ФОТОТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ВЫБРОСНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2007 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к средствам очистки выбросных парогазовых смесей (отработанных выбросных и вентиляционных газов) углеводородных примесей и оксида углерода и может быть использовано в химической, лакокрасочной, приборостроительной и других отраслях промышленности, а также в производственных помещениях и местах общего пользования населения.

Известны устройства для глубокого окисления углеводородных примесей малой концентрации в объеме инертного газа с использованием инфракрасного излучения и катализатора:

SU: №788896, кл. F 23 G 7/06, 1981; №834991, кл. В 01 J 19/08,1982; №1119391, кл. F 23 G 7/06, 1984; №1241803, кл. F 23 G 7/06, 1984; №1357062, кл. В 01 J 19/00, 1985; №1417562, кл. F 23 G 7/06, 1986; №1425411, кл. F 23 G 7/06, 1987; №1477562, кл. F 23 G 7/06, 1987; №127785, кл. F 23 G 7/06, 1989; №1726005, кл. В 01 J 19/00, 1990; №1745009, кл. F 23 G 7/06, 1992; №1802587, кл. F 23 G 7/06, 1992; №1801752, кл. F 23 G 7/06, 1993;

RU: патент №2096077, кл. В 01 J 19/00, 1997;

США: патент №6027698, кл. В 01 J 19/00, 1998;

Германия: патент №19848208, кл. В 01 J 8/02, 1998.

Недостатком этих устройств является невозможность их использования на парогазовых смесях, в которых по стехиометрии недостаточно окислителя (кислорода) для полного окисления углеводородных соединений.

Известно устройство для обезвреживания выбросных газов (патент RU №2203729, В 01 J 19/00, 2003), содержащее корпус с технологическими патрубками, сетчатые катализаторные перегородки и источники инфракрасного излучения. Это устройство является наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа.

В известном устройстве парогазовая смесь (отработанный выбросной или вентиляционный газ), содержащая углеводородные соединения в паровой фазе, поступает в фототермокаталитический реактор. Проходя между катализаторными перегородками, он облучается инфракрасным светом, углеводородные молекулы поглощают кванты света, активизируются и при соприкосновении с катализатором окисляются до воды и диоксида углерода, а затем обезвреженная от углеводородных соединений парогазовая смесь выводится из реактора.

Недостатком данного устройства является невозможность полного окисления углеводородных соединений в парогазовых смесях с недостаточным содержанием окислителя, а также при низком избыточном давлении парогазовой смеси.

Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективности работы устройства и на парогазовых смесях с низким содержанием кислорода, и при низком избыточном давлении.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для санитарной очистки выбросных парогазовых смесей (отработанных выбросных и вентиляционных газов) от углеводородных примесей, включая оксид углерода, содержащем корпус, катализаторные элементы, источники инфракрасного излучения, корпус оснащен приемно-смесительной камерой и устройствами подачи атмосферного воздуха или дополнительного окислителя. Приемно-смесительная камера оснащена осевым вентилятором и соединена с патрубком подачи парогазовой смеси и атмосферой, а атмосферный воздух в приемно-смесительную камеру подается вентилятором через постоянное или регулируемое проходное сечение. В приемно-смесительную камеру воздух или другой окислитель также может подаваться через инжекционное устройство как под избыточным давлением, так под разрежением.

Такая конструкция устройства обеспечивает эффективную работу на парогазовых смесях с низким содержанием кислорода и при любых значениях исходного давления.

На фиг.1 и фиг.2 показаны схемы предлагаемого устройства, на фиг.3 и фиг.4 показано сечение устройств в местах ввода парогазовой смеси и воздуха или окислителя.

Устройство для санитарной очистки выбросных парогазовых смесей (отработанных выбросных и вентиляционных газов) от углеводородных примесей и оксида углерода содержит корпус 1 со штуцерами подвода электронапряжения, приемно-смесительную 2 и выпускную 3 камеры, осевой вентилятор или инжекционное устройство 4, опорную 5 и регулировочную шайбы 6, приемный патрубок 7, электроподводку 8 с шинами 12, катализаторные элементы 9 с катализатором 10 и источниками ИК-излучения 11.

Устройство (реактор) работает следующим образом.

Парогазовая смесь (отработанный выбросной или вентиляционный газ), содержащая пары и аэрозоли углеводородных соединений, имеющая низкое избыточное давление через приемный патрубок 7 (см. фиг.1 и фиг.4) вентилятором или инжекционным устройством 4 подается в приемно-смесительную камеру 2. Атмосферный воздух или окислитель через регулировочную 5 и опорную 6 шайбы также подается в приемно-смесительную камеру 2, где смешивается с парогазовой смесью и далее поступает в катализаторные элементы 9. Объем подаваемого воздуха (окислителя), необходимого для полного окисления углеводородных соединений, может регулироваться проходным сечением, образующимся между регулировочной 6 и опорной 5 шайбами. При совмещении проходных сечений прорезей 13 шайб 6 и 5 достигается максимальный расход воздуха (окислителя).

В катализаторных элементах 9 парогазовая смесь облучается инфракрасным светом, испускаемым инфракрасными источниками излучения 11. Углеводородные молекулы избирательно поглощают кванты света определенной резонансной длины волны, возбуждаются и при контакте с катализаторной поверхностью 10 элементов 9 окисляются до молекул воды и диоксида углерода. Обезвреженная от углеводородных соединений и оксида углерода парогазовая смесь выводится в камеру 3 и затем удаляется из реактора.

При достаточном избыточном давлении парогазовой смеси (см. фиг.2 и фиг.3) это давление может быть использовано для подачи атмосферного воздуха (окислителя) в приемно-смесительную камеру 2. Тогда парогазовая смесь подается через приемный патрубок 7, а воздух (окислитель) поступает через сечение, образованное между регулировочной 6 и опорной 5 шайбами, и инжекционное устройство 4 в камеру смешения 2.

При наличии в производстве воздуха (окислителя) с избыточным давлением или при необходимости отсоса парогазовой смеси из помещения или аппаратов воздух (окислитель) под давлением подается через приемный патрубок 7 и тогда он инжектирует парогазовую смесь через проходное сечение между шайбами 6 и 5 в приемно-смесительную камеру 2.

Процесс фототермохимического окисления на поверхности катализатора происходит при определенных условиях как по диапазону испускаемых ИК-излучателем длин волн инфракрасного спектра, так и по геометрическим параметрам компоновки реактора.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон применимости устройства и может быть использовано для различных парогазовых смесей независимо от исходного уровня их давления.

Фототермокаталитический реактор для санитарной очистки выбросных парогазовых смесей (отработанных выбросных и вентиляционных газов) от углеводородных смесей, включая оксид углерода, содержит корпус, оснащенный приемно-смесительной камерой и устройствами подачи атмосферного воздуха или дополнительного окислителя. Реактор оснащен также катализаторными элементами и источниками инфракрасного излучения. Приемно-смесительная камера оснащена осевым вентилятором и соединена с патрубком подачи парогазовой смеси и атмосферой; атмосферный воздух в приемно-смесительную камеру подается вентилятором через постоянное или регулируемое проходное сечение. Атмосферный воздух или окислитель в приемно-смесительную камеру может поступать через инжекционное устройство как под избыточным давлением, так и под разрежением. Технический результат - обеспечение эффективности работы реактора на газовых смесях с низким содержанием кислорода и при низком избыточном давлении. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Фототермокаталитический реактор для санитарной очистки выбросных парогазовых смесей (отработанных выбросных и вентиляционных газов) от углеводородных примесей, включая оксид углерода, содержащий корпус, катализаторные элементы, источники инфракрасного излучения, отличающийся тем, что корпус оснащен приемно-смесительной камерой и устройствами подачи атмосферного воздуха или дополнительного окислителя.2. Фототермокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что приемно-смесительная камера оснащена осевым вентилятором и соединена с патрубком подачи парогазовой смеси и атмосферой.3. Фототермокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что атмосферный воздух в приемно-смесительную камеру подается вентилятором через постоянное или регулируемое проходное сечение.4. Фототермокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что атмосферный воздух или окислитель в приемно-смесительную камеру может подаваться через инжекционное устройство как под избыточным давлением, так и под разряжением.