RU2739458C1 - Catalytic filter - Google Patents

Catalytic filter Download PDF

Info

Publication number
RU2739458C1
RU2739458C1 RU2019139524A RU2019139524A RU2739458C1 RU 2739458 C1 RU2739458 C1 RU 2739458C1 RU 2019139524 A RU2019139524 A RU 2019139524A RU 2019139524 A RU2019139524 A RU 2019139524A RU 2739458 C1 RU2739458 C1 RU 2739458C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
catalytic filter
purification
filter
tubular furnace
Prior art date
Application number
RU2019139524A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Артемьевич Платонов
Владимир Игоревич Платонов
Валерий Игоревич Платонов
Яков Андреевич Медведков
Никита Алексеевич Хоружев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority to RU2019139524A priority Critical patent/RU2739458C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739458C1 publication Critical patent/RU2739458C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to purification of air from organic impurities by oxidation thereof in the presence of a catalyst. Cleaned air can be further used as gas carrier for gas chromatography. Catalytic filter comprises a thermistor arranged on a nichrome wire cartridge with a deposited catalyst layer enclosed in a tubular furnace of stainless steel. Tubular furnace chamber makes volume of 3 millilitres, and its operating temperature is 240–250 °C.
EFFECT: technical result is reduction of resource and power costs during cleaning process, due to reduction of dimensions of catalytic filter device for air purification from volatile organic compounds.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке воздуха от примесей органической природы методом их окисления в присутствии катализатора. Очищаемый воздух может быть далее использован в качестве газа-носителя для газовой хроматографии.The invention relates to air purification from organic impurities by oxidation in the presence of a catalyst. The purified air can then be used as a carrier gas for gas chromatography.

Известен способ очистки воздуха от органических примесей, при котором воздух с примесями органических веществ, например бутанола, пропускают через зону импульсного газового разряда, затем очищаемый газ пропускают через блок фотокатализатора. Последний может содержать трубчатые стеклянные элементы, на которые нанесен слой TiO2. Фотокатализатор освещают источником света в видимом или ультрафиолетовом диапазонах. На стадии фотокатализа достигается полная очистка газа от примесей органических веществ (см.: Варгаузин А.А., Кузьмин Г.Н., Курганов С.В., Спичкин Г.Л., Чистов Е.К., способ очистки воздуха от органических примесей, RU 2071816 C1, 1997).There is a known method of air purification from organic impurities, in which air with impurities of organic substances, such as butanol, is passed through the zone of a pulsed gas discharge, then the gas to be purified is passed through a photocatalyst unit. The latter may contain tubular glass elements on which a TiO 2 layer is applied. The photocatalyst is illuminated with a light source in the visible or ultraviolet range. At the stage of photocatalysis, complete gas purification from organic matter impurities is achieved (see: A.A. Vargauzin, G.N. Kuzmin, S.V. Kurganov, G.L. Spichkin, E.K. Chistov, a method for air purification from organic impurities, RU 2071816 C1, 1997).

Известно адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, способное эффективно уничтожать периодические выбросы летучих загрязнений за один проход, без образования промежуточных соединений на выходе, состоящее из корпуса, фотокаталитического блока цилиндрической формы с УФ-лампой, вентилятора, пылевого фильтра с нанесенным адсорбентом, расположенного вокруг фотокаталитического блока (см.: Першин А.А., Старков М.В., адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, RU 33035 U1, 2003).Known adsorption-photocatalytic device for air purification from volatile pollutants, capable of effectively destroying periodic emissions of volatile pollutants in one pass, without the formation of intermediate compounds at the outlet, consisting of a housing, a cylindrical photocatalytic unit with a UV lamp, a fan, a dust filter with an applied adsorbent located around the photocatalytic unit (see: A.A. Pershin, M.V. Starkov, adsorption-photocatalytic device for air purification from volatile pollutants, RU 33035 U1, 2003).

Известно устройство для комбинированной очистки воздуха, состоящее из секций электростатической фильтрации, фотокаталитического окисления и адсорбционной очистки, осадительная часть электростатического фильтра укорочена, носители фотокатализатора выполнены из проводящего материала с сопротивлением менее 1 Мом и заземлены, и перед фотокаталитической секцией расположен блок озонирования, способствующий регенерации фотокатализатора при работе в сильно загрязненной атмосфере (см.: Козлов Д.В., Воронцов А.В., Мухин В.Ф., устройство для комбинированной очистки воздуха, RU 99348 U1, 2010).A device for combined air purification is known, consisting of sections of electrostatic filtration, photocatalytic oxidation and adsorption purification, the precipitation part of the electrostatic filter is shortened, the carriers of the photocatalyst are made of a conductive material with a resistance of less than 1 MΩ and are grounded, and an ozonation unit is located in front of the photocatalytic section, contributing to the regeneration of the photocatalyst when working in a highly polluted atmosphere (see: Kozlov D.V., Vorontsov A.V., Mukhin V.F., device for combined air purification, RU 99348 U1, 2010).

Недостатком известных устройств является достаточные сложность и громоздкость конструкций вследствие многоступенчатой системы очистки. Кроме того, известные устройства характеризуются высоким потреблением электроэнергии и высокой температурой реактора, не предполагающие их использование в полевых условиях.The disadvantage of the known devices is the sufficient complexity and bulkiness of the structures due to the multistage cleaning system. In addition, the known devices are characterized by high power consumption and high reactor temperatures, which do not imply their use in the field.

Известно устройство каталитического окисления газообразных соединений, которое состоит из корпуса с впускным и выпускным патрубками, внутри которого размещен блочный носитель, выполненный из открытоячеистой металлической пены, покрытой слоями вторичного носителя и каталитически активного вещества. При достижении блочным носителем стационарной рабочей температуры в устройстве протекает реакция каталитического окисления газообразных соединений, (см.: Данченко Ю.В., Дорогокупец Г.Л., Иванов О.Е., Кулаков С.В., Куприн П.Б., Мельников М.Ю., Перельман О.М., Рабинович А.И., устройство каталитического окисления газообразных соединений, RU 2305585 С2, 2005).Known device for catalytic oxidation of gaseous compounds, which consists of a housing with inlet and outlet pipes, inside which is placed a block carrier made of open-cell metal foam, covered with layers of secondary carrier and catalytically active substance. When the block carrier reaches a stationary operating temperature, the reaction of catalytic oxidation of gaseous compounds occurs in the device, (see: Danchenko Yu.V., Dorogokupets G.L., Ivanov O.E., Kulakov S.V., Kuprin P.B., Melnikov M.Yu., Perelman O.M., Rabinovich A.I., device for catalytic oxidation of gaseous compounds, RU 2305585 C2, 2005).

Известен фильтр каталитической очитки газа-носителя (азота, и одновременная очистка азота и воздуха), выпускаемый фирмой МЕТА-ХРОМ (г. Йошкар-Ола), содержащий нагреватель, помещенный в прямоугольный металлический корпус. Реактор данного фильтра выполнен в виде трубки из нержавеющей стали со штуцерами (паспорт МЕТ2. 508.005ПС.2001).Known filter for catalytic cleaning of carrier gas (nitrogen, and simultaneous purification of nitrogen and air), produced by META-CHROM (Yoshkar-Ola), containing a heater placed in a rectangular metal case. The reactor of this filter is made in the form of a stainless steel tube with fittings (passport MET2. 508.005PS.2001).

Наиболее близкими к изобретению по совокупности существенных признаков является разработанный в ЗАО СКБ «Хроматэк» (г. Йошкар-Ола) каталитический фильтр для очистки газов от примесей методом их нагрева до температуры 500-600°С в присутствии катализатора. Известный фильтр содержит кожух, внутри которого установлен реактор. Корпус реактора выполнен в виде герметичного цилиндра с присоединенными к нему входным и выходным трубопроводами для газа. На концах этих трубопроводов размещены входной штуцер, выходной штуцер и штуцер-пробка. Между реактором с нагревателем и кожухом фильтра размещен теплоизолирующий материал. В нижней части фильтра теплоизоляция отсутствует, поэтому часть входного трубопровода и выходной трубопровод осуществляют тепловую развязку между нагретым реактором и штуцерами. Боковой стенкой кожуха и теплоизолирующим материалом образован вентиляционный канал, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены вентиляционные отверстия. В результате тепловой развязки температура в нижней части фильтра близка к температуре окружающей среды. Тем самым обеспечивается продолжительный срок службы уплотнений штуцеров, (см: Иванов П.Б., Стариков А.И. ЗАО «Научный центр «Хроматек». Каталитический фильтр. RU 2205060 C1).The closest to the invention in terms of a combination of essential features is a catalytic filter developed at ZAO SKB Khromatek (Yoshkar-Ola) for purifying gases from impurities by heating them to a temperature of 500-600 ° C in the presence of a catalyst. The known filter contains a casing inside which a reactor is installed. The reactor vessel is made in the form of a sealed cylinder with inlet and outlet gas pipelines connected to it. At the ends of these pipelines, an inlet connection, an outlet connection and a plug connection are located. Thermal insulating material is placed between the reactor with the heater and the filter casing. There is no thermal insulation in the lower part of the filter, therefore, a part of the inlet pipeline and the outlet pipeline provide thermal decoupling between the heated reactor and the fittings. A ventilation channel is formed by a side wall of the casing and a heat-insulating material, and ventilation holes are made in the lower and upper parts of the casing. As a result of thermal decoupling, the temperature at the bottom of the filter is close to the ambient temperature. This ensures a long service life of the nozzle seals, (see: Ivanov PB, Starikov AI ZAO Scientific Center Chromatek. Catalytic filter. RU 2205060 C1).

К недостаткам известных устройств также можно отнести большие габариты устройств и необходимость создания высокой температуры в реакторе для проведения каталитического окисления органических соединений, содержащихся в воздухе.The disadvantages of the known devices can also be attributed to the large dimensions of the devices and the need to create a high temperature in the reactor for the catalytic oxidation of organic compounds contained in the air.

Задачей изобретения является уменьшение габаритов, потребления электроэнергии и снижение рабочей температуры реактора устройства каталитического фильтра для очистки воздуха от летучих органических соединений, что снижает ресурсные и энергетические затраты при осуществлении процесса очистки.The objective of the invention is to reduce the size, power consumption and reduce the operating temperature of the reactor of the catalytic filter device for air purification from volatile organic compounds, which reduces resource and energy costs during the purification process.

Эта задача решается за счет того, что каталитический фильтр, содержащий терморезистор, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали, при этом на нихромовую проволоку нанесен платиновый катализатор, камера трубчатой печи составляет объем в 3 миллилитра, причем ее рабочая температура составляет 240-250°С.This problem is solved due to the fact that a catalytic filter containing a thermistor located on a cartridge made of nichrome wire with a catalyst layer applied, enclosed in a stainless steel tubular furnace, while a platinum catalyst is applied to the nichrome wire, the tube furnace chamber has a volume of 3 milliliters , and its operating temperature is 240-250 ° C.

При решении поставленной задачи создается технический результат, который заключается в снижении ресурсных и энергетических затрат при осуществлении процесса очистки, за счет уменьшения габаритов устройства каталитического фильтра для очистки воздуха от летучих органических соединений.When solving this problem, a technical result is created, which consists in reducing resource and energy costs during the cleaning process, by reducing the size of the catalytic filter device for cleaning air from volatile organic compounds.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема каталитического фильтра. Каталитический фильтр содержит терморезистор 1, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора 2, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали 3.The invention is illustrated by a drawing, which shows a diagram of a catalytic filter. The catalytic filter contains a thermistor 1 located on a cartridge made of nichrome wire with an applied catalyst layer 2, enclosed in a stainless steel tube furnace 3.

Каталитический фильтр работает следующим образом: воздух поступает через капилляр в рабочую камеру фильтра, включающую терморезистор 1, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора 2, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали 3. При заполнении камеры фильтра очищаемым воздухом происходит его нагрев до температуры 240-250°С в присутствии катализатора. В результате летучие органические соединения, содержащиеся в воздухе, подвергаются окислению до углекислого газа.The catalytic filter works as follows: air enters through a capillary into the filter working chamber, which includes a thermistor 1 located on a nichrome wire cartridge with a catalyst layer applied 2, enclosed in a stainless steel tube furnace 3. When the filter chamber is filled with purified air, it is heated to temperatures 240-250 ° C in the presence of a catalyst. As a result, volatile organic compounds in the air are oxidized to carbon dioxide.

Использование предлагаемого каталитического фильтра позволяет значительно сократить расходы электроэнергии для проведения процедуры очистки воздуха, при этом устройство позволяет провести полное окисление летучих органических соединений в очищаемом воздухе.The use of the proposed catalytic filter can significantly reduce energy consumption for the air purification procedure, while the device allows complete oxidation of volatile organic compounds in the purified air.

Claims (1)

Каталитический фильтр, содержащий терморезистор, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали, отличающийся тем, что на нихромовую проволоку нанесен платиновый катализатор, камера трубчатой печи составляет объем в 3 миллилитра, при этом ее рабочая температура составляет 240-250°C.A catalytic filter containing a thermistor located on a cartridge made of nichrome wire with a catalyst layer applied, enclosed in a stainless steel tubular furnace, characterized in that a platinum catalyst is applied to the nichrome wire, the tube furnace chamber has a volume of 3 milliliters, while its operating temperature is 240-250 ° C.
RU2019139524A 2019-12-03 2019-12-03 Catalytic filter RU2739458C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139524A RU2739458C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Catalytic filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139524A RU2739458C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Catalytic filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739458C1 true RU2739458C1 (en) 2020-12-24

Family

ID=74062992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139524A RU2739458C1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Catalytic filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739458C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1041139A1 (en) * 1982-02-04 1983-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС в г.Свердловске Method of cleaning waste gases from organic substances
JPH0331510A (en) * 1989-06-27 1991-02-12 Mitsubishi Motors Corp Heater containing catalyst and control therefor
RU2117169C1 (en) * 1997-02-25 1998-08-10 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством Catalytic waste gas neutralizer of internal combustion engine
RU2205060C1 (en) * 2001-12-27 2003-05-27 Закрытое акционерное общество "Научный центр "Хроматэк" Catalytic filter
RU124183U1 (en) * 2012-05-04 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) DEVICE FOR CLEANING AIR AND WASTE GASES FROM TOXIC COMPONENTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1041139A1 (en) * 1982-02-04 1983-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС в г.Свердловске Method of cleaning waste gases from organic substances
JPH0331510A (en) * 1989-06-27 1991-02-12 Mitsubishi Motors Corp Heater containing catalyst and control therefor
RU2117169C1 (en) * 1997-02-25 1998-08-10 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством Catalytic waste gas neutralizer of internal combustion engine
RU2205060C1 (en) * 2001-12-27 2003-05-27 Закрытое акционерное общество "Научный центр "Хроматэк" Catalytic filter
RU124183U1 (en) * 2012-05-04 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) DEVICE FOR CLEANING AIR AND WASTE GASES FROM TOXIC COMPONENTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU747047B2 (en) Treatment of gaseous emissions
RU2331460C2 (en) Installation for filtration and removal of organic compounds, method of its manufacture and device for air conditioning, equipped with this installation
KR100986675B1 (en) Complex pollutant processing apparatus
KR101476285B1 (en) Air purifying filter with desorption means by microwave heating and air purifying device thereof
CN101778804A (en) Use ozone and sorbent material and/or particulate filter cleansing fluid
Taranto et al. Combining cold plasma and TiO2 photocatalysis to purify gaseous effluents: a preliminary study using methanol-contaminated air
CN106807177A (en) The gas cleaning plant and purification method of a kind of removing VOCs
KR20160136988A (en) SYSTEM FOR REMOVING VOCs USING MICROWAVE
KR101522890B1 (en) Air purifier or air pollution control system using composite metal oxide low temperature catalyst
KR100543529B1 (en) Air filtration system and method of the same
RU48815U1 (en) DEVICE FOR CLEANING AND DISINFECTION OF AIR (OPTIONS)
RU2739458C1 (en) Catalytic filter
KR102090873B1 (en) Apparatus for removing nitrogen oxide contained in waste gas using an adsorbent
JP4915979B2 (en) Fluid purification device
JP3780989B2 (en) Deodorizer
KR101645171B1 (en) NON-DEGRADABLE HAZARDOUS GAS PURIFICATION SYSTEM GENERATED IN THE SEMICONDUCTOR AND VOCs EMISSION PROCESS
JP2001170453A (en) Waste gas treating device
KR20090008222A (en) Particle burning in an exhaust system
KR200207225Y1 (en) Photocatalytic multiple reactor
JPH057394U (en) Photocatalyst water purifier
JP2005246255A (en) Ozone thermal decomposition method and ozone thermal decomposition apparatus
RU2497584C1 (en) Photo catalytic air cleaner
KR102480764B1 (en) Catalytic Oxidation System For Harmful Gas Treatment Having Heat Energy Supply Structure Using Carbon-Based Materials
KR20010037128A (en) Air pollution control device
CN219272598U (en) Exhaust gas treatment structure