Przeprowadzono badania wnikania ciepła i oporów przepływu dla krótkich monolitów o trójkątnym kształcie przekroju poprzecznego kanałów. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ długości kanałów (odniesionej do ich średnicy hydraulicznej) na charakterystyki transportowe i hydrodynamiczne. Uzyskano równania korelacyjne opisujące wnikanie ciepła (masy) i opory przepływu z zadowalającą dokładnością. Wyniki otrzymane dla struktur trójkątnych porównano z monolitem ceramicznym i złożem ziaren usypanych. Four short monoliths with triangular shape were prepd. by microwelding of kanthal strips and studied for heat transfer and air flow resistance. The results were compared with those for the ceramic monolith and packed bed and correlated by dimensionless equations describing the phenomena with a satisfactory accuracy. W ostatnich latach intensywnie badano transport ciepła i masy oraz opory przepływu dla metalowych struktur krótkokanałowych (bardzo krótkich monolitów) o różnym kształcie przekroju poprzecznego kanałów1-4). Rozwój tych badań nastapił w wyniku poszukiwania rozwiązania o właściwościach pośrednich pomiędzy reaktorami monolitycznymi a reaktorami ze złożem ziaren usypanych. W pierwszym przypadku opory przepływu są niewielkie, natomiast transport masy jest mało intensywny, czego wynikiem jest ograniczona ogólna szybkość procesu, szczególnie dla szybkich reakcji katalitycznych. W przypadku reaktorów ze złożem ziaren usypanych wymiana aInstytut Inżynierii Chemicznej PAN, Gliwice; bUniwersytet Jagielloński, Kraków Marzena Iwaniszyna, *, Joanna Ochońskab, Przemysław Jodłowskib, Joanna Łojewskab, Andrzej Kołodzieja Bardzo krótkie monolity o przekroju trójkątnym dla szybkich reakcji katalitycznych Very short monoliths of triangular cross-sectional channel shape for fast catalytic reactions Mgr inż. Joanna OCHOŃSKA w roku 2009 ukończyła studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Jest pracownikiem Wydziału Chemii [...]

  Badano reakcję redukcji tlenków azotu z udziałem amoniaku (SCR-NH3) na katalizatorach zeolitowych podstawionych kationem miedzi. Stosowano zeolity w postaci proszku oraz naniesione na struktury krótkokanałowe. Zeolity w formie proszku wykazały prawie 100-proc. selektywność do azotu oraz 100-proc. konwersję NO, jednak główną ich wadą jest dezaktywacja w wysokiej temperaturze (poza katalizatorem ultrastabilizowanym USY). Strukturalne katalizatory, mimo niskich konwersji spowodowanych zbyt małą ilością materiału aktywnego, są w porównaniu z katalizatorami proszkowymi w znacznie mniejszym stopniu ograniczone transportem masy, a także zapewniają mniejsze opory przepływu. Three com. zeolites were modified by introduction of Cu2+ ions, optionally deposited on kanthal carrier by dipcoating (short-channel structures) and tested for catalytic activity in redn. of NOx with NH3 + O2 to N2 at 500°C. The powder zeolites exhibited almost 100% selectivity towards N2 and 100% converstion of NO, but were easily deactivated under harsh thermal conditions (except for ultrastabilized USY zeolite). Structured zeolite catalysts revealed low conversion due to low catalyst loading but were much less affected by mass transfer limitation and get low flow resistance. Ogólnoświatowy trend tworzenia technologii przyjaznych dla środowiska spowodował znaczny wzrost badań nad katalizatorami aUniwersytet Jagielloński, Kraków; bInstytut Inżynierii Chemicznej PAN Gliwice; cPolitechnika Opolska Joanna ochońskaa, Przemysław Jodłowskia, marzena iwaniszynb, *, andrzeJ kołodzieJc, Joanna łoJewskaa Projektowanie katalitycznego reaktora strukturalnego do redukcji tlenków azotu. Ocena aktywności i metody syntezy katalizatorów na bazie zeolitów podstawionych kationem miedzi Structured reactor for NOx reduction. Activity and synthesis methods for structured zeolitic packings exchanged with copper cation Mgr inż. Joanna OCHOŃSKA - notkę biograficzną i fotografię Au[...]

  W celu ułatwienia poszukiwań odpowiedniego rodzaju wypełnienia reaktorów katalitycznych zaproponowano proces optymalizacji oparty na kryteriach oceny efektywności działania. Przedstawiono model kryterialny uwzględniający efekt pracy reaktora, czyli zysk (transport masy z reakcją chemiczną) oraz koszt operacji (opory przepływu płynu przez reaktor). Zaprezentowano wyniki uzyskane podczas optymalizacji różnych wypełnień reaktorowych. A criterial model of chem. reactors including effects of reactor operation, profits (mass transport with chem. reaction) and operation cost (flow resistance through the reactor) was developed. Variuos catalytic reactor packings were optimized. Klasyczne zagadnienie optymalizacji kosztowej oparte na rachunku ekonomicznym i opisane np. przez Sieniutycza1) jest zapewne najbardziej właściwe i wiarygodne z punktu widzenia praktyki. Wymaga ono jednak znajomości nie tyle inżynierii, co ekonomii. Często cena np. analogicznych aparatów dwóch producentów różni się istotnie. Ceny katalogowe są zwykle poważnie obniżane w ofertach przetargowych. Ceny ropy naftowej, stali i energii zmieniają się znacznie w ciągu 1-2 lat. Dodatkowym problemem jest brak wiarygodnych cen aparatury chemicznej. Parametrem przyjmowanym zwykle arbitralnie i bez głębszego uzasadnienia jest graniczny okres zwrotu inwestycji, który zdecydowanie determinuje położenie szukanego optimum. Wobec tych zastrzeżeń rachunek ekonomiczny obarczony jest znacznym stopniem niepewności. W tej sytuacji pożyteczną rolę odgrywają pewne ogólne wskazówki projektowe. Większość projektantów optymalizuje swoje projekty aInstytut Inżynierii Chemicznej PAN, Gliwice; bPolitechnika Opolska, Opole; cUniwersytet Jagielloński, Kraków Andrzej Kołodzieja, b, Joanna Łojewska c, Mieczysław Jaroszyńskia, Marzena Iwaniszyna, *, Joanna Ochońska a, C, Przemysław Jodłowskic, Bożena Janusa, Tadeusz Kleszcza Racjonalna technicznie optymalizacja katalitycznych reaktorów chemic[...]

  NO-contg. air was purified by NH3 treatment in a catalytic reactor at 150-400°C. Zeolite was catalyst deposited by in situ method on the FeCrAl foam surface (30 pores on in.). The concns. of NOx and NH3 in the inlet and outlet streams were measured by using Fourier transform IR spectrometer and the conversion of the reactants and reaction selectivity to N2 were detd. The tests showed a high catalytic activity (up to 78%) and selectivity (about 95% below 300°C). Above the temp., the oxidn. of NH3 began to dominate. Addnl., the measurements of the flow resistance through the catalyst bed for varying air flow rates were made and compared with the calcd. values of flow resistance through the granular and monolith types of beds, resp.Prowadzono badania oporów przepływu dla piany metalowej stosowanej jako nośnik katalizatora zeolitowego. Stwierdzono dobrą aktywność i selektywność katalizatora w reakcji selektywnej katalitycznej redukcji tlenków azotu amoniakiem w temp. poniżej 300°C. Dla wyższych temperatur zachodzi utlenianie amoniaku. Opory przepływu dla pian są zadowalająco małe. Piany metalowe charakteryzują się małą gęstością, dużą powierzchnią właściwą i wolną objętością (do 97%) oraz relatywnie małymi oporami przepływu. Dzięki tym zaletom mogą być stosowane w katalizie Dr inż. Anna GANCARCZYK w roku 1996 ukończyła studia na Wydziale Technologii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Tytuł doktora nauk technicznych uzyskała w 2009 r. Obecnie jest pracownikiem Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk w Gliwicach. Specjalność - reaktory fazowe. Instytut Inżynierii Chemicznej PAN, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, tel. (0-32) 231-08-11, fax: (0-32) 231-03-18, e-mail: miwaniszyn@iich.gliwice.pl * Autor do korespondencji: Dr inż. Marzena IWANISZYN w roku 2010 ukończyła studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Stopień doktora nauk technicznych uzyskała w 2014 r. Jest pracownikiem In[...]

  A review, with 28 refs., of the available on the market solid foams made of metals, ceramics, polymers, C1 and glass. Piany stałe są obecnie produkowane z różnorodnych materiałów (metal, ceramika, tworzywa sztuczne, węgiel, szkło). Przedstawiono przegląd pian dostępnych na rynku, różne metody ich produkcji, zastosowania oraz potencjalne możliwości wykorzystania. Szczególną uwagę zwrócono na morfologię pian jako na jeden z głównych parametrów, których znajomość jest niezbędna przy ich badaniach, a następnie zastosowaniu. Piany stałe reprezentują nowoczesną generację materiałów porowatych, które już od wielu lat wzbudzają duże zainteresowanie pod względem udoskonalania sposobów ich produkcji, a przede wszystkim potencjalnych możliwości ich zastosowania. Istotny jest fakt, że piany stałe mogą być wytwarzane z prawie każdego materiału. Na rynku dostępne są piany metalowe (aluminiowe, niklowe, miedziane), ceramiczne (Al2O3, ZrO2, mullit, SiC), polimerowe (polistyrenowe, polietylenowe, PVC), jak również szklane i węglowe (grafitowe, amorficzne)1, 2). W wyniku procesu spieniania materiału litego jego podstawowe właściwości, takie jak gęstość, przewodność elektryczna, moduł Younga i wytrzymałość, ulegają zmianie. Materiał porowaty rozszerza je bowiem na obszar mniejszych wartości. Oznacza to, że piany charakteryzują się mniejszą przewodnością i wytrzymałością w porównaniu z materiałem litym, ale są od niego znacznie lżejsze i bardziej elastyczne. Pozwala to stosować piany stałe jako izolatory ciepła, pochłaniacze energii lub lekkie materiały strukturalne. Rozpatrując ewentualne zastosowanie piany stałej, w pierwszym kroku należy określić wymagane parametry, takie jak typ struktury porów (zamknięty, otwarty, mieszany), porowatość, rodzaj materiału, kształt elementów. Należy wziąć pod uwagę również względy ekonomiczne: koszty produkcji, obróbki i transportu. Morfologia pian Piany stałe, ze względu na strukturę ich porów, dzie[...]

  Strukturalne wypełnienia krótkokanałowe reaktorów zaproponowali Kołodziej i Łojewska1) opierając się rozważaniach teoretycznych i literaturowych. Wyniki badań jednego z zaproponowanych wariantów, struktury o kanałach sinusoidalnych, przedstawiono w niniejszej pracy. Dokonano badań eksperymentalnych oporów przepływu oraz transportu ciepła i masy. Opis wnikania masy uzyskano stosując analogię transportu ciepła i masy. Skorelowano wyniki w oparciu o rozwiązania teoretyczne dla rozwijającego się przepływu laminarnego. Zastosowano rozwiązania dla kanału trójkątnego wobec braku opracowań dla kanałów sinusoidalnych. Przeprowadzone obliczenia dowiodły możliwości znacznego skrócenia reaktora. Sinusoidal short-channel structures, as developed by Kolodziej and Lojewska, 2007, were made of Kanthal steel sheets and studied for heat transfer efficiency under laminar air flow in a lab. unit. The results were presented as dimensionless functions of Fanning coef., Re and Nu nos. vs. dimensionless length of the channel. Per analogy, the mass transfer efficiency in the structures was also estd. The studied structures were more efficient than wire grids (61.7 mesh/in), grain beds (2 mm) and ceramic monoliths (100 channels/in2). Monolity ceramiczne są najpopularniejszym wypełnieniem reaktorów chemicznych. Swoją popularność zawdzięczają małym oporom przepływu oraz znacznej powierzchni właściwej. Ponadto efektywność katalizatora nanoszonego w postaci cienkich warstw jest znaczna. Istotną wadą monolitów jest jednak niewielka intensywność transportu ciepła i masy w porównaniu z klasycznymi reaktorami z usypanym złożem ziaren katalitycznych. Intensywność transportu może istotnie ograniczać wydajność reaktorów, szczególnie w przypadku szybkich reakcji katalitycznych. Z drugiej strony reaktory ze złożem ziaren są rozwiązaniem konserwatywnym. Opory przepływu są tu znaczne, a współczynnik efektywności ziaren niewielki. Z tej przyczyny wciąż trwają po[...]

  Przeprowadzono modelowanie i badania eksperymentalne reaktora katalitycznego do dopalania lotnych związków organicznych (LZO) wypełnionego siatkami katalitycznymi. Katalizator (spinel Co3O4) naniesiono na siatki stosując technologię plazmową. Przeprowadzono badania kinetyczne w reaktorze bezgradientowym. Do opisu reaktora zastosowano model przepływu tłokowego. Przeprowadzono eksperymenty dopalania n-heksanu (temp. do 560°C, przepływy do 10 Nm3/h). Rozbieżność eksperymentów w sto-sunku do przewidywań modelowych nie przekraczała 12%. The catalyst (spinel Co3O4) was deposited by plasma technique. The kinetic studies were performed in a gradientless reactor. The plug-flow reactor model was applied. Exps. were performed for catalytic combustion of n-hexane (temp. up to 560°C, gas stream up to 10 m3/h STP). The validation showed max. error of 12% between model and experiment. Dopalanie katalityczne jest prawdopodobnie najskuteczniejszym obecnie sposobem usuwania wielu "palnych" składników gazów odlotowych. Należy do tych składników duża i zróżnicowana grupa, zwana lotnymi związkami organicznymi (LZO), która stanowi poważny problem dla środowiska. Typowa emisja LZO charakteryzuje się małymi stężeniami (często na poziomie ppm) i dużymi strumieniami gazów odlotowych. Antropogeniczna emisja LZO na świecie osiąga 150 mln t/r (w przeliczeniu na węgiel)1). Znaczna część to groźne trucizny, substancje rakotwórcze i mutagenne. Tradycyjnie do dopalania katalitycznego stosowane są reaktory ze złożem usypanym ziaren katalitycznych oraz reaktory monolityczne. Te pierwsze są rozwiązaniem nieco przestarzałym, cechują je znaczne opory przepływu i niewielka efektywność ziaren katalitycznych, wymuszająca znaczne zużycie katalizatorów (np. Andrzej Kołodzieja, b, Joanna Łojewska c, Marzena Iwaniszynb, *, Przemysław Jodłowskic, Joanna Ochońska c, Anna Rogulska c, Anna Gancarczykb, Aneta Matuszek-Chmurowska a, Jacek Tyczkowskid aPolitechnika Opolsk[...]