Термокаталитический реактор Советский патент 1985 года по МПК F23G7/06 

00 ON ЭО О

c

1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки сбросного воздуха промьппленных предприятий от органических соединений, в частности для очистки сбросных газов установок по нанесению лаков и эмалей, а также установок нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в сбросных газах которых содержится большое количество органических веществ.

Цель изобретения - обеспечение оптимальных условий работы каталитической насадки при очистке сбросных газов с высоким содержанием органических веществ.

На фиг. 1 представлен термокаталитический реактор, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Реактор состоит из корпуса 1, в котором имеются патрубки 2 и 3 соответственно для ввода очищаемого воздуха и вывода очищенного газа. Реактор содержит каталитический блок 4 первичной газоочистки и блок 5 окончательной очистки. Перед блоком Ч первичной газоочистки размещена камера 6 регулирования температуры первичной газоочистки, снабженная теплоэлектронагревателями 7. Между каталитическими блоками 4 и 5 имеется воздушный теплообменник 8, снабженный шиберами 9. Верхняя и нижняя части корпуса 1 имеют теплоизоляцион ный слой 10.

Реактор работает следующим образом.

Загрязненный органическими соединениями воздух подается через патрубок 2 в камеру 6 регулирования температуры первичной Газоочистки.

Подъем температуры газового потока до заданной величины осуществляют при его -контакте с теплоэлектронагре вателями 7. При проходе нагретого воздуха через каталитический блок 4 первичной газоочистки происходит окисление части органических веществ - первая стадия очистки, при этом происходит разогрев газового потока до верхнего допустимого предела. Газовый поток после каталитического блока первичной газоочистки А поступает в воздушный теплообменник 8. Регулировка температурного режима работы теплообменника 8, а следовательно, и температуры газового потока на выходе из теплообменни86896 . 2

ка 8 осуществляется поворотом шиберов 9. В зависимости от угла поворота меняется площадь поперечного сечения проходов для охлаждающего 5 воздуха, т.е. меняется масса проходящего воздуха и режим работы теплообменника.

Окончательная очистка сбросного воздуха происходит при окислении

оставшейся части органических соединений во время прохода газового потока через .второй каталитический блок 5. Очищенный газ поступает в атмосферу через патрубок 3. В целях

сохранения тепловой энергии уходящего газа он может направляться в дополнительный теплообменник (не показйн), например в теплообменник предварительного прогрева сбросного газа.

Стабильная работа устройства возможна только в случае строгого соблюдения температурного режима, особенно в блоке 4 первичной газоочистки. Перегрев катализатора вьш1е 600 С недопустим, так как это приводит к

его дезактивации. Поддержание режима на заданном уровне достигается за счет двух факторов: высокой объемной скорости и теплофизических параметров основы катализатора - его высоким коэффициентом теплопроводности.

Высокая объемная скорость, выдерживаемая в пределах 40-80-10 1/ч позволяет удерживать на, заданном

уровне среднкж) величину саморазогрева катализатора, а высокий коэффициент теплопроводности - относительную равномерность распределения температуры по сечению элементов блока.

Перепад температур по центру элементов блока и в слоях, непосредственно прилегающих к охлажденным стенкам, не превьппает 30-50°С. Применение на первой ступени очистки катализатора на основе носителей с низким коэффициентом теплопроводности (типа АП-56) показывает, что перепад температур достигает 80-tOO°C, что в данном случае приводит катализатор к быстрой дезактивации.

Стабильная и дпительная очистка воздуха от органических соединений высокой концентрации методом термокаталитического окисления возможна только при условии недопустимости перегрева катализатора. В предлагаемой конструкции зто достигается разделением каталитической насадки на два блока - блока первичной газоочистки и блока окончательной газоочистки с размещением между ними воздушного теплообменника, режим работы которого регулируется поворотом шиберов. Первая стадия очистки происходит при прохождении воздуха через блок первич:ной газоочистки. Перегрев всей массы катализатора этого блока невозможен ввиду высокой объемной скорости газового потока (40 80 10 1/ч), что обуславливает окисление ограниченного количества органических веществ - не более 40-60% от их начальной концентрации в воздухе. Таким образом, ограничивается общий подъем температуры катализатора и воздуха до верхнего допустимого предела, который происходит в результате вьщеления тепла в процессе термокаталитичёского окисления горячих компонентов на поверхности катализатора. Местные перегревы, которые в таких процессах выражаются в превышении температуры в центре каталитического блока над температурой в периферийных слоях катализатора, которые соприкасаются стенками корпуса, в предлагаемом изобретении устраняются применением в этом блоке катализаторов, в качестве основы у которых используются металлы материалы с высоким коэффициентом теплопроводности. Это приводит к выравниванию температуры по объему катализатора за счет ее перераспределения теплопроводностью. Если очищаемый газовый поток после первого блока каталитической очистки направить непосредственно в блок окончательной очистки, то происходит быстрая дезактивация катализатора этого блока ввиду того, что температура газа находится на верхнем допустимом предела, а в процессе окисления оставшихся в воздухе органических соединений выделяется дополнительная энергия. Это приводит к дальнейшему росту температуры выше допустимого предела. Предотвратить это нежелательное явление -позволяет использование между каталитическими блоками воздушного теплообменника. При прохождении через него очищаемого газа происходит снижение температуры газового потока до величины начала интенсивных реакций окисления на катализаторе блока окончательной очистки. Регулировка режима работы воздушного теплообменника, от которого зависит температура газа на входе в каталитический блок окончательной очистки, производится поворотом шиберов. Это приводит к смена массы внешнего воздуха, контактирующего с внешней стороной теплообменника. Перегрев катализатора блока окончательной очистки после снижения температуры газа на входе до уровня начала его работоспособности невозможен ввиду низкой исходной концентрации органических веществ в газо-, вом потоке. Высокая степень окончательной очистки достигается применением большой массы катализатора в этом блоке, что позволяет снизить объемную скорость до уровня 10000 1/Ч. Преимущество предпагаемой конструкции термокаталитического реактора по сравнению с известной заключается в том, что в термокаталитическом реакторе за счет разделения каталитической насадки на два блока с установленным между ними воздушным теплообменником достигается эффект очистка газов с высокой начальной концентрацией углеводородов, причем начальная температура газа, состав и температура кипящих углеводородов не влияют на степень очистки.

ТЕРМОКАТАПИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР, содержащий корпус, камеру регулирования температуры, теплообменники. каталитическую насадку, о т л и чающийся тем, что, с целью обеспечения оптимальных условий работы каталитической насадки при очистке сборочных газов с высоким содержанием органических веществ, каталитическая насадка выполнена в виде блока первичной газоочистки и блока окончательной газоочистки, между которыми расположен воздущный теплообменник с шиберами, причем камера регулирования температуры размещена перед блоком первичной газоочистки, содержащим катализатор, основу которого составляет материал с высоким коэффициентом теплопровод(Л ности.