Способ каталитического обезвреживания газообразных отходов

 

СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ОТХОДОВ, содержащих горючие компоненты , путем пропускания их через неподвижный слой зернистого катализатора и инертного зернистого материала с изменением направления движения газов и высокотемпературной зоны в слое катализатора на противоположное, дтличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса каталитического обезвреживания газообразных отходов с переменными составом и скоростью поступления, изменение направления движения осуществляют при разогреве граничного с инертным материалом слоя катализатора до температуры на 0,1 - 100°С ниже максимальной температуры слоя катализатора, при этом линейную скорость движения газов в слое катализатора поддерживают в 100-1000 раз выше скорости движения высокотемпературной зоны.

COOS COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1011950

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3280542/29-33 (22) 15.04.81 (46) 15.04.83. Бюл. № 14 (72) Г. И. Багрянцев, В. С. Лахмостов, В. И. Луговской, Ю. Ш. Матрос, Б. И. Псахис, В. И. Пужилова и В. Е. Черников. (71) Филиал Научно-производственного объединения «Техэнергохимпром», Ордена

Трудового Красного Знамени институт катализа Сибирского отделения АН СССР и

Специальное конструкторско-технологическое бюро катализаторов (53) 628.54 (088.8) (56) 1. Термические методы обезвреживания отходов. Под ред. К. К. Богушевской и Г. П. Беспамятного. Л., «Химия», 1975, с. 111 — 118.

2. Авторское свидетельство СССР № 849594, кл. В 01 D 53/36, 1979. (54) (57) СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ

ОТХОДОВ, содержащих горючие компоненты, путем пропускания их через неподвижный слой зернистого катализатора и инертного зернистого материала с изменением направления движения газов и высокотемпературной зоны в слое катализатора на противоположное, дтличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса каталитического обезвреживания газообразных отходов с переменными составом и скоростью поступления, изменение направления движения осуществляют при разогреве граничного с инертным материалом слоя катализатора до температуры на 0,1—

100 С ниже максимальной температуры слоя катализатора, при этом линейную скорость g движения газов в слое катализатора поддерживают в 100 — 1000 раз выше скорости движения высокотемпературной зоны. г

С.

1011950

25 зо

Изобретение относится к способам каталитического обезвреживания газообразных промышленных отходов, содержащих в качестве вредных примесей горючие компоненты, и может быть использовано в тех отраслях промышленности, в результате производственной деятельности которых образуются газообразные отходы, надлежащие обезвреживанию.

Известны способы каталитического обезвреживания, в которых газообразные отходы подвергают окислению на катализаторах, при этом для осуществления процесса необходим предварительный подогрев отходов (1).

Недостатком известных способов и устройств для каталитического обезвреживания газообразных отходов является высокий уровень энергетических затрат в случае обезвреживания отходов с низким содержанием горючих компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ каталитического обезвреживания газообразных отходов, содержащих горючие компоненты, путем пропускания их через неподвижный слой зернистого катализатора и инертного зернистого материала с изменением направления движения газов и высокотемпературной зоны в слое катализатора на противоположное (2).

Недостатком известного способа является низкая эффективность обезвреживания газообразных отходов с переменным составом и(или переменной скоростью поступления в контактный аппарат. При проведении процесса с заданной периодичностью в случае снижения содержания горючих веществ и)или снижения скорости поступления отходов в контактный аппарат изменение направления движения отходов в слое катализатора происходит раньше, чем высокотемпературная зона достигнет конечного участка слоя катализатора, т. е. процесс окисления осуществляется в средней части слоя катализатора, что приводит к неравномерному износу катализатора.

При увеличении скорости поступления отходов в контактный аппарат происходит и увеличение скорости движения высокотемпературной зоны, и за установленный период процесса высокотемпературная зона выходит за пределы слоя катализатора, что приведет к затуханию процесса.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса каталитического обезвреживания газообразных отходов с переменным составом и скоростью поступления.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу каталитического обезвреживания газообразных отходов, содержащих горючие компоненты, путем пропускания их через неподвижный слой зернистого катализатора зернистого материала с изменением направления движения газов и высокотемпературной зоны в слое катализатора на противоположное, изменение направления движения осуществляют при разогреве граничного с инертным материалом слоя катализатора до температуры на 0,1 — 100 С ниже максимальной температуры слоя катализатора, при этом линейную скорость движения газов в слое катализатора поддерживают в 100 — 1000 раз выше скорости движения высокотемпературной зоны.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа каталитического обезвреживания газообразных отходов.

Устройство для каталитического обезвреживания газообразных отходов содержит узел подачи 1 газообразных отходов, узел удаления 2 отходящих газов, нагреватель 3 для первоначального разогрева слоя катализатора, контактный аппарат 4 с неподвижным слоем катализатора 5, расположенного между слоями инертного материала 6, и с датчиками температуры 7 и

8, установленными на конечных участках 9 слоя катализатора и функционально связанными через блок управления 10 с запорными устройствами 11 — 14 для изменения направления движения газового потока в слое катализатора.

Реализацию способа каталитического обезвреживания газообразных отходов осуществляют при работе устройства следующим образом.

Запорные устройства 12 и 13 находятся в открытом положении, а 11 и 14 — в закрытом положении, при этом газовый поток может двигаться в контактном аппарате в направлении от датчика температуры 8 и 7.

Первоначальный разогрев участка слоя катализатора, контролируемого датчиком температуры 8, осуществляют с помощью нагревателя 3. После разогрева катализатора до рабочей температуры (200 — 700 C) в контактный аппарат подают отходы. От прямого контакта с нагретыми инертной засыпкой и катализатором газообразные отходы нагреваются, и при достижении рабочей температуры в слое катализатора начинают окисляться горючие составляющие отходов с выделением тепла. Нагреватель 3 отключается. Движущиеся со стороны входа газы, забирая тепло, охлаждают катализатор до температуры подаваемых отходов, а отходящие после окисления газы нагревают последующие слои катализатора.

В результате такого способа передачи тепла в неподвижном слое катализатора образуется высокотемпературная зона, перемещающаяся в направлении движения газового потока.

При разогреве граничного с инертной засыпкой слоя катализатора до температуры на 0,1 — 100 С ниже максимальной температуры слоя катализатора, по сигналу

1011950

Составитель Т. Лепахина

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор А. Повх

Заказ 2733/45 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 датчика температуры 7 блок управления осуществляет изменение направления движения газового потока на противоположное путем открытия. запорных устройств 11 и

14 и закрытия 12 и 13. При этом происходит и изменение направления движения высокотемпературной зоны в слое катализатора.

При разогреве граничного слоя катализатора, контролируемого датчиком температуры 8, до температуры на 0,1 — 100 С ниже максимальной температуры слоя катализатора, запорные устройства, функционально связанные через блок управления с датчиками температуры, изменяют направление движения газового потока на противоположное, и цикл работы повторяется. Если разность температуры граничного слоя катализатора и максимальной температуры слоя катализатора,. при которой происходит изменение направления движения газового потока, будет менее 0,1 С, возможен выход высокотемпературной зоны за пределы слоя катализатора вследствие инерционности системы, что приводит к неполному окислению горючих компонентов в отходах или к нарушению непрерывности процесса.

При разности температур более 100 С слой катализатора используется не полностью, поскольку работают только средние

его участки.

Скорость движения газов через слой катализатора поддерживают в 100 — 1000 раз выше скорости движения высокотемпературной зоны.

При скорости движения газов через слой катализатора меньшей, чем в 100 раз скорости движения высокотемпературной зоны, возможно затухание процесса каталитического окисления.

При скорости движения газов через слой катализатора, превышающей скорость движения высокотемпературной зоны, более чем в 1000 раз, существенно увеличиваются энергетические затраты на транспортировку газового потока через слой 40 катализатора, и, кроме того, ограничивается устойчивость слоя катализатора и инертной засыпки.

Пример 1. Реакционная смесь, имеющая адиабатический разогрев 15 С, поступает

4 в слой катализатора со скоростью 1,5 м/с.

Температура смеси на входе в слой катализатора равна 10 С. Максимальная температура слоя катализатора в установившемся режиме составляет 700 С. При достижении граничным слоем катализатора температуры 610 С происходит изменение направления движения газового потока через слой катализатора на противоположное.

В этом примере скорость перемещения высокотемпературной зоны равна 1,1910 2м/с.

Пример 2. Реакционная смесь, имеющая адиабатический разогрев 80 С, поступает в слой катализатора со скоростью 0 25 м/с.

Температура исходной смеси — 120 С.

Максимальная температура слоя катализатора — 540 С. Переключение потоков производят при достижении граничным слоем катализатора температуры 535 С. Скорость перемещения высокотемпературной зоны составляет 2,31 10 4м/с.

Пример 3. Реакционная смесь с адиабатическим разогревом 50 С поступает в слой катализатора с температурой 25 С. Скорость фильтрации реакционной смеси

0,4 м/с. Максимальная температура слоя катализатора — 620 С. Переключение потоков производят при достижении граничным слоем катализатора температуры 580 С

Скорость движения высокотемпературной зоны равна 9,15.10 4м/с.

Пример 4. Адиабатический разогрев смеси, поступающей в слой катализатора с линейной скоростью 0,45 м/с, равен 30 С. Температура смеси на входе в слой катализатора — 60 С. Максимальная температура слоя катализатора 490 С. Переключение потоков производят при достижении граничным слоем катализатора температуры

470 С. Скорость движения высокотемпературной зоны равна 2,610 а м/с.

Степень превращения окиси углерода в двуокись углерода составляет во всех примерах 99,9о/о.

Реализация предлагаемого способа позволяет эффективно обезвреживать газообразные отходы с переменными по времени составом и переменной скоростью поступления в контактный аппарат.