КОМПОЗИТНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области химической промышленности, например, к носителям катализаторов из микроволокон углеродного либо высококремнеземистого происхождения и может найти применение при создании катализаторов в виде гофрированных поверхностей либо блочных структур, либо специально сформированных межблочных структур в химических реакторах, заполняющих пространство между каталитическими блоками и стенками реактора; а также к области композитных конструкционных материалов и может быть использовано в качестве составного элемента композитной конструкции с последующей пропиткой и сушкой связующими составами.
Известна каталитическая система для гетерогенных реакций, представляющая собой геометрически структурированную систему, включающую микроволокна высококремнеземистого волокнистого носителя диаметром 5-20 мкм. (RU 2292950, B01J 21/08, 10.02.2007).
3
Известна каталитическая система для гетерогенных реакций, в которой носитель выполнен из микроволокон силикатного стекла, носитель имеет поры размером менее 1 мкм и удельный объем не более 0,05 см/г, микроволокна носителя в системе структурированы в виде плетеных либо тканых, либо прессованных материалов (RU 79054, B01J 8/00, 20.12.2008).
Недостатком известных каталитических систем является нестабилизированная структура полотна носителя, что есть перемещение волокон друг относительно друга и перемещение полотна относительно места в пространстве вызванное омывающим либо фильтрующим потоком газа, либо жидкости. В реакторе, собранном на блоках катализатора из стеклотканного носителя, это может привести к резкому увеличению гидравлического сопротивления, выходящему за лимитированные пределы.
При изготовлении блоков катализатора на стеклотканном носителе, выполняемом посредством намотки полотна в пространство между каркасом (обычно гофрированная сетка), даже при стабильном натяжении в центральной части блока, натяжение будет иметь большее значение, чем на периферии, что приведет к гидравлической неоднородности по радиусу блока.
Важным параметром катализатора наряду с активностью, является его теплопроводность, которая в свою очередь зависит от величины теплопроводности носителя. Авторами было доказано почти двукратное увеличение заливного расхода в реакции гидрирования альфа-метилстирола на одиночное зерно катализатора при увеличении теплопроводности (Вт/м*К) с 0,2-0,3 до 1-1,5 в работе - A.V. Kulikov, N.A. Kuzin, A.B. Shigarov, V.A. Kirillov, A.E. Kronberg, and K.R. Westerterp, Experimental Study of Vaporization Effect on Steady State and Dynamic Behavior of Catalyst Particles, Catalysis Today, 2001, 66, 255-262. Кроме того, увеличение теплопроводности катализатора приводит к снижению риска возникновения (горячих пятен) аварийного режима.
Полезная модель решает задачу создания композитной системы, обладающей высокой теплопроводностью и хорошими конструкционными свойствами.
Задача решается тем, что композитная система представляет собой микроволокна углерода либо диоксида кремния, структурированные в виде нитей, армированные металлической проволокой, что позволяет изготавливать из них полотна тканей различного плетения, либо полотна сетки с различным размером ячеек, либо сотканные в рукав.
Величина теплопроводности композитного полотна задается материалом, сечением и количеством жил (единиц) проволоки в нити. Таким образом, проволочный каркас стабилизирует полотно ткани, сетки.
Используя проволоку из металлов с различной теплопроводностью можно в широком диапазоне менять теплопроводность композитной системы, а вместе с нею и катализатора, и каталитического блока.
Полученное полотно можно подвергать процессам нанесения модифицирующих добавок, нанесению активных компонентов катализатора, формования в виде специального профиля, гофрирования, прессования.
Технический эффект заявляемого изобретения заключается:
1) В более высокой производительности химического реактора.
2) В безопасной эксплуатации реактора (см. статью выше), поскольку увеличенная теплопроводность катализатора способствует увеличению заливного расхода и устраняет образование горячих пятен.
3) Использование стабилизированного проволочным каркасом полотна приводит к стабилизации значения гидравлического сопротивления в широком диапазоне расходов газа и жидкости.
4) Благодаря наличию жесткого каркаса процесс формирования специальных профилей значительно упрощается и удешевляется.
5) Использование полотна с каркасом из проволоки в качестве элемента конструкционных материалов увеличивает прочность формируемой конструкции.