Способ термического обезвреживания отбросных газов Советский патент 1989 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к очистке отбросных газов от токсичных компонентов и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, угольной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение взрывобезопасности и экономичности процесса.

Способ термического обезвреживания отбросных газов осуществляются следующим образом.

Отбросные газы с концентрацией горючих вредных веществ, близкой к пределам взрываемости, разбавляют воздухом до содержания их в газовоздушной смеси ниже нижнего предела взрываемости. Обычно газовые выбросы с относительно высоким содержанием горючих компонентов не имеют в своем составе необходимого для их окисления кислорода и требуют добавления значительного количества воздуха.

Газовоздушная смесь подается на вход в регенеративный аппарат, где происходит ее подогрев в теплообмен- ной насадке до температур, обеспечивающих воспламенение смеси и обезвреживание токсичных компонентов. Температура процесса поддерживается на требуемом уровне за счет высокой степени регенерации тепла в насадках и теплотворной способности самой га-. зовоздушной смеси. Обезвреженный газ отдает свое тепло второй теплообмен- ной насадке и выбрасывается в атмог сферу Через определенный промежуток времени направление движения газов в аппарате изменяется на противоположное, что позволяет удержать тепловой фронт горения газовоздушной смеси в

Јь 1

со- оо

О5

пределах средней части генератора При этом регенеративный аппарат работает в автотермическом режиме без потребления дополнительного топлива ня процесс обезвреживания.

При содержании горючих компоненто в газовоздушной смеси менее 15% от нижнего предела взрываемости (НПВ) не обеспечивается устойчивый автотермический режим обезвреживания отброс ньк газов в регенеративном аппарате. Степень превращения горючих веществ уменьшается, снижается температура в реакционной зоне и эффективность очистки. Поэтому разбавление отбросных газов воздухом следует производить до концентраций горючих веществ не менее 15% от НПВ.

При содержании горючих компонен- тов в газовоздушной смеси после разбавления отбросных газов воздухом 15 - 45% от НПВ обеспечивается устойчивая работа регенеративного аппарата в автотермическом режиме без потребления дополнительного топлива. Температура в реакционной зоне находится в пределах 800 - 1100°С. Средняя за период нагрева насадки температура уходящих газов в зависимости от концентрации горючих веществ со- . ставляет 200 - 550 С. При времени пребывания газовых выбросов в реакционной зоне 0,6-2,0 с степень преврщения вредных горючих компонентов со ставляет 96 - 99%„

При содержании горючих компоненто в газовоздушной смеси более 45% от НПВ, что приближается к максимально допустимому значению их концентраций в смеси с воздухом (50% от НПВ), в случаях применения термических методов очистки газовых выбросов повышается температура уходящих газов на выходе из регенеративного аппарата, что может привести к самовоспламенению газовоздушной смеси на начальном участке регенеративной насадки и в принасадочном пространстве. Поэтому разбавление отбросных газов воздухом перед подачей их в регенеративный ал парат следует производить до концентраций, не превышающих 45% от НПВ.

Исследование процесса термического обезвреживания газовоздушной смеси с различным содержанием горючих компонентов проводят в экспериментальном регенеративном аппарате производительностью до 500 , представляющем собой вертикальный теплоизолированный канал, заполненный дробленым шамотным кирпичей со средним диаметром фракций 40 мм„ Площадь поперечного сечения насадки 0,j6 мг высота насадки 3,6 м.

Отбросньй газ имитируют подачей природного газа в атмосферный воздух, поступающий на вход в регенеративный аппарат. Процесс дожигания метановоздушной смеси исследуют при различном содержании метана от 0,67 до 2,14 об.%, что составляет 14,7 - 47,0% от НПВ смеси НПВ .природного газа в смеси с воздухом 5%, содержание метана в природном газе 91 об.%

Результаты испытаний способа терт мического обезвреживания приведены в таблице.

Расход газовоздушной смеси составляет 230 м /ч, продолжительность периодов между изменением направления движения газов в аппарате 15 мин

На чертеже приведен график распре деления температур в насадке регенеративного аппарата при различном содержании метана в смеси с воздухом (сплошная линия показьюает распределение температур в начальный момент времени, пунктирная - в конечный момент времени периода между перекидками) .

При содержании метана в газовоз- душкой смеси 0,67 об.% (кривые 1) автотермический процесс обезвреживания в насадке характеризуется неустойчивым режимом работы регенеративного аппарата Это объясняется недостаточной продолжительностью реакционной зоны в насадке с температурой 900°С, где происходит окисление и выгорание вредных веществ,

Увеличение концентрации метана в смеси до 2,14 об.% (кривые 2) приводит к расширению зоны максимальных температур в насадке и соответственно к увеличению времени пребывания газов в реакционной зоне и степени превращению горючих компонентов, Однако, с увеличением теплотворной способности обезвреживаемых газов возрастает температура уходящих газов, торцовые участки регенеративной на-. садки прогреваются в конце периода до высоких температур,, что может привести к воспламенению и взрыву газоэU

поднасадочном провоз душной смеси странстве.

При содержании метана в газовоздушной смеси в диапазоне от 15 до 45% от НПВ (составы 2-4) обеспечивается устойчивый автотермический процесс обезвреживания с высокой эффективностью очистки и надежностью- работы регенеративного аппарата.

При термическом способе добычи нефти образуются газы внутрипласто- вого горения, которые содержат в своем составе 2 - 90% метана, окиси углерода, сероводорода и различные углеводороды. Содержание метана в газовых выбросах в зависимости от продолжительности добычи нефти на. .месторождении снижается. Если в начальный период добычи при высоком содержании метана газ внутрипластового горения можно использовать в качестве топлив на собственные нужды нефтедобывающег комплекса, то при снижении концентрации метана в газах менее 15 об.%, чт наблюдается на протяжении большей части времени эксплуатации скважин, обезвреживать выбросы подобного рода традиционными методами становится затруднительно.

5

Очистка отбросных газов, содержащих горючие вредные компоненты, концентрация которых в смеси и с воздухом может достигать взрывоопасных пределов в регенеративных аппаратах с предварительным разбавлением газов воздухом, позволяет повысить надежность и экономичность способа очистки, так как автотермический процесс обезвреживания обеспечивается,без потребления дополнительного топлива при содержании горючих компонентов в газовоздушной смеси в пределах 15 - 45% от НПВ.

Формула изобретения

Способ термического обезвреживания отбросных газов путем окисления их кислородом воздуха при высоких температурах, отличающийся тем, что, с целью повышения взрывобезопасности и экономичности процесса, горючие компоненты разбавляют воздухом до значений, составляющих 15 - 45% от нижнего предела взрываемости, а затем газовоздушную смесь подают в

регенеративный аппарат.

200 WO

600 800 1000 1200 Температура, °С

Изобретение касается охраны окружающей среды и может быть использовано в нефтедобывающей, угольной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение взрывобезопасности и экономичности процесса. Газовые выбросы с содержанием горючих вредных веществ, которые в смеси с воздухом могут образовывать взрывоопасные концентрации, обезвреживают в регенеративном аппарате, предварительно разбавив выбросы до значений 15-45% от нижнего предела взрываемости. Процесс обезвреживания происходит без потребления дополнительного топлива с высокой эффективностью очистки и надежностью работы. 1 табл., 1 ил.