Реактор для каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме

 

Реактор для каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме может быть использован в химической промышленности. Реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, имеющий патрубки для ввода - вывода газа, подсоединенные к трубопроводу сборных газов посредством реверсирующей клапанной системы. Реактор снабжен двумя вертикальными перегородками. Перегородка герметично соединена с днищем и боковыми стенками, плотно примыкает к крышке и расположена с зазором относительно днища реактора. Перегородки делят корпус реактора на три соединяющиеся между собой камеры, в нижней части которых расположена колосниковая решетка, при этом в первой и третьей по ходу газа камерах размещен инертный материал, а во второй, центральной , - катализатор. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к конструкциям каталитических аппаратов для очистки газовых выбросов в нестационарном режиме и может быть применено в химической, металлургической и других отраслях промышленности, где необходимо очищать газовые выбросы от токсичных примесей.

Известна конструкция реактора для проведения процесса каталитической очистки газов в нестационарном режиме, выполненная в виде цилиндрического корпуса с патрубками для входа и выхода очищаемого газа, тремя колосниковыми решетками, на которых послойно загружают слои инертного материала, катализатора и снова инертного материала. Срок службы применяемого в данном процессе катализатора - 1-1,5 года, срок службы инерта - в три-пять раз больше. При перегрузке катализатора приходится выгружать и верхний слой инерта, что увеличивает трудозатраты при загрузке-выгрузке. Кроме того, инерт при перегрузке подвергается механическому воздействию и "бою". Поэтому при повторной загрузке необходимо рассеивать его, удалять "бой", добавлять свежий инерт.

Кроме того, в этом реакторе загрузка и выгрузка производятся вручную, рабочий находится внутри аппарата, где трудно обеспечить хорошую вентиляцию, техника безопасности - на низком уровне.

Наиболее близким техническим решением является реактор для проведения каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, колосниковой решетки, вертикальной центральной перегородки, делящей реактор на две равные секции, в которые загружают инертный материал, а сверху, над перегородкой, размещают слой катализатора. Обезвреживаемые газы поступают и выходят из реактора через реверсирующую клапанную систему.

В этом реакторе катализатор можно выгрузить и загрузить через верхнюю крышку, не трогая слой инерта, что упрощает его обслуживание.

Недостатком этого реактора является то, что верхнее расположение катализатора приводит к увеличению теплопотерь, а, следовательно, к снижению эффективности процесса очистки, поскольку максимальная температура в реакторе находится в слое катализатора, максимальная температура газа - в верхнем свободном пространстве. Кроме этого, если необходимо выгрузить инерт в то время, когда катализатор еще не дезактивировался, то приходится выгружать и катализатор.

Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в создании реактора для каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме, удобного в обслуживании и способного обеспечить высокую эффективность очистки за счет снижения теплопотерь.

Поставленная задача достигается тем, что реактор для каталитического окисления газовых выбросов снабжен двумя вертикальными перегородками, образующими три вертикальных, соединяющихся между собой камеры, причем одна из перегородок герметично соединена с днищем и боковыми стенками, и расположена с зазором относительно крышки реактора, вторая - герметично соединена с боковыми стенками и плотно примыкает к крышке и расположена с зазором относительно днища реактора, при этом в первой и третьей по ходу газа камерах на колосниковых решетках размещен инерт, а в центральной - катализатор. Центральная камера может быть выполнена таким образом, что в сечении имеет форму сегмента, круга, многоугольника. Инерт и катализатор может быть размещен в соответствующих каналах и емкостях, выполненных в виде съемных кассет.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый реактор отличается тем, что имеет две вертикальные перегородки, определенным образом расположенные в реакторе и образующие за счет этого соединяющиеся между собой камеры. В периферийных камерах размещен инерт, в центральной - катализатор.

Таким образом, заявляемый реактор соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Решаемая задача может быть достигнута благодаря совокупности существенных отличительных признаков.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 представлен реактор для каталитического окисления газовых выбросов в нестационарных условиях, на фиг. 2, 3 и 4 - разрез А-А на фиг. 1 (варианты выполнения).

Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, имеющий патрубки 4 и 5 для ввода и вывода газа, подсоединенные к трубопроводу сбросных газов посредством реверсирующей клапанной системы 6. Реактор снабжен двумя вертикальными перегородками 7 и 8. Перегородка 7 герметично соединена с днищем 3 и боковыми стенками и расположена с зазором относительно крышки 2 реактора, перегородка 8 герметично соединена с боковыми стенками, плотно примыкает к крышке 2 и расположена с зазором относительно днища 3 реактора. Перегородки 7 и 8 делят корпус реактора на три соединяющихся между собой камеры 9, 10, 11, в нижней части которых расположена колосниковая решетка 12. В камеры 9 и 11 засыпают инертную насадку, в камеру 10 - катализатор, либо вставляют в них съемные кассеты, соответственно 13 и 15 с насадкой, 14 - с катализатором.

Устройство работает следующим образом.

Газовые выбросы с низкой входной температурой через патрубок 4 подаются в реактор на предварительно разогретую инертную насадку 13 в камере 9, нагреваются до температуры начала реакции и поступают в слой катализатора 15, находящийся в камере 10, на котором вредные вещества превращаются в нетоксичные, а затем поступают в камеру 11 с инертной насадкой 14, разогревая ее, и выбрасываются в атмосферу охлажденными. Через определенное время направление движения газов в реакторе меняют на противоположное с помощью реверсирующей клапанной системы 6. В результате этого газовые выбросы поступают через патрубок 5 в камеру 11 с инертной насадкой, где разогреваются до температуры начала реакции, затем поступают в камеру 10 с катализатором 15, где подвергаются очистке, и с высокой температурой поступают в камеру 9 с инертной насадкой 13, где отдавая тепло насадке, охлаждаются и с низкой температурой выбрасываются в атмосферу посредством реверсирующей клапанной системы 6. Через определенный промежуток времени цикл повторяется.

Поскольку при эксплуатации реактора самой трудоемкой операцией является загрузка-выгрузка, то вертикальное расположение слоев позволяет перегружать катализатор и инерт независимо друг от друга. Использование кассет с инертной насадкой и катализатором сокращает время на выгрузку-загрузку, улучшает условия труда.

Предложенный реактор, по сравнению с прототипом, позволяет снизить теплопотери и тем самым улучшить эффективность процесса очистки. Наибольший эффект достигается при выполнении камеры с катализатором в виде цилиндра (фиг. 3), поскольку в данном случае практически весь слой катализатора окружен инертом, что снижает теплопотери через стенки реактора.

При использовании блочного катализатора камера с катализатором может быть выполнена в виде многоугольной призмы (см. фиг. 4) по форме блоков, что исключает проскок непрореагировавших газовых выбросов у стенок камеры и повышает эффективность очистки.

В зависимости от состава газовых выбросов, применяют катализаторы, позволяющие проводить глубокую очистку от органических соединений, оксида углерода (II), азот- и серусодержащих соединений.

Формула изобретения

1. РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗОВ В НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ при периодическом реверсировании направления подачи газа в реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, патрубки для ввода-вывода газа, колосниковую решетку, отличающийся тем, что реактор снабжен двумя вертикальными перегородками, образующими три соединяющихся между собой камеры, причем одна из перегородок герметично соединена с днищем и боковыми стенками и расположена с зазором относительно крышки реактора, а вторая герметично соединена с боковыми стенками и крышкой и расположена с зазором относительно днища реактора, при этом в первой и третьей по ходу газа камерах на колосниковой решетке размещен инертный материал, а во второй, центральной - катализатор.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что центральная камера имеет в сечении форму сегмента, круга, многоугольника.

3. Реактор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что инертный материал и/или катализатор помещены в съемные кассеты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4