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ITVR20080069A1 - Dispositivo catalizzatore - Google Patents

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ITVR20080069A1
ITVR20080069A1 IT000069A ITVR20080069A ITVR20080069A1 IT VR20080069 A1 ITVR20080069 A1 IT VR20080069A1 IT 000069 A IT000069 A IT 000069A IT VR20080069 A ITVR20080069 A IT VR20080069A IT VR20080069 A1 ITVR20080069 A1 IT VR20080069A1
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IT
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Lucio Bendinelli
Zoppo Antonio Del
Gabriele Malaspina
Stefano Petitti
Giovanni Pisani
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I C I Caldaie S P A
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Description

DISPOSITIVO CATALIZZATORE
DESCRIZIONE
Il presente trovato riguarda un dispositivo catalizzatore.
Sono noti dispositivi catalizzatori che vengono inseriti all'interno di condotti entro i quali vengono fatti transitare dei composti reagenti che, in presenza dei dispositivi catalizzatori e di determinati parametri termodinamici, reagiscono in modo da fornire i prodotti di reazione desiderati .
In particolare, nelle apparecchiature di steam reforming, sono attualmente utilizzati dei dispositivi catalizzatori che sono realizzati da un supporto in materiale inerte alla reazione, sul quale è applicato il materiale catalizzatore vero e proprio della reazione.
In una tipologia di dispositivi catalizzatori di questo tipo, il supporto è costituito da un elemento lastriforme di forma allungata che risulta ripiegato a elica lungo il suo asse di sviluppo longitudinale. Sulle facce tra loro opposte dell'elemento lastriforme è applicato il materiale catalizzatore.
Benché questa soluzione abbia il duplice vantaggio, rispetto ad altri dispositivi catalizzatori, di presentare una elevata superficie di contatto con i reagenti e di limitare notevolmente le cadute di pressione dei reagenti nel condotto, essa denota però l'inconveniente che, durante l'introduzione assiale del dispositivo catalizzatore nel condotto, il supporto tende facilmente a deformarsi e a rilasciare, di conseguenza, una parte del materiale catalizzatore su di esso applicato, il quale viene, quindi, disperso e reso inutilizzabile.
Tale inconveniente risulta particolarmente evidente soprattutto qualora il dispositivo catalizzatore venga inserito in condotti presentanti uno sviluppo curvilineo o a spirale cilindrica.
Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere gli inconvenienti riscontrati nella tecnica nota, mettendo a disposizione un dispositivo catalizzatore che possa essere agevolmente inserito in condotti di qualsiasi forma, senza perdite di materiale catalizzatore, e che, al contempo, definisca una elevata superficie di contatto tra materiale catalizzatore e i reagenti transitanti nel condotto senza determinare elevate perdite di carico nel condotto.
All'interno di questo compito, un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo catalizzatore che sia facilmente realizzabile con costi estremamente contenuti.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo catalizzatore, secondo il trovato, come definito nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva del dispositivo catalizzatore, secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui:
la figura 1 è una vista prospettica del dispositivo secondo il trovato in fase di inserimento in un condotto di convogliamento di reagenti;
la figura 2 illustra una sezione longitudinale di un condotto di convogliamento di reagenti con inserito un dispositivo secondo il trovato; la figura 3 mostra in alzato frontale il dispositivo secondo il trovato parzialmente sezionato;
le figure dalla 4 alla 6 rappresentano schematicamente in sequenza una serie di fasi possibili per l'ottenimento del dispositivo secondo il trovato .
Con riferimento alle sopracitate figure, il dispositivo catalizzatore, secondo il trovato, globalmente indicato con il numero di riferimento 1, il quale comprendente un corpo 2 del dispositivo che è inseribile assialmente in un condotto 3, nel quale viene fatto transitare un flusso di reagenti.
Sul corpo 2 del dispositivo è definita almeno una superficie attiva che è destinata ad essere lambita dal flusso dei reagenti e che risulta interessata da un materiale catalizzatore deputato ad intervenire nella reazione chimica tra i reagenti.
Secondo il trovato, il corpo 2 del dispositivo presenta, almeno parzialmente, una conformazione sostanzialmente tubolare. Inoltre, sempre secondo il trovato, la superficie attiva del corpo 2 presenta una pluralità di corrugazioni 4.
In particolare, la superficie attiva del corpo 2 del dispositivo comprende, opportunamente, sia la sua superficie laterale esterna 2a, che è destinata ad essere rivolta verso la parete interna del condotto , sia la sua superficie laterale interna 2b, che è rivolta verso l'asse del corpo 2 del dispositivo.
Preferibilmente, le corrugazioni 4 della superficie attiva sono costituite da una pluralità di rilievi 4a ed avvallamenti 4b che si estendono longitudinalmente al corpo 2 del dispositivo e che sono disposti alternativamente tra loro attorno all'asse del corpo 2 del dispositivo.
Nell'esempio illustrato, i rilievi 4a sulla superficie laterale esterna 2a del corpo 2 del dispositivo corrispondono ad avvallamenti 4b sulla superficie laterale interna 2b e viceversa, in modo tale che il corpo 2 del dispositivo presenti in sezione trasversale una conformazione sostanzialmente a stella.
Questa strutturazione del corpo 2 del dispositivo consente di realizzare una elevata estensione della sua superficie attiva a contatto con i reagenti, senza produrre una eccessiva turbolenza nel flusso dei reagenti, con conseguenti perdite dì carico indesiderate lungo il condotto 3.
Nulla vieta, tuttavia, che le corrugazioni 4 possano avere anche altre conformazioni. Così, ad esempio, le corrugazioni 4 potranno, eventualmente, essere costituite da rilievi ed avvallamenti che si sviluppano circonferenzialmente attorno all'asse del corpo 2 del dispositivo e che si alternano tra loro lungo l'asse del corpo 2 del dispositivo.
Preferibilmente, le dimensioni delle corrugazioni 4 possono essere comprese sostanzialmente tra 2 mm e 100 mm di lunghezza e tra 2mm e 100 miti di larghezza, a seconda delle dimensioni del condotto 3. In particolare, con riferimento all'esempio di realizzazione mostrato nelle figure, la distanza circonferenziale D tra i picchi dei rilievi 4a può essere compresa sostanzialmente tra 1 min e 100 mm, mentre la distanza radiale d tra il fondo degli avvallamenti 4b e i picchi dei rilievi 4a ovvero l'altezza dei rilievi 4a rispetto al fondo degli avvallamenti 4b, può essere compresa sostanzialmente tra 0,1 mm e 100 rnm, a seconda delle esigenze e delle dimensioni del condotto 3 e del corpo 2 del dispositivo.
Vantaggiosamente, nel corpo 2 del dispositivo è definita una pluralità di aperture 6 che attraversano la sua parete laterale e che permettono il passaggio del flusso dei reagenti da una parte all'altra della parete laterale del corpo 2 del dispositivo. Le aperture 6 consentono, quindi, di aumentare la superficie attiva a contatto con i reagenti che transitano nel condotto 3 e di limitare le perdite di carico subite dal flusso dei reagenti nel superare il corpo 2 del dispositivo, nel loro percorso all'interno del condotto 3.
Preferibilmente, le aperture 6 presentano una dimensione sostanzialmente compresa tra 0,001 mm e 10 mm.
E' da notare che il corpo 2 del dispositivo potrà essere integralmente o solo parzialmente realizzato nel materiale catalizzatore, il quale potrà variare in funzione del tipo di reazione che deve influenzare.
A titolo puramente esemplificativo, qualora il dispositivo secondo il trovato venga impiegato in una reazione di ''steam reforming", possono essere utilizzati, come materiale catalizzatore, metalli preziosi, quali platino, rodio, nichel. Diversamente, in una reazione di "water gas shift", possono essere, vantaggiosamente, utilizzati materiali catalizzatori costituiti da ossidi metallici, come, ad esempio, ossido di ferro, ossido di cromo, ossido di rame e/o ossido di zinco e loro combinazioni.
Più preferibilmente, il corpo 2 del dispositivo presenta un'anima interna 7, che ha la funzione di supporto meccanico per il materiale catalizzatore. In particolare, l'anima interna 7 viene, opportunamente, realizzata in un materiale inerte, in relazione alla reazione tra i reagenti, ed è, almeno parzialmente, rivestita da uno strato 8 costituito dal materiale catalizzatore. In questo modo si ottiene un notevole risparmio nella quantità di materiale catalizzatore necessario alla realizzazione del corpo 2 del dispositivo.
Ad esempio, l'anima interna 7 può essere realizzata in un materiale metallico, quale un acciaio ad elevata resistenza meccanica alle temperature di reazione, ed il materiale catalizzatore su di essa applicato può essere costituito da un qualsiasi materiale idoneo a favorire la reazione chimica che si desidera ottenere tra i reagenti e, più in particolare, può essere, ad esempio, scelto dal gruppo che comprende argento, platino, rodio, nichel, molibdati ferrosi, ossidi metallici, quali ossidi di ferro, cromo, rame e zinco, e loro miscele e/o combinazioni.
Secondo una forma realizzativa preferita, il corpo 2 del dispositivo viene realizzato a partire da un elemento lastriforme 10 che viene sagomato a soffietto e ripiegato a cilindro mediante la riunione di due suoi bordi opposti, i quali possono poi essere, opportunamente, giuntati stabilmente mediante saldatura a punti, crimpatura o altro.
Come illustrato nelle figure, l'elemento lastriforme 10 presenta, vantaggiosamente, una struttura reticolare e può essere costituito da un retino, la cui maglia definisce le aperture 6.
Più in dettaglio, tale retino, conformemente a quanto spiegato in precedenza, può presentare un'anima interna 7 costituita da una rete metallica che viene rivestita di materiale catalizzatore, ad esempio mediante procedimenti di "coating", "washcoating", "screen printing" o altri procedimenti di rivestimento o deposizione idonei.
In alternativa, l'elemento lastriforme 10 può anche essere costituito da un lamierino, realizzato, preferibilmente, tramite uno strato interno in materiale metallico, che costituisce l'anima interna 7, e da strati esterni di rivestimento in materiale catalizzatore, applicati sullo strato interno mediante uno qualsiasi dei procedimenti di rivestimento o deposizione sopra citati .
Secondo una diversa forma realizzativa, il corpo 2 del dispositivo può anche essere costituito da un estruso tubolare rivestito o integralmente realizzato in materiale catalizzatore.
Si è, in pratica, constatato come il trovato sia in grado di raggiungere il compito e gli scopi ad esso preposti ed, in particolare, si sottolinea il fatto che il dispositivo catalizzatore, secondo il trovato, grazie alla sua forma sostanzialmente tubolare e alla presenza delle corrugazioni sulla sua superficie attiva, offre un'ampia superficie di contatto tra i reagenti ed il materiale catalizzatore anche con un suo ridotto sviluppo in lunghezza, risultando agevolmente inseribile nei condotti di convogliamento dei reagenti, senza subire deformazioni e, quindi, perdite di materiale catalizzatore, e senza determinare eccessive cadute di pressione nel condotto.
Tutte le caratteristiche del trovato, su indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare o essere sostituite da equivalenti .
Le singole caratteristiche esposte in riferimento ad insegnamenti generali o a forme di realizzazione particolari, possono essere tutte presenti in altre forme di realizzazione o sostituire caratteristiche in queste altre forme di realizzazione.
Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.
Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo catalizzatore comprendente un corpo del dispositivo inseribile assialmente in un condotto destinato ad essere attraversato da un flusso di reagenti, detto corpo del dispositivo definendo almeno una superficie attiva, lambibile da detto flusso di reagenti ed interessata da un materiale catalizzatore della reazione tra detti reagenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo presenta, almeno parzialmente, una conformazione sostanzialmente tubolare, detta almeno una superficie attiva presentando una pluralità di corrugazioni.
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta almeno una superficie attiva comprende la superficie laterale esterna di detto corpo del dispositivo e la superficie laterale interna di detto corpo del dispositivo.
  3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette corrugazioni comprendono una pluralità di rilievi e avvallamenti longitudinali disposti alternativamente tra loro attorno all'asse di detto corpo del dispositivo.
  4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo presenta in sezione trasversale una conformazione sostanzialmente a stella.
  5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo presenta una pluralità di aperture attraversanti la sua parete laterale.
  6. 6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo è integralmente realizzato in detto materiale catalizzatore.
  7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti,, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo è costituito da un'anima interna realizzata in materiale inerte rispetto alla reazione tra detti reagenti, detta anima interna essendo almeno parzialmente rivestita in detto materiale catalizzatore.
  8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del dispositivo è costituito da un elemento lastriforme sagomato a soffietto e ripiegato a cilindro mediante riunione di due suoi bordi di estremità opposti.
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