PL162296B1 - Sposób katalitycznego, rewersyjnego oczyszczania gazów PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób katalitycznego, rewersyjnego oczyszczania gazów polegajacy na przepusz- czaniu zanieczyszczonego powietrza w cykli- cznie zmiennych kierunkach przez dwie war- stwy k atalizato ra um ieszczone pom iedzy dwom a warstwam i wypelnienia akum uluja- cego cieplo, znamienny tym, ze mieszanine gazów zawierajacych zanieczyszczenia, zwla- szcza zwiazki organiczne przepuszcza sie przez dwa zloza katalizatorów rózniacych sie aktyw- noscia, przy czym zródlo ciepla potrzebne do podgrzania obu zlóz katalizatora umieszcza sie w przestrzeni pomiedzy dw om a zlozami kata- lizatora. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób katalitycznego, rewersyjnego oczyszczania gazów, zwłaszcza od zanieczyszczeń organicznych.

Z polskiego opisu patentowego nr 126861 znany jest sposób oczyszczania gazów, w którym oczyszczone gazy przepuszcza się cyklicznie przez dwie warstwy takiego samego katalizatora umieszczone pomiędzy dwoma warstwami wypełnienia ceramicznego lub metalowego w dwu różnych kierunkach, doprowadzając ciepło potrzebne do zainicjowania reakcji w środkowej części aparatu.

W procesach katalitycznego oczyszczania gazów stosuje się głównie 2 typy katalizatorów: platynowe i tlenkowe.

Katalizatory platynowe są bardziej aktywne ale kilka razy droższe od tlenkowych.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że możliwe jest znalezienie sposobu katalitycznego oczyszczania gazów, który wykorzystywałby dodatnie własności obu katalizatorów a pozbawiony był ich wad.

Zauważono, że możliwy jest taki sposób dopalania gazów, w którym dwa rodzaje katalizatorów dopełniają się własnościami pozytywnymi.

Istota wynalazku polega na tym, że oczyszczane gazy przepuszcza się przez dwa złoża katalizatorów różniących się aktywnością, umieszczone pomiędzy warstwami wypełnienia akumulującego ciepło, w cyklicznie zmiennych kierunkach, przy czym źródło ciepła umieszcza się w przestrzeni między dwoma złożami katalizatorów.

Jako katalizator o wyzszej aktywności stosuje się katalizator platynowy, a jako katalizator o niższej aktywności stosuje się katalizator tlenkowy lub katalizator platynowy o niższej zawartości platyny. Ponadto objętości obu złóż mogą się różnić między sobą, przy czym stosunek objętości złoża katalizatora aktywniejszego do mniej aktywnego wynosi co najmniej 4:15.

Stwierdzono, ze jeżeli w metodzie rewersyjnej zastosuje się 2 złoża katalizatora, jedno złoże o relatywnie małej objętości i składające się z katalizatora wysoko aktywnego oraz drugie złoże o relatywnie dużej objętości a składające się z katalizatora o niskiej aktywności ale taniego, to wówczas oba złoza aktywnością zbliżone są do katalizatora bardziej aktywnego.

Ponadto stosuje się wysokość wypełnienia akumulującego ciepło po stronie katalizatora mniej aktywnego wyższą lub wypełnienie to może mieć większą powierzchnię właściwą.

162 296

Warunkiem jednak wysokiej aktywności obu katalizatorów jest umiejscowienie każdego rodzaju katalizatora w osobnym złożu a pomiędzy tymi złożami należy doprowadzić źródło ciepła. Wówczas złoże katalizatora aktywniejszego stanowi zapłonnik całego systemu w temperaturze relatywnie niskiej. Zainicjowanie reakcji w złożu katalizatora bardziej aktywnego powoduje wydzielanie się ciepła i wzrost temperatury również drugiego złoża katalizatora i jego uaktywnienie. W krótkim więc czasie po zainicjowaniu procesu, w złożu katalizatora aktywniejszego pracują oba złoża.

W sposobie według wynalazku nieoczekiwanie stwierdzono prawie pełną ekwiwalencję katalizatora wysoko aktywnego i katalizatora nisko aktywnego.

Sposób według wynalazku sprawdzono eksperymentalnie w urządzeniu przedstawionym na rysunku.

W cylindrycznym reaktorze 1 o średnicy 250 mm umieszczono dwie warstwy wypełnienia ceramicznego 2 i 3 składającego się z granulek glinokrzemianu o przeciętnej średnicy 6 mm. Wysokość warstw ceramicznych wynosiła 40 cm. Pomiędzy warstwami ceramicznymi umieszczono 2 złoża katalizatora 4 i 5. Złoże katalizatora aktywniejszego 5 miało wysokość 4cm, a złoże katalizatora mniej aktywnego 4 miało wysokość 15 cm.

Pomiędzy obu złożami katalizatora znajduje się komora grzejna, w której umieszczono grzałkę elektryczną 6 oraz termoparę 8.

Zawory 9, 10, 11, 12 parami zamykane i otwierane umożliwiają cykliczne zmiany kierunku przepływu gazów tłoczonych wentylatorem 7 przez reaktor 1.

Przykład I. (porównawczy). Jako katalizator w obu złożach 4 i 5 zastosowano granulowany katalizator platynowy opisany w opisie patentowym polskim nr 146901 o zawartości 0,06% platyny. Przez reaktor przepuszczono 120m3/godz, powietrza zawierającego 1,0g/m³ acetonu. Zawory 9,10,11,12 zamykając się i otwierając parami powodowały zmianę kierunku przepływu co 4 minuty. Grzałka elektryczna pobierała moc 0,8 kW. Stwierdzono, że gdy termopara 8 wskazywała około 270°C konwersja acetonu wynosiła średnio 95%.

Przykład II. (porównawczy). Doświadczenie 1 powtórzono, stosując zamiast katalizatora platynowego w obu złożach, katalizator miedziowo-cynkowy opisany w opisie patentowym polskim nr 57 512. Stwierdzono analitycznie, że konwersja acetonu⁵ w temperaturze 270°C wynosiła 25%. Natomiast konwersję 95% uzyskano w temperaturze 350°C.

Przykład III. Doświadczenie 1 powtórzono stosującjako katalizator w komorze 5 katalizator platynowy a w komorze 4 katalizator miedziowo-cynkowy. Konwersja acetonu w temperaturze 270°C wynosiła 93% a w temperaturze 283°C konwersja ta wynosiła 95%.

Podobne wyniki uzyskano przy dopalaniu innych związków organicznych jak ksylenu, benzyny, etylenu.

Stwierdzono, że konwersja tych związków w wysokości 95% zachodziła w temperaturach niezbyt odległych zarówno gdy stosowano katalizator platynowy w obu złożach, jak gdy w jednym złożu katalizator platynowy a w drugim miedziowo-cynkowy lub inny mało aktywny. Gdy stosowano tylko katalizator tlenkowy temperatura, w której konwersja była na poziomie 95% była wyższa o 50 do 100°C.

Podobną zależność zauważono gdy zastosowano w jednym złozu katalizator platynowy o wartości Pt 0,06%, a w drugim o zawartości 0,03%.

W innych doświadczeniach zauważono, że stosowanie obu rodzajów katalizatorów przy niższym stosunku katalizatora aktywniejszego do mniej aktywnego niż to było w doświadczeniach, zbliża aktywność obu katalizatorów do aktywności aktywniejszego. Natomiast obniżając stosunek katalizatora platynowego do tlenkowego lub o mniejszej zawartości platyny poniżej 4:15 stwierdzono szybkie zbliżenie aktywności obu katalizatorów do aktywności katalizatora tlenkowego.

Sposób prowadzenia procesu dopalania zanieczyszczeń z powietrza według wynalazku pozwala na uzyskanie dobrych prawie ekwiwalentnych efektów technicznych a jednocześnie bardzo poważnie obniża koszty oczyszczania gazów poprzez wprowadzenie katalizatora mniej aktywnego i tańszego zamiast katalizatora aktywnego ale drogiego.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób katalitycznego, rewersyjnego oczyszczania gazów polegający na przepuszczaniu zanieczyszczonego powietrza w cyklicznie zmiennych kierunkach przez dwie warstwy katalizatora umieszczone pomiędzy dwoma warstwami wypełnienia akumulującego ciepło, znamienny tym, że mieszaninę gazów zawierających zanieczyszczenia, zwłaszcza związki organiczne przepuszcza się przez dwa złoża katalizatorów różniących się aktywnością, przy czym źródło ciepła potrzebne do podgrzania obu złóż katalizatora umieszcza się w przestrzeni pomiędzy dwoma złożami katalizatora.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w jednym złożu stosuje się katalizator o wyższej aktywności taki jak katalizator platynowy, a w drugim złożu stosuje się katalizator o niższej aktywności taki jak katalizator tlenkowy.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się stosunek objętości złoża katalizatora aktywniejszego do mniej aktywnego co najmniej 4:15.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się wysokość warstwy wypełnienia akumulującego ciepło po stronie katalizatora mniej aktywnego większą niż po stronie katalizatora aktywniejszego lub wypełnienie to ma większą powierzchnię właściwą.