Установка для непрерывной очистки воздуха Советский патент 1982 года по МПК B01D53/86 B01D53/02 

Изобретение относится .к очистке газовоздушных смесей низких концент раций от вредных горючих вещеетв и может быть использовано дня дезодорации промышленных и бытовых газовых выбросов.

Известна установка для очистки воздуха, включающая зону каталитического окисления , выполненную в виде витков винтообразного канала с расположением слоев катализатора на вогнутых стенках канала ij.

Недостаток известной установки в низкой зкономичности процесса непрерывной очистки воздуха от низкоконцентрационных горячих примесей.

Цель изобретения - повьаиение эффективности процесса очистки воздуха и экономичности установки.

Поставленная цель достигается тем, что установка для непрерывной очистки воздуха, вк.гаочаю1цая зону каталитического окисления, выполненную в виде витков витообразного канала с расположением слоев катализатора на вогнутых стенках канала, снабжена источниками терморадиационного нагрева, .расположенными на выпуклых стенках канала коаксиально слоям.катализатора. Целесообразно снабдить установку зоной

адсорбции, соединен ной с зоной каталитического окисления и теплообменником,разMemeHHFJM внутри витков канала.

На чертеже представлена установка для непрерывной очистки воздуха,продольный разрюз.

Установка содержит корпус 1, в котором последовательно один под другим расположены витки зоны абсорбции 2

10 и витки зоны каталитического окисления 3, образующих винтообразныйканал 4. На вогнутых стенках-витков зоны адсорбции 2 и витков зоны каталитического окисления 3 расположены

15 ленточные слои адсорбента 5 и слои катализатора 6. Толцдану слоев выбирают от 5 ло 20 мм. В зависимости от вида примесей, загрязняющих очищаемый воздух, в качестве адсорбен20та применены активированные угли, силикагели или цеолит ( в последнем случае режим термической-.регенераций проводят при повышенных температурах 2ПО - ). Длина слоев ад25сорбента. 5 и слоев катализатора в . количестве витков в зонах выбирают из условий возможности их самостоятельной работы на очистку всего объема поступающего воздуха. Слои адсор- :

30 бента 5 и слои катализаторов в винСообразном.канапе 4 поддерживаются в плоско параллельном положении по отношению к потоку термостойкой сеткой 7. Плоская компановка слоев адсорбе та катализатора в направлении очища МО го потока позволяет для термической регистрации адсорбента и катали тического окисления загрязняющих примесей использовать высокоэффекти ный принцип Радиационного теплообме на, при котором в качестве источников инфракрасного излучения используют установленные на выпуклых кера мических стенках 8 винтообразного канала 4 терморадиационные источник 9 и 10 электронагрева ( вольфрамовая спираль или трубчатые энергоизлучатели). Источники электронагрева 9 и 10 имеют контактные, выводы 11 и 12. В качестве датчиков используют термоп ру 13, установленную на начальном участке слоя катализатора б, для автоматического включения источника элек.тронагрева7 термопару 14, установленну1д на входном участке слоя адсорбента 5, для автоматического регулирования каналом источника эле тронагрева 9, датчик по насыщению 15, устанавливаемый на участке слоя адсорбента 5, расположенном приблизительно на 80%-ном удалении по направлению потока от входного учас ка слоя, для автоматического, включе ния источника электронагрева 10 каталитиче.ского и автоматического выключения после окончания процесса р генерации слоя адсорбента 5 источни ков э.лектронагрева 10. Датчик по на сыщению 15 состоит из двух параллел но установленных в слое в, вертикаль ной ПЛОСКОСТИ контактов. Установка содержит теплообменник 16, который расположен по выходе очищенного воз душного потока из последней секции зоны каталитического окисления. Теп лообменник 16 соединен с первой по направлению перемещения очищаемого потока секцией зоны адсорбции газоходом 17, с последней секцией зоны каталитического окисления газоходом 18 и имеет штуцер подвода очищаемого воздуха 19 и штуцер очищенного воздуха 20. Установка работает следующим образом. ОчиЩгшмый от низкокоценТрациониых /горючих веществ воздух при 20-30 С |через штуцер.подвода очищаемого воздуха 19, теплообменник 16 и соединительный газоход 17 по направлению указанному стрелками, подают в витки ;3оны адсорбции 2 винтообразного канала 4, Направление движения очищаемого, воздуха, задаваемое внутренними стенками винтообразного канала 4,пос тоянно меняется, что дает возможнрсть потоку под действием сил инерции, скользя, контактировать со слоем адсорбента 5, а не фильтроваться через него. При контакте очищаемого воздуха со слоем адсорбента 5 низкоконцентрационные примайи поглощают слои, а очищенный воздух по виткам зоны ката,литического окисления 3 через соединительный га:зоход 18, теплообменник 16, штуцер отвода очищенного воздуха 20 при 2О-30 С выводят в атмосферу. Время защитного действия слоя адсорбента 5 при исходных начальных концентрациях примесей в воздухе и скорости потока определяется длиной слоя, которая должна превышать длину работающего участка слоя адсорбента по поглощаемым компонентам. По мере продвижения работающего участка слоя адсорбента 5 в направлении потока очищаемого воздуха происходит насыщение слоя поглощаенфлми примесями, которое в области соединения со слоем катализа-с тора 6 фиксируют на уровне индицируемой концентрации в газовой фазе датчиком по насыщению 15. Контакты датчика по насыщению 15 установлены на участке слоя, расположенного приблизительно на 80%-ном удалении по направлению потока от входного участка слоя. Установление постоянной минимальной величины электрического сопротивления адсорбента этого участка по мере его обтекания очищаемым воздухом является моментом автоматического включения источника электронагрева 10 слоя катализатора 6. Во время разогрева слоя катализатора б (под Действием инфракрасного излучения источников электронагрева) до температуры реакции каталитического окисления (250-500°С ) очистку воздуха производят участком слоя адсорбента 5, расположенным за датчиком по насыйдению 15. В момент окончания разогрева катализатора, фиксируе№лй термопарой 13, установленной в начале слоя катализатора 6, автоматически включается источник электронагрева 9 для термической регенерации слоя адсорбента 5, очистку воздуха проводят каталйтичестким окислением на слое катализатора 6. Длина слоя катализатора рассчитана на возможность его самостоятельной работы на очистку поступающего воздуха. Накал источников электронагрёва 9 для термической регенерации адсорбента устанавливают таким, чтобы температура регенерируемого слоя адсорбента поддерживалась на уровне 130 140°С. При этом тепловая энергия слою адсорбента передается инфракрасным излучением от источников электронагрева, чему способствует взаимопараллельное расположение слоя адсорбента и поверх.ностей излучения, а также конвективным теплообменом от очищаемого воздуха, предззарительно нагретого в теплообменнике 16 продуктами каталитического оки пения. Поддержание постоянного температурного уровня слоя адсорбен та 5 в нестационарном процессе термической регенерации осуществляют по термопаре 14 уменьшением накала источника электронагрева 9. С этой целью термопара 14 установлена на входном участка слоя адсорбента 5, При тепловом и вытеснительном воз действии поглощенные адсорбентом при меси десорбируются и поступают в поток очищаемого воздуха, повьвяая в нем свою концентрацию по сравнению с исходной. Очи1пенный воздух с повышенным содержанием примесей при 130-14 направляют в витки зоны кэта лИтическо окисления, где он нагревается до 250 - , при .которой происходит каталитическое окисление примесей в среде кислорода очищаемого воздуха. По мере увеличения концентрации примесей в очищаемом воздухе, поступаю щем, в зону каГс1литического окисления происходит удлинение количества тепл от их сжигания, а это может привести к увеличении температуры катализатора и его разруаюнию. Для поддержания температуры катгшизатора на постоянном уровне реакции и увеличения экономичности процесса очистки уменьшаю накал источника электрон а гр.е за 10 ка талитического окисления. Автоматичес кое регулирование накала источника электронагрева 10 осуществляют по термопаре 13. Когда поглощенные примеси десорбиру ются из выходного участка слоя адсор бента 5, процесс тер|ишческой регенерации заканчивают. После окончания процесса регенерации слоя адсорбента фиксируемого в результате изменения электрического сопротивления адсорбента датчиком по насьвцению 15, гютоматически включаются источники эле тронагрева 9 и 10, тем caiuoM прекращая нагрев слоев адсорбента 5 и слоев катализатора 6, и очистку поступающего воздуха проводят охлаждающимся регенерированным слоем адсорбента 5, в результате чего цикл непрерывной очистки воздуха, включающий последовательные вовремени стадии адсорбции и термической регенерации с каталитическим Зс1 иганием примесей повторяют. Лабораторные испытания модельного устройства для непрерывной очистки воздуха (с объемным расходом 60 л/мин, от паров керосина с концентрацией 2 т/м показывают следующее соотношение продолжитёЯьноП стадии адсорб- . ции и регенерации.: .(,4-67: 1, что .определяет его экономическое .преимущество. Формула Изобретения 1.Установка для непрерывной очистки воздуха, включгиощая зону катгшитического окисления, вьтолненную ввиде витков винтообразного канала с расположением слоев катализатора на вогнутых стенках канала, о т л и - чающаяся тем,, что, с цeльJo повышения эффективности процесса непрерывной очистки воздуха и эконо мичности установки, она снабжена источниками терморадиационного нагрева., расположенными на выпуклых сТенках канала коаксиально слоям катализ.атора. 2.Установка по п. 1,отличающаяся тем, что она снабжена зоной адсорбции, соединенной с зоной каталитического окисления и тешюоб||4еНником,разметенным внутри витков канала. Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка СССР 2133180/23-26, кл. В 01 J 1/00,49.06.80.

If