[go: up one dir, main page]

SK284015B6 - Katalytický reaktor s indukčným ohrevom - Google Patents

Katalytický reaktor s indukčným ohrevom Download PDF

Info

Publication number
SK284015B6
SK284015B6 SK1799-99A SK179999A SK284015B6 SK 284015 B6 SK284015 B6 SK 284015B6 SK 179999 A SK179999 A SK 179999A SK 284015 B6 SK284015 B6 SK 284015B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
reactor
catalyst
coil
vessel
induction
Prior art date
Application number
SK1799-99A
Other languages
English (en)
Other versions
SK179999A3 (en
Inventor
Theodore A. Koch
Mehrdad Mehdizadeh
James W. Ashmead
Benny E. Blackwell
Gregory S. Kirby
Sourav K. Sengupta
Original Assignee
E.I. Du Pont De Nemours And Company
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 E.I. Du Pont De Nemours And Company filed Critical E.I. Du Pont De Nemours And Company
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)

Abstract

Zariadenie na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote zahŕňa nádobu (11) reaktora (10), obsahujúcu aspoň jeden vstup (12) reakčnej zložky na privádzanie plynnej reakčnej zložky do nádoby (11) reaktora (10) a aspoň jeden výstup (13) produktu na odvádzanie produktu z nádoby (11) reaktora (10), aspoň jeden katalyzátor (17) v tuhej fáze, umiestnený v nádobe (11) reaktora (10) v styku s plynnou reakčnou zložkou, prúdiacou od vstupu (12) reakčnej zložky k výstupu (13) produktu, pričom je vybavený aspoň jednou indukčnou cievkou (14), umiestnenou v nádobe (11) reaktora na indukčný ohrev katalyzátora (17) v tuhej fáze a na prechod plynu.ŕ

Description

Vynález sa týka zariadenia na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, ktoré zahŕňa nádobu reaktora, obsahujúcu aspoň jeden vstup reakčnej zložky na privádzanie plynnej reakčnej zložky do nádoby reaktora a aspoň jeden výstup produktu na odvádzanie produktu z nádoby reaktora, aspoň jeden katalyzátor v tuhej fáze, umiestnený v nádobe reaktora v styku s plynnou reakčnou zložkou, prúdiacou od vstupu reakčnej zložky k výstupu produktu.
Doterajší stav techniky
Koncepcia využitia indukčného ohrevu na zahrievanie katalyzátora počas chemickej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote je v doterajšom stave techniky všeobecne známa. Napríklad v patentovom spise US 5 110 996 je opísaný spôsob výroby vinylidénfluoridu reakciou dichlórfluórmetánu s metánom v indukčné vyhrievanej reakčnej rúrke, obsahujúcej náplň z nekovového materiálu a prípadne kovový katalyzátor.
Podobne je v patentovom spise WO 95/21126 opísaná príprava kyanovodíka reakciou amoniaku a uhľovodíkového plynu v indukčné vyhrievanej kremennej reaktorovej rúrke. V tomto prípade sa zahrieva katalyzátor na báze platinového kovu v reaktorovej rúrke v prítomnosti indukčnej cievky, špirálovito ovinutej dookola vonkajšej časti kremennej rúrky. Táto cievka je budená pomocou indukčného zdroja energie, ktorý by mohol dodávať tiež impulzový výkon. Pre osobitnú endotermickú reakciu, ktorá sa využíva pri tomto riešení, sa navrhuje frekvencia v rozsahu 0,5 až 30 MHz na udržiavanie reakčnej teploty v rozmedzí 600 až 1200 °C. Indukčnou cievkou, ovinutou dookola vonkajšku reaktorovej rúrky, je samotná kovová rúrka, ktorou cirkuluje chladiaca voda. Riešenie navrhuje tiež 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 siemens na meter, aby sa efektívne zahrievali pomocou indukcie.
I keď je rúrkovy 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 kritická predovšetkým pre reakcie, ktoré sú citlivé na teplotu, pričom sa potenciálne odrážajú v jednom alebo niekoľkých z nasledujúcich problémov: v zníženej konverzii na požadovaný produkt, v zvýšení neočakávaných vedľajších reakčných produktov a/alebo v menšej ako optimálnej selektívnosti. Konštrukčný materiál reaktoru by ďalej mohol predstavovať významný problém pri navrhovaní a zväčšovaní. Predložený vynález sa zaoberá týmito vzťahmi.
Podstata vynálezu
Vzhľadom na uvedené potenciálne problémy spojené s indukčné vyhrievanými chemickými reaktormi pre plynnú fázu z doterajšieho stavu techniky sa teraz zistilo, že umiestnením hlavnej indukčnej cievky priamo vnútri rúrkového reaktora v podstate naprieč cez celý prierez reaktora, poskytnutím toku plynu cez ňu a použitím tejto cievky priamo ako zdroja energie sa zlepšuje regulovanie teploty a môže sa dosiahnuť rovnomernejšie zahrievanie kovového katalyzátora. Tieto zlepšenia sa môžu čiastočne vysvetliť ako spôsobené zlepšenou schopnosťou regulovať priestorový vzájomný vzťah medzi indukčným zdrojom energie a indukčné zahrievaným kovovým katalyzátorom, t. j. rovnomernejšou radiálnou distribúciou v reaktore a tiež tesnejšou proximitou. Toto postupne umožňuje zväčšovanie príliš veľkých prierezov reaktora bez významného zníženia konverzie alebo selektívnosti dokonca i v prípadoch reakcií v plynnej fáze citlivých na teplotu, ako je výroba kyanovodíka z amoniaku a uhľovodíka a podobne.
V súlade s predmetom tohto vynálezu bolo teda vyvinuté zariadenie na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, zahŕňajúce nádobu reaktora, obsahujúcu aspoň jeden vstup reakčnej zložky na privádzanie plynnej reakčnej zložky do nádoby reaktora a aspoň jeden výstup produktu na odvádzanie produktu z nádoby reaktora, aspoň jeden katalyzátor v tuhej fáze, umiestnený v nádobe reaktora v styku s plynnou reakčnou zložkou, prúdiacou od vstupu reakčnej zložky k výstupu produktu, pričom toto zariadenie je opatrené aspoň jednou indukčnou cievkou, umiestnenou v nádobe reaktora na indukčný ohrev katalyzátora v tuhej fáze a na prechod plynu.
Pri jednom výhodnom rozpracovaní predmetu tohto vynálezu je indukčná cievka tvorená plochou kotúčovou cievkou, skladajúcou sa v podstate z rovinnej špirály kovovej rúrky so špirálovitými rozstupmi medzi nasledujúcimi slučkami na prúdenie plynu, pričom rovina plochej kotúčovej cievky je umiestnená priečne k smeru prúdenia plynu v nádobe reaktora v blízkosti katalyzátora v tuhej fáze.
Pri inom výhodnom rozpracovaní jc indukčná cievka tvorená kužeľovitou cievkou, skladajúcou sa v podstate z kužeľovitej špirály kovovej rúrky so špirálovitými a skratkovitými rozstupmi medzi nasledujúcimi slučkami na prúdenie plynu, pričom rovina uvedenej kužeľovitej cievky je umiestnená priečne k smeru prúdenia plynu v nádobe reaktora v blízkosti katalyzátora v tuhej fáze.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález bude ďalej podrobnejšie objasnený na príkladoch jeho konkrétneho uskutočnenia, ktorých opis bude podaný s prihliadnutím k priloženým obrázkom výkresov, kde:
obr. 1 znázorňuje pohľad v reze na kremenný reaktor podľa tohto vynálezu, ktorý je vhodný predovšetkým na výrobu kyanovodíka;
obr. 2 znázorňuje pohľad v reze na reaktor z nehrdzavejúcej ocele podľa tohto vynálezu, ktorý je vhodný predovšetkým na výrobu kyanovodíka; a obr. 3 znázorňuje pohľad v reze na alternatívnu realizáciu reaktora z nehrdzavejúcej ocele podľa obr. 2.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Indukčné vyhrievaný reaktor podľa tohto vynálezu, jeho používanie na riadenie chemickej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, jeho funkcia a odlišnosť od dosiaľ známych indukčné vyhrievaných reaktorov, rovnako ako jeho výhody a úžitok, spojený s jeho použitím, budú vysvetlené v nasledujúcom opise, ktorý bude podaný s odkazom na výkresy.
SK 284015 Β6
Obr. 1 napríklad znázorňuje kremenný reaktor 10, ktorý je využiteľný najmä na výrobu kyanovodíka bežne označovanú ako Degussov spôsob. Degussov spôsob typicky zahŕňa katalytickú reakciu amoniaku a uhľovodíka, ako je metán, pri zvýšenej teplote, zvyčajne vyššej ako 1200 °C, na výrobu kyanovodíka podľa nasledujúcej endotermickej reakcie:
CH4 + NH3->HCN+3H2.
Obr. 2 a obr. 3 znázorňujú alternatívne realizácie reaktorov 20 a 30 z nehrdzavejúcej ocele. Na rozdiel od reaktora 10 podľa obr. 1 sú reaktory 20 a 30 využiteľné predovšetkým na výrobu kyanovodíka buď Degussovým spôsobom, alebo spôsobom bežne uznávaným ako exotermický Andrussowov spôsob. Ďalej je nutné zdôrazniť, že i keď je indukčné vyhrievaný reaktor podľa tohto vynálezu opisovaný a vyobrazený vzhľadom na vysokoteplotnú výrobu kyanovodíka v plynnej fáze, rozumie sa, že vynález nie je obmedzený danou reakciou. Veľa z výhod a úžitkov, spojených so zlepšeným reaktorom, sa rovnako dobre realizujú v iných reakciách a procesoch, uskutočňovaných v plynnej fáze pri vysokej teplote.
Ako je znázornené na obr. 1, indukčné vyhrievaný reaktor 10 v tomto špecifickom rozpracovaní obsahuje všeobecne valcovitú kremennú alebo kremeňom potiahnutú nádobu 11 reaktora 10, ktorá má na jednom konci vstup 12 reakčnej zložky v tvare kužeľa, cez ktorý sa privádzajú reakčné zložky, metán a amoniak. Na druhom konci je výstup 13 produktu podobne v tvare kužeľa na odvádzanie produktov, kyanovodíka a vodíka. Vnútri nádoby 11 reaktora 10 je špirálovitá kotúčová indukčná cievka 14 s prívodmi 15 a 15', vstupujúcimi do reaktora 10 a vystupujúcimi z reaktora 10. Kotúčová indukčná cievka 14 je vyrobená z kovového materiálu na výrobu rúrok (napríklad z medeného materiálu na výrobu rúrok a podobne) a môže cez ňu prechádzať chladiaca voda alebo iné médium na výmenu tepla. Kotúčová indukčná cievka 14 je ďalej prispôsobená tiež na pôsobenie ako primárna indukčná cievka pripojením k indukčnému zdroju energie (neznázomené). Táto kotúčová indukčná cievka 14 je zavesená v podstate naprieč cez vnútrajšok nádoby 11 reaktora 10 a priamo susedí s perforovanou difuzérovou platňou 16. Difuzérová platňa 16 sa skladá z obrazca otvorov s malým priemerom, vyvŕtaných v posunutých radoch, aby zaberali približne tretinu oblasti povrchu difuzérovej platne 16. Zvyčajne je táto difuzérová platňa 16 vyrobená z kremeňa alebo nevodivej keramiky. Alternatívne môže byť difuzérová platňa 16 vyrobená z keramickej peny. Difuzérová platňa 16 slúži tiež na elektrické izolovanie indukčnej cievky 14 od indukčné zahrievaného katalyzátora 17, umiestneného na druhej strane difuzérovej platne 16. Týmto katalyzátorom 17 v tomto špecifickom rozpracovaní je veľký počet vrstiev tkaniny, drôtu alebo sieťky z platinových kovov (napríklad Pt-Rh ovinutý okolo oxidu hlinitého a podobne). Pár valcových kremenných rozpierok 18 a 18' a nosný kruh 19 tlakom drží difuzérovú platňu 16 a katalyzátor 17 zavesené v nádobe 11 reaktora 10 v blízkosti kotúčovej indukčnej cievky 14 počas použitia. Na udržiavanie katalyzátora 17 a indukčnej cievky 14 zavesených v nádobe 11 reaktora 10 sa môžu použiť rôzne iné typy konštrukcií a nosných členov.
Obr. 2 znázorňuje nádobu 21 reaktora 20 z nehrdzavejúcej ocele so vstupom 22 reakčnej zložky a s výstupom 23 produktu. Podobne ako na obr. 1 je kotúčová indukčná cievka 24 zavesená vnútri reaktora 20 a v podstate preklenuje celý prierez vnútrajšku nádoby 21 reaktora 20 kolmo na dráhu toku plynu.
V tejto špecifickej realizácii kotúčová indukčná cievka 24 priamo susedí s vrchnou vrstvou 25 z materiálu Fiber fŕax, ktorá minimalizuje straty tepla a poskytuje konečnú filtráciu privádzaného plynu prechádzajúceho cez ňu. Priamo pod vrchnou vrstvou 25 z materiálu Fiberfrax je vrstva peny z oxidu hlinitého, ktorá slúži ako ochranný kryt 26 (t. j. na ochranu plynnej zmesi reakčných zložiek, vstupujúcich do reaktora 20 pred predčasným zapálením). Pod týmto ochranným krytom 26 je kovový katalyzátor 27. Katalyzátor 27 spočíva na perforovanej keramickej spodnej nosnej vrstve 28, ktorej otvory majú menší priemer, než zrná neseného katalyzátora 21. Pod keramickou spodnou nosnou vrstvou 28 je druhá keramická spodná nosná vrstva 29 s väčšou perforáciou.
Táto špecifická realizácia, znázornená na obr. 2, ďalej demonštruje, ako sa posudzuje zlepšený indukčné vyhrievaný reaktor podľa tohto vynálezu, aby bol všeobecne použiteľný a užitočný pre mnohotvámosť odlišných typov katalytických reakcií v plynnej fáze pri zvýšenej teplote. Katalyzátor 27 nie je obmedzený na kovový drôt, tkaninu alebo sieťku, ale v skutočnosti môže byť vo forme častíc, potiahnutých častíc alebo zmesi rozličných typov častíc. Také použitie tepelne izolačnej vrstvy a/alebo ochrannej krycej vrstvy medzi indukčnou cievkou a zahrievaným katalyzátorom poskytuje príležitosť na použitie takých reaktorov v rade rozdielnych reakcií a minimalizuje stúpanie teploty (t. j. v toku chladiaceho média) indukčnou cievkou.
Obr. 3 znázorňuje alternatívnu realizáciu reaktora, znázorneného na obr. 2.
V tomto špecifickom rozpracovaní obsahuje reaktor 30 v podstate rovnakú tepelne izolačnú vrstvu, ochrannú kryciu vrstvu, katalyzátor a spodné nosné členy, ktoré sú znázornené na obr. 2. Ale indukčnou cievkou 32 v tejto realizácii je špirálovo ovinutá, skrutkovitá kovová rúrková cievka umiestnená v reaktore 30 priamo nad katalyzátorom.
Konštrukcia zlepšeného reaktora podľa tohto vynálezu zahŕňa akékoľvek konvenčné materiály, všeobecne známe z doterajšieho stavu techniky ako využiteľné pri výrobe indukčné vyhrievaných reaktorov. Prednostne, a ako je znázornené na obrázkoch, sa reaktor vyrába z materiálov, ako je kremeň, potiahnutý kremeň, keramika, potiahnutá keramika, nehrdzavejúca oceľ a podobne. Predpokladá sa rovnako, že sa môžu výhodne využiť rôzne povlaky alebo ochranné plátovanie v závislosti od osobitných reakčných podmienok. Jednotlivé výrobné spôsoby, používané na zmontovanie reaktora, sa môžu podobať akýmkoľvek postupom, všeobecne známym v doterajšom stave techniky, a zahŕňajúcim napríklad zvarovanie kovových konštrukčných častí a/alebo lepenie použitím lepidiel keramickoepoxidového typu alebo tlakové tesnenie a podobne. Všeobecne závisí výber jednotlivých materiálov a rovnako katalyzátora od toho, aká zvláštna chemická reakcia a podmienky sa použijú.
Katalyzátor zahŕňa kov alebo kovový kompozitný materiál, ktorý je schopný toho, aby sa indukčné zahrieval. Všeobecne môže byť tento katalyzátor vo forme jednej alebo viacerých vrstiev kovové tkaniny, sieťky (napríklad laserom perforovaná kovová fólia, tkané alebo netkané drôtené pletivo a podobne), diskrétne rovinné kovové objekty (napríklad kovová pena) alebo mnohonásobné vrstvy častíc katalyzátora peletového typu.
Také formy katalyzátora sú úplnejšie opísané v patentovom spise WO 95/21126 a v patentovej prihláške US 08/887 549. Ďalej sa predpokladá, že použitie alternatívnych vrstiev katalyzátora a indukčnej cievky v jednotlivom reaktore by bolo praktické na účely tohto vynálezu.
Indukčné vyhrievaný rúrkový reaktor podľa tohto vynálezu je využiteľný v širokom rozsahu frekvencií zvyčajne od 50 Hz do 30 MHz. Zásadne sa v zlepšenom reaktore
SK 284015 Β6 podľa tohto vynálezu môže uskutočniť 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 spôsobov jej realizácie sú uvedené v patentovom spise WO 95/221126 a v patentovej prihláške US 08/887 549.
Nasledujúce príklady sa uvádzajú na účely kompletnejšej demonštrácie a ďalšej ilustrácie rozličných individuálnych aspektov a znakov predloženého vynálezu, pričom ukážky sú určené na ďalšiu ilustráciu odlišností a výhod predloženého vynálezu. Tieto príklady sa považujú za neobmedzujúce a sú uvádzané na účely ilustrácie vynálezu.
Príklady 1 až 4
HCN sa pripravil reakciou malého molámeho prebytku amoniaku s metánom v reaktore s nehybnou vrstvou s kontinuálnou prevádzkou, ktorý sa zahrieval indukciou pomocou kotúčovej cievky, ako je znázornené na obr. 1. Pomery amoniaku a metánu sú ďalej uvedené v tabuľke 1. 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 produktu. Katalyzátor sa skladal z 20 plechov zo sieťky s 80 očkami, skladajúcich sa z 90 % hmotnostných platiny a 10 % hmotnostných rodia s hrúbkou 0,4 mm. Zahrievanie katalyzátorovej vrstvy sa dosahovalo pripojením energie zo zdroja energie k hlavnej cievke uzatvorenej v reaktore. Napájači systém reaktora bol určený na poskytnutie až dvoch prívodov plynu do reakčnej zóny pri konštantnom prietoku. Plyny sa merali a monitorovali použitím hmotnostného prietokového regulátora Brooks®. Identifikácia a kvantifikácia produktu sa uskutočnila pomocou plynovej chromatografie. Indukčný ohrev sa vykonáva] pri konštantnej frekvencii 26 MHz a dodávaná a odvádzaná energia sa nastavovala tak, aby sa dosiahol požadovaný celkový výťažok. Reakčné podmienky, konverzia, výťažky atď. sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1
Príkl. č. Prietok NHj (cm3) Prietok ch4 (cm3) Čas zdržania (s) Celkový výkon (watt) Konverzia nh3 (%) Konverzia ch4 (%) Výťažok HCN (%)
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
tora ako zdroja energie môže byť tiež 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 je zlepšený reaktor využiteľný na vykonávanie 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.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Zariadenie na kontinuálne riadenie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, zahŕňajúce nádobu (11) reaktora (10), obsahujúcu aspoň jeden vstup (12) reakčnej zložky na privádzanie plynnej reakčnej zložky do nádoby (11) reaktora (10) a aspoň jeden výstup (13) produktu na odvádzanie produktu z nádoby (11) reaktora (10), aspoň jeden katalyzátor (17) v tuhej fáze, umiestnený v nádobe (11) reaktora (10) v styku s plynnou reakčnou zložkou, prúdiacou od vstupu (12) reakčnej zložky k výstupu (13) produktu, vyznačujúce sa tým, že je vybavené aspoň jednou indukčnou cievkou (14), umiestnenou v nádobe (11) reaktora na indukčný ohrev katalyzátora (17) v tuhej fáze a na prechod plynu.
  2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že indukčná cievka (14) je tvorená plochou kotúčovou cievkou (24), skladajúcou sa v podstate z rovinnej špirály kovovej rúrky so špirálovitými rozstupmi medzi nasledujúcimi slučkami na prúdenie plynu, pričom rovina plochej kotúčovej cievky (24) je umiestnená priečne k smeru prúdenia plynu v nádobe (11) reaktora (10) v blízkosti katalyzátora (17) v tuhej fáze.
  3. 3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že indukčná cievka (14) je tvorená kužeľovitou cievkou (32), skladajúcou sa v podstate z kužeľovitej špirály kovovej rúrky so špirálovitými a skratkovitými rozstupmi medzi nasledujúcimi slučkami na prúdenie plynu, pričom rovina uvedenej kužeľovitej cievky (32) je umiestnená priečne na smer prúdenia plynu v nádobe (11) reaktora (10) v blízkosti katalyzátora (17) v tuhej fáze.
    3 výkresy
    Priemyselná využiteľnosť
    Úžitok a výhody, spojené s indukčné vyhrievaným reaktorom podľa tohto vynálezu, sú početné a významné. Po prvé, použitie indukčnej cievky v nádobe reaktora v blízkosti kovového katalyzátora vedie k rovnomernejšej regulácii teploty. Následkom toho sa zmierňujú problémy, spojené s indukčné vyhrievanými reaktormi z doterajšieho stavu techniky, ako sú vedľajšie reakcie, indukované teplotným gradientom, a zníženie konverzie/selcktívnosti. Zlepšená konštrukcia reaktora tiež poskytuje príležitosť zvýšiť predovšetkým použitie väčších rozmerov prierezu. Zlepšený reaktor čiže vedie k väčšej flexibilite konštrukcie a výberu konštrukčných materiálov, ako tiež spôsobu činnosti, pričom sa môže spätne prispôsobiť pre stávajúce reaktory. Výsledkom použitia indukčnej cievky vnútri nádoby reak-
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 SK179999A3 (en) 2000-08-14
SK284015B6 true 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
SK179999A3 (en) 2000-08-14
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
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
SK284015B6 (sk) Katalytický reaktor s indukčným ohrevom
JP4425638B2 (ja) 気相触媒反応用の誘導加熱反応器
US6315972B1 (en) Gas phase catalyzed reactions
JP2005519832A5 (sk)
EP0742781B1 (en) Preparation of hydrogen cyanide
AU727003B2 (en) Method of inductively igniting a chemical reaction
US5262145A (en) Catalyst for ammonia conversion to HCN
CN103864114A (zh) 采用催化剂床层生产氰化氢的方法
MXPA99011458A (en) Inductively heated catalytic reactor
WO1996015983A1 (en) Hydrogen cyanide gas production
MXPA00000105A (en) Method of inductively igniting a chemical reaction
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