Способ нанесения каталитического покрытия на внутреннюю поверхность трубы и устройство для его осуществления

 

/.Способ нанесения каталитичес-кого покрытия на внутренйю поверхность трубы путем установки :ifpy6ta в вертикальней положении, нarioлнения жидкостью, содержгицей катсшизатор, и последующего понижения уровня жидкости в трубе и подвода тепла, о т л и ч а ю щ н йс я тем, что, с целью повышения степени гомогенности покрытия и. возможности получения покрытия Р личного профиля, подвод тепла осуществляют к поверхностиРаздела с жидкостью одновременно с понижением уровня жидкости в трубе. Од а 4 СП а:

ае (и) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

OCYAAPCTBEHHbN КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3377500/23-04 (22) 16.09.81 (31) P 3034957.6 (32) 17.09 ° 80 (33) ФРГ ь (46) 07 ° 01 ° 84. Бюл. Р 1 (72) Карл Фойгт, Петер Клейншмит и Рейнгард Маннер (ФРГ1 (71)Дегусса АГ (ФРГ$ (53) 66.097.3 (088.81 (56) 1. Патент ФРГ Р 919768, кл. 12 к, опублик. 1954.

2. Выложенная заявка ФРГ

Р 2214589, кл. В 05 С 7/04,опублик.

1973 (прототип). (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХ5(Я3 В 01 J 37/02; В 05 С 7/04, В 05 2 7/22. НОСТЬ ТРУБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) /Способ нанесения каталитичес= .кого покрытия на внутреннюю поверхность трубы путем установки трубы в вертикальном положении, наполнения тфубы жидкостью, содержащей катализатор, и последующего понижения уровня жидкости в трубе и подвода тепла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повиаения .степени гомогенности покрытия и. возможности получения покрытия различного проФиля, подвод тепла осуществляют к поверхности. раздела с жидкостью одновременно с понижением уровня жидкости в трубе. 6

10бб456

2. Устройство для нанесения каталитического покрытия на внутреннюю поверхность трубы, включающее резеовуар для материала покрытия, содержащего катализатор,средства для подачи материала покрытия в обрабатываемую трубу, образующую с резервуаром сообщающиеся сосуды средство для выпаривания растворителя материала покрытия и приспособление для установки обрабатываемой трубы в вертикальное положение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени гомогенности покрытия и расширения технологических возможностей устройства, средство для выпаривания растворителя материала покрытия выполнено в виде пеИзобретение относится к нанесению каталитических покрытий на внутреннюю поверхность реактора, в частности к способу и устройству для нанесения каталитического покрытия на 5 внутреннюю поверхность трубы, применяемой для проведения химических процессов„ в частности для производства цианистого водорода.

iQ

Известен способ нанесения каталитического покрытия на внутр ннюю поверхность трубы, заключа:,ийся в том, что трубу, снабженную резиновой пробкой на одном конце; наполHBKIT раствором, содержащим катали;затор, с последующим закрыванием другого конца трубы резиновой пробкой, по середине которой пропущена трубка, затем трубу вращают до смачивания всей внутренней поверхности, избыточный раствор выпускают, трубу устанавливают в горизонтальном положении и медленно вращают при одновременном подводе тепла для упари- 5 вания растворителя и п >лучаемое покрытие подвергают обжигу 513.

Недостатком известного способа является его многостадийность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-. мому результату является способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность .трубы, включающий. установление трубы в вертикальном положении, наполнЕние трубы жидкостью, содержащей катализатор, наносимый на внутреннюю поверхность трубы, понижение уровня жидкости в трубе, сушку полученного продукта путем подвода тепла 2». 40 чи, охватывающей обрабатываемую трубу, а приспособление для установки трубы в вертикальное положение выполнено в виде трубчатых направляющих,на которых установлена печь с воэможностью вертикального перемещения относительно обрабатываемой трубы.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е еся тем,,что оно снабжено отсасывающим устройством„ выполненным в виде отводящей трубки, установленной с возмо>кностью спускания в обрабатываемую трубу, и размещенной над печью на трубчатых направляющих с воэможностью верти кального перемещения несущей рамы, на верхнем конце которой закреплена отводящая трубка.

Способ осуществляют устройством для нанесения каталитического покрытия на внутреннюю поверхность трубы, включающим резервуар для материала покрытия, содержащего катализатор, средства для подачи материала покрытия в обрабатываемую трубу,. образующую с резервуаром сообщающиеся сосуды, средство для ьыпаривания растворитеЛя материала покрытия и приспособление для установки обрабатываемой трубы з вертикальное положение, Однако такой способ характеризуется недостаточной степенью гомогенности получаемого покрытия и невозможностью получения покрытия различного профиля.

Цель изобретения — повышение степени гомогенности получаемого покрытия и возможност получения гокрытия различного профиля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения каталитического покрытия на внутреннюю поверхность трубы путем установки трубы в вертикальном положении, наполнения трубы жидкостью, содержакцей катализатор,, и последующего пони>кения уровня жидкости в тру= бе и подвода тепла, годвод тепла осуосуществляют к поверхности раэдела с жидкостью одновременно с понижением уровня жидкости в трубе, Способ может быть осуществлен устройством, включающим резервуар для материала покрытия, содержащего катализатор, средства для подачи материала покрытия в обрабатываемую трубу, образующую с резервуаром сооб|цающиеся сосуды, средство для

1066456

25 выпаривания растворителя материала покрытия и приспособление для установки обрабатываемой трубы в вертикальное положение, в котором средство для выпаривания растворителя материала покрытия выполнено в виде печи, охватывающей обрабатываемую трубу, а приспособление для установки трубы в вертикальное положение выполнено в виде .трубчатых направляющих, на которых установлена печь с возможностью вертикального перемещения отиосительно обрабатываемой трубы.

Кроме того, устройство снабжено отсасывающим устройством, выполненным в виде отводящей трубки, установленной с возможностью опускания в обрабатываемую трубу, и размещенной над печью на трубчатых направляющих с возможностью .вертикального перемещения несущей рамы, на верхнем конце которой закреплена отводящая трубка °

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа, общий вид.

Устройство содержит, раму 1, состоящую иэ двух вертикальных трубчатых направляющих 2, расположенных 30 параллельно одна относительно другой и связанных между собой посредством двух поперечных распорок

3. Рама 1 является приспособлением для установки обрабатываемой трубы З5

4 в вертикальное положение. Устройство содержит также средство для . выпаривания растворителя материала покрытия в виде печи 5, установленной на направля щих 2 с возмож- 40 ностью вертикального перемещения относительно обрабатываемой трубы 4 при помощи труб скольжения, по меньшей мере один резервуар б с материалом покрытия, содержащим катализатор, связанный непосредственно или посредством по меньшей мере одной трубы 7 с печью 5 и образующий с обрабатываемой трубой 4 сообщакщиеся сосуды, отсасывающее устройство, выполненное в виде отводящей труб- 50 ки 8, установленной с возможностью опускания в обрабатываемую трубу и размещенной над печью 5 на трубчатых направляющих 2 с воэможностью вертикального перемещения несущей рамы 9. 55

На верхнем конце несущей рамы 9 закреплена отводящая трубка 10 с отделителем 11. Необходимость в наличии отсасывающего устройства может и отпасть, когда, например, в качест- 60 ве растворителя для катализатора ис-. пользуют легколетучие компоненты, такие как, например,низкокипящие органические растворители, такие как . короткоцепные алифатические спирты, простые зфиры,галоидированные углеводороды и т.д.

При использовании этих раствори- телей газы могут отводитьея непосредственно через отводящую трубку 10, например, путем установления вакуума.

Б тех случаях, когда рекуперация растворителя не нужна и образуются только такие газы, которые не вредны для окружающей среды, устройство не должно содержать отделитель.

Резервуар б через трубопровод 12 с установленными в нем запорными органами 13 и 14 связан с обрабатываемой трубой 4, снабженной держателем 15. Отделитель 11 связан через .трубопровод 16 с трехходовым клапаном 17, снабженным трубопроводами

18 и 19.

Заиорный орган 14 может быть снабжен трубопроводом 20, через который можно подавать кислород и водород для перевода каталитического покрытия в активную форму.

Для ограничения перемещения вверх несущей, рамы 9 на верхнем .конце трубчатых направляющих 2 установлен верхний ограничитель 21.

Несущая рама 9 с целью фиксации на трубчатых направляющих снабжена стопорным винтом 22.

На нижней части отводящей трубки

8 установлен сальник 23.

Уcòpoéñòío работает следующим образом..

Сначала печь 5 перемещают до верхнего конца обрабатываемой трубы, 4 и осуществляют нагревание ее до желаемой температуры.

После наполнения резервуара 6 материалом покрытия, например раствором, дисперсией или суспензией, содержащей предназначенное для нанесения на внутреннюю поверхность трубы вещество, и открывания запОрных органов 13 и 14 материал покрытия поступает через трубопровод 12 во внутрь обрабатываемой трубы 4 до выравнивания уровня. После выравнивания уровня материала покрытия печь 5 со скоростью, зависящей от вида обрабатываемой трубы, вязкости материала покрытия и его температуры, опускают до тех пор, пока она не достигнет держателя 15, причем движение печи 5 вниз можно приостановить и до достижения уровня держателя 15.

С опусканием печи 5 понижается и уровень материала покрытия в обрабатываемой трубе 4, одновременно на внутреннюю поверхность обрабатываемой трубы наносится каталитическое покрытие в результате ,испарения материала покрытия.

1066456

Температуру печи устанавливают в зависимости от вида материала покрытия, желаемой толщины наносимого слоя и скорости перемещения печи такой, чтобы достаточное количество материала покрытия испарялось, т.е. чтобы содержащийся в материале покрытия в растворенном виде или в виде суспензии или дисперсии катализатор прочно наносился на внутреннюю поверхность обрабатываемой трубы. При этом материал покрытия не должен кипеть, чтобы получилось полностью гомогенное покрытие.

Толщина нанесенного каталити. ческого покрытия зависит не только от температуры печи 5, но и от скорости опускания печи 5, высоты уровня материала покрытия внутри обрабатываемой трубы 4, охваченной печью 5, которую можно регу.лировать йри помощи резервуара 6, и от вйда и концентрации используемого материала покрытия.

При этом, чем выше температура в обрабатываемой трубе 4 и чем ниже скорость опускания печи 5, тем толще нанесенное каталитическое покрытие при заданном виде и плотности материала покрытия.

Разбавлением материала покрытия растворителями или суспендирующими агентами возможно получать более тонкое каталитическое покрытие при заданной температуре в обрабатываемой трубе 4 и при заданно-"* скорости опускания печи 5.

Влияние приведенных параметров на толщину наносимого покрытия необходимо определять в соответствую-. щих предварительных опытах.

Испаряющийся во время нанесения материал покрытия отсасывается по отводящей трубке 8, которая хотя и входит в обрабатываемую трубу 4, но не погружается в материал покрытия, и поступает через отводящую трубку 10 в отделитель 11.

Остающаяся над конденсатом в отделителе 11 фаза отводится через трехходовый клапан 17 либо по трубопроводу 18 при помощи вакуума и повторно используется после обыч- ной рекуперации, либо непосредственно через трубопровод 19.

Конденсат из .отделителя 11 можно возвращать в резервуар для сбора растворителя и повторно исполь.зовать (не показано . После окончания опускания печи

5 и возвращения материала покрытия через запорные органы в резервуар

6 или отвода ее через запорный орган 13 эапорный орган 14 закрывается.

ЗО

Возможную активацию каталитического покрытия можно также осуществлять в устройстве. При этом в обрабатываемую трубу 4 через трубопровод 20 и запорный орган 14 подают соответствующий газ, например Нд или Ор, и устанавливают температуру активации при помощи поднимаемой и опускаемой печи 5. В большинстве случаев отводящая трубка 8 не должна перемещаться. Несущую раму 9 перемещают до верхнего ограничителя 21 и с помощью стопорного винта 22 закрепляют.

Если при проведении процесса нанесения покрытия образуются горючие, взрывчатые или ядовитые газы, то отводящую трубу 8 после окончания процесса плотно закрывают относительно обрабатываемой трубы

4 сальником 23 и газы отводят через отводящую трубу 10.

Пример 1. Выполненную из окиси алюминия трубу длиной 210 см и диаметром 15 мм устанавливают в устройстве и наполняют снизу при помощи резервуара с жидкостью, содержащей катализатор, платиновым раствором таким образом, чтобы уровень жидкости находился на 10 см выше нижнего края печи и на том же уровне с верхним концом трубы. Тем-. пературу печи доводят до 250 С,и пехь опускают со скоростью 8 см/мин.

При этом на основе солянокислого гексахлороплатинового раствора с концентрацией 75 г Р4./л на внутреннюю поверхность трубы наносят

0,5 г платины в виде гомогенного покрытия.

По истечении 26 мин процесс нанесения покрытия заканчивают и покрытие подвергают активации путем восстановления водородом при 600 С в том же устройстве.

Трубу вынимают из устройства и применяют для получения цианистого водорода. При этом в трубу ежечасно вводят газ мольного состава пропан:аммиак:водород = 1:3,,5:6.

С.

Газ нагревают до 1300 C при 1 бар.

После пропускания через реакцион— ную трубу образующуюся реакционную смесь охлаждают до температуры между 400 и 30 С.

Выход цианистого водорода равен

87 мол.Ъ в пересчете на пропан. После абсорбции непрореагировавшего аммиака в серной кислоте и цианистого водорода в водном растворе едкого натра получают остаточный гаэ состава, мол.В: водород 96,4 азот 1,2, метан 2,4 (согласно данным газовой хроматографии), который можно применять в качестве источника воцорода.

1066456

Составитель Е.Пономаренко

Редактор Н.Безродная Техред Л.Пилипенко Корректор С.Шекмар

Заказ 11063/60 Тираж,533 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7.-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 2. Повторяют пример

1 с той разницей, что вместо платинового раствора используют раствор гептамолибдена аммония (ЙН )g М о О ..

4Н20 (концентрация:0,122 r Ио/см ) .

При этом на внутреннюю поверхность трубы наносят 1,8 r молибденового соединения в виде гомогенного покрытия. По окончании процесса нанесения покрытия трубу подвергают обжигу в воздушном потоке при 500 С в те9 чение 4 ч.

Трубу вынимают из устройства и применяют для получения цианистого водорода в условиях примера 1.

При этом выход- цианистого водорода составляет 85 мол.% в пересчете на пропан.

Пример 3. Повторяют пример

1 с той разницей, что печь опус- кают не с равномерной, а различной скоростью, начиная со скоростью

8 см/мин, которую повышают на

2 см/мин через каждые 20 см хода печи. При этом на внутреннюю поверхность наносится сплошное покрытие, в котором содержание платины равномерно повышается от 1,2 до 5,2 мг на единицу площади.

Трубу применяют для получения цианистого водорода в условиях примера 1. При этом выход цианистого водорода составляет 88,5 .мол.% в пересчете на пропан.

II р и м е р 4. Повторяют пример

1 с той разницей, что на внутреннюю поверхность трубы наносят покрытие, содержащее различные катализаторы в двух зонах. При этом сначала покрывают верхнюю треть трубы каталитическим раствором 1, причем печь опускают сверху вниз до отмеченной границы. Затем избыток каталитического раствора. 1 выпускают и даль10 нейшее ванесение покрытия на остаточном участке осуществляют каталитическим раствором (1 °

В этом примере каталитический раствор Т состоит из смеси раствора

15 иридия и платины (1 моль иридия и

4 моля платины), а каталитический раствор Э вЂ” из чистых платиновых катионов. Растворы приготовляют на основе 6-гидрата гексахлороиридиевой кислоты (38,5Ъ иридия) и гексахлороплатината. Получают гомогенные покрытия.

Трубу применяют для получения цианистого водорода в условиях примера 1. При этом выход цианистого водорода составляют 87,5 мол.Ъ в пересчете на пропан.

Применение изобретения обеспечивает упрощение процесса нанесения покрытия и сокращение его продолжительности при сохранении качества получаемого покрытия .