RU2084761C1 - Способ осуществления экзотермических реакций - Google Patents
Способ осуществления экзотермических реакций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084761C1 RU2084761C1 RU95108566A RU95108566A RU2084761C1 RU 2084761 C1 RU2084761 C1 RU 2084761C1 RU 95108566 A RU95108566 A RU 95108566A RU 95108566 A RU95108566 A RU 95108566A RU 2084761 C1 RU2084761 C1 RU 2084761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- solid
- gaseous
- fluidized bed
- liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к способам осуществления экзотермических реакций - сжигание газообразных, жидких и твердых топлив для нагрева газов, жидкостей и твердых тел; обезвреживание газообразных, жидких и твердых отходов путем их сжигания; окисление аммиака; получение формальдегида неполным окислением метана и т.п.. Сущность изобретения: способ осуществляют путем проведения экзотермических каталитических реакций на катализаторе, выполненном в виде малообъемной организующей насадки, расположенной в реакторе с псевдоожиженным слоем частиц твердого дисперсного теплоносителя. Каталитически активная насадка выполнена в виде неподвижного блока, элементы которого представляют собой решетки, насадки типа колец "Рашига" и т.п. Каталитически активная насадка содержит катализатор, соответствующий проводимому каталитическому процессу, а исходные вещества для проведения процесса подаются в псевдоожиженный слой инертного теплоносителя в газообразном, жидком или твердом состоянии. В качестве инертного теплоносителя используется твердый дисперсный материал с температурой плавления выше температуры проведения процесса. Предлагаемый способ позволяет полностью исключить использование дорогостоящего сферического катализатора с сохранением при тех же условиях высокой эффективности каталитического процесса. При этом проявляется дополнительное качество - увеличение срока службы катализатора в 50 - 100 раз. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам осуществления экзотермических реакций: сжигание газообразных, жидких и твердых топлив для нагрева газов, жидкостей и твердых тел; обезвреживание газообразных, жидких и твердых отходов путем их сжигания, окисление аммиака, получение формальдегида неполным окислением метана и т.п.
Известен способ сжигания топлив для нагрева рабочей среды путем подачи воздуха через газораспределительную решетку в псевдоожиженный слой твердого дисперсного теплоносителя с одновременным введением в последний топлива в соотношении α 1,0 1,1 и регулированием температуры слоя путем отвода из него тепла с помощью рабочей среды (Махорин К.Е. и др. Высокотемпературные установки с кипящим слоем. Киев, Техника, 1966, с 36).
Недостатком известного способа является необходимость проведения процесса при высоких температурах (выше 800oC), определяемых скоростью горения топливно-воздушных смесей на поверхности частиц инертного теплоносителя. Для ввода аппарата в работу необходимо нагреть теплоноситель до температуры 600
800oC с помощью дополнительного источника тепла, а для устойчивости работы аппарата температура должна поддерживаться на уровне 800 1000oC. Температура отходящих из слоя дымовых газов близка к температуре слоя частиц теплоносителя. Необходимы дополнительные устройства для утилизации тепла дымовых газов. Высокие температуры сжигания приводят к образованию термических оксидов азота. Присутствующие в топливе связанные соединения азота при таком способе сжигания также окисляются, в основном, с образованием оксида азота. Не исключается образование монооксида углерода и органический соединений типа бензпиренов при дожигании части топлива в надслоевом пространстве.
800oC с помощью дополнительного источника тепла, а для устойчивости работы аппарата температура должна поддерживаться на уровне 800 1000oC. Температура отходящих из слоя дымовых газов близка к температуре слоя частиц теплоносителя. Необходимы дополнительные устройства для утилизации тепла дымовых газов. Высокие температуры сжигания приводят к образованию термических оксидов азота. Присутствующие в топливе связанные соединения азота при таком способе сжигания также окисляются, в основном, с образованием оксида азота. Не исключается образование монооксида углерода и органический соединений типа бензпиренов при дожигании части топлива в надслоевом пространстве.
Известен также способ сжигания газообразных и жидких топлив в неподвижном слое катализатора (Trimm D.L. Appl. Catal. 1983, v.7, p. 249). В этом случае предварительно смешанная и подогретая топливно-воздушная смесь пропускается через слой катализатора, представляющего собой гранулы, кольца или пористые блоки. В качестве активных компонентов катализаторов используются системы Cr2O3, CO3O4, CuO, Смешанные оксиды Cr2O3 Co3O4, Cr2O3 - Cr2O3 и т.д. Используются также катализаторы на основе оксидов металлов с добавкой благородных металлов, например Pt. Температура сжигания топлив определяется активностью и термостабильностью катализаторов и может варьироваться в широких пределах от 200 до 800oC. Отвод тепла от продуктов сгорания топлив проводится через стенки каталитического реактора и последующей системы теплообменников (например, для нагрева воды, воздуха) или непосредственным контактом дымовых газов с рабочей средой.
Недостатками способа являются низкие значения коэффициентов теплоотдачи от дымовых газов, являющихся теплоносителем, к рабочему телу, необходимость использования чрезмерно больших теплообменных поверхностей после слоя катализатора. Из-за значительного адиабатического разогрева в слое катализатора исключается возможность сжигания стехиометрических смесей топлива с воздухом. Поэтому смеси сжигают обычно в избытке воздуха, что приводит к снижению эффективности устройств за счет увеличения объема дымовых газов, повышения объемной скорости топливно-воздушной смеси, проходящей через слой катализатора, т. е. уменьшения времени контакта. Это может привести к неполному сгоранию топлива, и поэтому температура слоя катализатора обычно поддерживается около 800 1100oC. При такой высокой температуре сам катализатор должен обладать высокой термостабильностью и рядом уникальных структурных свойств. С другой стороны, при этих температурах возможны образование как "топливных", так и "термических" оксидов азота и их появление в дымовых газах. При этом теряется экологическое преимущество каталитического сжигания. Также исключается возможность сжигания твердых топлив и отходов.
Наиболее близким к изобретению из предшествующего уровня техники является известный способ сжигания топлив для нагрева рабочей среды путем подачи воздуха с a 1,0 1,1 через газораспределительную решетку в псевдоожиженный слой дисперсного катализатора полного окисления органических веществ с одновременным введением в последний топлива. Температура в слое поддерживается постоянной в интервале 300 800oC за счет изменения расхода рабочей среды. (а.с. СССР N826798).
Изобретение решает задачу улучшения эффективности осуществления экзотермических реакций за счет уменьшения истирания катализатора и улучшения однородности псевдоожиженного слоя.
Задача решается путем проведения каталитических реакций на катализаторе, выполненном в виде малообъемной насадки, а псевдоожиженный слой организуют в объеме последней из частиц инертного материала. Каталитически активная насадка выполнена в виде неподвижного блока, элементы которого представляют собой решетки, насадки тип колец "Рашига" и т.п. Каталитически активная насадка содержит катализатор, соответствующий проводимому каталитическому процессу, а исходные вещества для проведения процесса подают в псевдоожиженный слой инертного теплоносителя в газообразном, жидком или твердом состоянии. В качестве инертного теплоносителя используют твердый дисперсный материал с температурой плавления выше температуры проведения процесса.
Отличительными особенностями предлагаемого способа являются:
1. Катализатор выполнен в виде организующей малообъемной насадки, расположенной в реакторе с псевдоожиженным слоем частиц твердого дисперсного теплоносителя.
1. Катализатор выполнен в виде организующей малообъемной насадки, расположенной в реакторе с псевдоожиженным слоем частиц твердого дисперсного теплоносителя.
2. Каталитически активная насадка выполнена в виде неподвижного блока, элементы которого представляют собой решетки, насадки типа колец "Рашига" и т.п.
3. Каталитически активная насадка содержит катализатор, соответствующий проводимому каталитическому процессу.
4. Исходные вещества для проведения процесса подают в псевдоожиженный слой инертного теплоносителя в газообразном, жидком или твердом состоянии.
5. В качестве инертного теплоносителя используют твердый дисперсный материал с температурой плавления выше температуры проведения процесса.
Пример 1. В реактор диаметром 80 мм загружают 2,0 л катализатора полного окисления веществ с диаметром гранул 2,0 3,0 мм. Под газораспределительную решетку подают воздух для псевдоожижения слоя катализатора и окисления топлива. Внешним электронагревателем нагревают слой катализатора до 300 - 400oC. Затем шнековым дозатором в слой подают порошкообразный бурый уголь Канско-Ачинского месторождения в количестве 3,3 3,5 кг/час. Температуру в слое регулируют количеством воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, погруженный в слой катализатора, и поддерживают на уровне 700oC. Количество оксида углерода в дымовых газах на выходе из реактора, 0,16 об. Степень истирания катализатора 0,3 мас. в сутки.
Пример 2. Аналогичен примеру 1. В реактор с каталитически активной малообъемной насадкой в виде колец из пористой окиси алюминия с нанесенным активным компонентом загружают дисперсный теплоноситель (кварцевый песок). Малообъемную насадку располагают на высоте 300 мм от газораспределительную решетку подают воздух для псевдоожижения слоя катализатора и окисления топлива. Внешним электронагревателем нагревают слой до 300 400oC. Затем шнековым дозатором в псевдоожиженный слой песка на высоте 150 мм от газораспределительной решетки подают бурый уголь Канско-Ачинского месторождения в количестве 3,3 3,5 кг/час. Температуру в слое поддерживают на уровне 700oC за счет регулированного количества воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, погруженный в псевдоожиженный слой над организующей насадкой. Количество оксидов углерода 0,12об. степеней истирания каталитической насадки 0.01 мас. в сутки.
Пример 3. Аналогичен примеру 2. В реакторе устанавливают малообъемную насадку из пористой металлокерамики с нанесенным каталитическим активным компонентом. Количество оксидов углерода -0,15 об. степень истирания каталитической насадки 0,003 мас. в сутки.
Пример 4. Аналогичен 1. В слой подают вместо угля дизельное топливо через форсунку в количестве 0,9 кг/час. Количество оксида углерода в дымовых газах 0,11 об. Степень истирания катализатора -0,4 мас. в сутки.
Пример 5. Аналогичен примерам 2 и 4. Количество оксида углерода 0,11 об. Степень истирания каталитической насадки 0,01 мас. в сутки.
Пример 6. Аналогичен примеру 1. В слой подают газообразный пропан в количестве 0,3 м3/час. Степень окисления пропана 99,9% Степень истирания катализатора 0,3 мас. в сутки.
Пример 7. Аналогичен примерам 2 и 6. Степень окисления пропана 99,9% Степень истирания каталитической насадки 0,01 мас. в сутки.
Пример 8. Аналогичен примеру 1. В слой катализатора вместо угля подают модельную сточную воду, содержащую 20% дизельного топлива и 80% воды. Количество подаваемой сточной воды 2,5 3,0 л/час. Количество оксида углерода в отходящей из реактора парогазовой смеси составляет 0,2 об. Степень истирания катализатора 0,8 мас. в сутки.
Пример 9. Аналогичен примерам 2 и 8. Количество оксида углерода в отходящих газах 0,14 об. Степень истирания каталитической насадки 0,01 мас. в сутки.
Пример 10. В реактор диаметром 80 мм загружают 2,0 л катализатора окисления аммиака с диаметром гранул 2,0 2,5 мм. Слой катализатора разогревают до температуры 500oC внешним электроподогревателем. Под газораспределительную решетку подают воздух для псевдоожижения слоя, затем в слой подают аммиак. Температуру в слое регулируют количеством воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, погруженный в слой катализатора, и поддерживают на уровне 700oC. Степень превращения аммиака в окись азота при соотношении воздух/аммиак, равном 7.1, составляет 76% Степень истирания катализатора - 0,5 мас. в сутки.
Пример 11.0аналогичен примеру 10. В реактор устанавливают малообъемную организующую насадку из пористой металлокерамики, содержащую катализатор окисления аммиака, и загружают дисперсный теплоноситель. Степень превращения аммиака 77% Степень истирания каталитически активной насадки 0,003 мас. в сутки.
Пример 12. Аналогичен примеру 1. Шнековым дозатором подают шлам-лигнин Байкальского целлюлозного завода с влажностью 80% в количестве 10 кг/час. Температура в слое поддерживается 500oC. Температура парогазовой смеси и твердых продуктов на выходе из реактора составляет 200oC. Количество оксида углерода 0,15 об. Степень истирания катализатора 0,5 мас. в сутки. Твердый продукт после отделения в циклоне обрабатывают 0,5 h водным раствором серной кислоты в соотношении 10:1 на единицу массы твердого продукта. В качестве модельной сточной воды используют разбавленный черный щелок целлюлозного завода с цветностью 5000o кобальтплатиновой шкалы и химическим потреблением кислорода (ХПК) 320 мг O2/л с pH 10,5. Количество твердого продукта для очистки сточной воды составляет 0,3 г на 1 л сточной воды. В 1 л сточной воды добавляют 3 мл суспензии, перемешивают и через 10 мин анализируют на цветность и ХПК. Эффект очистки по ХПК 92% по цветности 98%
Пример 13. Аналогичен примерам 2 и 12. Количество оксида углерода 0,14 об. Степень истирания каталитической насадки 0,01 мас. в сутки. Степень очистки сточной воды по ХПК 92% по цветности 98%
Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет полностью исключить использование дорогостоящего сферического катализатора с сохранением при тех же условиях высокой эффективности каталитического процесса. При этом проявляется дополнительное качество - увеличение срока службы катализатора в 50 100 раз.
Пример 13. Аналогичен примерам 2 и 12. Количество оксида углерода 0,14 об. Степень истирания каталитической насадки 0,01 мас. в сутки. Степень очистки сточной воды по ХПК 92% по цветности 98%
Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет полностью исключить использование дорогостоящего сферического катализатора с сохранением при тех же условиях высокой эффективности каталитического процесса. При этом проявляется дополнительное качество - увеличение срока службы катализатора в 50 100 раз.
Claims (4)
1. Способ осуществления каталитических реакций путем подачи реагентов в слой псевдоожиженных твердых частиц, проведения указанных реакций в присутствии катализатора при температуре, регулируемой изменением расхода нагреваемой среды, отличающийся тем, что катализатор выполнен в виде организующей малообъемной насадки, а псевдоожиженный слой организуют из частиц инертного материала-теплоносителя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходные вещества для проведения процесса подают в псевдоожиженный слой инертного материала-теплоносителя в газообразном, жидком или твердом состоянии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного теплоносителя используют твердый дисперсный материал с температурой плавления выше температуры проведения процесса.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что насадка выполнена в виде неподвижного блока, элементы которого представляют собой решетки, блоки, насадки типа колец "Рашига".
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108566A RU2084761C1 (ru) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Способ осуществления экзотермических реакций |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108566A RU2084761C1 (ru) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Способ осуществления экзотермических реакций |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95108566A RU95108566A (ru) | 1997-01-20 |
RU2084761C1 true RU2084761C1 (ru) | 1997-07-20 |
Family
ID=20168152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95108566A RU2084761C1 (ru) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Способ осуществления экзотермических реакций |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2084761C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489210C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Элемент каталитической насадки (варианты) и способ осуществления экзотермических каталитических реакций |
RU2489209C1 (ru) * | 2012-08-15 | 2013-08-10 | Закрытое акционерное общество "Техметалл-2002" | Каталитический элемент для осуществления гетерогенно-каталитических реакций |
-
1995
- 1995-05-30 RU RU95108566A patent/RU2084761C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 826798, кл. F 23 C 11/02, 1983. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489210C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Элемент каталитической насадки (варианты) и способ осуществления экзотермических каталитических реакций |
RU2489209C1 (ru) * | 2012-08-15 | 2013-08-10 | Закрытое акционерное общество "Техметалл-2002" | Каталитический элемент для осуществления гетерогенно-каталитических реакций |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95108566A (ru) | 1997-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5466421A (en) | Apparatus for the catalytic conversion of waste gases containing hydrocarbon, halogenated hydrocarbon and carbon monoxide | |
US3647716A (en) | Transport reactor with a venturi tube connection to a combustion chamber for producing activated carbon | |
CN1909950A (zh) | 分段进氧法催化部分氧化h2s的方法 | |
KR20040010608A (ko) | N2o의 선택적 촉매 환원 및 이를 위한 촉매 | |
EP0842894A1 (en) | Process and apparatus for catalytic partial oxidation of a hydrocarbon | |
US4443419A (en) | Moving bed gas treating process | |
RU2084761C1 (ru) | Способ осуществления экзотермических реакций | |
SK182789A3 (en) | Apparatus for catalytic combustion of organic compounds | |
US3904549A (en) | Fluidized bed regeneration of powdered activated carbon | |
AU735307B2 (en) | Apparatus and process for carrying out reactions in fluidized particle beds | |
RU2536510C2 (ru) | Каталитический реактор для переработки осадков сточных вод и способ их переработки (варианты) | |
JP3029512B2 (ja) | 燃焼ガスの亜酸化窒素除去方法 | |
CN109796073A (zh) | 含氨氮废水处理方法 | |
RU2057988C1 (ru) | Способ сжигания топлива | |
US3852038A (en) | Apparatus for the reactivation of powdered carbon | |
JP2008207103A (ja) | 排水の処理方法 | |
JPH07308547A (ja) | 廃ガスから窒素酸化物を除去する方法 | |
RU2647744C1 (ru) | Способ сжигания топлива | |
JPH0691992B2 (ja) | 高濃度硝酸アンモニウム含有廃水の処理方法 | |
US3375059A (en) | Oxidation of waste gases using plural catalysts in serial zones | |
GAO et al. | Simultaneous removals of SO2 and NO in a powder-particle fluidized bed by using iron oxide dust as sorbent | |
RU2100061C1 (ru) | Катализатор для очистки газов от оксидов азота | |
RU2159734C1 (ru) | Способ переработки жидких хлорсодержащих отходов производства винилхлорида | |
RU2004320C1 (ru) | Способ изготовлени катализатора дл очистки газов | |
RU155103U1 (ru) | Устройство для обезвреживания органических отходов и сернистой нефти |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140531 |