Procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítica, tinta catalítica y uso.

Procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítica,

tinta catalítica y uso.

Procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítica, siendo del tipo de monolitos catalíticos formados por un sustrato ondulado sobre el que se ha impreso una tinta catalítica y que puede ser enrollado, acompañado de una lámina plana del mismo material sobre sí mismos para obtener el monolito, que comprende la selección de un catalizador; la selección de un sustrato (6); la impresión de una tinta catalítica (4) sobre una primera cara del sustrato (6) por medio de una primera máquina de impresión (5); el curado de la tinta catalítica impresa en un primer horno (7); la impresión de la tinta catalítica (4) sobre la segunda cara del sustrato (6); el curado de la tinta catalítica impresa en un segundo horno (7'); el corrugado (8) del sustrato con la tinta catalítica, y; el calcinado del monolito, siendo estos monolitos catalíticos utilizados en numerosos procesos químicos presentes en diferentes industrias, y, así, pueden ser utilizados en la fabricación de biodiesel, depuración de humos de escape de automóvil, depuración de torres de salidas de humos, depuración de aguas u obtención de hidrocarburos líquidos.

OBJETO DE LA INVENCiÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de fabricación de un monolito catalitico por impresión de una tinta catalítica y tinta catalítica utilizada en dicho procedimiento, cuyo procedimiento se lleva a cabo mediante impresión rotativa, preferentemente huecograbado, de una tinta catalítica, sobre un sustrato flexible y bobinable y cuya tinta catalitica es obtenida al disolver un ligante tipo polisacárido y un dispersante polimérico en un disolvente polar tipo alcohol y ser introducido en un molino de bolas añadiendo la cantidad de sólidos que constituyen la tinta.

CAMPO DE APLICACiÓN.

En la presente memoria se describe un procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítíca, cuyos monolitos catalíticos son utílizados en numerosos procesos químicos presentes en diferentes industrias, y, así, pueden ser utilizados en la fabricación de biodiesel, depuración de humos de escape de automóvil, depuración de torres de salidas de humos, depuración de aguas u obtención de hidrocarburos líquidos (reacciones Fischer Tropsch) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN.

Los monolitos catalíticos son dispositivos que contiene un material catalítico que favorece y/o acelera una reacción química, por lo que se utilizan en numerosos procesos químicos presentes en diferente industrias.

Los monolitos catalíticos pueden estar formados por un sustrato ondulado y una lámina plana del mismo material que se enrollan sobre sí mismos para obtener el monolito.

Por otra parte, para que el monolito tenga actividad catalítica, el sustrato se recubre con el catalizador adecuado para la aplicación concreta a la que se vaya a destinar.

Un caso concreto de aplicación de los monolitos catalíticos es la fabricación de biodiesel, de forma que, convencionalmente, el biodiesel se obtiene mediante una reacción homogénea en la que reactivos y catalizador se encuentran en fase liquida. Igualmente, puede emplearse un catalizador sólido y entonces la reacción es heterogénea. La reacción heterogénea reduce el consumo de agua y de efluentes contaminados, reduce la cantidad de catalizador requerido y reduce el tiempo de reacción. El catalizador sólido sería, preferentemente, un monolito catalitico.

Un método habitual de aplicar un catalizador sobre un monolito es por pulverización, de manera que se forma una suspensión del material catalítico deseado y se pulveriza a través de una boquilla adecuada. La pulverización también sufre una serie de desventajas tales como:

• Overspraying (exceso de pulverización del sustrato) .

• Abrasión de la boquilla.

• Falta de uniformidad de recubrimiento.

Teniendo en cuenta distintos documentos, podemos ver cómo, tal y como se describe en la patente WO 98/22215, convencionalmente, la sustancia catalítica se adhiere al sustrato por inmersión del monolito en un baño que contiene una solución con una sustancia que se conoce como precursor del catalizador. Esta técnica presenta las siguientes desventajas:

• El precursor tiene más tendencia a acumularse en las esquinas y zonas convexas del monolito que en las zonas planas y cóncavas.

• La inmersión de monolitos en suspensiones de precursores catal íticos requiere la eliminación posterior de grandes cantidades de exceso de suspensión.

Por otro lado en el documento WO 98/22215 también se describe un método y aparato para recubrir laminas planas o corrugadas mediante técnicas de impresión, de forma que en dicho método se incluyen las siguientes técnicas de impresión:

• Impresión por rodillo,

• Serigrafía,

• Flexografía,

• Impresión de chorro de tinta (inkjet) ,

• Deposición química de vapor,

• Deposición molecular de vapor

• Grabado químico

• Deposición electroquímíca

• Impresión Meyer Rod,

• Electroforesis,

• Huecograbado,

• Litografías.

En el documento de patente GB 2441983 A se describe el recubrimíento medíante chorro de tinta (inkjet) de lámínas corrugadas para producír una catalizador con forma de monolito que catalíce reacciones de conversíón de un gas en hidrocarburos de cadena larga (reaccíón de Físher Tropsch) .

Fínalmente, en el documento de patente GB 2441983 A se descríbe cómo el monolíto puede fabricarse antes o después de haber aplicado la sustancia catalítica, para ello hay que corrugar la lámina mediante técnicas de estampado o haciéndola pasar entre rodillos.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN.

En la presente memoria se describe un procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítica, siendo del tipo de monolitos catalíticos formados por un sustrato ondulado sobre el que se ha impreso una tinta catalítica y que puede ser enrollado, acompañado de una lámina plana del mismo material sobre si mismos para obtener el monolito, de forma que el procedimiento comprende:

) ;>-La selección de un catalizador;

>-la selección de un sustrato;

>-la impresión de una tinta catalítica sobre una primera cara del sustrato por medio de una primera máquina de impresión rotativa por

huecograbado;

>-el curado de la tinta impresa en un primer horno;

>-la impresión de la tinta catalítica sobre la segunda cara del sustrato por

medio de una segunda máquina de impresión rotativa por

huecograbado;

>-el curado de la tinta en un segundo horno;

>-el corrugado del sustrato con la tinta impresa por sus dos caras;

>-el enrollado sobre sí mismo del sustrato corrugado, y;

>-el calcinado del monolito,

En una ejecución practica de la invención, el sustrato se define por una lámina bobinada de 25 a 100 IJm y, más preferentemente de 401Jm.

Las máquinas de impresión rotativa por huecograbado constan de desbobinadora, bobinadora y un medio de guiado del sustrato a su paso por ellas.

La temperatura de curado de la tinta catalítica en los hornos de curado es de un máximo de 150'C.

El monolito catalítico obtenido de acuerdo al procedimiento descrito podrá ser usado en un reactor para ser sometido a un proceso químico a catalizar.

Por otra parte, la tinta catalítica de utilidad para su impresión sobre el correspondiente sustrato mediante una máquina de impresión rotativa por huecograbado presenta una composición de:

.¡' 30 a 80 % en peso de un disolvente polar tipo alcohol: .¡' 0, 25 a 2% en peso de un ligante tipo polisacárido; .¡' 1 a 20% en peso de un dispersante polimérico; .¡' 10 a 25% en peso de nanopartículas de CaO, y; .¡' 8 a 20% en peso de nanopartículas de Alzü3.

Además, la tinta presenta una viscosidad de 70 a 80 cps (centipoise) y un curado de 1 minuto a 150º C.

La tinta catalítica es de uso en la máquina de impresión rotativa por huecograbado utilizada en el descrito procedimiento de fabricación de un monolito catalitico.

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DISEÑOS.

Figura 1. Muestra una vista de las distintas fases del procedimiento de fabricación de un monolito catalítico por impresión de una tinta catalítica.

Figura 2. Muestra una genérica vista de la obtención de una tinta catalítica y su uso para impresión en una impresora rotativa por huecograbado, con la representación de un sustrato bobinado que se hará pasar por la impresora rotativa.

Figura 3. Muestra una vista seccionada de un sustrato al que se le ha aplicado una tinta catalítica por sus dos caras.

Figura 4. Muestra una vista de la colocación de un monolito catalítico en un reactor pudiendo observar como por el mismo se hacen circular los reactivos.

DESCRIPCiÓN DE UNA REALIZACiÓN PREFERENTE.

En primer lugar se seleccionará la sustancia que vaya a actuar como catalizador en el proceso elegido, para lo cual se lleva a cabo la reacción de transesterificación con diferentes óxidos metálicos (Oxido de calcio CaO, La20:JMgO, ZnO/CaO, nanopartículas de Zr02, nanopartículas de ZnO y nanoparticulas de CaD) . Así, los sólidos se...

1'. PROCEDIMIENTO DE FABRICACiÓN DE UN MONOLITO CATALíTICO POR IMPRESiÓN DE UNA TINTA CATALÃ?TICA, siendo del tipo de monolitos cataliticos formados por un sustrato ondulado sobre el que se ha impreso una tinta catalítica y que puede ser enrollado, acompañado de una lámina plana del mismo material sobre sí mismos para obtener el monolito, caracterizado por que el procedimiento comprende:

:¡. La selección de un catalizador;

:¡. la selección de un sustrato (6) ; :¡. la impresión de una tinta catalítica (4) sobre una primera cara del sustrato (6) por medio de una primera máquina de impresión (5) rotativa por huecograbado; >-el curado de la tinta catalítica impresa en un primer horno (7) ;

>-la impresión de la tinta catalítica (4) sobre la segunda cara del sustrato (6) por medio de una segunda máquina de impresión (5') rotativa por

huecograbado; >-el curado de la tinta catalítica impresa en un segundo horno (7') ; >-el corrugado (8) del sustrato con la tinta catalítica impresa por sus dos caras; :¡. el enrollado sobre sí mismo del sustrato corrugado, y; :¡. el calcinado del monolito,

2'. PROCEDIMIENTO DE FABRICACiÓN DE UN MONOLITO CATALÃ?TICO POR

IMPRESiÓN DE UNA TINTA CATALíTICA, según la 1a reivindicación, caracterizado por que el sustrato (6) se define por una lámina bobinada de 25 a 100 ~m y, más preferentemente de 40~m.

3'. PROCEDIMIENTO DE FABRICACiÓN DE UN MONOLITO CATALÃ?TICO POR

IMPRESiÓN DE UNA TINTA CATALíTICA, según la 1a reivindicación, caracterizado por que las máquinas de impresión (5 y 5') rotativas por huecograbado constan de desbobinadora, bobinadora y un medio de guiado del sustrato (6) a su paso por ellas.

4'. PROCEDIMIENTO DE FABRICACiÓN DE UN MONOLITO CATALíTICO POR IMPRESiÓN DE UNA TINTA CATALíTICA, según la 1a reivindicación , caracterizado por que la temperatura de curado de la tinta catalí tica (4) en los hornos de curado (7 y 7') es de un máximo de 150º C.

5a._ TINTA CATALíTICA, de utilidad para su impresión sobre un sustrato mediante una máquina de impresión rotativa por huecograbado, caracterizada por que la composición de la tinta es:

./ 30 a 80 % en peso de un disolvente polar tipo alcohol: ./ 0, 25 a 2% en peso de un ligante tipo polisacárido; ./ 1 a 20% en peso de un dispersante polimérico; ./ 10 a 25% en peso de nanoparticulas de CaO , y;

./ 8 a 20% en peso de nanopartículas de A120 3•

6a._ TINTA CATALíTICA, según la reivindicación 6a, caracterizada por que la tinta presenta una viscosidad de 70 a 80 cps y un curado de 1 minuto a 150º C.

7a._ USO, de la tinta catalitica de las reivindicaciones 5a y 6a de acuerdo al procedimiento de las reivindicaciones 1 a 4.