PL175716B1 - Katalityczny reaktor rewersyjny - Google Patents

Abstract

1 · Katalityczny reaktor rewersyjny, wyposażony w umieszczone w jednej lub oddzielnych obudowach komory katalityczno-rekuperacyj- ne, zawierające warstwy wypełnieniaakumulu- jącego ciepło i przynależne do tych warstw złoża katalizatora, rozdzielone pustą przestrzenią, oraz mający rewersyjny zawór gazu, połączony z komorami katalityczno- rekupera- cyjnymi i emitorem nieprzereagowanego gazu, znamienny tym, że przestrzeń między złożami katalizatora (Ki; K2) jest połączona poprzez wentylator (W) z wlotem rewersyjnego zaworu (ZR), przy czym wentylator (W) szeregowo lub równolegle sprzęgniętyjest z emitorem (E) nieprzereagowanego gazu i przyłączony do wlotu rewersyjnego zaworu (ZR) stroną tłoczną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest katalityczny reaktor rewersyjny, przeznaczony zwłaszcza do oczyszczania przemysłowych gazów odlotowych.

Z polskich opisów patentowych nr 126 861, 140 627 i 140 853 znane są sposoby katalitycznego, rewersyjnego oczyszczania gazów, polegające na tym, że zanieczyszczone gazy przepuszcza się przez złoże katalityczne umieszczone między dwiema warstwami wypełnienia akumulującego ciepło, zmieniając cyklicznie kierunek przepływu gazu na odwrotny

Znane rewersyjne reaktory katalityczne do realizacji powyższego sposobu, mają według polskich opisów patentowych 138 942 i 154 896 dwie komory katalityczno-rekuperacyjne usytuowane w oddzielnych obudowach.

W komorach katalityczno-rekuperacyjnych umieszczone są warstwy wypełnienia akumulującego ciepło i przynależne im złoża katalizatora. Obudowy są połączone kolektorem w obrębie pustej przestrzeni między złożami katalizatora, stanowiącej komorę grzewczą.

Inne rewersyjne reaktory katalityczne, znane na przykład z opisu patentowego nr 143.752, czy opisów wzorów użytkowych nr 49.321 i 49.322, mają dwie komory katalityczno-rekuperacyjne usytuowane w jednej obudowie, rozdzielonej pionową przegrodą.

Po obu stronach przegrody umieszczone są warstwy wypełnienia akumulującego ciepło i przynależne im złoża katalizatora.

Obudowa reaktorów ma powyżej górnej krawędzi przegrody pustą przestrzeń, która rozdziela złoża katalizatora w obu komorach katalityczno-rekuperacyjnych i wyznacza komorę grzewczą.

W komorach grzewczych znanych reaktorów umieszczone są elementy dostarczające ciepło, potrzebne do zainicjowania i ewentualnego podtrzymania procesu, zazwyczaj grzałki elektryczne.

Od strony warstw wypełnienia, obudowy są połączone z zaworem rewersyjnym, służącym do wprowadzania oczyszczanego gazu ze źródła emisji do układu reaktora, zmiany kierunku przepływu gazów przez reaktor i wyprowadzania na zewnątrz gazu poreakcyjnego.

Niedogodnością znanych rewersyjnych reaktorów katalitycznych jest zmniejszenie stopnia oczyszczenia gazu poreakcyjnego, opuszczającego układ reaktora, w stosunku do stopnia oczyszczenia osiągniętego bezpośrednio w złożach katalizatora.

Niedogodność ta jest skutkiem procesów mieszania się w zaworze rewersyjnym gazu poreakcyjnego z gazem przedreakcyjnym oraz wyrzucania gazu nieprzereagowanego z warstw wypełnienia, komór reaktora i gazociągów - zachodzących w czasie zmiany kierunku przepływu gazu przez reaktor, a także skutkiem desorpcji do gazu poreakcyjnego zanieczyszczeń z warstwy

175 716 wypełnienia, do której aktualnie jest oddawane ciepło reakcji katalitycznej - zachodzącej najintensywniej bezpośrednio po zmianie kierunku przepływu gazu przez reaktor.

Wskazane powyżej niedogodności można częściowo wyeliminować, używając do realizacji znanego sposobu, reaktora według polskiego opisu patentowego nr 150 773.

Reaktor ma dwie warstwy wypełnienia ceramicznego, akumulującego ciepło oraz przynależne do tych warstw złoża katalizatora, umieszczone w jednej lub oddzielnych obudowach, wyznaczających komory katalityczno-rekuperacyjne.

Reaktor ma zawór rewersyjny gazu i jest wyposażony w komorę depresyjną, usytuowaną w obudowie reaktora lub stanowiącą oddzielny zespół, usytuowany poza tą obudową, a ponadto ma dodatkowy zawór rewersyjny, połączony jednym przewodem z komorą depresyjną, przy czym komora depresyjna jest połączona ze stroną ssawną dmuchawy, wymuszającej przepływ gazu przez reaktor, zarówno w warunkach pracy reaktora na nadciśnieniu, jak i na podciśnieniu.

Takie rozwiązanie pozwala wyeliminować niekorzystne skutki mieszania się gazów w zaworze rewersyjnym i zawracania nieprzereagowanego gazu z warstw wypełnienia, komór reaktora i gazociągów.

Jednakże wynalazek według opisu patentowego nr 150 773 nie rozwiązuje problemu ograniczenia lub eliminacji desorpcji do gazu poreakcyjnego zanieczyszczeń z warstwy wypełnienia, do której aktualnie jest oddawane ciepło reakcji katalitycznej. Wpływ tego procesu na obniżenie się stopnia oczyszczenia gazów opuszczających układ reaktora jest, jak wykazały badania, kilka do kilkunastu razy większy niż wpływ mieszania się gazów w zaworze rewersyjnym i zawracania nieprzereagowanego gazu z warstw wypełnienia, komór i gazociągów.

Okazało się nieoczekiwanie, że można znacznie ograniczyć niekorzystny wpływ, jaki ma na stopień oczyszczenia gazu poreakcyjnego desorpcja zanieczyszczeń z warstw wypełnienia, jeżeli do realizacji znanego rewersyjnego sposobu oczyszczania gazów użyje się reaktora będącego przedmiotem wynalazku.

Istota wynalazku polega na tym, że przestrzeń reaktora, usytuowana między złożami katalizatora, umieszczonymi w komorach katalityczno-rekuperacyjnych, jest połączona z tym wlotem zaworu rewersyjnego, którym do układu reaktora wprowadzany jest nieprzereagowany gaz.

Wspomniane połączenie jest realizowane poprzez wentylator, przyłączony stroną tłoczną do wlotu zaworu rewersyjnego oraz sprzęgnięty szeregowo lub równolegle z emitorem, doprowadzającym nieprzereagowany gaz do układu reaktora - tak w warunkach pracy na podciśnieniu, jak i nadciśnieniu, przy czym w warunkach pracy reaktora na podciśnieniu wylot zaworu rewersyjnego jest złączony dodatkowo z dmuchawą, usuwającą z reaktora gaz poreakcyjny.

Wynalazek pozwala podnieść stopień oczyszczenia gazów opuszczaj ących układ reaktora o około 5 do 12% oraz zmniejszyć około 10 do 100 razy bezwzględną ilość zanieczyszczeń w oczyszczonych gazach.

Przedmiot wynalazku w dwóch przykładach wykonania uwidoczniono na załączonych rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przykładowy schemat reaktora w warunkach pracy na nadciśnieniu, a fig. 2 - przykładowy schemat reaktora w warunkach pracy na podciśnieniu.

W pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, reaktor ma dwie komory katalitycznorekuperacyjne, usytuowane w oddzielnych obudowach 1 i 2.

W komorach katalityczno-rekuperacyjnych umieszczone są u dołu warstwy ceramicznego wypełnienia Cn C2, a nad nimi złoża katalizatora K1 i K2.

Obudowy 1 i 2 są połączone kolektorem 3 w obrębie pustej przestrzeni między złożami katalizatora K1 i K2. W pokrywach obudów 1i 2 są osadzone elektryczne grzałki G, usytuowane nad złożami katalizatora Kn K2.

Od strony warstw wypełnienia C1 i C2 do obudów 1 i 2 są przytwierdzone przewody, łączące komory katalityczno-rekuperacyjne z rewersyjnym zaworem gazu ZR, którego wlot jest połączony ze stroną tłoczną wentylatora W, wymuszającego przepływ przez reaktor zanieczyszczonych gazów z emiteraE oraz recyrkulację części gazów z pustej przestrzeni między złożami katalizatora K1 i K2, poprzez połączony z kolektorem 3 przewód 4 wyposażony w regulacyjny zawór Z. Wylot rewersyjnego zaworu gazu ZR jest połączony z atmosferą.

175 716

W drugim przykładzie wykonania wynalazku, reaktor ma dwie komory katalityczno-rekuperacyjne, usytuowane w oddzielnych obudowach 1 i 2.

W komorach katalityczno-rekuperacyjnych umieszczone są u dołu warstwy wypełnienia C1 i C2, a nad nimi złoża katalizatora K1 i K2.

Obudowy 1 i 2 są połączone kolektorem 3 w obrębie pustej przestrzeni pomiędzy złożami katalizatora K1 i K2. W pokrywach obudów 1 i 2 są osadzone elektryczne grzałki G, usytuowane nad złożami katalizatora K1 i K2.

Od strony wypełnienia C1 i C2 do obudów 1 i 2 są przytwierdzone przewody, łączące komory katalityczno-rekuperacyjne z rewersyjnym zaworem gazu ZR, którego wlot jest połączony ze stroną tłoczną wentylatora W, wymuszającego recyrkulację części gazów z pustej przestrzeni między złożami katalizatora K1 i K2 poprzez połączony z kolektorem 3 przewód 4, wyposażony w regulacyjny zawór Z.

Równocześnie wlot rewersyjnego zaworu ZR jest połączony z emitorem E zanieczyszczonych gazów, a wylot poprzez wyciągową dmuchawę D z atmosferą.

Po podgrzaniu grzałkami G złóż katalizatora K1 i K2 do temperatury reakcji, wprowadza się oczyszczany gaz z emitora E do wlotu rewersyjnego zaworu ZR i kieruje do umownie pierwszej komory katalityczno-rekuperacyjnej.

Oczyszczany gaz przepływa przez pierwszą warstwę wypełnienia C1 i pierwsze złoże katalizatora K1, na którym ulega wstępnemu oczyszczeniu oraz przez drugie złoże katalizatora K2, gdzie jest doczyszczany. Następnie gaz przechodzi przez drugą warstwę wypełnienia C2, oddając jej ciepło reakcji, po czym jest usuwany z reaktora poprzez wylot rewersyjnego zaworu ZR.

Równocześnie, przy takim kierunku cyrkulacji gazów przez reaktor, część wstępnie oczyszczonego, gorącego gazu z pustej przestrzeni między złożami katalizatora K1 i K2 przepływa przez kolektor 3 do przewodu 4 jest recyrkulowana wentylatorem W do wlotu rewersyjnego zaworu ZE, gdzie ulega zmieszaniu z oczyszczanym gazem, wchodzącym na wypełnienie ceramiczne C1.

Gdy w drugiej warstwie wypełnienia C2 nagromadzona zostanie wystarczaj ąca ilość ciepła, przełącza się zawór rewersyjny ZR tak, by oczyszczany gaz cyrkulował od drugiej ku pierwszej komorze katalityczno-rekuperacyjnej, oddając ciepło reakcji do pierwszej warstwy wypełnienia C1, oraz by część wstępnie oczyszczonego gazu z przestrzeni między złożami katalizatora K1 i K2 była cyrkulowana do wlotu rewersyjnego zaworu ZR i podawana ponownie do drugiej komory katalityczno-rekuperacyjnej w celu zmieszania z oczyszczanym gazem wchodzącym na wypełnienie C2.

Dzięki takiemu rozwiązaniu wpływ desorbowanych zanieczyszczeń na stopień oczyszczania gazów jest niewielki.

175 716

F ig. 2

175 716

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Katalityczny reaktor rewersyjny, wyposażony w umieszczone w jednej lub oddzielnych obudowach komory katalityczno-rekuperacyjne, zawierające warstwy wypełnienia akumulującego ciepło i przynależne do tych warstw złoża katalizatora, rozdzielone pustą przestrzenią, oraz mający rewersyjny zawór gazu, połączony z komorami katalityczno-rekuperacyjnymi i emitorem nieprzereagowanego gazu, znamienny tym, że przestrzeń między złożami katalizatora (K1; K2) jest połączona poprzez wentylator (W) z wlotem rewersyjnego zaworu (ZR), przy czym wentylator (W) szeregowo lub równolegle sprzęgnięty jest z emitorem (E) nieprzereagowanego gazu i przyłączony do wlotu rewersyjnego zaworu (ZR) stroną tłoczną.
2. 2. Katalityczny reaktor rewersyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że z wylotem rewersyjnego zaworu (ZR) jest połączona dmuchawa (D).