CN1060968C

CN1060968C - 一种催化装置

Info

Publication number: CN1060968C
Application number: CN95107480A
Authority: CN
Inventors: 黄诗炎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2001-01-24
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: CN1140631A

Abstract

本发明公开了一种催化装置，将附着催化剂的驻极体(“载电荷催化体”)置于交变电场之中，当“载电荷催化体”的电荷与交变电场相互作用时，附着催化剂的驻极体便发生机械振荡，被催化物质流经驻极体表面接触催化剂时，则受到催化剂、电场和振荡波的三种作用，被催化物质或裂解或聚合或化合，均要比单一受催化剂的催化作用强烈得多。该装置可在降低被催化物质温度和压力的条件下，提高催化效果和延长催化剂的使用寿命。

Description

一种催化装置

本发明涉及一种催化装置。

在现代的化学工业、石油工业以及国民经济的许多生产过程中，都大量地使用着一些奇妙的物质一催化剂。催化剂能够使一些化学反应速度加快，使一些很难聚合的物质聚合，使一些只能在高温条件下分解的化合物可在较低温度下分解；完成这些任务后，而催化剂本身没有损耗，性质也没有发生变化。催化剂的三个主要特点是：1．催化剂的活性越高，被它催化的化学反应进行的速度越快；2．催化剂的选择性越好，生产的目的物越多；3．催化剂中毒的机会越少，使用的寿命越长，衰老越慢，成效越高。

催化剂的广泛使用，促进了催化科学的发展。现代工业的发展提出了研制高活性、高选择性、低中毒性催化剂的迫切任务。并且为了节省能源、降低成本、能在较低的温度和较低的压力下生产出更多的目的物，对催化剂提出了更高的要求。

催化科学的发展，一方面依赖于新的高效的催化剂的发现，另一方面依赖于利用物理学和化学上的一些已有知识来提高已有催化剂的性能。本发明所公布的催化装置，就是基于上述两点考虑，利用驻极体的特殊性质而研制成的一种催化装置。这在世界专利文献索引中未查到有类似的专利申请，即使在世界化学杂志上也未发现有类似的想法提出。下面将详细说明该装置的结构、工作原理及优化设想。

将充电的导体置于封闭的绝缘体之内时，就形成了“驻极体”，也称为“永电体”。也可以将带一种电荷的气体或流体充入绝缘的固体腔内并封闭形成“驻极体”。驻极体只能带同一种电荷，分为“正电荷型驻极体-和“负电荷型驻极体”。

在驻极体外部附着的物质统称为附着物。附着物与驻极体的接触方式可以是附着物涂敷在驻极体上、附着物电镀在驻极体上、附着物紧贴在驻极体上、附着物罩在驻极体上、附着物夹住驻极体。附着物可以是一层，也可以是多层。

驻极体外部先附着一层或几层催化剂的载体物质(单质、化合物或混合物)，用于增强催化效果。催化剂作为附着物附着在驻极体的最外层，与催化剂的载体物质接触。由电感应原理知，催化剂表面必感生出与驻极体相同的静电荷，构成“载电荷催化体”，存在永久性静电场。催化剂也可直接附着在驻极体上，这时驻极体则为催化剂的载体。

将“载电荷催化体”置于两极板之间，并留有间隙，以使反应物通过，并将“载电荷催化体”和两极板固定于支架上(它们可先连结成一体再固定于支架、也可各自分别固定于支架)。在两极板上施加交变电压，则“载电荷催化体”所载电荷与交变电场发生相互作用，使“载电荷催化体”发生机械振荡。将附着催化剂的驻极体置于交变电场中的装置，即构成本发明装置的整体，我们称之为“载电荷催化体振荡催化装置”。当所加交变电场的频率与“载电荷催化体”自由振荡的频率相同时，则发生共振，即“载电荷催化体”振动的振幅最大。“载电荷催化体”的振幅还与以下因素有关，当驻极体绝缘层不被击穿的条件下，与“载电荷催化体”所载电荷量及外加交变电场强度成正比，而与“载电荷催化体”的质量以及“载电荷催化体”的运动速度的平方成反比。电场的存在不仅使反应物的活化能增加，提高了化学反应速度，而且使催化的选择性有所增强，如不同的电介质电激化率有所差异，不同物质的分子结构受到破坏的电场强度也有明显差异，例如一些物质分子受到破坏的电场强度为：H₂ 13．9千伏／厘米；O₂ 23．1千伏／厘米；N₂27．0千伏／厘米；NH₃ 34．4千伏／厘米；……。所以采用不同的电场强度，将增加目的物的生产率。同时，“载电荷催化体”在交变电场中的振荡波能，一方面使流经其上的反应物增加了触媒的机会；另一方面使反应物中所含使催化剂中毒的物质不能在催化剂表面停留或堕入催化剂的结构中，这使得催化剂中毒的机会大大减小，也延缓了催化剂的衰老。因此，该装置也大大延长了催化剂的使用寿命。

为了增强振波的能量，我们可在驻极体外部附着一层压电陶瓷作为催化剂的载体，再在压电陶瓷表面附着一层催化剂。这种结构使得振波的能量有所增强，因而更增强了以上所述的催化效果。

有的催化剂需要用光激发方能增强催化活性。我们可在驻极体上附着一层电致发光物质作为催化剂的载体，然后再在其上附着这样一层需要用光激发增强催化活性的催化剂。

本装置有三个重要的组成部分：驻极体和催化剂载体、催化剂、产生交变电场的装置(包括电极)。当被催化物质(化学反应物)流经该装置中催化剂的表层时，则受到催化剂、电场及振荡波的三种作用，反应物或化合或聚合或裂解，其化学反应速度比单一受催化剂的催化作用要快得多。为了优化催化效果，每个部分的选择视生产的目的物而定。驻极体的载荷量、交变电场的频率与交变电压的选择，以提高催化剂的活性，选择性及减少甚至消除中毒为目的。变压及变频在现代设备中很容易实现。本装置的制造工艺也不复杂，可根据需求制造出不同用途的可大可小的催化装置。在工业生产中，实际上是将多个“载电荷催化体振荡催化装置”组成催化堆，以实现工业化大生产的需求。

本装置可在节约能源、石油裂解、医药提炼、制造新的蛋白、消毒、分解有毒物质使之变为无毒物质等很宽的领域中得到应用。

Claims

1．一种由驻极体和催化剂载体、催化剂、产生交变电场的装置组成的催化装置，其特征在于催化剂的载体和催化剂附着在驻极体上，催化剂表面感生出与驻极体相同的静电荷，构成“载电荷催化体”，“载电荷催化体”置于两电极板之间，“载电荷催化体”和两极板之间留有间隙，让反应物通过，“载电荷催化体”和两极板均固定于支架上，在两极板上施加交变电压，“载电荷催化体”在交变电场的作用下发生机械振荡，形成“载电荷催化体振荡催化装置”。

2．根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于在驻极体外部附着零层、一层或多层催化剂的载体。

3．根据权利要求1或权利要求2所述的催化装置，其特征在于催化剂的载体是单质、化合物或混合物。

4．根据权利要求1、2或3所述的催化装置，其特征在于催化剂的载体是压电陶瓷。

5．根据权利要求1、2或3所述的催化装置，其特征在于催化剂的载体是电致发光物质。

6．根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于催化剂是驻极体的最外层附着物。

7．根据权利要求1、2或6所述的催化装置，其特征在于催化剂的载体和催化剂附着在驻极体上的方式有涂敷在驻极体上、电镀在驻极体上、紧贴在驻极体上、罩在驻极体上或夹住驻极体。

8．根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于“载电荷催化体”带有永久性静电荷。

9．根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于“载电荷催化体”和电极板可连接成一体再固定于支架，也可各自分别固定于支架。

10．一种催化堆，其特征在于它是由多个如权利要求1所述的“载电荷催化体振荡催化装置”组成的。