NO20121149L - Plan keramisk membransammenstilling og oksidasjonsreaktorsystem - Google Patents

Plan keramisk membransammenstilling og oksidasjonsreaktorsystem

Info

Publication number
NO20121149L
NO20121149L NO20121149A NO20121149A NO20121149L NO 20121149 L NO20121149 L NO 20121149L NO 20121149 A NO20121149 A NO 20121149A NO 20121149 A NO20121149 A NO 20121149A NO 20121149 L NO20121149 L NO 20121149L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
layer
ceramic
parallel
planar
carrier layer
Prior art date
Application number
NO20121149A
Other languages
English (en)
Other versions
NO335501B1 (no
Inventor
Merrill Anderson Wilson
Ted R Ohrn
Kurt E Kneidel
Christopher M Chen
Keith Gerard Rackers
Michael Francis Carolan
Dod Paul Nigel Dyer
David Peterson
Original Assignee
Air Prod & Chem
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
Publication of NO20121149L publication Critical patent/NO20121149L/no
Application filed by Air Prod & Chem filed Critical Air Prod & Chem
Publication of NO335501B1 publication Critical patent/NO335501B1/no

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108—Inorganic support material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B01D71/0271—Perovskites
    • 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
    • B01J19/2475—Membrane 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
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B01J35/59—Membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2641—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising rare earth metals and one or more ferrites of the group comprising alkali metals, alkaline earth metals or lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62218—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic films, e.g. by using temporary supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • 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
    • B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
    • 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
    • B01J2219/2469—Feeding means
    • B01J2219/247—Feeding means for the reactants
    • 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
    • B01J2219/2475—Separation means, e.g. membranes inside 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
    • 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
    • B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • 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
    • B01J2219/2482—Catalytically active foils; Plates having catalytically activity on their own
    • 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
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2487—Ceramics
    • 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
    • B01J2219/2497—Size aspects, i.e. concrete sizes are being mentioned in the classified document
    • 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
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • 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
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • B32B2315/02—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1035—Catalyst coated on equipment surfaces, e.g. reactor walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C04B2111/00801—Membranes; Diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/62—Forming laminates or joined articles comprising holes, channels or other types of openings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Plan, keramisk membranenhet omfattende et tett sjikt av blandet- ledende multikomponent metalloksidmateriale, der det tette sjikt har en første side og en andre side, et porøst sjikt av blandet- ledende multikomponent metalloksidmateriale i kontakt med den første side av det tette sjikt, og et keramisk kanalbærersjikt i kontakt med den andre side av det tette sjikt. Den plane, keramiske membranenhet kan benyttes i en keramisk waferenhet omfattende et plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side og en andre side; et første tette sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med en første side av det keramiske kanalbærersjikt, første, ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side der den indre side er i kontakt med den ytre side av det første tette sjikt; et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre side er i kontakt med den andre side av det keramiske kanalsjikt; og et andre ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side der den indre side er i kontakt med den ytre side av det andre, tette sjikt.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn
[0002] Oksygen kan separeres fra oksygenholdige gasser ved blandet-ledende keramiske membraner som arbeider ved høye temperaturer hvori membranenene leder både oksygenioner og elektroner. Oksygengass fremstilles på permeatsiden av membranen og kan gjenvinnes som et høyrent produkt. Alternativt kan det permeerte oksygen omsettes direkte med en hydrokarbonholdig gass, enten katalytisk eller ikke-katalytisk, for å gi et hydrokarbonoksidasjonsprodukt. Forskjellige oksygenholdige gasser, som luft, kan benyttes, og tallrike alternative hydrokarbonoksidasjonsprodukter er mulige avhengig av arbeidsbetingelsen og katalysatoren hvis en slik benyttes.
[0003] Det foreligger en signifikant og stadig voksende kommersiell interesse for fremstilling av syntesegass fra naturgass og luft ved bruk av blandet-ledende keramiske membranreaktorsystemer. Denne teknologi er i dag på utviklingstrinnet og kommersielle anvendelser tas sikte på i fremtidige år etter hvert som teknologien blir moden. Blandet-ledende keramiske membranreaktorsystemer gir syntesegass ved partiell oksidasjon av metan for å danne syntesegasskomponentene CO, H2, CO2og H2O. Prosessen gjennomføres ved å innføre en metanholdig fødegass og en luft-fødegass i membranreaktorsystemet, bringe en overflate av membranen i kontakt med metan og den andre overflaten i kontakt med luft. Oksygen permeerer gjennom membranen, metan reagerer med permeert oksygen og danner en metan/syntesegass-blanding, og metan konverteres ytterligere til syntesegass etter hvert som blandingen beveger seg gjennom reaktoren mens den reagerer med ytterligere, permeert oksygen.
[0004] Denne prosessen kan på gunstig måte integreres med oppstrøms- og nedstrøms-prosesser hvis metan-syntesegasstrømmen befinner seg under høyt trykk, typisk 250 til 400 psig. I tillegg er prosessøkonomien gunstigst hvis luft befinner seg under lavt trykk, typisk mindre enn 50 psig. Derfor må membranene i membranreaktorsystemet konstrueres for å motstå en signifikant trykkforskjell mellom luftsiden og metan-syntesegassiden. For å oppnå høy strøm av oksygen gjennom membranen bør det aktive, separerende sjiktet i membranen være tynt, karakteristisk mindre enn 200 mikron. Imidlertid vil en frittstående membran ved denne tykkelse ikke kunne motstå en typisk trykkforskjell på 200 til 400 psid, og det tynne, separerende sjikt må derfor bæres strukturelt på en eller annen måte.
[0005] Forskjellige konstruksjoner for keramiske, oksygenledende membransystemer som er i stand til å motta høye trykkforskjeller er beskrevet i teknikken. For eksempel kan en rørformet, keramisk membran underkaste seg høytrykksmetan på en side og lavtrykksluft på den annen side, men en slik membran må ha en tilstrekkelig tykk vegg til å motstå trykkforskjellen, som en konsekvens kan denne membranen ikke gi en høy oksygenstrøm. For å bøte på dette problemet, er det utviklet rørformede komposittmembraner som omfatter et tynt, tett oksygenpermeerende sjikt på en tykkere, porøs bærer.
[0006] Flatplatemembrankonfigurasjoner er beskrevet i teknikken der det aktive, separerende sjikt er båret av et porøst sjikt eller flere slike på lavtrykkssiden av membranet som karakteristisk er permeatsiden av membranen. Disse membransystemer er typisk konstruert for å gi et rent oksygenprodukt på permeatsiden. Hvis disse membraner benyttes med lavtrykksluft på lavtrykkssiden av membranen, vil de porøse bærersjikt på lavtrykkssiden av membranen innføre en gassfasediffusjonsmotstand for transport av oksygen fra oksidanter eller luft til overflaten av det tette, separerende sjikt. Porøse sjikt som er tykke og til å gi støtte for det tynne, aktive separerende sjikt innfører diffusjonsresistens mot transporten av oksygen til membranoverflaten og denne resistens vil redusere oksygenstrømmen gjennom membranen. Det eksisterer derfor et behov for komposittmembrankonstruksjoner som benytter en tynn, aktiv membran under en høytrykkforskjell uten uakseptabel høy gassfasediffusjonsmotstand på oksidantsiden av membranen.
[0007] Porøse materialer har lavere mekanisk styrke enn tette materialer. Membran-konstruksjoner som benytter porøse bærere på lavtrykkssiden av membranen underkaster den porøse bærer en kompresjonsbelastning. Denne belastning kan overskride knusestyrken for det porøse bærersjikt hvis differensialtrykket er høyt nok og derved forårsake at bærersjiktet svikter og det tynne, aktive sjikt lekker eller bryter sammen. Styrken av et porøst sjikt er en funksjon av porøsiteten for sjiktmaterialet, et lavporøsitetsmateriale er generelt sterkere enn et høyporøsitetsmateriale. Uheldigvis er et sterkere materiale med lavere porøsitet mindre permeabelt enn et svakere materiale med høyere porøsitet, og en økning av styrken for en porøs bærer øker således gassfase-diffusjonsmotstanden i sjiktet. En avveiing mellom styrke og permeabilitet i porøse bærermaterialer gjør det vanskelig å konstruere komposittmembraner som kan motstå høye trykkforskjeller og de resulterende høye kompresjonsbelastninger. Således er det et behov for en membrankonstruksjon som unngår å plassere porøse sjikt under høye kompresjonsbelastninger.
[0008] Oksygentransport gjennom en tett, oksygenledende, keramisk membran er termisk aktivert. Dette betyr at oksygenstrømmen gjennom membranen øker eksponensielt med temperatur i fravær av annen masseoverføringsmotstand. Når en tett, oksygenledende membran benyttes i et membranreaktorsystem for å gjennomføre en eksoterm reaksjon som hydrokarbonoksidasjon, kan den termisk aktiverte oksygentransport føre til lokale varme punkter på membranen. Et tynt punkt på membranen vil oppleve en høyere oksygenstrøm i forhold til tykkere omgivende områder på membranen, og membranen vil oppvarmes på dette tynne punktet i forhold til omgivelsene når oksidasjonshastigheten øker. Dette vil øke strømmen ytterligere og dermed ytterligere øke temperaturen på dette varme punktet. Disse lokale temperatur-gradienter genererer uønskede termiske belastninger som er skadelige for den mekaniske integritet for membranen.
[0009] Det er således et behov på det keramiske membranreaktorområdet for en membrankonstruksjon som er i stand til å motstå høye trykkforskjeller som også forhindrer at det oppstår varme, lokale punkter. Særlig er det et behov for en hydrokarbonpartial oksideringsreaktormembrankonstruksjon som vil tillate bruken av et tynt, oksygenpermeabelt membransjikt som arbeider under store trykkforskjeller, men uten å utvikle varme punkter forårsaket av lokal høy oksygendiffisjon og høye eksoterme oksidasjonshastigheter. Dette behov tilfredsstilles ved foreliggende oppfinnelse som beskrevet nedenfor, og definert i de vedlagte krav.
Kort oppsummering av oppfinnelsen
[0010] En utførelsesform av oppfinnelsen angår en plan, keramisk membranenhet omfattende et tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale der det tette sjikt har en første side og en andre side, et porøst sjikt av det blandet-ledende multikomponent metalloksidmaterialet er i kontakt med den første siden av det tette sjiktet og et keramisk kanalbærersjikt i kontakt med den andre siden av det tette sjiktet. Det tette sjikt og det porøse sjikt kan være tildannet av multikomponent metalloksidmaterialet med samme sammensetning. Det tette sjikt, kanalbærersjiktet og det porøse sjikt kan være dannet av multikomponent metalloksidmateriale med samme sammensetning.
[0011] I den plane, keramiske membranenheten kan det blandet-ledende, multikomponent metalloksidmaterialet bestå av en eller flere komponenter med den generelle sammensetning (LaxCai.x)y Fe03-5der 1,0 > x > 0,5,1,1 > y > 1,0 og 5 er et tall som gjør blandingen av stoffer nøytral. Det porøse sjikt kan ha en porøsitet mellom 10 % og rundt 40 % og en "tortuosity" (snoddhet) mellom rundt 3 og rundt 10.
[0012] Det porøse sjikt kan omfatte en eller flere katalysatorer som inkluderer metall valgt blant eller forbindelser inneholdende disse metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, gull, nikkel, kobolt, kobber, kalium og blandinger derav.
[0013] En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen inkluderer en plan, keramisk "wafer"-enhet omfattende: (a) et plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side og en andre side; (b) et første, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der deler av den indre siden er i kontakt med den første siden av det keramiske kanalbærersjikt; (c) et første, ytre bærersjikt omfattende et porøst blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det første tette sjikt, (d) et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der deler av den indre siden er i kontakt med den andre siden av det keramiske kanalbærersjikt; og (e) et andre, ytre bærersjikt omfattende porøs blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det andre, tette sjikt.
[0014] Tykkelsen for waferenheten kan være mellom rundt 2 og rundt 8 mm målt fra den ytre side av det første, ytre bærersjikt til den ytre side av det andre, ytre bærersjikt. Tykkelsen for hvert av de første og andre ytre bærersjikt kan være mellom rundt 50 mikro og rundt 1 mm. Tykkelsen av hver av de første og andre tette sjikt kan være mellom rundt 10 og rundt 500 mikron. Tykkelsen for det plane, keramiske kanalbærersjikt kan være mellom rundt 100 og rundt 2000 mikron.
[0015] En utførelsesform av oppfinnelsen inkluderer en plan, keramisk waferenhet som omfatter (a) et plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side, en andre side, en periferi,
og et antall strømningskanaler som forløper gjennom kanalbærersjiktet mellom den første og andre siden og forløper fra et første område innen periferien til et
andre område innen periferien, det strømningskanalene setter det første området og det andre området i strømningskommunikasjon; (b) et første, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre siden har kontakt med den første siden av det keramiske kanalsjikt; (c) et første, ytre bærersjikt omfattende porøst, keramisk materiale der sjiktet har en indre side, en ytre side, og en periferi, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det første tette sjikt; (d) et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med den andre siden av det keramiske kanalsjikt; (e) et andre, ytre bærersjikt omfattende porøst, keramisk materiale idet sjiktet har en indre side, en ytre side og en periferi, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det andre sjikt; (f) en første åpning som forløper gjennom en sjiktet enhet som definert under (a) til (e) fra en første side til en andre side av sjiktenheten der den første siden er definert ved den ytre siden av det første, ytre bærersjikt og den andre siden er definert ved den ytre siden av det andre ytre bærersjikt, og der den første åpning passerer igjennom det første området av kanalbærersjiktet og er i strømnings-kommunikasjon med antallet av strømningskanaler i kanalbærersjiktet; og (g) en andre åpning som forløper gjennom en plan, keramisk waferenhet fra den første siden til den andre siden derav, der den andre åpningen passerer gjennom det andre området av kanalbærersjiktet og er i strømningskommunikasjon med antallet strømningskanaler i kanalbærersjiktet.
[0016] Det første og andre ytre bærersjikt kan omfatte tett, keramisk materiale som omgir de første og andre åpninger. De første og andre ytre bærersjikt kan omfatte et tett, keramisk materiale nær periferien.
[0017] En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen angår en keramisk membranstabel omfattende
(a) et antall plane, keramiske waferenheter der hver plane, keramiske waferenhet inneholder et første multikomponent metalloksid og omfatter (1) et plant, keramisk bærersjikt med en første side, en andre plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side, en andre side, en periferi, og et antall strømningskanaler som forløper gjennom kanalbærersjiktet mellom den første og andre siden og forløper fra et første område innen periferien til
et andre område innen periferien, det strømningskanalene setter det første området og det andre området i strømningskommunikasjon; (2) et første, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre siden har kontakt med den første siden av det keramiske kanalsjikt; (3) et første, ytre bærersjikt omfattende porøst, keramisk materiale der sjiktet har en indre side, en ytre side, og en periferi, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det første tette sjikt; (4) et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med den andre siden av det keramiske kanalsjikt; (5) et andre, ytre bærersjikt omfattende porøst, keramisk materiale idet sjiktet har en indre side, en ytre side og en periferi, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det andre sjikt; (6) en første åpning som forløper gjennom en sjiktet enhet som definert under (1) til (5) fra en første side til en andre side av sjiktenheten der den første siden er definert ved den ytre siden av det første, ytre bærersjikt og den andre siden er definert ved den ytre siden av det andre ytre bærersjikt, og der den første åpning passerer igjennom det første området av kanalbærersjiktet og er i strømnings-kommunikasjon med antallet av strømningskanaler i kanalbærersjiktet; og (7) en andre åpning som forløper gjennom en plan, keramisk waferenhet fra den første siden til den andre siden derav, der den andre åpningen passerer gjennom det andre området av kanalbærersjiktet og er i strømningskommunikasjon med antallet strømningskanaler i kanalbærersjiktet; og
(b) et antall keramiske avstandsstykker idet hvert avstandsstykke inneholder et andre, multikomponent metalloksid der hvert avstandsstykke har en første overflate, en andre overflate generelt parallelt med den første overflaten, en første manifoldåpning som forløper fra den første overflate til den andre overflate og en andre manifoldåpning som forløper fra den første overflate til
den andre overflate;
der stabelen er dannet ved alternerende keramiske avstandsstykker og plane keramiske waferenheter i en aksialretning slik at de første manifoldåpninger i avstandsstykkene og de første åpninger i sjiktenheten er i linje med hverandre for å danne en første manifold som løper igjennom stabelen loddrett på de plane, keramiske waferenheter, og slik at de andre manifoldåpninger i avstandsstykkene og de andre åpninger i sjikt-enhetene er i
linje for å danne en andre manifold som forløper gjennom stabelen loddrett på de plane, keramiske waferenheter.
[0018] Tykkelsen for waferenheten kan være mellom rundt 1,5 mm og 8 mm, målt i aksialretningen fra den ytre siden av det første, ytre bærersjikt til den ytre siden av det andre, ytre bærersjikt. Avstanden mellom suksessive waferenheter i aksial retning er definert ved tykkelsen av spacerenheten til å være mellom rundt 0,5 og rundt 5 mm.
[0019] Den keramiske membranstabel kan videre omfatte et sammenføyningsmateriale ved hver grenseflate mellom en plan, keramisk waferenhet og et keramisk avstandsstykke, der skjøtematerialet omfatter minst ett metalloksid med minst et delt metall inneholdt i minst en av det første, multikomponent metalloksid og det andre multi-komponentmetalloksid, og er skjøtematerialet har et smeltepunkt under en sintringstemperatur for det første, multikomponent metalloksid og under en sintringstemperatur for det andre multikomponent metalloksid.
[0020] Et aspekt ved oppfinnelsen inkluderer en plan, keramisk, kanalbærersjiktenhet omfattende
(a) et plant, keramisk, spaltet bærersjikt mede en første overflate, en andre overflate og en ytre periferi, der det spaltede bærersjikt inkluderer: (1) et område definert av et rett parallellogram som innelukker et første antall parallelle spalter som forløper gjennom bærersjiktet og er orientert parallelt ved en første side og en motstående andre side av parallellogrammet, (2) et andre antall parallelle spalter som forløper gjennom bærersjiktet fra den første side til den andre side, og er loddrett på det første antall av parallelle spalter, og befinner seg mellom periferien og den første side av parallellogrammet, og (3) et tredje antall parallell spalter som forløper gjennom bæreren fra den første siden til den andre siden, er loddrett på det første antall parallelle spalter og befinner seg mellom periferien og den andre side av parallellogrammet; (b) et første, plant, keramisk strømningskanalsjikt i kontakt med den første overflaten av det plane, keramiske, spaltede bærersjikt, der det første, plane, keramiske strømningskanalsjikt inkluderer et antall parallelle strømningskanaler som forløper derigjennom, og der antallet parallelle strømningskanaler er ved siden av, loddrett på og i fluid kommunikasjon med det første antall parallelle spalter i bærersjiktet; (c) et andre, plant, keramisk strømningskanalsjikt i kontakt med den andre oveflaten av det plane, keramiske, spaltede bærersjikt, der det andre plane strømningskanalsjikt inkluderer et antall parallelle strømningskanaler som forløper derigjennom og der antallet av parallelle strømningskanaler er ved siden av, loddrett på og i fluid kommunikasjon med det første antall av parallelle
spalter i bærersjiktet; og
(d) en første og andre serie parallelle spalter som passerer gjennom den keramiske kanalbærersjiktenhet som dannes av det første, plane, keramiske strømnings-kanalsjikt, bærersjiktet og det andre, plane, keramiske strømningskanalsjikt, der (1) den første og andre serie av parallelle spalter er loddrett på antallet parallelle strømningskanaler i de første og andre plane, keramiske strømningskanalsj ikt, (2) den første serie av parallelle spalter befinner seg mellom periferien og den første siden av parallellogrammet og spaltene i den første serien av parallelle spalter passerer gjennom og skjæres av det andre antall av parallelle spalter som forløper igjennom bærersjiktet, og (3) den andre serie av parallelle spalter befinner seg mellom periferien og den andre siden av parallellogrammet og spaltene i den andre serie av parallelle spalter passerer igjennom og skjærer det tredje antall av parallelle spalter
som forløper igjennom bærersjiktet;
idet spaltene i den første og andre serien av parallelle spalter er i fluid strømnings-kommunikasjon med alle spalter i det første, plane, keramiske strømningskanalsjikt, bærersjiktet og det andre, plane, keramiske strømningskanalsjikt.
[0021] Bredden av hver spalt i det først antallet parallelle spalter i det plane, keramiske, spaltede bærersjikt kan være mellom rundt 0,2 og rundt 2 mm og avstanden mellom parallelle nabospalter i det første antall av parallelle spalter kan være mellom rundt 0,2 og rundt 4 mm.
[0022] En prosessrelatert utførelsesform av oppfinnelsen, inkluderer en hydrokarbon-oksidasjonsprosess som omfatter
(a) å tilveiebringe en plan, keramisk, membranreaktorenhet omfattende et tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale der det tette sjikt har en første side og en andre side, et bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale i kontakt med den første siden av det tette sjikt, og et keramisk kanalbærersjikt i kontakt med den andre side av det tette sjikt; (b) føring av en oppvarmet, oksygenholdig oksidantfødegass gjennom det keramiske kanalsjikt og i kontakt med den andre siden av det tette sjikt; (c) å permeere oksygenioner gjennom det tette sjikt og tilveiebringe oksygen på den første side av det tette sjikt; (d) å bringe en oppvarmet, hydrokarbonholdig fødegass i kontakt med bærersjiktet
der den hydrokarbonholdige fødegass diffunderer gjennom bærersjiktet; og
(e) å omsette den hydrokarbonholdige fødegass med oksygen for å gi et
hydrokarbonoksidasjonsprodukt.
[0023] Den hydrokarbonholdige fødegassen kan omfatte en eller flere hydrokarbonforbindelser inneholdende mellom 1 og 6 karbonatomer. Den oksygenholdige oksidantfødegass kan være valgt fra gruppen bestående av luft, oksygenfattig luft og forbrenningsprodukter inneholdende oksygen, nitrogen, karbondioksid og vann. Hydrokarbonoksidasjonsprodukter kan omfatte oksiderte hydrokarboner, partielt oksiderte hydrokarboner, hydrogen og vann.
[0024] Den oksygenholdige oksidantfødegass og den hydrokarbonholdige fødegass kan strømme medstrøms gjennom den keramiske membranreaktorenhet. Bærersjiktet kan inkludere en eller flere katalysatorer omfattende metaller valgt blant forbindelser inneholdende metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, gull, nikkel, kobolt, kobber, kalium og blandinger derav.
[0025] En annen utførelsesform av oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av en keramisk, plan, kanalbærersjiktråenhet omfattende (a) å fremstille et keramisk, plant spaltebæreråsjikt med minst en første overflate, en andre overflate og en ytre periferi, der det spaltede bærersjikt inkluderer (1) områder på den første og andre overflaten der hvert område er definert av et rett parallellogram innen den ytre periferi der hvert parallellogram har en første side og en motstående andre side, (2) et første antall parallelle spalter som forløper gjennom bærersjiktet fra den første side til den andre side, er loddrette på den første side av hvert parallellogram og befinner seg mellom periferien og den første side av hvert parallellogram, og (3) et andre antall parallelle spalter som forløper gjennom bæreren fra den første siden til den andre siden, er loddrette på den andre siden av hvert parallellogram og befinner seg mellom periferien og den andre siden av hvert parallellogram;
(b) å fremstille et første og et andre keramisk plan strømingskanalråsjikt som hvert
inkluderer et antall parallellstrømningskanaler som forløper derigjennom;
(c) å anbringe det første keramiske, plane, strømningskanalråsjikt i kontakt med den første overflate av det keramiske, plane spaltede bæreråsjikt slik at antall av parallelle strømningskanaler er orientert parallelt med det første og andre antall av parallelle spalter i bærersjiktet og befinner seg innen området på den første
overflaten som defineres av det rette parallellogram;
(d) å anbringe det andre keramiske, plane strømningskanalråsjiktet i kontakt med den andre overflaten av det keramiske, plane spaltede bæreråsjikt slik at antallet parallelle strømningskanaler er orientert parallelt med de første og de andre antall parallelle spalter i bærersjiktet og befinner seg innen området av den andre
overflaten som er definert av det rette parallellogram; og
(e) å kutte en første og en andre serie parallelle spalter gjennom den keramiske, plane kanalbærersjiktråenhet som dannes av den første keramiske, plane strømningskanalråsjikt, det keramiske, plane spaltede bæreråsjikt og det andre keramiske, plane strømningskanalråsjikt der (1) den første og andre serie av parallelle spalter er loddrett på antallet parallelle strømnigskanaler i de første og andre keramiske plane strømningskanalråsj ikt; (2) den første serie av parallelle spalter befinner seg mellom periferien og den første side av parallellogrammet og spaltene i den første serie av parallelle spalter forløper gjennom og skjærer det første antall parallelle spalter som forløper gjennom bærersjiktet, (3) den andre serie parallelle spalter befinner seg mellom periferien og den andre siden av parallellogrammet og spalten i den andre serie parallelle spalter forløper gjennom og skjærer det andre antall parallelle spalter som forløper
gjennom bærersjiktet; og
(f) å skjære en tredje serie parallelle spalter gjennom den keramiske, plane kanal-bæreråsjiktenhet som dannes av det første keramiske, plane strømningskanalråsjikt, det keramiske, plane spaltede bæreråsjikt og det andre keramiske, plane strømningskanalråsjikt der spalten i den tredje serie av parallelle spalter er parallelle med spaltene i den første og andre serie av
parallelle spalter og ligger mellom den første og andre serie av parallelle spalter; der spaltene i den første og andre serie av parallelle spalter er i fluidstrømnings-kommunikasjon med alle spalter i det første keramiske, plane strømningskanalråsjikt, det keramiske plane spaltede bæreråsjikt og det andre keramiske, plane strømnings-kanalråsjikt.
[0026] Det keramiske multikomponent metalloksidmaterialet kan inneholde en eller flere komponenter, og materialet kan ha den generelle sammensetning (LaxCai.x)y FeC«3_5 der 1,0 > x > 0,5,1,1 > y > 1,0 og 5 er et tall som gjør blandingen av materialets blandinger nøytral.
[0027] En alternativ utførelsesform av oppfinnelsen inkluderer en plan, keramisk membranenhet omfattende et tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksid-materiale der det tette sjikt har en første side og en andre side, et porøst sjikt av et blandet-ledende, multikomponent metalloksidmateriale i kontakt med deler av den første side av det tette sjikt. Et keramisk kanalbærersjikt i kontakt med den andre side av det tette sjikt, og et belegg av porøst blandet-ledende multikomponent metalloksid-materiale på deler av den andre siden av det tette sjikt som ikke er i kontakt med det keramiske kanalbærersjiktet.
[0028] Belegget kan inkludere en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer omfattende metaller valgt blant, eller forbindelser inneholdene metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan.
[0029] En ytterligere alternativ utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en plan, keramisk waferenhet omfattende
(a) et plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side og en andre side; (b) et første tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side der deler av den indre siden er i kontakt med en første side av de keramiske kanalbærersjikt; (c) et første, ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det første, tette sjikt; (d) et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side, der deler av den indre side er i kontakt med den andre side av de keramiske kanalsjikt; (e) et andre, ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det andre, tette sjikt; og (f) et belegg av porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale på
deler av de indre sider av de første og andre tette sjikt som ikke er i kontakt med den første og andre siden av det keramiske kanalbærersjikt.
[0030] Belegging kan inkludere en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer omfattende metaller valgt blant, eller forbindelser inneholdende metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan.
[0031] I en annen utførelsesform kan oppfinnelsen inkludere en fremgangsmåte for fremstilling av en plan, keramisk membranenhet, omfattende
(a) å tilveiebringe en plan, keramisk membranstruktur omfattende et tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmaterialer der det tette sjikt har en første side og en andre side, et porøst sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksid-materiale i kontakt med den første side av det tette sjikt, og et keramisk kanalbærersjikt i kontakt med deler av den andre siden av det tette
sjikt; og
(b) å legge på et belegg av porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksid-materiale på deler av overflaten av det tette sjikt som ikke er i kontakt med kanalbærersj iktet.
[0032] En relatert utførelsesform inkluderer en fremgangsmåte for fremstilling av en plan, keramisk waferenhet, omfattende
(a) å tilveiebringe en plan, keramisk wafer-struktur omfattende
(1) et plant, keramisk kanalbærersjikt med en første side og en andre side; (2) et første tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side der deler av den indre siden er i kontakt med den første siden av det keramiske kanalbærersjiktet; (3) et første, ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side der den indre side er i kontakt med den ytre side av det første tette sjikt; (4) et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en indre side og en ytre side der deler av den indre side er i kontakt med den andre side av det keramiske kanalsjikt; og (5) et andre, ytre bærersjikt omfattende porøst, blandet-ledende, multikomponent metalloksidmateriale og med en indre side og en ytre side, der den indre siden er i kontakt med den ytre siden av det andre tette sjikt; (b) å føre en oppslemming av multikomponent metalloksidpulver, suspendert i en væske, gjennom kanalbærersjiktet og avsetning av et sjikt omfattende metalloksidpulveret og væske på den indre overflate av kanalbærersjiktet, et
første tett sjikt og et andre tett sjikt; og
(c) å fordampe væsken fra sjiktet for å danne et belegg av multikomponent metalloksidpulver på de indre overflater av kanalbærersjiktet, det første tette sjikt og det andre tette sjikt.
[0033] Fremgangsmåten kan videre omfatte partielt å sentre belegget ved å varme den plane, keramiske waferenhet opp til temperaturer mellom 900 og 1600 °C i 0,5 til 12 timer.
Kort beskrivelse av figurene
[0034] Figur 1 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel på en membranenhet i en utførelsesform av oppfinnelsen.
[0035] Figur 2 er et planriss av et strømningskanalsjikt for et eksempel på en membranenhet i en utførelsesform av oppfinnelsen.
[0036] Figur 3 er et forstørret riss av et strømningskanalområde av et første kanalsjikt ifølge fig. 2.
[0037] Figur 4 er et planriss av et spaltet bærersjikt for et eksempel på membranenheten som er en utførelsesform av oppfinnelsen.
[0038] Figur 5 er et planriss av et ferdig kanalbærersjikt som benytter komponentene i figurene 2 og 4.
[0039] Figur 6 er et planriss av en ferdig waferenhet.
[0040] Figur 6B er et planriss av en alternativ, ferdig waferenhet.
[0041] Figur 7A er et tverrsnitt definert ved snittet 1-1 i figur 6A og 6B.
[0042] Figur 7B er et tverrsnitt definert av snittet 2-2 i figur 6A og 6B.
[0043] Figur 8A er et skjematisk sideriss av et keramisk avstandsstykke for omvendelse i utførelsesformer av oppfinnelsen.
[0044] Figur 8B er et skjematisk toppriss av et keramisk avstandsstykke fra figur 8A.
[0045] Figur 9A er et skjematisk frontriss av et eksempel på en membranstabel dannet av alternerende wafere og avstandsstykker.
[0046] Figur 9B er et skjematisk sideriss av stabelen fra fig. 9A.
[0047] Figur 10 viser oksidant- og reaktantgasstrømmene i et eksempel på en stabel ifølge figur 9B.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
[0048] Utførelsesformen av oppfinnelsen tilveiebringer hydrokarbonpartiale oksidasjonsreaktormembrankonstnjksjoner som tillater bruken av et tynt, oksygenpermeabelt membransjikt som arbeider under et stort trykkdifferensiale uten å utvikle noen varme flekker som er forårsaket av lokalisert høy oksygendiffusjon og høye eksoterme oksidasjonshastigheter. Dette kan oppnås delvis ved å tilveiebringe signifikante diffusjonelle resistens på enten lavtrykks- eller oksidantsiden av membranen eller på høytrykks- eller reaktantsiden av membranen. Ved å begrense diffusjonshastigheten for enten oksygen eller reaktanter til overflatene av de aktive membransjikt kan utviklingen av varme flekker på membranen reduseres og elimineres. Et porøst sjikt i kontakt med det aktive membransjikt kan gi midler for å begrense en diffusjonshastighet og det porøse sjikt kan anbringes på en eller begge sider av de aktive membraner.
[0049] I utførelsesformer av oppfinnelsen blir det porøse sjikt fortrinnsvis anbragt på siden av den aktive membran som har de høyeste gassfasediffusiviteter. I membran-reaktorer for oksidasjon og hydrokarboner ved bruk av luftføde, viser for eksempel gassen på hydrokarbon- eller reaktantsiden av membranet høyere gassfasediffusiviteter i porøse medier enn gassene på oksidant- eller luftsiden av den aktive membran. Således blir et porøst bærersjikt fortrinnsvis plassert på reaktantsiden av membranen for å minimalisere gassfasediffusjonelle resistanser.
[0050] I en membranreaktor med et høyt differensialtrykk mellom reaktant- og oksidantsidene av den aktive membran og der trykket er høyere på reaktantsiden blir et porøst sjikt på oksidantsiden underkastet høyere kompresjonsbelastninger enn det som ville inntre hvis den porøse bærer var anbragt på reaktantsiden av den aktive membranen. Dette er nok en grunn til fortrinnsvis å plassere det porøse bærersjikt på reaktantsiden av den aktive membran. Å anbringe den porøse bærer på reaktantsiden av membranen kan kontrollere varme flekker på den aktive membranen mens man samtidig minimaliserer kompressive belastninger på det porøse materialet.
[0051] Det aktive, tette membransjikt bør også bæres på oksidantsiden av membranen.
I utførelsesformer av oppfinnelsen kan dette oppnås ved å anbringe et keramisk kanalsjikt eller et kanalbærersjikt på oksidantsiden av membranen hvori en oksidant, for eksempel luft, strømmer igjennom kanaler som er tildannet i kanalbærersjiktet og direkte kommer i kontakt med overflaten av den aktive membran. Således inkluderer en utførelsesform av oppfinnelsen en membranenhet med et tett, aktivt sjikt med et porøst bærersjikt på en side og et kanalbærersjikt på den annen side. Mer spesielt inkluderer en utførelsform av oppfinnelsen en plan, keramisk membranenhet omfattende et tett sjikt av tett blandet-ledende, multikomponent metalloksidmateriale der det tette sjiktet har en første side og en andre side, et porøst sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale i kontakt med den første siden av det tette sjikt, og et keramisk kanalsjikt eller et kanalbærersjikt i kontakt med den andre siden av det tette sjiktet. Det blandet-ledende multikomponent metalloksidmaterialet leder både oksygenioner og elektroner.
[0052] En utførelsesform av oppfinnelsen er vist i figur 1 som er et skjematisk tverrsnitt (ikke nødvendigvis i målestokk) av et eksempel på en membranenhet som kan benyttes i en hydrokarbonoksidasjonsmembranreaktor. Det aktive membransjikt 1 er et ett sjikt av blandet-ledende, multikomponent metalloksidmateriale, og kan ha en tykkelse i størrelsesorden rundt 10 um til rundt 500 um. En side av det aktive membransjikt, som kan defineres som den ytre side, er i kontakt med, og fortrinnsvis bundet til et porøst bærersjikt 3. Den andre siden av det aktive membransjikt, som kan defineres som den indre side, er i kontakt med, og fortrinnsvis bundet til kanalsjiktet eller kanalbærersjiktet 5 som består av keramiske bæreribber 7 avbrutt av oksidantstrømningskanaler 9 som forløper gjennom sjiktet. En side av det porøse bærersjiktet 3, som kan være definert som den indre side, er i kontakt med den ytre side av det aktive membransjikt 1. Den andre side av det porøse bærersjiktet 3 kan defineres som den ytre side.
[0053] I den foreliggende beskrivelsen har uttrykkene "kanalsjikt" og "kanalbærersjikt" samme betydning. Pr definisjon har et kanalsjikt kanaler eller åpninger som forløper mellom de to overflater av sjiktet og gass kan fritt strømme gjennom disse kanaler. Karakteristisk for kanalsjiktet er et tett, keramisk materiale. Uttrykkene "porøst sjikt" og "porøst bærersjikt" har samme betydning. Uttrykkene "bærersjikt" og "ytre bærersjikt" har samme betydning og definerer et sjikt omfattende porøst, keramisk materiale. Uttrykkene "porøst sjikt", "porøst bærersjikt", "bærersjikt" og "ytre bærersjikt" kan benyttes om hverandre. Uttrykket "porøs" gjelder sintret eller brent keramisk materiale eller sjikt med gjennomløpende porer, det vil si porer som er interforbundet slik at gass kan strømme igjennom sjiktet.
[0054] For at membranen skal virke, må reaktantene mates til begge overflater av det aktive membransjikt. En oksygenholdig oksidantfødegass mates til den indre overflate av det aktive membransjikt og en hydrokarbonholdig gass mates til den ytre overflate av det aktive membransjiktet. Den oksygenholdige oksidantfødegass kan velges fra gruppen bestående av luft, oksygenarmert luft og forbrenningsprodukter inneholdende oksygen, nitrogen, karbondioksid og vann. En hydrokarbonholdig gass kan omfatte en eller flere hydrokarbonforbindelser inneholdende mellom 1 og 6 karbonatomer.
[0055] Massetransportresistansen til overflaten av det aktive membransjikt kan være lavere når overflaten ikke er dekket med noe porøst bærersjikt. Gassformige spesier som permeerer gjennom et porøst sjikt vil møte diffusjonsmotstand. Gass kan strømme fritt gjennom kanalene i et kanalsjikt. Den hydrauliske diameter for kanalen i et kanal-bærersjikt er karakteristisk 2 ti 3 størrelsesordener større enn den midlere diameter for porene i et porøst bærersjikt. Den hydrauliske diameter for en kanal med et rektangulært tverrsnitt er definert som fire ganger tverrsnittsarealet dividert med den fuktede perimeter.
[0056] Uttrykket "tett" henviser til et keramisk materiale gjennom hvilket, når det er sintret eller brent, en gass kan strømme. Gass kan ikke strømme gjennom tette, keramiske membraner fremstilt av blandet-ledende multikomponent metalloksid-materiale så lenge membranene er intakte og ikke har sprekker, hull eller imperfeksjoner som tillater gasslekkasjer. Oksygenioner kan permeere tette, keramiske membraner fremstilt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmaterialer. Uttrykket "råkeram" eller tilsvarende betyr et materiale omfattende keramisk pulver før sintring eller brenning. Råkeramer kan i tillegg omfatte organiske bindemidler, organiske dispersanter eller organiske poredannere. Uttrykket "keram" henviser, når det benyttes alene, til materialer etter sintring eller brenning.
[0057] Et kanalbærersjikt 5 kan fremstilles av blandet-ledende multikomponent metalloksidmaterialer og kan ha en typisk tykkelsesorden i størrelsesorden rundt 100 um til rundt 4 mm. Det porøse bærersjikt 3 kan ha en tykkelse i størrelsesområdet rundt 50 um til rundt 1 mm, en porøsitet, definert som volumandelen porer på mellom rundt 10 % og rundt 40 % og en "tortuositet" mellom rundt 3 og rundt 10. "Tortuositeten" er definert som forholdet mellom gassfasediffusiviteten multiplisert med porøsiteten dividert med den målte, effektive diffusitet gjennom det porøse sjikt. En mer detaljert definisjon av denne verdi kan finnes i "Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design av Charles Hill, John Wiley and Sons", 1977, side 435.
[0058] Når membranenheten benyttes som en hydrokarbonoksidasjonsmembranreaktor der reaktant- eller hydrokarbonsiden befinner seg ved et høyere trykk enn oksidantsiden er det porøse bærersjikt 3 fortrinnsvis på reaktantsiden og kanalbærersjiktet 5 fortrinnsvis på oksidantsiden. Når hydrokarbonoksidasjonsmembranreaktoren arbeider for å konvertere en metanfødegass til syntesegass ved omsetning med oksygen fra en luftmategass, er bærersjiktet 3 fortrinnsvis på metall/syntesegassiden og kanalbærersjiktet fortrinnsvis på oksidant- eller luftsiden av det aktive membransjikt 1.
[0059] Det tette materialet i det aktive membransjikt 1 kan omfatte en blandet-ledende multikomponent metalloksidforbindelse med den generelle formel (LaxCai.x)y FeC>3-8der 1,0 > x > 0,5, 1,1 > y > 1,0, og 8 er et tall som gjør blandingen av stoffer nøytralt ladet.
[0060] Et hvilket som helst egnet, keramisk materiale kan benyttes for et porøst bærersjikt 3 og kan for eksempel være et materiale med samme sammensetning som den til det aktive membransjikt 1. Fortrinnsvis er det porøse bærersjikt 3 et blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale. Et hvilket som helst keramisk materiale kan benyttes for konstruksjonsdelene av kanalbærersjiktet 5 og dette keramiske materialet kan for eksempel ha den samme sammensetningen som den til det aktive membransjikt 1. Materialet i kanalbærersjiktet er fortrinnsvis et tett, keramisk materiale. I en utførelsesform kan det aktive membransjikt 1, det porøse bærersjikt 3 og kanalbærersjikt 5 alle være fremstilt av et materiale med samme sammensetning.
[0061] Det aktive membransjikt 1 kan eventuelt inkludere en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer på oksidantsiden. Katalysatoren(e) kan omfatte metaller valgt blant eller forbindelser inneholdende metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan.
[0062] Det porøse bærersjiktet 3 kan eventuelt inkludere en eller flere katalysatorer for å fremme hydrokarbonoksidasjonen og andre reaksjoner som inntrer i det porøse sjikt. Katalysatoren(e) kan være anordnet på en eller begge overflater av porøst bærersjikt 3 eller alternativt være dispergert gjennom sjiktet. Den ene eller de flere katalysatorer kan omfatte metaller valgt blant eller forbindelser inneholdende metaller valgt blant platina, palladium rhodium, ruthenium, iridium, gull, nikkel, kobolt, kobber, kalium og blandinger derav.
[0063] Det er av konstruksjons- og/eller prosessgrunner ønskelig at et ytterligere, porøst sjikt kan være anordnet mellom det aktive membransjikt 1 og kanalbærersjikt 5.
[0064] Forskjellige rør- eller flatplatemembrankonfigurasjoner kan tas sikte på som benytter de prinsipielle, strukturelle karakteristika for den membran som er vist i fig. 1 og en hvilken som helst av disse forskjellige konfigurasjoner anses å ligge innenfor rammen av utførelsesformen av oppfinnelsen. Flatplate- eller planmembranmodul-konfigurasjoner er spesielt brukbare i de anvendelser som er beskrevet ovenfor for hydrokarbonoksidasj onsreaktorer.
[0065] Et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen er en plan, keramisk waferenhet omfattende et plant, keramisk kanalsjikt med en første side og en andre side, et første, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en innerside og en ytterside der innersiden er i kontakt med den første siden av det keramiske kanalsjikt, og et første, porøst keramisk sjikt av blandet-ledende multi-komponentmetalloksidmateriale med en innerside og en ytterside der innersiden er i kontakt med den ytre siden av det første, tette sjikt. Denne waferenheten inkluderer også et andre, tett sjikt av blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale med en innerside og en ytterside der innersiden er i kontakt med den andre siden av det keramiske kanalsjikt, og et andre porøst sjikt av blandet-ledende, multikomponent metalloksidmateriale med en innerside og en ytterside der innersiden er i kontakt med den ytre siden av det andre, tette sjikt. Waferenheten i denne utførelsen har således et sentralt kanalsjikt som ligger i sandwich mellom to aktive membransjikt og de to aktive membransjikt ligger i sandwich mellom to ytre, porøse bærersjikt.
[0066] I en alternativ utførelsesform kan et (ikke vist) tynt belegg av porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale være lagt på deler av overflaten av det aktive membransjikt 1 som vender mot oksidantstrømningskanalene 9, det vil si de deler av overflaten av det aktive membransjikt 1 som ikke er i kontakt med bæreribbene 7. Dette belegg øker det aktive overflateareal for det aktive membransjikt 1 og fremmer masseoverføring på grenseflaten mellom aktivt membransjikt 1 og oksidant eller oksygenholdig gass som strømmer gjennom oksidantstrømningskanalene. Dette belegget kan i tillegg belegge veggene av bæreribbene 7. Belegget kan omfatte en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer på oksidantsiden. Den ene eller de flere katalysatorer kan omfatte metaller valgt plant eller forbindelser inneholdende metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan. Fremgangsmåter for påføring av disse belegg er beskrevet nedenfor.
[0067] Egenskaper og karakteristika for komponentene i membranenheten som beskrevet ovenfor, er typisk for de tette sjikt, kanalbærersjikt og porøse bærersjikt ved de utførelsesformer som er beskrevet nedenfor.
[0068] En beskrivelse av fremstillingen i dette eksempel på utførelsesform av en plan, keramisk waferenhet begynner med kanalsjiktet eller kanalbærersjiktet. Dette eksempel på kanalbærersjikt kan fremstilles fra tre plane komponenter, et plant, keramisk, spaltet bæreråsjikt og to identiske, plane keramiske strømningskanalråsjikt der spaltebærer-sjiktet ligger i sandwich mellom to strømningskanalsjikt. Dette er illustrert nedenfor ved i rekkefølge å beskrive hver av de plane komponenter.
[0069] Fig. 2 er et planriss (ikke nødvendigvis i målestokk) av et strømningskanalsjikt. Dette sjikt er tildannet fra plane, tette keramiske råmaterialer med en valgt sammensetning og kan være kvadratisk, rektangulært, rundt eller en hvilken som helst annen egnet form. Strømningskanalsjiktet 201 er rektangulært og har to rektangulære kanalområder 203 og 205 tildannet i seg. Hvert kanalområde har et mønster av gjennomgående kanaler som passerer igjennom et sjikt med et gitter av faste ribber mellom kanalene. Dette mønster er bedre illustrert i fig. 3 som er et forstørret planriss (ikke nødvendigvis i målestokk) av kanalene i områdene 203 og 205 i fig. 2 og viser et mønster av alternerende åpne kanaler 301 dannet av de representative alternerende bæreribber 203 som er parallelle med de gjennomløpende kanaler 301, og mellomliggende bæreribber 305 som er loddrette på de gjennomløpende kanaler 301.
[0070] Fig. 4 er et planriss (ikke nødvendigvis i målestokk) av et spaltet bærersjikt. Dette sjikt er dannet av et plant, tett råkerammateriale med en valgt sammensetning og kan være kvadratisk, rektangulært, rundt eller ha en hvilken som helst annen tegnet form og har karakteristisk en form og ytre perimeterdimensjoner tilsvarende strømningskanalsjiktet i fig. 2. Det spaltede bærersjikt 401 har et første, generelt rektangulært område inneholdende parallelle spalter 403 som forløper gjennom sjiktet mellom bæreribbene 405 og et andre, generelt rektangulært område inneholdende parallelle spalter 407 som forløper gjennom sjiktet mellom bæreribbene 409. Karakteristisk er bredden av bæreribbene 405 og 409 (eller avstanden mellom spaltene 403 og 407) mellom rundt 0,2 og 4 mm og bredden av spalten 403 og 407 er mellom 0,2 og 2 mm.
[0071] Det spaltede bærersjikt 401 har også et antall parallelle spalter 411 som forløper gjennom sjiktet og som er loddrette på de parallelle spalter 403 og som befinner seg mellom en side av det første, generelt rektangulære området og den ytre periferi 413. Spaltbærersjiktet 401 har også et antall parallelle spalter 415 som forløper gjennom sjiktene og som er loddrette på parallelle spalter 403 og som befinner seg mellom den motsatte siden av det første, generelt rektangulære området og den ytre periferi 417. Spaltbærersjiktet 401 har også et antall parallelle spalter 419 som forløper gjennom sjiktet og som er loddrette på de parallelle spalter 407 og anordnet mellom en side av det andre, generelt rektangulære området og den ytre periferi 419. Bærersjiktet 401 med spalter har også et antall parallelle spalter 423 som forløper gjennom sjiktet og som er loddrette på de parallelle spalter 407 og som er anordnet mellom den motsatte side av det andre, generelt rektangulære området og den ytre periferi 425.
[0072] Et spaltbærersjikt, for eksempel det spaltede bærersjikt 401, befinner seg i sandwich mellom to strømningskanalsjikt som strømningskanalsjiktet 201, for derved å danne et mellomliggende kanalbærersjikt. I dette mellomliggende kanalbærersjikt er alternerende støtteribber 303 (fig. 3) i strømningskanalsjiktet 201 støttet opp av støtte-ribber 405 og 409. Mellomliggende bæreribber 305 er lagt på spalter 403 og 407 og er snevrere en bredden av parallelle spalter 403 og 407 slik at nabokanalen 301 i lengde-retning kan være i strømningskommunikasjon, det vil si at mellomliggende bæreribber 305 ikke blokkerer eller slår bro over spaltene 403 og 407.
[0073] Det mellomliggende keramiske kanalbæreråsjikt som dannes ved å plassere et spaltbærersjikt mellom to strømningkanalsjikt modifiseres som vist i fig. 5 som er et planriss (ikke nødvendigvis i målestokk) av et komplettert kanalbærersjikt 501. Modifikasjonen omfatter kutting av parallelle spalter 503 og 505 på hver side av det rektangulære kanalområdet 507 der disse spalter er parallelle med spaltene 403 og 407 i spaltbærersjiktet. Disse spalter forløper fullstendig gjennom kanalbærersjiktet 501 og skjærer derfor gjennom og krysser spaltene 411 og 415 (fig 4) i spaltbærersjiktet (vises ikke i fig. 5). Modifikasjonen inkluderer også flytting av parallelle spalter 509 og 511 på begge sider av det rektangulære kanalområdet 513. Disse spalter forløper fullstendig gjennom kanalbærersjiktet 501 og skjærer derfor igjennom og krysser spaltene 419 og 423 (fig. 4) i det spaltede bærersjikt (vises ikke i fig. 5).
[0074] Spaltene 503 og 505 er derfor i strømningskommunikasjon med spaltene 403 (fig. 4) og med spaltene i det rektangulære kanalområdet 507, og også med det andre, rektangulære kanalområdet (vises ikke i dette riss) på den motsatte siden av kanalbærersjiktet 501. I tillegg er spaltene 509 og 511 derfor i strømnings-kommunikasjon med spaltene 407 (fig. 4) og spaltene i det rektangulære kanalområdet 513 og også med det andre, rektangulære kanalområdet (vises ikke i dette riss) på den motsatte siden av kanalbærersjiktet 501.
[0075] I en alternativ metode for å tildanne et mellomliggende keramisk kanalbærerråsjikt er spaltene 403 og 407 i utgangspunktet ikke skåret i sjiktet 401 (fig. 4). I stedet er et sentralt sjikt tilsvarende sjiktet 401 (men uten spaltene 403 og 407) laminert mellom to sjikt 201 (fig. 2) og så er spalter tilsvarende spaltene 403 og 407 skåret fullstendig igjennom det sentrale sjikt og de to yttersjikt 201.
[0076] Det ferdige keramiske kanalbærerråsjikt 501 modifiseres så ved å anbringe et tynt sjikt av et keramisk råmateriale som er en forløper for det aktive membranmateriale (beskrevet tidligere som aktivt membransjikt 1 i fig. 1) i kontakt med hver side av bærersjiktet 501. I en utførelsesform er et sjikt av keramiske råmaterialer som er en forløper for det porøse bærersjikt som beskrevet tidligere, anbragt i kontakt med hvert av de tynne sjikt av de keramiske råmaterialer som er forløperen for det aktive membranmaterialet. I en alternativ utførelsesform blir et komposittbærersjikt av keramisk råmateriale anbragt i kontakt med hvert av de tynne sjikt av de keramiske råmaterialer som er forløperen for det aktive membranmaterialet.
[0077] Hvert av disse komposittbærersjikt er dannet ved å legge keramisk råteip som er en forløper for et tett keramisk materiale rundt periferien av sjiktet og over det sentrale området av sjiktet for å danne en ramme som definerer to vinduer som omtrent kan passe med dimensjonene til de rektangulære kanalområder 507 og 513 i kanalbærersjiktet i fig. 5. Keramisk råmateriale som er en forløper for det porøse bærermaterialet legges på innen disse vinduer i kontakt med de keramiske råmaterialer som er en forløper for det aktive membranmaterialet i kontakt med hver side av bærersjiktet 501. Disse to utførelsesformer gir fullstendige enheter som definerer en keramisk råwaferenhet med et sentralt kanalsjikt i sandwich mellom to aktive, tette membransjikt med to ytre keramiske forløperbærersjikt.
[0078] I den første av utførelsesformene ovenfor blir den keramiske råwaferenhet fullført som vist i fig. 6A ved å kutte hull, for eksempel fire hull 601, 603, 605 og 607, helt igjennom senterområdet av waferenheten. Hvis ønskelig kan det benyttes mer enn fire hull. Hull 601 skjærer og er i strømningskommunikasjon med spaltene 503 og 509 (fig. 5). På samme måte skjærer hullet 607 og er i strømningskommunikasjon med spaltene 505 og 511 (fig. 5). Hullene 601 og 607 tilveiebringer så indre manifolder i strømningskommunikasjon med spaltene 403 og 407 (fig. 4) og med spaltene i de rektangulære kanalområder 507 og 513 (fig. 5).
[0079] I den andre av de to utførelsesformer blir den keramiske råwaferenhet fullført som vist i fig. 6B ved å skjære hull, for eksempel fire hull 609, 611, 613 og 615 fullstendig gjennom senterområdet av waferenheten. Mer enn fire hull kan benyttes hvis dette er ønskelig. Hull 609 skjærer og er i strømningskommunikasjon med spaltene 503 og 509 (fig. 5). På samme måte skjærer hullet 605 og er i strømnings-kommunikasjon med spaltene 505 og 511 (fig. 5). Hullene 609 og 615 gir således indre manifolder i strømningskommunikasjon med spaltene 403 og 407 (fig. 4) og med spaltene i de rektangulære bærersjikt inneholdende det keramiske råmateriale som er en forløper for det porøse bærermaterialet. Det gjenværende området av bærersjiktet, det vil si området som omgir hullene 609 og 615, området 617 og 619, inneholder den keramiske råteip som beskrevet ovenfor som er en forløper for et tett, keramisk materiale.
[0080] Disse keramiske råwaferenheter blir så brent for å sintre alt keramisk materiale i enhetene. Etter brenning tillater den indre konfigurasjon av de ferdige waferenehter i fig. 6A og 6B gass å strømme gjennom hull 601 eller 609, gjennom spaltene 403 og 407 så vel som spaltene i området 507 og 513 for derved å bringe gassen i kontakt med overflatene av de to aktive, tette membransjikt på begge sider av det sentrale kanal-bærersjikt 501. Etter kontakt med de to aktive, tette membransjikt strømmer gassen inn i hull 607 eller 615. Hullene 603 og 611, og hullene 605 og 613 er ikke i direkte strømningskommunikasjon med de indre spalter og kanaler i kanalbærersjiktet 501 fordi disse hull passerer igjennom midtområdet av bærersjiktet mellom spaltområdene 507 og 513. Hullene 603 og 605, eller hullene 611 og 613, kan tjene som del av en stabelstrømningsmanifold som beskrevet nedenfor.
[0081] De ferdige waferenheter i fig. 6A og 6B kan ha en bredde mellom 5 og 40 cm, en lengde mellom 5 og 40 cm og en tykkelse mellom 1,5 og 8 mm.
[0082] Den indre struktur for waferenhetene som beskrevet ovenfor er vist i fig. 7A som (ikke nødvendigvis i målestokk) viser et representativt snitt 1-1 i fig. 6A og 6B. De ytre bærersjikt 701 og 703 av porøst, keramisk materiale er beskrevet tidligere som porøst bærersjikt 3 i fig. 1. Det aktive, tette membransjikt 705 og 707 er beskrevet tidligere som aktive membransjikt 1 i fig. 1. Spaltbærersjikt 709 tilsvarer det spaltede bærersjikt 401 i fig. 4 og viser deler 711 av parallelle bæreribber 405 eller 409 i fig. 4. Også vist er representative, åpne spalter 713 som tilsvarer parallelle spalter 403 eller 407 i fig. 4.
[0083] Strømningskanalsjikt 715 og 717 tilsvarer strømningskanalsjiktet i fig. 2 og det forstørrede riss i fig. 3. Representative, åpne kanaler 719 tilsvarer de åpne kanaler 301 som er dannet av alternerende bæreribber 303 i fig. 3. Representative, mellomliggende bæreribber 721 og 723 tilsvarer mellomliggende bæreribber 305 i fig. 3. Representative, åpne kanaler 725 er representative for åpne kanaler 301 som dannes av alternerende bæreribber 303 i fig. 3. Representative, mellomliggende bæreribber 727 og 729 tilsvarer mellomliggende bæreribber 305 i fig. 3. Representative åpne spalter 713 er videre enn mellomliggende bæreribber 721 o, 723, 727 og 729 slik at åpne kanaler 719 og 725 er i strømningskommunikasjon via åpne spalter 713.
[0084] Den indre strukturen for eksempel på waferenheten som beskrevet ovenfor er videre illustrert i fig. 7B som viser (ikke nødvendigvis i målestokk) et representativt indre snitt 2-2 i fig. 6A og 6B. Ytre bærersjikt 701 og 703 og aktive tette sjikt 705 og 707 er identiske med de i fig. 7A. Snittet 2,2 viser et lengderiss av et spaltet bærersjikt 709 hvilket riss tilsvarer lengdesnittet av en del av spaltsj iktene 403 eller 407 i fig. 4.
[0085] Strømningskanalsjikt 715 og 717 tilsvarer strømningskanalsjikt i fig. 2 og de forstørrede riss i fig. 3. Snittet 2-2 viser et snitt over åpne kanaler 301 og alternerende bæreribber 303 i fig. 3. Porøse bærersjikt 701 og 703 så vel som tette sjikt 705 og 707 er også vist i fig. 7B.
[0086] I fig. 7A og 7B kan et kanalbærersjikt defineres av et spaltet bærersjikt 709 og spaltede kanalsjikt 715 og 717. Kanalbærersjiktet har en første side som defineres av grenseflaten mellom den indre side av det tette sjikt 705 og strømningskanalsjiktet 715. Kanalbærersjiktet har en andre side som defineres av grenseflaten mellom den indre side av det tette sjikt 707 og strømningskanalsjiktet 717. Deler av det tette sjikt 705 er i kontakt med alternerende bæreribber 303 og andre deler er ikke i kontakt med disse ribber. Videre er deler av det tette sjikt 707 i kontakt med alternerende bæreribber 303 og andre deler er ikke i kontakt med disse ribber. Således er kun deler av et tett sjikt i virkelig kontakt med en side av et kanal-bærersjikt og de gjenværende deler av det tette sjikt er ikke i virkelig kontakt med kanalbærersjiktet.
[0087] I en alternativ utførelsesform kan et tynt belegg av porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale (ikke vist) være bragt på deler av de aktive, tette membransjikt 705 og 707 som vender mot de åpne kanaler 719 og 725 (fig 7A) og åpne kanaler 301 (fig. 7B). Disse deler er delene av aktive, tette membransjikt 705 og 707 som ikke er i kontakt med de mellomliggende bæreribber 721, 723, 727 og 729 (fig. 7A) og alternerende bæreribber 303 (fig. 7B). Dette belegget øker det aktive overflate-arealet av de aktive, tette membransjikt 705 og 707 og fremmer masseoverføring på grenseflaten mellom aktive, tette membransjikt 705 og 707 og oksidant eller oksygenholdig gass som strømmer gjennom oksidantstrømningskanalene. Belegget kan omfatte en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer på oksidantsiden. Den ene eller de flere katalysatorer kan omfatte metaller valgt blant eller forbindelser inneholdende metaller fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan.
[0088] Belegget kan være påført ved å helle en slurry av multikomponent metalloksidpulver gjennom kanalene i waferen etter at denne er satt sammen, enten i råtilstand eller etter sintring. Slurryen kan tildannes ved å blande multikomponent metalloksidpulver med en væske som vann eller et organisk oppløsningsmiddel. Dispergeringsmidler kan eventuelt settes til slurryen for å stabilisere dispersjonen av pulveret. Poredannende midler som mikrocellulose eller grafitt kan settes til slurryen for å understøtte dannelsen av porøsitet. Slurryen tvinges så til å strømme gjennom waferkanalene og å fylle kanalene med slurry. Væsken fra slurryen blir så fordampet fra det indre av waferen ved oppvarming av denne. Dette etterlater et belegg av multikomponent metalloksid pulver på den indre overflate av det tette sjikt så vel som på veggene av kanalene i kanalbærersjiktet. Alternativt blåser luft eller en annen gass igjennom kanalene etter at slurryen har fylt kanalene for å tvinge ut overskytende slurry og for å etterlate et belegg av slurry på den indre overflate av det tette sjikt så vel som veggene av kanalene eller kanalbærersjiktet. Slurryen tørkes så ved oppvarming av waferen for å fjerne væsken.
[0089] Multikomponent metalloksidpulveret blir så partielt sintret for å binde pulveret til den indre overflaten av det tette sjikt. Sintring av belegget gjennomføres ved først å varme opp for å fjerne væske eller organisk materiale som var tilstede i slurryen. Temperaturen økes så til et nivå som er tilstrekkelig til partielt å sintre pulveret og gi et godt adherende, porøst belegg av en multikomponent metalloksid på den indre overflate av det tette sjikt. Karakteristisk er betingelsene 900 til 1600 °C i 0,5 til 12 timer. Det porøse belegg kan være 1 til 100 um tykt og er fortrinnsvis <50 mikron tykt. Det porøse belegg kan være 10 til 50 % porøst og er fortrinnsvis 25 til 50 % porøst.
[0090] Den ferdige waferenhet som beskrevet i fig. 4, 5, 6A eller 6B, 7A eller 7B danner en av de prinsipielle, repeterende elementer for en multiwaferstabel. Det andre, repeterende elementet er den keramiske spacer eller avstandsstykke som er vist i fig. 8A og 8B. Det keramiske avstandsstykket består av et utvalgt, keramisk materiale, har åpninger 801 og 803 som er adskilt av en ribbe 805 og har en bredde tilsvarende bredden av waferenheten i fig. 6A og 6B. Det keramiske materialet bør være tett og ikke porøst slik at gass ikke kan strømme igjennom spacerveggene som omgir åpningene 801 og 803. Åpningen 801 er dimensjonert til å passe over hullene 601 og 603 i fig. 6A eller hullene 609 og 611 i fig. 6B. Åpningen 803 er dimensjonert for å passe over hullene 605 og 607 i fig. 6A eller hullene 613 og 615 i fig. 6B. Høyden av avstandsstykket (den vertikale dimensjonen i fig. 8A) kan være i størrelsesorden 0,5 til 5 mm.
[0091] Et antall waferenheter og avstandsstykker kan tildannes til en keramisk membranstabel som har alternerende wafere og spacere eller avstandsstykker som vist i front- henholdsvis siderissene i fig. 9A henholdsvis 9B. Denne keramiske stabelen kan fremstilles ved å sette sammen keramiske råkomponenter og så å brenne den resulterende råstabelenhet eller alternativt ved å brenne individuelle keramiske råkomponenter og så sette sammen de brente komponenter med en sammenføyende forbindelse som beskrevet nedenfor.
[0092] Rissene i fig. 9A og 9B illustrerer plasseringen av stabelkomponentene og er ikke i målestokk. Fig. 9A viser et antall parallelle waferenheter 901 og avstandsstykket eller spaceren 903, stablet kongruent og alternerende langs en akse 905. Waferenheten er båret i sentrum av stabelen av avstandsstykket og er utkravet til kantene av stabelen. Eventuelt kan avstandsstykket 907 være anordnet mellom waferne på motsatte sider av stabelen som vist for å gi støtte og å redusere bøyemomentet på waferen nær de sentrale avstandsstykker. Disse avstandsstykker kan forløpe over den fulle bredde av stabelen, det vil si forløpe loddrett på papirplanet i fig. 9A. Kappen 909 er anbragt på toppwaferen av stabelen for å lukke hullet 601, 603, 605 og 607 (fig. 6A) eller hullene 609, 611, 613 og 615 (fig. 6B).
[0093] Fig. 9B viser et sideriss av stabelen med waferen 901, avstandsstykket 907 og dekket eller enden 909. Dette riss tilsvarer et vertikalt kantriss av waferen i fig. 6A og 6B. Åpningene 911 (hver av hvilke tilsvarer åpningen 801 i spaceren i fig. 8A og 8B) og hull 601 og 603 (fig. 6A) eller hull 609 og 611 (fig. 6B) danner en indre manifold som forløper gjennom lengden av stabelen. På samme måte danner åpningen 913 (hver av hvilke tilsvarer åpningen 803 i avstandsstykket i fig. 8A og 8B) og hullene 605 og 607 (fig. 6A) eller hullene 613 og 615 (fig. 6B) en indre manifold som forløper gjennom lengden av stabelen. Disse to indre manifolder er i strømningskommunikasjon gjennom waferne via de indre spalter og kanaler i kanalbærersjiktet som beskrevet tidligere. En fullstendig stabel, en del av hvilken er vist skjematisk i fig. 9A og 9B, kan inneholde mellom 1 og 200 wafere og kan ha en høyde på 2,5 mm til 2,6 m. Satt sammen av keramiske råstabelkomponenter kan stabelen som beskrevet ovenfor sintres ved brenning ved temperaturer i området 1000 til 1600 °C i 0,5 til 12 timer.
[0094] Alternativt kan stabelen som beskrevet ovenfor fremstilles ved først å sette sammen et antall individuelle råwafere som beskrevet ovenfor, tildanne et antall råavstandsstykker som beskrevet ovenfor og sintre disse individuelle keramiske råwafere og spacersubkomponenter ved temperaturer fira 1000 til 1600 °C i 0,5 til 12 timer. Wafersubkomponentene kan omfatte et første multikomponent metalloksid med en første krystallstruktur valgt fra gruppen bestående av en perovskittisk struktur og en fluorittstruktur og spacersubkomponenten kan omfatte et andre, multikomponent metalloksid med en andre krystallstruktur identisk med den første krystallstruktur. De første og andre multikomponent metalloksidblandinger kan være de samme. I et eksempel på en stabelenhet kan wafer- og spacersubkomponenter begge ha en sammensetning som definert ved formelen (Lao,85Cao,i5)i,oi Fe03.
[0095] Sintrede wafer- og spacersubkomponenter kan så settes sammen til en stabel som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 9A og 9B ved på hver grenseflate mellom en wafer og en spacer å legge på et sammenføyningsmateriale omfattende minst ett metalloksid. Det minst ene metalloksid kan omfatte minst ett delt metall inneholdt i minst ett av det første multikomponent metalloksid og det andre multikomponent metalloksid. Sammenføyningsmaterialet er fortrinnsvis fritt for karbon, silisium, germanium, tinn, bly, fosfor og tellur. Det minst ene metalloksid i sammenføyningsmaterialet har fortrinnsvis et smeltepunkt under sintringstemperaturen for det første multikomponent metalloksid og under sintringstemperaturen for det andre multikomponent metalloksid. Stabelen som dannes på denne måte oppvarmes til en temperatur over smeltepunktet for det minst ene metalloksid i sammenføyningsmaterialet, under sintringstemperaturen for det første multikomponent metalloksid og under sintringstemperaturen for det andre multikomponent metalloksid. Dette gir en ferdig stabel som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 9A og 9B.
[0096] I et eksempel på en metode for fremstilling av elementene som beskrevet ovenfor ble det tildannet en masse ved å sette 920,2 gram (Lao,9Cao,i)i,oo5Fe03pulver og 9,2 gram Fe2C«3 til en enliters høydensitets polyetylenbeholder inneholdende et kilo sferisk zirkoniamedium, 242,1 gram reagenskvalitet toluen, 60,5 denaturert etanol og 4,65 g polyvinylbutyral. Massen ble bragt på en malingsryster i 30 minutter. Mykner (53,56 gram butylbenzylftalat) og bindemiddel (48,9 g polyvinylbutyral) ble satt til massen og det hele bragt tilbake på malingsrysteren i ytterligere en time. Massen ble så rullet over natten og en viskositet på 1500 mPa-s ble målt ved bruk av viskosimeter ved 25 °C. Massen eller slippen ble så filtrert, avgasset og støpt på polyester for å oppnå tørket teip med en tykkelse på 250 um. Stykker med riktig form og dimensjoner ble skåret ut av denne teip og anbragt mellom waferne og spacerne som skulle føyes sammen for derved å danne en stabel. Det ble lagt på et trykk på 170 kPa og enhenten ble langsomt varmet opp til 1250 °C for å fjerne organisk materiale og sintre sammen-føyningsforbindelsen for derved å danne en lekkasjetetthetsstabel.
[0097] En tilsvarende teknologi er beskrevet i to paralleltløpende søknader, inngitt på samme dato, en med tittelen "Fremgangsmåte for å forene ITM-materialer ved bruk av en partielt eller fulltransielt flytende fase", og har fullmektigens dok. nr 06272 USA, og den andre med tittelen "Fremgangsmåte for tildanning av en sammenføyning" og med fullmektigens dok. nr 06067 USA.
[0098] I en alternativ utførelsesform kan et tynt belegg av porøst, blandet-ledende multikomponent metalloksidmateriale bringes på deler av de aktive, tette membransjikt i den ferdige, keramiske stabel i fig. 9A, 9B og 10. Som beskrevet ovenfor for waferenheten legges dette belegg på delene av de aktive, tette membransjikt som vender mot de indre oksidantgasstrømningskanaler og som ikke er i kontakt med mellomliggende og alternerende bæreribber. I denne utførelsesform kan belegget legges på de indre områder av den ferdige, keramiske stabel inkludert de aktive, tette membransjikt. Belegget øker det aktive overflateraeal av de aktive, tette membransjikt og fremmer masseoverføring ved grenseflaten mellom aktive, tette membransjikt og oksidant- eller oksygenholdig gass som strømmer gjennom oksidantstrømnings-kanalene. Belegget kan omfatte en eller flere oksygenreduksjonskatalysatorer på oksidantsiden. Den ene eller de flere katalysatorer kan omfatte metaller valgt blant eller forbindelser inneholdende metaller valgt fra gruppen bestående av platina, palladium, ruthenium, gull, sølv, vismut, barium, vanadium, molybden, cerium, praseodym, kobolt, rhodium og mangan.
[0099] Belegget kan legges på ved å føre en slurry av multikomponent metalloksidpulver gjennom kanalene av stabelen etter at den er satt sammen. Slurryen kan tildannes ved å blande multikomponent metalloksidpulver med en væske som vann eller et organisk oppløsningsmiddel. Dispergeringsmidler kan eventuelt settes til slurryen for å stabilisere dispersjonen av pulveret. Poredannende midler som mikro-celluose eller grafitt kan settes til slurryen for å understøtte porøsitetsdannelsen. Slurryen tvinges så til å strømme igjennom kanalene i stabelen og fylle kanalene med slurry. Væsken fra slurryen helles så av og gjenværende slurry inne i stabelen tørkes ved oppvarming av stabelen. Dette lar tilbake et belegg av multikomponent metalloksidpulver på alle de indre overflater av stabelen inkludert de eksponerte, tette sjikt. Alternativt kan luft eller en annen gass blåses igjennom kanalene etter at slurryen har fylt kanalene for å tvinge ut overskytende slurry og for å etterlate et belegg av slurryen på den indre overflate av det tette sjikt så vel som på veggene av kanalene av kanalbærersjiktet i stabelen. Slurryen kan så tørkes ved oppvarming av stabelen for å fjerne væske.
[00100] Multikomponent metalloksidpulveret blir så partielt sintret for å binde pulveret til den indre overflate av det tette sjikt. Sintring av belegget gjennomføres ved først å varme opp stabelen for å fjerne tilstedeværende væske eller organisk materiale som var til stede i slurryen. Temperaturen økes så til et nivå som er tilstrekkelig til partielt å sintre pulveret, og gi et godt adherende porøst belegg av multikomponent metalloksid på de indre overflater av stabelen inkludert de eksponerte overflatedeler av de tette, aktive sjikt. Typiske betingelser er 900-1600 °C i 0,5 til 12 timer.
[00101] Et antall ferdige, keramiske stabler kan kjøres ved temperaturer i området 650 til 1100 °C for å konvertere en reaktanthydrokarbonholdig fødegass og en oksygenholdig oksidantfødegass til et hydrokarbonoksidasjonsprodukt og ikke omsatt fødegass. Den hydrokarbonholdige fødegass kan bestå av en eller flere hydrokarbonforbindelser inneholdende mellom 1 og 6 karbonatomer. Den oksygenholdige oksidantfødegass kan omfatte luft, oksygenfattig luft eller forbrenningsprodukter inneholdende oksygen, nitrogen, karbondioksid og vann. Hydrokarbonoksidasjonsprodukter kan omfatte oksiderte hydrokarboner, partielt oksiderte hydrokarboner, hydrogen og/eller vann. I et eksempel på en anvendelse er den hydrokarbonholdige fødegass naturgass, oksidant-fødegassen er et forbrenningsprodukt inneholdende oksygen, nitrogen, karbondioksid og vann, og hydrokarbonoksidasjonsproduktet er syntesegass inneholdende hydrogen, karbonmonoksid, karbondioksid og vann.
[00102] Gassen strømmer i en stabel i drift som vist i fig. 10. Reaktantgass inneholdende hydrokarbonfødekomponenter strømmer inn i stabelen og strømmer over de ytre, porøse bærersjikt hver wafer. Reaktantgass og produkter trer ut på den motsatte side av stabelen som vist. Oksidantgass trer inn ved bunnen av stabelen og strømmer oppover gjennom den første indre manifold, gjennom kanalbærersjiktet i hver wafer og nedover gjennom den andre, indre manifold. Oksygenfattig oksidantgass forlater stabelen som vist. Oksidant- og reaktantgasser strømmer således gjennom stabelen i medstrøm.
[00103] Mens de plane, keramiske membrankomponenter og -stabler som beskrevet ovenfor har en rektangulær konfigurasjon og hver wafer har fire aktive membranarealer, er det mulig med andre trekk og konfigurasjoner som vil utnytte prinsippene som beskrevet ovenfor og som er inkludert i utførelsesformer av oppfinnelsen. Wafere kan være kvadratiske, runde eller ha en hvilken som helst annen ønsket form og kan ha mer enn fire eller mindre enn fire aktive membranområder. Andre konfigurasjoner for kanalene i kanalbærersjiktet kan tenkes å ligge innenfor utførelsesformen av oppfinnelsen. Andre, indre manifoldkonfigurasjoner er mulig innenfor rammen av oppfinnelsen, og vil avhenge av waferform og antallet aktive områder i hver wafer. For eksempel kan antallet og orienteringen av spaltene og kanalene i kanalbærersjiktet som beskrevet ovenfor også varieres for å forandre struktur- og strømningskarakteristika for sjiktet og disse variasjoner anses for å ligge innenfor oppfinnelsens utførelsesformer.

Claims (4)

1. Plan, keramisk kanalbærersjiktenhet, karakterisert ved at den omfatter: (a) et plant, keramisk, spaltet bærersjikt med en første overflate, en andre overflate og en ytre periferi, der det spaltede bærersjiktet inkluderer: (1) et område definert av et rett parallellogram som innelukker et første antall parallelle spalter som passerer gjennom bærersjiktet og er orientert parallelt med en første side og en motstående andre side av parallellogrammet, (2) et andre antall parallelle spalter som forløper gjennom bærersjiktet fra den første siden til den andre siden, er vinkelrette på det første antallet parallelle spalter og er anordnet mellom periferien og den første siden av parallellogrammet, og (3) et tredje antall parallelle spalter som passerer gjennom bæreren fra den første siden til den andre siden, er vinkelrette på det første antallet parallelle spalter og er anordnet mellom periferien og den andre siden av parallellogrammet; (b) et første plant, keramisk strømningskanalsjikt i kontakt med den første overflaten av det plane, keramiske, spaltede bærersjiktet, der det første plane, keramiske strømningskanalsjiktet inkluderer et antall parallelle strømningskanaler som strekker seg derigjennom, og der antallet parallelle strømmingskanaler er tilstøtende til, vinkelrette på og i fluidstrømningskommunikasjon med det første antallet parallelle spalter i bærersjiktet; (c) et andre plant, keramisk strømningskanalsjikt i kontakt med den andre overflaten av det plane, keramiske, spaltede bærersjiktet, der det andre plane strømningskanalsjiktet inkluderer et antall parallelle strømningskanaler som strekker seg derigjennom, og der antallet parallelle strømningskanaler er tilstøtende til, vinkelrette på og i fluidstrømningskommunikasjon med det første antallet parallelle spalter i bærersjiktet; og (d) en første og en andre serie parallelle spalter som passerer gjennom den keramiske kanalbærersjiktenheten som dannes av det første plane, keramiske strømningskanalsjiktet, bærersjiktet og det andre plane, keramiske strømningskanalsjiktet, der (1) den første og andre serien parallelle spalter er vinkelrette på antallet parallelle strømningskanaler i det første og andre plane, keramiske strømningskanalsj iktet, (2) den første serien parallelle spalter er anordnet mellom periferien og den første siden av parallellogrammet, og spaltene i den første serien parallelle spalter passerer gjennom og krysser det andre antallet parallelle spalter som strekker seg gjennom bærersjiktet, og (3) den andre serien parallelle spalter er anordnet mellom periferien og den andre siden av parallellogrammet, og spaltene i den andre serien parallelle spalter passerer gjennom og krysser det tredje antallet parallelle spalter som strekker seg gjennom bærersjiktet; der spaltene i den første og andre serien parallelle spalter er i fluidstrømningskommunikasjon med alle spalter i det første plane, keramiske strømningskanalsjiktet, bærersjiktet og det andre plane, keramiske strømningskanalsj iktet.
2. Plan, keramisk kanalbærersjiktenhet ifølge krav 1, der bredden av hver spalte i det første antallet parallelle spalter i det plane, keramiske, spaltede bærersjiktet er mellom omtrent 0,2 og omtrent 2 mm, og avstanden mellom tilstøtende parallelle spalter i det første antallet parallelle spalter er mellom omtrent 0,2 og omtrent 4 mm.
3. Fremgangsmåte for fremstilling av en råkeram,, plan kanalbærersjiktenhet, karakterisert ved at den omfatter: (a) å fremstille et råkeramt, plant, spaltet bærersjikt med en første overflate, en andre overflate og en ytre periferi, der det spaltede bærersjiktet inkluderer: (1) områder på den første og andre overflaten der hvert område er definert av et rett parallellogram innenfor den ytre periferien der hvert parallellogram har en første side og en motstående andre side, (2) et første antall parallelle spalter som strekker seg gjennom bærersjiktet fra den første siden til den andre siden, er vinkelrette på den første siden av hvert parallellogram og er anordnet mellom periferien og den første siden av hvert parallellogram, og (3) et andre antall parallelle spalter som passerer gjennom bæreren fra den første siden til den andre siden, er vinkelrette på den andre siden av hvert parallellogram og er anordnet mellom periferien og den andre siden av hvert parallellogram; (b) å fremstille et første og et andre råkeramt, plant strømningskanalsjikt, som hvert inkluderer et antall parallelle strømningskanaler som strekker seg derigjennom; (c) å anbringe det første råkerame, plane strømningskanalsjiktet i kontakt med den første overflaten av det råkerame, plane, spaltede bærersjiktet slik at antallet parallelle strømningskanaler er orientert parallelt med det første og andre antallet parallelle spalter i bærersjiktet og er anordnet innen området på den første overflaten som defineres av det rette parallellogrammet; (d) å anbringe det andre råkerame, plane strømningskanalsjiktet i kontakt med den andre overflaten av det råkerame, plane, spaltede bærersjiktet slik at antallet parallelle strømningskanaler er orientert parallelt med det første og andre antallet parallelle spalter i bærersjiktet og er anordnet innen området på den andre overflaten som defineres av det rette parallellogrammet; og (e) å kutte en første og en andre serie parallelle spalter gjennom den råkerame, plane kanalbærersjiktenheten som er dannet av det første råkerame, plane strømningskanalsjiktet, det råkerame, plane, spaltede bærersjiktet og det andre råkerame, plane strømningskanalsjiktet, der (1) den første og andre serien parallelle spalter er vinkelrette på antallet parallelle strømningskanaler i det første og andre råkerame, plane strømningskanalsj iktet, (2) den første serien parallelle spalter er anordnet mellom periferien og den første siden av parallellogrammet, og spaltene i den første serien parallelle spalter passerer gjennom og krysser det første antallet parallelle spalter som strekker seg gjennom bærersjiktet, (3) den andre serien parallelle spalter er anordnet mellom periferien og den andre siden av parallellogrammet, og spaltene i den andre serien parallelle spalter passerer gjennom og krysser det andre antallet parallelle spalter som strekker seg gjennom bærersjiktet; og (f) å skjære en tredje serie parallelle spalter gjennom den råkerame, plane kanalbærersjiktenheten som dannes av det første råkerame, plane strømningskanalsjiktet, det råkerame, plane, spaltede bærersjiktet og det andre råkerame, plane strømningskanalsjiktet, der spaltene i den tredje serien parallelle spalter er parallelle med spalter i den første og andre serien parallelle spalter og ligger mellom den første og andre serien parallelle spalter; der spaltene i den første og andre serien parallelle spalter er i fluidstrømningskommunikasjon med alle spalter i det første råkerame, plane strømningskanalsjiktet, det råkerame, plane, spaltede bærersjiktet og det andre råkerame, plane strømningskanalsjiktet.
4. Råkeram, plan kanalsjiktenhet ifølge krav 3, der det keramiske multikomponent metalloksidmaterialet inkluderer en eller flere komponenter med den generelle sammensetningen
der 1,0 > x > 0,5; 1,1 > y > 1,0 og 8 er et tall som gjør materialsammensetningen ladningsnøytral.
NO20121149A 2003-03-21 2012-10-10 Plan, keramisk kanalsjiktenhet NO335501B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/394,620 US7279027B2 (en) 2003-03-21 2003-03-21 Planar ceramic membrane assembly and oxidation reactor system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20121149L true NO20121149L (no) 2004-09-22
NO335501B1 NO335501B1 (no) 2014-12-22

Family

ID=32824929

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20041189A NO332852B1 (no) 2003-03-21 2004-03-19 Plan, keramisk membranenhet og oksidasjonsreaktorsystem
NO20121149A NO335501B1 (no) 2003-03-21 2012-10-10 Plan, keramisk kanalsjiktenhet

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20041189A NO332852B1 (no) 2003-03-21 2004-03-19 Plan, keramisk membranenhet og oksidasjonsreaktorsystem

Country Status (11)

Country Link
US (2) US7279027B2 (no)
EP (2) EP2353703B1 (no)
JP (1) JP4499455B2 (no)
KR (1) KR100599152B1 (no)
CN (2) CN100528800C (no)
AT (1) ATE527048T1 (no)
AU (1) AU2004201122B2 (no)
EA (2) EA009406B1 (no)
ES (2) ES2370819T3 (no)
NO (2) NO332852B1 (no)
ZA (1) ZA200402096B (no)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7658788B2 (en) * 2003-08-06 2010-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane module and vessel system with directed internal gas flow
US7179323B2 (en) * 2003-08-06 2007-02-20 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane module and vessel system
US7425231B2 (en) 2003-08-06 2008-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems
US7122072B2 (en) * 2003-11-17 2006-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Controlled heating and cooling of mixed conducting metal oxide materials
US7771519B2 (en) 2005-01-03 2010-08-10 Air Products And Chemicals, Inc. Liners for ion transport membrane systems
US7955423B2 (en) * 2005-03-21 2011-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Solid-state membrane module
JP4826123B2 (ja) * 2005-04-15 2011-11-30 株式会社日立製作所 水素供給装置および水素供給方法
JP2007013502A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Kyocera Corp デジタル放送受信装置および動作制御方法
US7703472B2 (en) 2005-12-07 2010-04-27 Air Products And Chemicals, Inc. Module isolation devices
GB0617498D0 (en) 2006-09-06 2006-10-18 Boc Group Plc Method of pumping gas
ES2476801T3 (es) * 2007-02-20 2014-07-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Un método para reacondicionar una membrana de separación de gases
US8262755B2 (en) * 2007-06-05 2012-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Staged membrane oxidation reactor system
EP2030673A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-04 The Technical University of Denmark (DTU) Cheap thin film oxygen membranes
CN101815574A (zh) * 2007-10-02 2010-08-25 康帕克特Gtl有限公司 使用平行单元的气至液装置
US20110263912A1 (en) 2007-11-07 2011-10-27 Air Products And Chemicals, Inc. Control Of Kinetic Decomposition In Mixed Conducting Ion Transport Membranes
CN101497049B (zh) * 2008-01-30 2011-05-18 日立电线株式会社 催化剂载体的制造方法、催化剂载体及燃料电池单元的电极
DE102008016158A1 (de) * 2008-03-28 2009-10-01 Forschungszentrum Jülich GmbH Sauerstoff durchlässige Membran sowie Verfahren zu dessen Herstellung
US8287762B2 (en) 2010-04-02 2012-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of staged membrane oxidation reactor systems
US8148583B2 (en) 2010-05-06 2012-04-03 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems
US8455382B2 (en) * 2010-05-25 2013-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Fabrication of catalyzed ion transport membrane systems
WO2014016746A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Koninklijke Philips N.V. Oxygen separation device for a pressure swing adsorption system
JP6130182B2 (ja) * 2013-03-26 2017-05-17 日東電工株式会社 通気部材
JP6130183B2 (ja) 2013-03-26 2017-05-17 日東電工株式会社 通気部材
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
EP2898937A1 (en) 2014-01-28 2015-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module for oxygen separation
US20150209721A1 (en) * 2014-01-28 2015-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Solid-State Membrane Module
EP2898936A1 (en) 2014-01-28 2015-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module for oxygen separation
US9028720B1 (en) 2014-03-05 2015-05-12 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membrane reactor systems and methods for producing synthesis gas
RU2699551C2 (ru) * 2014-11-11 2019-09-06 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Высокоемкие структуры и монолиты посредством печати пасты
KR102154420B1 (ko) * 2016-04-01 2020-09-10 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 촉매-함유 산소 수송막
CN109865436B (zh) * 2017-12-01 2021-07-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种板状透氧膜组件的制备方法
KR102020778B1 (ko) 2018-02-12 2019-11-04 한국에너지기술연구원 세라믹 산소 분리막 모듈 및 그 제조방법
US11136238B2 (en) 2018-05-21 2021-10-05 Praxair Technology, Inc. OTM syngas panel with gas heated reformer
US10632447B2 (en) * 2018-08-28 2020-04-28 Molecule Works Inc. Reactor for hydrothermal growth of structured materials
KR102752202B1 (ko) * 2019-09-20 2025-01-14 오씨아이 주식회사 질화규소 기판의 제조 방법
JP7004042B1 (ja) 2020-08-21 2022-02-10 株式会社明電舎 セラミック平膜
JP7004043B1 (ja) 2020-08-21 2022-02-10 株式会社明電舎 セラミック平膜
CN112174649A (zh) * 2020-09-28 2021-01-05 景德镇陶瓷大学 一种大口径柱状陶瓷膜支撑体的制备方法及其陶瓷膜制品
CN116003130A (zh) * 2022-04-20 2023-04-25 临沂临虹无机材料有限公司 一种通过流延薄膜和粉体干压制造多层陶瓷晶片的方法
CN117427507A (zh) * 2023-09-14 2024-01-23 广东粤海水务股份有限公司 一种低金属离子浸出的陶瓷催化膜及其制备方法
KR20250178540A (ko) * 2024-06-19 2025-12-29 이화여자대학교 산학협력단 중간층이 제거된 수처리용 세라믹 나노여과 멤브레인 및 이의 제조방법
CN119113814B (zh) * 2024-11-12 2025-04-08 水清华(天津)生态科技有限公司 平板陶瓷膜、过滤装置及过滤系统

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9516755D0 (en) * 1995-08-16 1995-10-18 Normalair Garrett Ltd Oxygen generating device
US4490445A (en) * 1982-05-24 1984-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Solid oxide electrochemical energy converter
US4791079A (en) 1986-06-09 1988-12-13 Arco Chemical Company Ceramic membrane for hydrocarbon conversion
US5306411A (en) 1989-05-25 1994-04-26 The Standard Oil Company Solid multi-component membranes, electrochemical reactor components, electrochemical reactors and use of membranes, reactor components, and reactor for oxidation reactions
US5240480A (en) * 1992-09-15 1993-08-31 Air Products And Chemicals, Inc. Composite mixed conductor membranes for producing oxygen
JPH06157004A (ja) * 1992-11-17 1994-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 接触式蒸気分解法による水素の製造装置
US5356728A (en) 1993-04-16 1994-10-18 Amoco Corporation Cross-flow electrochemical reactor cells, cross-flow reactors, and use of cross-flow reactors for oxidation reactions
US5569633A (en) * 1994-01-12 1996-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membranes with catalyzed dense layer
US5534471A (en) * 1994-01-12 1996-07-09 Air Products And Chemicals, Inc. Ion transport membranes with catalyzed mixed conducting porous layer
AU706663B2 (en) * 1994-09-23 1999-06-17 Standard Oil Company, The Oxygen permeable mixed conductor membranes
US5681373A (en) * 1995-03-13 1997-10-28 Air Products And Chemicals, Inc. Planar solid-state membrane module
US5599383A (en) * 1995-03-13 1997-02-04 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular solid-state membrane module
FR2756270B1 (fr) * 1996-11-22 1999-03-26 Rhodia Chimie Sa Compose du type lamo3, m etant l'aluminium, le gallium ou l'indium, sous forme poudre ou sous forme frittee, son procede de preparation et son utilisation en tant que conducteur d'oxygene
US5938822A (en) * 1997-05-02 1999-08-17 Praxair Technology, Inc. Solid electrolyte membrane with porous catalytically-enhancing constituents
US5846641A (en) 1997-03-20 1998-12-08 Exxon Research And Engineering Company Multi-layer membrane composites and their use in hydrocarbon partical oxidation
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
US6165553A (en) * 1998-08-26 2000-12-26 Praxair Technology, Inc. Method of fabricating ceramic membranes
US5935533A (en) * 1997-10-28 1999-08-10 Bp Amoco Corporation Membrane reactor hollow tube module with ceramic/metal interfacial zone
US6056807A (en) * 1998-01-26 2000-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Fluid separation devices capable of operating under high carbon dioxide partial pressures which utilize creep-resistant solid-state membranes formed from a mixed conducting multicomponent metallic oxide
NO312342B1 (no) * 1998-05-20 2002-04-29 Norsk Hydro As En tett enfase membran med bade hoy ionisk og hoy elektronisk ledningsevne og anvendelse derav
WO2000032512A1 (en) * 1998-12-02 2000-06-08 Massachusetts Institute Of Technology Integrated palladium-based micromembranes for hydrogen separation and hydrogenation/dehydrogenation reactions
US6368383B1 (en) * 1999-06-08 2002-04-09 Praxair Technology, Inc. Method of separating oxygen with the use of composite ceramic membranes
US7601270B1 (en) * 1999-06-28 2009-10-13 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US6146549A (en) * 1999-08-04 2000-11-14 Eltron Research, Inc. Ceramic membranes for catalytic membrane reactors with high ionic conductivities and low expansion properties
NO313493B1 (no) * 1999-09-28 2002-10-14 Norsk Hydro As Fast flerkomponent membran omfattende et blandet metalloksid for bruk i en reaktor for produksjon av varme eller syntesegass
CN1305864A (zh) * 2000-01-20 2001-08-01 普拉塞尔技术有限公司 电子传导相比例低的多相固体离子和电子传导膜及其制法
US6492290B1 (en) * 2000-08-22 2002-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed conducting membranes for syngas production
JP4293775B2 (ja) * 2001-10-15 2009-07-08 帝国石油株式会社 触媒化されたセラミックス複合材およびその製造方法、ならびにセラミックス膜式反応器
US7151067B2 (en) 2001-10-15 2006-12-19 Nippon Steel Corporation Porcelain composition, composite material comprising catalyst and ceramic, film reactor, method for producing synthetic gas, apparatus for producing synthetic gas and method for activating catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
US7279027B2 (en) 2007-10-09
EP1459800A3 (en) 2009-12-16
EA009406B1 (ru) 2007-12-28
EP2353703B1 (en) 2013-01-09
EA007660B1 (ru) 2006-12-29
ATE527048T1 (de) 2011-10-15
AU2004201122B2 (en) 2005-07-28
CN1550475A (zh) 2004-12-01
ZA200402096B (en) 2005-11-30
KR100599152B1 (ko) 2006-07-12
JP4499455B2 (ja) 2010-07-07
NO332852B1 (no) 2013-01-21
US20080085236A1 (en) 2008-04-10
EA200400335A1 (ru) 2004-10-28
NO20041189L (no) 2004-09-22
CN100528800C (zh) 2009-08-19
EA200601280A1 (ru) 2006-12-29
US20040186018A1 (en) 2004-09-23
EP1459800B1 (en) 2011-10-05
ES2398902T3 (es) 2013-03-22
ES2370819T3 (es) 2011-12-23
US7513932B2 (en) 2009-04-07
CN101579644B (zh) 2012-04-04
AU2004201122A1 (en) 2004-10-07
JP2004283826A (ja) 2004-10-14
EP2353703A1 (en) 2011-08-10
EP1459800A2 (en) 2004-09-22
CN101579644A (zh) 2009-11-18
KR20040083377A (ko) 2004-10-01
NO335501B1 (no) 2014-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20121149L (no) Plan keramisk membransammenstilling og oksidasjonsreaktorsystem
US6492290B1 (en) Mixed conducting membranes for syngas production
US8114193B2 (en) Ion transport membrane module and vessel system
US5498278A (en) Composite hydrogen separation element and module
US5645626A (en) Composite hydrogen separation element and module
AU2001295502A1 (en) Mixed conducting membranes for syngas production
US7955423B2 (en) Solid-state membrane module

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees