[go: up one dir, main page]

SK179999A3 - Inductively heated catalytic reactor - Google Patents

Inductively heated catalytic reactor Download PDF

Info

Publication number
SK179999A3
SK179999A3 SK1799-99A SK179999A SK179999A3 SK 179999 A3 SK179999 A3 SK 179999A3 SK 179999 A SK179999 A SK 179999A SK 179999 A3 SK179999 A3 SK 179999A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
reactor
reactor vessel
catalyst
coil
induction coil
Prior art date
Application number
SK1799-99A
Other languages
English (en)
Other versions
SK284015B6 (sk
Inventor
Theodore A Koch
Mehrdad Mehdizadeh
James W Ashmead
Benny E Blackwell
Gregory S Kirby
Sourav K Sengupta
Original Assignee
Du Pont
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 Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of SK179999A3 publication Critical patent/SK179999A3/sk
Publication of SK284015B6 publication Critical patent/SK284015B6/sk

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C01C3/0216—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process characterised by the catalyst used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C01C3/022—Apparatus therefor
    • C01C3/0225—Apparatus therefor characterised by the synthesis reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00398—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements inside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00415—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1946—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped conical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Katalytický reaktor s indukčným ohrevom
Oblasť techniky
Vynález sa týka nového zariadenia na uskutočňovanie reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote v prítomnosti tuhého katalyzátora. Špecifickejšie sa vynález týka reaktora na plynnú fázu s kontinuálnou prevádzkou, v ktorom sa kovový katalyzátor zohrieva indukčné využitím indukčnej cievky vnútri reaktora.
Doterajší stav techniky
Koncepcia využitia indukčného ohrevu na zohrievanie katalyzátora počas chemickej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote je v doterajšom stave techniky všeobecne známa. Napríklad U.S. patent č. 5,110,996 zverejňuje spôsob výroby vinylidénfluoridu reakciou dichlórfluórmetánu s metánom v indukčné vyhrievanej reakčnej rúrke obsahujúcej náplň z nekovového materiálu a voliteľne kovový katalyzátor.
Podobne PCT patentová prihláška WO 95/21126 zverejňuje prípravu kyanovodíka reakciou amoniaku a uhľovodíkového plynu v indukčné vyhrievanej kremennej reaktorovej rúrke. V tomto objave sa zohrieva katalyzátor na báze platinového kovu v reaktorovej rúrke za prítomnosti indukčnej cievky špirálovo ovinutej okolo vonkajšej časti kremennej rúrky. Táto cievka je budená pomocou indukčného zdroja energie, ktorý by mohol dodávať aj impulzový výkon. Na zvláštnu endotermickú reakciu, ktorá sa využíva v tomto odkaze, sa navrhuje frekvencia v rozsahu 0,5 až 30 MHz na udržiavanie reakčnej teploty 600 až približne 1 200 °C. Indukčnou cievkou ovinutou okolo vonkajška reaktorovej rúrky je samotná kovová rúrka, ktorou cirkuluje chladiaca voda. Odkaz navrhuje aj rôzne formy kovového katalyzátora zahŕňajúce kovovú sieťku, keramický substrát s kovom dispergovaným na povrchu alebo keramické zrná pokryté kovom tak, aby tieto katalyzátory mali mernú elektrickú vodivosť aspoň 1,0 siemensu na meter, aby sa efektívne zohrievali pomocou indukcie.
Aj keď je rúrkový reaktor s indukčným ohrevom všeobecne známy v stave techniky a preukázal sa ako užitočný pri výrobe kyanovodíka endotermickou reakciou amoniaku a uhľovodíka, ako je metán, teraz sa zistilo, že existujú určité nedostatky, ktoré sa môžu aspoň čiastočne prisudzovať konštrukčnému typu reaktorov z doterajšieho stavu techniky. Na problémy sa zásadne naráža, keď sa zväčší veľkosť reaktora a stáva sa kritickou najmä pre reakcie, ktoré sú citlivé na teplotu, pričom sa potenciálne odrážajú v jednom alebo niekoľkých z nasledovných problémov: v zníženej konverzii na požadovaný produkt, vo zvýšení neočakávaných vedľajších reakčných produktov a/alebo v menšej ako optimálnej selektivite. Konštrukčný materiál reaktora by ďalej mohol predstavovať významný problém pri navrhovaní a zväčšovaní. Predložený vynález sa zaoberá týmito vťahmi.
Podstata vynálezu
So zreteľom na vyššie uvedené potenciálne problémy spojené s indukčné vyhrievanými chemickými reaktormi na plynnú fázu z doterajšieho stavu techniky sa teraz zistilo, že umiestnením hlavnej indukčnej cievky priamo dovnútra rúrkového reaktora v podstate naprieč celého prierezu reaktora, poskytnutím toku plynu cez ňu a použitím tejto cievky priamo ako zdroja energie sa zlepšuje regulovanie teploty a môže sa dosiahnuť rovnomernejšie zohrievanie kovového katalyzátora.
Tieto zlepšenia sa môžu čiastočne vysvetliť ako spôsobené zlepšenou schopnosťou regulovať priestorový vzájomný vzťah medzi indukčným zdrojom energie a indukčné zohrievaným kovovým katalyzátorom, t.j. rovnomernejšou radiálnou distribúciou v reaktore aj tesnejšou proximitou. Toto postupne umožňuje zväčšovanie priveľkých prierezov reaktora bez významného zníženia konverzie alebo selektivity dokonca i v prípadoch reakcií v plynnej fáze citlivých na teplotu, ako je výroba kyanovodíka z amoniaku a uhľovodíka a podobne.
Predložený vynález teda poskytuje zlepšené zariadenie na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote zahŕňajúce:
(a) nádobu reaktora obsahujúcu aspoň jeden prívodný prostriedok plynného reaktantu na zavádzanie plynného reaktantu do nádoby reaktora a aspoň jeden vypúšťací prostriedok produktu na odstraňovanie produktu z nádoby reaktora;
(b) aspoň jeden katalyzátor v tuhej fáze účinne umiestnený v nádobe reaktora, aby bol v kontakte s plynným reaktantom prechádzajúcim z prívodného prostriedku reaktantu k vypúšťaciemu prostriedku produktu a účinne prispôsobený na to, aby sa indukčné zohrieval; a (c) aspoň jednu indukčnú cievku účinne umiestnenú v nádobe reaktora tak, aby sa katalyzátor v tuhej fáze indukčné zohrieval, a účinne umiestnenú na prechod plynu cez ňu.
V jednom špecifickom uskutočnení vynálezu je indukčnou cievkou kotúčová cievka pozostávajúca v podstate z rovinnej špirály z kovovej rúrky so špirálovým rozstupom medzi nasle dujúcimi slučkami na prispôsobovanie toku plynu medzi nimi. V tomto uskutočnení je rovina kotúčovej cievky umiestnená v podstate naprieč celého toku plynu v nádobe reaktora v blízkosti katalyzátora v tuhej fáze. V inom špecifickom uskutočnení je indukčnou cievkou kužeľovitá cievka pozostávajúca v podstate z kuželovitej špirály z kovovej rúrky so špirálovitým a skrutkovitým rozstupom medzi nasledujúcimi slučkami na prispôsobovanie toku plynu.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obrázok 1 je pohľadom na prierez kremenného reaktora podľa predloženého vynálezu vhodného najmä na výrobu kyanovodíka .
Obrázok 2 je pohľadom na prierez reaktora z nehrdzavéjúcej ocele podľa predloženého vynálezu vhodného najmä na výrobu kyanovodíka.
Obrázok 3 je pohľadom na prierez alternatívneho uskutočnenia reaktora z nehrdzavejúcej ocele z obrázka 2.
Nasleduje podrobný opis vynálezu.
Zlepšený indukčné vyhrievaný reaktor podľa predloženého vynálezu, ako sa používa na riadenie chemickej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, ako pracuje a ako sa líši od predchádzajúcich známych indukčné vyhrievaných reaktorov a výhody a úžitok spojený s jeho použitím sa môže snáď najlepšie vysvetliť a porozumieť pomocou odkazu na výkresy. Napríklad obrázok 1 ilustruje kremenný reaktor všeobecne označovaný číslom 10, ktorý je užitočný najmä na výrobu kyanovodíka bežne označovanú ako Degussov spôsob. Degussov spôsob typicky zahŕňa katalytickú reakciu amoniaku a uhlovodika, ako je metán, pri zvýšenej teplote, typicky vyššej ako 1 200 °C, na výrobu kyanovodíka podlá nasledovnej endotermickej reakcie:
CH4 + NH3 -> HCN + 3H2
Obrázok 2 a 3 ilustruje alternatívne uskutočnenia reaktorov z nehrdzavejúcej ocele, všeobecne označených číslicami 20 a 30. V protiklade k reaktoru z obrázka 1 sú reaktory 20 a 30 užitočné najmä na výrobu kyanovodíka buď Degussovým spôsobom, alebo spôsobom bežne uznávaným ako exotermický Andrussowov spôsob. Ďalej by sa malo oceniť, že aj keď sa zlepšený indukčné vyhrievaný reaktor podľa predloženého vynálezu opisuje a špecificky ilustruje vzhľadom na vysokoteplotnú výrobu kyanovodíka v plynnej fáze, rozumie sa, že vynález by sa nemal považovať ako obmedzený na žiadnu danú reakciu. Mnohé z výhod a úžitkov spojených so zlepšeným reaktorom sa rovnako realizujú v iných reakciách a procesoch uskutočňovaných v plynnej fáze pri vysokej teplote. Ani žiadna interpretácia nasledovného opisu a nárokov by nemala byť nenáležité obmedzená.
Ako sa znázorňuje na obrázku 1, indukčné vyhrievaný reaktor 10 v tomto špecifickom uskutočnení obsahuje všeobecne valcovitú kremennú alebo kremeňom potiahnutú nádobu 11 reaktora, ktorá má na jednom konci prívod 12 v tvare kužeľa, cez ktorý sa privádzajú reaktanty, metán a amoniak. Na druhom konci je výstup 13 podobne v tvare kužeľa na odvádzanie produktov, kyanovodíka a vodíka. Vnútri nádoby 11 reaktora je špirálovitá kotúčová cievka 14 s prívodmi 15 a 15' vstupujúcimi do reaktora a vystupujúcimi z reaktora. Kotúčová cievka 14 je vyrobená z kovovej rúrkoviny (napríklad medenej rúrkoviny a podobne) a môže cez ňu prechádzať chladiaca voda alebo iné médium na výmenu tepla. Kotúčová cievka 14 je ďalej prispôsobená aj na pôsobenie ako primárna indukčná cievka pripojením k indukčnému zdroju energie (neznázornené). Táto kotúčová cievka je zavesená v podstate naprieč vnútrajška nádoby 11 reaktora priamo susediac s perforovanou difuzérovou platňou £6. Difuzérová platňa 16 pozostáva z obrazca dier s malým priemerom vyvŕtaných v posunutých radoch, aby zaujímali približne tretinu oblasti povrchu difuzérovej platne. Typicky je táto difuzérová platňa vyrobená z kremeňa alebo nevodivej keramiky. Alternatívne môže byť difuzérová platňa vyrobená z keramickej peny. Difuzérová platňa slúži aj na elektrické izolovanie indukčnej cievky 14 od indukčné zohrievaného katalyzátora 17 umiestneného na druhej strane difuzérovej platne 16. Týmto katalyzátorom 17 v tomto špecifickom uskutočnení je veľký počet vrstiev tkaniny, drôtu alebo sieťky z platinových kovov (napríklad PtRh ovinutý okolo oxidu hlinitého a podobne). Pár valcových kremenných rozpierok 18 a 18' a nosný kruh 19 tlakom drží difuzérová platňu 16 a katalyzátor 17 zavesené v nádobe £1 reaktora v blízkosti kotúčovej cievky 14 počas použitia. Malo by sa rozumieť, že na držanie katalyzátora a indukčnej cievky zavesených v nádobe reaktora sa môžu použiť rôzne typy štrukúr a nosných členov.
Obrázok 2 znázorňuje nádobu 21 reaktora z nehrdzavejúcej ocele s prívodom 22 reaktantov a s vývodom 23 produktov. Podobne ako na obrázku 1 je kotúčová cievka 24 zavesená vnútri reaktora 20 v podstate preklenujúc celý prierez vnútrajška nádoby 21 reaktora a kolmo na dráhu toku plynu. V tomto špecifickom uskutočnení kotúčová cievka 24 priamo susedí s vrchnou vrstvou Fiberfrax 25, ktorá minimalizuje straty tepla a poskytuje konečnú filtráciu privádzaného
Ί plynu prechádzajúceho cez ňu. Priamo pod vrchnou vrstvou Fiberfrax 25 je vrstva peny z oxidu hlinitého, ktorá slúži ako ochranný kryt 26 (t.j. na ochranu plynnej zmesi reaktantov vstupujúcich do reaktora pred predčasným zapálením). Pod týmto ochranným krytom 26 je kovový katalyzátor 27. Katalyzátor 27 spočíva na perforovanej keramickej spodnej nosnej vrstve 28, ktorej diery majú menší priemer, ako sú zrná neseného katalyzátora. Pod keramickou spodnou podperou je druhá keramická spodná nosná vrstva 29 rovnakou s väčšou perforáciou.
Toto špecifické uksutočnenie, znázornené na obrázku 2, ďalej demonštruje, ako sa posudzuje zlepšený indukčné vyhrievaný reaktor podľa predloženého vynálezu, aby bol všeobecne použiteľný a užitočný na mnohotvárnosť odlišných typov katalytických reakcií v plynnej fáze pri zvýšenej teplote. Špecifickejšie a ako sa znázorňuje, nie je katalyzátor obmedzený na kovový drôt, tkaninu alebo sieťku, ale v skutočnosti môže byť vo forme častíc, potiahnutých častíc alebo zmesí rozličných typov častíc. Aj použitie tepelnoizolačnej vrstvy a/alebo ochrannej krycej vrstvy medzi indukčnou cievkou a zohrievaným katalyzátorom poskytuje príležitosť na použitie takých reaktorov v rade rozdielnych reakcii a minimalizuje stúpanie teploty (t.j. v toku chladiaceho média) indukčnou cievkou.
Obrázok 3 znázorňuje alternatívne uskutočnenie reaktora znázorneného na obrázku 2. V tomto špecifickom uskutočnení obsahuje reaktor, všeobecne označený číslicou 30, obsahuje v podstate rovnakú tepelnoizolačnú vrstvu, ochrannú kryciu vrstvu, katalyzátor a spodné nosné členy, ako sa znázorňujú na obrázku 2. Avšak indukčnou cievkou 32 v tomto uskutočnení je špirálovo ovinutá, skrutkovicová kovová rúrková cievka umiestnená v reaktore 30 priamo nad katalyzátorom.
Aktuálna konštrukcia zlepšeného reaktora podlá predloženého vynálezu zahŕňa akékoľvek konvenčné materiály všeobecne známe z doterajšieho stavu techniky ako užitočné pri výrobe indukčné vyhrievaných reaktorov. Prednostne a ako sa znázorňuje na obrázkoch, sa reaktor vyrába z materiálov, ako je kremeň, potiahnutý kremeň, keramika, potiahnutá keramika, nehrdzavejúca oceľ a podobne. Predvída sa tiež, že sa môžu výhodne využiť rôzne nánosy alebo ochranné plátovania v závislosti od zvláštnych reakčných podmienok. Jednotlivé výrobné spôsoby používané na zmonotovanie reaktora sa môžu podobať akýmkoľvek metódam všeobecne známym v doterajšom stave techniky zahŕňajúce napríklad, ale bez obmedzenia, zváranie kovových konštrukčných častí a/alebo lepenie použitím lepidiel keramicko-epoxidového typu alebo tlakové tesnenia a podobne. Všeobecne závisí výber jednotlivých materiálov, ako aj katalyzátora od toho, aká zvláštna chemická reakcia a podmienky sa použijú.
Katalyzátor zahŕňa kov alebo kovový kompozitný materiál, ktorý je schopný na to, aby sa indukčné zohrieval. Všeobecne môže byť tento katalyzátor vo forme jednej alebo viacerých vrstiev kovovej tkaniny, sieťky (napríklad laserom perforovaná kovová fólia, tkané alebo netkané drôtené pletivo a podobne), diskrétne rovinné kovové objekty (napríklad pena kovu) alebo mnohonásobné vrstvy častíc katalyzátora peletového typu. Také formy katalyzátora sú kompletnejšie zverejnené a opísané vo WO 95/21126 a vo verejne uvedenej U.S. patentovej prihláške č. 08/887,549, registrovanej 7. júla 1997. Ďalej sa zamýšľa, že použitie alternatívnych vrstiev katalyzátora a indukčnej cievky v jednotlivom reaktore by bolo praktické na účely predloženého vynálezu.
Indukčné vyhrievaný rúrkový reaktor podľa predloženého vynálezu sa zamýšľa ttak, aby bol užitočný v širokom rozsahu frekvencii typicky od 50 Hz do približne 30 MHz. Zásadne sa v zlepšenom reaktore podľa predloženého vynálezu môže uskutočňovať akákoľvek katalyzovaná chemická reakcia v plynnej fáze pri zvýšenej teplote. Prednostne sa na výrobu kyanovodíka reakciou amoniaku a uhľovodíka používa katalyzátor na báze platinových kovov. Ďalšie podrobnosti takej reakcie a metód na dosiahnutie toho sa môžu nájsť vo včlenených odkazoch WO 95/221126 a U.S. patentovej prihláške 08/887,549.
Nasledovné príklady sa uvádzajú na kompletnejšiu demonštráciu a ďalšiu ilustráciu rozličných individuálnych aspektov a znakov predloženého vynálezu a ukážky sú určené na ďalšiu ilustráciu odlišností a výhod predloženého vynálezu. Tieto príklady sú uvažované ako neobmedzujúce a sú mienené na ilustráciu vynálezu, ale nie sú mienené ako nenáležité obmedzujúce.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklady 1 až 4
HCN sa pripravil reakciou malého molového nadbytku amoniaku s metánom v reaktore s nehybnou vrstvou s kontinuálnou prevádzkou, ktorý sa zohrieval indukciou pomocou kotúčovej cievky, ako sa znázorňuje na obrázku 1. Pomery amoniaku a metánu sú uvedené v tabuľke 1 nižšie. Reaktorom bol v podstate kremenný valec s priemerom 5,0 cm a dĺžkou 20 cm s vhodným príslušenstvom na pripojenie prívodnej rozvádzacej jednotky a jednotky na odvádzanie produktov. Katalyzátor sa skladal z 20 plechov zo sieťky s 80 očkami, pozostávajúcej z 90 % hmotn. platiny a 10 % hmotn. rodia s hrúbkou 0,4 mm. Zohrievanie katalyzátorovej vrstvy sa dosahovalo pripojením energie zo zdroja energie k hlavnej cievke uzavretej v reaktore. Napájači systém reaktora sa plánoval na poskytnutie až dvoch prívodov plynu do reakčnej zóny pri konštantnom prietoku. Plyny sa merali a monitorovali použitím hmotnostného prietokového regulátora Brooks(R). Identifikácia a kvantifikácia produktu sa uskutočňovala pomocou plynovej chromatografie. Indukčný ohrev sa uskutočňoval pri konštantnej frekvencii 26 MHz a dodávaná a odovzdávaná energia sa nastavovala tak, aby sa dosiahol požadovaný celkový výťažok. Reakčné podmienky, konverzia, výťažky atď. sú uvedené v tabuľke
1.
TABUĽKA 1
Príklad Prietok Čas Celkový Konverzia Výťažok
č. nh3 ch4 prestoja výkon nh3 ch4 HCN
(cm3) i (s) (watt) (%) (%)
1 58 50 1,6 750 79,4 80,3 66,9
2 58 50 1,6 750 80,9 81,0 68,3
3 58 50 1,6 750 81,2 81, 0 69,2
4 58 50 1,6 900 95,3 94,1 79,3
Priemyselná využiteľnosť
Úžitok a výhody spojené so zlepšeným indukčné vyhrievaným reaktorom podľa predloženého vynálezu sa považujú za početné a významné. Po prvé a najprv použitie indukčnej cievky v nádobe reaktora v blízkosti kovového katalyzátora vedie k rovnomernejšej regulácii teploty. Následkom toho sa zmierňujú problémy spojené s indukčné vyhrievaným reaktormi z doterajšieho stavu techniky, ako sú vedľajšie reakcie indukované teplotným gradientom a zníženie konverzie/selektivity. Aj zlepšená konštrukcia reaktora poskytuje príležitosť zvýšiť najmä použitie väčších rozmerov prierezu. Teda zlepšený reaktor vedie k väčšej flexibilite konštrukcie a výberu konštrukčných materiálov, ako i spôsobu činnosti a môže sa spätne prispôsobiť na existujúce reaktory. Výsledkom použitia indukčnej cievky vnútri nádoby reaktora ako zdroja energie môže byť aj dosiahnutie väčšieho privádzaného tepla na jednotku objemu pre väčšie prierezy reaktora ako v prípadoch vonkajšej cievky, kde výška vrstvy limituje počet závitov cievky. Následkom toho ja zlepšený reaktor užitočný na uskutočňovanie veľmi rýchlych reakcií v plynnej fáze tým, že sa poskytuje použitie zoskupenia vrstiev (napríklad v tvare kotúča), ktoré má podstatne nižší pokles tlaku kvôli menšej výške vrstvy.
Týmto opisom a vysvetlením vynálezu s určitým stupňom osobitosti na príkladoch, by sa malo uvedomiť, že nasledovné nároky nie sú týmto obmedzené, ale mali by poskytnúť rozsah úmerný vyjadreniu každého elementu nároku a jeho ekvivalen

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Zariadenia na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote zahŕňajúce:
    (a) nádobu (11) reaktora obsahujúcu aspoň jeden prívodný prostriedok (12) plynného reaktantu na zavádzanie plynného reaktantu do uvedenej nádoby reaktora a aspoň jeden vypúšťací prostriedok (13) produktu na odstraňovanie produktu z uvedenej nádoby reaktora;
    (b) aspoň jeden katalyzátor (17) v tuhej fáze účinne umiestnený v uvedenej nádobe reaktora, aby bol v kontakte s plynným reaktantom prechádzajúcim z uvedeného prívodného prostriedku reaktantu k uvedenému vypúšťaciemu prostriedku produktu a účinne prispôsobený na to, aby sa indukčné zohrieval; a (c) aspoň jednu indukčnú cievku (14) účinne umiestnenú v uvedenej nádobe reaktora v podstate naprieč celou nádobou reaktora v blízkosti uvedeného kovového katalyzátora v tuhej fázetak, aby sa uvedený katalyzátor v tuhej fáze priamo a indukčné zohrieval, a účinne umiestnenú na prechod plynu cez ňu.
  2. 2. Zariadenie podlá nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že uvedenou indukčnou cievkou je cievka (24) pozostávajúca v podstate z rovinnej špirály z kovovej rúrky so špirálovým rozstupom medzi nasledujúcimi slučkami na prispôsobovanie toku plynu medzi nimi, pričom rovina uvedenej cievky je umiestnená v podstate naprieč celého toku plynu vnútri uvedenej nádoby reaktora v blízkosti uvedeného katalyzátora v tuhej fáze.
  3. 3. Zariadenie podlá nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že uvedenou indukčnou cievkou je kužeľovitá cievka (24) pozostávajúca v podstate z kužeľovitej špirály z kovovej rúrky so špirálovitým a skrutkovitým rozstupom medzi nasledujúcimi slučkami na prispôsobovanie toku plynu, pričom rovina uvedenej kužeľovitej cievky je umiestnená v podstate naprieč celého toku plynu vnútri uvedenej nádoby reaktora v blízkosti uvedeného katalyzátora v tuhej fáze.
SK1799-99A 1997-07-03 1998-07-02 Katalytický reaktor s indukčným ohrevom SK284015B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5165897P 1997-07-03 1997-07-03
PCT/US1998/013826 WO1999001212A1 (en) 1997-07-03 1998-07-02 Inductively heated catalytic reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK179999A3 true SK179999A3 (en) 2000-08-14
SK284015B6 SK284015B6 (sk) 2004-08-03

Family

ID=21972623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1799-99A SK284015B6 (sk) 1997-07-03 1998-07-02 Katalytický reaktor s indukčným ohrevom

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP0993335B1 (sk)
JP (1) JP4001932B2 (sk)
KR (1) KR100474612B1 (sk)
CN (1) CN1112961C (sk)
AU (1) AU734388B2 (sk)
BR (1) BR9810275A (sk)
CA (1) CA2291097C (sk)
DE (1) DE69805074T2 (sk)
ID (1) ID24285A (sk)
PL (1) PL337797A1 (sk)
RU (1) RU2193917C2 (sk)
SK (1) SK284015B6 (sk)
WO (1) WO1999001212A1 (sk)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6616909B1 (en) * 1998-07-27 2003-09-09 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
CN100368753C (zh) * 2000-12-05 2008-02-13 德士古发展公司 针对紧凑型燃料处理器开车而加热催化剂的装置和方法
US7070743B2 (en) * 2002-03-14 2006-07-04 Invista North America S.A R.L. Induction-heated reactors for gas phase catalyzed reactions
BRPI0808036A2 (pt) * 2007-03-01 2014-06-17 Eicproc As Reator para converter metano, amônia e oxigênio e hidróxidos alcalinos ou alcalino-terrosos em cianetos alcalinos ou alcalino-terrosos, e, uso de um reator.
DE102007034715A1 (de) * 2007-07-23 2009-01-29 Evonik Röhm Gmbh Reaktor zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren
DE102007059967A1 (de) * 2007-12-11 2009-06-18 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen mit Hilfe eines induktiv erwärmten Heizmediums
US20150038735A1 (en) * 2010-09-07 2015-02-05 Myriant Corporation Preparation of alpha, beta-unsaturated carboxylic acids and esters thereof
JP2012169553A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
WO2017186437A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Haldor Topsøe A/S Induction heated reactor
US11319284B2 (en) 2016-04-26 2022-05-03 Haldor Topsøe A/S Process for the synthesis of nitriles
WO2017186614A1 (en) * 2016-04-26 2017-11-02 Haldor Topsøe A/S Energy storage employing ammonia dissociation by use of inductive heating and synthesis
TWI774668B (zh) * 2016-04-26 2022-08-21 丹麥商托普索公司 用於氨合成轉換器之起動加熱的方法
WO2019020705A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 Haldor Topsøe A/S CATALYTIC REACTOR COMPRISING A FIBROUS CATALYST PARTICLE CARRIER
CN107362757A (zh) * 2017-08-25 2017-11-21 江西艾德纳米科技有限公司 一种制备金属盐的连续生成反应装置及制备方法
KR102334579B1 (ko) * 2019-12-27 2021-12-03 한국기계연구원 마이크로 채널 반응기
CN116507407A (zh) * 2020-09-16 2023-07-28 星辰科技公司 感应加热微通道和中通道处理系统的方法和装置
JP2024010755A (ja) * 2022-07-13 2024-01-25 東京エレクトロン株式会社 ラジカル供給装置、ラジカル処理装置、ラジカル生成方法及び、基板処理方法
WO2025054118A1 (en) * 2023-09-05 2025-03-13 Basf Corporation Tuning reaction selectivity with induction heating

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2443423A (en) * 1946-04-29 1948-06-15 Phillips Petroleum Co Apparatus for conducting endothermic catalytic conversions
GB729502A (en) * 1951-12-06 1955-05-04 Goodrich Co B F Improvements in or relating to a process for the production of hydrogen cyanide
GB854268A (en) * 1956-02-25 1960-11-16 Shawinigan Chem Ltd The electrothermic production of hydrogen cyanide by fluidized bed techniques
US3215495A (en) * 1962-01-23 1965-11-02 Du Pont Apparatus and process for preparing hydrogen cyanide
DE4209195A1 (de) * 1992-03-18 1993-09-23 Mannesmann Ag Katalysator fuer heterogene katalyse
JP3377617B2 (ja) * 1994-09-07 2003-02-17 電気興業株式会社 排気ガス浄化装置
DE4444366A1 (de) * 1994-12-14 1996-06-20 Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung exothermer Reaktionen in einem Festbettreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
ID24285A (id) 2000-07-13
AU734388B2 (en) 2001-06-14
DE69805074T2 (de) 2002-11-07
KR20010014363A (ko) 2001-02-26
EP0993335B1 (en) 2002-04-24
CA2291097C (en) 2006-11-14
BR9810275A (pt) 2000-09-05
SK284015B6 (sk) 2004-08-03
WO1999001212A1 (en) 1999-01-14
CA2291097A1 (en) 1999-01-14
JP4001932B2 (ja) 2007-10-31
DE69805074D1 (de) 2002-05-29
CN1261821A (zh) 2000-08-02
EP0993335A1 (en) 2000-04-19
PL337797A1 (en) 2000-09-11
KR100474612B1 (ko) 2005-03-08
RU2193917C2 (ru) 2002-12-10
AU8285198A (en) 1999-01-25
JP2002510248A (ja) 2002-04-02
CN1112961C (zh) 2003-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4425638B2 (ja) 気相触媒反応用の誘導加熱反応器
SK179999A3 (en) Inductively heated catalytic reactor
US6315972B1 (en) Gas phase catalyzed reactions
JP2005519832A5 (sk)
EP0742781B1 (en) Preparation of hydrogen cyanide
JP7727437B2 (ja) 反応器及びそれを用いたアンモニア分解混合物の製造方法
AU727003B2 (en) Method of inductively igniting a chemical reaction
MXPA99011458A (en) Inductively heated catalytic reactor
MXPA00000105A (en) Method of inductively igniting a chemical reaction
WO1996015983A1 (en) Hydrogen cyanide gas production
CN203833628U (zh) 一种用于生产氰化氢的催化剂床层及含有该床层的反应釜
AU1842899A (en) Reactor for hydrogen cyanide gas production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20160702