使气体混合物中氢气和/或一氧化碳与氧气催化复合的复合装置和方法制造方法及图纸

使气体混合物中的氢气和／或一氧化碳与氧气催化复合的复合装置（１、１′）包括至少一个催化剂系统（２），该催化剂系统被安装在一工作时供所述气体混合物以自由对流方式流动的壳体（４）中。本发明专利技术的催化剂系统（２）在气体混合物的流动方向上分成多个分区（Ｔ１、Ｔ２），其中在第一分区（Ｔ１）的流动方向上包括一被阻挡层（８）包围的用于阻止流入和／或流出反应气体扩散的催化剂体（６），并且接在第一分区（Ｔ１）后面的第二分区（Ｔ２）至少包括一反应气体可直接进入的催化剂体（６）。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使气体混合物中氢气和/或一氧化碳与氧气催化复合的复合装置和方法 本专利技术涉及使氢气和/或一氧化碳与氧气复合的复合装置和方法，其中至少包括一催化剂系统，所述催化剂系统配置在小室工作时气体混合物可流过该小室，尤其是在核电厂。同样的题材是同时递交的申请号为199 14 823.6的德国申请，标题为“使氢气和/或一氧化碳与氧复合的催化装置”，该申请包括这些公开的内容。在核电厂中，在冷却剂损失的故障后，大量的氢气和一氧化碳会释放进入核电厂的安全容器(安全壳)内。如果不采取相应的措施，安全壳的气氛内的氢气富集量会大大增加，从而形成易爆混合气。之后偶然的点火，会因大量氢气的燃烧而危及安全容器的完整性。为了阻止在安全容器内形成这类爆炸性气体混合物，人们探讨各种装置，其中例如有催化复合器、催化和电驱动点火装置或上述两种装置的组合。例如由电化学工艺技术已知道催化复合的工作原理，例如在“Elektrochemische Verfahrenstechnik”，DECHEMA Monographien，1970-1992，第97卷，第363-376页，Tagung der Fachgruppe angewandteElektrochemie)，Verlag Chanie中对此作出了解释。为了消除由安全容器内的气氛(Containment气氛)中逸出的氢气和一氧化碳，应特别注意使氢气和/或一氧化碳提前并且无火焰地与氧气复合。此时，应避免因致命的氢气燃烧而呈现的过高压力。在德国专利申请DE196 36557A1中提出了一种适合早期启动的复合装置，该装置即便在上述安全容器气氛中使用更长的时间也基本上不会失去有效性，并且在低的外部温度下被动启动。采用这样一种复合装置，有可能例如在有蒸汽的安全容器气氛时能“平缓”地复合氢气从而避免自燃。在EP0 527 968 B1中公开了一种复合装置，这种装置中具有若干平板型催化剂系统，板的两侧涂以催化剂材料，例如铂和/或钯。这种装置特别适合于减少核电厂的安全容器内气氛中的氢气。各催化剂系统包括一特种钢的载板，板的两侧各有一薄层，特别是铂和/或钯的薄层，其厚度在微米的范围内。多个这种涂层的单板安装在一设计成模块的壳体内。受监控的气流从下面流入该壳体，并从上部通过侧面的出口流出壳体。由EP 0 436 942A1已知一种带有一壳体保护装置的复合器系统，该壳体保护装置根据外部温度而自动打开。在该复合器系统运行准备阶段时，该壳体保护装置闭合，从而避免所述复合器的催化活性表面被污染。在由EP 0 416 140A1公开的复合器装置中配置了过滤剂，这些过滤剂截住来自外部大气中的有害物质，例如尘埃，并因此保护所述复合器装置的催化剂免遭污染。此外，由德国专利申请DE 37 25 290已知一种贵金属合金，这种贵金属合金可吸收或释放载板或金属丝网上在复合时所产生的反应热，从而避免着火气体混合物。由EP 0 388 955 A1已知一种复合器装置，该装置附加配置一点火装置，用于触发一受控氢气燃烧过程。各已知复合器系统是在特别小的零部件尺寸条件下有特别高的复合器功率以及高的耐污染性。此外，在采用一复合装置以复合核电厂气体混合物中的氢气而言，还必须要确保不会给核电厂的安全造成负面影响。应该考虑到，一种用于复合所述氢气的复合装置的催化剂系统通常会因复合而变热并且由于其温度升高而促成在核电厂安全容器气氛内的气体混合物以无意方式点燃。因此，本专利技术的目的是提供一种使气体混合物中，尤其是核电厂安全容器气氛中的氢气和/或一氧化碳与氧气的催化复合的复合装置，从而特别可靠地避免工作时气体混合物无意点燃。还提供了一种催化复合方法。使气体混合物中的氢气和/或一氧化碳与氧气复合的装置至少包括一催化剂系统，所述催化剂系统安置在壳体内，工作时气体混合物可流经壳体，并且该催化剂系统在气体混合物的流动方向上被分成若干分区(Teilbereiche)，本专利技术的上述目的是通常以下方式实现的，在第一分区的流动方向有一围有用于阻止流入和/或流出反应气体扩散的阻挡层的催化剂体，并且跟随第一分区后的第二分区至少有一可使反应气体直接进入的催化剂体。在此种情况下，复合装置中第一分区和第二分区的特点优选是相继地被使用。因此，在配置若干分区的催化剂系统中可进行多级催化氧化。不同分区的设置应考虑到沿着气体混合物流动方向上有不同的反应条件。特别是流入区域内的第一分区应有特别阻燃的设计以针对高爆炸性气体混合物流入该区。而位于流动区域内上游的分区因部分气体混合物已经被纯化而具有特别高的催化活性，因此反应气体的浓度已明显低于导致点燃的浓度即H2浓度高于8％(体积)。另外，也可顺着气体混合物的流动方向交替地设置各种类型的分区。最好在第二分区中优选一种催化剂体，其催化活性比第一分区中催化剂体的活性大。例如可选择一种活性中心(Aktivitaetszentren)密度更大的催化剂，即催化活性材料的含量更大，由此增强催化活性，从而促进所述分区中的催化反应。根据催化活性的强度，第二分区可另外由火焰阻挡装置包围。火焰阻挡装置的缝隙宽度最大为0.7毫米，优选小于0.3毫米。通过直接在第二分区设置火焰阻挡装置以及另外延伸火焰阻挡装置到特别阻止扩散的第一分区，使第二分区的第二反应区的热量能特别顺利地传递给第一分区的第一反应区，并且还能快速启动第一反应区中的催化反应。催化剂体可由多种单一部分构成，例如压制或烧结的纤维构成。有利地，第二分区的催化剂体包括一载板，该载板上涂有催化剂材料。载板例如由一种不锈钢构成。载板的板厚小于或等于0.2毫米。催化剂体还可包括作为机械载体用的平板、穿孔板或球粒。根据催化复合的作用和类型，用金属或陶瓷材料制作机械载体。在用陶瓷制作时，例如可采用修补基面涂层(washcoat)(Al2O3)。为了特别有效地复合气体混合物中产生的氢气，催化剂材料包括一种贵金属催化剂，尤其是铂或钯。铂特别耐热并且能抗催化剂中毒。此外，用铂作为催化活性材料，除了能复合氢气外还能复合一氧化碳。因其特性钯特别是在较低的外部温度下就起作用而特别适用。因此，在第一分区中例如最好选择一种贵金属，该贵金属的防毒性要比第二分区贵金属的防毒性优异。催化剂材料优选藉助于一粘附介质层和/或一中间层而涂层在机械载体上。在一个特别优选的实施方案中，所用的阻挡层(Drosselschicht)在含有催化剂体的第一分区中特别是设计成多孔的由松散材料构成，因而一部分的气体混合物气流流过置于松散材料内的催化剂体(流过方式)。第二分区的催化剂体是与第一分区的催化剂体分开安置的。例如两种催化剂体先后地位于气体混合物的流动方向中。松散材料的孔大小应这样，要使如呈现在流入区域内的特别易爆的气体混合物中具有高于10％(体积)的H2浓度时，则在第一分区的流出区内的H2浓度已降至低于6％(体积)。为了补偿流经壳体中气体混合物的压力损耗，流入积面应扩大2-5倍。在壳体的高度达0.2-2米时，在催化剂系统中的气体混合物的流速优选为0.1-1米/秒。在另一优选的实施方案中，第一分区中的阻挡层是以多孔的覆盖层形式涂层在催化剂体上的。在这种称作环流方式的催化剂系统中，第一分区和第二分区中的催化剂体被设计为连续体，即这种连续体延伸遍及第一分本文档来自技高网...

【技术保护点】
使气体混合物中的氢气和／或一氧化碳与氧气催化复合的复合装置（１、１′），至少包括一催化剂系统（２），所述催化剂系统配置了在工作时允许气体混合物流过的壳体（４），其中催化剂系统（２）在气体混合物的流动方向分成多个分区（Ｔ１、Ｔ２），其特征在于：在第一分区（Ｔ１）的流动方向上的催化剂体（６）包括一围有阻挡层（８）的催化剂体（６），用于阻止流入和／或流出反应气体的扩散，和一个位于第一分区（Ｔ１）之后的第二分区（Ｔ２），它至少包括一可使反应气体直接进入的催化剂体（６）。

【技术特征摘要】
DE 1999-3-31 19914814.71.使气体混合物中的氢气和/或一氧化碳与氧气催化复合的复合装置(1、1′)，至少包括一催化剂系统(2)，所述催化剂系统配置了在工作时允许气体混合物流过的壳体(4)，其中催化剂系统(2)在气体混合物的流动方向分成多个分区(T1、T2)，其特征在于在第一分区(T1)的流动方向上的催化剂体(6)包括一围有阻挡层(8)的催化剂体(6)，用于阻止流入和/或流出反应气体的扩散，和一个位于第一分区(T1)之后的第二分区(T2)，它至少包括一可使反应气体直接进入的催化剂体(6)。2.根据权利要求1的复合装置(1、1′)，其特征在于第二分区(T2)中的催化剂体(6)的活性高于第一分区(T1)中的催化剂体(6)的活性。3.根据权利要求1或2的复合装置(1、1′)，其特征在于第二分区(T2)中的催化剂体(6)包括一涂覆有催化剂材料的板状载板。4.根据权利要求3的复合装置(1、1′)，其特征在于催化剂材料含有贵金属催化剂，尤其是铂或钯。5.根据权利要求1-4任一项的复合装置(1′)，其特征在于位于第一分区(T1)中的阻挡层(8)是由松散材料构成的多孔层，所述松散材料内设置有催化剂体(6)。6.根据权利要求1-4任一项的复合装置(1)，其特征在于在第一分区(T1)中的催化剂体(6)上涂覆一阻挡层(8)作为多孔覆盖层。7.根据权利要求1-6任一项的复合装置(1)，其特征在于几个类型相同的催化剂系统(2)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩德埃卡特，阿克塞尔希尔，
申请(专利权)人：费罗马托姆ANP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]