Spôsob iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze

Číslo patentu: 283767

Dátum: 11.12.2003

Autori: Mehdizadech Mehrdad, Koch Theodore, Bueker David Julian

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Zlepšený spôsob iniciácie katalyzovanej chemickej reakcie v plynnej fáze zahŕňajúci poskytnutie reaktorovej nádoby (10), v ktorej sa plynný reaktant kontinuálne prechádzajúci reaktorom kontaktuje s tuhým kovovým katalyzátorom (18), s indukčnou cievkou (14) vnútri reaktora (10) na vstupnej strane katalyzátora a s pórovitou teplotnou bariérou a bariérou na ochranu pred iskrami a žiarením (17) medzi indukčnou cievkou (14) a tuhým katalyzátorom (18). Podľa zlepšeného spôsobu iniciácie sa kovový katalyzátor (18) indukčne zohrieva, aby sa iniciovala chemická reakcia, po iniciácii sa indukčný ohrev preruší a exotermický priebeh chemickej reakcie potom zaručuje udržiavanie reakčnej teploty. Taký reaktor a spôsob činnosti je užitočný najmä na kontinuálnu výrobu kyanovodíka Andrussowovým procesom.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka nového spôsobu iniciácie chemickej reakcie V plynnej fáze v prítomnosti tuhého katalyzátora. Špecifickejšie, ale bez obmedzenia sa vynález týka reakcie V plynnej fáze s kontinuálnym priebehom, pri ktorej amoniak reaguje s ubľovodíkom v prítomnosti kyslíka a katalyzátora na báze platinoveho kovu s cieľom vyrobiť kyanovodik, a využitia indukčnej cievky vnútri reaktora na indukčný ohrev kovového katalyzátora a iniciáciu exotermickej reakcie.Koncepcia využitia indukčného ohrevu na zohrievanie katalyzátora počas chemickej reakcie V plynnej fáze pri zvýšenej teplote je v doterajšom stave techniky všeobecne známa. Napríklad US patent č. 5 110 996 zverejňuje spôsob výroby vinylidénfluoridu reakciou dichlórfluórmetánu s metánom V indukčne vyhrievanej reakčnej rúrke obsahujúcej náplň z nekovového materiálu a pripadne kovový katalyzátor.Podobne PCT patentová prihláška W 0 95/21126 zverejňuje prípravu kyanovodíka reakciou amoniaku a uhľovodíkovćho plynu V indukčne vyhrievanej kremennej reaktorovej rúrke. V tomto objave sa zohrieva katalyzátor na báze platinového kovu V reaktorovej rúrke za prítomnosti indukčnej cievky špirálovo ovinutej okolo vonkajšej časti kremennej rúrky. Táto cievka je budená pomocou indukčného zdroja energie, ktorý by mohol dodávať aj impulzový výkon. Na zvláštnu endotermickú reakciu, ktorá sa využíva V tomto odkaze, sa navrhuje frekvencia v rozsahu 0,5 až 30 MHz na udržiavanie reakčnej teploty 600 až približne 1200 °C. Indukčnou cievkou ovinutou okolo vonkaj ška reaktorovej rúrky je samotná kovová rúrka, ktorou cirkuluje chladiaca voda. Odkaz navrhuje aj rôzne formy kovového katalyzátora zahŕňajúce kovovú sieťku, keramický substrát s kovom dispergovaným na povrchu alebo keramické zrná pokryté kovom tak, aby tieto katalyzátory mali memú elektrickú vodivosť aspoň 1,0 siemens na meter, aby sa efektívne zohrievali pomocou indukcie.V doterajšom stave techniky je všeobecne známe aj to,že kyanovodik sa môže vyrábať jednou z dvoch reakcií v plynnej fáze zahŕňajúcich katalyzovanú reakciu amoniaku a uhľovodíka. Teda kyanovodik sa najbežnejšie vyrába priemyselne bud exotermickým Andrussowovým spôsobom,alebo endotermickým spôsobom Degussa. Pri spôsobe Degussa sa arnoniak a typicky metán premieňa v neprítomnosti kyslíka na kyanovodik a vodík. Pretože reakcia sa uskutočňuje pri zvýšenej teplote (typicky pri teplote vyššej ako 1200 °C) a je endotennická, prenos tepla je významným pragmatickým problémom. Naproti tomu Andrussowov spôsob využíva kyslík (t. j. vzduch), ktorý má za následok exoterrnickú reakciu s vodou ako vedľajším produktom, Použitie nadbytku uhľovodíka a kyslíka poskytuje aj príležitosť dodávať potrebnú tepelnú energiu na udržiavanie požadovanej zvýšenej reakčnej teploty. Teda Andrussowov spôsob môže mať V zásade výhodu oproti spôsobu Degussa v zmiernení problémov spojených s prenosom tepla, ale to je istou nevýhodou vzhľadom na neúspech výroby potenciálne cennćho vedľajšieho výrobku. Pri Andrussowovom spôsobe aj pri spôsobe Degussa sa horúci produkt vystupujúci z reaktora musi ochladiť na teplotu nižšiu ako približne 300 C na zabránenie výskytu tepelného rozkladu.Pri Andrussowovom spôsobe sa musí katalyzovaná reakcia iniciovať pomocou vysokoteplotnej iniciácie, ktora sa má obmedzovať na blízkosť katalyzátora a neumožniť rozširovanie sa späť do prúdu horľavých reaktantov Vstupujúcich do kontinuálne zásobovaného reaktora. V doterajšom stave techniky je teda známe využívanie pórovitých teplotných bariér, bariér na ochranu pred iskrami a žiarením medzí tuhým katalyzátorom a prúdom plynných reaktantov a odolného vyhrievacieho drôtu uloženého V katalyzátore. Ale taký spôsob iniciácie reakcie sa ukázal ako nedostatočne spoľahlivý. Predložený vynález sa zaoberá týmto problémom, Podstata vynálezuSo zreteľom na uvedené sa teraz zistilo, že iniciácia procesu sa môže zlepšiť umiestnením indukčnej cievky priamo dovnútra rúrkového reaktora, poskytnutím toku plynu cez ňu a použitím tejto cievky priamo ako indukčneho zdroja energie. Katalyzátor sa zohrieva indukčne na iniciačnú teplotu procesu bez nutnosti priameho elektrického kontaktu. Tieto zlepšenia sa môžu čiastočne vysvetliť ako spôsobené zlepšenou schopnosťou regulovať priestorový vzájomný vzťah medzi indukčnou cievkou a indukčne zohrievaným kovovým katalyzátorom, t. j. rovnomernejšou radiálnou distribúciou v reaktore aj tesnejšou proximitou. Toto postupne umožňuje zväčšovanie priveľkých prierezov reaktora bez významného zníženia konverzie alebo selektivity dokonca i v prípadoch reakcií v plymnej fáze citlivých na teplotu, ako je výroba kyanovodíka z amoniaku a uhľovodíka v prítomnosti kyslíka.Predložený vynález teda poskytuje zlepšený spôsob iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze zahŕňajúci tieto krokya) poskytnutie reaktora na plynnú fázu obsahujúcehoi) reaktorovú nádobu obsahujúcu aspoň jeden prívodný prostriedok plynného reaktantu na zavádzanie plynného reaktantu do reaktorovej nádoby a aspoň jeden vypúšťací prostriedok produktu na odstraňovanie produktu z reaktorovej nádoby, ii) katalyzátor v tuhej fáze účinne umiestnený V reaktorovej nádobe, aby bol v kontakte s plynným reaktantom prechádzajúcim z prívodnćho prostriedku reaktantu k vypúšťaciemu prostriedku produktu a účinne prispôsobený nato, aby sa indukčne zohrieval, iii) indukčnú cievku účinne umiestnenú v reaktorovej nádobe tak, aby sa katalyzátor v tuhej fáze indukčne zohrieval, a účinne umiestnenú na prechod plynu cez ňu aiv) pórovité teplotné bariéry, bariéry na ochranu pred iskrami a žiarením účinne umiestnené medzi tuhým katalyzátorom a plynným reaktantom na obmedzenie chemickej reakcie do oblasti katalyzátora a zabránenie rozširovaniu reakcie späť smerom k prívodub) zavádzanie plynných reaktantov do prívodu reaktorovej nádobyc) zapálenie reaktantov pomocou indukčného ohrevu katalyzátora V tuhej fáze použitím indukčnej cievky ako indukčného zdroja energie ad) prerušovanie indukčného ohrevu a udržiavanie reakčnej teploty využitím exotermického tepla reakcie.Predložený vynález ďalej poskytuje altematívne uskutočnenie spôsobu iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze, pri ktorom je katalyzátor v tuhej fáze účinne prispôsobený na to, aby bol indukčne vyhrievaný, a ďalej zahŕňa aspoň jeden vodivý susceptor na zvýšenie indukčnej účinnosti počas spúšťania reakcie.Prehľad obrázkov na výkresochObrázok l je pohľadom na prierez jedného uskutočnenia chemického reaktora na plynnú fázu užitočného na uskutočňovanie zlepšeného spôsobu indukčnej iniciácie podľa predloženého vynálezu.Obrázok 2 je pohľadom na prierez altematívneho uskutočnenia chemického reaktora na plynnú fázu užitočného na uskutočňovanie zlepšeného spôsobu indukčnej iniciácie podľa predloženého vynálezu.Nasleduje podrobný opis vynálezu.Zlepšený spôsob indukčnej iniciácie reakcie v plynnej fáze podľa predloženého vynálezu, ako sa zavádza do reaktora používaného na riadenie chemickej reakcie v plynnej fáze pri zvýšenej teplote, ako pracuje a ako sa líši od predchádzajúcich známych indukčne vyhrievaných reaktorov a predchádzajúcich spôsobov iniciácie, a výhody a úžitok spojený s jeho použitím sa môže snáď najlepšie vysvetliť a porozumieť pomocou odkazu na výkresy. Napriklad obrázok l ilustruje kontinuálny reaktor na plynnú fázu, všeobecne označovaný číslom 10, ktorý, ked pracuje spôsobom podľa predloženého vynálezu, je užitočný najmä na výrobu kyanovodíka bežne označovanú ako Andrussowov spôsob. Andrussowov spôsob typicky zahŕňa katalytickú reakciu amoniaku a uhľovodíka,ako je rnetán, v prítomnosti kyslíka pri zvýšenej teplote, typicky vyššej ako 1100 °C, na výrobu kyanovodíka podľa nasledovnej exotermickej reakcieMalo by sa uvedomiť to, že aj ked sa zlepšený spôsob indukčnej iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze podľa predloženého vynálezu opisuje a špecificky ilustruje vzhľadom na vysokoteplotnú výrobu kyanovodika v plynnej fáze, rozumie sa, že vynález by sa nemal považovať za obmedzený na žiadnu danú reakciu. Mnoho z výhod a úžitkov spojených so zlepšeným spôsobom indukčnej iniciácie sa rovnako realizuje pri iných reakciách a procesoch uskutočňovaných V plynnej fáze pri zvýšenej teplote, kde reakcia, ktorá je sice exotermická a sama sa udržiava, vyžaduje na začiatku iniciáciu. Ani žiadna interpretácia nasledovného opisu a nárokov by nemala byť nenáležite obmedzená.Ako sa znázorňuje na obrázku l, indukčne zapaľovaný reaktor 10 v tomto špecifickom uskutočnení obsahuje všeobecne valcovitú reaktorovú nádobu 11, ktorá má na jednom konci prívod 12 v tvare kužeľa, cez ktorý sa privádzajú reaktanty metán, amoniak a kyslík (alebo vzduch). Na druhom konci je výstup 13 na odvádzanie produktov kyanovodíka a vody. Vnútrí reaktorovćj nádoby 11 je cievka 14 v tvare kruhovej slučky s prívodmi 15 a 15 vstupujúcimi do reaktora a vystupujúcimi z reaktora. Táto cievka 14 je vyrobená z kovovej rítrkoviny alebo kovovej tyče(napríklad z medenej rúrkoviny a podobne), aby mohla cez ňu prechádzať Chladiaca voda alebo inć médium na výmenu tepla. Cievka 14 je ďalej prispôsobená aj na pôsobenie ako primámá indukčná cievka pomocou pripojenia k indukčnému zdroju energie (neznázornené). Kruhová slučka cievky je zavesené naprieč časti vnútrajška reaktorovej nádoby 11 priamo susediac s vrchnou vrstvou 16 z Fiberfraxu, ktorá minimalizuje straty tepla a pc skytuje konečnú filtráciu privádzaněho plynu prechádzajúceho cez ňu. Priamo pod vrchnou vrstvou Fiberfrax 16 je vrstva peny z oxidu hlinitého, ktorá slúži ako ochranný kryt 17 (t. j. na ochranu plynnej zrnesi reaktantov, vstupujúcej do reaktora, pred predčasným zapálenim). Pod týmto ochranným krytom 17 je kovový katalyzátor 18. Katalyzátor 18 spočíva na perforovanej keramickej spodnej nosnej vrstve 19, ktorej diery majú menší priemer ako zmá neseného katalyzátora. Podtouto keramickou spodnou podperou je druhá keramická spodná nosná vrstva 20 taktiež s väčšou perforáciou.Toto špecifické uskutočnenie znázomené na obrázku 1 je určené na demonštráciu toho, ako je zlepšený indukčne zapaľovaný reaktor podľa predloženého vynálezu použiteľný a užitočný na mnohotvárnosť odlišných typov katalytických reakcií v plynnej fáze pri vysokej teplote. špecifickejšie a ako sa znázorňuje, katalyzátorom môže byť akýkoľvek časticový materiál v tuhej fáze schopný na to, aby bol índukčne zapálený (ohrievaný) a súčasne schopný na katalyzovanie požadovanej reakcie v plynnej fáze. Ale malo by sa ďalej uvedomiť, že katalyzátor V tuhej fáze nie je obmedzený na žiadnu danú fyzikálnu formu vrátane časticového materiálu. Všeobecne môže byť tento katalyzátor (ako aj susceptor použitý v alternatívnom uskutočnení podľa obrázka 2) aj vo forme jednej alebo viacerých vrstiev kovovej tkaniny, sieťky (ako je napríklad laserom perforovaná kovová fólia, tkané alebo netkané drôtené pletivo a podobne),diskrétnych rovinných kovových objektov (ako je napriklad pena kovu) alebo mnohonásobných vrstiev častíc katalyzátora peletového typu. Také formy katalyzátora sú kompletnejšie zverejnené a opisané v PCT patentovej prihláške W 0 95/21126 a verejne uvedenej US patentovej prihláške č. 08/887 549, registrovanej 3. júla 1997. Teda napríklad pri špecificky prednostnom uskutočnení využivajúcom Andrussowov spôsob je katalyzátorom 18 množina vrstiev tkanín, drôtov alebo sieťok z platinových kovov (napríklad platina a ródium navinuté na oxide hlinitom a podobne).V akomkoľvek indukčne vyhrievanom systéme sa len časť elektrickej energie, ktorá prechádza cievkou, skutočne rozptýli do určeného spracúvaného predmetu, v tomto prípade do katalyzátora. Zvyšok energie sa rozptýli do samotnej cievky, ktorá je zvyčajne vyrobená z medi. Energia rozptýlená v cievke sa obyčajne odstraňuje pomocou chladiaceho média, ako je voda, ktorá prúdi v cievke. Pomer energie spotrebovanej v určenom spracovávanom predmete k celkovej energií sa nazýva účinnosť cievky. V spôsobe podľa tohto vynálezu je účinnosť cievky dôležitá, pretože rýchlosť iniciácie a dosiahnutie iniciačnej teploty závisí od prikonu katalyzátora. Okrem toho V niektorých prípadoch nemusí byť chladenie cievky vodou alebo inou kvapalinou náležite uskutočniteľné vzhľadom na bezpečnostné okolnosti.Účinnosť cievky závisí od nmoho premenných, hlavne od memej vodivosti cievky a pracoviska a od geometrických faktorov, ako je vzdialenosť cievky od spracovávanćho predmetu. V danom systéme s indukčným ohrevom sa účinnosť cievky maximalizuje pre istý rozsah vodivosti spracovávaného predmetu, v tomto prípade katalyzátora. Príliš nizka alebo príliš vysoká vodivosť vedie k malej účinností.V určitých prípadoch je elektrická vodivosť katalyzátora taká, že účinnosť cievky je príliš nizka. Príkladom toho je to, keď katalyzátor je elektricky nevodivý. iným prikladom je to, keď katalyzátor má príliš vysokú elektrickú vodivosť a ešte ďalším príkladom je to, ked je potrebná veľká vzdialenosť medzi cievkou a katalyzátorom vzhľadom na vodivosť katalyzátora. Predložený vynález poskytuje spôsob iniciácie v tých prípadoch, kde je vodivý susceptor s vhodným geometrický/m tvarom a vodivosťou umiestnený v susedstve indukčnej cievky a katalyzátora. Obrázok 2 znázorňuje jedno také altemativne uskutočnenie využívajúce vodivý susceptor. Ako znázorňuje obrázok 2, ako susceptor sa používa platinová sieťka 21 a udržiava sa vzdialená od hlavného telesa katalyzátora 18 pomocou pórovitej keramickej vrstvy 22 (všetky ostatné prvky a funkcie sa identifikujú pomocou číslic tak, ako sa opisuje vzhľadom naobrázok l). Cievka 14 v tomto uskutočneníje účinnejšia pri ohreve susceptorovej vrstvy 21 z dvoch príčin. Po prvé vyšší odpor tenkej susceptorovej vrstvy zvyšuje účinnosť cievky a po druhé vzhľadom na tepelnú izoláciu medzi susceptorovou vrstvou a hlavným katalyzátorom sa teplo vytvorené v susceptore neodvádza preč, a preto možno ľahšie dosiahnuť vysokú iniciačnú teplotu. Po iniciácii reakcie pri susceptorovej vrstve táto postupuje k hlawiému telesu katalyzátora.V mnohých prípadoch využitie kvapalného chladiva, ako je voda, zavádzaného cez slučkovú cievku 14, nie je vhodné vzhľadom na možnosť presakovania chladiaceho média a možnosť rizika z hľadiska bezpečnosti alebo kontaminácie procesu. V takých prípadoch sa môže na konštrukciu indukčnej cievky namiesto dutého kovového materiálu použiť tuhá palica z kovu. Tuhá kovová palica by sa vzhľadom na vyššiu hmotnosť nezohrievala tak rýchlo a poskytne katalyzátoru alebo susceptoru dostatočný čas na zohriatie a zapálenie pred zvýšením teploty cievky. Zvýšenie teploty cievky v určitom rozmedzí môže mať mnoho negatívnych účinkov, ako je napríklad iniciácia procesu v nesprávnej polohe a poškodenie alebo roztavenie materiálu cievky. Okrem toho zohriatie cievky by zvyšovalo elektrický odpor a zvýšilo by sa dodávanie energie do cievky namiesto do katalyzátora.Keď nieje vhodné použitie kvapalného chladiva, ako je voda, a chladenie cievky je tiež nutné, potom môže dutou cievkou, vodičom, prechádzať prúd chladného plynu, napríklad vzduchu. Vhodným spôsobom vytvorenia chladného plymu môže byť využitie vírovej rúrky. Vírová rúrka,ktorá pracuje na báze expanzie stlačeného vzduchu, je lacným chladiacim zariadením a využíva len stlačený vzduch,ktorý je použiteľný na väčšine priemyselných plôch.Použitie tepelnoizolačnej vrstvy 16 a/alebo vrstvy 17 ochranného krytu medzi indukčnou cievkou a zohrievaným katalyzátorom (tu odkazovanými ako pórovité teplotné bariéry, bariéry na ochranu pred iskrami a žiarenim) poskytuje príležitosť na použitie takých reaktorov vo veľkom počte rozličných reakcií a minimalizuje zvýšenie teploty(t. j. v prúde chladiaceho média) v indukčnej cievke. Tieto bariéry pôsobia primáme na zabránenie vznieteniu reakcie späť smerom k prívodu reaktantov a samy osebe slúžia na obmedzovanie reakcie v plynnej fáze na oblasť katalyzátora. Všeobecne sa môže použiť akýkoľvek pórovitý materiál známy z doterajšieho stavu techniky, vrátane, ale bez obmedzenia, napríklad pórovitých keramických pien alebo materiálov s keramickým povlakom, termicky stálych nerastov a vláken, ich kombinácie a podobne. Ked sa na vnútomú podperu použije typicky difuzérová platňa, potom je vyrobená z kremeňa alebo nevodivého keramického materiálu. Alternatívne môže byť difuzérová platňa vyrobená z keramickej peny. Difuzérová platňa môže slúžiť aj na elektrickú izoláciu indukčnej cievky od indukčne zohrievaného katalyzátora.Aktuálna konštrukcia zlepšeného reaktora podľa predloženého vymálezu zahŕňa akékoľvek konvcnčné materiály všeobecne známe z doterajšieho stavu techniky ako užitočné pri výrobe indukčne vyhrievaných reaktorov. Prednostne sa reaktor vyrába z materiálov, ako je kremeň, materiály potiahnuté kremeňom, keramika, materiály potiahnuté keramikou, nehrdzavejúca oceľ a podobne. Predvida sa tiež,že sa môžu výhodne využiť rôzne nánosy alebo ochranné plátovania v závislosti od jednotlivých reakčných podmienok a reakcii. Jednotlivé výrobné spôsoby používané na zmontovanie reaktora sa môžu podobať akýmkoľvek metódam všeobecne známym v doterajšom stave techniky, zahŕňajúcim napríklad, ale bez obmedzenia, zváranie kovovýchkonštrukčných častí a/alebo lepenie použitím lepídiel keramicko-epoxidového typu alebo tlakové tesnenia a podobne. Všeobecne závisí výber jednotlivých materiálov, ako aj katalyzátora od toho, aká jednotlivá chemická reakcia a podmienky sa použijú.Zásadne sa v zlepšenom reaktore podľa predloženého vynálezu môže uskutočňovať akákoľvek katalyzovaná chemická reakcia v plynnej fáze pri zvýšenej teplote. Prednostne sa na výrobu kyanovodíka reakciou amoniaku a uhľovodĺka V prítomnosti kyslíka alebo vzduchu používa katalyzátor na báze platinových kovov. Ďalšie podrobnosti takej reakcie a metód na dosiahnutie toho sa môžu nájsť vo včlenených odkazoch W 0 95/221126 a US patentovej prihláške 08/887 549.Nasledovné príklady sa uvádzajú na kompletnejšiu demonštráciu a ďalšiu ilustráciu rozličných individuálnych aspektov a znakov predloženého vynálezu a ukážky sú určené na ďalšiu ilustráciu odlišností a výhod predloženého vynálezu. Tieto príklady sú uvažované ako neobmedzujúce a sú určené na ilustráciu vynálezu, ale nie sú mienené ako nenáležite obmedzujúce.Skonštruoval sa laboratómy kremenný reaktor s priemerom 5,08 cm a testoval sa na vyhodnotenie užitočnosti použitia vnútorného medeného induktora na iniciáciu reakcie. Reaktor sa skladal zo závitovej medenej cievky, katalyzátorového nosiča z keramickej peny s hrúbkou 0,476 cm, 40 vrstiev platinovej sieťky a napokon katalyzátorového nosiča z keramickej peny s hrúbkou 0,476 cm. Indukčná frekvencia bola 26 MHz. Testy sa uskutočnili na vyhodnotenie variantov inicíácie, prlkonu, ako aj na kontrolu toho. či prítomnosť medenej cievky v reakčnej komore by zapríčiňovala nepriaznivé účinky. Výsledky sú nasledovnéAko sa znázorňuje v uvedenej tabuľke, zapálenie (iniciácia) sa mohlo dosiahnuť za menej ako 10 sekúnd. Žiadne krátkodobé nepriaznivé javy, spôsobené prítomnosťou medi počas iniciácie reakcie, sa nemohli zistiť. Použité prietokovć rýchlosti boli nižšie ako pri iniciácii v typických zariadeniach, zodpovedajúc medznému množstvu HCN, ktorý sa môže pripraviť v laboratóriu.Zostavila sa súprava na overenie zohrievania katalyzátora pri prietokovej rýchlosti použitej pri iniciácii. Použilí sa dve formy katalyzátora, nezhustená (čerstvá) a stlačená(použitá). Zhustenie (stlačenie katalyzátora sa vyskytuje počas normálnej činnosti a nutnosť zapálenia reaktora mohla vzniknúť pri rozličných stupňoch stlačenia. Na simulovanie prietokových podmienok iniciácie sa použil dusík. Najprv sa testoval nezhustený katalyzátor. Výsledky ukazujú schopnosť zohrievať sa na žiadanú iniciačnú teplotu pri prietokových rýchlostiach iniciácie. Počiatočné testovanie stlačenej vrstvy katalyzátora poskytlo slabé zohrievanie. Testovanie pomocou novej jednotky ukázalo vyššiu schopnosť zohrievania, ale len pomocou cievky v tesnej blizkosti katalyzátorovej vrstvy. Fenomén slabého zohrievania sa môže prisudzovať dvom faktorom. Prvým je to, žeelektrická vodivosť stlačenej vrstvy je príliš vysoká na účinné zohrievanie indukčným ohrevom a druhým je to, že prestup tepla stlačenou vrstvou je väčší ako pri nezhustenej vrstve. Výsledky sú nasledovnéVýsledky testu s nezhustenou katalyzátorovou vrstvou Frekvencia 8,79 MHzVzdialenosť Prietoková , Max. Chod od cievky rýchlosť Pnkon teplotaVýsledky testu so stlačenou katalyzátorovou vrstvouVzdial. Prietoková Frekv. Príkon Max. od cievky rýchlosť kHz teplota 2,54 cm l 217 l/min. 430 5 kW 45 °C 1,9 cm 1217 l/min. 432 5 kW 62 °CVýsledky testu so suseeptorovou vrstvouNa dosiahnutie správneho zohrievanía pri väčšej vzdialenosti sa home dve vrstvy katalyzátorového pletiva izolovali vložením keramickej peny s hrúbkou 0,5 cm medzi rovnováhu vrstvy a homé dve vrstvy. Táto izolácia zvyšuje elektrickú vodivosť zohrievaného pletiva a taktiež znížuje tepelnú vodivosť. Výsledky sú znsízomené.Chod Vzdialenosť Prietoková Frokv. Pri- Max.od cievky rýchlosť kHz kon teplota l 2,54 cm l 2 l 7 I/min. 445 5 kW 324 °CÚžitok a výhody spojené so zlepšeným spôsobom indukčnej iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze podľa predloženého vynálezu sa považujú za početné a významné. Po prvé a najprv použitie indukčnej zdrojovej cievky v nádobe reaktora v blízkosti kovového katalyzátora vedie k rovnomernejšej regulácii teploty a zapálenia. Taktiež prítomnosť indukčnej slučky V reaktcre poskytuje príležitosť zvýšiť najmä použitie väčších rozmerov prierezu. Zlepšený spôsob bezdotykovej iniciácie zmierňuje určité praktické problémy spojené s predchádzajúcim použitím elektrického vedenia a odporovćho zohrievania a najmä problémy spojené s nutnosťou takého vedenia prechádzajúceho teplotnou bariérou, bariérou na ochranu pred iskrami a bariérou na ochranu pred žiarením. Zlepšený spôsob iniciácie umožňuje uskutočňovať proces Andrussowovho typu vo väčších reaktoroch s väčšou tlexibilitou konštrukcie, ako aj spôsobu činnosti.Týmto opisom a vysvetlením vynzilezu s určitým stupňom osobitosti na príkladoch, by sa malo uvedomiť, že nasledovné nároky nie sú týmto obmedzené, ale mali by poskytnúť rozsah úmemý vyjadrenia každého elementu nároku a jeho ekvivalentov.1. Spôsob iniciácie katalyzovanej reakcie V plynnej fáze zahŕňajúci tieto kroky a) poskytnutie reaktora na plynnú fázu obsahujúceho reaktorovú nádobu (ll) obsahujúcu aspoň jeden prívodný prostriedok (12) plynného reaktantu na zavádzanie plynného reaktantu do uvedenej reaktorovej nádoby a aspoň jeden vypúšťaci prostriedok (13) produktu na odstraňovanie produktu z uvedenej reaktorovej nádoby,vyznačujúci sa tým, žereaktorďalej obsahuje (i) kovový katalyzátor (18) v tuhej fáze účinne umiestnený v uvedenej reaktorovej nádobe, aby bol v kontakte s plynným reaktantom prechádzajúcim z uvedeného prívodného prostriedku reaktantu k uvedenému vypúšťaciemu prostriedku produktu a účinne prispôsobený na to, aby sa priamo indukčne zohrieval, (ii) indukčnú cievku (14) účinne umiestnenú v uvedenej reaktorovej nádobe tak, aby sa uvedený kovový katalyzátor v tuhej fáze indukčne zohrieval, a účinne umiestnenú na prechod plynu cez ňu, a(iii) tepelnoizolačnú vrstvu (16 a 17) účinne umiestnenú medzi uvedeným kovovým katalyzátorom V tuhej fáze a plynným reaktantom na obmedzenie chemickej reakcie do oblasti uvedeného katalyzátora a zabránenie rozširovaniu reakcie späť smerom k uvedenému prívodu b) zavádzanie plynných reaktantov cez uvedený prívod a do uvedenej reaktorovej nádoby c) zapálenie uvedených reaktantov pomocou indukčného ohrevu uvedeného katalyzátora v tuhej fáze použitím uvedenej indukčnej cievky ako indukčného zdroja energie a d) prerušenie indukčného ohrevu a udržiavanie reakčnej teploty využitím exotermického tepla reakcie.2. Spôsob iníciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze podľanároku l, vyznačujúci sa tým, že kovový katalyzátor v tuhej fáze účinne prispôsobený na indukčný ohrev ďalej zahŕňa aspoň jeden vodivý susceptor na zvýšenie indukčnej účinnosti počas spúšťania reakcie.

MPK / Značky

MPK: B01J 8/02, B01J 19/08, C01C 3/02, B01J 12/00, B01J 19/00

Značky: iniciácie, reakcie, fáze, katalyzovanej, plynnej, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-283767-sposob-iniciacie-katalyzovanej-reakcie-v-plynnej-faze.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob iniciácie katalyzovanej reakcie v plynnej fáze</a>

Podobne patenty