Способ управления процессом каталитической очистки промышленных газовых отходов

Номер патента: 1838381

Авторы: Лукьянов, Худошин, Линев, Нуров, Бурмагин, Герасименко

Скачать ZIP архив.

Текст

ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 1838381 АЗ 1) .ъЖ К 1/34, В 01 О 53/36,(505 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 5 О 27/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) Термические методы обезвреживанияотходов. Под ред. Богушевской К.Киэд. 2-е,Л.; Химия, 1975, с. 113, рис. 108,Авторское свидетельство СССРВ 1435532, кл. С 01 В 21/38, 6 05 Р 27/00,1987. Изобретение относится к автоматизации химических производств, в частности процессов каталитической очистки промышленных газовых отходов от горючих примесей, и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений, в химической промышленности и позволяет снизить энергопотребление за счет повышения точности регулирования температурного режима реактора.Цель изобретения - снижение энергопотребления за счет повышения точности регулирования температурного режима ре-, актора каталитической очистки,Схема реализации способа представлена на чертеже. Она состоит из реактора 1 со(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВЫХ ОТХОДОВ(57) Использование: производство минеральных удобрений. Сущность изобретения: часть промышленных газовых отходов - подают на вход каждого слоя катализатора реактора, Измеряют температуру газов на входе в каждый слой катализатора и поддерживают ее на оптимальном уровне путем добавления холодных газовых отходов, при снижении температуры газов на входе в реактор ниже заданного значения увеличивают подачу топлива в подогреватель, а при повышении температуры выходящих иэ реактора газов выше заданного значения уменьшают подачу топлива в подогреватель. 1 ил. слоями 2, 3 и 4 катализатора, теплообменника 5, газового подогревателя 6, смесителя 7, регулируемых клапанов 8, 9 и 10 подачи холодных газов соответственно в слой 2, 3 и 4 катализатора, датчиков 11, 12 и 13 температуры газов на входе соответственно в слой 2, 3 и 4 катализатора, регулируемого клапана 14 подачи воздуха, расходомера 15 подачи природного газа и регулируемого клапана 16 подачи природного газа в газовый подогреватель 6, датчика 17 температуры газов на выходе из реактора 1, схема сравнения 18 и 19, сумматора 20.Схема работает следующим образом, Промышленные газовые отходы при 10- 40 С поступают в теплообменник 5, где по 1838381догреваются отходящими иэ реактора 1 газами, а затем поступают в подогреватель 6, в котором дополнительное тепло для достижения начальной температуры каталитической реакции окисления получаютза счет 5 сжигания природного газа, Газ через регулируемый клапан 16 и расходомер 15 подают в горелочное устройство подогревателя 6, воздух подают через регулируемый клапан 14, количество которого определяется 10 расходомером 15. Таким образом, поддерживается заданное соотношение подач природный газ: воздух с небольшим избытком воздуха по сравнению со стехиометрическим горением газа, необходимым дляокис ления горючих примесей в газовых отходах,Газовые отходы, нагретые до температуры не меньшей начальной температуры Ь реакции окисления, поступают в смеситель 7, где,смешиваясь с потоком холодных газо вых отходов, подаваемых через регулируемый клапана 8, поступают в реактор 1 в первый слой катализатора. Количество холодных газовых отходов, подаваемых в смеситель 7, зависит от температуры газового 25 потока, выходящего из подогревателя 6, его величины, а также температуры. холодных газовых отходов, и определяется в конечном итоге температурой смешанного потока, подаваемого в реактор 1. Поток 30 холодных газовых отходов подают в смеси- тель 7 в таком количестве, чтобы температура поступающего в реактор 1 потока газов на первый слой 2 катализатора была равна заданной начальной температуре ь катали тической реакции. Температуру входящих в слой 2 катализатора газов замеряют термодатчиком 11;В слое 2 катализатора за счет протекания реакций окисления примесей с выделе нием тепла происходит повышение температуры газового потока доя (тн+ Ь 1), Для предотвращения перегрева следующего слоя 3 катализатора температуру входящих в этот слой газов опять приводят к 45 начальной температуре тн путем добавления к ним холодных газовых отходов, подаваемых через регулируемый клапан 9. Температуру входящих в слой 3 катализатора газов замеряют термодатчиком 12 и его 50 выходным сигналом управляют клапаном 9 подачи холодных газовых отходов. Аналогично стабилизируют температу.ру газов на входе в слой 4 катализатора, 55 Выходящие, из слоя 3 катализатора газы имеют температуру Ь+ Ь 2, при этом за счет добавления холодных газовых отходов через регулируемый клапан 10 стабилизируют на уровне. Ь температуру входящих в слой 4 газов, замеряемую термодатчиком 13.Температура выходящих из реактора 1 (из слоя 4) газов составляет тк=тн+ Ь 3. Температуру тк выходящих газов замеряют термодатчиком 17 и подают на первый вход схемы 19 сравнения, на второй вход которой подают сигнал тмах максимально допустимой температуры отходящих газов, при которой еще не происходит спекание катализатора, При превышении температуры тк выходящих газов максимального значения тмах схема сравнения выдает отрицательный сигнал (тмах - тк) через сумматор 20 не регулируемый клапан 16 на уменьшение подачи природного газа в горелочное устройство газового подогревателя 6. Таким образом, схема 19 сравнения реализует зависимость0 вых= О, при тк тмах;19тмэх тк, при тк 1 махВ ряде случаавозможна следующая ситуация, когда за счет большого количества горючих примесей в газовых отходах подачу природного газа прекращают вовсе, при этом реакция идет автотермично, отходящие при температуре 1 ктмх газы нагревают в подогревателе 5 входящие газы до температуры тн,достаточной для начала каталитической реакции,С другой стороны, возможна ситуация, при которой температура 1 н входящих в реактор 1 в первый слой 2 даже при подогреве их природным газом и полностью закрытом клапане 8 не достигает минимально допустимой температуры Ъь начала реакции, то есть при ььи. В этом случае схема 18 сравнения выдает через сумматор на регулирующий клапан 16 положительный сигнал на увеличение подачи природного газа в горелочное устройство подогревателя 6. Таким образом, схема 18 сравнения реализует зависимостьО" х= О, притн Ьп18Ьа - тн, при тнЬЬЪСигналы от сумматора 20 могут управлять клапаном 16 непрерывно, если конструкция горелочных устройств позволяет в широких пределах изменять подачу топлива, либо дискретно для узкодиапазонных горелок, В последнем случае происходит включение либо выключение очередной горелки газового подогревателя, при этом ступенчато изменяется общий расход природного газа и соответственно через расхо1838381 10 15 20 25 35 40 50 55 домер 15 и регулируемый клапан 14 изменяется подача необходимого количества воздуха.П р и м е р 1, (Сравнительный)Проводят очистку сбросных газов со стадии жидкофазного окисления циклогексана от оксидов углерода в каталитическом реакторе по способу прототипа, Температурный режим катализатора 250-600 С, Сбросные газы при температуре 15 С в количестве 15200 кг/час с содержанием СО 1,45 вес, подают в теплообменник, где они нагреваются отходящими из реактора газами до 215 С, Ввиду того, что реакция окисления примесей начинается при температуре не ниже 250 С, температуры газов, выходящих иэ теплообменника, недостаточно для ведения процесса, Для повышения температуры газов сжигают природный газ в количестве 40 кг/ч в подогревателе, куда подают воздух в коли. честве 660 кг/ч. Выходящие иэ подогревателя газы с температурой 340 С подают в реактор каталитического окисления, при этом выходные газы имеют температуру 585 С.Как видно по количеству выделяющегося тепла и температуре выходных газов, близкой к предельной, процесс окисления мог бы идти автотермично, однако температуры газов на входе в реактор недостаточно для начала каталитической реакции и саморазогрева, при этом расход природного газа составляет 40 кг/ч.П р и м.е р 2. Проводят очистку 15100 кг/час сбросных газов с содержанием СО 0,79 мас./ температура выходных газов реактора 405 С, при этом выходящий из теплообмен ника газовый поток нагревается только до 130 - 135 С, а в подогревателе нагревается до 260 - 265 С. Как видно, температура поступающего газового потока в каталитический реактор близка к минимальной рабочей температуре катализатора. Для предотвращения остановки реактора при уменьшении содержание оксидов углерода в газовых отходах 4 увеличивают расход природного газа до 60 кг/ч, при этом температура выходящих из реактора газов повышается до 470 С, выходной поток подогревается в теплообменнике до 130 - 140 С, а в подогревателе эа счет сжигания,природного газа - до 330 - 340 С, Процесс протекает стабильнее, однако расход природного газа увеличился в полтора раза и составляет 60 кг/ч. П р и м е р 3. Проводят очистку 15100 кг/ч сбросных газов с содержанием СО 0,79 мас.; по предложенному способу. В теплообменник подают часть направляемых на очистку газов в количестве 7500 кг/ч, которые нагреваются в теплообмен нике до 275 С. Для установки начальной температуры реакции 265 С к нагретому потоку добавляют 300 кг/ч холодных газов при температуре 15 С, Полученную смесь в количестве 7800 кг/ч с температурой 265 С подают в реактор в первый слой катализатора. К выходящим из первого слоя катализатора газам добавляют "холодные" газы в количестве 4700 кг/час при 15 С, при этом получают 12500 кг/ч смеси при 265 С, которая поступает во второй слой катализатора,Выходящие из второго слоя газы смешивают с "холодными" газами в количестве 2600 кг/ч и,получают 15100 кг/ч смеси при 270 С, которая затем поступает в третий слой катализатора. Выходящий из реактора (третьего слоя) газовый поток в количестве 15100 кг/ч при 295 - 300 С поступает в теплообменник, в котором часть тепла отдает газовым отходам, направляемым на очистку.Таким образом, несмотря на снижение по сравнению с примером 2 в сбросных газах горючих примесей с 1,45 до 0,79 за счет оптимального управления температурными режимами газовых потоков достигается автотермичное ведение процесса, при этом снижение потребления природного газа при очистке аналогичных газовых отходов известным способом (пример 2) составляет 60 кг/ч или 500 т в 1 г. формула изобретенияСпособ управления процессом каталитической очистки промышленных газовых отходов от горючих примесей на установке, содержащей многослойный каталитический реактор, теплообменник и подогреватель, включающий регулирование соотношения расходов газа и воздуха, подаваемых в подогреватель, с коррекцией по температуре газа на входе в реактор и измерение температуры газа на выходе из реактора, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергопотребления за счет повышения точности регулирования температурного режима реактора, часть промышленных газовых отходов подают на вход каждого слоя катализатора реактора, дополнительно измеряют температуру газа на входе каждого слоя катализатора и регулируют ее изменением подачи исходных промышленных газовых отходов в соответствующий слой катализатора, сравнивают измеренное значение температуры газа на входе реактора с заданным минимальным значением и температуру газа на. выходе из реактора с заданным максимальным значением этой температуры и по достижении измеренного значения температуры газа на выходе из реактора заданного максимального эначеедактор озори рректо аказ 2904 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственноельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ния уменьшают подачу газа в подогреватель, а по достижении измеренного значения температуры газа на входе в реактор заданного минимального значения увеличивают подачу газа в подогреватель,

Смотреть

Заявка

4857191, 06.08.1990

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КУЙБЫШЕВАЗОТ"

ЛИНЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ, ГЕРАСИМЕНКО ВИКТОР ИВАНОВИЧ, ХУДОШИН ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ, ЛУКЬЯНОВ ИГОРЬ ВАЛЕНТИНОВИЧ, НУРОВ КАШИФ ШАРИПОВИЧ, БУРМАГИН ВЛАДИМИР ВАЛЕНТИНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B01D 53/36, G05D 27/00, C10K 1/34

Метки: отходов, газовых, промышленных, процессом, каталитической

Опубликовано: 30.08.1993

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-1838381-sposob-upravleniya-processom-kataliticheskojj-ochistki-promyshlennykh-gazovykh-otkhodov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управления процессом каталитической очистки промышленных газовых отходов</a>

Похожие патенты