RU2040313C1 - Method and apparatus to neutralize gas emissions from vapors of organic compounds - Google Patents

Abstract

FIELD: purification of gasses emissions. SUBSTANCE: gas emissions on stage of adsorption are passed through layer of adsorbent, for example, mordenite, and through layer of adsorbent-catalyst, that has mass of CuO 1.5 5.0, Cr₂O₃ 2.0 7.0, carrier alumosilicate the rest. At stage of regeneration oxygen-containing gas under increased temperature is passed through layers and products of desorption are oxidized during passing through additional layer of adsorbent-catalyst of identical composition. Apparatus to realize method has adsorbers and catalytic reactor. Special feature of the apparatus is that in adsorbers ring-type magazines are set in series according their height. In the case one of magazines is divided for two sections by perforated partition. EFFECT: method and apparatus are used in chemical, petrochemical industries. 2 cl, 3 dwg, 3 tbl

Description

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. The invention relates to techniques for the neutralization of industrial gas emissions and can find application in chemical, petrochemical, engineering and other industries where it is necessary to clean gas emissions from toxic organic substances.

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.A known method of the neutralization of gases from organic substances, based on the use of aluminosilicate as a catalyst carrier [1]
However, this cleaning method does not provide a deep neutralization from organic substances during its regeneration and requires the disposal of aluminosilicate.

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.Closest to the proposed solution is a method of neutralizing gas emissions from organic substances, which consists in sorbing organic substances on a sorbent-catalyst from oxides of copper and chromium, followed by regeneration by catalytic oxidation with the supply of oxygen-containing gas [2]
Known adsorption installation, including parallel mounted adsorbers and a catalytic reactor connected by gas and gas pipelines containing valves [3]
A disadvantage of the known installation is that it does not ensure the completeness of the adsorption process at high speeds of the supplied gas stream, and during the regeneration process significant emissions of harmful substances into the atmosphere that do not meet sanitary standards are possible.

Технической задачей изобретения является повышение степени очистки газовых выбросов, обеспечение экологической чистоты технологического процесса и пожаробезопасности проведения работ. An object of the invention is to increase the degree of purification of gas emissions, ensuring environmental cleanliness of the process and fire safety of the work.

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.This is ensured by the fact that in the method of neutralizing gas emissions from organic substances by sorbing organic substances on a sorbent-catalyst from copper and chromium oxides, followed by desorption and catalytic oxidation with an oxygen-containing gas, the gas emissions contaminated with organic substances are first passed through a sorbent layer, which is used as natural zeolite, after which the gas enters the main sorbent catalyst. Desorption products are passed through an additional sorbent catalyst having the following composition, wt. Aluminosilicate 88-96.5 Copper oxides 5.0-1.5 Chromium oxides 7.0-2.0
The method of neutralizing gas emissions from organic compounds is implemented on the device shown in FIG. 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. A device for neutralizing gas emissions from vapors of organic compounds contains adsorbers 1 equipped with gas-conducting 2 and gas-exhausting 3 pipelines, including valves 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. The device is equipped with an air heater 9 connected to the adsorbers 1, and a catalytic apparatus 10 connected to the adsorbers 1 and to the exhaust pipes 11 of the discharge of purified gases into the atmosphere.

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. The adsorber 1 contains a removable cover 12 connected by a flange connector 13 to the housing 14, an inlet pipe 15 for hot air, an inlet pipe 16 for harmful gas emissions, an outlet pipe 17 for discharging purified gases into the atmosphere and connecting to a catalytic apparatus 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. Inside the adsorber 1, a gas distribution device 18 and two removable cylindrical cassettes 19 and 20 located one above the other are mounted. The cassettes have perforated shells, and the upper cassette has an additional cylindrical perforated partition 21.

Верхняя кассета 20 с внутренней стороны заполнена природным цеолитом, например морденитом 16, а с наружной АКВ-3. Нижняя кассета 19 заполнена АКВ-3. The upper cassette 20 from the inside is filled with natural zeolite, for example mordenite 16, and from the outside AKV-3. The lower cassette 19 is filled with AKV-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. The catalytic apparatus 10 contains on the top cover 22 the charge nozzles 23, the pipe 24 for the release of purified gases. On the bottom cover is an inlet pipe 25 with a gas distribution device 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. Inside the casing 27, a cylindrical cassette 28 with perforated shells 29 is mounted. Inside the cassette 28, heating elements 30 are placed. The cassette 28 is filled, for example, AKV-3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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. Gas emissions containing, for example, heptyl vapors, enter through the inlet pipe 16 and gas distribution device 18 to the adsorber 1. Then, gas emissions enter the central channel of the upper cassette 20 from above and expand radially in the layer of first modernite and then AKB- through the perforated inner shell. 3. Then from the wall gap of the adsorber 1 pass downward, are filtered identically through the lower cassette 19, and then through the lower pipe 17 are discharged into the atmosphere.

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. Thanks to this design of the adsorber, the leakage of untreated gas emissions is eliminated, the efficiency (sorption capacity) of the apparatus is increased due to a significant decrease in the gas flow rate and the presence of three layers of adsorbent, in addition, the probability of condensate getting on the adsorbent is reduced, for example, sorption capacity for heptyl vapor reaches 36 wt. .

По достижении предельной сорбционной емкости адсорбента в адсорбере 1 начинается проскок неочищенных газовых выбросов через аппарат. Upon reaching the maximum sorption capacity of the adsorbent in the adsorber 1, the breakthrough of untreated gas emissions through the apparatus begins.

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. The device switches from the mode of trapping harmful impurities in gas emissions to the mode of desorption of vapors of organic compounds from the adsorbent, followed by their catalytic oxidation to harmless products.

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. The second mode is carried out by supplying the air heated in the heater 9 to 423-473 K in the adsorber 1 and heating the adsorbent placed in the cartridges 20 and 19. The heated air removes the desorption products from the layer, for example, mordenite and directs them to the layer, for example, ACB -3. At AKV-3, catalytic oxidation of vapors of organic compounds to harmless products occurs, and the process is due to the temperature of the exothermic oxidation reaction.

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. Under-oxidized products from adsorber 1 enter the catalytic apparatus 10, where on a preheated (up to 450 K) layer AKV-3 they are finally cleaned of harmful impurities and released into the atmosphere.

Благодаря двухступенчатой очистке и связанным с этим увеличением времени химических реакций достигается высокая степень обезвреживания вредных примесей во втором режиме работы устройства. Thanks to two-stage cleaning and the associated increase in the time of chemical reactions, a high degree of neutralization of harmful impurities is achieved in the second mode of operation of the device.

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.PRI me R 1. At the sorption stage, the AKV-3 adsorbent catalyst and the PCC-2 natural zeolite were studied. Sorption capacity was determined in static and dynamic conditions at 10-25 ^about C.

Скорость потока газа составила 0,15 м/с, высота слоя адсорбента 0,45 м, концентрация паров органических веществ 50-1400 г/м³.The gas flow rate was 0.15 m / s, the adsorbent layer height was 0.45 m, the vapor concentration of organic substances was 50-1400 g / m ³ .

Данные исследований представлены в табл. 1. The research data are presented in table. 1.

В стадии регенерации шихты и каталитического окисления сорбированных паров органических веществ адсорбент продували воздухом, подогретым до 373±20 К. Скорость продувки поддерживали на уровне 0,05-0,1 м/с. At the stage of charge regeneration and catalytic oxidation of sorbed vapors of organic substances, the adsorbent was purged with air heated to 373 ± 20 K. The purge speed was maintained at the level of 0.05-0.1 m / s.

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. As a result of the experiment, it was found that the oxidation process of all the studied substances proceeds more intensively and deeply on the AKV-3 adsorbent-catalyst. The temperature of the onset of the reaction is 650-750 K.

Адсорбент-катализатор обеспечивает высокую степень очистки при оптимальных режимах организации процесса (см. табл. 2). The adsorbent catalyst provides a high degree of purification under optimal conditions for the organization of the process (see table. 2).

П р и м е р 2. В условиях примера 1 окисление гептила на адсорбенте-катализаторе осуществляли при различных количествах ингредиентов катализаторов. PRI me R 2. In the conditions of example 1, the oxidation of heptyl on an adsorbent catalyst was carried out with various amounts of the ingredients of the catalysts.

В табл. 3 приведены характеристики процесса окисления сорбированного гептила на шести типах катализаторов. In the table. Figure 3 shows the characteristics of the oxidation process of sorbed heptyl on six types of catalysts.

Из табл. 3 видно, что наиболее эффективным сочетанием является первый и шестой составы, что соответствует формуле изобретения. From the table. 3 shows that the most effective combination is the first and sixth compositions, which corresponds to the claims.

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).Example 3. Under the conditions of Example 1, sorbed heptyl was regenerated in an adsorber, but the catalytic apparatus was not connected. The degree of oxidation of heptyl was 89-91%
Example 4. In the conditions of example 1, the sorbent-catalyst was regenerated from heptyl and the latter was oxidized, with a catalytic apparatus filled with an additional sorbent-catalyst per 0.1 volume of the main catalyst. Moreover, the oxidation state amounted to 95-96%. In the oxidation products, harmful impurities of formaldehyde were detected in an amount of up to 23 MPC (maximum permissible concentrations).

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. Example 5. In the conditions of example 4, the sorbent-catalyst was regenerated from heptyl vapor, but the catalytic apparatus was filled with an additional sorbent-catalyst per 1/2 volume of the main catalyst. The degree of purification was 99.4%. No harmful products of incomplete heptyl oxidation were detected at the outlet of the catalytic apparatus.

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. Thus, a device for the neutralization of organic compounds, equipped with a heater, an adsorber and a catalytic apparatus filled with a sorbent-catalyst per 1/2 volume of the main sorbent-catalyst, ensures the ecological purity of the process and fire safety of the work.

Claims (2)

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. 1. The method of neutralizing gas emissions from vapors of organic compounds by adsorption while passing gas emissions through a layer of adsorbent-catalyst from copper and chromium oxides on a carrier, followed by regeneration of the layer of adsorbent-catalyst when passing through it an oxygen-containing gas at elevated temperature and oxidation of desorption products when passing through an additional layer of an adsorbent catalyst of identical composition, characterized in that the adsorbent catalyst is used on a carrier of aluminosilicate at the following ratio of ingredients, wt. 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.Copper (II) oxide 1.5 5.0
Chromium (III) oxide 2.0 7.0
Aluminosilicate Else
and pre-cleaned gas emissions are passed through a layer of natural zeolite. 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. 2. A device for the neutralization of gas emissions from vapors of organic compounds by adsorption, containing adsorbers and a catalytic reactor connected by technological pipelines with shut-off valves, characterized in that cylindrical cartridges with perforated shells are installed sequentially in height in the adsorbers, one of the cartridges being separated by two perforated compartments annular septum.

Images