RU1838381C - Способ управлени процессом каталитической очистки промышленных газовых отходов - Google Patents

Abstract

Использование: производство минеральных удобрений. Сущность изобретени : часть промышленных газовых отходов - подают на вход каждого сло  катализатора реактора. Измер ют температуру газов на входе в каждый слой катализатора и поддерживают ее на оптимальном уровне путем добавлени  холодных газовых отходов, при снижении температуры газов на входе в реактор ниже заданного значени  увеличивают подачу топлива в подогреватель, а при повышении температуры выход щих из реактора газов выше заданного значени  уменьшают подачу топлива в подогреватель. Т ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматизации химических производств, в частности процессов каталитической очистки промышленных газовых отходов от горючих примесей , и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений, в химической промышленности и-позвол ет снизить энергопотребление за счет повышени  точности регулировани  температурного режима реактора.

Цель изобретени  - снижение энергопотреблени  за счет повышени  точности регулировани  температурного режима ре-, актора каталитической очистки.

Схема реализации способа представлена на чертеже. Она состоит из реактора 1 со

сло ми 2,3 и 4 катализатора, теплообменника 5. газового подогревател  6, смесител  7, регулируемых клапанов 8, 9 и 10 подачи холодных газов соответственно в слой 2,3 и 4 катализатора, датчиков 11, 12 и 13 температуры газов на входе соответственно в слой 2, 3 и 4 катализатора, регулируемого клапана 14 подачи воздуха, расходомера 15 подачи природного газа и регулируемого клапана 16 подачи природного газа в газовый подогреватель 6, датчика 17 температуры газов на выходе из реактора 1, схема сравнени  18 и 19. сумматора 20.

Схема работает следующим образом, Промышленные газовые отходы при 10- 40°С поступают в теплообменник 5, где по00

со со со

00

со

догреваютс  отход щими из реактора 1 газами , а затем поступают в подогреватель б, в котором дополнительное тепло дл  достижени  начальной температуры каталитической реакции окислени  получают за счет сжигани  природного газа. Газ через регулируемый клапан 16 и расходомер 15 подают в горелочное устройство подогревател 

6. воздух подают через регулируемый клапан 14, количество которого определ етс  расходомером 15. Таким образом, поддерживаетс  заданное соотношение подач природный газ: воздух с небольшим избытком воздуха по сравнению со стехиометриче- ским горением газа, необходимым дл  окислени  горючих примесей в газовых отходах. Газовые отходы, нагретые до температуры не меньшей начальной температуры tH реакции окислени , поступают в смеситель

7. где,смешива сь с потоком холодных газовых отходов, подаваемых через регулируемый клапана 8, поступают в реактор 1 в первый слой катализатора. Количество холодных газовых отходов, подаваемых в смеситель 7, зависит от температуры газового потока, выход щего из подогревател  6, его величины, а также температуры холодных газовых отходов, и определ етс  в конечном итоге температурой смешанного потока , подаваемого в реактор 1. Поток холодных газовых отходов подают в смеситель в таком количестве, чтобы температура поступающего в реактор 1 потока тазов на первый слой 2 катализатора была равна заданной начальной температуре tH каталитической реакции. Температуру вход щих в слой 2 катализатора газов замер ют термодатчиком 11.

В слое 2 катализатора за счет протекани  реакций окислени  примесей с выделе- нием тепла происходит повышение температуры газового потока до  (TH+ At). Дл  предотвращени  перегрева следующего сло  3 катализатора температуру вход щих в этот слой газов оп ть привод т к начальной температуре Тн путем добавлени  к ним холодных газовых отходов, подаваемых через регулируемый клапан 9. Температуру вход щих в слой 3 катализатора газов замер ют термодатчиком 12 и его выходным сигналом управл ют клапаном 9 подачи холодных газовых отходов.

Аналогично стабилизируют температуру газов на входе в слой 4 катализатора. Выход щие, из сло  3 катализатора газы имеют температуру tH+ A 2, при этом за счет добавлени  холодных газовых отходов через регулируемый клапан 10 стабилизируют

на уровне 1м температуру вход щих в слой 4 газов, замер емую термодатчиком 13.

Температура выход щих из реактора 1 (из сло  4) газов составл ет А з. Температуру tK выход щих газов замер ют тер- модатчиком 17 и подают на первый вход схемы 19 сравнени , на второй вход которой подают сигнал twax максимально допустимой температуры отход щих газов, при которой еще не происходит спекание катализатора. При превышении температуры tK выход щих газов максимального значени  т.мах схема сравнени  выдает отрицательный сигнал (tMax-tK) через сумматор 20 не регулируемый клапан 16 на уменьшение подачи природного газа в горелочное устройство газового подогревател  6. Таким образом, схема 19 сравнени  реализует зависимость

1119вых JO, при Тк tMax;

1 1мэх-Тк, при 1к Тмах.

В р де случаев возможна следующа  си- туацй , когда за счет большого количества горючих примесей в газовых отходах подачу природного газа прекращают вовсе, при этом реакци  идет автотермично, отход щие при температуре t tmiax газы нагревают в подогревателе 5 вход щие газы до температуры достаточной дл  начала каталитической реакции.

С другой стороны, возможна ситуаци , при которой температура tH вход щих в ре- актор 1 в первый слой 2 даже при подогреве их природным газом и полностью закрытом клапане 8 не достигает минимально допустимой температуры tmin начала реакции, то есть при tH tmin. В этом случае схема 18

сравнени  выдает через сумматор на регулирующий клапан 16 положительный сигнал на увеличение подачи природного газа в горелочное устройство подогревател  6. Таким образом, схема 18 сравнени  реализует зависимость

|Х

,,18 U вых

; JO, ПРИ tH tmin;

| , при tn tmin .

Сигналы от сумматора 20 могут управл ть клапаном 16 непрерывно, если конструкци  горелочных устройств позвол ет в широких пределах измен ть подачу топлива , либо дискретно дл  узкодиапазонных горелок . В последнем случае происходит включение либо выключение очередной горелки газрвого подогревател , при этом ступенчато измен етс  общий расход природного газа и соответственно через расходомер 15 и регулируемый клапан 14 измен етс  подача необходимого количества воздуха.

П р и м е р 1. (Сравнительный)

Провод т очистку сбросных газов со стадии жидкофазного окислени  циклогек- сана от оксидов углерода в каталитическом реакторе по способу прототипа. Температурный режим катализатора 250-600°С. Сбросные газы при температуре 15°С в количестве 15200 кг/час с содержанием СО 1,45% вес, подают в теплообменник, где они нагреваютс  отход щими из реактора газами до 215°С. Ввиду того, что реакци  окислени  примесей начинаетс  при температуре не ниже 250°С, температуры газов, выход щих из теплообменника, недостаточно дл  ведени  процесса. Дл  повышени  температуры газов сжигают природный газ в количестве 40 кг/ч в подогревателе, куда подают воздух в коли- . честве 660 кг/ч. Выход щие из подогревател  газы с температурой 340°С подают в реактор каталитического окислени , при этом выходные газы имеют температуру 585°С.

Как видно по количеству выдел ющегос  тепла и температуре выходных газов, близкой к предельной, процесс окислени  мог бы идти автотермично, однако температуры газов на входе в реактор недостаточно дл  начала каталитической реакции и саморазогрева, при этом расход природного газа составл ет 40 кг/ч.

П р и м.е р 2. Провод т очистку 15100 кг/час сбросных газов с содержанием СО 0,79 мас.%, температура выходных газов реактора 405°С, при этом выход щий из теплообменника газовый поток нагреваетс  только до 130-135°С, а в подогревателе нагреваетс  до 260-265°С. Как видно, температура поступающего газового потока в каталитический реактор близка к минимальной рабочей температуре катализатора. Дл  предотвращени  остановки реактора при уменьшении содержание оксидов углерода в газовых отходах увеличивают расход природного газа до 60 кг/ч, при этом температура выход щих из реактора газов повышаетс  до 470°С, выходной поток подогреваетс  в теплообменнике до 130-140°С, а в подогревателе за счет сжигани ,природного газа - до 330-340°С. Процесс протекает стабильнее, однако расход природного газа увеличилс  в полтора раза и составл ет 60 кг/ч.

П римерЗ. Провод т очистку 15100 кг/ч сбросных газов с содержанием СО 0,79 мас.% по предложенному способу. В теплообменник подают часть направл емых на очистку газов в количестве 7500 кг/ч, которые нагреваютс  в теплообмен нике до 275°С. Дл  установки начальной температуры реакции 265°С к нагретому потоку добавл ют 300 кг/ч холодных газов при температуре 15°С. Полученную смесь в количестве 7800 кг/ч с температурой 265°С подают в реактор в первый слой катализатора. К выход щим из первого сло  катализатора газам добавл ют холодные газы в количестве 4700 кг/час при 15°С, при этом получают 12500 кг/ч смеси при

0 265°С, котора  поступает во второй слой катализатора .

Выход щие из второго сло  газы смешивают с холодными газами в количестве 2600 кг/ч и-,получают 15100 кг/ч смеси при 270°С,

5 котора  затем поступает в третий слой катализатора . Выход щий из реактора (третьего сло ) газовый поток в количестве 15100 кг/ч при 295-300°С поступает в теплообменник, в котором часть тепла отдает газовым отходам,

0 направл емым на очистку.

Таким образом, несмотр  на снижение по сравнению с примером 2 в сбросных газах горючих примесей с 1,45 до 0,79% за счет

5 оптимального управлени  температурными режимами газовых потоков достигаетс  автотермичное ведение процесса, при этом снижение потреблени  природного газа при очистке аналогичных газовых отходов известным способом (пример 2) составл ет 60 кг/ч или 500 т в 1 г.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  процессом катали5 тической очистки промышленных газовых отходов от горючих примесей на установке, содержащей многослойный каталитический реактор, теплообменник и подогреватель, включающий регулирование соотношени 

   0 расходов газа и воздуха, подаваемых в подогреватель , с коррекцией по температуре газа на входе в реактор и измерение температуры газа на выходе из реактора, отличающийс  тем, что, с целью снижени 

   5 энергопотреблени  за счет повышени  точности регулировани  температурного режима реактора, часть промышленных газовых отходов подают на вход каждого сло  катализатора реактора, дополнительно измер 0 ют температуру газа на входе каждого сло  катализатора и регулируют ее изменением подачи исходных промышленных газовых отходов в соответствующий слой катализатора , сравнивают измеренное значение

   5 температуры газа на входе реактора с заданным минимальным значением и температуру газа на выходе из реактора с заданным максимальным значением этой температуры и по достижении измеренного значени  температуры газа на выходе из реактора заданного максимального значени  уменьшают подачу rasa в подогрева заданного минимального значени  увеличитель , а по достижении измеренного значе- вают подачу газа в подогреватель, ни  температуры газа на входе в реактор

   в0/Т.

   /гго