RU2104781C1

RU2104781C1 - Method of manufacturing bulk catalyst carrier with honeycomb structure

Info

Publication number: RU2104781C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполинарьевич Караник
Original assignee: Юрий Апполинарьевич Караник
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: gas treatment. SUBSTANCE: aluminum tape is manufactured having transverse bulges on one of its sides thereby forming unclosed outline of honeycomb. Tape is rolled to close honeycomb outlines. Then, simultaneously, honeycombs are welded and aluminum oxidized. Invention is distinguished by that, before the welding of honeycombs and oxidation of aluminum, honeycombs of bulk carrier are filled with refractory material, in particular, powdered Carborundum. EFFECT: facilitated welding operation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки газовых выбросов и может быть использовано при изготовлении блочных "сотовой" структуры носителей катализаторов. The invention relates to the field of purification of gas emissions and can be used in the manufacture of block "honeycomb" structure of catalyst carriers.

Известен способ изготовления блочных носителей катализатора, согласно которому из керамического материала при помощи пластификатора, первичной модели и вставок формуют носитель, затем его сушат и прокаливают. Во время прокаливания пластификатор, первичная модель или вставки выгорают или выплавляются; после обжига остается керамический блок заданных форм и размеров (например, процесс фирмы "Корнинг гласс" (США). Обзорная информация. Серия: Азотная промышленность. Блочные носители и катализаторы. Москва, 1977 г, стр. 3). A known method of manufacturing block catalyst supports, according to which a carrier is formed from a ceramic material using a plasticizer, a primary model and inserts, then it is dried and calcined. During calcination, the plasticizer, primary model or inserts burn out or melt; after firing, a ceramic block of the given shapes and sizes remains (for example, the Corning Glass company process (USA). Overview. Series: Nitrogen industry. Block carriers and catalysts. Moscow, 1977, p. 3).

Известен способ изготовления металлического блочного носителя, например, из алюминия с последующим переводом его в окись алюминия (способ фирмы "Дюпон" (США). Обзорная информация. Серия: Азотная промышленность. Блочные носители и катализаторы. Москва, 1977, стр. 6 - 8). A known method of manufacturing a metal block carrier, for example, from aluminum, followed by its conversion to aluminum oxide (method of the company "DuPont" (USA). Overview. Series: Nitrogen industry. Block carriers and catalysts. Moscow, 1977, p. 6 - 8 )

Одинаковые по толщине и размерам алюминиевые листы в определенных местах склеиваются, спаиваются или свариваются, вставляются в захваты растягивающего механизма и подвергаются плавным растягивающим усилиям. Постепенно за счет деформации алюминиевых листов происходит образование ячеистой структуры. Полученный блок обрезают до необходимых размеров, очищают от жировых пятен, покрывают защитной пленкой силиката натрия, сушат при температуре 100^oC и обрабатывают в воздушной атмосфере при трех- или четырехступенчатом подъеме температуры до 1000 - 1350^oC для окисления алюминия.The aluminum sheets of the same thickness and size are glued, brazed or welded in certain places, inserted into the grips of the stretching mechanism and subjected to smooth tensile forces. Gradually, due to the deformation of aluminum sheets, a cellular structure forms. The resulting block is cut to the required size, cleaned of grease stains, coated with a protective film of sodium silicate, dried at a temperature of 100 ^o C and treated in an air atmosphere with a three or four-stage temperature rise to 1000 - 1350 ^o C for the oxidation of aluminum.

Способ характеризуется сравнительно низкой производительностью, учитывая массовое производство изделий, сложностью технологии сварки тонкостенных листов алюминия, большими отходами металла, а полученная конструкция блочного носителя с неравномерными по толщине стенками "сот" (утолщенными в 2 раза в местах сварки) не обладает равномерными свойствами по всему его сечению. The method is characterized by relatively low productivity, given the mass production of products, the complexity of the welding technology of thin-walled aluminum sheets, large metal wastes, and the resulting design of the block carrier with uneven “honeycomb” walls (2 times thickened at the weld points) does not have uniform properties throughout its cross section.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе изготовления блочного "сотовой" структуры носителя катализатора, включающем формовку "сот" из алюминия и сплавов на его основе, сварку, окисление алюминия путем термохимического воздействия, формовку производят в следующей последовательности: изготавливают алюминиевую ленту с поперечными выступами на одной из ее сторон, образующими незамкнутый контур "соты", и сворачивают готовую ленту в рулон, замыкая контуры "сот", а затем одновременно производят сварку "сот" блочного носителя и окисление алюминия. The essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing a block "honeycomb" structure of the catalyst carrier, comprising forming "honeycombs" of aluminum and alloys based on it, welding, oxidation of aluminum by thermochemical influence, molding is carried out in the following sequence: an aluminum tape is made with transverse protrusions on one of its sides, forming an open contour of the "honeycomb", and turn the finished tape into a roll, closing the contours of the "honeycomb", and then simultaneously weld the "honeycomb" of the block ositelya and aluminum oxidation.

При толщине стенок "сот", равной 0,8 - 1,3 мм, перед сваркой и окислением алюминия их заполняют огнеупорным материалом, например, порошкообразным карборундом, после чего алюминий расплавляют и производят окисление. With a wall thickness of "honeycombs" equal to 0.8 - 1.3 mm, before welding and oxidation of aluminum, they are filled with refractory material, for example, powdered carborundum, after which aluminum is melted and oxidized.

Если изготавливают блочный носитель с малой толщиной стенок "сот" (0,2 - 0,3 мм), сварку "сот" блочного носителя и окисление алюминия производят в электролите путем создания на поверхности стенок "сот" микродуговых и дуговых разрядов. Предлагаемые приемы формовки сот блочного носителя, сварки и окисления позволяют повысить производительность за счет одновременной сварки всех "сот", совмещенной окислением алюминия до Al₂O₃, устранения операции обрезки "сотовой" заготовки, сокращения расхода металла на изделие. Благодаря одинаковой толщине стенок "сот" процесс окисления их завершается практически одновременно, а конструкция блочного носителя улучшается из-за равномерной толщины и прочности стенок "сот" по сечению блока.If a block carrier is made with a small wall thickness of "honeycombs" (0.2 - 0.3 mm), welding of the "honeycomb" of the block carrier and oxidation of aluminum is carried out in the electrolyte by creating microarc and arc discharges on the surface of the walls of the "honeycomb". The proposed methods of forming honeycomb block carrier, welding and oxidation can improve productivity by simultaneously welding all the "honeycomb", combined oxidation of aluminum to Al ₂ O ₃ , eliminating the operation of cutting the "honeycomb" workpiece, reducing metal consumption on the product. Due to the uniform wall thickness of the honeycombs, their oxidation process is completed almost simultaneously, and the design of the block carrier is improved due to the uniform thickness and strength of the walls of the honeycomb along the block cross section.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана алюминиевая лента с выступами, на фиг. 2 - лента, свернутая в рулон (заготовка блочного носителя перед сваркой "сот" и окислению алюминия). The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an aluminum strip with protrusions, FIG. 2 - tape rolled up into a roll (prefabricated block carrier before welding "honeycombs" and oxidation of aluminum).

Пример 1. Блочный носитель катализаторов для очистки хвостовых газов от окислов азота в производстве азотной кислоты изготавливают следующим образом. На чеканочном быстроходном прессе получают алюминиевую ленту 1 (фиг. 1) шириной 50 мм с выступами 2, расположенными с одной стороны ленты 1, образующими незамкнутый контур "сот" 3 квадратной формы (сторона квадрата 4 мм) с толщиной стенки 1, 2 мм. Example 1. A block carrier of catalysts for purification of tail gases from nitrogen oxides in the production of nitric acid is made as follows. An embossed high-speed press produces an aluminum tape 1 (Fig. 1) with a width of 50 mm with protrusions 2 located on one side of the tape 1, forming an open square "honeycomb" 3 square shape (side of the square 4 mm) with a wall thickness of 1, 2 mm.

Полученную ленту сворачивают в рулон 4 (фиг. 2) диаметром 300 мм с образованием замкнутого контура "сот" 5. The resulting tape is rolled into a roll 4 (Fig. 2) with a diameter of 300 mm to form a closed loop "honeycomb" 5.

Для предотвращения раскручивания рулона последний виток приклеивают снаружи накладкой 6. To prevent unwinding of the roll, the last turn is glued on the outside with a lining 6.

Рулон 4 устанавливают в контейнер, засыпают при наложении вибрации порошкообрзным карборундом (размер зерна 30 микрон) и помещают в электропечь для нагрева до температуры 1000 - 1300^oC в воздушной атмосфере и выдержки. В процессе нагрева лента расплавляется, а алюминий окисляется. При этом жидкий алюминий образует сплошную сетку "сот", а после полного окисления алюминия образуется монолитный блочный носитель катализатора, состоящий из Al₂O₃. Опорку извлекают из печи, производят охлаждение, извлекают блочный носитель из сыпучего материала и процесс повторяют.Roll 4 is installed in a container, covered with vibration by powder carborundum (grain size 30 microns) and placed in an electric furnace to heat to a temperature of 1000 - 1300 ^o C in an air atmosphere and hold. During heating, the tape melts, and the aluminum oxidizes. In this case, liquid aluminum forms a continuous network of "honeycombs", and after complete oxidation of aluminum, a monolithic block catalyst support consisting of Al ₂ O _{3 is formed} . The support is removed from the furnace, cooling is performed, the block carrier is removed from the bulk material, and the process is repeated.

Пример 2. Блочный носитель катализатора для очистки выхлопных газов автомобиля получают в следующей последовательности. Example 2. Block media catalyst for cleaning the exhaust gases of the car receive in the following sequence.

На чеканочном быстроходном прессе получают алюминиевую ленту 1 (фиг. 1) шириной 20 мм с выступами 2, образующими незамкнутый контур "сот" 3 квадратной формы (сторона квадрата 1 мм) с толщиной стенки 0,2 мм. An embossed high-speed press produces an aluminum strip 1 (Fig. 1) with a width of 20 mm with protrusions 2 forming an open loop "honeycomb" 3 of a square shape (1 mm square side) with a wall thickness of 0.2 mm.

Полученную ленту сворачивают в рулон 4 (фиг. 2) диаметром 100 мм с образованием замкнутого контура "сот" 5. The resulting tape is rolled into a roll 4 (Fig. 2) with a diameter of 100 mm to form a closed loop "honeycomb" 5.

Рулон зажимают в специальное приспособление, погружают в электролит и подают (повышая от нуля) напряжение. The roll is clamped in a special device, immersed in an electrolyte and fed (increasing from zero) voltage.

При изменении напряжения 0 до 380 В происходит электрохимическое оксидирование алюминия с образованием пленки толщиной 2 - 5 мкм. В интервале напряжений от 380 до 440 В одновременно протекает два процесса - электрохимическое окисление и электрический пробой пленки (искровое оксидирование). В интервале напряжений 440 - 500 В происходит образование микродуговых разрядов между металлом и электролитом через пленку. В точках, где происходит микродуговой разряд, толщина покрытия растет, при этом увеличивается электрическая пробойная прочность. Образование микродуговых разрядов происходит на участках с меньшей электрической прочностью. Одновременно происходит сращивание несоединенных участков сот при обработке поверхности микродугами, а особенно дуговыми разрядами в интервале напряжений 500 - 650 В. When the voltage changes from 0 to 380 V, the electrochemical oxidation of aluminum occurs with the formation of a film with a thickness of 2 - 5 microns. In the voltage range from 380 to 440 V, two processes occur simultaneously - electrochemical oxidation and electrical breakdown of the film (spark oxidation). In the voltage range of 440–500 V, microarc discharges between the metal and the electrolyte occur through the film. At the points where the microarc discharge occurs, the coating thickness increases, while the electric breakdown strength increases. The formation of microarc discharges occurs in areas with lower electrical strength. At the same time, splicing of the unconnected sections of the cells occurs during surface treatment with microarcs, and especially with arc discharges in the voltage range 500 - 650 V.

После полного окисления алюминия процесс автоматически прекращается, заготовку извлекают из электролита, промывают в воде, сушат и процесс повторяют. After complete oxidation of aluminum, the process automatically stops, the billet is removed from the electrolyte, washed in water, dried and the process is repeated.

Использование изобретения позволяет повысить производительность, уменьшить расход материалов. The use of the invention allows to increase productivity, reduce material consumption.

Claims

1. A method of manufacturing a block, honeycomb structure of a catalyst carrier, comprising forming honeycombs from aluminum and alloys based on it, welding cells, oxidizing aluminum by thermochemical treatment, characterized in that the molding of cells is carried out by manufacturing an aluminum strip with transverse protrusions on one of its sides forming an open cell loop, and rolling the finished tape into a roll to close the honeycomb circuits, moreover, welding of the honeycomb and the oxidation of aluminum are carried out simultaneously.

2. The method according to p. 1, characterized in that before welding the honeycomb and the oxidation of aluminum, the honeycomb of the block carrier is filled with a refractory material - powdered carborundum, then the aluminum is melted and oxidized.

3. The method according to p. 1, characterized in that the welding of honeycomb block media and the oxidation of aluminum is carried out in the electrolyte by creating on the surface of the walls of the cells of the micro-arc and arc discharges.