RU2362624C1 - Catalytic element - Google Patents
Catalytic element Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
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)
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)
| 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)
| 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 |
-
2008
- 2008-03-19 RU RU2008110107/04A patent/RU2362624C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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)
| 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 |