RU2286201C2 - Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286201C2 RU2286201C2 RU2004101745/15A RU2004101745A RU2286201C2 RU 2286201 C2 RU2286201 C2 RU 2286201C2 RU 2004101745/15 A RU2004101745/15 A RU 2004101745/15A RU 2004101745 A RU2004101745 A RU 2004101745A RU 2286201 C2 RU2286201 C2 RU 2286201C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalytic
- purification
- gas
- treatment
- catalytic coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится способу и устройству для очистки технологических, выхлопных и вентиляционных газов от примесей органических веществ, сажи, окислов азота. Способ включает каталитическое окисление органических веществ и продуктов их разложения обработкой электрическим полем с одновременной каталитической обработкой газового потока каталитическим покрытием, размещенным на осадительных электродах. Обработку электрическим полем осуществляют ионизацией газового потока коронным разрядом с генерацией озона, атомарного кислорода, заряженных частиц аэрозолей и радикалов. Осадительные электроды выполнены из газопроницаемых пеноматериалов. Каталитическое покрытие синтезировано с бимодальным распределением пористости с типом кристаллизации агломератов коралловидной формы. Устройство содержит осадительные электроды с каталитическим покрытием, выполненные с возможностью прямого пропускания электрического тока или с вмонтированными в них теплогенерирующими элементами для нагрева каталитического покрытия до температуры, необходимой для каталитической обработки газового потока. Изобретение позволяет обеспечить высокую эффективность очистки воздуха - 98% от органических соединений, 39% от сажевых частиц, 90% от оксидов азота и снизить энергозатраты при малой материалоемкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к каталитической очистке газовых выбросов дизельных двигателей и промышленных предприятий, а именно к способу и устройству очистки выхлопных газов дизельных двигателей и выбросов промышленных предприятий от органических соединений и продуктов их разложения, оксидов азота, сажи, оксида углерода, озона.
Известен принцип токонагрева каталитических блоков, в том числе и из пеноматериалов, используемых в автомобильных нейтрализаторах при холодном пуске двигателя для достижения температуры процесса (пат. Германии 4241494). Известен также способ очистки газовых выбросов дизельных двигателей одновременно от диоксида азота и сажи по реакции NO2+С→N+CO2 (заявка ЕПВ 1170472). Известно устройство и способ для обработки отходящих газов промышленных установок от токсичных примесей с использованием плазменного разряда (патент США 6274006), заключающийся в деструкции оксидов азота и летучих органических соединений под действием высоковольтного электрического разряда. Известен способ и устройство очистки газового потока от токсичных примесей введением в газовый поток ионов и радикалов гидроксила, кислорода, перекиси водорода и других генерацией ультрафиолетовым облучением или высоковольтным разрядом (патент США 6264899).
Известен каталитический реактор дожига газовых выбросов, содержащих пары, продукты разложения и неполного сгорания органических соединений, включающий корпус с входной и выходной газопроницаемыми стенками, размещенный внутри корпуса жаропрочный носитель с каталитически активным веществом на основе оксидов металлов и металлов платиновой группы, в котором носитель выполнен в виде блока из трех последовательно установленных пакетов пластин, изготовленных из жаропрочного высокопористого ячеистого материала с пористостью 70-96% и удельной поверхностью 10-50 м2/г, используется способ каталитического окисления (патент СССР 1819399, 1992). Рабочая температура газа в данном реакторе, при которой осуществляется дожиг, составляет 350-400°С, концентрация углеводородов в газе - 230-1000 мг/м3. Такой реактор требует предварительного нагрева очищаемого воздуха.
В выбранном нами прототипе «Способ и устройство для очистки отходящего воздуха (заявка Германии 10027862, МПК7 F 24 F 3/16, D 01 d 53/86) на предприятиях химической промышленности, в лакокрасочном производстве и на животноводческих хозяйствах отходящий воздух пропускают через конденсатор, где подвергают обработкой переменным электрическим полем. Для повышения эффективности очистки и минимизации потребления энергии предусмотрена одновременная каталитическая обработка воздуха благодаря тому, что электроды конденсатора оснащены покрытием диэлектриком с металлическим катализатором или окисью азота. Перед поступлением в конденсатор отходящий воздух подвергается нагреву электрической дугой или ультрафиолетовым излучением. Недостатком данного устройства являются большие затраты энергии в случае малых концентраций нейтрализуемых соединений на нагрев всего воздушного потока. Кроме того, в данном устройстве невозможно одновременное проведение как окислительных, так и восстановительных реакций, необходимых в случае нейтрализации соединений азота в воздухе. Наличие большого количества сажи в выхлопных газах дизельных двигателей и минеральной составляющей в выбросах промышленных предприятий требуют установки входного фильтра, увеличивающего сопротивление потоку очищаемого газа и требующего постоянной регенерации поверхности пластин конденсатора.
Задачей изобретения является создание способа и устройства для высокоэффективной очистки выхлопных газов дизельных двигателей и выбросов промышленных предприятий от органических соединений и продуктов их разложения, оксидов азота, сажи, оксида углерода, озона.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ очистки газовых выбросов, заключающийся в каталитическом окислении органических веществ и продуктов их разложения обработкой электрическим полем с одновременной каталитической обработкой газового потока каталитическим покрытием, размещенным на электродах, и отличительных существенных признаков, таких как обработку электрическим полем осуществляют ионизацией газового потока коронным разрядом с генерацией озона, атомарного кислорода, заряженных частиц аэрозолей и радикалов, причем каталитическое покрытие размещено на осадительных электродах, выполненных из газопроницаемых пеноматериалов, и синтезировано с бимодальным распределением пористости с типом кристаллизации агломератов коралловидной формы, за счет чего на поверхности осадительных электродов с каталитическим покрытием осуществляют процесс одновременного окисления органических соединений, сажи, восстановление оксидов азота и озона.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в пункте 2 формулы изобретения, а именно устройство для осуществления способа очистки газовых выбросов, как описано выше, отличается тем, что осадительные электроды с каталитическим покрытием выполнены с возможностью прямого пропускания электрического тока или с вмонтированными в них теплогенерирующими элементами для нагрева каталитического покрытия до температуры, необходимой для каталитической обработки газового потока. При этом устройство содержит вертикальный корпус.
Вышеприведенная совокупность признаков позволяет получить технический результат - повышение эффективности очистки и снижение энергозатрат.
Устройство работает следующим образом. Температура, необходимая для поддержания каталитического дожига органических соединений, оксидов углерода и азота в воздушном потоке, достигается непосредственным нагревом каталитических блоков (джоулевым теплом при прямом пропускании электрического тока через каталитические блоки либо посредством специализированных теплогенерирующих элементов, вмонтированных в блоки). При этом вся потребляемая для нагрева энергия выделяется в требуемом месте - на поверхности каталитического блока, где и происходит окисление сорбированных каталитической поверхностью с заданным размером пор из газовой фазы органических соединений. В вертикальной камере создается тяга за счет конвекции, и газовые выбросы поступают в следующую камеру. Для обеспечения требуемой производительности возможно принудительное нагнетание. За счет электрофильтрации происходят осаждение и агрегация частиц сажи на каталитических блоках, где происходит реакция NOx+С→N2+CO2. Кроме того, генерируемый коронным разрядом электродов озон, ионы и радикалы окисляют остатки органических соединений и продуктов их разложения и оксида углерода, при этом, проходя через каталитические блоки, на выходе полностью разлагается до кислорода, воды и углекислого газа. Разложение озона и рекомбинация образующихся при коронном разряде радикалов на каталитических блоках происходит с выделением тела, что поддерживает необходимую для каталитических реакций температуру на блоках.
Устройство для осуществления предлагаемого способа показано на фиг.1.
Устройство содержит разъемный корпус 1 с нижним забором очищаемого воздуха. В корпусе расположена сборка нагреваемых каталитических блоков на основе пеноматериалов с поджатыми контактами 2. Далее каталитические блоки на основе пеноматериалов образуют камеру 3 с коронирующим электродом 4.
Предлагаемый способ в данном устройстве реализуется следующим образом. Каталитическая очистка происходит на высокоразвитой поверхности нагреваемой каталитической секции окисления органических соединений, монооксида азота и оксида углерода, содержащей газопроницаемый каталитический блок из пеноматериала с каталитическим покрытием на основе оксидов алюминия и окислов редкоземельных и переходных металлов по всему объему блока. Покрытие оксида алюминия на пеноматериалах синтезировано с бимодальным распределением пористости, при особом типе кристаллизации агломератов коралловидной формы. Пористость получена в результате упаковки кристаллитов оксида алюминия в «коридор из пор» - широкие сквозные поры, необходимые для свободного массопереноса реагентов не только в структуре носителя - пеноматериала, но и в поверхностном слое оксида алюминия, имеющего в данном случае удельную поверхность 10 м2/см3 или 100000 м-1. В этом случае каталитические реакции идут в наиболее эффективной кинетической области, исключая медленную диффузионную составляющую константы скорости реакции. Заявляемый в способе нагрев каталитических блоков обеспечивает необходимую температуру именно в месте протекания каталитической реакции на поверхности блоков между сорбированными молекулами окисляемого соединения и кислорода. В этом случае энергия расходуется только на нагрев материала блоков и не требует нагрева всего объема газа до температуры реакции. Потерянное на нагрев газа тепло используется в заявляемом способе на обеспечение конвективного потока газа через устройство в случае отсутствия принудительного нагнетания и может быть использовано для подогрева входящего неочищенного газа в рекуперативном теплообменном устройстве.
В ионизационной камере со стенками из пеноматериала с каталитическим покрытием поток газа поддерживается эффектом, возникающим при коронном электрическом разряде («ионный ветер»). Образующиеся в объеме камеры озон-ионы и радикалы разлагаются и рекомбинируются при похождении газового потока через каталитические блоки, высвобождая полученную при ионизации энергию в форме тепла, поддерживающего температуру непосредственно на каталитической поверхности блоков. Улавливание и агрегация сажевых частиц за счет эффекта электрофильтрации происходит также на поверхности блоков. Образующееся сажевое покрытие на блоках выгорает, восстанавливая диоксид азота
Технические решения, последовательно применяемые друг за другом в предлагаемом способе и реализуемые в предлагаемом устройстве, дают синергетический эффект, обеспечивающий высокую эффективность очистки воздуха (98% от органических соединений, 39% от сажевых частиц и 90% от оксидов азота) и существенную экономию энергозатрат при малой материалоемкости.
Предлагаемый способ и устройство для его осуществления представляют собой сочетание различных воздействий на объект (газовые выбросы) в определенной последовательности и при определенных условиях, а также совокупность технических средств и их взаимосвязей для осуществления способа. Перечисленная совокупность признаков заявляемого способа и устройства позволяет по сравнению с прототипом обеспечить высокую эффективность очистки воздуха от органических соединений, аммиака, оксида углерода и озона и оптимальные условия работы каталитических блоков. Поиск, проведенный по источникам патентной и научно-технической информации, не выявил решений, содержащих признаки, идентичные полной совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, следовательно, предлагаемый способ и устройство соответствует критериям новизны и существенного отличия от прототипа и аналогов.
Сущность заявляемых технических решений для специалистов не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод об их соответствии критерию «изобретательский уровень».
Возможность использования заявляемых технических решений в промышленности позволяет сделать вывод об их соответствии критерию «промышленная применимость».
Система испытана на дизельном двигателе R6S310DR производства Чехии, установленном на тепловозе ЧМЭ-3 №5106 Свердловского управления РЖД и двигателе 12D49 производства Коломенского машиностроительного завода локомотива BR232, г.Коттбус, Германия. Результаты испытаний на реостатном стенде, при нагрузке двигателя показали уменьшение выброса окислов азота на отдельных режимах испытательного цикла на 90% и сажи на 39% только при включенном напряжении центрального электрода.
Примеры конкретного выполнения заявляемого способа, параметры устройства и его составляющих частей приведены в фиг.1-5 и таблицах 1-2.
Таблица 1 Температура блоков на основе пеноматериала при нагреве блоков прямым пропусканием тока |
|||||||
Размер блока, мм | Напряжение, В | Ток, А | Мощность, Вт | Время нагрева, мин | Температура, °С | ||
100×70×40 | 24 | 18,5 | 444 | 1 | 100 | ||
100×70×40 | 24 | 21,5 | 516 | 1 | 220 | ||
100×70×40 | 24 | 22,8 | 547,2 | 1 | 300 | ||
100×70×40 | 24 | 24 | 578 | 1 | 340 | ||
100×70×40 | 24 | 25 | 600 | 1 | 360 | ||
100×70×40 | 24 | 30 | 720 | 1 | 420 | ||
100×70×40 | 24 | 35 | 840 | 1 | 480 | ||
100×70×40 | 24 | 36 | 864 | 1 | 500 | ||
100×70×40 | 24 | 39,5 | 948 | 1 | 530 | ||
100×70×40 | 24 | 41 | 984 | 1 | 555 | ||
100×70×40 | 24 | 42 | 1008 | 1 | 580 | ||
100×70×40 | 24 | 43 | 1032 | 1 | 610 | ||
Таблица 2 Эффективность работы устройства по дожигу акролеина в газовых выбросах химического реактора синтеза смолы при разных режимах и давлении 133 Па |
|||||||
Концентрация акролеина, мг/м3 | Степень очистки, % | ||||||
До блока | После | ||||||
60,3 | 7,3 | 87,9 | |||||
71,1 | 6,0 | 91,5 | |||||
110,4 | 7,6 | 93,1 | |||||
98,1 | 3,1 | 96,98 | |||||
115,7 | 3,8 | 96,7 | |||||
136,4 | 3,1 | 97,7 | |||||
53,5 | 0,95 | 98,2 |
Источники информации
1. Патент Германии №4241451.
2. Заявка ЕПВ 1170472, МПК7 F 01 N 3/08.
3. Патент США 6274006, МПК7 В 01 J 19/08.
4. Патент США 6264899, МПК7 В 01 J 19/08.
5. Патент СССР 1819399, 1992.
6. Заявка Германии 10027862, МПК7 F 24 F 3/16, D 01 d 53/86.
Claims (3)
1. Способ очистки газовых выбросов, заключающийся в каталитическом окислении органических веществ и продуктов их разложения обработкой электрическим полем с одновременной каталитической обработкой газового потока каталитическим покрытием, размещенным на электродах, отличающийся тем, что обработку электрическим полем осуществляют ионизацией газового потока коронным разрядом с генерацией озона, атомарного кислорода, заряженных частиц аэрозолей и радикалов, причем каталитическое покрытие размещено на осадительных электродах, выполненных из газопроницаемых пеноматериалов, и синтезировано с бимодальным распределением пористости с типом кристаллизации агломератов коралловидной формы, за счет чего на поверхности осадительных электродов с каталитическим покрытием осуществляют процесс одновременного окисления органических соединений, сажи, восстановление оксидов азота и озона.
2. Устройство для осуществления способа очистки газовых выбросов по п.1, отличающееся тем, что осадительные электроды с каталитическим покрытием выполнены с возможностью прямого пропускания электрического тока или с вмонтированными в них теплогенерирующими элементами для нагрева каталитического покрытия до температуры, необходимой для каталитической обработки газового потока.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит вертикальный корпус.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101745/15A RU2286201C2 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101745/15A RU2286201C2 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004101745A RU2004101745A (ru) | 2005-06-27 |
RU2286201C2 true RU2286201C2 (ru) | 2006-10-27 |
Family
ID=35836386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004101745/15A RU2286201C2 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2286201C2 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481478C2 (ru) * | 2008-10-31 | 2013-05-10 | Вольво Ластвагнар Аб | Способ и устройство для холодного пуска двигателя внутреннего сгорания |
RU2508933C1 (ru) * | 2012-09-11 | 2014-03-10 | Алексей Викторович Крупцев | Способ и устройство для плазмохимической очистки газов от органических загрязнений |
RU2517714C2 (ru) * | 2008-04-22 | 2014-05-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Способ удаления загрязняющих примесей из отработавшего газа дизельного двигателя |
RU2541320C1 (ru) * | 2013-12-18 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Способ очистки газовых выбросов от полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз(а)пирена |
RU2614999C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий" | Способ высокотермического обезвреживания жидких, пастообразных, их смесей и твёрдых отходов |
RU2819354C1 (ru) * | 2022-12-06 | 2024-05-17 | Акционерное общество Производственно-конструкторское объединение "Теплообменник" (АО ПКО "Теплообменник") | Озоновый фильтр |
WO2024127071A1 (en) | 2022-12-15 | 2024-06-20 | Kuregyan Kamo | Method for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines and a device for its implementation |
-
2004
- 2004-01-20 RU RU2004101745/15A patent/RU2286201C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517714C2 (ru) * | 2008-04-22 | 2014-05-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Способ удаления загрязняющих примесей из отработавшего газа дизельного двигателя |
RU2481478C2 (ru) * | 2008-10-31 | 2013-05-10 | Вольво Ластвагнар Аб | Способ и устройство для холодного пуска двигателя внутреннего сгорания |
RU2508933C1 (ru) * | 2012-09-11 | 2014-03-10 | Алексей Викторович Крупцев | Способ и устройство для плазмохимической очистки газов от органических загрязнений |
RU2541320C1 (ru) * | 2013-12-18 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Способ очистки газовых выбросов от полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз(а)пирена |
RU2614999C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий" | Способ высокотермического обезвреживания жидких, пастообразных, их смесей и твёрдых отходов |
RU2819354C1 (ru) * | 2022-12-06 | 2024-05-17 | Акционерное общество Производственно-конструкторское объединение "Теплообменник" (АО ПКО "Теплообменник") | Озоновый фильтр |
WO2024127071A1 (en) | 2022-12-15 | 2024-06-20 | Kuregyan Kamo | Method for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines and a device for its implementation |
RU229417U1 (ru) * | 2024-07-31 | 2024-10-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Устройство для очистки выхлопных газов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004101745A (ru) | 2005-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3575687B2 (ja) | 内燃機関の排ガス浄化装置 | |
EP1683565B1 (en) | Method of treating exhaust gas and treating apparatus | |
US7498009B2 (en) | Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process | |
CN109268851B (zh) | 一种微波驱动无极紫外联合催化燃烧处理VOCs气体的方法和设备 | |
CN105521705A (zh) | 一种低温等离子体协同催化治理有机废气的方法 | |
CN104906951A (zh) | 一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置 | |
US20060153749A1 (en) | Device for purifying used air containing harmful substances | |
CN206660779U (zh) | 一种废气治理系统 | |
KR20080039643A (ko) | 오존/자외선/촉매의 하이브리드 시스템에 의한 휘발성유기화합물 및 악취 처리방법 | |
RU2286201C2 (ru) | Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления | |
CN212283456U (zh) | 一种废气处理系统 | |
CN206082107U (zh) | 一种工业有机废气净化装置 | |
CN1277888A (zh) | 一种有机废气的净化方法 | |
KR101817907B1 (ko) | 유해 및 악취가스 제거장치 | |
EP3454983A1 (en) | Clean gas stack | |
CN112237831A (zh) | 废气净化处理方法及装置 | |
Yamamoto et al. | PM and $\hbox {NO} _ {\rm x} $ Removal for Diesel Engine Emission Using Ozonizer and Chemical Hybrid Reactor | |
Yamamoto et al. | Novel $\hbox {NO} _ {\rm x} $ and VOC Treatment Using Concentration and Plasma Decomposition | |
KR100464167B1 (ko) | 촉매내장형 다단 저온플라즈마 반응기 | |
Akdemir et al. | Effect of dielectric barrier discharges on the elimination of some flue gases | |
KR20010097924A (ko) | 촉매연소 공기정화장치 | |
CN211514078U (zh) | 工业生产用废气高效净化处理系统 | |
CN216987080U (zh) | 一种高效低温等离子体催化氧化有机废气处理设备 | |
CN214159074U (zh) | 一种含氰化氢和有机硫的废气处理装置 | |
Koizumi et al. | An experimental NOx treatment in diesel engine combustion exhaust gases by non-thermal plasma and activated carbon filter combinations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100121 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120427 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210121 |