Способ каталитического обезвреживания газообразных выбросов Советский патент 1987 года по МПК F23G7/06 B01D53/86 B01D53/72 

1

Ичобретение относится к слюсобам каталитического обезвреживания газообразных промышленных отходов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимичее- кой, металлургической и других отраслях промышленности для очистки отходящих газов различных производст

Цель изобретения - повышение эффективности процесса обезвреживания газообразных отходов с резко изменя- юш 1мися во времени расходом и/или концентрацией горючих компонентов.

На фиг. 1 представлена технологическая схема устройства, реализующего способ каталитического обезвреживания газообразных отходов; на фиг. 2 - изменение температуры в точках каталитического реактора, где установлены управляющие термопары.

Устройство, реализующее способ, содержит каталитический реактор 1 со слоями катализатора и инертного материала и датчиками 2 и 3 темпера- туры (управляющими термопарами), установленными на границах слоя катализатора и соединенными с блоком управления, состоящим из приборов 4-7.

Реактор оборудован naTpy6KaMvi вхо да и выхода, соединенными с коллектором (трубопроводом), с установленным на нем регулируемыми клапанами 8-11.

Способ осуещствляют следующим образом.

Во время пуска слой катализатора разогревают до температуры начала каталитической реакции окисления, затем нагреватель отключают и газовые выбросы с низкой входной температурой подают в каталитический реактор

I,где слой катализатора расположен между двумя слоями инертного материала, а периодическое изменение направ- ления течения газа через реактор осуществляется с помощью клапанов 8I1.Управление процессом обезвреживания производится с помощью установленных на границах слоя катализатора и инертной засьтки датчиков 2 и 3 температуры (управляющих термопар). Сигнал с датчиков 2 и 3 температуры поступает попеременно на блок управления состояш 1й из приборов 4-7, формирую- щий управляющее воздействие на клапаны 8-11 и одновременно управляющий переключением датчиков 2 и 3 температуры.

5

0

0

5

0

5

Q

/2

15 течение пьрвс1Й полопинь ш кпп в реактор подают отходяиче газы сверху вниз, при этом клапаны 8 и il находятся в открытом положении, а клапаны 9 и 10 - в закрытом, включен датчик 2 температуры, контакты которого в приборе 4 замкнуты, а контакты датчика 3 температуры разомкнуты. Пос- тупаювщй газ нагревается до температуры химической реакции, а слой, отдавая тепло, охлаждается. Температура в сечении датчика 2 сначала несколько повышается за счет выделения тепла реакции., а затем снижается за счет поступления в реактор газов с низкой входной температурой. При достижении Г1екоторой Заданной температуры датчик 2 через свои замкнутые контакты в приборе 4 аправляет сигнал в прибор 5, откуда О передается в прибор 6 (промежуточное реле) из которого формируется сигнал в прибор 4 на переключение эолотников5 управляющих подачей воздуха на исполнительные механизмы клапанов 8-11, в результате чего клапаны 9 и 10 открываются а клапаны 8 и 11 закрываются. Одновременно в приборе 4 раз1 о каютск контакты датчика 2 температуры и замыкаются контакты датчика 3 температуры, .в результате чего система оказывается подготовленной к следующей половине цикла.

Пусть в течение некоторого времени при постоянной концентрации вредных веществ и расхода газовой смеси переключение направления потоков производят через 45 мин (кривые I и II), При увеличении концентрации вредньЕх компонентов во входящем газе возрастает максимальная температура в слое катализатора, увеличивается время между переключениями потоков (кривая III). При уменьшении концентраций горючих компонентов в смеси максимальная температура в слое понижается, уменьшается время полуцикла (кривая IV). I

Увеличение расхода газовой смеси

при постоянной концентрации горючих компонентов -приводит к уменьшению времени между переключениями потоков (кривая V) . При умепъшетт расхода время между переключениями увеличивается (кривая VI).

Таким образом, автоматически выбирается время между пppeкJ5ючeииями потоков газовой смес .и п соответст 312431474

С изменением расхода и/или кон- линейной скоростью 0,,.3 м/с. Кята- центрации горючих компонентов.

Переключение направления движения газа на противоположное целесообразно производить при температуре газа 5

лизатор алюмомеднохромовый в виде колец 25 X 25 X 4 мм, инерт - кольца Рашига 25 х 25 х 4 мм. Переключение потоков происходит при достижении темна входе в слои катализатора в интервале 70-300 С. Алюмомеднохромовый катализатор целесообразно использовать в виде колец с внешним диаметром 15-50 мм, размеры которых соизмеримы с размерами частиц инертного материала .

Если переключение направления газовой смеси производить при темперапературы газа на входе в слой катализатора 200°С.

Максимальная температура слоя 680 С. Время цикла 60-100 мин. 0 Пример 3. Газообразные отходы с концентрацией паров растворителей (ксилол, толуол, ацетон, эти- лацетон и др.) 5-10 г/м с температурой 25°С подаются в аппарат с линейтуре газа на входе в слой катализато- ной скоростью 0,15-0,2 м/с. Катапизара менее 70 С, возможен выход высо- котег-тературной зоны из слоя, что приводит к снижению степени окисления горючих компонентов и затуханию процесса .

При температуре переключения более 300°С слой катализатора используется неполностью, высокотемпературная зона локализуется только в центральной

20

тор и инерт аналогично примеру 2. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 70 С. Максимальная температура в слое катализатора 700 с. Время цикла 90-120 мин.

Пример 4. Газообразные отходы с концентрацией паров спиртов 0,1-3,0 г/м подаются в аппарат с личасти слоя катализатора. Кроме того, нейной скоростью 0,25-0,35 м/с и тем- при более частом переключении проис- пературой 25 С. Катализатор алюмомед- ходит более быстрый износ переклю- нохромовый в виде колец 15 х 15 х 3.

Инерт - кольца Рашига 15 х 15 х 3.

При достижении температуры газа на 30

чающей арматуры.

Использование зерен катализатора размером менее 15 мм ведет к уменьшению интенсивности теплопереносов в слое и может привести к увеличению максимальной температуры в слое катализатора выше пределов его термостабильности. Использование зерен катализатора размером более 50 мм ведет к неоправданному увеличению габаритов аппарата, увеличению объема загрузки катализатора.

Пример 1. Отходящие газы, содержащие 5-15 г/м паров спиртов (бутанол, гексанол, октанол) с температурой 30°Cj подаются в аппарат с

входе в слой катализатора 250 С происходит переключение потоков. Время цикла 60-70 мин. Максималоная температура в слое 650°С.

Пример 5. Отходящие газы, 35 содержащие 0,1-3,0 г/м углеводородов с температурой 40°С подаются на слой катализатора (кольца Рашига 25 X 25 X 4 мм), с линейной скоростью 0,3-0,5 м/с. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 300 С. Время цикла 30-50 мин. Максимальная температура в слое

-.Or

40

- S70 г

линейной скоростью 0,10-0,15 м/с. Ка- 45 тализатор алюмомеднохромовый в виде Пример 6. От содящие газы с колец 50 X 50 X 5 мм, инерт - коль- концентрацией высших спиртов (бута- ца Рашига 50 х, 50 х 5 мм. Максималь- нол, 2-тилгексанол, октанол) 0,1- ная температура слоя 6ГО°С. При дос- 15 г/м подаются в аппарат с линей50 ной скоростью 0,13-0,2 м/с; Катализатор и инерт аналогично примеру 2.

тижении температуры на входе в слой катализатора 150°С происходит изменение направления движения газового потока через слой катализатора на противоположное. Время цикла 80 - 90 мин.

Пример 2. Реакционная смесь с концентрацией углеводородов (про- . пан, бутан и т.д.) 1-10 г/м при 20 С поступает в контактный аппарат с

Переключение направления потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 55 . Время цикла 60-120 мин. Максимальная температура в слое 450- 750°С.

Реализация способа позволяет снизить максимальную температуру в слое

линейной скоростью 0,,.3 м/с. Кята-

лизатор алюмомеднохромовый в виде колец 25 X 25 X 4 мм, инерт - кольца Рашига 25 х 25 х 4 мм. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 200°С.

Максимальная температура слоя 680 С. Время цикла 60-100 мин. Пример 3. Газообразные отходы с концентрацией паров растворителей (ксилол, толуол, ацетон, эти- лацетон и др.) 5-10 г/м с температурой 25°С подаются в аппарат с линей0

тор и инерт аналогично примеру 2. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 70 С. Максимальная температура в слое катализатора 700 с. Время цикла 90-120 мин.

Пример 4. Газообразные отходы с концентрацией паров спиртов 0,1-3,0 г/м подаются в аппарат с лиПри достижении температуры газа на

входе в слой катализатора 250 С происходит переключение потоков. Время цикла 60-70 мин. Максималоная температура в слое 650°С.

Пример 5. Отходящие газы, содержащие 0,1-3,0 г/м углеводородов с температурой 40°С подаются на слой катализатора (кольца Рашига 25 X 25 X 4 мм), с линейной скоростью 0,3-0,5 м/с. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 300 С. Время цикла 30-50 мин. Максимальная температура в слое

-.Or

S70 г

Пример 6. От содящие газы с концентрацией высших спиртов (бута- нол, 2-тилгексанол, октанол) 0,1- 15 г/м подаются в аппарат с линейПереключение направления потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 55 . Время цикла 60-120 мин. Максимальная температура в слое 450- 750°С.

Реализация способа позволяет снизить максимальную температуру в слое

ь.1тализатора, повысить срок его служ- Оы и упростить обслуживание процесса.

Формула изобре

е н и я

1 . Способ каталитического вреживания газообразных выброс.ов путем пропускания их через неподвижный слой катализатора, расположенный между слоями инертного материала, с. периодическим изменением направления движения газов в слое на противоположное, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обезвреживания газообразных

отходов с резко п-зменяюшлмися во времени расходом и/или концентрацией компонентов, изменение направления движения газа в слое катализатора на противоположное осуществляют при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 70зоо с.

2. Способ по п. 1, отличаю- Щ и и с я тем, что в качестве катализатора используют алюмомеднохромо- вый катализатор в виде колец с внеа - ним диаметром 15-50 мм, размеры которых соизмеримы с размерами частиц

инертного материала,

t

ю

Изобретение относится к способам каталитического обезвреживания газообразных промышленных отходов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промьшшенности для очистки отходящих газов различных производств. Изобретение позволяет эффективно обезвреживать газообразные- отходы с резко изменяющимися во времени расходом и/или концентрацией горючих компонентов. Устройство, реализующее способ, содержит каталитический реактор со слоями катализатора и инертного материала. Во время пуска слой катализатора- разогревают до температуры начала каталитической реакции окисления, подают газовые выбросы и периодически меняют направление движения газа в слое катализатора. В качестве катализатора используют алюмомедно-- хромовые кольца ч внешним диаметром 2 15-50 мм, размеры которых соизмери- Nttii с размерами частиц инертного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

/Й71SQ

Фиг.1

Z80 f,tft.

Составитель Л. Лепахина Редактор М.Бланар Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

- - ------- ---- --.- --«i - - -. .«. ..л .u , ..«. ,.i. ...... ™ .- .

Заказ 605/43 Тираж 495Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектпля,