Investigations and Applications of Aerosol Nano-Catalysis in a Vibrofluidized (Vibrating) Bed

Abstract

Factors influencing changes in the properties of catalyst surfaces at decreasing particulate (particle) size down to 100 nm and finer were described. The potential properties of carrier-based nano-catalysts, such as their activity, strength and thermal resistance, have been analyzed and the advantages of employing aerosol nano-catalysts (AC) without carriers but possessing nano-sized particulates (particles) discussed. Experimental data on AC obtained for a fluidized bed wherein different classes of reactions were undertaken for an optimal concentration of nano-particle catalysts (4–10 g/m3 of the reaction volume) were described. Some experimental data obtained for a new AC variant involving a vibrofluidized (vibrating) bed were examined. Decreasing the optimal catalyst concentration to less than 1 g/m3 of the reaction volume tripled the product yield per cubic metre.

An alternative technology for catalytical processes. the aerosol nanocatalysis

“…Окисление органических компонентов со сложной молекулой при высокой температуре приводит к осаждению на носителях катализатора и в их порах углерода и некоторых продуктов реакции, это снижает эффективность катализа и требует его замены. Выполненные длительные исследования подтвердили, что все разработанные катализаторы ориентированы только на отходы реакций определенного типа [1,3].…”

“…Это сразу позволило получить обнадеживающие результаты, так как обеспечивался прямой контакт реагентов непосредственно с поверхностью каталитически активных частиц [2,3]. Новое решение обеспечивает оптимальные условия для осуществления любых химических реакций в кинетической области со скоростями, превышающими в 10 4 -10 6 раз значения, достигнутые при катализе на носителях [4,5].…”

“…Каталитически активные частицы удалось измерить только в верхнем разреженном по шарикам слое реактора. Зафиксирован размер частиц катализатора 100-8 нм [3,8]. Возможно, в более глубоких слоях реактора частицы еще меньше.…”

“…Существенным преимуществом технологии AnC является возможность управления скоростью, производительностью и селективностью, варьированием режима активации и соотношения компонентов. В технологии AnC растет активность аэрозоля любого катализатора благодаря равнодоступности реагирующих веществ к постоянно активируемой каталитиче-ской поверхности [3]. В современной литературе [13] при исследовании наночастиц природного и искусственного происхождения отмечается повышение ряда свойств, в том числе и каталитических, по сравнению с макрочастицами.…”

Products composition catalytic cracking via aerosol nanocatalysis for modified Si/Zr- catalyst

“…Экс-периментально показано и теоретически обосновано, что скорость реакции увеличивается в 10 4 -10 6 раз по сравнению с традиционным катализом на носителях. Это объясняется характерными для наночастиц свойствами поверхности, которые сохраняются в течение 15-30 с. Содержание катализатора в зоне реакции снижается до 1-5 г/м 3 реакционного объема [6]. (При классическом катализе на носителях масса катализатора ~ 0,7-0,8 т/м 3 и более, в том числе каталитически активного мате-риала на основе благородных металлов -до 10 кг или 200-1000 кг других веществ).…”