Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do katalitycznego oczyszczania gazów, zwlaszcza przemyslowych gazów odlotowych- od zanieczyszczen, glównie organicznych, jak np* ksylen, fe¬ nol, formalina, rozpuszczalniki organiczne, weglowodory, smólki itp* oraz od tlenku wegla, dwusiarczku wegla i siarkowodoru, na drodze katalitycznego dopalania zanieczyszczen, przy zmiennych kierunkach przeplywu gazu przez zloze katalizatora.W znanej literaturze fachowej opublikowano szereg rozwiazan konstrukcyjnych reaktorów do katalitycznego oczyszczania gazów, zwlaszcza przemyslowych gazów odlotowych* Obecne badania na swiecie prowadzone sa glównie pod katem zmniejszenia energochlon¬ nosci procesów katalitycznego dopalania i umozliwienia maksymalnego odzysku ciepla z goracych gazów odlctowych.Na przyklad znany z polskiego opisu patentowego nr 126 861 sposób katalitycznego oczysz¬ czania gazów odlotowych polega na tym, ze zanieczyszczone gazy przepuszcza sie przez reaktor katalityczny, cyklicznie zmieniajac kierunek przeplywu gazu na odwrotny• Zródlo ciepla potrzebne do zainicjowania temperatury reakcji umieszczone jest w srodkowej czesci zloza katalizatora, a samo zloze umieszczone jest pomiedzy dwiema warstwami kumulujacymi cieplo w okresach pomiedzy kolejnymi zmianami cykli przeplywu strumienia gazu* Takie rozwiazanie pozwolilo na znaczne oszczednosci energii cieplnej w odniesieniu do wczesniejszych rozwiazan w tej dziedzinie techniki.W opisie patentowym RFN nr 2 350 086 opublikowano urzadzenie do katalitycznej obróbki gazów odlotowych z silników spalinowych* W rozwiazaniu tym, dla zmiany kierunku przeplywu gazu przez zloze, wypelnienie i katalizator zastosowano system mechanicznego obrotu kosza katali¬ tycznego wraz z wypelnieniem* 143 7522 143 752 Katalizator umieszczony jest pomiedzy sektorem doplywu i sektorem odplywu odwrotnie skierowanego strumienia gazów, we wnetrzu obrotowego reaktora* urzadzenie pozwala na utrzymy¬ wanie stalej temperatury roboczej reaktora, po doprowadzeniu katalizatora do warunków reakcji* Straty ciepla w procesie wyrównuje sie przez doplyw energii z zewnatrz, na przyklad przez do¬ datek paliwa do gazów odlotowych, wzglednie przez zastosowanie zródla ciepla w postaci grzalki elektrycznej, doprowadzonej do gazów odlotowych* Reaktory obrotowe nie znalazly wiekszego zastosowania w praktyce, z uwagi na trudnosci techniczne wystepujace przy uszczelnianiu goracych elementów obrotowych* Reaktory obrotowe konstruowane sa w postaci malych urzadzen do oczyszczania niewielkich ilosci gazów z silników spalinowych i nie mozna ich przystosowac do warunków przemyslowych dla oczyszczania duzej ilosci gazów odlotowych* Urzadzenie do katalitycznego oczyszczania gazów, zwlaszcza przemyslowych gazów odlo¬ towych, znane z opisu patentowego IRL nr 129 862 posiada duza sprawnosc energetyczna, to jest wymaga tylko niewielkich ilosci energii cieplnej do zainicjowania procesu katalitycznego do¬ palania gazów i ewentualnego dogrzewania gazów, gdy stezenie zanieczyszczen w gazach jest bar¬ dzo male* Urzadzenie sklada sie z dwóch identycznych reaktorów, przez które oczyszczane gazy przepuszcza sie na przemian w dwóch kierunkach* Reaktory polaczone sa od strony komór katali¬ tycznych z kolektorem doprowadzajacym gorace gazy, np* spaliny potrzebne do zainicjowania pro¬ cesu katalitycznego i ewentualnego utrzymywania ustalonych w procesie warunków termicznych, zaleznych od ilosci zanieczyszczen zawartych w gazach odlotowych* Kazdy z reaktorów posiada górna komore katalityczna oraz dolna komore rekuperacyjna.Od strony dolnej reaktory polaczone sa kolektorem doprowadzajacym zanieczyszczony gaz, na przemian, raz do jednego potem do drugiego reaktora* Przeplyw gazu zmieniany jest cyklicznie za pomoca zaworów o regulowanym czasie dzialania* Komory katalityczne w obu reaktorach posiadaja cylindryczna obudowe, w której znajduje sie pierscieniowy kosz katalityczny, wykonany z wewnetrznego perforowanego cylindra, obejmuja¬ cego komore grzewcza* Zloze katalizatora umieszczone jest w pierscieniowym koszu, zamknietym od dolu dennica* Napelnianie komór katalitycznych odbywa sie poprzez krócce umieszczone na pokrycie kosza katalitycznego, a wymiana katalizatora ma miejsce przez krócce znajdujace sie na dennicy kosza katalitycznego* Komory katalityczne stanowia górna czesc reaktorów i polaczone sa kolnierzami z komora¬ mi rekuperacyjnymi, tworzac zwarta jednostke reaktora* Komora rekuperacyjna zakonczona jest stozkowo* Na koncu stozka wmontowane sa perforo¬ wane przegrody, na których umieszczone sa warstwy zloza ceramicznego lub metalicznego, spelnia¬ jac role nosnika ciepla w procesie rekuperacji* Powyzsze urzadzenie, pomimo duzej sprawnosci cieplnej, nie zawsze moze byc stosowane w starych, zatloczonych zakladach przemyslowych nie posiadajacych miejsca na nowe instalacje.Urzadzenie do katalitycznego oczyszczania gazów odlotowych wedlug wynalazku ma postac jednego urzadzenia o cylindrycznej obudowie , spelniajacego funkcje dwóch reaktorów* Wnetrze apa¬ ratu od dna podzielone jest symetrycznie, pionowa przegroda, na dwie komory reakcyjne polaczone w górnej czesci reaktora wspólna przestrzenia gazowa, w której umieszczone sa grzalki elektryczne* W kazdym reaktorze znajduje sie zloze katalizatora i zloze wypelnienia ceramicznego, spoczywajace na perforowanych siatkach metalowych i oddzielone od komory gazowej równiez per¬ forowanymi siatkami metalowymi* Górna czesc cylindra zamknieta jest pokrywa w której wmontowane sa grzalki elektryczne* W pokrywie znajduje sie równiez króciec z zaworem do upustu goracych gazów wylotowych* W dolnej czesci reaktora na cylindrycznej obudowie znajduja sie krócce doprowadzajace do reaktora gazy tloczone przez wentylator, oraz krócce wyprowadzajace gazy po oczyszczeniu, poprzez uklad zawo¬ rów sterujacych kierunkiem przeplywu strumienia i odwracajacych cyklicznie kierunek przeplywu gazu przez komory reakcyjne*143 752 3 Oczyszczone, gorace gazy poreakcyjne oddaja znaczna czesc ciepla elementom zloza ce¬ ramicznego i w temperaturze obnizonej opuszczaja reaktor* W nastepnym cyklu pracy, przy odwrot¬ nym kierunku przeplywu strumienia gazu, zregenerowane cieplo odbierane jest przez gazy dopro¬ wadzane do oczyszczania* Proces przebiega czesciowo lub calkowicie autotermicznie, a grzalki elektryczne sluza do zainicjowania reakcji katalitycznej i ewentualnie uzupelniania ciepla potrzebnego do utrzy¬ mywania temperatury w zlozu katalizatora powyzej temperatury inicjowania reakcji dopalania gazów* Automatyczna regulacja temperatury pozwala na utrzymanie stalej temperatury, optymalnej dla danego procesuj przy ewentualnym przegrzaniu, nadmiar goracych gazów w sposób sterowany upuszczany jest ze srodowiska reakcji z górnej czesci reaktora* Uklad zaworów sterujacych kie¬ ruje wielkoscia przeplywu strumienia w jednym lub drugim kierunku i odwraca w stalych, zapro¬ gramowanych czasach, kierunek na odwrotny.W zaleznosci od stezenia zanieczyszczen w gazach odlotowych ustala sie parametry proce¬ su katalitycznego, dobierajac takie warunki, by gaz opuszczajacy reaktor byl calkowicie uwolniony od zanieczyszczen szkodliwych dla srodowiska czlowieka* Przedmiot uwidoczniony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schematycznie urzadzenie w przekroju podluznym, a fig* 2 - przekrój poprzeczny przez reaktor w plaszczyznie A-A* Urzadzenie wedlug wynalazku, stosowane do katalitycznego oczyszczania gazów odlotowych, zwlaszcza z procesów chemicznych, posiada ksztalt cylindra przedzielonego przegroda na dwie komory, pelniace funkcje dwóch reaktorów* Wnetrze cylindra 1 podzielone jest pionowa przegroda 2 przymocowana do dna reaktora 18 i siegajaca strefy ogrzewania reaktora.Przegroda 2 dzieli wnetrze reaktora na dwie jednakowe przestrzenie reakcyjne 3, 3*, które w gór¬ nej czesci polaczone sa wspólna komora grzewcza 4. Przegrody sitowe 5, 5' stanowia podpore zloza ceramicznego, a przegrody sitowe 6, 6' oddzielaja zloze wypelnienia ceramicznego od zloza ka¬ talizatora.Warstwa katalizatora oddzielona jest metalowymi, perforowanymi przegrodami 7, 7* od ko¬ mory grzewczej 4. Górna czesc cylindra 1 zamknieta jest pokrywa 8, na której znajduje sie króciec 10 do upustu goracych gazów, z zaworem 11. W dolnej czesci reaktora, na obudowie cylin¬ drycznej 1, znajduja sie krócce 12. 12' do doprowadzenia gazów odlotowych tloczonych do reaktora wentylatorem 13, podczas cyklu reakcji, poprzez zawór 15 do przestrzeni 3, lub poprzez zawór 16 do przestrzeni 3'. Natomiast zawory 14 1 17 sluza do odprowadzania oczyszczonych gazów z prze¬ strzeni 3 oraz 3\ Uklad zaworów 14, 15, 16 i 17 sterujacy kierunkiem przeplywu gazu na odwrotny dziala automatycznie* Reaktor od dolu zamkniety jest dennica 18. froces oczyszczania gazów przebiega nastepujaco: Wentylator 13 tloczy zanieczyzszcone gazy przez otworzony zawór 15 i króciec 12 do urzadzenia. Zawory 14 i 16 sa wtedy zamkniete. Gazy przechodza przez perforowana przegrode 5, zloze wypelnienia ceramicznego, perforowana przegro¬ de 6, zloze katalizatora, perforowana przegrode 7 i przez komore grzewcza 4 przeplywaja do dru¬ giego czlonu reaktora, poprzez przegrode perforowana 7', zloze katalizatora, przegrode perforo¬ wana 6', wypelnienie ceramiczne, perforowana przegrode 5' i przez króciec 12' oraz zawór 17 wyla¬ tuja do atmosfery* R kilku minutach zawory 15 i 17 zamykaja sie, zas zawory 14 i 16 otwieraja co powoduje, ze gazy podawane sa przez urzadzenie w odwrotnym kierunku - wchodzac do urzadzenia króccem 12% i uchodzac do atmosfery poprzez zawór 14* Sprawnosc dzialania urzadzenia wedlug wynalazku przebadano stosujac reaktor o srednicy cylindra 300 mm i wysokosci 1000 mm* Wysokosc przegrody 2 wynosi 800 mm* Do reaktora wprowadzono 35 000 cnr wypelnienia ceramicznego o srednicy granulek 10-20 mm. Granulki rozmieszczono na siatkach perforowanych 5, 5' w równych objetosciach, w przestrzeniach reakcyjnych 3, 3% to jest w kazdej po 17 500 cm5.Nastepnie na siatkach perforowanych 6, 6' rozmieszczono warstwy granulowanego katali¬ zatora platynowego, stosowanego w procesach katalitycznego dopalania gazów. Wprowadzono 10 000 cm katalizatora, to jest po 5 000 cnr na siatki 6 i 6', Nastepnie przepuszczano przez reaktor 75 nr/godz* powietrza zanieczyszczonego heksanem o stezeniu 0902% objetosciowych. Reaktor ogrzewano elektrycz¬ nie grzalkami 9 oraz 9'o mocy 0,7 kW kazda.4 143 752 Kierunek przeplywu strumienia gazów zmieniano na odwrotny dzieki pracy zaworów 14, 15 oraz 16 i 17, które otwierajac sie i zamykajac parami powodowaly zmiane kierunku przeplywu na odwrotny co 3 minuty. Po 2 godzinach temperatura zloza wzrosla do 180°C i zostala zainicjowana reakcja konwersji heksanu na zlozu katalizatora, osiagajac w tej temperaturze wartosc 20%. Po jednej godzinie temperatura wzrosla do 240°C, a konwersja heksanu podwyzszyla sie do 95%.Jednoczesnie wylaczono z pradu grzalki elektryczne 9 i 9'. Po nastepnej godzinie temperatura wynosila 300°C, a konwersja wzrosla do 99,596. Ta wysoka wartosc konwersji utrzymywala sie pod¬ czas prowadzenia procesu przez okres nastepnych 50 godzin. Zanieczyszczajac powietrze fenolem, ksylenem, formalina oraz etanolem uzyskano podobne wyniki.Rrzeprowadzone doswiadczenie wykazalo, ze sprawnosc dzialania reaktora wedlug wyna¬ lazku jest bardzo duza, przy bardzo uproszczonej konstrukcji reaktora i jego zminimalizowanych gabarytach.Reaktor moze byc wykorzystany w szeregu dziedzinach techniki, do oczyszczania gazów odlotowych zawierajacych zanieczyszczenia organiczne, na przyklad ksylen, fenol, formaline itp. oraz tlenek wegla, siarkowodór i dwusiarczek wegla.Zastrzezenie patentowe urzadzenie do katalitycznego oczyszczania gazów przemyslowych odlotowych, od zanie¬ czyszczen organicznych i tlenku wegla, skladajace sie z reaktora z wewnetrzna regeneracja ciepla oraz ukladu regulacji przeplywu strumienia gazu, umozliwiajacego cykliczna zmiane kierunku przeplywu strumienia na odwrotny, znamienne tym, ze sklada sie z dwóch oddzielnych reaktorów umieszczonych w jednej, cylindrycznej obudowie /1/, wewnatrz której wmontowana jest pionowa, plaska przegroda /2/, dzielaca wnetrze reaktora na dwie jednakowe komory reakcyjne /3, 3*/# polaczone w górnej czesci reaktora wspólna komora gazowa /4/, w której umieszczone sa grzalki elektryczne /9/, przy czym w komorach reakcyjnych /3f 3'/ znajduja sie perforowane siatki metalowe /5, 5'/ do umieszczania na nich wypelnienia ceramicznego, perforowane siatki metalowe /6, 6'/ do utrzymywania warstwy katalizatora oraz perforowane siatki metalowe /7, 7V oddzielajace warstwe katalityczna od przestrzeni komory gazowej /4/, zas gdrna czesc cylindra /1/ zamknieta jest pokrywa /8/f w której wmontowane sa grzalki elektryczne /9, 9Vf ponadto na pokrywie /8/ znajduje sie króciec /10/ do upustu goracych gazów wylotowych zaworem /11/, a w dolnej czesci reaktora na cylindrycznej obudowie /1/ znajduja sie krócce /12, 12'/ do doprowa¬ dzania gazów tloczonych do reaktora wentylatorem /13/ i odprowadzania gazów oczyszczonych po cyklu reakcji poprzez uklad zaworów /14, 15, 16 i 17/, sterujacych kierunkiem przeplywu strumie¬ nia i odwracajacych cyklicznie kierunek przeplywu gazu przez przestrzenie reakcyjne /3, 3'A143 752 5 FI6.1 PL