SU1773456A1

SU1773456A1 - Device for cleaning waste gases from combustible components

Info

Publication number: SU1773456A1
Application number: SU904849404A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr L Shelygin; Ansis N Kyushis; Nina A Belova; Aleksandr V Kleshchar
Original assignee: Pribaltijskij Sektor Ts Pk B R
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-11-07

Description

Изобретение относится к очистке парогазовых смесей от углеродов и может найти применение в электротехнической, химической, машиностроительной отраслях промышленности.The invention relates to the purification of steam-gas mixtures from carbon and can find application in the electrical, chemical, engineering industries.

Известно устройство для очистки газовых выбросов от горючих компонентов, содержащее контуры адсорбционной очистки и регенерации насыщенного горючими компонентами слоя адсорбера. Контур адсорбционной очистки состоит из вентилятора и адсорбера. Контур регенерации насыщенного адсорбента включает адсорбер, соединенный штуцером подвода газовых выбросов через вентилятор последовательно с нагревателем и каталитическим реактором, а штуцером отвода очищенного потока - со штуцером отвода продуктов каталитического окисления каталитического реактора, образуя замкнутый контур циркуляции десорбирующего газового потокаадсорбер вентилятор - нагреватель - каталитической реактор - адсорбер.A device is known for cleaning gas emissions from combustible components, containing the contours of adsorption cleaning and regeneration of the adsorbent layer saturated with combustible components. The adsorption cleaning circuit consists of a fan and an adsorber. The regeneration circuit of the saturated adsorbent includes an adsorber connected in series with the heater and the catalytic reactor, and the outlet of the cleaned stream with the outlet of the catalytic oxidation products of the catalytic reactor, forming a closed loop of the desorbing gas stream, adsorber-heater-catalytic reactor - adsorber.

В известном устройстве газовые выбросы пропускают через слой адсорбента при температуре 20-40°С, адсорбируют содержащиеся в них горючие компоненты, а затем насыщенный слой адсорбента регенерируют при температуре 240-300°С циркулирующими продуктами каталитического окисления десорбированных горючих компонентов.In the known device, gas emissions are passed through an adsorbent bed at a temperature of 20-40 ° C, the combustible components contained in them are adsorbed, and then a saturated adsorbent bed is regenerated at a temperature of 240-300 ° C by the circulating products of catalytic oxidation of desorbed combustible components.

Недостатком известного технического решения является низкая надежность от возгорания угольного адсорбента в стадии его регенерации высокотемпературными продуктами каталитического окисления десорбента с повышенным содержанием кислорода.A disadvantage of the known technical solution is the low reliability of ignition of a coal adsorbent in the stage of its regeneration by high-temperature products of catalytic oxidation of a desorbent with a high oxygen content.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для очистки отходящих газов от примесейClosest to the invention in technical essence is a device for cleaning exhaust gases from impurities

SU„„ 1773456А1 углеводородов, содержащее контур адсорбционной очистки и контур регенерации насыщенного адсорбента циркулирующими продуктами каталитического окисления десорбируемых примесей углеводородов, включающий шунтирующий газоход, продуктов регенерации, расположенный между адсорбером и каталитическим реактором. В известном устройстве отходящие газы пропускают через слой активированного угля, примеси углеводородов адсорбируют, после чего насыщенный слой адсорбента регенерируют циркулирующими продуктами каталитического окисления десорбированных углеводородов, причем газовый поток после слоя активированного угля частично пропускают, минуя каталитический реактор, и объединяют с продуктами каталитического окисления.SU „„ 1773456A1 hydrocarbon containing an adsorption purification loop and a saturated adsorbent regeneration circuit with circulating catalytic oxidation products of desorbed hydrocarbon impurities, including a shunt duct, regeneration products located between the adsorber and the catalytic reactor. In the known device, the exhaust gases are passed through an activated carbon layer, hydrocarbon impurities are adsorbed, after which the saturated adsorbent layer is regenerated by the circulating catalytic oxidation products of desorbed hydrocarbons, and the gas stream after the activated carbon layer is partially passed bypassing the catalytic reactor, and combined with the catalytic oxidation products.

Недостатками известного технического решения являются значительные потери тепла производств каталитического окисления, а также ограничение продолжительности эксплуатации угольного адсорбента, лимитируемое высоким содержанием окислителя (кислорода) в регенерирующем потоке в начальных стадиях регенерации адсорбента.The disadvantages of the known technical solutions are significant heat losses of the catalytic oxidation production, as well as the limitation of the duration of operation of the carbon adsorbent, limited by the high content of oxidizing agent (oxygen) in the regeneration stream in the initial stages of regeneration of the adsorbent.

Целью изобретения является повышение экономической эффективности и увеличение продолжительности работы слоя угольного адсорбента.The aim of the invention is to increase economic efficiency and increase the duration of the coal adsorbent layer.

На чертеже схематично представлено устройство для очистки газовых выбросов от горючих компонентов. Устройство содержит адсорбционно-каталитический реактор 1, вентилятор 2, контур 3 циркуляции регенерирующего газового потока с газоходами: 4 - продуктов десорбции и 5 - продуктов каталитического окисления горючих компонентов, газоход 6 газовых выбросов и газоход 7 очищенного газового потока. Адсорбционно-каталитический реактор 1 имеет цилиндрический корпус 8, внутри которого коаксиально размещен ограниченный газопроницаемыми сетками кольцевой слой, образуемый двумя сегментами: секцией 9 адсорбента и секцией 10 катализатора. Секции 9 и 10 отделены одна от другой металлическими перегородками 11. В качестве адсорбента в секцию 9 загружен, например, активированный уголь типа. АР-3, в качестве катализатора в секции 10 размещен, например, катализатор типа КЦМП палладиевое покрытие на нихромовой проволоке. На опорной плите 12 адсорбционно-каталитического реактора 1 во внутрикольцевом пространстве установлены: штуцер 13 подвода газовых выбросов, штуцер 14 подвода водяного пара, барботажный испаритель 15 конденсата продуктов десорбции. На опорной плите 12 в кольцевом полом пространстве между секций 9 адсорбента и корпусом 8 установлен штуцер 16 отвода конденсата продуктов десорбции, который соединен с барботажной ванной испарителя 15. Барботажная ванна и наделоевое пространство испарителя 15 соединены штуцером 17 с напорным патрубком вентилятора 2. На крышке 18 адсорбционно-каталитического реактора 1 во внутрикольцевом пространстве крепится электронагреватель 19, который выполнен на базе ТЭН-темных энергоизлучателей и является источником инфракрасного излучения на цилиндрические поверхности слоев в секциях 9 адсорбента и 10 катализатора. На газоходе 5 продуктов каталитического окисления горючих компонентов установлен продувочный штуцер 20.The drawing schematically shows a device for cleaning gas emissions from combustible components. The device contains an adsorption-catalytic reactor 1, fan 2, circulation loop 3 of the regenerating gas stream with flues: 4 - desorption products and 5 - products of catalytic oxidation of combustible components, a gas duct 6 gas emissions and a duct 7 purified gas stream. The adsorption-catalytic reactor 1 has a cylindrical body 8, inside which an annular layer bounded by gas-permeable grids is coaxially placed, which is formed by two segments: adsorbent section 9 and catalyst section 10. Sections 9 and 10 are separated from each other by metal partitions 11. As an adsorbent in section 9, for example, activated carbon of the type is loaded. AP-3, as a catalyst in section 10, for example, a catalyst of the type KCMP palladium coating on nichrome wire is placed. On the base plate 12 of the adsorption-catalytic reactor 1 in the inner ring space there are installed: a nozzle 13 for supplying gas emissions, a nozzle 14 for supplying water vapor, a bubbler evaporator 15 of the condensate of desorption products. On the base plate 12 in the annular hollow space between the adsorbent sections 9 and the housing 8, a condensate discharge pipe 16 for desorption products is connected, which is connected to the bubble bath of the evaporator 15. The bubble bath and the allotment space of the evaporator 15 are connected by a nozzle 17 to the discharge pipe of fan 2. On the cover 18 adsorption-catalytic reactor 1 in the inner ring space is mounted electric heater 19, which is made on the basis of TEN-dark energy emitters and is a source of infrared radiation to the cylinder typical surfaces of the layers in sections 9 of the adsorbent and 10 of the catalyst. At the duct 5 products of the catalytic oxidation of combustible components, a purge fitting 20 is installed.

Для регулирования режимов работы устройство укомплектовано шиберами 21-27 и вентилями 28-30.To regulate operating modes, the device is equipped with gates 21-27 and valves 28-30.

Устройство для очистки газовых выбросов от горючих компонентов работает следующим образом. Газовые выбросы, например, воздух, содержащий пары толуола, этилового спирта, ацетона с суммарной концентрацией 4-6 г/м³ при температуре 20°С при открытом положении шиберов 21,22 и 23 направляют в адсорбционно-каталитический реактор 1, пропускают со скоростью 0,25 м/с через секцию 9 адсорбента, где горючие компоненты газовых выбросов адсорбируются, а очищенный газовый поток через газоход 7 выводят, например, в атмосферу,A device for cleaning gas emissions from combustible components works as follows. Gas emissions, for example, air containing vapors of toluene, ethyl alcohol, acetone with a total concentration of 4-6 g / m ³ at a temperature of 20 ° C with the open position of the shutters 21,22 and 23 are sent to the adsorption-catalytic reactor 1, passed at a speed 0.25 m / s through the adsorbent section 9, where the combustible components of the gas emissions are adsorbed, and the cleaned gas stream through the gas duct 7 is discharged, for example, into the atmosphere,

После насыщения адсорбента в секции 9 горючими компонентами (появление их в газоходе 7) устройство для очистки газовых выбросов переводят на режим регенерации адсорбента. Для этого шиберы 21,22 и 23 закрывают, открывают вентили 29 и 30, шибер 25 и через штуцер 14 во внутрикольцевоё пространство адсорбционно-каталитического реактора 1 подают водяной пар, например, с температурой 110-160°С, при этом газовые выбросы и очищенные газы, находящиеся в реакторе и газоходах, вытесняются через штуцер 20, например, в источник образования газовых выбросов, после чего шибер 25 закрывают. Проходя через'слой адсорбента в секции 9 и от контакта с металлическими коммуникациями устройства, водяной пар конденсируется, при этом из насыщенного горючими компонентами адсорбента последние начинают десорбироваться, и образующаяся жидкая смесь воды и горючих компонентов через штуцер 16 поступает в барботажную ванну испарителя 13.After saturation of the adsorbent in section 9 with combustible components (their appearance in the gas duct 7), the device for cleaning gas emissions is transferred to the regeneration mode of the adsorbent. For this, the shutters 21,22 and 23 are closed, the valves 29 and 30 are opened, the gate 25 and through the nozzle 14 water vapor is supplied into the intracellular space of the adsorption-catalytic reactor 1, for example, with a temperature of 110-160 ° С, while gas emissions and cleaned the gases in the reactor and flues are displaced through the nozzle 20, for example, into a source of gas emissions, after which the gate 25 is closed. Passing through the adsorbent layer in section 9 and from contact with the metal communications of the device, water vapor condenses, while the latter begin to desorb from the adsorbent saturated with combustible components, and the resulting liquid mixture of water and combustible components through the nozzle 16 enters the bubbler bath of the evaporator 13.

По достижении в секции 9 адсорбента постоянной температуры (близкой температуре водяного пара) закрывают вентиль 29, включают электронагреватель 19, вентилятор 2, открывают шиберы 22 и 26 и в контуре 3 через газоход 5 организуют циркуляцию парогазовой смеси. Подтерморадиационным воздействием электронагревателя 19 адсорбционные горючие компоненты из облучаемых внутренних слов секции 9 десорбируются при температуре 160-200°С и в потоке циркулирующей парогазовой смеси через электронагреватель 19 поступает в разогреваемую конвективно и терморадиационным облучением электронагревателя 19 секцию 10, где в слое катализатора при температуре 320380°С окисляются до нейтральных продуктов - диоксида углерода и воды. Для обеспечения полного каталитического окисления горючих компонентов в секции 10 открытием шибера 21 в адсорбционно-каталитический реактор подают необходимое количество окислителя (газовые выбросы, воздух), избыточное количество продуктов каталитического окисления из контура 3 циркуляции регенерирующего газового потока выводят через продувочный штуцер 20 открытием шибера 25.When the adsorbent reaches constant temperature in the section 9 (close to the temperature of water vapor), the valve 29 is closed, the electric heater 19 is turned on, the fan 2 is turned on, the shutters 22 and 26 are opened, and the gas-vapor mixture is circulated through the gas duct 5. Under the heat-radiation effect of the electric heater 19, the adsorption combustible components from the irradiated internal words of section 9 are desorbed at a temperature of 160-200 ° C and in section 20 of the circulating vapor-gas mixture enters section 10 heated by convective and thermo-radiation irradiation of the electric heater, where in the catalyst layer at a temperature of 320 380 ° From oxidized to neutral products - carbon dioxide and water. To ensure the complete catalytic oxidation of combustible components in section 10 by opening the gate 21, the required amount of oxidizing agent (gas emissions, air) is fed into the adsorption-catalytic reactor, an excess amount of catalytic oxidation products from the regeneration gas stream circulation circuit 3 is removed through the purge nipple 20 by opening the gate 25.

Генерируемый в контуре 3 регенерирующий газовый поток направляют в секцию 9 адсорбента, где под термическим и вытеснительным воздействиями десорбируют горючие компоненты, адсорбированные на внешних слоях адсорбента секции 9, и продукты десорбции по газоходу 4 при открытом положении шибера 24 подают в контур 3, где после смешения с циркулирующим регенерирующим газовым потоком их вентилятором 2 частично направляют на циркуляцию через секцию 9 адсорбента, а частично - на секцию 10 катализатора где конвективно десорбируемые горючие ком поненты каталитически окисляют до нейтральных продуктов.The regenerating gas flow generated in circuit 3 is sent to the adsorbent section 9, where, under thermal and displacement effects, the combustible components adsorbed on the outer layers of the adsorbent of section 9 are desorbed, and the desorption products along the gas duct 4 at the open position of the gate 24 are fed to circuit 3, where after mixing with a circulating regenerating gas stream, their fan 2 is partially directed to the circulation through the adsorbent section 9, and partially to the catalyst section 10 where the convectively desorbed combustible components catalytically oxidized to neutral products.

Для нейтрализации компонента воды и горючих компонентов открытием вентиля 28 и шибера 27 через штуцер 17 в барботажную ванну и надслоевое пространство испарителя 15 подают регенерирующий газовый поток, жидкую смесь испаряют и в циркулирующем потоке направляют в секцию 10 катализатора, где испарившиеся горючие компоненты окисляют до нейтральных продуктов.To neutralize the water component and combustible components by opening the valve 28 and the gate 27 through the nozzle 17, a regenerating gas stream is fed into the bubble bath and the superlayer space of the evaporator 15, the liquid mixture is evaporated and sent to the catalyst section 10 in a circulating stream, where the evaporated combustible components are oxidized to neutral products .

При снижении горючих компонентов в контуре 3 до 0 электронагреватель 19 выключают, шиберы 24,25,26 и 27 и вентили 28 и 30 закрывают и при открытом положении шиберов 21,22 и 23 при включенном вентиляторе 2 охлаждают адсорбент в секции 9 воздухом, после чего в устройство подают газовые выбросы с целью из очистки от горючих компонентов.When the combustible components in circuit 3 are reduced to 0, the electric heater 19 is turned off, the shutters 24,25,26 and 27 and the valves 28 and 30 are closed, and when the shutters 21,22 and 23 are open when the fan 2 is on, the adsorbent in section 9 is cooled by air, and then gas emissions are supplied to the device for the purpose of purification from combustible components.

Claims

Claim

1. A device for cleaning gas emissions from combustible components, containing adsorption and catalytic sections, an electric heater connected to a closed loop with a fan and process pipes, characterized in that, in order to increase economic efficiency by increasing the duration of operation of the carbon adsorbent, adsorption and the catalytic sections are placed in a single annular layer with a segmented arrangement in it, while the electric heater is located in the inner annular a space of the layer.

2. The device according to claim 1, wherein the device is equipped with a bubble condensate evaporator connected to the pressure pipe of the fan.