КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК B01D53/86 F01N3/28 

Изобретение относится к конструкциям каталитических фильтров и может найти применение для очистки газов от примесей методом их нагрева до температуры 500-600^oС в присутствии катализатора, в частности в газовой хроматографии.

Известен каталитический фильтр (печь) для очистки газа-носителя, выпускаемый фирмой МЕТА-ХРОМ (г. Йошкар-Ола), представляющий собой нагреватель, помещенный в прямоугольный металлический корпус. На задней стенке фильтра на опорах расположены два штуцера для подключения газовых магистралей. В центре фильтра установлен реактор, выполненный в виде трубки из нержавеющей стали со штуцерами (паспорт MЕТ2. 508. 005ПС. 2001).

Известен также каталитический фильтр (печь) для очистки воздуха, выпускаемый ЗАО Лига (г. Саратов), содержащий кожух, в котором установлен герметичный теплоизолированный от стенок кожуха цилиндр-реактор, заполненный катализатором и снабженный нагревателем. На задней панели фильтра размещены вентилятор и штуцеры для присоединения магистралей подвода и выхода воздуха (паспорт и инструкция по эксплуатации на печь каталитической очистки воздуха УФКВ 681951. 006 ТУ 4215-006-12259462-2000, 2000) ближайший аналог.

Известные каталитические фильтры недостаточно надежны в работе из-за необходимости частой смены уплотнений штуцеров магистралей подвода и, особенно, выхода воздуха вследствие их значительного нагрева. Кроне того, в этих конструкциях фильтров затруднен доступ к реактору, его штуцерным соединениям, в результате чего процесс съема реактора и замены катализатора является трудоемким. Конструкция ближайшего аналога усложняется также наличием вентилятора.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности фильтра, удобства в его эксплуатации, а также упрощение конструкции.

Эта задача решается тем, что в каталитическом фильтре, содержащем кожух, в котором установлен герметичный теплоизолированный от стенок кожуха реактор, заполненный катализатором и снабженный нагревателем, входной и выходной трубопроводы для газа со штуцерами на концах, боковой стенкой кожуха и теплоизоляцией образован вентиляционный канал, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены вентиляционные отверстия. Противоположные от корпуса реактора концы входного и выходного трубопроводов соединены непосредственно с основанием реактора, прикрепленным к кожуху.

Технический результат выражается в том, что при прохождении горячего газа в фильтре обеспечена тепловая развязка между зоной нагрева и зоной подключения магистралей. Кроме того, простота конструкции позволяет оперативно перестраиваться на работу с реакторами, заполненными различными катализаторами.

На фиг.1 показан каталитический фильтр; на фиг.2 - реактор фильтра.

Фильтр содержит кожух 1, внутри которого установлен реактор. Корпус 2 реактора выполнен в виде герметичного цилиндра из нержавеющей стали с присоединенными к нему входным 3 и выходным 4 трубопроводами для газа. Концы этих трубопроводов с противоположной от корпуса 2 реактора стороны заканчиваются штуцерами: входным штуцером 5, выходным штуцером 6 и штуцером-пробкой 7. Последний обеспечивает возможность засыпки катализатора 8 в реактор. Нагрев реактора осуществляется нагревателем 9, выполненным в виде кварцевой трубы с намоткой из провода с высоким удельным электрическим сопротивлением. Между реактором с нагревателем 9 и кожухом 1 фильтра размещен теплоизолирующий материал 10. В нижней части фильтра теплоизоляция отсутствует, поэтому часть входного трубопровода 3 и выходной трубопровод 4 осуществляют тепловую развязку между нагретым реактором и штуцерами 5, 6, 7. Боковой стенкой кожуха 1 и теплоизолирующим материалом 10 образован вентиляционный канал 11, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены соответственно вентиляционные отверстия 12 и 15. При необходимости замены катализатора 8 легкосъемность реактора обеспечивается отвинчиванием двух винтов 14, которыми основание 15 реактора крепится к кожуху 1.

Каталитический фильтр работает следующим образом.

Включается нагрев реактора. После достижения необходимой температуры и прогрева реактора во входной трубопровод 3 подается газ, подлежащий очистке. Проходя через весь объем реактора, содержащего катализатор 8, газ очищается от примесей и выходит по трубопроводу 4 в газовый хроматограф (не показан). При этом образующиеся в зоне нагрева конвективные тепловые потоки проходят по вентиляционному каналу 11, образованному боковой стенкой кожуха 1 и теплоизолирующим материалом 10, увлекая более холодный воздух из отверстий 12 в нижней части кожуха, и выходят через отверстия 15 в верхней части кожуха. В результате в нижней части фильтра температура становится близкой к температуре окружающей среды. Тем самым обеспечивается продолжительный срок службы уплотнений штуцеров.

Изобретение предназначено для очистки газов от примесей методом их нагрева до температуры 500-600^oС в присутствии катализатора, в частности в газовой хроматографии. Фильтр содержит кожух, внутри которого установлен реактор. Корпус реактора выполнен в виде герметичного цилиндра с присоединенными к нему входным и выходным трубопроводами для газа. На концах этих трубопроводов размещены входной штуцер, выходной штуцер и штуцер-пробка. Между реактором с нагревателем и кожухом фильтра размещен теплоизолирующий материал. В нижней части фильтра теплоизоляция отсутствует, поэтому часть входного трубопровода и выходной трубопровод осуществляют тепловую развязку между нагретым реактором и штуцерами. Боковой стенкой кожуха и теплоизолирующим материалом образован вентиляционный канал, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены вентиляционные отверстия. В результате тепловой развязки температура в нижней части фильтра близка к температуре окружающей среды. Тем самым обеспечивается продолжительный срок службы уплотнений штуцеров. 2 ил.

Каталитический фильтр, содержащий кожух, в котором установлен герметичный теплоизолированный от стенок кожуха реактор, заполненный катализатором и снабженный нагревателем, входной и выходной трубопроводы для газа со штуцерами на концах, отличающийся тем, что боковой стенкой кожуха и теплоизоляцией образован вентиляционный канал, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены вентиляционные отверстия, при этом противоположные от корпуса реактора концы входного и выходного трубопроводов со штуцерами соединены непосредственно с основанием реактора, прикрепленным к кожуху.