Авторский материал: Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов

Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов Батура П. И. Для очистки промышленных газовых выбросов от органических примесей и вредных сернистых соединений применяют различные методы: абсорбционные, термические, адсорбционные, каталитические и комбинированные. Наиболее перспективные — термические и каталитические методы обезвреживания органических примесей в газовых выбросах химических, коксохимических, металлургических заводов и других предприятий. Они надежны, дешевы и достаточно эффективны [1—3]. Процессы глубокого термокаталитического окисления проводят в специальных реакторах, которые обычно работают в двух режимах: стационарном и нестационарном. Термокаталитические реакторы производительностью 5, 10 и 25 тыс. м3/ч разрабатывает Институт газа АН УССР. Они отличаются компактностью, простотой в изготовлении и надежностью. Реактор представляет собой конструкцию башенного типа, включающую многоходовой трубчатый воздухоподогреватель — рекуператор, встроенный смешивающий воздухоподогреватель и газовую горелку, в верхней части размещена каталитическая камера (рис. 1). Реактор оборудован системой КИПиА, позволяющей выполнять по заданной программе пусковые и остановочные операции, а также поддерживать оптимальный тепловой режим с соблюдением требований безопасности. Реакторы производительностью 5 и 10 тыс. м3/ч с платиновым катализатором внедрены и успешно работают [4]. В Дзержинском филиале НИИОгаза (г. Дзержинск Горьковской обл.) выполнены работы по обезвреживанию газов от окислительных колонн синтеза жирных кислот [5]. Установка производительностью 25—30 тыс. м3/ч включает двухполочный реактор и два теплообменника. Температура газов в I ступени 190—200, во II 240— 450 °С, а на выходе из слоев катализатора достигает соответственно 250—450 и 330—580 °С. Высота слоя катализатора 300—350 мм, линейная скорость потока газов приблизительно 1 м/с, степень очистки после II ступени 99 %. Имеются данные о реакторе, работающем в нестационарном режиме, т. е. в режиме переключения направления потока реакционной смеси. В таком реакторе можно проводить обезвреживание разбавленных органических выбросов и оксида углерода [6, 7]. На рис. 2 представлен реактор с катализатором на сетке, предназначенный для окисления метанола [8]. Самым простейшим аппаратом является реактор с неподвижным слоем катализатора (рис. 3). Однако в нем трудно равномерно распределить поток газов и избежать градиентов температуры по слою катализатора, а также предотвратить разложение реагентов на перегретых участках при снижении скорости реакции на ненагретых. Более сложен полочный реактор с несколькими слоями катализатора (рис. 4). В нем поток газа лучше распределяется и охлаждается между слоями, причем можно вводить горячий и холодный газ, а в разных слоях поместить разные катализаторы; кроме того, можно избирательно заменять слой дезактивированного контакта и поддерживать различную температуру в слоях. В работе [9] приведены результаты моделирования каталитического реактора очистки отходящих газов лакокрасочного производства. В газах концентрация органических примесей не превышала 500 мг/м3 (циклогексан, н-ксилол, пентан и др.). Даны рекомендации по выбору оптимального режима и экономики процесса. Основные данные: сопротивление системы не более 4 кПа, высота слоя катализатора 50—200 мм; температура процесса 425—450 °С, скорость газа в реакторе 0,6 м/с, время контакта 0,12 с. Реактор производительностью 50 тыс. м3/ч разработан Дзержинским филиалом НИИОгаза и серийно изготовляется заводом химического машиностроения (г. Пенза). Его диаметр 500 мм, высота 2200 мм. Рис. 1. Термокаталитический реактор: 1— входные патрубки; 2 — выходной канал; 3 — теплообменник; 4 — газовая горелка; 5 —катализатор Рис. 2. Реактор с катализатором в виде сетки: 1—сетка; 2—люк и смотровое окно; 3— термопары; I, II—соответственно вход и выход газов Рис. 3. Реактор с неподвижным слоем катализатора: 1—газораспределитель; 2—камера смешения; 3—катализатор; 4— решетка; 5 — термопары; I—ввод газов; II—очищенные газы Рис.4. Полочный реактор: 1-опорная сетка; 2-слой катализатора; I-ввод газов; II-ввод холодного воздуха; III-очищенные газы Институтом газа АН УССР совместно с конструкторским бюро и мастерскими опытного производства разработана установка, действующая на комбинате печати “Радянська Україна”. Основные данные реактора: объем катализатора 0,4 м3, температура процесса 380 °С, сопротивление 1,8 кПа; габариты 3,5*3,5*8 м, масса установки до 6 т. Рис. 5. Реактор с двухкольцевым размещением катализатора: 1— корзины с катализатором; 2 — внутреннее кольцо с катализатором; I, II—соответственно вход и выход газов; III—выгрузка катализатора; IV—загрязненные газы Минский конструкторско-технологический экспериментальный институт разработал простейшие реакторы УСК-39, УСК-41 и др. На рис. 5 показан реактор с двухкольцевым размещением катализатора конструкции Дзержинского филиала НИИОгаза. В этом же институте создан реактор для дожигания газов от сушильных камер окрасочных линий машиностроительных заводов (рис. 6). Подача газов осуществлена по кольцевому каналу, где они смешиваются с дымовыми газами от сжигания жидкого или газообразного топлива. Рис. 6. Реактор: 1—катализатор; 2—воздухораспределитель; 3—горелка, 4 — распределитель газов; I—ввод газов; II—очищенные газы; III—топливо Рис. 7. Каталитический реактор: 1—катализатор; 2—панельные горелки; 3—кожухотрубчатый теплообменник; I—природный газ; II, III—соответственно выход и вход газов В аппарате Гипрогазоочистки (рис. 7) газы поступают в трубное пространство теплообменника и далее в реактор, где смешиваются с дымовыми газами сжигания топлива в панельных горелках, проходят через слой катализатора, а затем через межтрубное пространство теплообменника сбрасываются в атмосферу. Аппараты, представленные на рис. 6 и 7, прошли промышленные испытания и хорошо зарекомендовали себя в рабочих режимах. Наиболее многочисленны реакторы со встроенными рекуператорами тепла типа ТКВ. Технические характеристики таких реакторов приведены в работе [10]. Подобные аппараты применяют в Польше; они разработаны Проектным бюро охраны природы “Проат” (рис. 8). В Германии создан реактор типа КВ, в корпусе которого размещен слой катализатора и теплообменник (рис. 9). Разработано пять типоразмеров таких реакторов производительностью от 5 да 25 тыс. м3/ч. Иногда рекуператор тепла примыкает к реактору. Такие установки имеются в ФРГ и Англии. В Венгрии, Франции и США внедрены установки с верхней подачей газа по кольцевым каналам [11]. Рис. 8. Реактор типа ТКВ: 1—горелка; 2—отражатель; 3—катализатор; I—ход газов; II—топливо; III—очищенные газы Рис. 9. Реактор типа КВ: 1—катализатор; 2—теплообменник; 3—горелка; I—загрязненные газы; II—очищенные газы; III-топливо Имеются данные о работе опытно-промышленной установки для очистки газов, которая разработана в Ленинградском технологическом институте совместно с Институтом катализа СО АН СССР. Температура в слое катализатора достигает 450—500 °С. Таким образом, каталитический способ очистки газовых выбросов от органических примесей внедрен в различных отраслях промышленности. Однако большинству реакторов присущи недостатки: пери... ВНИМАНИЕ! Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)! Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте: Ваш id: Пароль: РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ