Устройство для каталитического обезвреживания газообразных выбросов Советский патент 1992 года по МПК B01J8/04 

Изобретение относится к устройствам для каталитического обезвреживания промышленных газовых выбросов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности для очистки отходящих газов различных производств.

При каталитической очистке отходящих газов в нестационарном режиме по методу реверс-процесса проводят периодически переключение направления движения газового потока через слой катализатора, что предотвращает перегрев и дезактивацию его, а также позволяет проводить процесс очистки в оптимальном режиме

Известно устройство для термического обезвреживания отбросного газа, содержащее переключающее устройство для изменения направления движения отбросного газа, выполненное в виде четырехходового клапана, в корпусе которого на полом валу установлена полая заслонка со щелями, которые расположены по периметру торца заслонки, для подачи сжатого воздуха в места фиксированного положения клапана. Полости вала и заслонки соединены между собой сообщающимися окнами. В полость заслонки через полый вал и окна подается сжатый воздух, который через щели в заслонке поступает в места фиксированного положения переключающего устройства. Сжатый воздух создает воздушную завесу, которая не позволяет отбросному газу перетекать в полость переключающего устройства с очищенным газом.

Недостатком известного устройства является следующее Сжатый воздух, создавая воздушную завесу, препятствующую смешению отбросного газа и очищенного, одновременно снижает концентрацию горючих вредных примесей. Использование такого переключающего устройства в процессе каталитического обезвреживания газообразных выбросов приводит к значительному увеличению дополнительно вводимого топлива, необходимого для подVI

СЛ

Ьь

чэ О

держания и нормального проведения окис- ле.ния вредных примесей на слое катализатора. Кроме того, при использовании данного переключающего устройства требуется постоянный расход сжатого воздуха, что экономически невыгодно.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для каталитического обезвреживания газовых выбросов в нестационарном режиме, содержащее каталитический реактор со слоями катализатора, инертного материала, датчиками температуры, установленными на границе слоя катализатора и соединенными с блоком управления, патрубками входа и выхода, соединенными с трубопроводами, на которых установлены четыре двухходовых клапана. При достижении заданной темг)ературы на границах катализатора и инертного материала срабатывает управляющее устройство, переключающее клапаны. При этом меняется направление движения очищаемого газового потока, катализатор в слое не перегревается и не дезактивируется.

Недостатком данного устройства является то, что используемые в нем четыре клапана имеют, как правило, металлические уплотняющие поверхности, герметичность их обеспечивается за счет высокоточной механической обработки. В процессе эксплуатации установки уплотняющие поверхности деформируются, герметичность клапанов нарушается, что приводит к снижению эффективности работы установки4вследствие попадания неочищенного газа в поток очищенного. Для ремонта и замены клапанов требуется остановка всей установки, что приводит к нестабильной ее работе. Кроме того, в таком устройстве необходимо обеспечить практически одновременное открывание и закрывание четырех клапанов, что требует высокой степени синхронизации и надежности работы всех средств управления и исполнительных механизмов.

Цель изобретения - повышение надежности в работе устройства, а также увеличение степени очистки путем уменьшения проскока неочищенного газа в переключающем устройстве.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для каталитического обезвреживания газообразных выбросов, содержащем каталитический реактор со слоями катализатора и инертного материала, датчиками температуры, установленными на границе слоя катализатора и соединенными с блоками управления, патрубками для входа и выхода обезвреживаемого газа, переключающее устройство, выполненное в виде че- тырехходового клапана, имеющего полый

цилиндрический корпус с входными и выходными патрубками, внутри которого на полом валу установлен поворотный ротор с окнами для входа и выхода газового потока,

выполненными соосно патрубкам корпуса, поворотный ротор разделен перегородкой на два изолированных канала, внешняя цилиндрическая поверхность ротора покрыта эластичной оболочкой, закрепленной по

0 контуру окон и по краям цилиндрической поверхности ротора, полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью ротора соединена с помощью подводящих каналов с полым валом для

5 обеспечения герметизации и разгерметизации ротора относительно внутренней поверхности корпуса четырехходового клапана за счет подачи и сброса сжатого воздуха.

0 На фиг. 1 изображено устройство для каталитического обезвреживания газовых выбросов, общий вид; на фиг. 2 - то же, продольное сечение; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг 2.

5 Устройство для каталитического обезвреживания газовых выбросов состоит из ка- талитического реактора 1 со слоями катализатора 2 и инертного материала 3, датчиками 4 температуры, установленными

0 на границах слоя катализатора и соединенными с блоком 5 управления, пневмопе- реключателя 21 и переключающего устройства 8.

Переключающее устройство 8, выпол5 ненное в виде четырехходового клапана, состоит из полого цилиндрического корпуса 9 с входным 6 и выходным 7 патрубками, а также с двумя патрубками 10 и 11 для соединения клапана с реактором, полого рото0 ра 12 с окнами 13 для входа и выхода газ ового потока, выполненными соосно патрубками корпуса, установленного на полом валу 14 и разделенного перегородкой 15 на два изолированных канала 16 и 17, эластич5 ной оболочки 18, покрывающей цилиндрическую поверхность ротора, 12 и закрепленной по контуру окон 13 и по краям цилиндрической поверхности ротора 12, полости 19 между эластичной оболочкой и ци0 лйндрической поверхностью ротора, выполненной с возможностью сообщения ее через подводящие каналы 20 с полым валом 14 для обеспечения герметизации и разгерметизации ротора 12 относительно

5 внутренней поверхности корпуса четырехходового клапана за счет подачи и сброса сжатого воздуха.

Устройство для каталитического обезвреживания газообразных выбросов работа- ет следующим образом.

Газы, поступающие на очистку, подаются через входной патрубок 6, канал ротора

16и патрубок 10 в нижнюю часть реактора, проходят через инертный материал, где нагреваются до температуры начала реакции за счет тепла, аккумулированного в инерте в предыдущем полупериоде, и поступают в слой катализатора 2, где происходит окисление вредных примесей. В результате протекания экзотермических реакций, а также процессов теплопереноса температура газа в зоне окисления резко повышается, возникает тепловая волна, движущаяся в направлении фильтрации газа. Вследствие высокой скорости окисления полное превращение вредных примесей происходит в узком слое катализатора, толщина которого зависит от соотношения скоростей потока и тепловой болны, а также от концентраций горючих компонентов, Выходя из высокотемпературной зоны реакции, очищенный от примесей газ отдает полученное тепло вышележащим слоям катализатора и инерта и покидает реактор. При этом практически вся тепловая энергия, полученная газом, остается в реакторе и используется для поддержания устойчивого каталитического окисления при следующем переключении направления движения потока. Расположенная на границе катализатора и инерта термопара 4 регистрирует температуру достижения тепловой волной границы катали- затор-инерт, Сигнал о достижении заданной температуры передается в блок 5 управления, который подает команду на переключающее устройство 8, ротор которого поворачивается на 90° и соединяет входной патрубок 6 с верхней частью реактора, изменяя таким образом направление движения газа в реакторе не обратное, При этом описанный выше процесс повторяется при течении газа в направлении сверху вниз.

Переключающее устройство работает следующим образом. Подлежащий очистке газ подается в устройство через входной патрубок 6, изолированный канал 16 и соединительный патрубок 10. Очищенный газ выходит из реактора через соединительный патрубок 11, изолированный канал ротора

17и выходной патрубок 7, связывающий реактор с атмосферой.

В рабочем положении пневмопереклю- чатель21 соединяете помощью полого вала 14 и соединительных каналов 20 полость 19 между эластичной оболочкой 18 и цилиндрической поверхностью ротора 12 с источником сжатого воздуха, Под действием давления сжатого воздуха эластичная оболочка деформируется до упора в стенку корпуса и перекрывает зазоры вокруг окон 13

между корпусом 9 переключающего устройства и цилиндрической поверхностью ротора, в результате чего каналы ротора 16 и 17 герметично соединяются с соответствующими патрубками таким образом, что загрязнение очищенного газа за счет перетока газа из канала 16 в канал 17 полностью исключено.

При наличии давления в полости 19 блок

5 управления блокирует поворот ротора 12 так, что его поворот возможен только после сброса давления из полости 19.

При получении сигнала от датчиков 4 о необходимости переключения направления

движения газового потока в реакторе блок 5 управления с помощью пневмопереключа- теля 21 соединяет полость вала 14 с атмосферой, в результате чего воздух, заполнявший под избыточным давлением

полость 19, выходит в атмосферу, эластичная оболочка прилегает к наружной поверхности ротора, снимается блокировка привода поворота ротора, и последний поворачивается на 90°. После этого сжатый

воздух вновь подается под эластичную оболочку 18, происходит герметизация ротора относительно внутренней поверхности корпуса 9. Направление потока в реакторе меняется на обратное, и изложенный выше

процесс очистки газовых выбросов повторяется.

Применение в устройстве для каталитического обезвреживания газовых выбросов четырехходового клапана с поворотным ротором, эластичным уплотнением, герметизирующим и разгерметизирующим ротор в процессе работы за счет подачи сжатого воздуха под эластичное уплотнение и сброса его в атмосферу при переключении клапана, позволяет повысить надежность в работе устройства и увеличивает степень очистки газа за счет уменьшения проскока неочищенного газа в переключающем устройстве,

Кроме того, использование эластичного уплотнения позволяет снизить требования к точности изготовления уплотняемых поверхностей, что вместе с уменьшением количества исполнительных клапанов (с четырех

до одного) приводит к снижению стоимости установки и упрощению эксплуатации ее.

Формула изобретения Устройство для каталитического обезв- реживания газообразных выбросов, содержащее каталитический реактор со слоями катализатора и инертного материала, датчиками температуры, установленными на границах слоя катализатора и соединенными с блоком управления, патрубками входа и выхода для обезвреживаемого газа и переключающее устройство, выполненное в виде че- тырехходоаого клапана, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства и увеличения степени очистки путем уменьшения проскока неочищенного газа в четырехходовом клапане, последний выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с входными и выходными патрубками, внутри которого на полом валу установлен полый поворотный ротор с окнами для входа и выхода газового

0

потока, выполненными соосно с входным и выходным патрубками, при этом поворотный ротор снабжен разделительной перегородкой, образующей два изолированных канала, внешняя цилиндрическая поверхность ротора покрыта эластичной оболочкой, закрепленной по контуру окон и по краям цилиндрической поверхности ротора, полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью ротора соединена посредством подводящих каналов с полым валом.

Использование: относится к устройствам для каталитического обезвреживания газовых выбросов от вредных примесей. Сущность изобретения: устройство содержит каталитический реактор со слоями катализатора и переключающим устройством, выполненным в виде четырехходового клапана, включающее цилиндрический корпус и полый поворотный ротор с окнами, выполненными соосно с входным и выходным патрубками, поворотный ротор снабжен разделительной перегородкой, а внешняя поверхность покрыта эластичной оболочкой, закрепленной по контуру окон. 3 ил.

в

6

16

16

М

W

/

12

с/г. 2

18

18

11

А-А

fff

f8

15

17

фиг.З