RU2194570C2 - Reactor for catalytic cleaning of gases - Google Patents
Reactor for catalytic cleaning of gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194570C2 RU2194570C2 RU2000132545A RU2000132545A RU2194570C2 RU 2194570 C2 RU2194570 C2 RU 2194570C2 RU 2000132545 A RU2000132545 A RU 2000132545A RU 2000132545 A RU2000132545 A RU 2000132545A RU 2194570 C2 RU2194570 C2 RU 2194570C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- chamber
- gases
- electric heaters
- mixer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химическому аппаратостроению и может использоваться для каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота, а также газов, образующихся при производстве азотной кислоты, разделении серной и азотной кислот и др. Кроме того, реактор может использоваться для каталитического обезвреживания газов от органических примесей. The invention relates to chemical apparatus engineering and can be used for catalytic purification of exhaust gases from nitrogen oxides, as well as gases generated during the production of nitric acid, separation of sulfuric and nitric acids, etc. In addition, the reactor can be used for catalytic neutralization of gases from organic impurities.
Известны контактные аппараты для обезвреживания отходящих газов от органических веществ и оксидов азота в так называемом нестационарном режиме [Патент РФ 1829173, B 01 D 53/34, 1997; патент РФ 2058186, 10.09.99, авт. свид. СССР 1011950, B 01 D 53/34, 15.04.1983, авт. св. CCCР 1535619, 15.01.90, pat. PL 154894, B 01 D 53/36, 28.02.1992; патент РФ 2064331, B 01 J 8/04, 16.03.1994]. Known contact devices for the neutralization of exhaust gases from organic substances and nitrogen oxides in the so-called non-stationary mode [RF Patent 1829173, B 01 D 53/34, 1997; RF patent 2058186, 09/10/999, ed. testimonial. USSR 1011950, B 01 D 53/34, 04/15/1983, ed. St. CCCP 1535619, 1/15/90, pat. PL 154894, B 01 D 53/36, 02/28/1992; RF patent 2064331, B 01
Характерной особенностью таких аппаратов является необходимость подвода тепла в зону химической реакции для проведения процесса в автотермическом режиме. Как правило, отходящие газы имеют низкие концентрации компонентов, подлежащих обезвреживанию, их адиабатический разогрев сравнительно невысок, и процесс обезвреживания в стационарном режиме осуществить невозможно. Вводимое в зону реакции дополнительное тепло увеличивает адиабатический разогрев до величины, необходимой для поддержания процесса обезвреживания в автотермическом режиме. A characteristic feature of such devices is the need to supply heat to the chemical reaction zone for carrying out the process in an autothermal mode. As a rule, the exhaust gases have low concentrations of components to be neutralized, their adiabatic heating is relatively low, and the neutralization process in a stationary mode is impossible. The additional heat introduced into the reaction zone increases the adiabatic heating to the value necessary to maintain the neutralization process in an autothermal mode.
Наиболее близким является контактный аппарат, описанный в [Pat. PL 154894, B 01 D 53/36, 28.02.1992]. Аппарат (фиг.1) состоит из вертикального цилиндрического металлического корпуса с плоским днищем и крышкой, на которой снизу установлены электронагреватели. Корпус аппарата разделен вертикальной перегородкой на две камеры, в которых на колосниковых решетках размещены два одинаковых по объему слоя инертной насадки, на которых сверху насыпаны одинаковые по объему слои катализатора. Снизу, под колосниковыми решетками, расположены штуцеры подвода - отвода газа. The closest is the contact apparatus described in [Pat. PL 154894, B 01 D 53/36, 02.28.1992]. The apparatus (Fig. 1) consists of a vertical cylindrical metal case with a flat bottom and a lid, on which electric heaters are mounted below. The casing of the apparatus is divided by a vertical partition into two chambers, in which two inert layers of equal volume are placed on the grate grids, on which catalyst layers of the same volume are poured on top. Below, under the grate, there are gas inlet and outlet fittings.
При работе контактного аппарата катализатор нагревают до температуры начала химической реакции, очищаемый газ подают сначала в одну камеру, а выводят из аппарата через другую камеру. Через определенное время, называемое полуциклом, подачу газа в камерах меняют на противоположное, осуществляя тем самым нестационарный режим обезвреживания. При этом тепло химической реакции постоянно находится в слоях катализатора. При низких концентрациях газов, подлежащих обезвреживанию, когда собственного тепла химической реакции для ее проведения в автотермическом режиме не хватает, дополнительное тепло вводят путем включения электронагревателей. During the operation of the contact apparatus, the catalyst is heated to the temperature of the onset of the chemical reaction, the gas to be purified is first supplied to one chamber, and removed from the apparatus through another chamber. After a certain time, called a half-cycle, the gas supply in the chambers is reversed, thereby implementing an unsteady mode of neutralization. In this case, the heat of the chemical reaction is constantly in the catalyst beds. At low concentrations of gases to be rendered harmless, when the intrinsic heat of the chemical reaction is insufficient to carry it out in autothermal mode, additional heat is introduced by switching on the electric heaters.
Конструкция контактного аппарата по прототипу не дает возможности проводить очистку газа в более экономичном режиме из-за сравнительно больших теплопотерь в окружающую среду - особенно в зоне высоких температур (~400oС над слоем катализатора), через крышу аппарата. Кроме того, из-за переключения направления подачи газа одна половина цилиндрической стенки корпуса по периметру и другая ее половина работают в переменном температурном режиме, т. е. цилиндр по сечению нагрет неравномерно, что вызывает переменные напряжения и снижает его механическую прочность и устойчивость. Для полного перемешивания всего объема реакционной смеси в зоне, где установлены электронагреватели, необходимо смесительное устройство, которого в прототипе нет. Его отсутствие компенсируется избыточным количеством катализатора, что экономически нецелесообразно.The design of the contact apparatus according to the prototype does not allow gas purification in a more economical mode due to the relatively large heat loss to the environment - especially in the high temperature zone (~ 400 o С above the catalyst bed), through the roof of the apparatus. In addition, due to the switching of the gas supply direction, one half of the cylindrical wall of the housing along the perimeter and the other half operate in a variable temperature regime, i.e. the cylinder is heated unevenly over the cross section, which causes alternating stresses and reduces its mechanical strength and stability. For complete mixing of the entire volume of the reaction mixture in the area where the electric heaters are installed, a mixing device is needed, which is not in the prototype. Its absence is compensated by an excess amount of catalyst, which is not economically feasible.
Изобретение решает задачу упрощения конструкции аппарата и увеличения надежности его работы. The invention solves the problem of simplifying the design of the apparatus and increasing the reliability of its operation.
Задача решается следующей конструкцией реактора. The problem is solved by the following reactor design.
Реактор (фиг. 1) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 со штуцерами ввода-вывода газа 2, конической крышки 3 и плоского днища 4. Внутреннее пространство разделено глухой горизонтальной перегородкой 5 на две камеры - верхнюю I и нижнюю II, соединенные между собой центральной опорной трубой-смесителем 6 с внутренними турбулизирующими перегородками 7. В каждой камере на колосниковых решетках 8 размещен слой интертной насадки 9 (например, кольца Рашига) и сверху насадки - слой катализатора 10. Сверху каждой камеры, над слоем катализатора размещены съемные пакеты электронагревателей в виде ТЭНов, размещенных в кассетах, в каждой из которых, снизу и в торце, имеются окна 12 для прохода газа, остальное сечение реактора перекрыто глухой перегородкой 13. В верхней камере II крышка 3 экранирована от теплопотерь дополнительной перегородкой 14. Для селективной каталитической очистки газов от оксидов азота в середине смесителя 6 установлен коллектор-распылитель газа 16 с отверстиями, соединенный трубопроводом 15 со штуцером 17 подвода восстановителя (аммиака, аммиачной воды). Для каталитической очистки газов от органических и других примесей установка деталей 15, 16 и 17 не требуется. The reactor (Fig. 1) consists of a vertical
При этом достигаемый технический результат от использования всей совокупности описанных выше существенных признаков заключается в снижении металлоемкости и стоимости реактора, уменьшении теплопотерь в окружающую среду и, как следствие, уменьшении количества тепла, подводящего в зону реакции. Moreover, the technical result achieved by using the entire combination of the essential features described above is to reduce the metal consumption and the cost of the reactor, reduce heat loss to the environment and, as a result, reduce the amount of heat entering the reaction zone.
Работа реактора осуществляется следующим образом. The operation of the reactor is as follows.
Перед пуском слои катализатора и прилегающую к ним часть инертной насадки нагревают до 280-380oС путем подачи атмосферного воздуха попеременно через штуцеры 2 в камеру I, затем подают отходящий газ с температурой 60-80oС. (Ход газа во время первого полуцикла показан на фиг.2 сплошными стрелками). Холодный очищаемый газ, проходя через слой инертной насадки 9 и слой катализатора 10, в камере I нагревается, как в регенеративном теплообменнике до температуры, при которой реакция селективного восстановления протекает с достаточно высокой скоростью при 280-380oС. Одновременно в газовый поток, содержащий оксид азота, через распылительный коллектор 16 подают восстановитель, который по ходу потока перемешивается в смесителе 6, затем через пакеты нагревателей 11 и окна 12 реакционная смесь дополнительно перемешивается и поступает в камеру II на слой катализатора 10, где оксиды азота окончательно восстанавливаются, тепло прореагировавшей смеси поглощается в инертной насадке 9, после чего смесь через боковой штуцер 2 выходит из аппарата в атмосферу.Before starting, the catalyst layers and the adjacent part of the inert nozzle are heated to 280-380 ° C. by supplying atmospheric air alternately through
Через определенный промежуток времени направление движения очищаемого газового потока изменяют на противоположное (второй полуцикл) и реакционная смесь проходит тот же путь, но в обратном направлении (на фиг.1 показан штриховыми стрелками). По истечении заданного промежутка времени направление подачи холодного газа опять меняют на противоположное, осуществляя тем самым непрерывную работу реактора в так называемом нестационарном режиме. При этом количество вводимого в реакционную смесь тепла регулируется нагревателями 11 в зависимости от концентрации примесей в очищаемом газе. After a certain period of time, the direction of movement of the gas stream being cleaned is reversed (the second half-cycle) and the reaction mixture goes the same way, but in the opposite direction (shown by dashed arrows in Fig. 1). After a predetermined period of time, the direction of supply of cold gas is again reversed, thereby realizing continuous operation of the reactor in the so-called non-stationary mode. The amount of heat introduced into the reaction mixture is controlled by the heaters 11 depending on the concentration of impurities in the gas being purified.
Предлагаемое изобретение имеет сходные признаки с прототипом. The present invention has similar features with the prototype.
Контактный аппарат предназначен для селективной очистки газов от оксидов азота, от органических примесей и др. The contact apparatus is designed for the selective purification of gases from nitrogen oxides, from organic impurities, etc.
Контактный аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус, днище и крышку. The contact apparatus includes a vertical cylindrical body, a bottom and a cover.
Контактный аппарат имеет две колосниковые решетки, на которых размещены слои инертной насадки и слои катализатора на них. The contact apparatus has two grates, on which layers of inert packing and catalyst layers are placed on them.
У контактного аппарата имеются штуцеры для входа очищаемого газа и выхода очищенного газа. The contact apparatus has fittings for the inlet of the purified gas and the outlet of the purified gas.
В зоне между слоями катализатора установлены электронагреватели. In the area between the catalyst layers installed electric heaters.
Корпус аппарата разделен перегородкой на две камеры. The casing of the device is divided by a partition into two chambers.
Отличительные признаки следующие:
корпус аппарата разделен на две камеры горизонтальной перегородкой;
камеры расположены в корпусе друг над другом;
камеры соединены друг с другом вертикальной трубой-смесителем, размещенной по оси верхней камеры;
съемные электронагреватели размещены в горизонтальных смесителях с отверстиями для прохода через них газа;
для процесса селективного восстановления оксидов азота в центральной части трубы-смесителя установлен коллектор-распылитель, к которому подводят восстановитель в виде жидкой или паровой фазы.Distinctive features are as follows:
the case of the device is divided into two chambers by a horizontal partition;
cameras are located in the housing one above the other;
chambers are connected to each other by a vertical pipe-mixer, placed along the axis of the upper chamber;
removable electric heaters are placed in horizontal mixers with holes for gas to pass through them;
For the process of selective reduction of nitrogen oxides in the central part of the mixer pipe, a collector-sprayer is installed, to which the reducing agent is supplied in the form of a liquid or vapor phase.
Пример 1. Example 1
На фиг.1 показана конструкция ректора, предназначенного для селективной каталитической очистки газов от оксидов азота. Figure 1 shows the design of a reactor designed for the selective catalytic purification of gases from nitrogen oxides.
Производительность по газу 5-10 тыс.м3/ч.Gas productivity 5-10 thousand m 3 / h.
Количество катализатора АВК-10 -6 м3 (5,4 т).The amount of catalyst AVK-10 -6 m 3 (5.4 t).
Количество инертной насадки -14 м3 (9,8 т).The amount of inert nozzle -14 m 3 (9.8 t).
Концентрация оксидов азота 2-3 г/м3,
Температура нитрозных газов 20-30oС,
Температура газа в аппарате:
- максимальная, в зоне реакции, 450oС,
- рабочая, в слое катализатора, 320-350oС,
- на входе-выходе газа в аппарат переменная в течение полуцикла 20-200oС,
- начала химической реакции 180-200oС.The concentration of nitrogen oxides 2-3 g / m 3 ,
The temperature of nitrous gases 20-30 o With
Gas temperature in the device:
- maximum, in the reaction zone, 450 o C,
- working, in the catalyst bed, 320-350 o C,
- at the inlet-outlet of the gas into the apparatus variable for a half-cycle of 20-200 o C,
- the beginning of the chemical reaction 180-200 o C.
Расчетное гидравлическое сопротивление 400 мм вод. ст. Estimated hydraulic resistance of 400 mm of water. Art.
Суммарная расчетная мощность электронагревателя 56 кВт. The total rated power of the electric heater is 56 kW.
Для осуществления процесса по заданным условиям - объема газа, концентрации примесей, количества катализатора и инертной насадки, гидравлического сопротивления и др. требований, диаметр реактора составил 2,8 м с общей его высотой 7,4 м. To carry out the process under given conditions - gas volume, impurity concentration, amount of catalyst and inert packing, hydraulic resistance and other requirements, the diameter of the reactor was 2.8 m with a total height of 7.4 m.
Расчетные теплопотери от аппарата в окружающую среду составляют до 10500 ккал/ч (при окружающем воздухе с температурой - 40oС), что составляет ~21% от установленной мощности электронагревателей.The calculated heat loss from the apparatus to the environment is up to 10,500 kcal / h (at ambient air with a temperature of 40 o C), which is ~ 21% of the installed capacity of electric heaters.
Пример 2 (прототип). То же, что и в примере 1. Example 2 (prototype). Same as in example 1.
Расчетные теплопотери в окружающую среду на 32% больше, чем в аппарате в примере 1, и составляют ~13860 ккал/ч. The calculated heat loss to the environment is 32% more than in the apparatus in example 1, and is ~ 13860 kcal / h.
Таким образом, предлагаемая конструкция реактора более компактна, что снижает теплопотери в окружающую среду. Металлические стенки корпуса в каждом сечении по периметру испытывают одинаковые температурные напряжения. Thus, the proposed reactor design is more compact, which reduces heat loss to the environment. The metal walls of the body in each section along the perimeter experience the same temperature stresses.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132545A RU2194570C2 (en) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Reactor for catalytic cleaning of gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132545A RU2194570C2 (en) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Reactor for catalytic cleaning of gases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2194570C2 true RU2194570C2 (en) | 2002-12-20 |
| RU2000132545A RU2000132545A (en) | 2003-01-10 |
Family
ID=20243964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132545A RU2194570C2 (en) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Reactor for catalytic cleaning of gases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194570C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT6433B (en) | 2015-12-07 | 2017-08-10 | Vilniaus Gedimino technikos universitetas | Catalytic polluted gas treatment device and method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1980000125A1 (en) * | 1978-05-26 | 1980-02-07 | Caterpillar Tractor Co | Multistage catalytic reactor |
| SU1535619A1 (en) * | 1988-03-04 | 1990-01-15 | Институт катализа СО АН СССР | Reaction apparatus for oxidation of sulphur dioxide |
| RU2058186C1 (en) * | 1994-03-16 | 1996-04-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Reactor for catalytic processes realization |
-
2000
- 2000-12-26 RU RU2000132545A patent/RU2194570C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1980000125A1 (en) * | 1978-05-26 | 1980-02-07 | Caterpillar Tractor Co | Multistage catalytic reactor |
| SU1535619A1 (en) * | 1988-03-04 | 1990-01-15 | Институт катализа СО АН СССР | Reaction apparatus for oxidation of sulphur dioxide |
| RU2058186C1 (en) * | 1994-03-16 | 1996-04-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Reactor for catalytic processes realization |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT6433B (en) | 2015-12-07 | 2017-08-10 | Vilniaus Gedimino technikos universitetas | Catalytic polluted gas treatment device and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100993563B1 (en) | Device to oxidize and decompose volatile organic compounds with preheating function | |
| EP3137745A1 (en) | Compact selective catalytic reduction system for nitrogen oxide reduction in the oxygen-rich exhaust of 500 to 4500 kw internal combustion engines | |
| HU208498B (en) | Method for catalytic firing organic compounds and catalytic firing apparatus for firing organic compounds | |
| WO1998026214A1 (en) | Process and apparatus for gas phase exothermic reactions | |
| RU66975U1 (en) | CATALYTIC SYSTEM FOR IMPLEMENTATION OF HETEROGENEOUS REACTIONS | |
| RU2194570C2 (en) | Reactor for catalytic cleaning of gases | |
| US5728183A (en) | Shift reactor for use with an underoxidized burner | |
| JP7715797B2 (en) | Reactor assembly, sulfur-containing waste treatment system, method for burning sulfur-containing waste, and method for producing sulfuric acid by regenerating sulfur-containing waste | |
| CN113262617B (en) | A desulfurization and denitrification system | |
| CN113318578A (en) | Flue gas treatment system and method based on gas-liquid mixed phase discharge plasma | |
| KR100464167B1 (en) | Multi layer non-thermal plasma/catalyst reactor | |
| RU2306440C1 (en) | Method of and device for cleaning exhaust gases | |
| PL126861B1 (en) | Method of catalytically purifying gases | |
| RU2264852C1 (en) | Catalytic reactor for purification of gaseous outbursts from nitrogen oxide with the help of ammonia, combined with a spiral countercurrent heat exchanger-recuperator | |
| CA2784914C (en) | Hybrid reactor with two reaction zones | |
| RU2171430C1 (en) | Device for thermocatalytic cleaning of ventilation effluents from painting chambers | |
| CN219441217U (en) | Low-temperature denitration device for flue gas of coal-fired power plant | |
| KR102887287B1 (en) | NOx treatment device equipped with a multi-injection nozzle unit and a system that supplies ozone water containing microbubbles in the form of an air jet | |
| CN220633702U (en) | High concentration sulfur dioxide degree of depth recovery system in tandem type flue gas | |
| SU1724336A1 (en) | Apparatus for removal organic admixtures from waste gas | |
| CN212492397U (en) | An integrated device for purification, adsorption and desorption of activated coke desulfurization and denitration flue gas | |
| RU2000132545A (en) | CATALYTIC GAS CLEANING REACTOR | |
| RU2064331C1 (en) | Contact apparatus for selective catalytic removing of nitric oxide from gas | |
| KR100879800B1 (en) | Waste gas treatment scrubber | |
| RU2426689C1 (en) | Apparatus for producing nitrogen oxides for producing nitric acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091227 |