[go: up one dir, main page]

RU2362624C1 - Catalytic element - Google Patents

Catalytic element Download PDF

Info

Publication number
RU2362624C1
RU2362624C1 RU2008110107/04A RU2008110107A RU2362624C1 RU 2362624 C1 RU2362624 C1 RU 2362624C1 RU 2008110107/04 A RU2008110107/04 A RU 2008110107/04A RU 2008110107 A RU2008110107 A RU 2008110107A RU 2362624 C1 RU2362624 C1 RU 2362624C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalytic
rods
catalytic element
flow
catalysts
Prior art date
Application number
RU2008110107/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Геннадьевич Тарарыкин (RU)
Александр Геннадьевич Тарарыкин
Original Assignee
Александр Геннадьевич Тарарыкин
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 Александр Геннадьевич Тарарыкин filed Critical Александр Геннадьевич Тарарыкин
Priority to RU2008110107/04A priority Critical patent/RU2362624C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362624C1 publication Critical patent/RU2362624C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is related to catalytic elements of regular structure for different catalytic processes. Catalytic element was described that represents a single block structure made of separate components - catalytic rods that are distanced from each other by spacer device. Catalytic rods may have different shape of section and diametres, and may also represent different catalysts. Rods in single block structure may create layers installed parallel, perpendicular or at the angle to each other and flow of reagents.
EFFECT: provision of manufacturability of making, low resistance to flow, good missing and turbulisation of reagents flow, high mass- and heat-exchange properties, without disadvantages inherent in these types of catalysts.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к каталитическим элементам регулярной структуры, которые могут найти применение в различных каталитических процессах.The invention relates to catalytic elements of regular structure, which may find application in various catalytic processes.

Самый распространенный и простой в изготовлении тип катализаторов - это катализаторы, выполненные в форме различных гранул. Гранулированные катализаторы можно готовить как экструзией, так и другими методами, например прессованием или окатыванием. Все методы формовки высокопроизводительны и позволяют получать широчайший спектр рецептур и форм катализаторов.The most common and simplest type of catalysts to manufacture is catalysts made in the form of various granules. Granular catalysts can be prepared both by extrusion and other methods, for example by compression or pelletizing. All molding methods are highly productive and allow you to get a wide range of formulations and forms of catalysts.

Но гранулированные катализаторы имеют свои недостатки при эксплуатации:But granular catalysts have their disadvantages during operation:

- высокое сопротивление потоку; износ катализатора, связанный с истиранием, который приводит к потере ценных компонентов, особенно для катализаторов с драгметаллами; выделение пыли; рост сопротивления слоя; невысокие параметры теплоотдачи внутри слоя. В аппаратах возможно расслоение слоя катализатора по размерам гранул, забивание аппаратов пылью от истирания катализатора.- high flow resistance; catalyst wear associated with abrasion, which leads to the loss of valuable components, especially for catalysts with precious metals; dust emission; increase in layer resistance; low heat transfer parameters inside the layer. In the apparatus, it is possible to stratify the catalyst layer by the size of the granules, clogging the apparatus with dust from abrasion of the catalyst.

Частично недостатки гранулированных катализаторов устраняет другой тип катализаторов, а именно сотовые блоки.Partially, the disadvantages of granular catalysts are eliminated by another type of catalyst, namely cell blocks.

Применение сотовых блоков обеспечивает низкое сопротивление потоку.The use of cell blocks provides low flow resistance.

Сотовые блоки технологичны в эксплуатации, имеют минимальные по сравнению с гранулами истирание и унос, достаточно стойкие в работе из-за отсутствия износа, связанного с трением и вибрациями.Cellular units are technologically advanced in operation, have minimal abrasion and abrasion compared to granules, and are quite stable in operation due to the absence of wear associated with friction and vibration.

Тем не менее, сотовые блоки имеют и существенные недостатки. Это недостатки, связанные как с изготовлением, так с эксплуатацией блоков.However, cell blocks have significant disadvantages. These are the disadvantages associated with both the manufacture and operation of the blocks.

При формовке блоков используют сложную и дорогую оснастку, производительность формовки низкая, формование сотовых структур возможно для ограниченного количества составов керамики, большинство рецептур либо не дают качественных каналов, либо растрескиваются при сушке и термообработке. Из самого распространенного носителя - гамма-оксида алюминия изготовить блок нельзя, чаще всего монолит блока и активный слой - это два различных материала, что создает сложность в технологическом процессе изготовления блочного катализатора и зачастую отслаивание активного слоя при эксплуатации.When forming blocks, complex and expensive equipment is used, molding performance is low, molding of honeycomb structures is possible for a limited number of ceramic compositions, most formulations either do not give high-quality channels, or crack during drying and heat treatment. A block cannot be made from the most common carrier - gamma-alumina, most often the block monolith and the active layer are two different materials, which creates complexity in the manufacturing process of the block catalyst and often peeling the active layer during operation.

Блоки сотовой структуры весьма чувствительны к термоударам - перепадам температур при эксплуатации, у них малая термическая устойчивость, т.е. растрескивание при высоких и переменных температурах, плохой теплообмен керамики и возможность отвода тепла реакции в потоке внутри канала.Honeycomb blocks are very sensitive to thermal shock - temperature drops during operation, they have low thermal stability, i.e. cracking at high and variable temperatures, poor heat transfer of ceramics and the possibility of heat dissipation of the reaction in the stream inside the channel.

Наличие каналов малого диаметра при большой длине может давать резкий рост сопротивления из-за возможной закупорки каналов реагентами или продуктами реакции, или сажей.The presence of channels of small diameter with a long length can give a sharp increase in resistance due to the possible clogging of the channels with reagents or reaction products, or soot.

Существует сильное отличие структуры потока по каналу в пристенном слое потока, что накладывает дополнительные диффузионные ограничения на процесс.There is a strong difference in the structure of the flow along the channel in the wall layer of the flow, which imposes additional diffusion restrictions on the process.

Известны сотовые каталитические элементы (РФ 2128081, B01J 35/04, 1999; JP 62-191048, B01J 35/04, 1987; DE 3430886, B01J 35/04, 1986; JP 53-137866, B01D 53/34, 1978. JP 54-141382, B01J 1/00, 1979; ЕР 0260704, В01J 21/04, 1988 и др.).Cellular catalytic elements are known (RF 2128081, B01J 35/04, 1999; JP 62-191048, B01J 35/04, 1987; DE 3430886, B01J 35/04, 1986; JP 53-137866, B01D 53/34, 1978. JP 54-141382, B01J 1/00, 1979; EP 0260704, B01J 21/04, 1988, etc.).

В патенте РФ 2209117, B01J 35/04, 27.07.2003 описан каталитический элемент регулярной сотовой структуры, который выполнен в виде слоя из отдельных призм, соединенных боковыми гранями и имеющих сотовые каналы, отдельные призмы при укладке их в слой сотовой структуры имеют зазор между боковыми гранями 0,1-1,0 диаметра сотового канала. Для укладывания по периметру слоя используются усеченные под диаметр контактного аппарата блоки треугольной и трапециевидной форм. Данные катализаторы применяются при проведении высокотемпературных процессов в газовой фазе, например окислении аммиака. Предложены сотовые катализаторы для производства серной кислоты - процесс окисления диоксида серы. Наибольшее распространение блочные сотовые катализаторы получили в процессах очистки газов от вредных примесей. Во всех перечисленных процессах сотовые блочные катализаторы проявляют свои положительные качества, при этом сохраняя недостатки, прежде всего низкую термическую стойкость - растрескивание, отслаивание активного каталитического слоя от монолита блока, забивание каналов.In the patent of the Russian Federation 2209117, B01J 35/04, 07/27/2003 a catalytic element of a regular honeycomb structure is described, which is made in the form of a layer of separate prisms connected by side faces and having honeycomb channels, individual prisms having a gap between the side prisms faces 0.1-1.0 diameter of the honeycomb channel. For laying along the perimeter of the layer, triangular and trapezoidal blocks truncated to the diameter of the contact apparatus are used. These catalysts are used when carrying out high-temperature processes in the gas phase, for example, the oxidation of ammonia. Cellular catalysts for the production of sulfuric acid, a process for the oxidation of sulfur dioxide, are proposed. Block cellular catalysts are most widely used in the processes of gas purification from harmful impurities. In all of the above processes, cellular block catalysts exhibit their positive qualities, while retaining the disadvantages, primarily low thermal stability - cracking, peeling of the active catalytic layer from the block monolith, clogging of channels.

Данное изобретение решает задачу разработки такой конструкции каталитического элемента, которая позволяла бы объединить достоинства гранулированных и сотовых катализаторов, не воспроизводя их главные недостатки.This invention solves the problem of developing such a design of the catalytic element, which would allow to combine the advantages of granular and honeycomb catalysts without reproducing their main disadvantages.

Для решения поставленной задачи предлагается следующая конструкция каталитического элемента.To solve this problem, the following design of the catalytic element is proposed.

Каталитический элемент представляет собой кассету (сборку), в которой отдельные каталитические элементы, полученные стандартными методами гранулирования, объединены общей блочной конструкцией.The catalytic element is a cassette (assembly) in which the individual catalytic elements obtained by standard granulation methods are combined in a common block design.

Каталитические элементы представляют собой стержни или гранулы катализатора круглого или иного сечения и собраны с помощью дистанционирующего устройства в единый блок.The catalytic elements are rods or pellets of a catalyst of circular or other cross-section and are assembled using a spacer device in a single unit.

Дистанционирующее устройство может быть выполнено в виде сетки, в которой собирается блок катализаторов, в виде штырей, на которых фиксируются каталитические элементы, либо в виде пластин, в которых механически могут быть зафиксированы каталитические элементы.The spacer device can be made in the form of a grid in which the catalyst block is assembled, in the form of pins on which the catalytic elements are fixed, or in the form of plates in which the catalytic elements can be mechanically fixed.

Каталитический элемент может быть сформирован из параллельных или расположенных под углом слоев стержней катализатора, то же самое возможно при загрузке блоков в реактор. Каталитические элементы в реакторе будут ориентированы в направлении «поток вдоль», «поток перпендикулярно», «поток под углом» к стержням, при этом степень турбулизации потока будет значительно отличаться.The catalytic element can be formed from parallel or angled layers of catalyst rods, the same is possible when loading the blocks into the reactor. The catalytic elements in the reactor will be oriented in the direction “flow along”, “flow perpendicularly”, “flow at an angle” to the rods, while the degree of turbulization of the flow will vary significantly.

Элемент может быть сформован из разнородных по составу стержней катализатора, то есть из различных катализаторов, имеющих одинаковую форму.The element can be formed from heterogeneous catalyst rods, that is, from various catalysts having the same shape.

Элемент может быть сформирован из разных по диаметру стержней катализатора.The element may be formed from catalyst rods of different diameters.

Сама геометрия стержня может быть по сечению не только круглой, но и иной, что делает возможным увеличение геометрической поверхности.The geometry of the rod itself can be not only round, but also different in cross section, which makes it possible to increase the geometric surface.

Достоинства предлагаемого элемента.Advantages of the proposed item.

1. Простое и производительное, как у экструдатов, формование.1. Simple and productive, like extrudate molding.

2. Возможность формования каталитических стержней из широкого спектра составов керамики, в том числе из активных оксидов алюминия.2. The possibility of forming catalytic rods from a wide range of ceramic compositions, including from active aluminum oxides.

3. Низкое сопротивление потоку.3. Low flow resistance.

4. Постоянное "лобовое набегание" потока на каталитический элемент.4. Constant "frontal run-in" of the flow on the catalytic element.

5. Поток не замкнут в канале, как у сотового блока.5. The stream is not closed in the channel, as in a cell unit.

6. Постоянные изменения направления и смешения потока по слоям элемента.6. Constant changes in the direction and mixing of the flow through the layers of the element.

7. Хорошее перемешивание и турбулизация потока реагентов от слоя к слою.7. Good mixing and turbulization of the flow of reagents from layer to layer.

8. Высокие массо- и теплообменные характеристики.8. High mass and heat transfer characteristics.

9. Отсутствие контакта между стержнями и, как следствие, износа трением.9. Lack of contact between the rods and, as a consequence, wear by friction.

10. Нет пыли при работе катализаторного слоя.10. No dust during operation of the catalyst layer.

11. Термостойкость. Отсутствие термического расширения-сжатия, так как каталитический элемент термокомпенсирован самой конструкцией и не является монолитом. Не происходит растрескивания.11. Heat resistance. The absence of thermal expansion-contraction, since the catalytic element is thermally compensated by the structure itself and is not a monolith. No cracking occurs.

12. Нет опасности "забивания" слоя катализатора пылью, реагентами, сажей.12. There is no danger of "clogging" of the catalyst layer with dust, reagents, soot.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На Фиг.1 схематически показан общий вид каталитического элемента.Figure 1 schematically shows a General view of the catalytic element.

На Фиг.2 показана схема устройства каталитического элемента.Figure 2 shows a diagram of the device of the catalytic element.

На Фиг.3 показана схема движения потока реагентов через каталитический элемент.Figure 3 shows the movement of the flow of reagents through the catalytic element.

На Фиг.4 схематически показан каталитический элемент с перпендикулярной компоновкой стержней.Figure 4 schematically shows a catalytic element with a perpendicular arrangement of the rods.

На Фиг.5 схематически показан вариант стержней с различным сечением.Figure 5 schematically shows a variant of the rods with different sections.

На Фиг.6 схематически показаны стержни, закрепленные в дистанционнрующем устройстве-сетке.Figure 6 schematically shows the rods mounted in the remote-control device-grid.

В соответствии с данной заявкой были изготовлены опытные каталитические элементы двух типов:In accordance with this application, experimental catalytic elements of two types were manufactured:

1. На основе катализаторных стержней из гамма оксида алюминия с нанесенной платиной. Стержни собранны в единый каталитический блок сетчатым дистанционирующим устройством. Данные каталитические элементы показали хорошую работоспособность в системе связывания водорода на промышленном участке зарядки аккумуляторов. Каталитические элементы работают в условиях конвективного (без вентиляции) движения воздуха через катализатор.1. Based on gamma alumina catalyst rods coated with platinum. The rods are assembled into a single catalytic unit by a mesh spacer device. These catalytic elements have shown good performance in a hydrogen bonding system in an industrial battery charging section. Catalytic elements operate in convective (without ventilation) air movement through the catalyst.

2. На остове колец из высокотемпературного оксида алюминия с нанесенным палладием. Гранулы объединены в единый каталитический элемент с помощью дистанционирующего устройства в виде стержней. Эти каталитические элементы проходят испытания на электровозостроительном предприятии в системе генератор-аккумулятор. Движение воздуха через катализатор - принудительное.2. On the core of the rings of high temperature alumina coated with palladium. The granules are combined into a single catalytic element using a spacer in the form of rods. These catalytic elements are tested at an electric locomotive plant in a generator-battery system. The movement of air through the catalyst is forced.

Claims (7)

1. Каталитический элемент регулярной структуры, отличающийся тем, что он представляет собой единую блочную конструкцию, состоящую из отдельных каталитических компонентов, объединенных дистанционирующим устройством.1. The catalytic element of a regular structure, characterized in that it is a single block design consisting of individual catalytic components combined by a spacer device. 2. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что отдельные компоненты выполнены в виде каталитических стержней регулярной формы.2. The catalytic element according to claim 1, characterized in that the individual components are made in the form of catalytic rods of regular shape. 3. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что сечение каталитического компонента-стержня может представлять собой любую фигуру.3. The catalytic element according to claim 1, characterized in that the cross section of the catalytic component of the rod can be any figure. 4. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что он может состоять из каталитических компонентов-стержней, имеющих различные диаметры.4. The catalytic element according to claim 1, characterized in that it can consist of catalytic rod components having different diameters. 5. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что он может состоять из каталитических стержней, являющихся различными по составу и концентрациям активных компонентов катализаторами.5. The catalytic element according to claim 1, characterized in that it can consist of catalytic rods, which are different in composition and concentration of active components of the catalysts. 6. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что стержни объединены в слои, расположенные параллельно, перпендикулярно или под различными углами, по отношению друг к другу и потоку реагентов, каталитического процесса.6. The catalytic element according to claim 1, characterized in that the rods are combined in layers located parallel, perpendicular or at different angles, with respect to each other and to the flow of reagents, of the catalytic process. 7. Каталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что дистанционирующее устройство представляет собой металлический каркас (сетка, штыри, пластины), в которых закреплены отдельные каталитические компоненты-стержни. 7. The catalytic element according to claim 1, characterized in that the spacer device is a metal frame (mesh, pins, plates) in which the individual catalytic components are fixed rods.
RU2008110107/04A 2008-03-19 2008-03-19 Catalytic element RU2362624C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008110107/04A RU2362624C1 (en) 2008-03-19 2008-03-19 Catalytic element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008110107/04A RU2362624C1 (en) 2008-03-19 2008-03-19 Catalytic element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2362624C1 true RU2362624C1 (en) 2009-07-27

Family

ID=41048388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008110107/04A RU2362624C1 (en) 2008-03-19 2008-03-19 Catalytic element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362624C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2417840C1 (en) * 2009-10-26 2011-05-10 Александр Геннадьевич Тарарыкин Catalytic element
WO2012134317A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Tararykin Alexandr Gennadievich Catalytic element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833115A (en) * 1986-09-19 1989-05-23 Dr. C. Otto Feuerfest Gmbh Ceramic honeycombed elongated catalyst carrier and method for production of same
RU2128081C1 (en) * 1997-12-05 1999-03-27 Чернышев Валерий Иванович Catalytic element for ammonia conversion
RU2186724C1 (en) * 2001-09-24 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Катализатор" Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia
RU2209117C1 (en) * 2002-01-11 2003-07-27 Открытое акционерное общество "Катализатор" Catalytic element of regular cellular structure for heterogeneous high- temperature reactions
RU2227065C1 (en) * 2003-04-17 2004-04-20 Тарарыкин Александр Геннадиевич Method of conducting of catalytic process and a system for its realization
WO2007057496A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Method for the preparation of metal or metal oxide catalysts that are supported on porous materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833115A (en) * 1986-09-19 1989-05-23 Dr. C. Otto Feuerfest Gmbh Ceramic honeycombed elongated catalyst carrier and method for production of same
RU2128081C1 (en) * 1997-12-05 1999-03-27 Чернышев Валерий Иванович Catalytic element for ammonia conversion
RU2186724C1 (en) * 2001-09-24 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Катализатор" Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia
RU2209117C1 (en) * 2002-01-11 2003-07-27 Открытое акционерное общество "Катализатор" Catalytic element of regular cellular structure for heterogeneous high- temperature reactions
RU2227065C1 (en) * 2003-04-17 2004-04-20 Тарарыкин Александр Геннадиевич Method of conducting of catalytic process and a system for its realization
WO2007057496A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Method for the preparation of metal or metal oxide catalysts that are supported on porous materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2417840C1 (en) * 2009-10-26 2011-05-10 Александр Геннадьевич Тарарыкин Catalytic element
WO2012134317A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Tararykin Alexandr Gennadievich Catalytic element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9339800B2 (en) Methods for treating engine exhaust
EP2401058B1 (en) Zeolite and redox oxide combined catalyst body
US20100242424A1 (en) Honeycomb filter
CN101905145B (en) Molecular sieve cellular material and preparation method thereof
US11911728B2 (en) Reactor for reducing nitrogen oxides
US10189017B2 (en) Honeycomb monolith structure
RU2722375C2 (en) Modular catalyst monoliths
JP6276990B2 (en) Structural catalyst body, catalyst module and catalyst layer
Choi et al. Honeycomb Reactor Washcoated with Mordenite Type Zeolite Catalysts for the Reduction of NO x by NH3
JP2001187344A (en) Exhaust gas purification material and exhaust gas purification device
RU2362624C1 (en) Catalytic element
US10150076B2 (en) Honeycomb monolith structure
RU2417840C1 (en) Catalytic element
RU79451U1 (en) CATALYTIC ELEMENT
EP3393629B1 (en) A catalyst bed and method for reducing nitrogen oxides
JP2011041946A (en) Honeycomb structure for cleaning exhaust gas and honeycomb catalyst for cleaning exhaust gas
WO2010110298A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst
JPS603859B2 (en) catalyst molded product
US11666890B2 (en) Porous ceramic structure
CN110582339B (en) SCR catalyst module and its corresponding catalyst reactor
RU2318596C1 (en) Catalytic element for heterogeneous high-temperature reactions
JP2600192B2 (en) Exhaust gas purification converter
JP2012086187A (en) Catalyst material, and method for manufacturing the same
RU2693454C1 (en) Catalytic element for heterogeneous high-temperature reactions
US20210301696A1 (en) Porous ceramic structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110320