Установка для изготовления катализатора для рекомбинации водорода и кислорода

Полезная модель относится к катализаторам для рекомбинации водорода и кислорода, используемым для обеспечения пожаровзрывобезопасности на предприятиях и в системах, в которых из-за утечек или в результате аварии возможно скопление водорода в закрытых помещениях, в частности при авариях на АЭС. Достигаемым результатом установки согласно полезной модели является повышение равномерности и интенсификация процесса обработки каталитических элементов. Установка для изготовления катализатора, содержащая ванны с пропиточным раствором и суспензией гидрофобизатора и печь для прокаливания катализатора, согласно полезной модели дополнительно содержит устанавливаемый над указанными ваннами штатив с закрепленными на них держателями для подвешивания каталитических элементов. Кроме того, она дополнительно содержит соединенный со штативом вибратор.

Полезная модель относится к катализаторам для рекомбинации водорода и кислорода, используемым для обеспечения пожаровзрывобезопасности на предприятиях и в системах, в которых из-за утечек или в результате аварии возможно скопление водорода в закрытых помещениях, в частности при авариях на АЭС.

Рабочей (собственно каталитической) составляющей таких катализаторов служат металлы из группы платиноидов, преимущественно дисперсные платина или палладий, а носителем этой составляющей - пористая керамика, нержавеющая сталь и другие термически и химически стойкие материалы. Для предотвращения дезактивирующего влияния воды катализатор подвергают, так называемой, гидрофобизации, в результате которой поверхность катализатора приобретает водоотталкивающие свойства. В качестве гидрофобизаторов обычно используют некоторые неполярные химические соединения и полимеры, в частности, фторсодержащие полимеры. Такой катализатор получил название «гидрофобизи-рованный катализатор» (ГК).

Известна установка для изготовления катализатора для рекомбинации водорода и кислорода, выполненного в виде пакета каталитических элементов на основе керамических носителей, содержащая ванны с пропиточным раствором и суспензией гидрофобизатора и печь для прокаливания элементов в процессе их изготовления [1] - прототип. Недостатками прототипа являются необходимость загрузки каталитических элементов для обработки в ванны россыпью, что не обеспечивает требуемой равномерности обработки каждого каталитического элемента, и слабая интенсивность процесса обработки из-за отсутствия вибрации.

Достигаемым результатом установки согласно полезной модели является повышение равномерности и интенсификация процесса обработки каталитических элементов.

Указанный результат обеспечивается тем, что установка для изготовления катализатора для рекомбинации водорода и кислорода, выполненного в виде пакета каталитических элементов на основе керамических носителей, содержащая ванны с пропиточным раствором и суспензией гидрофобизатора и печь для прокаливания

элементов в процессе их изготовления, согласно полезной модели дополнительно содержит устанавливаемый над указанными ваннами штатив с закрепленными на них держателями для подвешивания каталитических элементов. Кроме того, она дополнительно содержит соединенный со штативом вибратор.

На фиг.1 изображена технологическая схема изготовления ГК по способу согласно полезной модели с элементами соответствующей установки; на фиг.2 - готовый гидрофобизированный каталитический элемент стержневого типа в увеличенном масштабе поперечного сечения.

Установка для изготовления катализатора для рекомбинации водорода и кислорода согласно полезной модели содержит (фиг.1) ванну 1 с пропиточным раствором, ванну 2 с суспензией гидрофобизатора и печь 3 для прокаливания каталитических элементов 4 в процессе их изготовления. Установка содержит также устанавливаемый над указанными ваннами штатив 5 с закрепленными на них держателями 6 для подвешивания каталитических элементов 4 стержневого типа. Со штативом 5 соединен с помощью вибропередающего элемента 7 вибратор 8. Готовый гидрофобизированный элемент 4 (фиг.2) содержит керамический носитель 9 из -Аl₂О₃ с центральным технологическим осевым каналом 10. С внешней стороны носитель 9 последовательно от центра к периферии имеет зону 11 с распределенными в порах носителя 9 катализатора в дисперсной форме в смеси с гидрофобизатором и защитную пористую пленку 12 гидрофобизатора.

Изготовление катализатора на установке согласно полезной модели осуществляется следующим образом. Каждый керамический носитель 9 подвешивают с помощью закрепленной в канале 10 проволочки к держателю 6 штатива 5 так, чтобы нижние торцы всех носителей находились на одном уровне относительно дна ванн 1 и 2. На первой стадии (А - фиг.1) образцы пропитывают раствором ПХВК в ванне 1. Для увеличения массообмена в растворе штативу со стержнями с помощью вибратора 8 сообщают горизонтальные колебания с частотой 1-2 Гц. На второй стадии (В), после подсушки, пропитанные ПХВК носители (стержни) 4 на короткое время (5-60 сек) помещают в ванну 2 с водной суспензией порошка фторопласта-4, стабилизированной поверхностно-активным соединением, например, марки ОП-7. И, наконец, на стадии С стержни 4, пропитанные ПХВК и смоченные в суспензии фторопласта-4, прокаливают в печи 9 при температуре 300-320°С, где одновременно протекают два основные процесса: платинирование

носителя 9 и формирование защитной пористой пленки 12 фторопласта-4. При указанной температуре происходит разложение стабилизатора суспензии ОП-7 (оксиэтилированного алкилфенола) до простейших мономерных продуктов: формальдегида, этиленоксида, этанола и др. Эти продукты вступают во взаимодействие с диффундирующими из глубины стержня молекулами ПХВК, восстанавливая ее до металлической платины. Процесс этот протекает в поверхностной зоне носителя 4, на глубине до 300 мкм (в зависимости от содержания ПХВК в стержне). В результате в этой зоне, как уже отмечалось, образуется каталитически активный слой дисперсной металлической платины с внедренной сюда дисперсной фазой фторопласта-4. Избыточное количество последнего, кроме того, спекается, образуя поверх активного слоя пленку 12 толщиной 15-25 мкм.

Установка согласно полезной модели позволяет изготовлять ГК в объеме около 4 кг за 10-часовой технологический цикл в безопасных условиях, исключающих применение чистого водорода и радиации, и с меньшим содержанием платины, по сравнению с [1]. Получаемый ГК обладает степенью гидрофобности, позволяющей эксплуатировать его при любой влажности окружающей среды и даже в условиях кратковременных контактов с водой.

Источники информации:

1. Катализатор для системы водородной безопасности на АЭС (данные лабораторных исследований) /В.А. Шепелин и др. //Водородная энергетика и технология. РНЦ «Курчатовский институт», 1992 год, вып.1, с.48, рис.12.

1. Установка для изготовления катализатора для рекомбинации водорода и кислорода, выполненного в виде пакета каталитических элементов на основе керамических носителей, содержащая ванны с пропиточным раствором и суспензией гидрофобизатора и печь для прокаливания элементов в процессе их изготовления, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устанавливаемый над указанными ваннами штатив с закрепленными на них держателями для подвешивания каталитических элементов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соединенный со штативом вибратор.