CZ304571B6 - Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení - Google Patents

Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení Download PDF

Info

Publication number
CZ304571B6
CZ304571B6 CZ2003-174A CZ2003174A CZ304571B6 CZ 304571 B6 CZ304571 B6 CZ 304571B6 CZ 2003174 A CZ2003174 A CZ 2003174A CZ 304571 B6 CZ304571 B6 CZ 304571B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
support
reactor
reaction
catalytic
catalytic device
Prior art date
Application number
CZ2003-174A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2003174A3 (cs
Inventor
Joseph Steffen
Original Assignee
Butachimie
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 Butachimie filed Critical Butachimie
Publication of CZ2003174A3 publication Critical patent/CZ2003174A3/cs
Publication of CZ304571B6 publication Critical patent/CZ304571B6/cs

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
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • 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
    • B01J15/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J15/005—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; 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
    • 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
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/2485—Monolithic reactors
    • 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
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional [3D] monoliths
    • B01J35/57—Honeycombs
    • 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24—Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • C01B21/265—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
    • 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
    • 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
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2459—Corrugated 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2462—Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
    • 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
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2481—Catalysts in granular from between 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2498—Additional structures inserted in the channels, e.g. plates, catalyst holding meshes
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu při teplotě mezi 800 .degree.C a 1400 .degree.C, jako je např. syntéza HCN nebo oxidace čpavku obsahuje alespoň jeden strukturovaný materiál (1), který působí jako katalyzátor pro tuto reakci a nosič (2) zahrnující alespoň jednu keramickou část (3), jejíž struktura umožňuje průchod plynů. Tato část (3) nosiče (2) má vlnitou čelní plochu (6), jejíž zvětšená povrchová plocha (.beta.), vytvořená zvlněním vzhledem k rovinné ploše je větší, nebo se rovná hodnotě (.alfa.) vypočítané pro pilovité zvlnění, je mezi 1,1 a 3, kde strukturovaný materiál (1) je umístěn a držen na vlnité čelní ploše (6) části (3) nosiče (2) sledující její tvar. Reaktor pro exotermickou reakci při teplotě mezi 800 .degree.C a 1400 .degree.C v plynném médiu, mající v podstatě kruhový příčný průřez obsahuje katalytické zařízení rozprostírající se přes příčný průřez reaktoru. Při způsobu výroby katalytického zařízení se strukturovaný materiál (1) naválcuje na čelní plochu (6) části (3) nosiče (2) tak, aby sledoval její tvar a následně se uchytí znehybňujícími prostředky.

Description

Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení
Oblast techniky
Předložený vynález se týká katalytických reakcí v plynném médiu při vysoké teplotě, například oxidace čpavku a syntézy HCN. Určitým předmětem vynálezu je zdokonalené katalytické zařízení, které lze použít u tohoto typu reakce a reaktor, který ho obsahuje.
Dosavadní stav techniky
Oxidace čpavku se široce používá při výrobě kyseliny dusičné. Způsob, známý jako Ostwaldův proces, obsahuje operaci, při které prochází předehřátá směs čpavek/vzduch, obvykle obsahující 5 až 15 % objemových, zejména 10 až 12 % objemových vzduchu, s vysokou lineární rychlostí, měřeno při standardních teplotních a tlakových podmínkách katalytickým zařízením, uspořádaným přes příčný průřez reaktoru.
Syntéza kyseliny kyanovodíkové - HCN v jediné operaci z čpavku a plynného uhlovodíku, při které se teplo potřebné pro endotermickou reakci vytváří současnou spalovací reakcí s kyslíkem nebo plynem, obsahujícím vzduch, v přítomnosti katalyzátoru, je operace která je známá již po velmi mnoho let - viz patent US 1 934 838. Je známá jako Andrussův proces.
Tyto dva typy reakce používají katalyzátory ze skupiny platiny, obvykle ve formě plochého tkaného pletiva. Pracovní průřez těchto katalyzátorů je omezen rozměry reaktoru.
Aby se zvýšila produktivita těchto reaktorů, je možno zvýšit počet katalytických pletiv. Avšak za určitou tloušťku, takto vzniklý pokles tlaku působí proti zvyšování proudění reakční složky a ruší účinky lepšího výtěžku konverze. Dále mohou zvětšením tloušťky vzniknout vedlejší reakce. Proto obtíže při zvyšování výroby vyplývají při současném stavu techniky z poklesu tlaku, z počtu aktivních míst katalyzátoru - kontaktní povrchová plocha, zdoby kontaktu katalyzátoru s reakčními složkami.
Aby se zvětšila účinná povrchová plocha katalyzátoru, v patentech US 5 160 722 a US 5 356 603 je popsáno použití katalytických pletiv, majících příčná zvlnění. I když je povrchová plocha takto zvětšena, tato zvlnění mají nízké amplitudy, zachování tvaru této soustavy je skutečně možné jen pro teploty nižší než 800 °C. Kromě toho, mechanické vlastnosti kovu se stávají nedostatečné a vzhledem k poklesu tlaku, záhyby nebo zvlnění mají sklon se pronášet. Životnost takového zařízení je proto velmi krátká, což je neslučitelné s průmyslovou výrobou.
Patentová přihláška EP931 585 ve své části popisuje použití katalytického pletiva ve formě radiálně zvlněných kotoučů nebo kuželů, takže otáčející se hořák může sledovat zvlnění při svém otáčení okolo své osy. Avšak shora uvedené problémy zůstávají.
Úkolem předloženého vynálezu je proto vytvořit katalytické zařízení, obsahující katalyzátor, který má větší geometrickou povrchovou plochu a který odolává podmínkám reakce, aniž by podstatně nezvýšil pokles tlaku nebo vedlejší reakce.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky stavu techniky jsou odstraněny katalytickým zařízením pro provádění reakce v plynném médiu při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C, jako je např. syntéza HCN nebo oxidace čpavku podle vynálezu, jehož podstatou je to, že obsahuje alespoň jeden strukturovaný materiál,
-1 CZ 304571 B6 který působí jako katalyzátor pro tuto reakci a nosič zahrnující alespoň jednu keramickou část, jejíž struktura umožňuje průchod plynů, přičemž tato část nosiče má vlnitou čelní plochu, jejíž zvětšená povrchová plocha β, vytvořená zvlněním vzhledem k rovinné ploše je větší, nebo se rovná hodnotě a vypočítané pro pilovité zvlnění, je mezi 1,1 a 3, kde strukturovaný materiál je umístěn a držen na vlnité čelní ploše části nosiče sledující její tvar.
Dále je podstatou to, že prostředek umožňující udržení strukturovaného materiálu na vlnité čelní ploše části nosiče je vytvořen z druhé části keramického nosiče, jehož struktura umožňuje průchod plynu, kde uvedená druhá část s vlnitou čelní plochou, která odpovídá a doplňuje vlnitou čelní plochu části nosiče je umístěna tak, že vlnité čelní plochy směřují k sobě a strukturovaný materiál je umístěný mezi nimi a sleduje tvarové zvlnění pro vytvoření homogenního poklesu tlaku po celém katalytickém zařízení a také, že nosič má voštinovou strukturu, nebo že zvlnění má pilový tvar, kde zvětšení povrchové plochy β se rovná zvětšení povrchové plochy a, jakož i to, že zvětšení povrchové plochy β]ε asi 1,4, nebo že strukturovaným materiálem je pletivo.
Nedostatky stavu techniky jsou rovněž odstraněny reaktorem pro exotermickou reakci při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C v plynném médiu, mající v podstatě kruhový příčný průřez, jehož podstatou je to, že obsahuje výše uvedené katalytické zařízení rozprostírající se přes příčný průřez reaktoru, kde exotermickou reakcí je syntéza HCN, nebo že katalytické zařízení je umístěno na dutých cihlách, tvořících základ reaktoru a je kryto tepelným štítem.
Dále jsou nedostatky stavu techniky odstraněny reakčním procesem v plynném médiu při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C, jehož podstatou je to, že se při něm použije výše zmíněné katalytické zařízení nebo reaktor, kde tímto procesem je syntéza HCN, nebo že směs plynu obsahující uhlovodík, s výhodou metan, čpavek a kyslík prochází výše uvedeným katalytickým zařízením při teplotě mezi 800 až 1400 °C pro získání proudu plynu obsahující alespoň 5 % objemových HCN.
V neposlední řadě jsou nedostatky stavu techniky odstraněny i způsobem výroby katalytického zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že strukturovaný materiál se neválcuje na čelní plochu části nosiče tak, aby sledoval její tvar, a následně se uchytí znehybňujícími prostředky, nebo že znehybňující prostředky jsou mechanické a jsou tvořené druhou části nosiče, jejíž čelní plocha se přiloží k opačnému povrchu strukturovaného materiálu proti čelní ploše části nosiče.
Výhodou vynálezu je skutečnost, že pokles tlaku je v podstatě homogenní přes celé katalytické zařízení takto vytvořené.
Mohou být použity odborníkům známé i jiné běžné prostředky pro přidržování strukturovaného materiálu na vlnitých čelních plochách první části podpěry.
Výraz „strukturovaný materiál“ znamená ve smyslu předloženého vynálezu, každou soustavu pásů nebo drátů, které jsou lineární a/nebo ve formě spirálovitých součástí, kterými mohou procházet plyny. Tato soustava je např. z pletiva, tkané textilie, pletené textilie nebo jako plst a lze ji získat různými technikami jako je tkaní, pletení, šití, vyšívání apod. S výhodou je to pletivo.
Výraz „dvě vlnité čelní plochy v podstatě souhlasného a komplementárního tvaru“ znamená ve smyslu předloženého vynálezu každou kombinaci dvou ploch, vykazujících zvlnění podobné velikosti a tvaru, tj. majících totožné zvětšení v povrchové ploše β, které je konstruováno tak, že když leží tyto plochy proti sobě, zvlnění se doplňují, tj. jsou komplementární.
Ostatní předměty vynálezu a jeho výhody budou odborníkům zřejmé z podrobného popisu a odkazu na připojené výkresy.
-2CZ 304571 B6
Přehled obrázků na výkrese
Příkladné provedení předloženého vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde představuje obr. 1 určité schematické znázornění katalytického zařízení podle vynálezu, obr. 2 parametry, které umožňují vypočítat zvětšení povrchové plochy (a) vytvořené zvlněními ve tvaru zubů pily.
Příklad provedení vynálezu
Nosič 2 podle předloženého vynálezu je vyroben z keramiky, jejíž struktura umožňuje průchod plynů. Příklady těchto keramik jsou, bez omezení, keramické pěny nebo keramická kompozita. Výraz „keramický“ s výhodou znamená ve smyslu předloženého vynálezu každý žáruvzdorný materiál, schopná odolávat teplotám, na které se dostává katalytické platinové pletivo při reakci média obsahujícího mezi jiným, páru. V případě použití při syntéze HCN podle Andrussowa procesu, tato teplota může dosáhnout až 1200 °C. Materiály, které jsou vhodné, jsou proto založeny na kysličníku hlinitém a mohou obsahovat různá množství kysličníku křemičitého - 10 až 60 % hmotn. a hořčíku, zirkonu, titanu a oxidu céru - 1 až 20 % hmotn. pro každou z těchto složek. Tyto materiály mohou obsahovat, bez omezení, jednu nebo více následujících sloučenin: dioxid křemíku - kysličník křemičitý SiO2, karbid křemíku SiC, nitrid křemíku Si3N4, borid křemíku, boronitrid křemíku, kysličník hlinitý A12O3, aluminosilikát, uhlíková vlákna, oxid zirkonia ZrO2, oxid ytria Y2O3, kysličník vápenatý CaO, kysličník hořečnatý MgO a kordierit MgO A12O3 - SiO2.
S výhodou se použije keramika Stetta®G29, jejíž charakteristika je následující:
Poréz- nost Relati- vní husto-ta v kg/cm3 Pevnost v ohybu N/mm2 Lineární koefic. roztažnosti í/K.io6 při 20 Lineární koefic. roztažnosti í/K.io'6 Tepelná vodivost W/ (mK) Odolnost proti tepelným rázům ve °C Maximál. provoz. teplota ve °C Objem. odol- nost při 800 °C
> 3 2 4,5 1,5-3 2-4 1,3 1,7 380 1000 10s
Před použitím jsou materiály použité pro vytvoření nosiče 2 obvykle vyrobeny známými technikami tvářením, lisováním, aglomerací apod. Potom se kalcinují při vysoké teplotě >1300 °C, takže získají mechanické vlastnosti srovnatelné s jejich budoucími provozními podmínkami. Tyto kombinované operace jim musí udělovat strukturu, kterou mohou procházet plyny, která může být například ve formě buněk, vzájemně spojených ve třech směrech - pěna, nebo pláství s kruhovým nebo polyglonálním - čtvercovým, pravoúhlým, šestiúhelníkovým apod. průřezem.
Strukturovaný materiál I, který je účinný jako katalyzátor je zejména katalytický kov ze skupiny platiny a může být připraven z platiny, rhodia, iridia, paladia, osmia, ruthenia nebo směsi nebo slitiny ze dvou nebo více těchto kovů. S výhodou je to platinová nebo platino/rhodiová slitina. Jindy může být tento katalyzátor ze skupiny platiny, jak bylo popsáno shora a alespoň jednoho materiálu obsahujícího, ale ne omezujícího, cer, kobalt, mangan, hořčík a keramiku.
Zvlnění čelních ploch 6 a 7 nosiče 2 může být jakéhokoliv typu, zejména ve tvaru pilových zubů.
Pilovité vlnění bude definováno výškou „h“ každého vlnění a vzdáleností „d“ mezi dvěma vlněními. Zvýšení v povrchové ploše a vytvořené zvlněním tohoto typu může být proto vypočítáno z těchto tří parametrů (obr. 2) následujícím způsobem:
a = sl (4h2 + d2)/d
-3CZ 304571 B6
Zvětšení povrchové plochy β, vytvořené jakýmkoliv typem vlnění podle vynálezu, bude alespoň rovné a a bude zvoleno v rozsahu asi od 1.1 do asi 3. To je proto, že a = 1,1 odpovídá zvětšení povrchové plochy o 10 %. Pod tuto hodnotu nejsou výhody tohoto vlnění velmi patrné. Nad β = 3, se použití takového zařízení stává obtížné. Pilovitá vlnění podle vynálezu mají s výhodou profil rovnoramenného trojúhelníku se vzdáleností d = 2h, z čehož vyplývá poměr a asi 1,40 a proto zvětšení povrchové plochy asi o 40 %.
Předložený vynález se také týká reaktoru pro exotermické reakce při vysoké teplotě v plynném médiu, který má v podstatě kruhový příčný průřez a obsahuje katalytické zařízení podle vynálezu, procházející přes jeho příčný průřez.
Také se týká reakčního procesu v plynném médiu při vysoké teplotě, jako je oxidace čpavku nebo syntéza HCN, při kterém se použije katalytické zařízení nebo reaktor podle vynálezu.
V určitém provedení vynálezu, proces podle předloženého vynálezu je syntéza HCN a obsahuje operaci, při které prochází plynná směs obsahující uhlovodík, s výhodou metan, čpavek a kyslík přes katalytické zařízení podle vynálezu při teplotě mezi 800 až 1400 °C tak, aby se po reakci získal proud plynu obsahující nejméně 5 % obj. HCN.
Uhlovodík, použitý v procesu pro syntézu HCN podle vynálezu, může být substituovaný nebo nesubstituovaný, a alifatický, cyklický nebo aromatický uhlovodík nebo jejich směs. Příklady těchto uhlovodíků obsahují, bez omezení, metan, etylén, etan, propylen, propan, butan, metanol a toluen. Uhlovodík je s výhodou metan.
Předložený vynález se týká také způsobu výroby katalytického zařízení podle vynálezu, při kterém se strukturovaný materiál 1 rozvine na vlnitou čelní plochu 6 části 3 nosiče 2 tak, že sleduje její tvar aje na ní přidržen pomocí znehybňujících prostředků.
Tyto znehybňující prostředky jsou s výhodou mechanické a sestávají z druhé části 4 nosiče 2, jejíž vlnitá čelní plocha 7 zakrývá čelní plochu strukturovaného materiálu i, která leží na opačné straně, než je vlnitá čelní plocha 6 části 3 nosiče 2.
Ještě výhodněji, u takto vytvořené kombinace vzniká malý pokles tlaku, který je v podstatě homogenní přes průřez reaktoru.
Určité schematické příkladné provedení zařízení podle vynálezu - viz obr. 1, sestává z:
- kombinace vlnitých pletiv - strukturovaného materiálu i,
- vlnitého keramického nosiče 2 složeného ze dvou částí 3 a 4, z nichž každá má vlnitou čelní plochu 6 a 7.
Pletiva - strukturovaný materiál 1 jsou uložena mezi čelní plochy 6 a 7 obou částí 3 a 4 nosiče 2.
Části 3 a 4 nosiče 2 jsou vyrobeny z keramiky, mající voštinovou konstrukci s kruhovým nebo polygonálním - čtvercovým, pravoúhlým, šestiúhelníkovým apod. průřezem.
Příklad přípravy katalytického zařízení podle vynálezu:
Nosiči 2 podle předloženého vynálezu může být dán vlnitý tvar, buď před kalcinací tj. během operace tváření, nebo po kalcinací, složením a vzájemným slepením hranolů s trojúhelníkovým průřezem.
-4CZ 304571 B6
Kombinace platinových pletiv strukturovaného materiálu 1, tvořící dávku katalyzátoru, je potom vložena mezi dvě části 3 a 4 vlnitého nosiče 2. Tato polohovací operace se provádí naválcováním kombinace pletiv eliptického tvaru strukturovaného materiálu i, které se budou ukládat na zvlněné části 3 nosič 2, kombinací pletiv eliptického tvaru, které budou aplikovány na vlnitou část 3 nosiče 2, nosič 2 se před tím umístí na duté cihly J_J_, tvořící základ reaktoru s kruhovým průřezem. Šířka eliptických pletiv odpovídá vnitřnímu průměru reaktoru. Délka se rovná šířce násobné dříve stanoveným koeficientem β. Horní vrstva tj. druhá část 4 nosiče 2 vlnitého materiálu umožňuje znehybnit pletiva mechanicky, přičemž přispívá k homogennímu poklesu tlaku na kombinaci přes celý vystavený povrch. Na takto vytvořené katalytické zařízení se pak uloží tepelný štít
10. To umožňuje udržet reakci a všechnu aktivační energii na nejnižším bodu povrchu pletiv. Duté cihly 11 jsou samy o sobě umístěny na trubkách 12 kotle reaktoru, které jsou složeny ze žáruvzdorného cementu 13.
Výkon
Použití katalytického zařízení podle předloženého vynálezu umožňuje, pro stejný reaktor, zvětšit povrchovou plochu pro styk mezi katalyzátorem a reakčními činidly. To znamená, pro úplně všechny reakční činidla, zvýšenou produktivitu a minimální a v podstatě konstantní pokles tlaku, což umožňuje mnohem delší výrobní kampaně, když tímto způsobem toto zařízení odolává reakčním podmínkám, není v podstatě náchylné k mechanickým deformacím.
Níže uvedená tabulka umožňuje porovnat technické údaje representativního systému podle stavu techniky s katalytickým zařízením podle vynálezu.
Stav techniky: Plochý systém Vynález: Vlnitý systém
Koeficient a 1,0 1,4
Produktivita: kg HCN na tunu vzduchu a kg katalyzátoru 2,00 2,16
Zvýšení poklesu tlaku: % za měsíc původního poklesu tlaku 29 5
Trvání testů: hodiny výroby 995 3138
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C, jako například syntéza HCN nebo oxidace čpavku, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden strukturovaný materiál (1), který působí jako katalyzátor pro tuto reakci, a nosič (2) zahrnující alespoň jednu keramickou část (3), jejíž struktura umožňuje průchod plynů, přičemž tato část (3) nosiče (2) má vlnitou čelní plochu (6), jejíž zvětšená povrchová plocha (β), vytvořená zvlněním vzhledem k rovinné ploše je větší, nebo se rovná hodnotě (a) vypočítané pro pilovité zvlnění, která je mezi 1,1 a 3, přičemž strukturovaný materiál (1) je umístěn a držen na vlnité čelní ploše (6) části (3) nosiče (2) sledující její tvar.
  2. 2. Katalytické zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředek umožňující udržení strukturovaného materiálu (1) na vlnité čelní ploše (6) části (3) nosiče (2) je vytvořen z druhé části (4) keramického nosiče (2), jehož struktura umožňuje průchod plynu, kde uvedená druhá část (4) s vlnitou čelní plochou (7), která odpovídá a doplňuje vlnitou čelní plchu (6) části (3) nosiče je umístěna tak, že vlnité čelní plochy (6); (7) směřují k sobě a strukturovaný materiál
    -5CZ 304571 B6 (1) je umístěný mezi nimi a sleduje tvarové zvlnění pro vytvoření homogenního poklesu tlaku po celém katalytickém zařízení.
  3. 3. Katalytické zařízení podle jednoho z předchozích nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že nosič (2) má voštinovou strukturu.
  4. 4. Katalytické zařízení podle některého z předchozích nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zvlnění má pilový tvar, kde zvětšení povrchové plochy β se rovná zvětšení povrchové plochy a.
  5. 5. Katalytické zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že zvětšení povrchové plochy β je asi 1,4.
  6. 6. Katalytické zařízení podle některého z předchozích nároků laž5, vyznačující se tím, že strukturovaným materiálem (1) je pletivo.
  7. 7. Reaktor pro exotermickou reakci při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C v plynném médiu, mající v podstatě kruhový příčný průřez, vyznačující se tím, že obsahuje katalytické zařízení podle nároků 1 až 6 rozprostírající se přes příčný průřez reaktoru.
  8. 8. Reaktor podle nároku 7, vyznačující se tím, že exotermickou reakcí je syntéza HCN.
  9. 9. Reaktor podle nároku 8, vyznačující se tím, že katalytické zařízení je umístěno na dutých cihlách (11), tvořících základ reaktoru a je kryto tepelným štítem (10).
  10. 10. Reakční proces v plynném médiu při teplotě mezi 800 °C a 1400 °C, vyznačující se tím, že se při něm použije katalytické zařízení podle nároků 1 až 6 nebo reaktor podle nároků 7 až 9.
  11. 11. Reakční proces podle nároku 10, vyznačující se tím, že tímto procesem je syntéza HCN.
  12. 12. Reakční proces podle nároku 11, vyznačující se tím, že směs plynu obsahující uhlovodík, s výhodou metan, čpavek a kyslík prochází katalytickým zařízením podle nároků 1 až 6 při teplotě mezi 800 až 1400 °C pro získání proudu plynu obsahující alespoň 5 % objemových HCN.
  13. 13. Způsob výroby katalytického zařízení podle nároků laž6, vyznačující se tím, že strukturovaný materiál (1) se naválcuje na čelní plochu (6) části (3) nosiče (2) tak, aby sledoval její tvar, a následně se uchytí znehybňujícími prostředky.
  14. 14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že znehybňuj ící prostředky jsou mechanické a jsou tvořené druhou částí (4) nosiče (2), jejíž čelní plocha (7) se přiloží k opačnému povrchu strukturovaného materiálu (1) proti čelní ploše (6) části (3) nosiče (2).
CZ2003-174A 2000-07-28 2001-07-27 Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení CZ304571B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0009937A FR2812221B1 (fr) 2000-07-28 2000-07-28 Nouveau dispositif catalytique pour la mise en oeuvre d'une reaction en milieu gazeux a haute temperature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2003174A3 CZ2003174A3 (cs) 2003-10-15
CZ304571B6 true CZ304571B6 (cs) 2014-07-16

Family

ID=8853034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003-174A CZ304571B6 (cs) 2000-07-28 2001-07-27 Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení

Country Status (19)

Country Link
US (1) US7101525B2 (cs)
EP (1) EP1307401B1 (cs)
JP (1) JP5000065B2 (cs)
KR (1) KR100680848B1 (cs)
CN (1) CN1266042C (cs)
AT (1) ATE336463T1 (cs)
AU (1) AU2001286159A1 (cs)
BR (1) BR0112822B1 (cs)
CA (1) CA2423030C (cs)
CZ (1) CZ304571B6 (cs)
DE (1) DE60122344T2 (cs)
FR (1) FR2812221B1 (cs)
HU (1) HU227856B1 (cs)
MX (1) MXPA03000858A (cs)
PL (1) PL205555B1 (cs)
RU (1) RU2257949C2 (cs)
SK (1) SK285674B6 (cs)
UA (1) UA74202C2 (cs)
WO (1) WO2002010067A1 (cs)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2679425A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-04 Eicproc As A process for the production of cyanides
DE102007026712A1 (de) * 2007-06-06 2008-12-11 Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren für katalytische Gasphasenreaktionen sowie deren Verwendung
DE102007034715A1 (de) 2007-07-23 2009-01-29 Evonik Röhm Gmbh Reaktor zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren
CN103864114A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 英威达科技公司 采用催化剂床层生产氰化氢的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0428265A1 (en) * 1989-11-13 1991-05-22 Koch Engineering Company Inc Process and structure for effecting catalytic reactions in distillation structure
US5401483A (en) * 1991-10-02 1995-03-28 Engelhard Corporation Catalyst assembly providing high surface area for nitric acid and/or HCN synthesis
JPH10309476A (ja) * 1997-05-13 1998-11-24 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃焼触媒体の製法およびその燃焼触媒体、ならびにこれを用いたファンヒータ

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1934838A (en) 1930-04-14 1933-11-14 Ig Farbenindustrie Ag Production of hydrocyanic acid
SE7800987L (sv) * 1977-02-04 1978-08-05 Johnson Matthey Co Ltd Katalysator
CA1137876A (en) * 1977-06-20 1982-12-21 Michael L. Noakes Catalyst supports
US4289657A (en) * 1978-10-27 1981-09-15 United Kingdom Atomic Energy Authority Fluid treatment devices
US4412859A (en) 1981-08-12 1983-11-01 Engelhard Corporation Method for recovering platinum in a nitric acid plant
DE3574937D1 (de) * 1985-05-14 1990-02-01 Sulzer Ag Reaktor zum durchfuehren von heterogenen, katalysierten chemischen reaktionen.
GB8630728D0 (en) 1986-12-23 1987-02-04 Johnson Matthey Plc Ammonia oxidation catalyst pack
DK156701C (da) * 1987-08-27 1990-01-29 Haldor Topsoe As Fremgangsmaade til gennemfoerelse af heterogene katalytiske kemiske reaktioner
US5051294A (en) * 1989-05-15 1991-09-24 General Motors Corporation Catalytic converter substrate and assembly
DE3923094C2 (de) * 1989-07-13 1993-11-25 Ltg Lufttechnische Gmbh Katalysator-Trägerkörper
DE4029749A1 (de) 1990-09-20 1992-03-26 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Filter
US5262145A (en) 1990-10-09 1993-11-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Catalyst for ammonia conversion to HCN
US5160722A (en) 1991-06-17 1992-11-03 Johnson Matthey, Inc. Low pressure drop, high surface area ammonia oxidation catalyst
IL102043A0 (en) * 1991-06-17 1992-12-30 Johnson Matthey Inc Low pressure drop,high surface area ammonia oxidation catalyst and catalyst for production of hydrocyanic acid
US5356603A (en) 1991-06-17 1994-10-18 Johnson Matthey Inc. Method for the production of hydrocyanic acid using a corrugated catalyst
US5122185A (en) 1991-06-17 1992-06-16 Johnson Matthey Inc. Low pressure drop, high surface area platinum recovery system in a nitric acid plant
FR2694306B1 (fr) 1992-07-31 1994-10-21 Louyot Comptoir Lyon Alemand Fils comprenant un élément hélicoïdal, leurs assemblages et l'utilisation desdits assemblages comme catalyseur et/ou pour récupérer des métaux précieux.
RU2073559C1 (ru) * 1995-01-13 1997-02-20 Юрий Михайлович Родионов Устройство для проведения каталитических процессов
US5795456A (en) * 1996-02-13 1998-08-18 Engelhard Corporation Multi-layer non-identical catalyst on metal substrate by electrophoretic deposition
US6003591A (en) 1997-12-22 1999-12-21 Saddleback Aerospace Formed laminate heat pipe
GB9801564D0 (en) 1998-01-27 1998-03-25 Ici Plc Catalyst
US6099809A (en) * 1998-08-31 2000-08-08 General Motors Corporation Catalytic converter having a metal foil substrate
US7005404B2 (en) * 2000-12-20 2006-02-28 Honda Motor Co., Ltd. Substrates with small particle size metal oxide and noble metal catalyst coatings and thermal spraying methods for producing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0428265A1 (en) * 1989-11-13 1991-05-22 Koch Engineering Company Inc Process and structure for effecting catalytic reactions in distillation structure
US5401483A (en) * 1991-10-02 1995-03-28 Engelhard Corporation Catalyst assembly providing high surface area for nitric acid and/or HCN synthesis
JPH10309476A (ja) * 1997-05-13 1998-11-24 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃焼触媒体の製法およびその燃焼触媒体、ならびにこれを用いたファンヒータ

Also Published As

Publication number Publication date
BR0112822B1 (pt) 2010-11-03
PL365139A1 (pl) 2004-12-27
SK952003A3 (en) 2004-06-08
AU2001286159A1 (en) 2002-02-13
FR2812221A1 (fr) 2002-02-01
CZ2003174A3 (cs) 2003-10-15
WO2002010067A1 (en) 2002-02-07
RU2257949C2 (ru) 2005-08-10
BR0112822A (pt) 2003-07-01
JP5000065B2 (ja) 2012-08-15
KR20030081298A (ko) 2003-10-17
PL205555B1 (pl) 2010-05-31
EP1307401A1 (en) 2003-05-07
CN1444542A (zh) 2003-09-24
HUP0301700A2 (en) 2003-08-28
EP1307401B1 (en) 2006-08-16
ATE336463T1 (de) 2006-09-15
US20030175195A1 (en) 2003-09-18
FR2812221B1 (fr) 2003-04-04
JP2004504939A (ja) 2004-02-19
DE60122344T2 (de) 2007-08-09
UA74202C2 (uk) 2005-11-15
HU227856B1 (en) 2012-05-02
KR100680848B1 (ko) 2007-02-08
MXPA03000858A (es) 2004-12-13
DE60122344D1 (de) 2006-09-28
CA2423030A1 (en) 2002-02-07
CA2423030C (en) 2009-01-13
US7101525B2 (en) 2006-09-05
SK285674B6 (sk) 2007-06-07
CN1266042C (zh) 2006-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1315670B1 (en) Process for producing synthesis gas with lanthanide-promoted rhodium catalysts
JP3499257B2 (ja) 炭化水素の接触部分酸化法
CN1013430B (zh) 从含烃原料生产合成气
JP4383582B2 (ja) フロースルー放射遮蔽を用いた触媒システムおよび触媒システムを用いたシアン化水素の製造方法
AU2001290617A1 (en) Lanthanide-promoted rhodium catalysts and process for producing synthesis gas
JP2007515362A (ja) マイクロチャネル技術を用いる酸化方法およびそのために有用な新規触媒
BRPI0708113A2 (pt) estrutura de catalisador, método para fabricar a mesma, e, reator catalìtico compacto
CZ304571B6 (cs) Katalytické zařízení pro provádění reakce v plynném médiu, reaktor, reakční proces a způsob výroby katalytického zařízení
JP3103602B2 (ja) 固定床反応器
EP1930293A1 (en) Process and apparatus for the production of hydrogen gas
US20140213439A1 (en) Catalyst
EA009358B1 (ru) Катализатор и способ получения олефинов
RU2248932C1 (ru) Катализатор (варианты), способ его приготовления (варианты) и способ получения синтез-газа
RU2003105688A (ru) Новое каталитическое устройство для осуществления реакции в газообразной среде при высокой температуре
WO2003033137A1 (en) Promoted cobalt-chromium oxide catalysts on lanthanide-modified supports and process for producing synthesis gas
KR20080060871A (ko) 탄화수소 수증기 개질용 금속모노리스 열교환기를 장착한다단 촉매반응기 및 이를 이용한 수소 제조방법
Schmidt et al. Monoliths for partial oxidation catalysis
RU2320408C1 (ru) Катализатор, способ его приготовления и способ получения синтез-газа
JP4020428B2 (ja) 炭化水素の接触部分酸化法

Legal Events

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

Effective date: 20170727