FI120660B - Katalysaattorijärjestely - Google Patents

Description

KATALYSAATTORIJÄRJESTELY

KATALYSATORARRANGEMANG

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen katalysaat-5 torijärjestely.

Energian tuotantolaitoksissa syntyy tunnetusti kaasuja, joiden koostumusta on tarvetta muuttaa, ennen niiden päästämistä ilmakehään. Erityisesti palamisprosessin pakokaasut ovat tällaisia. Tiettyjen pakokaasujen komponenttien, kuten typpioksi-10 dien, käsittelyssä käytetään katalysaattoreita, joiden lävitse pakokaasuvirta sovitetaan kulkemaan. Varsinkin suurien pakokaasumäärien ollessa kyseessä kasvaa rakenteiden fyysinen koko helposti toivottua suuremmaksi. Lisäksi katalysaattorei-den käytössä on ongelmana niiden vaatima tietty käyttölämpötila ja sitä kautta prosessin käynnistysvaiheessa vaadittava katalysaattorin lämmitys.

15

Keksinnön tarkoituksen on saada aikaan katalysaattorijärjestely, jolla tunnetun tekniikan ongelmia voidaan vähentää. Keksinnön tarkoituksena onkin saada aikaan katalysaattorijärjestely, joiden avulla saadaan merkittävää tilan säästöä erityisesti mäntämoottorin yhteydessä. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kata- ·*·*: 20 lysaattorijärjestely, jolla katalysaattorin lämmitysvaihe saadaan tehokkaaksi.

• · • · · • · · • · ·

Keksinnön tavoitteet saavutetaan pääasiassa patenttivaatimuksessa 1 sekä muis- • · · : sa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla.

• · · · • · • · • · · 25 Keksinnön mukainen katalysaattorijärjestely käsittää ulkovaipan rajaaman kaasuti- • · · lan, johon on virtausyhteydessä useita ulkovaippaan sovitettuja käsiteltävän kaa- :T: sun sisääntuloyhteitä, sekä ainakin yksi kaasun ulosmenoyhde. Kaasutilaan on jär- jestetty ainakin yhden katalysaattorielementin käsittävä katalysaattorikammio, joka .···. käsittää kaasutilaan yhteydessä olevan kaasun sisäänvirtausaukon sekä ulosvir- • · · .···. 30 tausaukon. Lisäksi katalysaattorijärjestely käsittää järjestelyn kytkemään kaasutilan • · • · · .· . sisäänmenoyhde virtausyhteyteen kaasun ulosmenoyhteen kanssa joko kataly- saattorikammion kautta tai suoraan kaasutilan kautta. Mainittu järjestely on sovitet- • · • · • · · 2 tu kaasutilan ulosmenoyhteen ja katalysaattorikammion ulosvirtausaukon välisen virtausyhteyden kytkemiseksi ja poiskytkemiseksi. Mainittu järjestely käsittää ainakin elimet katalysaattorikammion liikuttamiseksi kaasutilassa sekä kaasutilan ulosmenoyhteen ja katalysaattorikammion ulosvirtausaukon välisen liityntäpinnat. Täl-5 löin kytkentä toiminta saadaan aikaiseksi liikuttamalla itse katalysaattorikammiota eikä erillisiä venttiililaitteita tarvita.

Keksinnön yhden sovellusmuodon mukaisessa järjestelyssä kaasutilan muodostaa pitkänomainen päätyosilla varustettu vaippajärjestely, joista päätyosista toiseen on 10 sovitettu kaasun ulosmenoyhde. Edelleen ulosmenoyhde ja mainitun katalysaattorikammion ulosvirtausaukko on sovitettu järjestelyyn samankeskeisesti. Edullisesti myös itse katalysaattorikammio on sovitettu vaippajärjestelyyn nähden samankes-keiseksi.

15 Edullisesti katalysaattorikammion ulosvirtausaukko on poikkipinta-alalataan suurempi tai yhtä suuri kuin kaasutilan ulosmenoyhteen poikkipinta-ala.

Keksinnöllä saadaan erityinen etu varsinkin suurten mäntämoottoreiden yhteydessä, jolloin peräkkäin sovitettavat katalysaattoriyksiköt hyödyntävät moottorin pituut-20 ta.

• · ··» • · · • · ·

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin omaisesti viitaten oheisiin piirustuk- • · ·.· · siin, joissa ·· | *·· kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorijärjestelyn poikkileikkausta sen ··· 25 ensimmäisessä toimintamuodossa, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorijärjestelyn poikkileikkausta sen • · · : toisessa toimintamuodossa, ja • · · kuvio 3 esittää kuvion 1 poikkileikkausta l-l.

··· • · · • · · 30 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti keksinnön mukainen katalysaattorijärjestely ; 1 ja sen kytkentä käsiteltävän kaasun lähteeseen 12, edullisesti mäntämoottoriin.

• M

/.·* Katalysaattorijärjestely 1 on pitkänomainen ja sen ulkovaippa 2 on muodostettu • · • · · 3 useasta peräkkäin sovitetusta putkimaisesta osasta. Ulkovaipan 2 sisään on muodostettu näin kaasutila 3, johon käsiteltävää kaasua johdetaan. Tämän aikaansaamiseksi ulkovaippaan on jäljestetty useita kaasun sisääntuloyhteitä 4, jotka on edelleen yhteydessä mäntämoottoriin 2. Lisäksi ulkovaipan toiseen päätyyn on so-5 vitettu yksi ulosmenoyhde 5. Kaasutilaan 3 on sovitettu erillinen katalysaattori-kammio 7, joka käsittää ainakin yhden katalysaattorielementin 6. Katalysaattori-kammio 7 on muodostettu putkielementistä ja sen pituus on hieman ulkovaippaa 2 lyhyempi. Katalysaattorikammiolla 7 on kaksi päätä, joissa molemmissa on kaasun virtausaukko, eli kaasun sisäänvirtausaukko 8 ja ulosvirtausaukko 9. Katalysaatto-10 rijäijestely on sellainen, että se käsittää lisäksi järjestelyn 5,8,9,10,11 kytkemään kaasuthan sisäänmenoyhde virtausyhteyteen kaasun ulosmenoyhteen 5 kanssa joko katalysaattorikammion 7 kautta tai suoraan kaasuthan kautta.

Kuviossa 1 on esitetty järjestely sen ensimmäisessä toimintamuodossa eli tilan-15 teessä, jossa laitteistoa ollaan käynnistämässä. Tällöin laitteiston lämpötila on sellaisella tasolla, että esimerkiksi hapetus- tai joku muu katalysaattorissa tapahtuvaksi tarkoitettu reaktio ei toteudu. Tässä toimintamuodossa kaasu on sovitettu virtaamaan katalysaattorikammion ohitse suoraan kaasun ulosmenoyhteeseen 5. Järjestelyn rakenne on sellainen, että kaasuthan 3 ulosmenoyhde 5 ja katalysaattori- • · · j V 20 kammion 7 ulosvirtausaukon 9 välinen virtausyhteys voidaan kytkeä päälle ja pois • · · : päältä. Kuvion 1 tilanteessa on toimilaitteen 10 avulla katalysaattorikammio siirretty ulkovaippaan 2 nähden kammion toiseen ääriasentoon, jossa katalysaattorikammi- : on kaasun sisäänvirtausaukko 8 on ulkovaipan päätyä vasten oleellisesti kulkien : '·· sisäänvirtausaukon 8 ja näin estäen kaasun virtauksen katalysaattorikammioon 7.

• · · 25 Samalla on katalysaattorikammoin toisen pään ulosvirtausaukko 8 siirtynyt etäisyyden päähän ulkovaipan 3 ulosmenoyhteestä 5, jolloin kaasutilasta 3 voi virrata • · · : kaasua suoraan ulosmenoyhteeseen 5. Katalysaattorikammio 7 on tuettu vaippaan • · » ·...· 3 liikuteltavasti tukirakenteiden 11 avulla siten, että toimilaitteen 10 avulla se on liikuteltavissa pituusakselinsa suunnassa vaippajärjestelyssä 2.

30 • · · : Kun laitteisto tai tarkemmin ilmaistuna katalysaattorielementit ovat lämmenneet • · · .···. toimintalämpötilaan, voidaan siirtyä toisen toimintamuodon käyttöön, mikä on esi- • · • · · 4 tetty kuviossa 2. Katalysaattorikammio 7 siirretään toimilaitteen avulla kuviossa oikealle päin, eli kohti kaasuthan 3 ulosmenoyhdettä 5. Vaippajärjestelyn 2 toinen päätyosa on muodostettu kartiomaiseksi. Tällä aikaansaadaan sekä paremmat virtausominaisuudet, että kaasuthan ja katalysaattorikammion ulosvirtausaukon 9 vä-5 lisen liityntäpinnat edulliseksi. Ulosmenoyhde 5 ja katalysaattorikammion ulosvir-tausaukko 9 on sovitettu järjestelyyn 1 samankeskeisesti, jolloin siirrettäessä kohti ulosmenoyhteen 5 puoleista päätyä kohtaa ulosmenoyhde kartio-osan loppupään ja yhdistää katalysaattorikammion virtausteknisesti ulosmenoyhteen 5 ja kaasuthan 3 väliin. Katalysaattorikammion ulosvirtausaukko on poikkipinta-alalataan suurempi 10 tai yhtä suuri kuin kaasuthan ulosmenoyhteen poikkipinta-ala, mikä mahdollistaa tiiviin yhteyden mainittujen osien oleellisesti kaasutiiviin yhteyden.

Näin kaasu virtaa sisäänmenoyhteiden 4 kautta kaasutilaan 3 ja sieltä edelleen kaasun sisäänvirtausaukon 8 kautta katalysaattorikammioon. Katalysaattorikammi-15 ossa kaasu virtaa yhden tai useamman katalysaattorielementin kautta katalysaattorikammion ulosvirtausaukon 8 kautta katalysaattorijärjestelyn 1 ulosmenoyhtee-seen 5 ja tästä edelleen sopivaan jälkikäsittelyyn tai esimerkiksi poistettavaksi ympäröivään ilmaan. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on edullisesti useampia ka-talysaattorielementtejä kaasun päävirtaussuunnassa peräkkäin, mutta järjestettynä • · · • V 20 virtausteknisesti rinnan. Tämä aikaansaadaan siten, että kunkin katalysaattoriele- • · · ' mentin kohdalla on ainakin yksi kaasun ohivirtauskanava, jonka kautta osa kaasus- • · · ta voi virrata kunkin elementin ohitse.

• · • · · • · · • · · · : 1 2·· Kuviosta 3 on lisäksi nähtävissä, että katalysaattorikammio 7 on sovitettu vaippa- • · · 25 järjestelyyn 3 nähden samankeskeiseksi tukirakenteiden 11 tukemaksi.

• · · ; Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on • · · ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

··· • « · ♦ ♦ ♦ :3: 30 • · ♦ • · • · · • 1· • · · · • · 2 • · 3 • · ·

Claims (6)

1. Katalysaattorijärjestely (1), joka käsittää ulkovaipan (2) rajaaman kaasutilan (3), 5 johon on virtausyhteydessä useita ulkovaippaan sovitettuja käsiteltävän kaasun sisääntuloyhteitä (4) sekä ainakin yksi kaasun ulosmenoyhde (5), johon kaasullaan (3) on järjestetty ainakin yhden katalysaattorielementin (6) käsittävä kataly-saattorikammio (7), joka käsittää kaasutilaan yhteydessä olevan kaasun sisäänvir-tausaukon (8) sekä ulosvirtausaukon (9), joka katalysaattorijärjestely (1) käsittää 10 lisäksi järjestelyn (5,8,9,10,11) kytkemään kaasutilan sisäänmenoyhde virtausyh-teyteen kaasun ulosmenoyhteen (5) kanssa joko katalysaattorikammion (7) kautta tai suoraan kaasutilan kautta, joka järjestely (5,8,9,10,11) on sovitettu kaasutilan (3) ulosmenoyhteen (5) ja katalysaattorikammion (7) ulosvirtausaukon (9) välisen virtausyhteyden kytkemiseksi ja poiskytkemiseksi, tunnettu siitä, että mainittu jär-15 jestely (5,8,9,10,11) käsittää ainakin elimet (10,11) katalysaattorikammion liikuttamiseksi kaasutilassa sekä kaasutilan ulosmenoyhteen (5) ja katalysaattorikammion ulosvirtausaukon (9) välisen liityntäpinnat.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katalysaattorijärjestely, tunnettu siitä, että :1·]: 20 kaasutilan (3) muodostaa pitkänomainen päätyosilla varustettu vaippajärjestely (2), :T: joista päätyosista toiseen on sovitettu kaasun ulosmenoyhde (5). ··· • · • · • · · ij1:

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katalysaattorijärjestely, tunnettu siitä, että • · • ’·· ulosmenoyhde (5) ja mainitun katalysaattorikammion ulosvirtausaukko (9) on sovi- 25 tettu järjestelyyn (1) samankeskeisesti.

• · · : 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen katalysaattorijärjestely, tunnettu siitä, että ka- • · · talysaattorikammion ulosvirtausaukko on poikkipinta-alaltaan suurempi tai yhtä ·:··· suuri kuin kaasutilan ulosmenoyhteen poikkipinta-ala. 30 • · vv

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen katalysaattorijärjestely, tunnettu siitä, että ka- • · · .···. talysaattorikammio on sovitettu vaippajärjestelyyn nähden samankeskeiseksi. • · • · ·

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen katalysaattorijärjestely, tunnettu siitä, että katalysaattorikammio (7) on järjestetty pituusakselinsa suunnassa liikuteltavaksi vaippajärjestelyyn (2). • · · • · · • · • · · • · · • · · • · · • · · • · • · · • · · # · · · • · • · · • · · • · · • · • · · • · · • · • · · • · • · • · · • · • · · • · • · • · · 1 · · • · · · • · · • · • · • · ·