CZ37335U1 - Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy - Google Patents
Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ37335U1 CZ37335U1 CZ2023-41264U CZ202341264U CZ37335U1 CZ 37335 U1 CZ37335 U1 CZ 37335U1 CZ 202341264 U CZ202341264 U CZ 202341264U CZ 37335 U1 CZ37335 U1 CZ 37335U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- air
- dehalogenation
- reaction column
- heater
- unit
- Prior art date
Links
- 238000005695 dehalogenation reaction Methods 0.000 title claims description 70
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 38
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 title claims description 29
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 23
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 4
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims description 3
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 5
- YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N DDT Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C(Cl)(Cl)Cl)C1=CC=C(Cl)C=C1 YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- JLYXXMFPNIAWKQ-GNIYUCBRSA-N gamma-hexachlorocyclohexane Chemical compound Cl[C@H]1[C@H](Cl)[C@@H](Cl)[C@@H](Cl)[C@H](Cl)[C@H]1Cl JLYXXMFPNIAWKQ-GNIYUCBRSA-N 0.000 description 2
- CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N hexachlorobenzene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960002809 lindane Drugs 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000006298 dechlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 231100000926 not very toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N γ Benzene hexachloride Chemical compound ClC1C(Cl)C(Cl)C(Cl)C(Cl)C1Cl JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy
Oblast techniky
Technické řešení se týká oblasti čištění průmyslových odpadů, konkrétně zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy.
Dosavadní stav techniky
Na rozdíl od komunálních odpadů, ve kterých je obsah nebezpečných látek jen nepatrný, lze většinu průmyslových odpadů zařadit do kategorie nebezpečné odpady. Do této skupiny spadají jak odpady ohrožující existenci organismů, tak i odpady málo toxické, pokud vznikají pravidelně a ve velkém množství. Za hlavní nebezpečné odpady se považují odpady radioaktivní, biologické a odpady s okamžitým nebo potenciálním chemickým působením. Mezi nebezpečné odpady se také řadí i chlorované uhlovodíky, které jsou vysoce toxické, skleníkové plyny poškozující ozonovou vrstvu.
Dekontaminace chlorovaných látek z průmyslového odpadu je známá pod pojmem dehalogenace, kdy dochází k odstranění molekuly halogenu ze struktury organických znečišťujících látek s následnou transformací na méně nebezpečné látky.
Mezi nejčastěji využívané postupy dekontaminace chlorovaných odpadů patří termická desorpce. Termická desorpce vykazuje vysokou účinnost a její použití je univerzální. Nevýhodou jejího použití je ale vysoká technická i ekonomická náročnost. Základním principem termické desorpce je ohřev znečištěného materiálu na teplotu, při níž dochází k účinnému transferu kontaminantů, pevně vázaných v matrici do plynné fáze odstranitelné z matrice odsátím neboli ventováním. K ohřívání se nejčastěji využívá nepřímý kondukční ohřev přestupem tepla ze zdroje teplosměnnou plochou, přičemž jako zdroj energie se používají hořáky spalující kapalné či plynné palivo, příp. jakékoli elektrické topné elementy. Vedení tepla matricí je však v případě tepelně málo vodivých materiálů, jako je zemina a suť poměrně málo účinné, pomalé, a celý proces je tedy energeticky náročný. Na druhou stranu jde o velmi dobře dostupnou techniku a její jednoduchou aplikaci.
Nejpokročilejší způsob ohřevu pro termickou desorpci je aplikace elektromagnetického způsobu ohřevu, kdy dochází k interakci materiálu s aplikovaným mikrovlnným, radiofrekvenčním, příp. infračerveným zářením. Mikrovlnný či radiofrekvenční ohřev probíhají objemově, což zvyšuje efektivitu a rychlost ohřevu. Nevýhodou však je poměrně náročné technické provedení z hlediska bezpečnosti, regulace a měření a rovněž z hlediska pořizovacích nákladů.
Dosáhnutí efektivní teploty je obecně technicky obtížné v celém objemu průmyslového odpadu, proto se do procesu zavádí úprava průmyslového odpadu drcením, homogenizací či umístěním do rotační pece pro dosažení dostatečně vysoké teploty rovnoměrně v celém objemu. Nevýhodou však zůstávají vysoké technické a ekonomické nároky na konstrukci a provoz.
Po termické desorpci zůstává dekontaminovaný tuhý materiál a kontaminanty je nutné z odsávaného plynného proudu zachytávat, např. kondenzací, absorpcí nebo adsorpcí na aktivní uhlí, nebo je termicky rozkládat. V případě chlorovaných kontaminantů je termický či rozklad nedostatečně účinný a rizikový z pohledu vzniku velmi nebezpečných produktů neúplné oxidace těchto látek. Snahou je tak často tyto látky spíše zkoncentrovat, k čemuž je proces termické desorpce vhodný, následně je nutné dále zpracovat koncentrovaný chlorovaný odpad v kondenzátu nejlépe dehalogenací.
Pro samotnou dehalogenaci se může využít chemické redukce, která je založená na redukci organických látek v plynném stavu vodíkem při teplotě vyšší než 850 °C. Při takové teplotě dochází
- 1 CZ 37335 U1 k redukci kontaminantů na methan, chlorovodík a menší množství nízkomolekulárních uhlovodíků. Jako redukční činidlo a zdroj vodíku je používána voda. Vznikající kyselina chlorovodíková se neutralizuje přidáním sody. Methan se katalyticky reformuje na vodík, případně slouží jako palivo. Část methanu může reagovat i s vodní parou za vzniku oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého. Nevýhodou takového řešení je potřeba redukční atmosféry s alespoň 50% zastoupením vodíku pro zamezení tvorby polycyklických aromatických uhlovodíků. Další nevýhodou je ekonomická a technologická náročnost sestavy či komplikace procesu v přítomnosti jiných kontaminantů, jako je arzen. Další nevýhodou je riziko výbuchu při práci s vodíkem při vysoké teplotě a tlaku a také problém se zpracováním vznikajícího methanu. Další metody dehalogenace, mezi něž řadíme proces bazicky katalyzované destrukce nebo KPEG postup, jsou založené na specifických katalytických dehalogenačních reakcích v kapalné fázi za mírnějších teplot do 400 °C, které však jsou provozně nákladné a produkují velké množství solného organického odpadu.
Úkolem tohoto technického řešení je proto vytvořit takové zařízení pro katalytickou dehalogenaci organických látek obsahujících organické halogenidy, které by odstraňovalo výše uvedené nevýhody a poskytovalo by vysokou účinnost dehalogenace za relativně mírných technologických podmínek.
Podstata technického řešení
Vytčený úkol je vyřešen pomocí zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy podle tohoto technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že zařízení zahrnuje alespoň tři sériově uspořádané dehalogenační jednotky. Každá dehalogenační jednotka sestává z ohřívače vzduchu a z reakční kolony napojené na ohřívač vzduchu. Reakční kolona je alespoň z jedné poloviny zaplnitelného objemu naplněna katalyzátorem na bázi hydrotalcitu nebo jiných oxidů kovů a/nebo jejich směsí pro urychlení dehalogenační reakce a do 100 % zaplnitelného objemu je reakční kolona naplněna látkou obsahující organické halogenidy, přičemž jednotlivé dehalogenační jednotky jsou mezi sebou navzájem propojené technologickým vzduchovým potrubím. Zařízení dále zahrnuje přívodní vzduchové potrubí pro přívod venkovního vzduchu, napojené na ohřívač vzduchu první dehalogenační jednotky a/nebo na ohřívač vzduchu třetí dehalogenační jednotky, adsorpční vzduchové potrubí napojené na reakční kolonu první dehalogenační jednotky a/nebo na reakční kolonu třetí dehalogenační jednotky. Zařízení dále zahrnuje adsorbér, do kterého je zaústěno adsorpční vzduchové potrubí, který je opatřen výstupním vzduchovým potrubím pro výstup vyčištěného vzduchu. Takové řešení poskytuje dehalogenaci o vysoké účinnosti, s nízkými pořizovacími a provozními náklady, přičemž manipulace se zařízením podle tohoto technického řešení je jednoduchá a bezpečná.
Pod pojmem „zaplnitelný objem“ se pro účely popisu tohoto technického řešení rozumí objem reakční kolony, který je vyhrazen k zaplnění. Zpravidla se jedná o 70 % objem reakční kolony, kdy zbylých 30 % objemu je ponecháno například pro případnou expanzi plynů.
Pod pojmem „látka obsahující organické halogenidy“ se pro účely popisu tohoto technického řešení rozumí koncentrovaná chemikálie ze skládky, historicky vznikající jako odpadní produkt při výrobě pesticidů, nebo nespotřebované chemikálie z výroby, nespotřebované zakázané látky, nebo těmito látkami znečištěná zemina. Příkladem takových látek je dichlordifenyltrichlorethan neboli DDT, hexachlorbenzen neboli HCB, hexachlorcyklohexan neboli HCH a jiné.
Ve výhodném provedení katalyzátor a látka obsahující organické halogenidy tvoří v reakční koloně směs. Takto smíchaná směs zabezpečuje rovnoměrné spojení látky obsahující organické halogenidy s katalyzátorem, čímž se urychluje proces dehalogenace.
Ve výhodném provedení zařízení dále zahrnuje kompresor pro vhánění venkovního vzduchu do přívodního vzduchového potrubí, a průtokoměr napojený na kompresor. Kompresor zabezpečuje
- 2 CZ 37335 U1 vhánění vzduchu do zařízení o přesně definovaném množství, čímž je efektivně řízen proces dehalogenace a zamezuje zpětnému uvolňování kontaminantů do bezprostředního okolí zařízení.
V dalším výhodném provedení jsou přívodní vzduchové potrubí, technologické vzduchové potrubí, adsorpční vzduchové potrubí a výstupní vzduchové potrubí navzájem propojeny pomocí přepouštěcích ventilů. Tyto ventily jsou trojcestné nebo dvoucestné, přičemž slouží k přepínání potrubí, zejména pro reverzní chod pro regeneraci katalyzátoru.
V dalším výhodném provedení je každý ohřívač vzduchu opatřen alespoň jedním snímačem teploty a regulátorem teploty napojeným na snímač teploty, přičemž zařízení s výhodou dále zahrnuje řídicí jednotku pro dálkové nastavení teploty v ohřívači vzduchu, ke které je připojen regulátor teploty. Takové uspořádání zabezpečuje bezpečnou manipulaci se zařízením, přičemž umožňuje okamžité vypnutí zařízení v případě hrozícího výbuchu či nadměrné produkci plynů.
V dalším výhodném provedení je k řídicí jednotce dále připojen alespoň jeden snímač, který je vybrán ze skupiny: diferenční snímač tlaku umístěn v technologickém vzduchovém potrubí na vstupu a/nebo výstupu každé dehalogenační jednotky, snímač průtoku umístěn v průtokoměru, snímač tlaku umístěn v přívodním vzduchovém potrubí za průtokoměrem, havarijní spínač teploty pro vypnutí zařízení v případě překročení maximální teploty v reakční koloně umístěn v ohřívači vzduchu, a/nebo jejich kombinaci. Tyto snímače dále slouží k bezpečné obsluze zařízení, také zjednodušují technologické provedení bez potřeby velkého množství personálu k obsluze zařízení. Snímače slouží pro sledování, případně vypnutí zařízení v případě zvyšující teploty či tlaku, které mohou vyústit k výbuchu či k zničení zařízení.
V dalším výhodném provedení je dehalogenační jednotka z nerezové ocele, s výhodou ze speciální nerezové oceli AISI 316Ti s vyšší odolností proti korozi, přičemž každá dehalogenační jednotka je opatřena otočnou hřídelí pro změnu polohy dehalogenační jednotky v případě výměny obsahu reakční kolony. Každá dehalogenační jednotka je izolována minerální vatou Alsiflex o tloušťce 70 mm, potrubí o tloušťce 50 mm. Takové uspořádání je technologicky jednoduché a umožňuje jednoduchou manipulaci při plnění dehalogenační jednotky.
V dalším výhodném provedení je ohřívač vzduchu tvořen tělesem s elektrickými topnými spirálami, přičemž výkon ohřívače vzduchu je s výhodou v rozmezí od 1 do 10 kW. Takový výkon poskytuje ideální poměr ekonomických nákladů na provoz zařízení v poměru k vysoké účinnosti dehalogenace.
V dalším výhodném provedení je adsorbérem filtr s aktivním uhlím. Takový filtr je komerčně dostupný, přičemž poskytuje vysokoúčinné dočištění v posledním kroku dehalogenace.
Výhoda technického řešení spočívá zejména v tom, že pořizovací náklady na zařízení pro dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy jsou nízké, technicky je zařízení jednoduše proveditelné s vysokou účinností dehalogenace, přičemž konstrukce poskytuje bezpečnou manipulaci se zařízením.
Objasnění výkresu
Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujícím výkresu, kde:
obr. 1 znázorňuje blokové schéma zařízení pro katalytickou dehalogenaci látky obsahující organické halogenidy.
- 3 CZ 37335 U1
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1: Konstrukce zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy
Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy zahrnuje alespoň tři sériově uspořádané dehalogenační jednotky 1, 1‘, 1‘‘, které jsou válcovitého tvaru o vnitřním průměru 220 mm a délkou 1400 mm a jsou vyrobené z nerezové oceli AISI 316Ti. Každá dehalogenační jednotka 1, 1‘, 1‘‘ je tvořena ohřívačem 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu a z reakční kolony 3, 3‘, 3‘‘. Katalyzátor je na bázi hydrotalcitu v podobě válečků o délce 4 až 6 mm a průměru 3 mm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je katalyzátor na bázi oxidu měďnatého či jiných oxidů kovů a/nebo jejich směsí. Reakční kolona 3, 3‘, 3‘‘ je naplněna do výšky 2/3 obj. katalyzátorem, což představuje přibližně 30 l objemu reakční kolony 3, 3‘, 3‘‘. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je reakční kolona 3, 3‘, 3‘‘ naplněna katalyzátorem alespoň v polovině objemu. Zbytek objemu reakční kolony 3, 3‘, 3‘‘ do 100 % obj. možného zaplnění je doplněn dichlordifenyltrichlorethanem neboli DDT. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je zbytek reakční kolony 3, 3‘, 3‘‘ do 100 % obj. doplněn jinou látkou obsahující organické halogenidy, jako je hexachlorbenzen či hexachlorcyklohexan. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je katalyzátor a látka obsahující organické halogenidy smíchána před vložením do reakční kolony 3, 3‘, 3‘‘. Ohřívač 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu je tvořen tělesem s elektrickými topnými spirálami o výkonu 3 kW. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je výkon ohřívače 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu v rozmezí od 1 do 10 kW. Každá dehalogenační jednotka 1, 1‘, 1‘‘ je opatřena otočnou hřídelí pro změnu polohy dehalogenační jednotky 1, 1‘, 1‘‘ ze svislé polohy do vodorovné polohy a naopak. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění není dehalogenační jednotka 1, 1‘, 1‘‘ opatřena otočnou hřídelí.
Všechny tři sériově uspořádané dehalogenační jednotky 1, 1‘, 1‘‘ jsou vzájemně propojené technologickým vzduchovým potrubím 4, dehalogenační jednotky 1 a 1‘‘ jsou navíc na vstupu napojené na přívodní vzduchové potrubí 5 pro přívod venkovního vzduchu a na svém výstupu jsou napojené na adsorpční vzduchové potrubí 6, které je dále napojeno na výstupní vzduchové potrubí 8 pro odvádění vzduchu z dehalogenace mimo místnost. Jednotlivá potrubí jsou také z nerezové ocele a mezi sebou jsou propojena pomocí přepouštěcích ventilů 11. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění jsou potrubí mezi sebou propojené pomocí manuálně uzavíratelných kohoutů či jiných rozcestníků. Přívodní vzduchové potrubí 5 je na vstupu opatřeno kompresorem 9 pro vhánění venkovního vzduchu o maximálním průtoku 300 l/min a průtokoměrem 10, za kterým se nachází první přepouštěcí ventil 11.
V případě dehalogenace látky obsahující halogenid kompresor 9 přes přepouštěcí ventily 11 vhání vzduch do ohřívače 2 vzduchu první dehalogenační jednotky 1. Adsorpční vzduchové potrubí 6 je napojené na reakční kolonu 3‘‘ třetí dehalogenační jednotky 1‘‘, přičemž na výstupu adsorpčního vzduchového potrubí 6 je umístěn adsorbér 7 v podobě filtru s aktivním uhlím. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je jako adsorbér 7 použitá mokrá pračka. Za adsorbérem 7 je uspořádané výstupní vzduchové potrubí 8 pro odvádění vzduchu z dehalogenace mimo místnost.
V případě reaktivace katalyzátoru kompresor 9 přes přepouštěcí ventily 11 vhání vzduch do ohřívače 2‘‘ vzduchu třetí dehalogenační jednotky 1‘‘. Adsorpční vzduchové potrubí 6 je napojené na reakční kolonu 3 první dehalogenační jednotky 1, přičemž na výstupu adsorpčního vzduchového potrubí 6 je umístěn adsorbér 7 v podobě filtru s aktivním uhlím. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je jako adsorbér 7 použitá mokrá pračka. Za adsorbérem 7 je uspořádané výstupní vzduchové potrubí 8 pro odvádění vzduchu z reaktivace katalyzátoru mimo místnost.
Každý ohřívač 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu je opatřen regulátorem 12 teploty, který je připojen k řídicí jednotce pro dálkové nastavení teploty v ohřívači 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu. Řídicí jednotka také slouží k sběru a ukládání dat, která je ovládána centrálně z PLC panelu pomocí počítače nebo tabletu. Pro tyto účely je k řídicí jednotce připojen diferenční snímač 13 tlaku umístěn v technologickém
- 4 CZ 37335 U1 vzduchovém potrubí 4 na vstupu a výstupu každé dehalogenační jednotky 1, 1‘, 1‘‘, snímač 14 teploty umístěn v každé reakční koloně 3, 3‘, 3‘‘, snímač 15 průtoku umístěn v průtokoměru 10, snímač 16 tlaku umístěn v přívodním vzduchovém potrubí 5 za průtokoměrem 10, havarijní spínač 17 teploty pro vypnutí zařízení v případě překročení maximální teploty v reakční koloně 3, 3‘, 3‘‘ umístěn v ohřívači 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění zahrnuje zařízení alespoň jeden snímač vybraný ze skupiny: diferenční snímač 13 tlaku umístěn v technologickém vzduchovém potrubí 4 na vstupu a/nebo výstupu každé dehalogenační jednotky 1, 1‘, 1‘‘, snímač 14 teploty umístěn v každé reakční koloně 3, 3‘, 3‘‘, snímač 15 průtoku umístěn v průtokoměru 10, snímač 16 tlaku umístěn v přívodním vzduchovém potrubí 5 za průtokoměrem 10, havarijní spínač 17 teploty pro vypnutí zařízení v případě překročení maximální teploty v reakční koloně 3, 3‘, 3‘‘ umístěn v ohřívači 2, 2‘, 2‘‘ vzduchu, a/nebo jejich kombinaci.
Příklad 2: Postup dehalogenace
Nejdříve se naplní reakční kolona 3 katalyzátorem a látkou obsahující organické halogenidy, reakční kolony 3‘, 3‘‘ se naplní pouze katalyzátorem. Hmotnostně je katalyzátor ve 2 až 3násobném přebytku proti látce obsahující organické halogenidy, konkrétně je použito 10 kg látky obsahující organické halogenidy a 25 až 30 kg katalyzátoru.
Nejdříve se zahřeje druhá dehalogenační jednotka 1‘ na teplotu vyšší než 300 °C. Dále se nastaví potrubní trasa pomocí přepouštěcích ventilů 11. Zapne se vzduchový kompresor 9 na výkon 50 %, čímž je zajištěn průtok vzduchu 100 l/min. Ten je měřen na průtokoměru 10 za kompresorem 9. Vzduch proudí přívodním vzduchovým potrubím 5 do první reakční kolony 3 přes ohřívač 2 vzduchu. Následně se začne zahřívat první dehalogenační jednotka 1 tak, aby se začala odpařovat látka obsahující organické halogenidy. Gradient ohřevu je nastaven na 8 až 10 °C čímž se ohřívá vzduch proudící do první reakční kolony 3. Maximální teplota ohřívače 2 vzduchu je 450 °C. Účinkem horkého vzduchu dochází ke změně skupenství látky obsahující organické halogenidy, které většinou sublimují přímo do par, případně méně častěji je fázový přechod přes kapalné skupenství a pak až plynné skupenství. Páry organických halogenidů reagují s povrchem katalyzátoru a probíhá proces dechlorace, kdy se odštěpí HCl. Plynná fáze je vedena z první reakční kolony 3 do druhé reakční 3‘ kolony přes ohřívač 2‘ vzduchu, kde dochází k intenzivní reakci organických halogenidů s katalyzátorem. Následně jsou páry vedeny technologickým vzduchovým potrubím 4 do třetí reakční kolony 3‘‘ se studeným ložem katalyzátoru přes ohřívač 2‘‘ vzduchu. Ve třetí reakční koloně 3‘‘ dochází k adsorpci zbylého podílu par organických halogenidů na katalyzátoru, a po ochlazení jsou zbytkové organické halogenidy vynášené ven ze třetí kolony 3‘‘ adsorpčním vzduchovým potrubím 6 do adsorbéru 7 v podobě filtru z aktivního uhlí.
Při regeneraci katalyzátoru je postup opačný. Nejdříve je nasycený katalyzátor ve třetí reakční koloně 3‘‘ zahříván, plynná fáze je opět vedená přes vyhřáté lože v druhé reakční koloně 3‘ do studeného lože první reakční kolony 3 a následně je přes adsorpční vzduchové potrubí 6 vedeno do adsorbéru 7.
Průmyslová využitelnost
Zařízení pro dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro dehalogenaci vedlejších produktů pří průmyslové přípravě chemických látek a zeminy, která je těmito látkami znečištěna a procesem dehalogenace bude dekontaminována.
Claims (11)
1. Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň tři sériově uspořádané dehalogenační jednotky (1, 1‘, 1‘‘), kde každá dehalogenační jednotka (1, 1‘, 1‘‘) sestává z ohřívače (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu a z reakční kolony (3, 3‘, 3‘‘) napojené na ohřívač (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu, a reakční kolona (3, 3‘, 3‘‘) je alespoň z jedné poloviny zaplnitelného objemu naplněna katalyzátorem na bázi hydrotalcitu nebo oxidů kovů a/nebo jejich směsí pro urychlení dehalogenační reakce a do 100 % zaplnitelného objemu je reakční kolona (3, 3‘, 3‘‘) naplněna látkou obsahující organické halogenidy, přičemž jednotlivé dehalogenační jednotky (1, 1‘, 1‘‘) jsou mezi sebou navzájem propojené technologickým vzduchovým potrubím (4); a že zařízení dále zahrnuje přívodní vzduchové potrubí (5) pro přívod venkovního vzduchu, napojené na ohřívač (2) vzduchu první dehalogenační jednotky (1) a/nebo na ohřívač (2‘‘) vzduchu třetí dehalogenační jednotky (1‘‘), adsorpční vzduchové potrubí (6) napojené na reakční kolonu (3) první dehalogenační jednotky (1) a/nebo na reakční kolonu (3‘‘) třetí dehalogenační jednotky (1‘‘), a dále adsorbér (7), do kterého je zaústěno adsorpční vzduchové potrubí (6), který je opatřen výstupním vzduchovým potrubím (8) pro výstup vyčištěného vzduchu.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátor a látka obsahující organické halogenidy tvoří v reakční koloně (3, 3‘, 3‘‘) směs.
3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kompresor (9) pro vhánění venkovního vzduchu do přívodního vzduchového potrubí (5), a průtokoměr (10) napojený na kompresor (9).
4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že přívodní vzduchové potrubí (5), technologické vzduchové potrubí (4), adsorpční vzduchové potrubí (6) a výstupní vzduchové potrubí (8) jsou navzájem propojeny pomocí přepouštěcích ventilů (11).
5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že každý ohřívač (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu je opatřen alespoň jedním snímačem (14) teploty a regulátorem (12) teploty napojeným na snímač (14) teploty.
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku pro dálkové nastavení teploty v ohřívači (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu, ke které je připojen regulátor (12) teploty.
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že k řídící jednotce je dále připojen alespoň jeden snímač, který je vybrán ze skupiny: diferenční snímač (13) tlaku, umístěný v technologickém vzduchovém potrubí (4) na vstupu a/nebo výstupu každé dehalogenační jednotky (1, 1‘, 1‘‘); snímač (15) průtoku, umístěný v průtokoměru (10); snímač (16) tlaku, umístěný v přívodním vzduchovém potrubí (5) za průtokoměrem (10); havarijní spínač (17) teploty pro vypnutí zařízení v případě překročení maximální teploty v reakční koloně (3, 3‘, 3‘‘), umístěn v ohřívači (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu; a/nebo jejich kombinaci.
8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že dehalogenační jednotka (1, 1‘, 1‘‘) je z nerezové ocele, přičemž každá dehalogenační jednotka (1, 1‘, 1‘‘) je opatřena otočnou hřídelí pro změnu polohy dehalogenační jednotky (1, 1‘, 1‘‘) v případě výměny obsahu reakční kolony (3, 3‘, 3‘‘).
9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že ohřívač (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu je tvořen tělesem s elektrickými topnými spirálami.
10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že výkon ohřívače (2, 2‘, 2‘‘) vzduchu je v rozmezí od 1 do 10 kW.
- 6 CZ 37335 U1
11. Zařízení podle některého z nároků 1 s aktivním uhlím.
až 10, vyznačující se tím, že adsorbérem (7) je filtr
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2023-41264U CZ37335U1 (cs) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2023-41264U CZ37335U1 (cs) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ37335U1 true CZ37335U1 (cs) | 2023-09-25 |
Family
ID=88189479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2023-41264U CZ37335U1 (cs) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ37335U1 (cs) |
-
2023
- 2023-09-05 CZ CZ2023-41264U patent/CZ37335U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU726855B2 (en) | Chemical separation and reaction apparatus | |
CN206045771U (zh) | 有机废气综合处理系统 | |
US7669349B1 (en) | Method separating volatile components from feed material | |
WO1996016729A1 (en) | Method and apparatus for destruction of volatile organic compound flows of varying concentration | |
CN103234209B (zh) | 一种含氯代有机工业废物的处理装置和处理方法 | |
US20120125760A1 (en) | Pyrolysis apparatus of waste material | |
US5602297A (en) | Multistage double closed-loop process for waste decontamination | |
ES2200014T3 (es) | Procedimiento y planta para el tratamiento pirotilico de desechos que contienen material organico, en particular para el tratamiento de desechos solidos municipales. | |
KR102090873B1 (ko) | 흡착제를 이용하여 폐가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 장치 | |
CZ37335U1 (cs) | Zařízení pro katalytickou dehalogenaci látek obsahujících organické halogenidy | |
KR100703190B1 (ko) | 토양의 유기오염물질 정화용 에너지 회수형 열탈착 장치 | |
CN102068782A (zh) | 一种利用微波水热反应处理持久性有机污染物的方法 | |
CN207153400U (zh) | 一种有机废气蓄热氧化装置 | |
CN209985158U (zh) | 具高温脱附的双转轮系统 | |
WO1995030453A1 (en) | Method and apparatus for thermal desorption soil remediation | |
Van Oost et al. | Destruction of toxic organic compounds in a plasmachemical reactor | |
CN206652833U (zh) | 一种基于热强化sve的烃类污染土壤修复系统 | |
KR101004154B1 (ko) | 아임계수를 이용한 오염토양 정화방법 및 그 정화장치 | |
CZ34405U1 (cs) | Zařízení pro odstraňování akutně toxických látek ze vzdušin, zejména při havarijních situacích | |
CN208141845U (zh) | 一种氚污染软废物臭氧氧化处理系统 | |
JP3214978B2 (ja) | 有機塩素化合物汚染地下水の浄化処理設備 | |
CN108939863A (zh) | 一种有机污染土壤热脱附尾气处理的方法 | |
CN214556229U (zh) | 一种石油烃污染土壤生物修复保温系统 | |
JP3840208B2 (ja) | 土壌の処理装置及び処理方法 | |
CN108492901A (zh) | 一种氚污染软废物臭氧氧化处理系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20230925 |