Интегрированные реакторы, способы их изготовления, способы одновременного проведения экзотермических и эндотермических реакций - RU2003126181A

Реферат

1. Интегральный реактор, включающий:

первую реакционную камеру шириной 2 мм или меньше, через которую проходит открытый канал, где первая реакционная камера имеет внутренний объем, включающий от 5 до 95 об.% пористого катализатора и от 5 до 95 об.% свободного пространства;

и вторую реакционную камеру шириной 2 мм или меньше, через которую проходит открытый канал, где вторая реакционная камера имеет внутренний объем, включающий катализатор и, по меньшей мере, 5 об.% свободного пространства;

и перегородку реакционной камеры, разделяющую первую и вторую камеры;

причем интегральный реактор имеет характеристику теплового потока, по меньшей мере, 1 Вт/см³, как измерено согласно тесту на измерение теплового потока.

2. Реактор по п.1, где характеристика теплового потока получена при перепаде давления меньше 12500 Па/см.

3. Реактор по п.1, где вторая реакционная камера имеет внутренний объем, включающий от 5 до 95% об. пористого катализатора и от 5 до 95% об. свободного пространства.

4. Реактор по п.1, где вторая реакционная камера содержит перегородки реакционной камеры и катализатор, нанесенный мокрым покрытием на по меньшей мере часть указанных выше перегородок реакционной камеры.

5. Интегральный реактор, включающий:

первую реакционную камеру шириной 2 мм или меньше, через которую проходит открытый канал, где первая реакционная камера имеет внутренний объем, включающий от 5 до 95 об.% пористого катализатора и от 5 до 95 об.% свободного пространства;

и вторую реакционную камеру шириной 2 мм или меньше, через которую проходит открытый канал, где вторая реакционная камера имеет внутренний объем, включающий катализатор и, по меньшей мере, 5 об.% свободного пространства;

и перегородку реакционной камеры, разделяющую первую и вторую камеры;

причем интегральный реактор имеет выходные параметры по NO_x менее 100 м.д. (миллионных долей), как измерено с помощью стандартного теста на NO_x.

6. Способ изготовления интегрального реактора, включающий:

предоставление моноблока теплопроводного материала;

образование, по меньшей мере, одного первого микроканала;

образование, по меньшей мере, одного второго микроканала;

размещение, по меньшей мере, одного катализатора, способного катализировать экзотермическую реакцию, в, по меньшей мере, одном первом микроканале; размещение, по меньшей мере, одного катализатора, способного катализировать эндотермическую реакцию в, по меньшей мере, одном втором микроканале;

причем первый и второй микроканалы разделены менее, чем на 1 см.

7. Способ проведения эндотермической реакции вместе с интегральной реакцией горения, включающий:

пропускание смеси, реагирующей с выделением тепла, в, по меньшей мере, одну экзотермическую реакционную камеру, где экзотермическая реакционная камера включает, по меньшей мере, одну перегородку экзотермической реакционной камеры, смежную с, по меньшей мере, одной эндотермической реакционной камерой, где топочная камера содержит катализатор экзотермической реакции, контактирующий с, по меньшей мере, одной перегородкой экзотермической реакционной камеры, смежной с, по меньшей мере, одной эндотермической реакционной камерой, где катализатор экзотермической реакции имеет экспонируемую поверхность внутри экзотермической реакционной камеры, и где экспонируемая поверхность катализатора экзотермической реакции и вторая поверхность внутри экзотермической реакционной камеры ограничивают открытый канал внутри экзотермической реакционной камеры, в котором толщина просвета в направлении, перпендикулярном суммарному потоку, где направление суммарного потока является направлением, в котором газ должен перемещаться через топочную камеру во время процесса, 2 мм или меньше; где смесь для экзотермической реакции реагирует в экзотермической реакционной камере с выделением тепла;

и пропускание эндотермической реакционной смеси в, по меньшей мере, одну эндотермическую реакционную камеру; и

где способ характеризуется объемным тепловым потоком, по меньшей мере, 1 Вт/см³.

8. Способ по п,7, где, по меньшей мере, одна эндотермическая реакционная камера имеет вход и выход, и перепад давления между входом и выходом меньше 250000 Па на см длины реакционной камеры.

9. Способ по п.7, где экзотермическая реакционная смесь имеет время контакта внутри экзотермической реакционной камеры 50 миллисекунд или меньше.

10. Способ проведения эндотермической реакции вместе с интегральной реакцией горения, включающий:

пропускание эндотермической реакционной смеси в, по меньшей мере, одну эндотермическую реакционную камеру,

пропускание экзотермической реакционной смеси в, по меньшей мере, одну экзотермическую реакционную камеру,

где экзотермическая реакционная камера включает, по меньшей мере, одну перегородку экзотермической реакционной камеры, смежную с, по меньшей мере, одной эндотермической реакционной камерой,

где эндотермическая реакционная камера содержит катализатор эндотермической реакции, контактирующий с, по меньшей мере, одной перегородкой эндотермической реакционной камеры, смежной с, по меньшей мере, одной экзотермической реакционной камерой,

где катализатор эндотермической реакции имеет экспонируемую поверхность внутри эндотермической реакционной камеры, и где экспонируемая поверхность катализатора эндотермической реакции и вторая поверхность внутри эндотермической реакционной камеры ограничивают зазор внутри эндотермической реакционной камеры, который имеет толщину в направлении, перпендикулярном суммарному потоку, где направление суммарного потока представляет собой направление, в котором газ должен перемещаться через эндотермическую камеру во время процесса, 2 мм или меньше; и регулирование процесса таким образом, чтобы тепловой поток между, по меньшей мере, одной экзотермической камерой и, по меньшей мере, одной эндотермической реакционной камерой составлял 1 Вт/см³ или больше.

11. Способ по п.10, где осуществляют распределенное инжектирование топлива в экзотермической реакционной камере.

12. Способ по п.10, где реакционная смесь для эндотермической реакции включает алкан и воду.

13. Способ по п.12, где реакционная смесь для экзотермической реакции включает воздух и топливо.

14. Способ по п.13, где реакционная смесь для экзотермической реакции превращается в продукты, содержащие менее 50 м.д. NO_x.

15. Способ по п.12, где реакционная смесь для экзотермической реакции включает алкан только одного типа.

16. Способ по п.15, где реакционную смесь для экзотермической реакции очищают перед использованием.

17. Способ проведения эндотермической реакции вместе с интегральной реакцией горения, включающий:

пропускание эндотермической реакционной смеси в, по меньшей мере, одну эндотермическую реакционную камеру,

пропускание экзотермической реакционной смеси в, по меньшей мере, одну экзотермическую реакционную камеру,

где экзотермическая реакционная камера содержит, по меньшей мере, одну перегородку экзотермической реакционной камеры, смежную с, по меньшей мере, одной эндотермической реакционной камерой,

где эндотермическая реакционная камера содержит катализатор эндотермической реакции, контактирующий с, по меньшей мере, одной перегородкой эндотермической реакционной камеры, смежной с, по меньшей мере, одной экзотермической реакционной камерой,

где катализатор эндотермической реакции имеет экспонируемую поверхность внутри эндотермической реакционной камеры, и где экспонируемая поверхность катализатора эндотермической реакции и вторая поверхность внутри эндотермической реакционной камеры ограничивают зазор внутри эндотермической реакционной камеры, который имеет толщину, в направлении, перпендикулярном суммарному потоку, где направление суммарного потока представляет собой направление, в котором газ должен перемещаться через эндотермическую камеру во время процесса, 2 мм или меньше; где экзотермическая реакционная смесь содержит воздух и топливо; и где экзотермическая реакционная смесь превращается в продукты, содержащие менее 100 м.д. NO_x.