RU2019287C1

RU2019287C1 - Reactor for catalytically decontaminating gases under nonstationary conditions

Info

Publication number: RU2019287C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Чумаченко; Л.Ю. Зудилина; О.П. Кленов; Ю.Ш. Матрос
Original assignee: Специальное конструкторско-технологическое бюро катализаторов с опытным заводом
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: chemistry; chemical engineering. SUBSTANCE: reactor includes upright cylindrical housing having cover, bottom and gas inlet and outlet pipes communicating with gas discharge pipe via reversing valve system. Reactor is further provided with two vertical partitions hermetically communicating with bottom and side walls, fitting tightly to cover and positioned with certain gap relative to reactor bottom. These partitions divide reactor housing into three intercommunicating chambers in lower portions of which is disposed grating. First and third chambers (as looking in direction of gas flow) enclose inert material and second (central) chamber contains catalyst. EFFECT: more sophisticated design. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям каталитических аппаратов для очистки газовых выбросов в нестационарном режиме и может быть применено в химической, металлургической и других отраслях промышленности, где необходимо очищать газовые выбросы от токсичных примесей. The invention relates to the design of catalytic apparatus for cleaning gas emissions in an unsteady mode and can be used in chemical, metallurgical and other industries where it is necessary to clean gas emissions from toxic impurities.

Известна конструкция реактора для проведения процесса каталитической очистки газов в нестационарном режиме, выполненная в виде цилиндрического корпуса с патрубками для входа и выхода очищаемого газа, тремя колосниковыми решетками, на которых послойно загружают слои инертного материала, катализатора и снова инертного материала. Срок службы применяемого в данном процессе катализатора - 1-1,5 года, срок службы инерта - в три-пять раз больше. При перегрузке катализатора приходится выгружать и верхний слой инерта, что увеличивает трудозатраты при загрузке-выгрузке. Кроме того, инерт при перегрузке подвергается механическому воздействию и "бою". Поэтому при повторной загрузке необходимо рассеивать его, удалять "бой", добавлять свежий инерт. A known reactor design for carrying out the process of catalytic gas purification in an unsteady mode, made in the form of a cylindrical body with nozzles for the inlet and outlet of the gas to be cleaned, three grates, on which layers of inert material, catalyst and again inert material are loaded in layers. The service life of the catalyst used in this process is 1-1.5 years, the inert life is three to five times longer. When the catalyst is overloaded, the upper inert layer also has to be unloaded, which increases labor costs during loading and unloading. In addition, inert during overload is subjected to mechanical stress and "battle". Therefore, when re-loading it is necessary to disperse it, remove the "battle", add fresh inert.

Кроме того, в этом реакторе загрузка и выгрузка производятся вручную, рабочий находится внутри аппарата, где трудно обеспечить хорошую вентиляцию, техника безопасности - на низком уровне. In addition, in this reactor loading and unloading are carried out manually, the worker is inside the apparatus, where it is difficult to provide good ventilation, and safety precautions are at a low level.

Наиболее близким техническим решением является реактор для проведения каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, колосниковой решетки, вертикальной центральной перегородки, делящей реактор на две равные секции, в которые загружают инертный материал, а сверху, над перегородкой, размещают слой катализатора. Обезвреживаемые газы поступают и выходят из реактора через реверсирующую клапанную систему. The closest technical solution is a reactor for the catalytic neutralization of gases in an unsteady mode, consisting of a vertical cylindrical body, a grate, a vertical central partition dividing the reactor into two equal sections into which inert material is loaded, and a catalyst layer is placed on top of the partition . Neutralized gases enter and exit the reactor through a reversing valve system.

В этом реакторе катализатор можно выгрузить и загрузить через верхнюю крышку, не трогая слой инерта, что упрощает его обслуживание. In this reactor, the catalyst can be unloaded and loaded through the top cover without touching the inert layer, which simplifies its maintenance.

Недостатком этого реактора является то, что верхнее расположение катализатора приводит к увеличению теплопотерь, а, следовательно, к снижению эффективности процесса очистки, поскольку максимальная температура в реакторе находится в слое катализатора, максимальная температура газа - в верхнем свободном пространстве. Кроме этого, если необходимо выгрузить инерт в то время, когда катализатор еще не дезактивировался, то приходится выгружать и катализатор. The disadvantage of this reactor is that the upper location of the catalyst leads to an increase in heat loss, and, consequently, to a decrease in the efficiency of the cleaning process, since the maximum temperature in the reactor is in the catalyst bed and the maximum gas temperature in the upper free space. In addition, if it is necessary to unload the inert at a time when the catalyst has not yet been deactivated, then the catalyst must also be unloaded.

Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в создании реактора для каталитического обезвреживания газов в нестационарном режиме, удобного в обслуживании и способного обеспечить высокую эффективность очистки за счет снижения теплопотерь. The problem solved by the proposed technical solution is to create a reactor for the catalytic neutralization of gases in an unsteady mode, convenient in maintenance and capable of ensuring high cleaning efficiency by reducing heat loss.

Поставленная задача достигается тем, что реактор для каталитического окисления газовых выбросов снабжен двумя вертикальными перегородками, образующими три вертикальных, соединяющихся между собой камеры, причем одна из перегородок герметично соединена с днищем и боковыми стенками, и расположена с зазором относительно крышки реактора, вторая - герметично соединена с боковыми стенками и плотно примыкает к крышке и расположена с зазором относительно днища реактора, при этом в первой и третьей по ходу газа камерах на колосниковых решетках размещен инерт, а в центральной - катализатор. Центральная камера может быть выполнена таким образом, что в сечении имеет форму сегмента, круга, многоугольника. Инерт и катализатор может быть размещен в соответствующих каналах и емкостях, выполненных в виде съемных кассет. The problem is achieved in that the reactor for the catalytic oxidation of gas emissions is equipped with two vertical partitions, forming three vertical, interconnecting chambers, one of the partitions being hermetically connected to the bottom and side walls, and located with a gap relative to the reactor lid, the second is hermetically connected with side walls and tightly adjacent to the cover and located with a gap relative to the bottom of the reactor, while in the first and third along the gas chambers on the grate placed inert, and in the central - the catalyst. The central chamber can be made in such a way that the section has the shape of a segment, circle, polygon. The inert and the catalyst can be placed in the respective channels and tanks, made in the form of removable cassettes.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый реактор отличается тем, что имеет две вертикальные перегородки, определенным образом расположенные в реакторе и образующие за счет этого соединяющиеся между собой камеры. В периферийных камерах размещен инерт, в центральной - катализатор. Comparative analysis with the prototype showed that the proposed reactor is characterized in that it has two vertical partitions, located in a certain way in the reactor and thereby forming interconnecting chambers. Inertia is placed in the peripheral chambers, and a catalyst in the central ones.

Таким образом, заявляемый реактор соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed reactor meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Решаемая задача может быть достигнута благодаря совокупности существенных отличительных признаков. Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allowed us to conclude that the criterion of "significant differences". The problem to be solved can be achieved thanks to a combination of essential distinguishing features.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 представлен реактор для каталитического окисления газовых выбросов в нестационарных условиях, на фиг. 2, 3 и 4 - разрез А-А на фиг. 1 (варианты выполнения). The invention is illustrated in the drawing. In FIG. 1 shows a reactor for the catalytic oxidation of gas emissions under non-stationary conditions, FIG. 2, 3 and 4 - section AA in FIG. 1 (embodiments).

Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, имеющий патрубки 4 и 5 для ввода и вывода газа, подсоединенные к трубопроводу сбросных газов посредством реверсирующей клапанной системы 6. Реактор снабжен двумя вертикальными перегородками 7 и 8. Перегородка 7 герметично соединена с днищем 3 и боковыми стенками и расположена с зазором относительно крышки 2 реактора, перегородка 8 герметично соединена с боковыми стенками, плотно примыкает к крышке 2 и расположена с зазором относительно днища 3 реактора. Перегородки 7 и 8 делят корпус реактора на три соединяющихся между собой камеры 9, 10, 11, в нижней части которых расположена колосниковая решетка 12. В камеры 9 и 11 засыпают инертную насадку, в камеру 10 - катализатор, либо вставляют в них съемные кассеты, соответственно 13 и 15 с насадкой, 14 - с катализатором. The device comprises a vertical cylindrical body 1 with a cover 2 and a bottom 3, having nozzles 4 and 5 for gas inlet and outlet, connected to the exhaust gas pipeline by means of a reversing valve system 6. The reactor is equipped with two vertical partitions 7 and 8. The partition 7 is hermetically connected to the bottom 3 and the side walls and is located with a gap relative to the cover 2 of the reactor, the partition 8 is hermetically connected to the side walls, tightly adjacent to the cover 2 and is located with a gap relative to the bottom 3 of the reactor. Partitions 7 and 8 divide the reactor vessel into three interconnected chambers 9, 10, 11, in the lower part of which there is a grate 12. The inert nozzle is poured into chambers 9 and 11, the catalyst is inserted into chamber 10, or removable cartridges are inserted into them, 13 and 15, respectively, with a nozzle, 14 - with a catalyst.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газовые выбросы с низкой входной температурой через патрубок 4 подаются в реактор на предварительно разогретую инертную насадку 13 в камере 9, нагреваются до температуры начала реакции и поступают в слой катализатора 15, находящийся в камере 10, на котором вредные вещества превращаются в нетоксичные, а затем поступают в камеру 11 с инертной насадкой 14, разогревая ее, и выбрасываются в атмосферу охлажденными. Через определенное время направление движения газов в реакторе меняют на противоположное с помощью реверсирующей клапанной системы 6. В результате этого газовые выбросы поступают через патрубок 5 в камеру 11 с инертной насадкой, где разогреваются до температуры начала реакции, затем поступают в камеру 10 с катализатором 15, где подвергаются очистке, и с высокой температурой поступают в камеру 9 с инертной насадкой 13, где отдавая тепло насадке, охлаждаются и с низкой температурой выбрасываются в атмосферу посредством реверсирующей клапанной системы 6. Через определенный промежуток времени цикл повторяется. Gas emissions with a low inlet temperature through the pipe 4 are fed into the reactor to a preheated inert nozzle 13 in the chamber 9, heated to the temperature of the onset of the reaction and enter the catalyst layer 15 located in the chamber 10, on which the harmful substances turn into non-toxic, and then enter into the chamber 11 with an inert nozzle 14, warming it, and are released into the atmosphere cooled. After a certain time, the direction of gas movement in the reactor is reversed with the help of a reversing valve system 6. As a result, gas emissions flow through the pipe 5 into the chamber 11 with an inert nozzle, where they are heated to the temperature at which the reaction begins, and then enter the chamber 10 with the catalyst 15, where they are cleaned, and with a high temperature enter the chamber 9 with an inert nozzle 13, where, giving off the heat to the nozzle, they are cooled and released into the atmosphere with a low temperature by means of a reversing valve system 6. After a certain period of time, the cycle repeats.

Поскольку при эксплуатации реактора самой трудоемкой операцией является загрузка-выгрузка, то вертикальное расположение слоев позволяет перегружать катализатор и инерт независимо друг от друга. Использование кассет с инертной насадкой и катализатором сокращает время на выгрузку-загрузку, улучшает условия труда. Since loading and unloading is the most time-consuming operation during reactor operation, the vertical arrangement of the layers makes it possible to overload the catalyst and inert independently of each other. The use of cartridges with an inert nozzle and a catalyst reduces the time for unloading and loading, improves working conditions.

Предложенный реактор, по сравнению с прототипом, позволяет снизить теплопотери и тем самым улучшить эффективность процесса очистки. Наибольший эффект достигается при выполнении камеры с катализатором в виде цилиндра (фиг. 3), поскольку в данном случае практически весь слой катализатора окружен инертом, что снижает теплопотери через стенки реактора. The proposed reactor, compared with the prototype, can reduce heat loss and thereby improve the efficiency of the cleaning process. The greatest effect is achieved when the chamber with the catalyst is in the form of a cylinder (Fig. 3), since in this case almost the entire catalyst layer is surrounded by inert, which reduces heat loss through the walls of the reactor.

При использовании блочного катализатора камера с катализатором может быть выполнена в виде многоугольной призмы (см. фиг. 4) по форме блоков, что исключает проскок непрореагировавших газовых выбросов у стенок камеры и повышает эффективность очистки. When using a block catalyst, the chamber with the catalyst can be made in the form of a polygonal prism (see Fig. 4) in the form of blocks, which eliminates the breakthrough of unreacted gas emissions at the walls of the chamber and increases the cleaning efficiency.

В зависимости от состава газовых выбросов, применяют катализаторы, позволяющие проводить глубокую очистку от органических соединений, оксида углерода (II), азот- и серусодержащих соединений. Depending on the composition of the gas emissions, catalysts are used that allow deep cleaning of organic compounds, carbon monoxide (II), nitrogen and sulfur-containing compounds.

Claims

1. REACTOR FOR CATALYTIC GAS CLEANING IN A NON-STATIONARY MODE during periodic reversal of the direction of gas supply to the reactor, containing a vertical cylindrical body with a cover and a bottom, nozzles for gas inlet-outlet, grate, characterized in that the reactor is equipped with two vertical three partitions, interconnecting chambers, one of the partitions being hermetically connected to the bottom and side walls and located with a gap relative to the reactor lid, and the second is hermetically sealed oedinena with side walls and a lid and is arranged with a gap relative to the bottom of the reactor, wherein the first and third gas chambers to move the grate is situated an inert material, and the second, center - catalyst.

2. The reactor according to claim 1, characterized in that the central chamber has a sectional shape of a segment, circle, polygon.

3. The reactor according to claims 1 and 2, characterized in that the inert material and / or the catalyst are placed in removable cassettes.