BE1010628A3 - Werkwijze voor het verbeteren van de werking van een katalysator en katalytische reactor met verbeterde werking. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het verbeteren van de werking van een katalysator van het type bestaande uit één of meer elementen die gevormd zijn uit een substraat dat kanalen of doorgangen vormt, daardoor gekenmerkt dat laagfrequente geluidsgolven in de kanalen (9) of doorgangen van de katalysatorelementen (8) worden verspreid. Hiertoe bevat een katalytische reactor volgens de uitvinding minstens één bron (10) van laagfrequente golven.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het verbeteren van de werking van een katalysator en katalytische reactor met verbeterde werking. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verbeteren van de werking van een katalysator van het type bestaande uit   één   of meer elementen die gevormd zijn uit een substraat dat kanalen of doorgangen vormt en uit een op dit substraat aangebracht actief materiaal. 



  Dergelijke katalysatoren worden onder meer gebruikt voor de neutralisatie van toxische bestanddelen in rookgassen van verbrandingsinstallaties, bijvoorbeeld voor de reductie van NO en NO2 met behulp van NH3 bij temperaturen die lager zijn dan de normale reactietemperatuur van 850 tot   900 C.   



  Katalysatorelementen die na een filter opgesteld zijn, bezitten veelal een bijenkorfstructuur met zeer nauwe doorgangen, terwijl katalysatorelementen die voor een filter zijn opgesteld een platenstructuur bezitten met een iets grotere afstand tussen de platen. 



  De katalysatorelementen worden samengebundeld tot modules en meestal in meerdere lagen in een verticale reactor opgesteld. 



  De te reageren gassen, bijvoorbeeld de verbrandingsgassen en geinjecteerde ammoniakgassen, stromen min of meer laminair door de katalysatorelementen waar ze reageren. 



  De reactiegraad hangt af van de verblijftijd van de gassen in de katalysatorelementen die omgekeerd evenredig is met de snelheid en dus met het debiet van de gassen doorheen de katalysatorelementen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Om een zo groot mogelijk debiet van de gassen mogelijk te maken, worden de katalysatorelementen relatief lang uitgevoerd met nauwe doorgangen om een zo groot mogelijk oppervlak met actieve stof te verkrijgen. Toch moeten in de praktijk meerdere lagen katalysatorelementen na elkaar worden geplaatst om een voldoende katalysatorwerking te verzekeren. 



  Daarbij komt nog dat de katalysatorelementen vrij snel verstopt geraken door neerslag van stof in de kanalen. Ze moeten relatief snel worden vervangen of gereinigd. 



  Door sectie- en richtingsveranderingen van de gasstroming zal deze ongelijk verdeeld worden over de katalysatorelementen en bepaalde zones meer bestrijken dan andere. Op plaatsen met mindere doorstroming zal de katalysatorwerking ook geringer zijn. Verdeelplaten of schoepen kunnen dit probleem slechts gedeeltelijk oplossen. 



  De katalysatorelementen worden om deze reden veelal overgedimensioneerd. 



  In het geval van de zuivering van rookgassen door ammoniakgas wordt om dezelfde reden dikwijls een overmaat aan ammoniakgas gebruikt, waardoor het risico ontstaat dat de katalysator vergiftigd wordt. 



  De uitvinding heeft een werkwijze voor het verbeteren van de katalytische werking als doel die voornoemde en andere problemen oplost en waardoor dus met een minimum aan katalysator een maximum van de gassen de gewenste reactie ondergaan. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat laagfrequente geluidsgolven in de kanalen of doorgangen van de katalysatorelementen worden verspreid. 



  Laagfrequente of infrasonische geluidsgolven zijn golven met een frequentie beneden 20 Hz. Dergelijke golven zijn zeer energierijk en planten zich vanuit de bron gelijkmatig in alle richtingen voort. Ze worden praktisch zonder verlies door wanden gereflecteerd en planten zieh zeer goed voort in ruimten zoals de kanalen of doorgangen van de katalysatorelementen. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op een katalytische reactor voorzien van   één   of meer katalysatorelementen die gevormd zijn uit een substraat dat kanalen of doorgangen vormt en uit een op dit substraat aangebracht actief materiaal, waarbij met het oog op het toepassen van voornoemde werkwijze, deze reactor minstens één bron van laagfrequente geluidsgolven bezit voor het verpreiden van dergelijke golven in de kanalen of doorgangen van de katalysatorelementen. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het verbeteren van de werking van een katalysator en van een katalytische reactor met verbeterde werking, volgens de uitvinding weergegeven met verwijzing naar de hieraan toegevoegde tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een katalytische reactor volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 in perspectief een module weergeeft van de katalysator uit de reactor van figuur 1. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 De katalytische reactor weergegeven in de figuur is een reactor voor het neutraliseren van de rookgassen van een verbrandingsoven met behulp van ammoniak. 



  Deze reactor bevat een opstaande behuizing 1 waarop bovenaan een inlaatkanaal 2 en onderaan een uitlaatkanaal 3 aansluiten. 



  In het inlaatkanaal 2 is een injectie-inrichting 4 voor ammoniakgas opgesteld die door middel van een leiding 5 verbonden is met een voorraadtank 6 van ammoniak. 



  In de behuizing is de katalysator in meerdere, in het gegeven voorbeeld twee horizontale lagen   7,   aangebracht. 



  Elke laag 7 strekt zich over de volledige dwarse doorsnede van de reactor uit en bestaat uit een aantal tegen elkaar geplaatste modules die op hun beurt uit een aantal langwerpige katalysatorelementen 8 bestaan. 



  Elk katalysatorelement 8 bestaat uit een substraat dat met actief katalytisch materiaal is bekleed en dat een aantal verticale kanalen 9 of doorgangen vormt zoals weergegeven in figuur 2. 



  Voor zuivering van verbrandingsgassen of meer bepaald de neutralisatie van stikstofoxiden met ammoniak, de zogenoemde    NO   reductie, kan het substraat van titanium zijn en het actief materiaal een mengsel zijn van vanadiumpentoxide en wolfraamtrioxide. 



  De katalysatorelementen 8 kunnen zoals weergegeven zogenaamde platenelementen zijn waarbij de kanalen 9 een platte langwerpige doorsnede bezitten. Ze kunnen evenwel 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 kanalen met een andere doorsnede bezitten en bijvoorbeeld een zogenaamde bijenkorfstructuur bezitten. 



  In de reactor is minstens één bron 10 van laagfrequente geluidsgolven met een frequentie lager dan 20 Hz of infra-geluid, opgesteld die dergelijke golven in de kanalen 9 kan verpreiden. 



  De optimale localisatie van deze bron 10 wordt berekend in functie van de geometrie van de reactor. Ze kan naargelang het geval boven, tussen of onder de horizontale lagen 7 met katalysatorelementen 8 gelegen zijn. 



  Deze bron 10 kan zoals weergegeven rechtstreeks op de kanalen 9 worden gericht, maar ze kan ook gericht worden op een refecterende wand zoals bijvoorbeeld een gedeelte van de behuizing 1 van de reactor. 



  In het weergegeven voorbeeld is een bron 10 boven de bovenste laag 7 aangebracht. 



    Een   of meer bijkomende bronnen 10 van laagfrequente geluidsgolven kunnen boven of onder de onderste laag 7 zijn opgesteld. 



  De bron 10 is bijvoorbeeld in een behuizing gemonteerd die op de behuizing 1 van de reactor is bevestigd. 



  Deze bron 10 kan constructief analoog zijn aan een luidspreker en de laagfrequente golven elektro-magnetisch opwekken. Ze kan deze golven ook mechanisch met een zuiger-cilinder mechanisme of pneumatisch opwekken. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  In al deze gevallen kan de bron 10 de golven opwekken in een kwartgolflengte resonator waarvan de lengte al dan niet verstelbaar is om een continu variabele frequentie te produceren. 



  Tijdens de werking worden door de bron 10 of bronnen 10 laagfrequente geluidsgolven in de kanalen 9 of doorgangen verspreid. 



  Door deze laagfrequente golven zullen de gassen in deze kanalen 9 of doorgangen onderhevig zijn aan een laagfrequente drukverandering waardoor ze een pulserende heen en weergaande beweging krijgen en dus langer in de katalysator verblijven of een langere weg in de katalysator afleggen dan wanneer ze rechtdoor stromen. 



  De laagfrequente geluidsgolven bevorderen de turbulentie van de met elkaar te reageren gassen, dit zijn de verbrandingsgassen en de ammoniakgassen, in de kanalen 9 waardoor ze beter met elkaar mengen en een langere contacttijd van deze gassen in aanwezigheid van de katalysator wordt verkregen. 



  Het actieve oppervlak van de katalysator wordt beter benut. 



  De katalysatorwerking wordt bijgevolg positief beïnvloed. 



  Hierdoor kan de hoeveelheid katalysator verminderd worden en door de betere neutralisatie van de rookgassen kan ook de hoeveelheid ammoniak worden verminderd. 



  Door de geluidsgolven wordt ook het neerzetten van stof of dergelijke op de wanden van de kanalen 9 of doorgangen vermeden. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Alhoewel het katalytisch zuiveren van verbrandingsgassen een interessante toepassing is van de uitvinding, is ze ook toepasbaar bij andere katalytische reacties waarbij gebruik wordt gemaakt van een katalysator die kanalen of doorgangen voor de te reageren gassen bevat. 



  Uiteraard kunnen daarbij andere katalysatoren met bijvoorbeeld een substraat en/of een ander actief materiaal worden gebruikt. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze en reactor kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. 



  Zo moet het aantal lagen 7 van de katalysator niet noodzakelijk gelijk zijn aan twee. Deze lagen moeten ook niet noodzakelijk opgebouwd zijn uit modules. 



  Niet enkel de vorm van de kanalen of doorgangen kan worden gewijzigd maar de katalysator kan ook een ander actief materiaal en/of een ander substraat bevatten.

Claims (1)

1. Conclusies. EMI8.1 1.- voor het verbeteren van de werking van een katalysator van het type bestaande uit één of meer elementen die gevormd zijn uit een substraat dat kanalen of doorgangen vormt, daardoor gekenmerkt dat laagfrequente geluidsgolven in de kanalen (9) of doorgangen van de katalysatorelementen (8) worden verspreid.

   2.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de werking wordt verbeterd van een katalysator bij het neutraliseren van verbrandingsgassen.

   3.-Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de werking wordt verbeterd van een katalysator bij het EMI8.2 neutraliseren van stikstofoxides door ammoniak.

   4.-Katalytische reactor voorzien van één of meer katalysatorelementen die gevormd zijn uit een substraat dat kanalen of doorgangen vormt en uit een op dit substraat aangebracht actief materiaal, daardoor gekenmerkt dat met het oog op het toepassen van de werkwijze volgens een van de vorige conclusies, hij minstens één bron (10) van laagfrequente geluidsgolven bezit voor het verspreiden van dergelijke golven in de kanalen (9) of doorgangen van de katalysatorelementen (8).

   5.-Reactor volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de katalysatorelementen (8) in meerdere lagen (7) opgesteld zijn. <Desc/Clms Page number 9> 6.-Reactor volgens de conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat de katalysatorelementen (8) een bijenkorfstructuur bezitten.

   7.-Reactor volgens de conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat de katalysatorelementen (8) platen bezitten.