Установка термокаталитической очистки отходящих низконапорных газов

Установка термокаталитической очистки отходящих низконапорных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химической , нефтеперерабатывающей промьшшенности, может использоваться и в других отраслях промышленности. где требуется очистка газа от органических тугоплавких пылевидных примесей . Изобретение позволяет повысить безопасность и надежность работы установки за счет включения смесителя с каталитическими секциями между топкой дымовых газов и реактором дожига с насыпным слоем катализатора . Смеситель имеет тангенциальный ввод дымовых газов и ввод отходящих неочищенных газов в виде диффузора с лепестками, образующими попарно друг с другом щели, что позволяет интенсифицировать процессы смешения , плавления и испарения тугоплавких органических примесей. Каталитические секции имеют цилиндрическую вставку и продольные пластины, покрытые катализаторной пленкой. В этих секциях обеспечивается частичное окисление огранических примесей, в результате этого снижаются теплозатраты и гидравлическое сопротивление всей системы в целом. Основной реактор дожига имеет корзину в виде усеченных конусов для крупнозернистого насыпного слоя катализатора с вводом очищаемых газов в вершину конуса . 2 з.п. ф-лы, 7 ил. с (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК (19) (И) А1 (50 4 1

1 б б (;.;М .1 г?яб-„: г ф. 1г л.. б г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21 ) 3952979/31-26 (22) 28.07.85 (46) 23,06.87. Бюл. йг 23 (?1) Уфимский нефтяной институт и

Уфимский нефтеперерабатывающий завод им. XXII съезда КПСС (72) P.Х.Мухутдинов, Н.А.Самойлов, В.К.Синельникова, С.А.Ситников, P.P,AçìåòoB, А.Н.Аюпов, Ю.В.Чуркин, М.К.Хлопочкин, Г.И.Соболева и Т.И.Ханнанов (53) 66.023(088.8) . (56) Цыбенко А.В. Очистка отходящих газов производства фталевого ангидрида на промьппленной установке термокаталитического дожигания. — Химическая технология, 1983, Ф 4.

Роль химии в охране окружающей среды. Сб. научных трудов. — Киев:

Наукова думка, 1985, с. 76-77, 145147. (54) УСТАНОВКА ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ НИЗКОНАПОРНЫХ ГА30В (57) Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей промьппленности, может использоваться и в других отраслях промьппленности, где требуется очистка газа от органических тугоплавких пылевидных примесей. Изобретение позволяет повысить безопасность и надежность работы установки за счет включения сме- сителя с каталитическими секциями между топкой дымовых газов и реактором дожига с насыпным слоем катализатора. Смеситель имеет тангенциальный ввод дымовых газов и ввод отходящих неочищенных газов в виде диффузора с лепестками, образующими попарно друг с другом щели, что позволяет интенсифицировать процессы смешения, плавления и испарения тугоплавких органических примесей ° Каталитические секции имеют цилиндрическую вставку и продольные пластины, покрытые катализаторной пленкой. В этих секциях обеспечивается частичное окисление огранических примесей, в результате этого снижаются теплозатраты и гидравлическое сопротивление всей системы в целом, Основной реактор дожига имеет корзину в виде усеченных конусов для крупнозернистого насыпного слоя катализатора с вводом очищаемых газон в вершину конуса. 2 э,п. ф-лы, 7 ил.

1 131

Изобретение относится к очистке кислородсодержащих отходящих газов от паровых и тугоплавких пылевидных пирофорных примесей органических веществ, например, производства пиромеллитового или фталевого ангидрида и может быть использовано в нефтепе1 рерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, образующих подобные отходящие газы, Целью изобретения является повышение пожаровэрывобезопасности, надежности работы и упрощение ремонта установки.

На фиг, 1 схематично показана установка термокаталитической очистки, общий вид; на фиг ° 2 — диффузор, поперечный разрез; на фиг. 3 — регулируемое крепление лепестков диффузара; на фиг. 4 — кольцевая пластина, вид спереди; на фиг. 5 — цилиндрическая вставка, поперечный разрез; на фиг. 6 — секция пластин экэотермического нагревателя, поперечный разрез; на фиг. 7 — пластины экэотермического нагревателя с параллельным расположением, установленные в чередующихся секциях горизонтально или вертикально относительно потока очищенных газов.

Установка термокаталитической очистки газов состоит иэ топки 1, смесителя-сепаратора 2, экзотермического нагревателя 3, реактора 4 с насыпным слоем катализатора и рекуператора 5 тепла.

Смеситель-сепаратор 2 имеет тангенциальный ввод 6 дымовых газов и ввод загрязненного газа в виде сопла-диффузора 7, выполненного из конических лепестков с расходящимися щелями. Лепестки 8 имеют основание

9 с фигурной щелью 10 и крепятся болтами 11, Во избежание прохождения дымовых газов из смесителя-сепаратора 2 непосредственно в газоход, минуя диффузор, между диффузором и корпусом нагревателя установлена кольцевая пластина 12 с продувочными отверстиями .3, выполненными в виде круглых или щелевидных отверстий. Смеситель-сепаратор 2 соединен с первой секцией экэотермического нагревателя 3, в которой расположена цилиндрическая вставка 14 с каталитическим покрытием 15, Последующие секции нагревателя снабжены пластинами 16, установленными горизонтально или вертикально. Пластины 16 по8282 2

f5

55 крыты с обеих сторон катализаторной пленкой. Число секций и их взаимное расположение может варьироваться в зависимости от исходной концентрации органических тугоплавких частиц и скорости потока очищаемого газа, В реакторе 4 размещена каталиэаторная корзина, выполненная иэ системы проницаемых усеченных конусов, заполненной катализатором. Реактор 4 в верхней части имеет люки 17 для загрузки катализатора и люк 18 для выгрузки катализатора.

Установка термокаталитической очистки работает следующим образом, Балансовое количество топлива и нагретого в рекуператоре 5 тепла воздуха подается в топку 1, образующиеся в результате сгорания топлива дымовые газы с температурой 700- .

900 С по газоходу подаются через тангенциальный патрубок 6 в цилиндрический корпус смесителя-сепаратора 2, образуя закрученный поток дымовых газов, и поступают далее через щели между коническими лепестками диффузора 7 в зону смешения с отходящими газами. Отходящие газы с температурой 50-150 С, содержащие пылевидные органические частицы, поступают в смеситель через штуцер и за счет сил внутреннего трения, взаимодействуя с закрученным потоком дымовых газов в диффуэоре, также приходят в однонаправленное вращаемое состояние, при этом частицы оплавляются и частично испаряются. Развиваемые . при этом центробежные силы отбрасывают наиболее крупные частицы пирофорных тугоплавких органических веществ на внутреннюю поверхность лепестков 8 диффузора, имеющую температуру, близкую к температуре дымовых газов (700-900 С), при этом частицы интенсивно плавятся, испаряются и подвергаются термодеструкции.

Таким образом, в смесителе-отстойнике 2 происходит первая стадия сепа-. рации с отделением и термодеструкцией наиболее крупных пирофорных частиц. В зависимости от расхода очищаемого газа и размеров частиц пыли, подлежащих сепарации положение лепестков 8 может регулироваться с изменением места закрепления основания

9 лепестков с фигурной щелью !О с помощью болта 11. На выходе иэ диффузора 7 происходит интенсивное смешение частично очищенных отходящих

13182

40 и дымовых газов, продолжающееся в объеме цилиндрической вставки первой секции экзотермического нагревателя, при этом катализаторная пленка на поверхности цилиндрической вставки обеспечивает частичное термокаталитическое окисление частиц пирофорной пыли, попадающих на поверхность вставки, препятствуя ее накоплению и созданию взрывоопасной ситуации jp при возгорании больших масс пирофорных веществ. При прохождении очищаемых между пластинами 16 секций экэотермического нагревателя происходит испарение оставшейся массы пирофорных частиц средних размеров, а также части мелких частиц. Частицы органических веществ попадают на поверхность пластины 16, покрытой катализаторной пленкой, подвергаются плавле- 20 нию, испарению и термокаталитическому окислению. Выделение тепла за счет экэотермической реакции частичного термокаталитического окисления пылевидных частиц позволяет снизить 25 температуру и расход дымовых газов при сохранении расчетной температуры очищаемых газов на входе в каталитимеский реактор 4. При высоких скоростях очищаемого газа секции экэотермического нагревателя 3 устанавливают с параллельным горизонтальным расположением пластин 16, что увеличивает площадь осаждения частиц при сохранении режима идеального вытеснения при движении очищаемого

35 газа. При низких скоростях очищаемого газа целесообразно секции экзотермического нагревателя 3 устанавливать взаимно перпендикулярно с их разворотом относительно продольной о оси на 90, что обеспечивает выравнивание структуры потока очищаемого» газа при его движении за счет дополнительной турбулизации газа. Таким образом в секциях экзотермического нагревателя 3 происходит вторая стадия сепарации газа -с отделением средних и мелких пирофорных частиц и переводом твердых пылевидных веществ в парообразное сос50 тояние.

Далее частично очищенные газы поступают в каталитический реактор

4, проходят насыпной слой катализатора и подвергаются глубокой термокаталитической очистке от паров органических веществ и продуктов термодестрчкции пылевидных пирофорных

S2 4 веществ, полученных на первой и второй стадиях очистки. Коническое исполнение катализаторной корзины с вершиной конуса, направленной вниз навстречу потоку очищаемого газа, позволяет снизить дезактивацию катализатора и повысить надежность работы реактора, так как в случае поступления в реактор с очищаемым газом частички пирофорных веществ, не подвергнувшиеся термодеструкции на первой и второй стадиях, за счет инерционности осаждаются лишь на вершинной части катализаторной корзины

Очищенные газы из реактора 4 поступают в рекуператор 5 тепла, отдавая

25-30 тепла воздуху, а затем выбрасываются в атмосферу. Исходный воздух газодувкой (не показана) подается в рекуператор 5 тепла, нагревается и поступает в топку 1. B рекуператоре 5 тепла интенсифицируется теплообмен между воздухом и очищенным отходящим газом благодаря отсутствию отложений на теплообменных поверхностях.

Технико-экономические преимущества предлагаемой установки термокаталитической очистки отходящих газов следующие.

Использование смесителя-сепаратора и экзотермического нагревателя позволяет исключить накопление пирофорных органических веществ, провести сепарацию частиц пыли по размерам со стадийной термодеструкцией их в .областях с оптимальными температурами процесса, частично осуществить очистку газа от частиц "органики с утилизацией теплоты. реакции их окисления, что уменьшает теплозатраты на процесс в целом.

Установка рекуператора тепла отходящих газов на линии воздуха повышает надежность работы установки, так как полностью исключает возможность загорания в нем каких-либо продуктов.

Конструктивное оформление установки позволяет снизить дезактивацию катализатора за счет установки дополнительных устройств, что повышает эффективность и надежность установки.

Конструктивное оформление установки в целом позволяет за счет трехстадийной очистки отходящих -газов (смеситель-сепаратор, секции с пластинами экзотермического нагревателя, каталитический реактор) разгрузить

1318282

5 работу каталитического реактора, снизить толщину слоя катализатора и, соответственно, затраты на катализатор и гидравлическое сопротивление при прохождении газов через реактор.

Формула и з о б р е т е н и я

1 ° Установка термокаталитической очистки отходящих низконапорных газов от паровых и пылевидных тугоплав- 1р ких пирофорных примесей, включающая топку — источник дымового газа, каталитический реактор с насыпным слоем катализатора, рекуператоры тепла очищенных газов, соединенные между собой газоходами, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения пожаровзрывобезопасности . и надежности работы, она снабжена смесителем-сепаратором с тангенциальным вводом продуктов сгорания топлива и экзотермическим нагревателем с пластинами с каталитическим покрытием, установленными последовательно между топкой и каталитическим реактором, причем рекуператор тепла установлен на линии подачи воздуха в топку.

2, Установка по и. 1, о т л ичающая с я тем, что, сцель.::,: упрощения ремонта, экзотермический нагреватель выполнен в виде съемных цилиндрических секций, начиненных пластинами, покрытыми термостойкой катализаторной пленкой, установленными в чередующихся секциях горизонтально или вертикально относительно потока очищенных газов.

3. Установка по пц. 1 и 2, о т— л -и ч а ю щ а я с я тем, что ввод продуктов сгорания смесителя-сепара; тора выполнен в виде сопла диффузора из расходящихся конических лепестков, размещенных с эксцентриситетом друг относительно друга и расположенных в пространстве между корпусом смесителя-сепаратора и лепестками на выходе из диффузора, снабженного кольцевой пластиной с отверстиями, при этом лепестки попарно образуют между собой регулируемые щели, направленные нормально по отношению вводимому в топку потоку отходящих газов.

1318282

1318282

Фиа 7

Составитель А.Телесницкий

Техред Л. Олийнык

Редактор И.Николайчук

Корректор А.Ильин

Заказ 245?/6

Тираж 510

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проектная, 4