PL161174B1 - Urzadzenie do katalitycznego rozkladu ozonu PL PL PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynlazku Jest urządzenie do katalitycznego rozkładu ozonu. Katalizator stosowany w urządzeniu oparty jest na związkach imnganu. Urządzenie służy do rozkładania ozonu zawartego w fazie gazowej, zwykle w powietrzu, do tlenu. Zadaniem urządzenia jest zabezpieczanie środowiska przed szkodiwwym działaniem ozonu. Ui^j^^i^^^nie zwykle Jest stosowane jako aparat oczyszczający gazy odlotowe z instalacji do ozonowania.

Znane urządzenia do katalityczrego rozkładu ozonu zawierają warstwę katalizatora rnnganowego. Katalizator stosuje się w celu obniżenia temperatury rozkładu ozonu, który bez katalizatora ulega rozkładowi z szybkością znaczącą dopiero w temperaturach od 100^oC do 300°C.

W znanym urządzeniu proces prowadzi się w ten sposób, że powetrze z ozonem wprowadza 3ię do aparatu w tem^raturze otoczenia, a warstwę katalizatora czasem chłodzi się.

W czasie procesu katalizator ulega zatruwaniu co powoduje konieczność podriwyszania temperatury rozkładu, pomimo istnienia katalizatora do 60-95°C.

Przy takim prowadzeniu procesu żywotność katalizatora jest krótka i wynosi do 90 dni., przy czym sprawność rozkładu ozonu systematycznie spada podczas pracy urządzenia z powodu szybkiego zużywania się warstwy, w której następuje rozkład ozonu.

Nieoczekiwanie okazało się, że dla zwiększenia czasu pracy urządzenia do rozkładu katalitycznego, należy wprowadzić podgrzewanie mieszaniny pwwetrza z ozonem przed rozpoczęciem właściwej reakcji oraz zastoscwać ściśle przylegającą do katalizatora warstwę pochłaniacza chloru gazowego i tlenk<w azotu, a przy tym nie stoscwać chłodzenia w warstwie katalizatora. Okazało się także, że aby obniżyć temperaturę rozkładu należy usuwać z mieszaniny powietrza z ozonem nawet niewielkie, liczone w ułamkach ppm, ilości CI2 i tlejk^w azotu, a także odpcowednio poprowadzić gaz bezpośrednio nad strefą reakcji. Katalizator pracuje wtedy wielokrotnie dłużej, obniżając temperaturę efektywnego rozkładu do 3O-4O°C. Aby tę technologię zrealizować należy skonstruować nowe urządzenia.

W urządzeniu według wynalazku wprowadzono nagrzewnicę gazu wlotowego nie stosując chłodzenia katalitycznego strefy reakcji., ani w warstwie ani w pobliżu warstwy katalizatora. Prowadzi się delikatne naturalne chłodzenie gazu wewnątrz króćca odlotowego. Warstwy pochłaniacza i katalizatora przylegają do siebie a ponad warstwy katalizatora ustanowiono płytę skośną usytuowaną pod ostiyrm kątem do pokrywy komory reakpfjrwj.

Urządzenie do kataliyycznego rozkładu ozonu, stanowi naczynie reakcyjne zawierające wewnątrz warstwę katalizatora bazującego na MiOg i według istoty wynalazku charakteryzuje się tym, że u wlotu do naczynia reakcyjnego mi nagrzewnicę do podgrzewania gazu przeznaczonego do rozkładu, bezpośrednio pod warstwą katalizatora minganowego zawiera warstwę pochłaniacza do równoczesnego pochłaniania chloru Clg i tlerkt!& azotu przylegającą do warstwy katalizatora, warstwa katalizatora i pochłaniacza zajmuje 95-99%, korzystnie prostopadłościennego, przekroju poprzecznego naczynia reakcyjnego, a pozostałe 1-5% przekroju naczynia zajmuje komora skroplin oddzielona od przestrzeni reakcyjnej pionową przegroda^ natomiast nad warstwą katalizatora a pod płaszczyzną pokrywy zawarta jest płyta skośna nachylona w stronę komory skroplin.

Zgodnie z wynalazkiem warstwa pochłaniacza ściśle przylega swą górną płaszczyzną do warstwy katalizatora.

Według wynlazku warstwa pochłaniacza może zawierać wodorotlenki lub mieszaniny wodorotlehkw z tleiktemi mtali alkalicznych. Warstwa pochłaniacza może także stanowić sito mooekiuLarne. Stosunek wysokości warstwy pochłaniacza do wysokości warstwy katalizatora wynosi korzystnie 3:10 do 4:5. Korzystnie jest aby z nagrzewnicą był połączony i współdziałał regulator temperatury.

Według wynalazku jest wskazane gdy kąt nachylenia płyty skośnej do spodniej płaszczyzny pokrywy reaktora wynosi od 12° do 35°. W przewodzie odprowadzającym króćca wylotowego gazu po reakcji może być zawarta chłodnica. Prostopadłościan naczynia reakcyjnego

161 174 może mieć podstawę prostokątną a także bryła naczynia reakcyjnego może być kształtu walca.

W przypadku prostopadłościemiego kształtu reaktora króciec wlotowy gazu z reaktora Jest według wynalazku po jednej stronie przekątnej prostopadłościanu a króciec wylotowy po przeciwnej stronie tej sa^j przekątnej.

V przypadku walcowego kształtu reaktora króciec wylotowy gazu jest zgodnie z wynalazkiem po Jednej stronie najdłuższej przekątnej walca a króciec wylotowy po przeciwnej stronie tej przeltą-tnej.

W przypadku prostopadłościemego kształtu reaktora o podstawie prostokąta wskazane jest aby stosunek długości prostokąta pokrywy do Jego szerokości wynosił od 2:1 do 2:1,7.

Zgodnie z wynalazkiem korzystnie jest aby stosunek łącznej wysokości obydwu warstw, pochłaniającej i katalizującej do wysokości prostopadłościanu wynosił od 1:2 do 1:3,2,

Rozwiązanie konstrukcji urządzenia według wynalazku umoożiwia takie prowadzenie technologii, te urządzenie bez wymiany warstwy katalizatora może pracować w czasie do około 3 lat, przy czym temperatura rozkładu nie Jest wyższa od 40°C. Przez cały czas pracy urządzenia do rozkładu wystarcza delikatne podgrzewanie mieszaniny pcwietrza z ozonem o około 2o°C od temperatury otoczenia. -Sprawność rozkładu nie spada poniżej 95%, przy zawartości ozonu w gazie wlotwym do 3% objętoścocwych. Oczywiście urządzenie mażna stosować do rozkładu gazu o wyższej zawartości ozonu.

Przedmiot wyrnlazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l, przedstawia urządzenie w widoku bocznym, natomiast fig. 2 urządzenie w rzucie aksono^trycznym, na obydwu figurach z częścoowym półprzekrojem lewej strony komory reakcyjnej /na fig. 1 - osiowym/ i lewej strony nagrzewnicy.

Urządzenie przykładowe składa się z prostopadłościemiego zbiornika 1, w którym prowadzony Jest rozkład ozonu, nagrzewnicy 2 zamontowanej w króćcu 5 wlotwym gazu i regulatora 3 temperatury gazu wprowadzanego do zbiornika.

W zbiorniku zawarte są dwie warstwy złoża przylegające ściśle do siebie. Warstwa dolna 4 złoża pochłaniacza trucizn katalizatora, chloru i tlerkcćw azotu, i warstwa górna 5 złoża katalizatora sporządzonego na bazie dwutlenku rmnganu. W pokrywie 8 zbiornika, w pobliżu naroża prostokąta pokrywy 8 przeciwległego do naroża, obok którego jest wlot gazu do króćca 6 jest króciec wylotowy 7 gazu po reakcji.

Nad warstwą 5 złoża katalizatora, lecz poniżej i skośnie względem pokrywy 8 pod króćcem 7 wylotwym znajduje się płyta ociekcwa 10 usytuowana pod ostrym kątem do poziomu. Pomiędzy ścianą boczną zbiornika 1 a strefą reakcji, za pomocą przegrody pionowej 11 wydzielona Jest komora skroplin 12, z której wyprowadzony jest króciec skroplin 9.

Zbiornik 1 urządzenia wykonany Jest z blachy kwasoocłpoo-rnJ. Nagrzewnica składa sią z czterech grzałek o mocy regulowanej od 0 do 80 W. Wysokość warstwy katalizatora wynosi

100 ma, a wysokość warstwy pochłaniacza 40 ma. Powierzchnia przekroju złoża katalizatora

2 0,26 m , powierzchnia przekroju komory ociekowej 1 dm .

Działanie urządzenia Jest następujące. Do króćca wlotowego doprowadza się powietrze o temperaturze 20°C zawierające 1,6% ozonu z prędRością 5° m^m na ^dzinę. ^p<owiet^rze podgrzewa się w nagrzewnicy o 18°C i jest wprowadzane ód dołu do połączonych warstw pochłaniacza i katalizatora, przez które przepływa z prędkością li^niiwą pozorną, liczoną na pusty przekrój reaktora, około 5 cm/sek. Skropliny nigdy nie wytwarzają się w komorze reakcyjnej lecz powyżej komory i spływając po płycie 10 skapują do komory skroplin 12. Ozon zawarty w pcowwetrzu rozkłada się do tlenu. Sprawność oczyszczania gazu od ozonu wynosi 98%

Urządzenie pracuje bez wymiany katalizatora przez 2 lata po 16 godzin dziennie, ocz^yszczając olcoło ¹ aHn n? powietrza o zawartości o^koło ³% ozonu.

Claims (14)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Urządzenie do katalitycznego rozkładu ozonu, stanowiące naczynie reakcyjne zawierające wewnątrz warstwę katalizatora bazującego na toiO₂, znamienne tym, że u wlotu do naczynia reakcyjnego ma nagrzewnicę do podgrzewania gazu przeznaczonego do rozkładu, bezpośrednio pod warstwą katalizatora manganowego zawiera warstwę pochłaniacza do równoczesnego pochłaniania chloru Cl₂ i tleikt<w azotu przylegającą do warstwy katalizatora, warstwa katalizatora i pochłaniacza zajmują 95-93%, korzystnie prostopadłościerniego przekroju poprzecznego naczynia reakcyjnego, a pozostałe 1-5% przekroju naczynia zajmuje komora skroplin /12/ oddzielona od przestrzeni reakcyjnej pionową przegrodą /11/, natomiast nad warstwą katalizatora a pod płytą pokrywy /8/ zawarta jest płyta /10/ skośna nachylona w stronę komory skroplin/12/.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że warstwa pochłaniacza ściśle przylega swą górną płaszczyzną do warstwy katalizatora.
3. 3. Urządznnie według aastrz. 1, znarninnne t m ee warstw a pcchłnniacza zawiera wodorotlenki lub mieszaniny wodorotlenki z tlerkaami meali alkalicznych.
4. 4. Urządzenie według zastrze 1, znamienne tym, że warstwę pochłaniacza może stanowić sito molekuLarne.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosunek wysokości warstwy pochłaniacze do wysokości warstwy katalizatora od 3:10 do 4:5.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że z nagrzewnicą Jest połączony i współdziała regulator temperatury.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kąt nachylenia płyty skośnej /10/ do pokrywy /8/ reaktora wynosi od 12° do 35°.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne t y m, że w przewodzie odprowadzającym króćca wylotowego !i! gazu po reakcji zawarta Jest chłodnica.

   tym, tym, tym, że prostopadłościan naczyże bryła naczynia raakże w przypadku prosto
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne nia reakcyjnego ma podstawę prostokątną.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne cyjnego jest kształtu walca.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne padłościemego kształtu reaktora króciec wlotowy /6/ gazu Jest po jednej stronie przekątnej prostopadłościanu a króciec wylotowy !l! po przeciwnej stronie tej samej przekątrnj.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w przypadku walcowego kształtu reaktora króciec wlotowy /6/ gazu jest po jednej stronie najdłuższej przekątnej walca a k-óciec wylotowy /7/ po przeciwnej stronie tej przekątnej.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w przypadku prostopadłościennigl kształtu reaktora o podstawie prostokąta stosunek długości prostokąta pokrywy /8/ do jej szerokości wynosi od 2:1 do 2:1,7.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosunek łącznej wysokości obydwu warstw, pochłaniającej /4/ i katalizującej /5/ do wysokości prostopadłościanu wynosi od 1:2 do 1:3,2.