Аппарат для очистки отходящих газов от органических примесей

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 0 53/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701380/26 (22) 05.06.89 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Институт газа АН УССР (72) А.M.Ãëóõîìàíþê, Г.М.Кузуб и Е.С.Дубинская (53) 66.074.61 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1337132, кл. В 01 J 8/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1223967, кл. В 01 J 8/02, 1984. (54) АППАРАТДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ

ГАЗОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к аппаратам для очистки газов от органических веществ. Аппарат содержит корпус с патрубками ввода

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 коллек ЫÄÄ 1724336 Al 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. Апп-врат позволяет снизить знер гозатраты, увеличить и роизводител ьность и продлить срок службы катализатора, 1 табл„1 ил, торов, выполненных в 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, 3

1724336

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, двухпоточный трубчатый воэдухоподогреватель 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 гlм ч) микроорганизз мов (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, образую50

5

45 щей 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 горелочных 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 6 и в 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

17. Каждая двух п ро водная го рел ка снабжена двумя патрубками 18 и 19 (соосными горелке) для подачи газообразного топлива и патрубками 20 и 21, перпендикулярными оси горелки, для подачи двух

1724336 равных частей дополнительного потока в качестве окислителя топлива. Параллельно этим патрубкам на кожухе каждого горелочного 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. B 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 работает следующим образом, Загружают катализатор на газораспределительные решетки 6 и 7 через люки 25 и

26. Пропуская отходящие газы через распределитель 29, разделяют их на основной (S5 — 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 30через патрубок

20, а другую — no 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, 5

55 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 каталитические камеры увеличивается скорость смешения основных потоков с продуктами сгорания за счет турбулизации, что интенсифицирует теплообмен в каталитических камерах и позволяет достаточно быстро нагреть основные потоки и провести выравнивание скоростей и температур по сечению потока, поступающего на катализатор.

В результате на коротких участках зон каталитических камер получают устойчивые термический и аэродинамический режимы, При этом регулируют температуру поступающих на катализатор газов в зависимости от состава и концентрации органических примесей. Обезвреженные газы поступают противотоком в сборник С для создания противодавления на верхней и нижней решетках с катализатором, что позволяет равномерно распределить газовые потоки и 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 верхнем 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 экспериментов получены данные, сведенные в таблицу.

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

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

Формула изобретения

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

1724336

Уст ойство

Показатель

Известное

П е лагаемое

40

350

350

20000

20000

750-780

14,7

80-105

3,2

10,25

11,85

0,37

93-95

97-99

34-36

100

5-7

12-16 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 боПроизводительность, ты с. нмз!ч

Температура обезвреживания, С

Обьемная нагрузка на катализатор, ч "

Аэродинамические потери аппарата, мм рт.ст.

Металлоемкость аппарата, т

Удельный расход природного газа на очистк 1000 нм газа, нм

Удельный расход электроэнергии на очистку 1000 нм отходящих газов, кВт

Себестоимость очистки 1000 нм, руб.

Степень обезвреживания органических примесей,%

Степень обезвреживания мицелия,7;

Срок службы катализатора, тыс,ч. ковой поверхности, выполнены в виде двухпроводных горелок с соосно размещенными горелочными тоннелями с кожухами, образующими кольцевые смесители, заканчива5 ющиеся конфузорами, укрепленными в отверстиях на боковой поверхности соотВ8ТсТВ8ННо верхней и нижней каталитических камер, а также он снабжен распределителем потоков отходящих газов, 10 размещенным вне корпуса, соединенным линиями подачи потоков с двухпроводными горелками и с кольцевыми смесителями.

1724336

Составитель Е,Дубинская

Редактор Л.Гратилло Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 1133 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101