Пульсационный реактор - Pulsation reactor

Технология пульсационного реактора это термическая процедура для производства тонкодисперсных порошков с точно определенными свойствами.

Технология пульсирующего реактора - это термическая процедура со специальным функциональным принципом, который приводит к параметрам реакции и реакционной среде, и который в конечном итоге приводит к другим параметрам свойств с точки зрения поверхности, реактивность, однородность и размер частицы порошкового материала.

Технология оказалась особенно эффективной при производстве керамических и субмикромасштабных порошков, а также при производстве высокоактивных катализаторы. Также простой оксиды Такие как оксид циркония с легирующими элементами или смешанные оксиды подобно шпинель может производиться в пульсационном реакторе.

История

Самовсасывающая труба ARGUS-Schmidt

В 1777 году британский ученый Б. Хиггинс открыл феномен пульсирующего пламени. В специальной литературе это явление было описано как «поющее пламя ». Однако подходящего применения не было до 1930 года. Пол Шмидт был первым, кто применил пульсирующее пламя с изобретением трубы ARGUS-Schmidt (рис. 1). Пульсирующее горение также использовалось для выработки горячего газа для отопления и для разжигания котлов.

Этот принцип был опробован в восьмидесятых годах в Институте SKET в Веймаре, чтобы определить пригодность пульсирующего горения в качестве единицы для выполнения термических процессов модификации материалов. В то время блок уже назывался в институте пульсационным реактором. А также процесс цементный клинкер обжиг, изготовление полировальных средств из оксалат железа для оптической промышленности и производства поверхностно-активных катализатор подложки из гиббсит также были исследованы.

Технология пульсационных реакторов вышла на первый план с девяностых годов благодаря ее использованию в экологических технологиях, особенно в ил сушка и регенерация формовочных песков на полимерной связке. С 2000 года пульсационный реактор использовался для производства каталитических порошков в промышленных масштабах.

Принцип пульсирующего горения был разработан на протяжении многих лет компанией IBU-tec Advanced Materials AG (которая вышла из института SKET и существует до сих пор), которая, наконец, провела испытания и ввела в эксплуатацию еще одну испытательную установку в 2008 году. Благодаря постоянной оптимизации реакторы, теперь можно было использовать окисляющий, инертный или же сокращение атмосфера горячего газа для обработки материалов по мере необходимости. Также выяснилось, что усовершенствованная установка особенно подходит для производства мелких частиц и каталитических порошков.

Сегодня технология пульсационных реакторов утвердилась в химической промышленности. технологический процесс для изготовления активных частиц с микроструктурный характеристики.

Структура и функционал

По сути, пульсационный реактор можно описать как периодически преходящий трубчатый реактор, который можно использовать для термической обработки газообразных веществ. Пульсирующий поток горячего газа генерируется в генераторе горячего газа в реактор сжигая натуральный газ или же водород с окружающим воздухом. Горячий газ проходит через так называемую «резонансную трубку», в которую могут быть добавлены реагенты в виде порошка, жидкости или газа. В реагент обрабатывается горячим газом, проходящим через резонансную трубку, и этот процесс заканчивается подходящим охлаждением. Готовый продукт отделяется на очищаемом фильтре. Продукт может быть удален во время текущего процесса с использованием шлюзовой системы и собран в бочки или большие мешки. Риск загрязнения окружающей среды продуктом можно полностью исключить за счет наличия вакуума в реакторе, включая фильтр.

Схематическая структура пульсационного реактора

В резонансной трубе создается почти трубчатый поток с почти постоянной температурой по диаметру трубы (область обработки для реагент ) через пульсирующий поток горячего газа. Этот трубчатый поток приводит к узкому распределение времени пребывания. Кроме того, пульсирующий поток горячего газа приводит к увеличению конвективный тепломассообмен к частицам и / или от них.

Горячий газ можно получить двумя разными способами. Либо генератор горячего газа работает с высоким уровнем избытка воздуха (λ ≥ 2), либо атмосфера горячего газа может создаваться с небольшим кислород или вообще нет. Температуры горячего газа в пульсационном реакторе колеблются от 250 ° до 1350 ° C (расширение до более высоких температур продолжается). Однако фактическая температура обработки может значительно отличаться от этих значений после добавления реагента. Необходимая температура обработки может быть определена путем систематических экспериментов с изменением температуры.

В дополнение к температуре обработки и типу атмосферы горячего газа пульсационные реакторы также предоставляют возможность регулировки частота и амплитуда пульсации (т. е. пространственного колеблющийся поток горячего газа) в зависимости от обрабатываемого материала, без изменения геометрии установки.

Специфические особенности процесса

Пульсирующий поток горячего газа в пульсационном реакторе обеспечивает очень высокие скорости нагрева и значительно увеличенную передачу тепла от горячего газа к частице в тепловом процессе. Это полезно для определения конкретного размера частиц, состояния поверхности и фазового состава.

В пульсационном реакторе использование горючих реагентов не обязательно. И горючие, и негорючие реагенты можно использовать в нем.

Равномерное распределение температуры в колодце реактора и узкий распределение времени пребывания предотвращает образование твердых агрегаты позволяя однородный обработка материала.

Температурный диапазон пульсационного реактора значительно выше, чем в распылительные сушилки, например, так что бережная сушка возможна только до определенной степени, но сочетание сушка и прокаливание возможно.

Свойства пульсационного реактора

  • Распыление жидкостей, подвески и твердые частицы (порошок) в качестве сырья
  • короткая Время жительства Ƭ: 100 мс - 10 с
  • значительно увеличенная скорость нагрева и охлаждения
  • Температура обработки материала: 250 ° C - 1350 ° C
  • Улучшенная скорость тепломассопереноса из-за возникающих колебаний давления и скорости пульсация (200-500%)
  • однородный распределение температуры
  • Окисляющий, бескислородный или же сокращение атмосфера горячего газа

Ценные свойства материала

Заявление

Патенты

  • Заявка на патент [1]: Процесс приготовления гранатовых люминофоров в пульсационном реакторе. зарегистрировано 21. мая 2007 г., опубликовано 30. июля 2009 г., Изобретатели: Стефан Амброзиус, Ларс Лейдольф.
  • Заявка на патент [2]: Способ и термический реактор для создания частиц. зарегистрировано 28 сентября 2007 г., опубликовано 26. августа 2009 г., заявитель: IBU-tec advanced materials AG, изобретатели: Стефан Амброзиус, Ларс Лейдольф.
  • Заявка на патент WO2007144060 A1: Verfahren zur herstellung von granat-leuchtstoffen in einem pulsationsreaktor. зарегистрировано 21 мая 2007 г., опубликовано 21 декабря 2007 г., заявитель: Merck Patent GmbH, изобретатели: Герд Фишер, Тарек Халил, Ларс Лейдольф, Хольгер Винклер.
  • Заявка на патент WO2002072471 A2: Verfahren zur herstellung von multinären metalloxidpulvern in einem pulsationsreaktor. зарегистрировано 6 марта 2002 г., опубликовано 19 сентября 2002 г. Заявитель: Merck Patent GmbH, изобретатели: Стефан Ремке, Бернд Мюллер, Гюнтер Ридель, Стефан Амброзиус, Бернд Дам.
  • Патентная заявка DE102006046803 A1: Verfahren und thermischer Reaktor zur Herstellung von Partikeln. зарегистрирован 29 сентября 2006 г., опубликован 3 апреля 2008 г., заявитель: Ibu-Tec Gmbh & Co. KG, изобретатели: Стефан Амброзиус, Ларс Лейдольф.
  • Заявка на патент DE102006039462 B4: Verfahren zur Herstellung von Partikeln. зарегистрирован 23 августа 2006 г., опубликован 18 февраля 2010 г., заявитель: Ibu-Tec advanced materials AG, изобретатели: Герд Фишер, Тарек Халил, Ларс Лейдольф.

внешняя ссылка

Источники

  • С. Беганд, Б. Дам, С. Амброзиус: Einsatz des Pulsationsreaktors für die Stoffbehandlung in der chemischen Industrie. В: Chemie Ingenieur Technik. Том 70, Выпуск 6, 1998 г., стр. 746–749.