Каталітична система і рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або кисню і спосіб експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою
Формула / Реферат
1. Каталітична система (10) для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з металевим несучим листом, який покритий шаром першого і другого каталітичного благородного металу (13, 15), зокрема, для атомної електростанції, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний добре теплопровідним, а також покритий у першій зоні (12) шаром першого каталітичного благородного металу (13), а в другій зоні (14) покритий шаром другого каталітичного благородного металу (15), причому перша і друга зони (12, 14) розташовані переважно на одному і тому ж боці несучого листа.
2. Каталітична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що другий благородний метал (15) має більш низьку температуру реакції, ніж перший благородний метал (13).
3. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1-2, яка відрізняється тим, що перший благородний метал (13) є більш стійким до отруєння, ніж другий благородний метал (15).
4. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 3, яка відрізняється тим, що перший благородний метал (13) є платиною, а другий благородний метал (15) є переважно паладієм.
5. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 4, яка відрізняється тим, що несучий лист оснащений додатковим каталітичним шаром, який містить, зокрема, мідь (Сu) або окис міді (СuО).
6. Каталітична система (10) за п. 5, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний із нержавіючої сталі.
7. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 6, яка відрізняється тим, що перший і/або другий благородний метал (13, 15) нанесений на несучому листі за допомогою підшару, який зчіплює, і/або проміжного шару.
8. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 7, яка відрізняється тим, що перша зона (12) є значно більшою, ніж друга зона (14).
9. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що нанесена маса першого благородного металу (13) складає більше 75 % нанесеної маси другого благородного металу (15).
10. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 9, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний у вигляді плоскої пластини.
11. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 - 10, яка відрізняється тим, що вона пристосована до впливу потоку газу (6), який містить водень і/або вуглець, а також кисень, при цьому перший благородний метал (13) нанесений на несучому листі в першій зоні (12), яка звернена до потоку газу (6), а другий благородний метал (15) - у другій зоні (14), яка звернена від потоку газу (6).
12. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1-11, яка відрізняється тим, що друга зона (14) є смугою, яка складає порядку 5-20 %, зокрема менше 10 % площі першої зони (12).
13. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1-12, яка відрізняється тим, що передня сторона і задня сторона несучого листа оснащені шарами, нанесеними однаковим способом.
14. Каталітична система (10) за будь-яким з пп. 1 -13, яка відрізняється тим, що на другій зоні (14) розміщене тефлонове покриття.
15. Рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з киснем, до складу якого входить, щонайменше, одна каталітична система, який відрізняється тим, що він містить, щонайменше, одну каталітичну систему (10), виконану згідно з будь-яким із пунктів 1-14.
16. Рекомбінаційний пристрій згідно з п. 15, який відрізняється тим, що він оснащений корпусом (2, 4) для розміщення, щонайменше, однієї каталітичної системи (10).
17. Рекомбінаційний пристрій згідно з будь-яким з пп. 15-16, який відрізняється тим, що, щонайменше, дві подібні каталітичні системи (10) закріплені в тримачі (24) із гарною теплопровідною здатністю паралельно одна до одної.
18. Рекомбінаційний пристрій за п. 17, який відрізняється тим, що каталітичні системи (10) закріплені в тримачі (24, 26) в області їхньої другої зони (14).
19. Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп. 17-18, який відрізняється тим, що тримач (24, 26) з'єднаний із зовнішньою стінкою (20, 22).
20. Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп. 14 - 19, який відрізняється тим, що каталітична система (10) з'єднана з зовнішньою стінкою (20, 22) через ізоляційний матеріал (28, 30, 32; 34, 36, 38).
21. Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп. 14 - 20, який відрізняється тим, що, щонайменше, дві однакові каталітичні системи (10) розміщені в одному всувному блоці (4).
22. Рекомбінаційний пристрій за п. 21, який відрізняється тим, що каталітичні системи (10) виконані у вигляді пластин, мають загальну товщину 0,2 мм або менше і мають взаємну відстань менше 20 мм, переважно порядку 10 мм.
23. Спосіб експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою, у якому водень і окис вуглецю рекомбінують з киснем, який відрізняється тим, що потік газу (6), який містить водень і/або окис вуглецю, а також кисень, приводять у контакт у другій зоні (14) спочатку з другим каталітичним благородним металом (15), а потім у першій зоні (12) - з першим каталітичним благородним металом (13).
Текст
1 Каталітична система (10) для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з металевим несучим листом, який покритий шаром першого і другого каталітичного благородного металу (13, 15), зокрема, для атомної електростанції, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний добре теплопровідним, а також покритий у першій зоні (12) шаром першого каталітичного благородного металу (13), а в другій зоні (14) покритий шаром другого каталітичного благородного металу (15), причому перша і друга зони (12, 14) розташовані переважно на одному і тому ж боці несучого листа 2 Каталітична система (10) за п 1, яка відрізняється тим, що другий благородний метал (15) має більш низьку температуру реакції, ніж перший благородний метал (13) 3 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1-2, яка відрізняється тим, що перший благородний метал (13) є більш стійким до отруєння, ніж другий благородний метал (15) 4 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 3, яка відрізняється тим, що перший благородний метал (13) є платиною, а другий благородний метал (15) є переважно паладієм 5 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 4, яка відрізняється тим, що несучий лист оснащений додатковим каталітичним шаром, який містить, зокрема, мідь (Си) або окис МІДІ (CUO) 6 Каталітична система (10) за п 5, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний із нержавіючої сталі 7 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 6, яка відрізняється тим, що перший і/або другий благородний метал (13, 15) нанесений на несучому листі за допомогою підшару, який зчіплює, і/або проміжного шару 8 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 7, яка відрізняється тим, що перша зона (12) є значно більшою, ніж друга зона (14) 9 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1-8, яка відрізняється тим, що нанесена маса першого благородного металу (13) складає більше 75 % нанесеної маси другого благородного металу (15) 10 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 9, яка відрізняється тим, що несучий лист виконаний у вигляді плоскої пластини 11 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 10, яка відрізняється тим, що вона пристосована до впливу потоку газу (6), який містить водень і/або вуглець, а також кисень, при цьому перший благородний метал (13) нанесений на несучому листі в першій зоні (12), яка звернена до потоку газу (6), а другий благородний метал (15) - у другій зоні (14), яка звернена від потоку газу (6) 12 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 111, яка відрізняється тим, що друга зона (14) є смугою, яка складає порядку 5-20 %, зокрема менше 10 % площі першої зони (12) 13 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 112, яка відрізняється тим, що передня сторона і задня сторона несучого листа оснащені шарами, нанесеними однаковим способом 14 Каталітична система (10) за будь-яким з пп 1 13, яка відрізняється тим, що на другій зоні (14) розміщене тефлонове покриття 15 Рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з киснем, до складу якого входить, щонайменше, одна каталітична система, який відрізняється тим, що він містить, щонайменше, одну каталітичну систему (10), виконану згідно з будь-яким із пунктів 1-14 16 Рекомбінаційний пристрій згідно з п 15, який відрізняється тим, що він оснащений корпусом (2, 4) для розміщення, щонайменше, однієї каталітичної системи (10) 17 Рекомбінаційний пристрій згідно з будь-яким з пп 15-16, який відрізняється тим, що, щонайменше, дві подібні каталітичні системи (10) закріплені в тримачі (24) із гарною теплопровідною здатністю паралельно одна до одної О і 00 о ю 50787 18 Рекомбінаційний пристрій за п 17, який відрізняється тим, що каталітичні системи (10) закріплені в тримачі (24, 26) в області їхньої другої зони (14) 19 Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп 17-18, який відрізняється тим, що тримач (24, 26) з'єднаний із зовнішньою стінкою (20, 22) 20 Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп 14 - 19, який відрізняється тим, що каталітична система (10) з'єднана з зовнішньою стінкою (20, 22) через ІЗОЛЯЦІЙНИЙ матеріал (28, ЗО, 32, 34, 36, 38) 21 Рекомбінаційний пристрій за будь-яким з пп 14 - 20, який відрізняється тим, що, щонайменше, дві однакові каталітичні системи (10) розміщені в одному всувному блоці (4) 22 Рекомбінаційний пристрій за п 21, який відрізняється тим, що каталітичні системи (10) виконані у вигляді пластин, мають загальну товщину 0,2 мм або менше і мають взаємну відстань менше 20 мм, переважно порядку 10 мм 23 Спосіб експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою, у якому водень і окис вуглецю рекомбінують з киснем, який відрізняється тим, що потік газу (6), який містить водень і/або окис вуглецю, а також кисень, приводять у контакт у другій зоні (14) спочатку з другим каталітичним благородним металом (15), а потім у першій зоні (12) - з першим каталітичним благородним металом (13) Винахід стосується каталітичної системи і рекомбінаційного пристрою для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з киснем, із металевим несучим листом, який покритий шаром першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, для атомної електростанції Далі він стосується способу експлуатації такої каталітичної системи і такого рекомбінаційного пристрою У рівні техніки задля мети рекомбінації описані різні суміші благородних металів (DE 36 04 416 С1, ЕР 0 304 536 А2) ВІДОМІ В рівні техніки пристрої для рекомбінації із метою запобігання дезактивації можуть бути обладнані додатково фільтрами або бути вкладені в закриті корпуси, які при необхідності відчиняються Такі додаткові пристрої хоча й уникають або зменшують старіння каталізатора, однак, вони є дорогими, складними і з трудом можуть виконуватися із врахуванням інших вимог, наприклад, сейсмостійкості Після аварії із втратою теплоносія на атомній електростанції в захисну (протиаваріину) оболонку (Containment) можуть виділятися великі КІЛЬКОСТІ водню й окису вуглецю Без протидіючих заходів збагачення воднем в атмосфері захисної оболонки може заходити настільки далеко, що утвориться вибухонебезпечна суміш При більш пізньому випадковому запалюванні, насамперед за рахунок го рекомбінаційного пристрою, який повинен містити безліч особливо виконаних каталітичних систем, може бути вирішальним способом підвищена надійність атомної електростанції, тому що можливе своєчасне пасивне зниження вмісту водню За прототип винаходу прийнята каталітична система для рекомбінації водню - і/або окису вуглецю з металевим несучим листом, який покритий шаром першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, для атомної електростанції (ЕР 0527968В1, МПК6 G21C 9/06, публ 24 02 1993 р) Прототипом запропонованого винаходу є також рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з киснем, до складу якого входить, щонайменше, одна каталітична система (ЕР 0527968В1, МПК6 G21C 9/06, публ 24 02 1993 р) За прототип винаходу прийнятий також спосіб експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою, у якому водень і окис вуглецю рекомбінують з киснем (ЕР 0527968В1, МПК6 G21С 9/06, публ 24 02 1993 р) Відомий З ЕР 0527968В1 рекомбінаційний пристрій має безліч каталітичних систем у вигляді плоских пластин, котрі по обидва боки покриті шаром каталізаторного матеріалу, такого, як платина і/або паладій Він особливо добре придатний для зниження вмісту водню в атмосфері захисної оболонки атомної електростанції Кожна каталітична система при цьому містить несучий лист із нержавіючої сталі, який по обидва боки має тонкий шар, товщина якого лежить в області мікрон, зокрема, із платини і/або паладію Безліч таких покритих шарами окремих пластин розташовані в корпусі, який може бути виконаний у вигляді модуля Корпус знизу обтається підлягаючим контролю потоком газу, і цей потік газу залишає корпус у верхній області через розташований збоку вихідний отвір спалювання великої КІЛЬКОСТІ ВОДНЮ, ЦІЛІСНІСТЬ захисної оболонки може піддаватися небезпеці З огляду на такі міркування безпеки є доречним, для усунення водню й окису вуглецю з атмосфери захисної оболонки за допомогою рекомбінації з киснем, розробити раніше стартуючий рекомбінаційний пристрій Цей пристрій також при більш тривалому часі знаходження в атмосфері захисної оболонки не повинен істотно втрачати активність і повинен бути готовим стартувати цілком пасивно при низьких температурах навколишнього середовища Такий пристрій повинен використовуватися також при аваріях із низькими температурами навколишнього середовища, які, наприклад, можуть з'являтися в ситуаціях ТМІаварій, або за рахунок експлуатації вентиляції з результуючими температурами навколишнього середовища тільки 30°С і менше За рахунок тако Варто констатувати, що тут лист із нержавіючої сталі на однім боці цілком покритий монометалевим покриттям Цей рекомбінаційний пристрій був передбачений, зокрема, для застосування у випадку важких аварій, при яких варто рахуватися з температурами в атмосфері захисної оболонки більш, ніж 50°С 50787 Недолік відомої каталітичної системи полягає в тому, що шари каталітичного благородного металу нанесені на обидва боки несучого листа Таке конструктивне виконання призводить до зниження ступеню безпечності системи усунення вибухонебезпечної суміші в захисній оболонці атомної електростанції - система спрацьовує при досить високих температурах - порядку 50°С і вище Недоліком відомого рекомбінаційного пристрою є недосконалість конструктивного виконання його каталітичної системи, наслідком чого є спрацьовування останньої при досить високій концентрації водню та високих температурах Недолік відомого способу експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою, що містить цю систему, полягає утому, що він не забезпечує так званого "раннього старту", тобто спрацьовування системи при низьких концентраціях водню та невисоких температурах атмосфери захисної оболонки В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності каталітичної системи шляхом розміщення першої та другої зон шарів каталітичного благородного металу на одному і тому ж боці несучого листа, що обумовлює послідовне використання властивостей першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, активування рекомбінуючих властивостей паладію, який спрацьовує при менших температурах, ніж платина, і має мікроскопічну ЩІЛЬНІСТЬ активних центрів в зоні потоку газів, які підтримують каталітичну реакцію при незначних температурах, чим забезпечується функціонування каталітичної системи при температурах, менших 30°С, і незначній концентрації водню В основу винаходу поставлена також задача забезпечення раннього старту рекомбінаційного пристрою шляхом оснащення його каталітичною системою, що містить розташовані на одному боці несучого листа першу та другу зони шарів каталітичного благородного металу, що обумовлює послідовне використання властивостей першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, активування рекомбінуючих властивостей паладію, який спрацьовує при менших температурах, ніж платина, і має мікроскопічну ЩІЛЬНІСТЬ активних центрів в зоні потоку газів, які підтримують каталітичну реакцію при незначних температурах, чим забезпечується функціонування каталітичної системи при температурах, менших 30°С, і незначній концентрації водню В основу винаходу поставлено також задачу підвищення ефективності здійснення способу експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою шляхом двоступінчатого приведення рекомбінуючого потоку газу у контакт з каталітичними благородними металами, що обумовлює послідовне використання властивостей першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, активування рекомбінуючих властивостей паладію, який спрацьовує при менших температурах, ніж платина, і має мікроскопічну ЩІЛЬНІСТЬ активних центрів в зоні потоку газів, які підтримують каталітичну реакцію при незначних температурах, чим забезпечується функціонування каталітичної системи при температурах, мен ших 30°С, і незначній концентрації водню Поставлена задача досягається завдяки тому, що в каталітичній системі для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з металевим несучим листом, який покритий шаром першого і другого каталітичного благородного металу, зокрема, для атомної електростанції, згідно винаходу, несучий лист виконаний добре теплопровідним, у першій зоні покритий шаром першого каталітичного благородного металу, а в другій зоні - шаром другого каталітичного благородного металу, причому перша і друга зона лежать переважно на одному і тому ж боці несучого листа Варто враховувати, що несучий лист при цьому повинен мати малу масу й таким чином також малу теплоємність Таким чином, у рекомбінаційному пристрої властивості першого і другого каталітичного благородного металу використовуються, переважно, послідовно одна за одною Переважно можна вибирати другий благородний метал, який має більш низьку температуру реакції і/або більш високу каталітичну активність, ніж перший благородний метал, він повинен також бути присутнім у високій концентрації Тоді друга зона служить, так сказати, в якості зони, яка ІНІЦІЮЄ, для введення рекомбінації Переважно в якості першого благородного металу також може бути обраний благородний метал, який більш стійкий до отруєння, ніж другий благородний метал Тоді каталітична система все ще є активною, якщо другий благородний метал внаслідок катал ізаторної отрути вже загубив активність Має значення форма виконання, при якій перший благородний метал є платиною, а другий благородний метал є переважно паладієм Платина обрана і визначена тут насамперед через свою гарну температурну СТІЙКІСТЬ І СТІЙКІСТЬ ВІДНОСНО каталізаторних отрут Далі з платиною в якості першого благородного металу можна поряд із воднем рекомбінувати такожокис вуглецю (у двоокис вуглецю) Також придатний для рекомбінації водню паладій має меншу стабільність відносно каталізаторних отрут Через те, що він оборотньо отруюється окисом вуглецю, він не повинен використовуватися для нанесення на несучий лист на великій площі Перевагою паладію в порівнянні з платиною є, однак, його властивість спрацьовувати при менших температурах навколишнього середовища Таким чином можна сказати, що мультиметалева каталітична система з платиною і паладієм спрацьовує при значно менших температурах навколишнього середовища і концентраціях водню, а саме - менше, ніж 30°С, і менше, ніж 2 об'ємних % водню Спеціальне розташування платини і паладію на несучому листі з малою масою в каталітичній системі приводить до ситуації, яка взаємно сприятливо впливає, так що можуть бути прекрасно виконані спеціальні ХІМІЧНІ І технологічні вимоги для використання такої біфункцюнальної системи на атомній електростанції Ці вимоги зводяться до раннього спрацьовування при низьких концентраціях водню при одночасно високій температурній СТІЙКОСТІ і СТІЙКОСТІ до отруєння ВІДПОВІДНО ДО форми подальшого розвитку передбачено, що несучий лист може бути наділений додатковим каталітичним шаром, який містить, 50787 зокрема, мідь (Си) або окис МІДІ (CUO) За рахунок нанесення цього додаткового каталітичного шару можна додатково поліпшити рекомбінацію окису вуглецю при низьких температурах Переважно несучий лист виконаний із нержавіючої сталі, а саме - з товщиною листа, меншою або рівною 0,2мм І перший і/або другий каталітичний благородний метал нанесений на несучому листі переважно за допомогою підшару, який зчіплює, і/або проміжного шару Подробиці цього випливають з ЕР 0527986В1 Несучий лист повинен мати малу масу і тим самим найменшу теплоємність Має також значення, що першу замкнуту зону вибирають набагато більшою, ніж друга замкнута зона Таким чином при роботі можуть бути особливо виділені властивості першого каталітичного благородного металу У формі виконання, у якій застосовують, зокрема, платину і паладій, ВІДПОВІДНО передбачено, що нанесена маса першого благородного металу складає більше 75% нанесеної маси другого благородного металу За рахунок локально нанесеного на несучому листі сплаву паладію високої ЩІЛЬНОСТІ (маса паладію, як згадано, складає 25% загальної маси платини) стає можливим комбінувати позитивні каталітичні властивості платини і паладію таким чином, що виникає біфункціональна каталітична система зі значно кращими властивостями, ніж властивості обох окремих благородних металів Для простого обертання передбачено, що несучий лист із нанесеними шарами з першого і другого благородного металу виконаний у вигляді плоскої пластини Для рекомбінації описана вище каталітична система піддається впливу потоку газу, який містить водень і/або окис вуглецю, а також кисень Розташування зроблене таким чином, що перший благородний метал нанесений на несучому листі в першій зоні, яка звернена до потоку газу, а другий благородний метал - у другій зоні, яка звернена від потоку газу Відносно застосування платини і паладію це можна висловити наступним чином переважно концентрація дошкульного благородного металу паладію відбувається в зверненій до напрямку потоку частині, у той час, як стійкий до отруєння благородний метал платина - переважно не як суміш благородних металів - сконцентрована на тому ж самому металевому тонкому несучому листі на частині, яка прямує за напрямком потоку За рахунок високої мікроскопічної ЩІЛЬНОСТІ активних центрів паладію в цій зоні, ще поліпшеній при застосуванні несучого листа малої маси (теплоємність) вдається запустити в хід підтримуючу себе каталітичну реакцію Вона може підтримуватися за рахунок металевої провідності, переважно за рахунок кріплення з гарною теплопровідною здатністю, так що виникаюче при рекомбінації тепло транспортується в зону чистої платини і тут дозволяє початок реакції За рахунок цієї комбінації "ефекти старіння" (aging effects), - викликані використанням в атмосфері атомної електростанції, наприклад, за рахунок сорбції вуглеводнів, і пар аерозольного навантаження і т д - без втрати, яка звичайно з'являється після короткого часу підтримки у стані готовності, важливої для безпеки фун 8 кції самостійного старту - компенсуються протягом довгих періодів багаторічної експлуатації (наприклад, п'ять або навіть десять років) Таким чином, надійність істотно підвищується й одночасно витрати утримуються малими, тому що виключається циклічна заміна каталітичних систем Друга зона може бути, зокрема, смугою, яка складає порядку 5 - 20%, зокрема, менше 10% площі першої зони Для досягнення оптимального використання несучого листа передня сторона і задня сторона цього несучого листа наділені шарами, нанесеними однаковим способом ВІДПОВІДНО ДО подальшої кращої форми виконання передбачено, що на другій зоні передбачене тефлонове покриття Здатність раннього старту, зокрема, за умови вологості навколишнього середовища, може за рахунок такого лімітованого тефлонового покриття приводити до створення тимчасових гідрофобних властивостей легованої паладієм смуги Покриття тефлоном, однак, при високих температурах вище 200 - 300°С і при високому навантаженні випромінюванням втрачається, а саме з утворенням побічних продуктів, які зменшують активність Кращим способом тому роблять тільки обмежене покриття легованої паладієм смуги, так що в цілому є менше, ніж 10% покриття За рахунок цього КІЛЬКІСНОГО обмеження може уникатися істотне отруєння і внаслідок описаних властивостей теплопровідності може досягатися одночасно подальше поліпшення функції раннього старту Поставлена задача вирішується також за рахунок того, що рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або окису вуглецю з киснем, до складу якого входить, щонайменше, одна каталітична система, згідно винаходу, містить, щонайменше, одну каталітичну систему вище описаного типу Переважно передбачений корпус, наприклад, всувний блок для прийому однієї або багатьох каталітичних систем вищеописаного вигляду Для практики має значення форма виконання, у якій безліч подібних каталітичних систем, зокрема, паралельно одна до одної, утримуються в тримачі з гарною теплопровідною здатністю Утримання відбувається переважно у другій зоні, у якій знаходиться другий каталітичний благородний метал У рекомбінаційному пристрої переважне розташування окремих, переважно плоско виконаних каталітичних систем, застосовують із геометричним і силовим замиканням, а саме - паралельно одна до одної в металевому носи або згаданому тримачі Відстань окремих каталітичних систем одна від одної повинна складати менше, ніж 2см, переважно порядку 1см Дотримання зазору між каталітичними листами є бажаним, тому що внаслідок ламінарних станів потоку між каталітичними листами вдається тільки недостатнє теплоперенесення за рахунок конвекції Тепло повинно переноситися випромінюванням За рахунок з'єднання із силовим замиканням із більше, ніж 0,1 кгс, між тонкими каталітичними листами, з одного боку, і носієм або тримачем, з іншого боку, після старту каталітичної системи відбувається пряма подальша передача тепла в суодній лист 50787 Для підтримки малими охолоджуючих впливів за рахунок навколишнього середовища, між носієм каталізатора і зовнішньою стінкою переважно передбачена ІЗОЛЯЦІЯ, наприклад, у вигляді не обтічного ізолюючого повітряного зазору більше, ніж 5 мм За рахунок цього ЗОВНІШНІ температури на рекомбінаційному пристрої значно знижуються Таким чином, при більш високих концентраціях водню, наприклад, 8 - 1 0 об'ємних %, може уникатися запалювання Це зв'язано з тим, що, незважаючи на високу температуру реакції Та наприклад, 700°С, зовнішня температура Та може підтримуватися зовні нижче температури запалювання Tz, яка складає 520°С У порівнянні із вже відомими іншими каталітичними системами справжній рекомбінаційний пристрій обходиться без захисних і/або активуючих пристроїв Описаний тут рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню й окису вуглецю з киснем відрізняється таким чином тим, що одночасно на одному загальному металевому несучому листі, який добре теплопровідний, розміщені два каталітичних благородних метали, переважно платина і паладій, а саме - їх концентровано в різних зонах Із врахуванням незначної теплоємності (маси) листів і вигідних теплопровідних властивостей несучого блока або, ВІДПОВІДНО, тримача - без подальших додаткових пристроїв - виконуються функції a) спрацьовування при низькій температурі, b) СТІЙКІСТЬ до отрут і c) СТІЙКІСТЬ до високих температур Поставлена задача досягається також за рахунок того, що в способі експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою, у якому водень і окис вуглецю рекомбінують з киснем, згідно винаходу, потік газу, який містить водень і/або окис вуглецю, а також кисень, приводять у контакт у другій зоні спочатку з другим каталітичним благородним металом, а потім у першій зоні - з першим каталітичним благородним металом Технічний результат, який досягається при здійсненні запропонованого винаходу, обумовлений ознаками винаходу, що відрізняють його від відомого технічного рівня Так, розміщення першої і другої зон з каталітичними благородними металами не з обох сторін несучого листа (як це має місце у відомому винаході), а на одній, надає можливості послідовного використання властивостей кожного металу 3 урахуванням того, що паладій спрацьовує при температурах, значно нижчих температури спрацьовування платини, розміщення цих металів з одного боку несучого листа забезпечує ранню реакцію паладію (по відношенню до платини) щодо сорбції вуглеводів вже при незначних концентраціях водню і невисоких, нижче 30°С, температурах середовища захисної оболонки атомної електростанції Приклади виконання винаходу пояснюються більш докладно за допомогою двох фігур При цьому показують Фіг 1 - рекомбінаційний пристрій для водню, який стартує при відносно низьких температурах, і Фіг 2 - рівнобіжне розташування декількох каталітичних систем всередині такого рекомбінаційного пристрою у 10 Поданий на фігурі 1 рекомбінаційний пристрій геометричній конструкції відомий з ЕР 0527968В1 ВІДПОВІДНО ДО НЬОГО передбачений прямокутний корпус 2, у нижню частину якого може всуватися каталітичний всувний блок 4 На Фігурі 1 показане висунуте положення Підлягаючий рекомбінації потік газу може надходити в корпус 2 через передбачений в області дна вхідний отвір, який позначено стрілкою 6 Потік газу покидає корпус 2 через бічні ВИХІДНІ отвори, які позначені стрілками 8 Всувний блок 4 містить безліч каталітичних елементів, які вставляються зверху, або каталітичних систем 10 Вони розташовані паралельно одна до одної, а саме - на відстані менше або рівній 2см, наприклад, 10мм Як передня сторона, так і задня сторона кожної такої каталітичної системи 10 розділені на дві зони При цьому верхня перша зона 12 покрита шаром першого каталітичного благородного металу поз 13, а більш вузька друга зона 14 покрита шаром другого каталітичного благородного металу 15 Обидві зони 12, 14 виконані за рахунок покриття каталізатором на тонкому (не поданому в деталях) несучому листі з добре теплопровідного матеріалу, наприклад, нержавіючої сталі Перша зона 12 містить приблизно 90% усієї площі, а друга зона 14, яка виконана в нижній області у вигляді горизонтальної смуги, містить приблизно 10% усієї площі Перша зона 12 покрита шаром платини, яка, як відомо, має порівняно високу температуру реакції і є стійкою до отруєння, у якості першого благородного металу 13, а друга зона 14 покрита шаром паладію, який має порівняно низьку температуру реакції і не особливо стійкий до отруєння в якості другого благородного металу 15 Покриття або шар може бути, зокрема, таким, як описано в ЕР 0527968В1 Розташування каталітичних систем 10 у вигляді картотечного ящика відрізняється фіксацією з геометричним і силовим замиканням ВІДПОВІДНО ДО фігури 2 всувний блок 4 має дві бічні ЗОВНІШНІ стінки 20 і 22, між якими розташовані каталітичні системи 10, які мають форму пластин Ці ЗОВНІШНІ СТІНКИ 20, 22 можуть бути виконані з металу Кріплення з геометричним і силовим замиканням роблять за допомогою кріпильних листів - тримачів 24, 26, які утворюють кріплення Вони можуть, як подано, мати U-профіль Між тримачами 24, 26 і ЗОВНІШНІМИ стінками 20 або, ВІДПОВІДНО, 22 передбачена ІЗОЛЯЦІЯ У даному випадку передбачені ІЗОЛЮЮЧІ стінки, які складаються з ізолюючого матеріалу, 28, ЗО, 32 або, ВІДПОВІДНО, 34, 36, 38, які утримуються утримуючими пластинами 40, 42 або, ВІДПОВІДНО, 44, 46 Замість стінок з ізолюючого матеріалу може застосовуватися також (не представлений) ізолюючий повітряний зазор За рахунок такої ізоляції вирішальним чином зменшуються ЗОВНІШНІ температури рекомбінаційного пристрою Так, зовнішня температура на СТІНЦІ T W може, незважаючи на високу температуру реакції Тг, наприклад, 700°С, підтримуватися зовні нижче температури запалювання Тг, де Тг = 500°С Це також подано на діаграмі на Фігурі 2 У якості носія каталізатора застосовують несучий лист товщиною 0,05мм із високотермостійкої нержавіючої сталі, тобто лист малої маси і тим самим най 12 11 50787 меншої теплоємності Легування безупинних часткаталітичну реакцію, стартується реакція всього кових площ паладієм роблять після виконання окремого листа Транспортування тепла при цьому легування платиною Для збільшення поверхні відбувається особливо вигідно безпосередньо каталітичного листа перед нанесенням платини через тримачі 24, 26, а також через зернистий шар наносять проміжний шар (Wash Coat AI2O3) За на сусідній зернистій області платинового каталірахунок покриття цим шаром геометрична поверхзатора За рахунок нагрівання кристалів платини ня збільшується на коефіцієнт приблизно 5000 платиновим каталізатором десорбуються речови(ВЕТ-питома поверхня) На цьому проміжному шани, які зменшують активність, так що каталітичне рі з високою питомою поверхнею під час різних запалювання платинового каталізатора відбуваоперацій виготовлення, переважно операцій терється набагато раніше мообробки, фіксуються тонко розподілені кристали Десорбція речовин, які зменшують активність, платини (< 50 ангстрем) Локально обмежено робпоширюється по ланцюжку по всьому каталітичлять тепер нанесення сплаву паладію з високою ному регістрі Після старту всього каталітичного ЩІЛЬНІСТЮ, так що за рахунок мікроскопічної близьрегістра паладієвий каталізатор, який має меншу кості кристалів паладію або, ВІДПОВІДНО, також за температурну стабільність у порівнянні з платирахунок перекриття кристалів платини, може ВІДною, може втрачати активність (наприклад, за раПОВІДНО підтримуватися реакція, яка самостійно хунок сорбції СО), без справлення за рахунок цьопочинається Каталітичні системи 10 мають перего впливу на активність платини Також повна важно товщину, менше, ніж 0,2мм дезактивація паладієвого каталізатора може бути припустимою Тоді ВІН ДІЄ В ЯКОСТІ каталізатора, Паладієвий каталізатор сконцентрований у виякий жертвується гляді смуги (порівняй позицію 14) на краю набігаючого потоку, або у вигляді смуги в нижній третині Здатність раннього старту за умови волонесучого листа і наноситься проти напрямку потогості навколишнього середовища, як вже описано ку Площа місцеве обмеженого покриття складає в вище, може бути поліпшена за рахунок лімітованозагальному менше, ніж 10% Виходячи з центрів го покриття тефлоном легованої платиною смуги паладію, які при низьких температурах запалюють ФІГ. 1 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюCatalyst system and a device for recombining hydrogen or oxygen; method for operating the system and the device
Автори англійськоюHill Aksel
Назва патенту російськоюСистема катализатора и устройство для рекомбинации водорода или кислорода; способ эксплуатации системы катализатора и устройства для рекомбинации
Автори російськоюХилль Аксель
МПК / Мітки
МПК: B01J 35/00, G21C 19/28, G21F 9/02, G21C 9/00
Мітки: каталітичної, рекомбінаційний, система, пристрій, каталітична, рекомбінаційного, кисню, рекомбінації, водню, системі, пристрою, спосіб, експлуатації
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-50787-katalitichna-sistema-i-rekombinacijjnijj-pristrijj-dlya-rekombinaci-vodnyu-i-abo-kisnyu-i-sposib-ekspluataci-katalitichno-sistemi-abo-rekombinacijjnogo-pristroyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Каталітична система і рекомбінаційний пристрій для рекомбінації водню і/або кисню і спосіб експлуатації каталітичної системи або рекомбінаційного пристрою</a>
Попередній патент: Спосіб одержання харчової добавки із соєвих бобів
Наступний патент: Пристрій для різання каната в свердловині
Випадковий патент: Пристрій розпилення сльозоточивого аерозолю