Способ очистки отходящих газов и устройство для осуществления способа
1. Способ очистки отходящих газов от органических примесей и оксида углерода путем высокотемпературного сжигания их в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, газы пропускают последовательно , через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора, затем через слой алюмоплатинового катализатора при 500550°С . 2. Устройство для очистки отходящих газов от оганических примесей и оксида углерода,содержащее камеры горения и дожигания и установленные на выходе из камеры дожигания пакетники с катализатором , отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса, оно снабS жено установленным на входе в камеру дожигания секционным контейнером с ката (Л лизатором, а пакетники с катализаторами установлены в газоходе под углом 10-30° относительно плоскости поперечного сечения газохода.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
arsg F 23 G 7 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3585759/29-33 (22) 21.04.83 (46) 23.09.84. Бюл. № 35 (72) Т. Г. Алхазов, Ю. Б. Наджафов и В. Е. Смелова (71) Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности и Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (53) 628.54 (088.8) (56) 1. Лопатинский А. Ю.,Лопатинский В.А.
Обезвреживание газов при непрерывном процессе окисления битума. — «Химия и технология топлив и масел», 1969, № 9, с. 4648.
2. Авторское свидетельство СССР № 208869, кл. F 23 С 5/08, 1964.
3. Авторское свидетельство СССР № 385139, кл. F 23 G 7/06, 1971. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ
ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА.
„„SU„„1114856 A (57) l. Способ очистки отходящих газов от органических примесей и оксида углерода путем высокотем пературного сжигания их в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, газы пропускают последовательно, через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора, затем через слой алюмоплатинового катализатора при 500550 С.
2. Устройство для очистки отходящих газов от оганических примесей и оксида углерода, содержащее камеры горения и дожигания и установленные на выходе из камеры дожигания пакетники с катализатором, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, оно снабжено установленным на входе в камеру ф дожигания секционным контейнером с катализатором, а пакетники с катализаторами установлены в газоходе под углом 10-30 относительно плоскости поперечного сече- С ния газохода.
1114856
Изобретение относится к очистке газов от вредных органических веществ, а именно предельных и непредельных углеводородов, кислородсодержащих органических веществ и оксида углерода, содержащихся в отходящих газах в виде примесей, производству битума и синтетических жирных кислот, идентичных по своему качественному составу, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.
Известен способ очистки газов от органических примесей путем высокотемпературного сжигания их в цилиндрических вихревых топках вертикальных и горизонтальных печей, заключающийся в сжигании газообразных продуктов в четырех зонах печи. Максимальная температура в последней зоне топочного пространства поддерживается в пределах 500-600 С (1).
Недостаток этого способа — необходимость поддержания высоких температур в предыдущих зонах.
Для сжигания органических примесей, содержащихся в отходящих газах, известна установка для сжигания органических примесей отбросных газов химических производств, в которой топочная камера подключена последовательно при помощи пережима к циклонной камере для подачи и смещения продуктов сгорания топлива и аэросмеси из отходящих газов и воздуха (2).
Однако сжигание органических примесей, содержащихся в отходящих газах, осуществляется за счет раскаленной внутренней поверхности огнеупорной кладки, служащей катализатором. Кроме того, недостатками высокотемпературного сжигания являются высокие энергетические затраты, связанные с подогревом газов до 1000-1200; возможность образования окислов азота и канцерогенных веществ. Поддержание в топке режимной температуры связано с частными ремонтами внутренней арматуры топки, выходом из строя термопар.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки отходящих газов от органических примесей и оксида углерода путем высокотемпературного сжигания в присутствии катализатора (3).
Устройство для осуществления известного способа содержит камеры горения и дожигания и установленные на выходе из камеры дожигания пакетники с катализатором (3) ., Недостатком известного технического решения является низкая эффективность процесса вследствие возможности отравления наиболее активных катализаторов при их непосредственном контакте с очищаемыми газами. При использовании более стойких катализаторов, но менее активных, эффективность очистки низка.
ЗО
Размещение пакетиков с катализаторами на выходе из камеры дожигания, занимающих все поперечное сечение камеры, увеличивает сопротивление устройства, вследствие чего уменьшается эффективность его работы.
Цель изобретения — повышение эффективности процесса очистки отходящих газов.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки отходящих газов от органических примесей и оксида углерода путем высокотемпературного сжигания их в присутствии катализатора, газы пропускают последовательно через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора, затем через слой алюмоплатинового катализатора при температуре 500-550 С.
Устройство для очистки отходящих газов от органических примесей и оксида углерода, содержащее камеры горения и дожигания и установленные на выходе из камеры дожигания пакетники с катализатором, снабжено установленным на входе в камеру дожигания секционным контейнером с катализатором, а пакетники с катализатором установлены в газоходе за камерой дожигания под углом 10-30 относительно плоскости поперечного сечения газохода.
В секционных контейнере и пакетниках используются катализаторы промышленной грануляции — алюмомеднохромоокисный в качестве первого и второго по ходу газа слоев и алюмоплатиновый типа АП-64, отработанный в процессе «платформинга» в качестве третьего слоя. Применение в качестве первого и второго слоев алюмомеднохромоокисного катализатора позволяет предотвратить отравление более активного платинового катализатора контактными ядами-сероводородом, меркаптанами. При размещении первым по ходу газа слоя платинового катализатора активность последнего быстро снижается. Послойное размещение катализаторов в конкретных зонах выбрано с учетом гетерогенно-гомогейного характера процесса глубокого окисления органических примесей до СО и паров воды.
На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа очистки отходящих газов от органических примесей; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — одна секция контейнера; на фиг. 4 — три секции пакетника с катализаторами.
Устройство содержит камеру 1 горения, камеру 2 дожигания, на входе в которую установлен трехсекционный контейнер 3 с катализаторами, а на выходе из нее в газоходе 4 на некотором расстоянии один от другого установлены секционные пакетники
5 с катализаторами, и дымовую трубу 6.
Контейнер представляет собой перфорированный металлический кожух из нержа1114856
Таблица
15
400
98,0
500
99,0
550
99,8
600
99,9
400
96,0
500
98,8
550
99,9
600
99,9
400
93,9
500
98,0
20
550
98,0
99,0
600
400
92,0
500
97,0
550
98,0
600
98,0
400
82,0
500
84,0
550
86,0
600
86,1
400
73,5
500
75,0
550
78,1
600
78,2 веющей стали, ограниченный с двух сторон фланцами 8 и 9.
Внутри кожуха расположено тело 10 контейнера 3 с гранулированным катализатором 11. Конструктивно тело контейнера представляет собой круглый металлический каркас, выполненный из нержавеющей стали и обтянутый фильтровальной сеткой 12 из нержавеющей стали. Для устранения возможного вспучивания и деформации установлены ребра 13 жесткости. На дно 14 контейнера засыпается алюмомеднохромоокисный катализатор.
При сжигании газов в печи с вертикальной топкой контейнер на металлической треноге 15 устанавливается после перегородки в камере дожигания (как показано на фиг. 1), а в случае же использования печи с горизонтальной топкой контейнер размещается после циклонной камеры.
На некотором расстоянии от контейнера в газоходе печи по ходу движения газов устанавливаются два секционных пакетника (фиг. 3) зоны II u III. Второй пакетник крепится с первым с помощью двух дер кателей 16. Пакетник с двух сторон ограничен фланцами 17 и состоит из трех секций, каждая из которых — прямоугольный металлический каркас 18, сваренный из полосового проката и обтянутый фильтровальной сеткой 19. Нижние секции пакетника имеют опорные косынки 20. Каждая секция пакетника засыпается катализатором. Три секции первого пакетника и нижняя секция второго заполнены алюмомеднохромовым катализатором. Остальные две секции второго пакетника заполнены катализатором
АП-64.
Устройство работает следующим образом.
Отходящие газы поступают в камеру 1 горения, смешиваются с продуктами горения топлива и поступают через трехсекционный контейнер 3 с катализаторами (зона I) в камеру 2 дожигания и затем через секционные пакетники 5, размещенные в газоходе (первый по ходу движения газов пакетиик — зона II, второй — зона 111), в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу.
На опытной установке проведены исследования зависимости эффективности процесса очистки газов от температуры процесса и размещения пакетников с катализаторами в газоходе.
Результаты исследований представлены в табл. 1.
При расположении пакетников перпендикулярно относительно поперечного сечения газохода (d=O) при 500-550 С в печи дожигания достигается 99-99,80/р-ная очистка отходящих газов. Условное время контактирования отходящих газов с катализаторами составляет 0,3 с. Гидравлическое сопротивление катализаторов (37 мм вод. ст) преодолевается естественной тягой, регулируемой шибером печи, но может быть уменьшено и путем поворота пакетников, расположенных в газоходе печи на угол,(.
1114856
Несмотря на то, что наибольшая эффек- r тивность очистки отходящих газов предлагаемым способом достигается при (=О, но из-за создаваемого при этом повышенного гидравлического сопротивления рекомендуется проводить очистку при угле d от 10 до 30 при незначительном снижении эффективности очистки. т
При повороте пакетников относительно поперечного сечения газохода на угол(= 10 при 500-550 С в печи дожигания достига- 10 ется 98,8-99,9О/р-ная очистка. Условное время контактирования отходящих газов с катализаторами составляет 0,26 с. Гидравлическое сопротивление слоев катализаторов при угле а = 0 составляет 27 мм вод. ст
При повороте пакетников на угол =20 при 500-550 С эффективность очистки составляет 98-99,0О/р. Условное время контактирования отходящих газов с катализатораг ми составляет 0,24 с. Гидравлическое сопротивление составляет 22 мм вод. ст.
20/
25 зо
З.
Таблица 2
В случае расположения пакетников относительно поперечного сечения газохода на угол с(=30 при 500-550 С достигается 9798,0 /о-ная очистка отходящих газов. Условное время контактирования отходящих газов с катализаторами составляет 0,21 с.
Гидравлическое сопротивление слоев катализаторов составляет 17,5 мм вод. ст.
При повороте пакетников относительно поперечного сечения газохода на уголь =40 при 500-550 С эффективность очистки резко снижается и составляет 84-86,0О/р. Условное время контактирования отходящих газов с катализаторами составляет 0,18 с.
Гидравлическое сопротивление слоев катализаторов составляет 13,0 мм. вод. ст.
При расположении же пакетников на угол =50 при 500-550 С эффективность очистки составляет только 75-78,1О/р.
При дальнейшем увеличении угла поворота пакетников относительно поперечного сечения газохода эффективность очистки продолжает снижаться. Поэтому очистку отходящих газов рекомендуется проводить при расположении пакетников на угол с(=
10-30 и i =500-550 С.
Пример 1. Газы, содержащие, мг/м;
Ь. углеводороды 1000; оксид углерода 40 и серо- 4s водород 100 с объемной скоростью 11000 ч проходят через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора и третий алюмоплатиновый при 400 С. При расположении азохода на угол =10-30 степень очистки отходящих газов составляет 97,0-98,8О/р.
Пример 3. Газы, содержащие, мг/м: углеводороды 1000; оксид углерода 40 и сероводород 100 с объемной скоростью 11000 ч проходят через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора и третий алюмоплаиновый при 550 С. При расположении пакетников относительно поперечного сечения газохода на угол = 10-30 степень очистки составляет 98,0-99,9О/р.
Пример 4. Газы, содержащие, мг/м: углеводороды 1000; оксид углерода и сероводород 100 с объемной скоростью 11000 ч проходит через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора и третий алюмоплаиновый при 600 С. При расположении пакетников относительно поперечного сечения азохода на уголо(=10-30 степень очистки отходящих газов составляет 98,0-99,9О/р.
Как видно из примеров при выходе за пределы предлагаемых температурных режимных данных (500-550 С), т.е. при снижении температуры до 400 С, степень очистки при сК=10-30 составляет 92,0-96,0О/о. С увеличением же температуры выше 550 С, т.е. при 600 С и угле С =10-30 ., эффективность очистки повышается незначительно— всего лишь на 0,10/о. Поэтому нет смысла повышать расход топлива из-за незначительного повышения степени очистки.
Максимальная степень очистки отходящих газов при 500-550 в камере горения и повороте пакетников относительно поперечного сечения газохода на угол (= 10-30 достигает 99,9»100 /О, т.е. осуществляется почти полная очистка отходящих газов.
В табл. 2 приведено сравнение эффективности очистки отходящих газов предлагаемым способом при углева=10-30 .с базовым объектом.
400 70,6
500 74,5
550 76,5
600 . 78,5
96,0-97,0
98,0-98,8
98;0-99,9
98,0-99,9 пакетников относительно поперечного сечения газохода на угол А = 10-30 степень очистки отходящих газов составляет 92,096,0o/.
Пример 2. Газы„содержащие, мг/м; углеводороды 1000; оксид углерода 40 и сероводород 100 с объемной скоростью 11000 ч " проходят через два слоя алюмомеднохромоокисного катализатора и третий алюмоплатиновый при 500 С. При расположении пакетников относительно поперечного сечения
Использование изобретения позволяет в сравнении с базовым объектом при 500550 С увеличить степень очистки на 2125 /о.
1114856
1114856
11
ВНИИПИ Заказ б40!/25 Тираж 53I Подписное
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
