Способ обезвреживания газовых выбросов от паров органических соединений и устройство для его осуществления

 

Использование: очистка газовых выбросов в химической, нефтехимической и машиностроительной отраслях промышленности. Сущность изобретения: газовые выбросы пропускают на стадии адсорбции через слой адсорбента, например морденита, и через слой адсорбента-катализатора, содержащего, мас. CuO 1,5 - 5,0; Cr₂O₃ 2,0 7,0, носитель алюмосиликат остальное. На стадии регенерации через слои пропускают кислородосодержащий газ при повышенной температуре, а продукты десорбции окисляют при пропускании через дополнительный слой адсорбента-катализатора идентичного состава. Устройство для осуществления способа включает адсорберы и каталитический реактор. Особенность устройства заключается в том, что в адсорберах по высоте последовательно установлены кольцевые кассеты, причем одна из них разделена на два отсека перфорированной перегородкой. 2 с. п. ф-лы, 3 ил. 3 табл.

Изобретение относится к технике обезвреживания промышленных газовых выбросов и может найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности, где требуется очистка газовых выбросов от токсичных органических веществ.

Известен способ обезвреживания газов от органических веществ, основанный на использовании алюмосиликата как носителя катализатора [1] Однако данный способ очистки не обеспечивает глубокого обезвреживания от органических веществ при его регенерации и требует захоронения алюмосиликата.

Наиболее близким к предложенному решению является способ обезвреживания газовых выбросов от органических веществ, заключающийся в сорбировании органических веществ на сорбенте-катализаторе из оксидов меди и хрома с последующей регенерацией путем каталитического окисления при подаче кислородосодержащего газа [2] Известна адсорбционная установка, включающая параллельно установленные адсорберы и каталитический реактор, соединенные газоотводящими и газоподводящими трубопроводами, содержащими запорную арматуру [3] Недостаток известной установки состоит в том, что она не обеспечивает полноты адсорбционного процесса при больших скоростях подаваемого газового потока, а в процессе регенерации возможны значительные выбросы вредных веществ в атмосферу, не отвечающих санитарным нормам.

Технической задачей изобретения является повышение степени очистки газовых выбросов, обеспечение экологической чистоты технологического процесса и пожаробезопасности проведения работ.

Это обеспечивается тем, что в способе обезвреживания газовых выбросов от органических веществ путем сорбирования органических веществ на сорбенте-катализаторе из оксидов меди и хрома с последующей десорбцией и каталитическим окислением кислородосодержащим газом, загрязненные органическими веществами газовые выбросы сначала пропускают через слой сорбента, в качестве которого используют природный цеолит, после чего газ поступает на основной сорбент-катализатор. Продукты десорбции пропускают через дополнительный сорбент-катализатор, имеющий следующий состав, мас. Алюмосиликат 88-96,5 Окислы меди 5,0-1,5 Окислы хрома 7,0-2,0 Способ обезвреживания газовых выбросов от органических соединений реализуется на устройстве, изображенном на фиг. 1-3.

Устройство для обезвреживания газовых выбросов от паров органических соединений содержит адсорберы 1, снабженные газопроводящими 2 и газоотводящими 3 трубопроводами, включающими запорную арматуру 4-8.

Устройство снабжено нагревателем воздуха 9, соединенным с адсорберами 1, и каталитическим аппаратом 10, соединенным с адсорберами 1 и с газоотводящими магистралями 11 сброса очищенных газов в атмосферу.

Адсорбер 1 содержит съемную крышку 12, соединенную фланцевым разъемом 13 с корпусом 14, входной патрубок 15 для горячего воздуха, входной патрубок 16 для вредных газовых выбросов, выходной патрубок 17 для выброса очищенных газов в атмосферу и соединения с каталитическим аппаратом 10.

Внутри адсорбера 1 смонтировано газораспределительное устройство 18 и две съемные цилиндрические кассеты 19 и 20, расположенные друг над другом. Кассеты имеют перфорированные обечайки, а верхняя кассета имеет дополнительную цилиндрическую перфорированную перегородку 21.

Верхняя кассета 20 с внутренней стороны заполнена природным цеолитом, например морденитом 16, а с наружной АКВ-3. Нижняя кассета 19 заполнена АКВ-3.

Каталитический аппарат 10 содержит на верхней крышке 22 засыпные патрубки 23, патрубок 24 для выхода очищенных газов. На нижней крышке расположен входной патрубок 25 с газораспределительным устройством 26.

Внутри корпуса 27 смонтирована кассета 28 цилиндрической формы с перфорированными обечайками 29. Внутри кассеты 28 помещены нагревательные элементы 30. Кассета 28 заполнена, например, АКВ-3.

Устройство работает следующим образом.

Газовые выбросы, содержащие, например, пары гептила, поступают через входной патрубок 16 и газораспределительное устройство 18 в адсорбер 1. Затем газовые выбросы поступают сверху в центральный канал верхней кассеты 20 и через внутреннюю перфорированную обечайку радиально расширяются в слое сначала модернита, а затем АКВ-3. Затем из простеночного зазора адсорбера 1 проходят вниз, фильтруются идентично через нижнюю кассету 19, а затем через нижний патрубок 17 сбрасываются в атмосферу.

Благодаря такой конструкции адсорбера исключается проскок неочищенных газовых выбросов, повышается КПД (сорбционная емкость) аппарата за счет существенного снижения скорости газового потока и наличия трех слоев адсорбента, кроме того снижается вероятность попадания конденсата на адсорбент, сорбционная емкость, например, по парам гептила достигает 36 мас.

По достижении предельной сорбционной емкости адсорбента в адсорбере 1 начинается проскок неочищенных газовых выбросов через аппарат.

Устройство переключается с режима улавливания вредных примесей в газовых выбросах на режим десорбции паров органических соединений с адсорбента с последующим их каталитическим окислением до безвредных продуктов.

Второй режим осуществляется путем подачи нагретого в нагревателе 9 воздуха до 423-473 К в адсорбер 1 и нагрева воздухом адсорбента, помещенного в кассетах 20 и 19. Нагретый воздух выносит продукты десорбции из слоя, например, морденита и направляет их на слой, например, АКВ-3. На АКВ-3 происходит каталитическое окисление паров органических соединений до безвредных продуктов, причем процесс идет за счет температуры экзотермической реакции окисления.

Недоокисленные продукты из адсорбера 1 поступают на каталитический аппарат 10, где на предварительно разогретом (до 450 К) слое АКВ-3 окончательно очищаются от вредных примесей и выбрасываются в атмосферу.

Благодаря двухступенчатой очистке и связанным с этим увеличением времени химических реакций достигается высокая степень обезвреживания вредных примесей во втором режиме работы устройства.

П р и м е р 1. На стадии сорбции были исследованы адсорбент-катализатор АКВ-3 и природный цеолит ПЦК-2. Сорбционную емкость определяли в статических и динамических условиях при 10-25^оС.

Скорость потока газа составила 0,15 м/с, высота слоя адсорбента 0,45 м, концентрация паров органических веществ 50-1400 г/м³.

Данные исследований представлены в табл. 1.

В стадии регенерации шихты и каталитического окисления сорбированных паров органических веществ адсорбент продували воздухом, подогретым до 37320 К. Скорость продувки поддерживали на уровне 0,05-0,1 м/с.

В результате опыта установлено, что процесс окисления всех исследуемых веществ протекает более интенсивно и глубоко на адсорбенте-катализаторе АКВ-3. Температура начала реакции 650-750 К.

Адсорбент-катализатор обеспечивает высокую степень очистки при оптимальных режимах организации процесса (см. табл. 2).

П р и м е р 2. В условиях примера 1 окисление гептила на адсорбенте-катализаторе осуществляли при различных количествах ингредиентов катализаторов.

В табл. 3 приведены характеристики процесса окисления сорбированного гептила на шести типах катализаторов.

Из табл. 3 видно, что наиболее эффективным сочетанием является первый и шестой составы, что соответствует формуле изобретения.

П р и м е р 3. В условиях примера 1 проводили регенерацию сорбированного гептила в адсорбере, но каталитический аппарат не подключали. При этом степень окисления гептила составила 89-91% П р и м е р 4. В условиях примера 1 проводили регенерацию сорбента-катализатора от гептила и окисление последнего, с подключением каталитического аппарата, заполненного дополнительным сорбентом-катализатором на 0,1 объема основного катализатора. При этом степень окисления составила 95-96% В продуктах окисления обнаружены вредные примеси формальдегида в количестве до 23 ПДК (предельно допустимых концентраций).

П р и м е р 5. В условиях примера 4 проводили регенерацию сорбента-катализатора от паров гептила, но каталитический аппарат был заполнен дополнительным сорбентом-катализатором на 1/2 объема основного катализатора. При этом степень очистки составила 99,4% Вредных продуктов неполного окисления гептила на выходе из каталитического аппарата не обнаружено.

Таким образом, устройство для обезвреживания органических соединений, снабженное нагревателем, адсорбером и каталитическим аппаратом, заполненным сорбентом-катализатором на 1/2 объема основного сорбента-катализатора, обеспечивает экологическую чистоту технологического процесса и пожаробезопасность проведения работ.

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания газовых выбросов от паров органических соединений адсорбцией при пропускании газовых выбросов через слой адсорбента-катализатора из оксидов меди и хрома на носителе с последующей регенерацией слоя адсорбента-катализатора при пропускании через него кислородсодержащего газа при повышенной температуре и окислением продуктов десорбции при пропускании через дополнительный слой адсорбента-катализатора идентичного состава, отличающийся тем, что используют адсорбент-катализатор на носителе из алюмосиликата при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Оксид меди (II) 1,5 5,0 Оксид хрома (III) 2,0 7,0 Алюмосиликат Остальное а предварительно очищенные газовые выбросы пропускают через слой природного цеолита.

2. Устройство обезвреживания газовых выбросов от паров органических соединений адсорбцией, содержащее адсорберы и каталитический реактор, соединенные технологическими трубопроводами с запорной арматурой, отличающееся тем, что в адсорберах последовательно по высоте установлены кассеты цилиндрической формы с перфорированными обечайками, причем одна из кассет разделена два отсека перфорированной кольцевой перегородкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4