Ме19014, МКВ реактор або тільки частки інертного матеріалу та1-15g/m3 of a steam-gas mixture at normal temperatures in an aerosol state with equivalent diameters, with an equivalent diameter of particles with a catalyst of particles no more than 10 μm, according to the invention, ru not more than 10 μm (patent of Ukraine Me19014, MKV reactor or only particles of inert material and

ВО198/08, заявл. 23.04.93, опубл. 27.12.97, прото- гетерогенного каталізатору з концентрацією в зоні типі. реакції рівній від 5,210 до 7,01710г/м пропуще-VO198/08, application 04/23/93, publ. 27.12.97, proto-heterogeneous catalyst with a concentration in the tip zone. reaction is equal to from 5.210 to 7.01710g/m permeable

Недоліками відомого способу являються: ної парогазової суміші піддають впливу пружних - необхідність рециркуляції каталізатору; коливань з частотою 33-400 коливань за хвилину і - жорсткий зв'язок, характерний для псевдоз- амплітудою 10-20мм з енергією співударів інерт- рідженого шару, між діаметром та щільністю час- них часток рівною 1,4105Дж. Розмір частки ка- ток інертного матеріалу та лінійною швидкістю талізатору знаходиться в межах від 1079 до 108м. робочої суміші, що не дозволяє істотно змінювати Маса інертної частки до 105 разів перевищує масу час перебування реагентів у зоні реакції; частки каталізатору. Міцність та стираємість інерт- - активність та дисперсний склад каталізатору, них часток вище ніж у каталізатора. які забезпечуються шляхом некерованої, хаотич- В реакторі для здійснення газофазних хімічних ної взаємодії з ефективністю порядку 1095 часток процесів аерозольним нанокаталізом, який містить інертного матеріалу та каталізатору, що рухають- циліндричний корпус з вхідним і вихідним патруб- ся; ками для реагентів та продуктів реакції, люк для - необхідність подолання опору псевдозрідже- вводу гетерогенного каталізатору і інертного ма- ного шару. теріалу, поставлена задача вирішується тим, щоThe disadvantages of the known method are: the steam-gas mixture is exposed to the influence of elastic - the need for recirculation of the catalyst; oscillations with a frequency of 33-400 oscillations per minute and - a rigid connection, characteristic of a pseudo-amplitude of 10-20mm with the energy of collisions of the inert layer, between the diameter and the density of time particles equal to 1.4105J. The particle size of the inert material rollers and the linear speed of the catalyst is in the range from 1079 to 108m. working mixture, which does not allow to significantly change the mass of the inert particle up to 105 times greater than the mass of the reagents in the reaction zone; catalyst particles. The strength and wearability of the inert - activity and dispersed composition of the catalyst, their particles are higher than that of the catalyst. which are provided through uncontrolled, chaotic In a reactor for gas-phase chemical interaction with the efficiency of the order of 1095 particle processes, aerosol nanocatalysis, which contains inert material and a moving catalyst, is a cylindrical body with an inlet and outlet pipe; chambers for reagents and reaction products, hatch for - the need to overcome the resistance of the fluid introduction of the heterogeneous catalyst and the inert layer. material, the task is solved by the fact that

Найбільш близьким технічним рішенням при- закінчення патрубків знаходяться всередині вібро- строю являється реакторний блок, який скла- зрідженого шару, а на кінцях патрубків встановлені дається з реактора та системи циркуляції ка- газорозподільники-фільтри (сітки), поверхня яких талізатору: реактор-циклон-фільтр-дозатор розташована співвісно напрямку руху інертних каталізатору-реактор. Реактор виглядає як цилін- часток і гетерогенного каталізатору. дричний апарат в нижній частині якого знаходить- Дослідження показали, що активність каталі- ся непровальна газорозподільна решітка і нижче її затору, яка визначається зміною швидкості реакції, додатковий об'єм, який забезпечує рівномірний зростає від 2,52 до 8000г/м3 реакційного об'єму, у розподіл більшого потоку одного з реагентів по порівнянні з прототипом. Це досягається шляхом перетину розподільчої решітки та реактору. В зоні безперервної взаємодії віброзрідженого шару іне- псевдозрідженого шару розташовані жорстко за- ртних часток з одним і тим же об'ємом гетероген- фіксовані горизонтальні розподільчі пристрої для ного каталізатору під впливом пружних коливань подачі інших реагентів. Продукти реакції і ка- на реактор або тільки на частки інертного матеріа- талізатор відводять зверху реактора та направля- лу і гетерогенного каталізатору. Діапазон частоти ють в циклон, а потім у фільтр для відділення ча- коливань від 33 до 400 коливань за хвилину доз- сток каталізатору від продуктів реакції. воляє управляти та оптимізувати інтенсивністьThe closest technical solution to the end of the nozzles is the reactor unit, which consists of a fluidized bed inside the vibrating system, and at the ends of the nozzles, gas distributors-filters (nets) are installed at the ends of the nozzles, the surface of which is given from the reactor and the circulation system: the reactor-cyclone - the filter-doser is located coaxially to the direction of movement of the inert catalyst-reactor. The reactor looks like a cylinder of particles and a heterogeneous catalyst. dric apparatus in the lower part of which is located- Researches have shown that the activity of rolling non-fall gas distribution grid and below its congestion, which is determined by the change in the reaction rate, the additional volume, which ensures uniform increases from 2.52 to 8000g/m3 of the reaction volume to him, in the distribution of a larger flow of one of the reagents compared to the prototype. This is achieved by crossing the grid and the reactor. In the zone of continuous interaction of the vibro-fluidized layer and the fluidized bed, rigid particles with the same volume are located, heterogeneously fixed horizontal distribution devices for the catalyst under the influence of elastic fluctuations of the supply of other reagents. The products of the reaction and the reactor or only particles of inert material are removed from the top of the reactor and the guide and the heterogeneous catalyst. The frequency range is sent to a cyclone, and then to a filter to separate the oscillations from 33 to 400 oscillations per minute of the catalyst flow from the reaction products. prefers to manage and optimize intensity

Каталізатор повертається в реактор. (Хімічна взаємодії інертних часток і гетерогенного каталіза- промисловість України", Ме1-2, 2000, стор. 80-88). тору. Особливістю запропонованого процесу яв-The catalyst is returned to the reactor. (Chemical interaction of inert particles and heterogeneous catalyst - industry of Ukraine", Me1-2, 2000, pp. 80-88). torus. A feature of the proposed process is that

Недоліком відомого пристрою являється на- ляється безперервна і тривала механохімакти- явність складного газорозподільного пристрою, вація каталітичне активного матеріалу в через яке вводять один з реагентів, який забезпе- аерозольному стані за рахунок ударної взаємодії чує рівномірне псевдозрідження інертних часток інертних часток по часткам гетерогенного ка- по усьому перетину апарату, необхідність додат- талізатору безпосередньо в зоні реакції. Це при- кових патрубків та газорозподільних пристроїв по водить до деяких принципових відмінностей з про- вводу інших реагентів, розташованих перпендику- тотипом. В умовах прототипу концентрація лярно напрямку руху реагентів та інертного ма- каталізатору в розрахунку на об'єм реактору і на теріалу і складність їх фіксації із-за великих ди- об'єм пропущеної реакційної суміші рівні, так як намічних навантажень, а також складна громіздка і каталізатор постійно вводиться і виводиться з ре- недостатньо точна система забезпечення ка- актора. В умовах запропонованого винаходу в ре- талізатором зони реакції. актор попередньо вноситься певна кількість ка-The disadvantage of the known device is the continuous and long-term mechanochemical activity of a complex gas distribution device, vation of the catalytic active material, through which one of the reagents is introduced, which ensures the aerosol state due to the impact interaction hears the uniform fluidization of inert particles by particles of heterogeneous over the entire cross-section of the apparatus, the need for an add-on analyzer directly in the reaction zone. This of connecting pipes and gas distribution devices leads to some fundamental differences from the introduction of other reagents located perpendicularly. In the conditions of the prototype, the concentration of the direction of movement of the reactants and inert catalyst in the calculation of the volume of the reactor and the material and the difficulty of their fixation due to the large volume of the passed reaction mixture are equal, because of the damping loads, as well as the complex bulkiness and the catalyst is constantly introduced and withdrawn from the re- an insufficiently accurate system of providing the catalyst. Under the conditions of the proposed invention, the retaliator is in the reaction zone. the actor is pre-introduced a certain amount of ka-

В основу винаходу поставлена задача ство- талізатору і постійно вводяться реагенти. При рення такого способу та реактору для здійснення цьому каталізатор постійно підлягає механічному газофазних хімічних процесів аерозольним нано- впливу віброзрідженого інертного матеріалу. Ка- каталізом, в якому завдяки створенню направле- талізатор диспергується, виникають дефекти ної взаємодії інертних часток і гетерогенного ката- структури і змінюються якості його поверхні, які лізатору, що складається тільки з часток визначають його активність. Усе це приводе до каталітичне активної речовини або речовин, які значного зменшення концентрації каталізатору і знаходяться в аерозольному стані, вводу реаген- становить від 5,210 до 7,01710г/м3 пропущеної тів і виводу продуктів реакції через патрубки, які реакційної суміші. Оптимальним являється відно- закінчуються газорозподільниками-фільтрами (сіт- шення маси частки каталізатора до маси частки ками), і знаходяться у віброзрідженому шарі, дося- інертного матеріалу порядку 1:1015, що забезпечує гають підвищення активності каталізатору і спро- при співударах необхідну енергію впливу на ка- щення технології. талізатор. Матеріал інертних часток вибираютьThe basis of the invention is the task of the catalyst and reagents are constantly introduced. When using such a method and reactor to implement this, the catalyst is constantly subjected to mechanical gas-phase chemical processes by aerosol nano-influence of vibro-liquefied inert material. Catalysis, in which the catalyst is dispersed due to the creation of the catalyst, causes defects in the interaction of inert particles and the heterogeneous catalyst structure and changes the qualities of its surface, which determine its activity for a catalyst consisting only of particles. All this leads to a significant decrease in the concentration of the catalyst and are in an aerosol state, the introduction of the reagent is from 5.210 to 7.01710g/m3 and the output of the reaction products through the nozzles of the reaction mixture. The optimal ratio is that they end with gas distributors-filters (the ratio of the mass of the catalyst particle to the mass of the particle) and are located in a vibro-liquefied layer of inert material of the order of 1:1015, which ensures an increase in the activity of the catalyst and provides the necessary impact energy during collisions on cutting technology. talizer The material of the inert particles is chosen

Поставлена задача вирішується тим, що в таким чином, щоб його міцність була значно вище, способі здійснення газофазних хімічних процесів ніж у каталітичне активного матеріалу, завдяки аерозольним нанокаталізом в реакторі у присутно- чому інертні частки практично не зношуються на сті інертного матеріалу і гетерогенного каталізато- протязі кількох років, а каталітичне активний ма-The problem is solved by the fact that in such a way that its strength is much higher, the method of performing gas-phase chemical processes than that of the catalytically active material, due to aerosol nanocatalysis in the reactor in the presence of inert particles practically do not wear out on the inert material and heterogeneous catalyst for several years, and the catalytically active ma-

теріал діспергується до нанорозмірів, що забезпе- віброзрідженого шару, на кінцях яких встановлені чує зріст поверхні контакту з реагентами і збільшує фільтри (сітки) 6. Всередині реактора встановле- активність каталізатору. Завдяки постійному пере- ний вібропристрій 7. Перш ніж подавати реагенти у буванню аерозолю каталізатору в зоні реакції, реактор вводять каталітичну систему, вмикають значно збільшується питома нагрузка по сировині вібропристрій. Каталітичну систему нагрівають до в перерахунку на масу каталізатору та відповідно необхідної температури. Реагенти вводять знизу зменшується потреба в ньому. або зверху крізь патрубки 2, 3, на кінцях яких вста-material is dispersed to nano-sizes, which ensures a fluidized layer, at the ends of which there are filters (grids) that increase the surface area of contact with reagents and increase the activity of the catalyst. Due to the constant vibration of the vibrating device 7. Before supplying the reagents in the presence of an aerosol to the catalyst in the reaction zone, the catalytic system is introduced into the reactor, the specific load on the raw material of the vibrating device increases significantly. The catalytic system is heated to the required temperature based on the mass of the catalyst. Reagents are introduced from below, the need for it decreases. or from above through nozzles 2, 3, at the ends of which

В реакторі створюється газодинамічний ре- новлені фільтри (сітки) б, завдяки яким каталізатор жим, наближений до ідеального змішування по не виноситься з зони реакції та спільно з вібрацією твердій фазі. В запропонованому реакторі можли- здійснюється газорозподіл вхідних та вихідних во досліджувати та здійснювати промислове виро- потоків. бництво з реагентами рідкого вихідного агрегатно- Лабораторний реактор для дослідження кіне- го стану. Конструкція реактору, у порівнянні з тики працює наступним чином. прототипом, спрощується. Завдяки співвісному Реактор ретельно продувають, при потребі розташуванню патрубків вводу та виводу реа- промивають розчинником. Потім в нього заванта- гентів, які співпадають з напрямком руху інертних жують інертний матеріал і необхідну наважку ка- часток і гетерогенного каталізатору, робоча по- талізатору. Закривають люк, монтують в трубчату верхня газорозподільників-фільтрів (сіток), піч, з'єднують з вібропристроєм і системою ко- постійно очищується від часток каталізатору, мунікацій. Перевіряють герметичність системи. інертними частками, які рухаються співвісно. На- Потім вмикають піч і розігрівають реактор до зада- явність фільтрів (сіток) виключає винос каталіза- ної температури. В реактор подають газоподібний тору з зони реакції і необхідність використання реагент - повітря і вмикають вібропристрій. В за- додаткового обладнання: циклонів та фільтрів. Рух лежності від стану фільтру, який установлено на шару інертних часток за рахунок зовнішнього лінії продуктів реакції, контролюють роботу філь- впливу практично виключає опір шару і втрати тру вмонтованого в реактор. У випадку виносу тиску при проходженні матеріальних потоків крізь каталізатору з зони реакції дослід припиняють і реактор. усувають причину.In the reactor, gas-dynamic renovated filters (nets) are created, thanks to which the catalyst is pressed, close to ideal mixing, and is not carried out of the reaction zone and together with the vibration of the solid phase. In the proposed reactor, it is possible to investigate and carry out industrial gas distribution of incoming and outgoing gas flows. production with reagents of the liquid initial aggregate Laboratory reactor for researching the chemical state. The design of the reactor, in comparison with the tic, works as follows. prototype, simplified. Thanks to the coaxial reactor, the reactor is thoroughly blown, if necessary, the location of the inlet and outlet nozzles is flushed with a solvent. Then it has counter-agents that coincide with the direction of movement of the inert material and the necessary weight of particles and heterogeneous catalyst, working catalyst. The hatch is closed, the upper tubular gas distributors-filters (grids) are mounted in the furnace, connected to the vibrating device and the system is constantly cleaned of catalyst particles, munitions. The tightness of the system is checked. inert particles moving coaxially. Then the furnace is turned on and the reactor is heated until the performance of the filters (nets) excludes the removal of the catalyzed temperature. Gaseous thorium is fed into the reactor from the reaction zone and the need to use the reagent - air, and the vibrating device is turned on. Additional equipment: cyclones and filters. The movement of the bed from the state of the filter, which is installed on a layer of inert particles due to the external line of reaction products, controls the operation of the filter. The influence practically excludes the resistance of the layer and the loss of the trowel installed in the reactor. In the case of pressure relief during the passage of material flows through the catalyst from the reaction zone, the experiment is stopped and the reactor. eliminate the cause.

Запропонований спосіб здійснюють наступним Якщо прийняти, у відповідності з дослідом, що чином. винесення каталізатору складає не більш 295 заThe proposed method is carried out as follows. If accepted, in accordance with the experiment, that way. removal of the catalyst is no more than 295 per

В реактор завантажують інертний матеріал та добу, то каталізатор, що розміщений в реакторі гетерогенний каталізатор. Вмикають вібропристрій працює на протязі 50 діб. У промисловості вине- і не менш 0,5 години готують каталітичну систему. сення каталізатору компенсується періодичнимInert material is loaded into the reactor, then the catalyst, which is a heterogeneous catalyst placed in the reactor. Turn on the vibrating device and it works for 50 days. In industry, it takes at least 0.5 hours to prepare a catalytic system. current of the catalyst is compensated by the periodic one

Перед пуском каталітичну систему нагрівають до вводом додаткового каталізатору. При цьому за 50 робочої температури за допомогою додаткового діб витрати каталізатора стануть вдвічі більше та пускового підігрівача. Підігрів здійснюють продув- складуть: 275,27 107 до 7,017103г/м3 пропущеної кою реактору повітрям, речовинами згоряння або реакційної суміші. інертним газом, або постачанням теплової енергії Приклад 1 (порівняльний). крізь вмонтований в віброшар теплообмінник. Реа- Природний газ окислюють киснем повітря в генти окремими потоками або в суміші безперерв- реакторі проточного типу з внутрішнім діаметром но подають в нижню або верхню частину реактору О,05м і висотою 1,2м початковий розігрів якого крізь спеціальні патрубки-газорозподільники, які забезпечують електрообігрівачем. Повітря, яке закінчуються всередині апарату фільтрами (сітка- являється псевдозрідженим агентом твердого ми). Реагенти проходять каталітичну систему: інертного матеріалу, подають в нижню зону реак- віброзріджений шар інертного матеріалу і гетеро- тору. Об'єм псевдозрідженого інертного матеріалу, генного каталізатору. При цьому протікає хімічна в якості якого використовують скляні шарики діа- взаємодія. Час перебування реагенту в віброшарі метром 0,7-1,0мм складає 1000см3. Природний газ визначається кінетикою конкретного процесу і при подають в нижню зону реактора. Проточним ком- необхідності легко змінюється в широких межах. понентом являється каталізатор глибокого окис-Before starting, the catalytic system is heated up to the introduction of an additional catalyst. At the same time, for 50 operating temperatures, with the help of an additional day, the consumption of the catalyst and the start-up heater will double. Heating is carried out by purging: 275.27 107 to 7.017103g/m3 of the reactor core with air, combustion substances or reaction mixture. inert gas or thermal energy supply Example 1 (comparative). through the heat exchanger installed in the vibrating bed. Natural gas is oxidized with oxygen in the air in separate streams or in a mixture of a continuous flow reactor with an internal diameter of 0.05 m and a height of 1.2 m. It is fed to the lower or upper part of the reactor with a height of 1.2 m. . The air that ends up inside the device with filters (reticulates with a fluidized solid agent). The reagents pass through the catalytic system: inert material, feed into the lower zone a reactive and thinned layer of inert material and a heterotor. Volume of fluidized inert material, gene catalyst. At the same time, a chemical interaction takes place in which glass balls are used. The residence time of the reagent in the 0.7-1.0 mm vibrating bed is 1000 cm3. Natural gas is determined by the kinetics of a specific process and is fed into the lower zone of the reactor. Flowing com- necessity is easily changed within wide limits. component is a catalyst of deep oxidation

Продукти реакції виводять крізь спеціальні патруб- лення, в якості якого використовують метали пе- ки, сконструйовані відповідно описаному раніше, рехідної групи її оксиди та сполучення. але точка їх відбору розташована вище по ходу Каталізатор подають у нижню частину реактору, а газу. Продукти реакції направляють на утилізацію виводять з верхньої і повертають на початок про- тепла і далі на виділення цільових продуктів. цесу, окислення ведуть при температурі 60070.The products of the reaction are removed through special nozzles, which use pitch metals, constructed in accordance with the above, of the current group, its oxides and compounds. but the point of their selection is located upstream. The catalyst is fed into the lower part of the reactor, and the gas. The reaction products are sent for disposal, removed from the top and returned to the beginning of the heat and further to the separation of the target products. cesium, oxidation is carried out at a temperature of 60070.

Для здійснення запропонованого способу роз- Концентрацію каталізатора в зоні реакції визнача- роблений реактор, технічна сутність і принцип ро- ють по запиленню відхідних газів безпосередньо боти якого пояснюються фігурою на якій показані: після реактору. 1 - реактор; 2 - патрубок вводу; З - патрубок виво- Приклади 8 і 12 проводять в умовах прототипу ду; 4, 5 - люки для вводу і виводу каталітичної сис- на установці з псевдозрідженим шаром інертного теми; 6 - фільтруючий елемент; 7 - вібропристрій. матеріалу. Каталізатор вводять в нижню частинуTo implement the proposed method, the concentration of the catalyst in the reaction zone is determined by the reactor, the technical essence and principle of which is directly explained by the dusting of waste gases, which is explained by the figure on which it is shown: after the reactor. 1 - reactor; 2 - input pipe; C - outlet pipe. Examples 8 and 12 are carried out in the conditions of the prototype; 4, 5 - hatches for the input and output of the catalytic system of the installation with a fluidized bed of inert material; 6 - filter element; 7 - vibrating device. material The catalyst is introduced into the lower part

Реактор 1 являє собою циліндричний апарат з апарату і виводять зверху. Діаметр реактора вхідним та вихідним патрубками 2, З для реагентів 5Омм, висота 1,2м. і продуктів реакції (кількість патрубків визначаєть- Результати досліджень наведені в таблиці. ся запасом тиску на вході в реактор), люками 4, 5 Приклади 2-7 для вводу і виводу інертного матеріалу та гетеро- Окислення природного газу проводять киснем генного каталізатору. Закінчення патрубків- повітря в реакторі з реакційним об'ємом Зд8мл, газорозподільників 2, З знаходяться всередині вмонтованим в трубчату піч. Діаметр реактораReactor 1 is a cylindrical apparatus from the apparatus and is removed from above. The diameter of the reactor with inlet and outlet nozzles is 2, Z for reagents is 5 Ohm, height is 1.2 m. and reaction products (the number of nozzles is determined by the pressure reserve at the entrance to the reactor), hatches 4, 5 Examples 2-7 for the input and output of inert material and hetero- Oxidation of natural gas is carried out with oxygen of the catalyst. The ends of the air nozzles in the reactor with a reaction volume of Zd8ml, gas distributors 2, Z are located inside the tube furnace. Reactor diameter

За4мм, висота 40мм. Витрати повітря складають Наведені приклади підтверджують, що 97,6г/год. Інертний матеріал для створення вібро- здійснення процесу запропонованим способом в зрідженого шару займає 7095 насипного об'єму запропонованому реакторі дозволяє значно знизи- реактора. В якості каталізатору окислення викори- ти витрати каталізатору на одиницю перероб- стовують вихідні частини оксиду заліза 400- ляємого продукту за рахунок збільшення актив- 2000нм. Каталізатор завантажують в реактор че- ності гетерогенного каталізатору при зберіганні рез люк разом з твердим інертним матеріалом. У оптимального ступеня перетворення реагуючих прикладах 2-4 використовують в якості інертного речовин. матеріалу скляні шарики діаметром 1-1,3мм, реак- Приклади 2-4, 9-11 і 13-14 показують, що ви- цію проводять при температурі 600" і частоті ко- користання віброреактора приводять до значного ливань 150 коливань за хвилину при змінюванні росту продуктивності по сировині у перерахунку на амплітуди коливань в межах 10-20мм. У прикладах масу каталізатора (стовпчик 10) у порівнянні з да- 5-7 використовують в якості інертного матеріалу ними прототипу. В прототипі каталізатор значний кварцевий пісок діаметром частинок 1-2мм, реак- час знаходиться у зовнішньому транспортному тор розігрівають до температури 700"С і до- циклі: вихід з зони реакції-циклон-фільтр-дозатор- сліджують інтервал коливань 66-168 коливань за вхід в зону реакції. В наведених прикладах швид- хвилину при амплітуді коливань ї0мм. Об ефек- кість реакції у порівнянні з прототипом зростає від тивності хімічного перетворення судять по 2,52 до 8000 разів, що пояснюється безперерв- підтримці у вихідних газах ді- і моно- оксидів ву- ністю механохімактивації каталізатора у зоні реак- глецю. Внаслідок цих даних розраховують швид- ції. кість хімічних реакцій. Відбір продуктів реакції Приклади 2-4 показують, що при постійному здійснюють крізь верхній штуцер реактору. Склад числі коливань ріст їх амплітуди в межах 10-20мм їх визначають на сенсорному аналізаторі безпере- приводить до зростання продуктивності, швидкості рвного контролю М5І-150 Вавіс. Результати до- реакції і скороченню майже в 2000 раз потреби в сліджень наведені в таблиці. каталізаторі і більш чим в 3,5 разів об'єму реакцій-For 4mm, height 40mm. The air consumption is The given examples confirm that 97.6 g/h. The inert material for creating vibro- implementation of the process by the proposed method in a fluidized bed occupies 7095 bulk volume of the proposed reactor allows significantly lower- reactor. As an oxidation catalyst, the cost of the catalyst per unit is used to process the original parts of the iron oxide 400- 2000nm of the activated product due to the increase in activation. The catalyst is loaded into the reactor of the heterogeneous catalyst during storage of the rez hatch together with the solid inert material. In the optimal degree of conversion of reactants in examples 2-4, they are used as inert substances. of the material, glass balls with a diameter of 1-1.3 mm, the reaction Examples 2-4, 9-11 and 13-14 show that the reaction is carried out at a temperature of 600" and the frequency of use of the vibroreactor lead to significant pouring of 150 oscillations per minute at changes in productivity growth in terms of raw materials in terms of amplitudes of oscillations in the range of 10-20 mm. In the examples, the mass of the catalyst (column 10) compared to data 5-7 is used as an inert material of the prototype. In the prototype, the catalyst is significant quartz sand with a particle diameter of 1- 2 mm, the reaction time is in the external transport torus, it is heated to a temperature of 700"C and before the cycle: exit from the reaction zone-cyclone-filter-dispenser- follow the oscillation interval of 66-168 oscillations after entering the reaction zone. In the given examples, the speed is one minute with an amplitude of oscillations of 10 mm. The effectiveness of the reaction in comparison with the prototype is judged to increase by 2.52 to 8000 times, which is explained by the continuous maintenance of di- and mono-oxides in the output gases due to the mechanochemical activation of the catalyst in the reactor zone. As a result of these data, the Swedes are calculating. the nature of chemical reactions. Selection of reaction products Examples 2-4 show that at a constant it is carried out through the upper fitting of the reactor. The composition of the number of oscillations, the growth of their amplitude within 10-20 mm, they are determined on a sensor analyzer, leads to an increase in productivity, speed of the M5I-150 Vavis control. The results of the reaction and the almost 2,000-fold reduction in the need for research are shown in the table. catalyst and more than 3.5 times the volume of reactions-

Приклади 9-14 ної зони. Зниження останніх двох показників (стов-Examples 9-14 of the zone. The decrease of the last two indicators (percent

Окислення оцтової кислоти і 1,2-дихлоретану пчики 12, 13) приводить до зниження експлуата- проводять киснем повітря. Для проведення про- ційних витрат і капітальних вкладень. Це цесу використовують реактор, вмонтований в пояснюється підвищенням ефективності активації трубчату піч, реакційним об'ємом дЗмл. Діаметр каталізатора у порівнянні з прототипом у 2,52 ра- реактора - 20мм, висота -25мм. Витрати повітря зи. 18,8г/год. Частота коливань 33-400 коливань за У прикладах 5-7 в якості інертного матеріалу хвилину, амплітуда коливань - 15мм. Інертний ма- використовують кварцевий пісок довільної форми. теріал для створення віброзрідженого шару (скляні Продуктивність і швидкість реакції знижуються шарики діаметром 1-1,3 мм) складає 7095 насипно- незважаючи на зріст температури з 600"С до го об'єму. Окислювальну речовину подають крізь 70070. Це пояснюється зменшенням інтенсивності нижній патрубок в реактор. В якості каталізатору активації за рахунок неправильної форми інертно- окислення використовують частинки оксиду заліза го матеріалу. Найкращі показники в цій серії має для прикладів 9-12 і оксиду міді для прикладів 13- приклад 5 з найменшим числом коливань. 14, з початковим розміром 4400-2000 нм. Каталіза- Оцтова кислота в умовах прототипу багатора- тор завантажують в реактор крізь люк разом з зово досліджувалась. Продуктивність і швидкість твердим інертним матеріалом. Реактор розігріва- реакції зростає в 554 рази, а необхідний об'єм ре- ють до температури 600 С, а для прикладів 13-14 актору знижується на цю же величину, потреба в до 580"С, подають повітря і вмикають вібропри- каталізаторі знижується в 11000 разів, приклади 9- стрій. Відбір продуктів реакції здійснюють крізь 11. верхній штуцер реактору. Об ефективності хіміч- В прикладах 12-14 у порівнянні з прототипом ного перетворення судять по вмісту у відхідних об'єм реактора знижується майже в 8000 разів, а газах ді- і моно- оксидів вуглецю для прикладів 9- концентрація каталізатора зменшується в 34400 12 і діоксиду вуглецю, хлористого водню і хлору раз. для прикладів 13-14. Склад продуктів реакції В сучасних промислових реакторах концен- визначають тетраметричним методом, на хрома- трація каталітичне активного компоненту досягає тографі "Цвіт" і на сенсорному аналізаторі безпе- 200-400кг/м3 реакційного об'єму. Таким чином ае- рервного контролю М5І-150 Вавіс. Результати до- розольний каталіз в віброреакторі дозволяє знизи- сліджень наведені в таблиці. ти потребу в каталізаторі при одночасному підви-Oxidation of acetic acid and 1,2-dichloroethane (see 12, 13) leads to a decrease in the oxygen content of the air. For carrying out promotional expenses and capital investments. This process uses a reactor mounted in a tubular furnace with a reaction volume of dZml. The diameter of the catalyst in comparison with the prototype of the 2.52 ra reactor is 20 mm, the height is 25 mm. Air consumption. 18.8 g/h. The frequency of oscillations is 33-400 oscillations per minute in examples 5-7 as inert material, the amplitude of oscillations is 15 mm. Inert ma- use quartz sand of any shape. material for creating a vibro-liquefied layer (glass spheres with a diameter of 1-1.3 mm) is 7095 in bulk, despite the increase in temperature from 600"C to the th volume. The oxidizing substance is fed through 70070. This is explained by a decrease in the intensity of the lower pipe into the reactor. Particles of iron oxide material are used as an activation catalyst due to the irregular form of inert oxidation. The best indicators in this series are for examples 9-12 and copper oxide for examples 13 - example 5 with the lowest number of oscillations. 14, with with an initial size of 4400-2000 nm. Catalysis - Acetic acid in the conditions of the prototype multirotor is loaded into the reactor through the hatch along with the new one was studied. Productivity and speed with solid inert material. The heating reaction reactor increases 554 times, and the required volume of the reaction are heated to a temperature of 600 °C, and for examples 13-14, the actor is reduced by the same value, the need for up to 580 °C, air is supplied and the vibrator is turned on izer decreases 11,000 times, examples 9- orders. Selection of reaction products is carried out through 11. the upper fitting of the reactor. In examples 12-14, compared to the prototype, the efficiency of the chemical conversion is judged by the content in the effluent, the volume of the reactor decreases almost 8000 times, and in the gases of carbon dioxide and mono-oxides for examples 9, the concentration of the catalyst decreases by 34400 12 and carbon dioxide, hydrogen chloride and chlorine once. for examples 13-14. The composition of the reaction products In modern industrial reactors, the concentration is determined by the tetrametric method, on chromatography, the catalytic active component reaches the "Color" tograph and on the sensor analyzer, the reaction volume is 200-400 kg/m3. Thus, the air control M5I-150 Vavis. The results of pre-sol catalysis in the vibroreactor allow reduction of the findings are given in the table. you need for a catalyst while simultaneously increasing

Результати досліджень показали, що об'єм щенні швидкості реакції. реактора не впливає на активність каталізатору, На підставі вищесказаного можливо зробити основною специфічною для даного технологічного висновок, що запропоноване технічне рішення і апаратурного оформлення процесу характери- являється новим, має технічний рівень і являється стикою являється частота і амплітуда коливань. промислове придатним.The results of the research showed that the volumetric reaction rates. of the reactor does not affect the activity of the catalyst. On the basis of the above, it is possible to make the main, specific for this technological conclusion, that the proposed technical solution and equipment design of the process is characterized by newness, has a technical level, and the frequency and amplitude of oscillations are the interface. industrially suitable.

ТаблицяTable

Витрати | Каталізатор | Коливання Продуктивність по окислю-Expenses | Catalyst | Fluctuations Oxidation productivity

Речо Концерн- вальній ре- Швидкість ОН ентрації об'ємRecho Concern re- Speed of ОН entration volume

Ме | Окислю- ВИНИ повітрямасаівитрати т ев частота І(амплітуда| човині на реакції каталізатор сао, прик- вальна рац м/год реак- рур рру Примітка лада| речовина ційного об'єму коливань г/год| г/год г/год |г/нмУ сум | За хви- КГ/Гкат г/м рос раз лину 11 2 | 415161 7 | 8 | 9 | 10 | 1 12 | їз | 74 зв84| - | зи | то Її - | - | 265 | 75 | 710 | 7.0 прототип) 5,2 107 тво 18,82 1923 5,2 107 22А710? 23,45 1923 4 Природний 4,32| 97,6 /0,05| 4105 517107 2.657102 27,71 1961 газ (СНА- 9210 «4-3 х4 дб | одоверу | 6) 976 |ОЛІ| в р|Т27о вв 10 104ч0 26,51 51000 р вер ятюети пев 01 4,46) 97,6 Т0,11|9,2105| 127109 то110 2589 | - ! - в умовах зр рюві с |еї|в| 171 ви | оса 9 о испота 10931 18,8 Ю.о31|2,6105І 17107 та1о | 2249 | 9706 | 387,8Me | Oxidation of air mass consumption tev frequency I(amplitude| iron on the reaction catalyst sao, appropriate rac m/h reac- rur rru Note of order| substance of the volume of oscillations g/h| g/h g/h |g/ nmU sum | Per minute- KG/Gkat g/m ros time line 11 2 | 415161 7 | 8 | 9 | 10 | 1 12 | iz | 74 zv84| - | zi | to Her - | - | 265 | 75 | 710 | 7.0 prototype) 5.2 107 tvo 18.82 1923 5.2 107 22A710? 23.45 1923 4 Natural 4.32| 97.6 /0.05| 4105 517107 2.657102 27.71 1961 gas (SNA- 9210 "4-3 x4 db | odoveru | 6) 976 |OLI| in r|T27o vv 10 104h0 26.51 51000 r ver yatuety pev 01 4.46) 97.6 T0.11|9.2105| 127109 to110 2589 | - ! - in the conditions of sr ryuvi s |ei|v| 171 you | wasp 9 o sweat 10931 18.8 Yu.o31|2.6105I 17107 ta1o | 2249 | 9706 | 387.8

Г0,88| 18,8 |0,0332,87105| 1,810 тег 25,17 9167 (0,94| 18,8 Юо272,37105| 1,510 1,987105 3213 11000 «х4д-3 в умовах етан 18.8 (0,061 57105 17,017103 400 15 4,677105 23,43 2996 757103 "7 0,006) 57105 | 6,17107 4,927105 24,68 34426 7,97103 4G0.88| 18.8 |0.0332.87105| 1.810 tag 25.17 9167 (0.94| 18.8 Юо272.37105| 1.510 1.987105 3213 11000 «x4d-3 under ethane conditions 18.8 (0.061 57105 17.017103 400 15 4.677105 293.779043 0.006) 57105 | 6.17107 4.927105 24.68 34426 7.97103 4

М і Щі в І вл 1х о щи ие оо. ох є « о о. о І. о! - "оо. о - о Ге. ото» 6 « ФІ - о о Я м - Ж, о т «щу 09. о о - " т о о со х 2 тнM and Shchi in I vl 1x o shchi ie oo. oh there is « oh oh. oh I. oh! - "oo. o - o Ge. oto" 6 « FI - o o I m - Ж, o t «schu 09. o o - " t o o so x 2 tn

Й 5 тріг.And 5 trig.

Комп'ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим.Computer layout L. Kupenko Signature Circulation 26 approx.

Міністерство освіти і науки УкраїниMinistry of Education and Science of Ukraine

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, УкраїнаState Department of Intellectual Property, str. Urytskogo, 45, Kyiv, MSP, 03680, Ukraine

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601SE "Ukrainian Institute of Industrial Property", str. Glazunova, 1, Kyiv - 42, 01601

UA2003054721A 2003-05-26 2003-05-26 Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis UA64390C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003054721A UA64390C2 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003054721A UA64390C2 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
UA64390A UA64390A (en) 2004-02-16
UA64390C2 true UA64390C2 (en) 2006-07-17

Family

ID=34516389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2003054721A UA64390C2 (en) 2003-05-26 2003-05-26 Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA64390C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
UA64390A (en) 2004-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Catalan et al. Coupled hydrodynamic and kinetic model of liquid metal bubble reactor for hydrogen production by noncatalytic thermal decomposition of methane
EP2125177B1 (en) Low-pressure-drop mixing device and method for the mixing of two gases/vapours
Zheng et al. Numerical simulation of selective catalytic reduction of NO and SO2 oxidation in monolith catalyst
KR101357977B1 (en) Internal combustion exchanger reactor for endothermic reaction in fixed bed
Rodriguez et al. Oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene in a membrane reactor: A theoretical study
CN1203917C (en) Hot gas reactor and process for using same
Wu et al. Desulfurization in the gas-continuous impinging stream gas–liquid reactor
GB2573222A (en) Method of activating a catalyst, reactor, and method of obtaining hydrocarbons in the fischer-tropsch process
CA2744877C (en) Device and process for catalytic gas phase reactions and use thereof
JP2007084389A (en) Method for reforming fluid organic compound
Yang et al. Evaluation of coke deposition in catalyst particles using particle-resolved CFD model
Chen et al. Progress in low temperature hydrogen production with simultaneous CO2 abatement
JPH0339807A (en) Method and device for adjusting temperature level of pulverized solid, provided with heat exchanger with fluidized bed or moving bed section
RU2637338C2 (en) Pneumatic system of densive loading of catalyst into bayonet pipes for conversion exchange-type reactor with water vapour with removable pipe for supplying gas
CN203695026U (en) Catalyst evaluation device for rapid catalytic reaction
JP4603784B2 (en) Jet mixing of process fluids in a fixed bed reactor.
Zapico et al. Performance of ceramic foams as gas–liquid contactors for phenol wet oxidation in the trickle regime
Winterbottom et al. The palladium catalysed hydrogenation of 2-butyne-1, 4-diol in a monolith bubble column reactor
UA64390C2 (en) Method and reactor for performance of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis
CN104302737B (en) Raw material in mixed flow fluidized catalytic cracking unit and the mixing device of catalyzer
JP7012523B2 (en) Method for producing (meth) acrylonitrile
RU2357796C2 (en) Method and reactor for realisation of gas-phase chemical processes by aerosol nanocatalysis
Jin et al. Novel configurations and variants
Hu et al. Ammoxidation of propylene to acrylonitrile in a bench-scale circulating fluidized bed reactor
RU2344116C1 (en) Method of propylene production through thermal or oxidising propane dehydration, catalyst, propylene reactor using thermal propane dehydration and propylene reactor using oxidising propane dehydration