Аппарат для очистки отходящих газов от органических примесей Советский патент 1992 года по МПК B01D53/36 

Ё

Изобретение относится к аппаратам для очистки газов от органических веществ. Аппарат содержит корпус с патрубками ввода и вывода газов. Две горизонтальные газораспределительные решетки образуют с корпусом верхнюю и нижнюю каталитические камеры. Две двухпроводные горелки установлены вне корпуса внизу.и вверху на внешней боковой поверхности. Горелочные тоннели и соосные с ними кожухи образуют кольцевые смесители, заканчивающиеся конфузорами в боковых отверстиях корпуса. Распределитель потоков расположен вне корпуса. Линиями подачи потоков он соединен с горелками и кольцевыми смесителями. Ann-арат позволяет снизить энергозатраты, увеличить производительность и продлить срок службы катализатора. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки отработанных газов каталитической реакцией и может быть использован для обезвреживания отходящих газов предприятий химической, нефтехимической и медицинской промышленности, в частности для каталитического обезвреживания газовых выбросов производства антибиотиков.

Известен реактор для каталитической очистки газовых выбросов, включающий цилиндрический корпус, две опорные решетки для катализатора, патрубки для ввода основного потока реагентов и вывода конечных продуктов, направляющее кольцо, расположенное горизонтально по периметру корпуса, и распределитель дополнительного потока. Распределитель расположен между опорными решетками с катализатором примерно на равном расстоянии от них и состоит из горизонтально расположенных с противоположных сторон корпуса коллекторов, выполненных 8 виде полуторов, с закрепленными в них с чередованием в плоскости поперечного сечения корпуса перфорированными трубками. Трубки попарно соединены посредством плоских параллельных пластин, размещенных горизонтально относительно верхней и нижней решеток. Пластины, расположенные со стороны нижнего слоя катализатора, установлены с возможностью перемещения, а направляющее кольцо установлено над распределителем.

Однако размещение распределителя потоков внутри корпуса, в высокотемпературной зоне между решетками с катализатором ограничивает пропускную способность аппарата, снижает его производительность и приводит к быстрому износу распределителя,

Кроме того, требуются дополнительные энергозатраты на очистку.

VI ГО

Јь

со

GJ ON

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термокаталитический реактор, включающий кольцевую каталитическую камеру, образованную корпусом и газораспределительной решеткой и размещенную в верхней части корпуса,двухпоточныйтрубчатый воздухоподогреватель с центральным каналом, в верхней части которого расположено горелочное устройство (газовая горелка струйного типа с пластинчатым стабилизатором), а его верхний конец входит в кольцевую каталитическую камеру. Длина горелки равна длине центрального канала, ширина составляет 0,6-0,8 ширины центрального канала. Горелка должна быть расположена от верхнего края центрального канала на расстоянии в 5-6 раз большем, чем его ширина. В нижней части воздухоподогревателя размещены два патрубка подвода загрязненного газа и патрубок для отвода очищенного газа.

Известное устройство имеет следующие недостатки.

Повышено сопротивление очистной системы, поэтому требуются дополнительные энергозатраты на продувку газов, подлежащих очистке.

Исключена возможность регулирования соотношения газ-воздух, подаваемых на горелку, что вызывает перегрев и спекание катализатора при высоких концентрациях органических примесей в отходящих газах, т.е. снижение срока службы катализатора степени обезвреживания.

Эти недостатки обусловлены размещением трубчатого теплообменника и горелки в корпусе реактора.

Ограничена область использования реактора. Так, при очистке отходящих газов производства антибиотиков (в частности, стрептомицина), содержащих значительные количества (0,3-0,8 г/м3 ч) микроорганизмов (мицелия), отверстия струйной горелки и трубы теплообменника быстро заростают мицелием и выходят из строя, а аппарат становится неработоспособным.

Целью изобретения является продление срока службы катализатора, повышение производительности и снижение энергозатрат на газоочистку при сохранении высокой степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для очистки газов от органических примесей, содержащий корпус с горизонтальной газораспределительной решеткой, образующей с корпусом верхнюю каталитическую камеру, газогорелочное устройство и патрубки для ввода и вывода газов, снабжен горизонтальной решеткой, образующей с корпусом дополнительную нижнюю каталитическую камеру, а также дополнительным газогорелочным устройством, причем оба газогорелочные устройства,

установленные вне корпуса, вверху и внизу на его внешней боковой поверхности, выполнены в виде низконапорных двухпроводных горелок с соосно размещенными горелочными тоннелями с кожухами, образующими кольцевые смесители, заканчивающиеся конфузорами, укрепленными в отверстиях на боковой поверхности соответственно верхней и нижней каталитических камер, а также снабжен

распределителем потоков, размещенным вне корпуса, соединенным восходящей и нисходящей линиями подачи основных потоков с кольцевыми смесителями горелоч- ных устройств, а восходящей и нисходящей

линиями подачи дополнительных потоков - с двухпроводными горелками.

На чертеже дан аппарат для очистки отходящих газов от органических примесей.

Предлагаемое устройство содержит цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 боковыми отверстиями, днищем 4 и крышкой 5. Внутри корпуса по его высоте расположены параллельно друг другу горизонтальные газораспределительные решетки 6 и 7, образующие с крышкой и корпусом верхнюю каталитическую камеру А, с днищем и корпусом - нижнюю каталитическую камеру В, а с центральной частью боковой

поверхности корпуса - сборник С очищенных газов, расположенный между каталитическими камерами и сообщающийся с ними через решетки. На боковой поверхности корпуса в отверстиях 2 и 3 размещены два

газогорелочных устройства 8 и 9 для термического, обезвреживания дополнительного потока (10-15 об.%) отходящих газов сжиганием вместе с топливом. Газогорелочные устройства включают цилиндрические кожухи 10 и 11, плотно укрепленные одним концом, выполненным в виде конфузора, в отверстии 2 на боковой поверхности камера А выше верхней решетки бив отверстии 3 на боковой поверхности камеры

В ниже нижней решетки 7. В каждом кожухе газогорелочных устройств соосно размещены горелочные тоннели 12 и 13. К торцу каждого тоннеля соосно прикреплены двухпроводные горелки 16 и

равных частей дополнительного потока в качестве окислителя топлива. Параллельно этим патрубкам на кожухе каждого горелоч- ного тоннеля размещены патрубки 22 и 23 для подачи равных частей основного потока в кольцевые смесители горелочных устройств. Сборник С очищенных газов снабжен патрубком 24 для вывода обезвреженных газов, расположенным в центральной части боковой поверхности корпуса 1, а также люком 25 для загрузки катализатора на нижнюю решетку 7. В верхней части боковой поверхности корпуса 1 размещен люк 26 для загрузки катализатора на верхнюю решетку 6. В центре крышки 5 установлен взрывной клапан 27, а в центре днища - взрывной клапан 28 для обеспечения безопасной работы устройства. Вне корпуса 1 размещен распределитель 29 потоков, включающий восходящие линии для подачи 30 половины дополнительного потока, через патрубок 20, на верхнюю горелку 16 и для подачи 31 половины основного потока через патрубок 22 и кольцевой смеситель 14 в верхнюю каталитическую камеру А, а также нисходящие линии для подачи 32 вниз равной части дополнительного потока на нижнюю горелку 17 и для подачи 33 равной части основного потока через смеситель 15 в нижнюю каталитическую камеру В.

Предлагаемое устройство работаетчсле- дующим образом.

Загружают катализатор на газораспределительные решетки 6 и 7 через люки 25 и 26. Пропуская отходящие газы через распределитель 29, разделяют их на основной (85-90 об.%) и дополнительный (15-10 об.%) потоки, каждый из которых тут же делят на две равные части. Равные части дополнительного потока подают одновременно: одну - по восходящей линии 30 через патрубок 20, а другую - по нисходящей линии 32 через патрубок 21 соответственно на верхнюю 16 и нижнюю 17 двухпроводные горелки газогорелочных устройств 8 и 9. В это же время подают равные части основного потока через патрубок 22 по восходящей линии 31 и через патрубок 23 по нисходящей линии 33 распределителя в соответствующие кольцевые смесители 14 и 15 газогорелочных устройств. В горелки подают газообразное топливо через патрубки 18 и 19 и сжигают с дополнительным потоком-окислителем при а 1, а продукты сгорания направляют в горелочные тоннели 12 и 13, где снимают часть тепла для предварительного подогрева основных потоков и обезвреживания мицелия в кольцевых смесителях. Из горелочных тоннелей высокотемпературные продукты сгорания,

очищенные от органических примесей и мицелия, направляют соответственно в верхнюю и нижнюю каталитические камеры А и В, На выходе из кольцевых смесителей их

смешивают с подогретыми равными частями основного потока. В зоне сужения смесителя - конфузоре - скорость газовых потоков возрастает и на выходе из газогорелочных устройств в верхнюю и нижнюю каталитиче0 ские камеры увеличивается скорость смешения основных потоков с продуктами сгорания за счет турбулизации, что интенсифицирует теплообмен в каталитических камерах и позволяет достаточно быстро

5 нагреть основные потоки и провести выравнивание скоростей и температур по сечению потока, поступающего на катализатор. В результате на коротких участках зон ката0 литических камер получают устойчивые термический и аэродинамический режимы. При этом регулируют температуру поступающих на катализатор газов в зависимости от состава и концентрации органических приме5 сей. Обезвреженные газы поступают противотоком в сборник С для создания противодавления на верхней и нижней решетках с катализатором, что позволяет равномерно распределить газовые потоки и

0 обеспечить высокую степень очистки газов, исключив перегрев контакта, а также снизить тепловые потери за счет утилизации тепла очищенных газов для поддержания нужных температурных режимов на верх5 нем и нижнем слоях катализатора, что также снижает энергозатраты на очистку. Очищенные газы выводят через патрубок 24 на технологические нужды или в атмосферу.

На основании проведенных экспери0 ментов получены данные, сведенные в таблицу.

Как видно из приведенных данных таблицы, предлагаемое устройство позволяет снизить энергозатраты на очистку, про5 длить срок службы катализатора более чем в 2 раза, увеличить производительность при сохранении высокой степени обезвреживания. Преимуществом заявляемого устройства является то, что оно обеспечивает

0 100%-ное обезвреживание микроорганизмов (мицелия) в отходящих газах, вто время как прототип при этих условиях становится неработоспособным.

Формула изобретения

5 Аппарат для очистки отходящих газов от органических примесей, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газов, снабженный горизонтальной газораспределительной решеткой, образующей с корпусом верхнюю каталитическую камеру, и горелочное устройство, расположенное

между патрубком ввода газов и каталитической камерой, отличающийся тем, что, с целью продления срока службы катализатора, снижения энергозатрат на газоочистку и повышения производительности при сохранении высокой степени очистки, он снабжен дополнительной горизонтальной решеткой, образующей с корпусом дополнительную нижнюю каталитическую камеру, а также дополнительным газогорелочным устройством, причем оба газогорелочные устройства, установленные вне корпуса вверху и внизу на внешней бо0

ковой поверхности, выполнены в виде двухпроводных горелок с соосно размещенными переломными тоннелями с кожухами, образующими кольцевые смесители, заканчивающиеся конфузорами, укрепленными в отверстиях на боковой поверхности соответственно верхней и нижней каталитических камер, а также он снабжен распределителем потоков отходящих газов, размещенным вне корпуса, соединенным линиями подачи потоков с двухпроводными горелками и с кольцевыми смесителями.