Каталитический фильтр
CATALYTIC FILTER

Изобретение относится к очистке воздуха от примесей органической природы методом их окисления в присутствии катализатора. Очищаемый воздух может быть далее использован в качестве газа-носителя для газовой хроматографии.
2
Известен способ очистки воздуха от органических примесей, при котором воздух с примесями органических веществ, например бутанола, пропускают через зону импульсного газового разряда, затем очищаемый газ пропускают через блок фотокатализатора. Последний может содержать трубчатые стеклянные элементы, на которые нанесен слой TiO. Фотокатализатор освещают источником света в видимом или ультрафиолетовом диапазонах. На стадии фотокатализа достигается полная очистка газа от примесей органических веществ (см.: Варгаузин А.А., Кузьмин Г.Н., Курганов С.В., Спичкин Г.Л., Чистов Е.К., способ очистки воздуха от органических примесей, RU 2071816 C1, 1997).
Известно адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, способное эффективно уничтожать периодические выбросы летучих загрязнений за один проход, без образования промежуточных соединений на выходе, состоящее из корпуса, фотокаталитического блока цилиндрической формы с УФ-лампой, вентилятора, пылевого фильтра с нанесенным адсорбентом, расположенного вокруг фотокаталитического блока (см.: Першин А.А., Старков М.В., адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, RU 33035 U1, 2003).
Известно устройство для комбинированной очистки воздуха, состоящее из секций электростатической фильтрации, фотокаталитического окисления и адсорбционной очистки, осадительная часть электростатического фильтра укорочена, носители фотокатализатора выполнены из проводящего материала с сопротивлением менее 1 Мом и заземлены, и перед фотокаталитической секцией расположен блок озонирования, способствующий регенерации фотокатализатора при работе в сильно загрязненной атмосфере (см.: Козлов Д.В., Воронцов А.В., Мухин В.Ф., устройство для комбинированной очистки воздуха, RU 99348 U1, 2010).
Недостатком известных устройств является достаточные сложность и громоздкость конструкций вследствие многоступенчатой системы очистки. Кроме того, известные устройства характеризуются высоким потреблением электроэнергии и высокой температурой реактора, не предполагающие их использование в полевых условиях.
Известно устройство каталитического окисления газообразных соединений, которое состоит из корпуса с впускным и выпускным патрубками, внутри которого размещен блочный носитель, выполненный из открытоячеистой металлической пены, покрытой слоями вторичного носителя и каталитически активного вещества. При достижении блочным носителем стационарной рабочей температуры в устройстве протекает реакция каталитического окисления газообразных соединений, (см.: Данченко Ю.В., Дорогокупец Г.Л., Иванов О.Е., Кулаков С.В., Куприн П.Б., Мельников М.Ю., Перельман О.М., Рабинович А.И., устройство каталитического окисления газообразных соединений, RU 2305585 С2, 2005).
Известен фильтр каталитической очитки газа-носителя (азота, и одновременная очистка азота и воздуха), выпускаемый фирмой МЕТА-ХРОМ (г. Йошкар-Ола), содержащий нагреватель, помещенный в прямоугольный металлический корпус. Реактор данного фильтра выполнен в виде трубки из нержавеющей стали со штуцерами (паспорт МЕТ2. 508.005ПС.2001).
Наиболее близкими к изобретению по совокупности существенных признаков является разработанный в ЗАО СКБ «Хроматэк» (г. Йошкар-Ола) каталитический фильтр для очистки газов от примесей методом их нагрева до температуры 500-600°С в присутствии катализатора. Известный фильтр содержит кожух, внутри которого установлен реактор. Корпус реактора выполнен в виде герметичного цилиндра с присоединенными к нему входным и выходным трубопроводами для газа. На концах этих трубопроводов размещены входной штуцер, выходной штуцер и штуцер-пробка. Между реактором с нагревателем и кожухом фильтра размещен теплоизолирующий материал. В нижней части фильтра теплоизоляция отсутствует, поэтому часть входного трубопровода и выходной трубопровод осуществляют тепловую развязку между нагретым реактором и штуцерами. Боковой стенкой кожуха и теплоизолирующим материалом образован вентиляционный канал, а в нижней и верхней частях кожуха выполнены вентиляционные отверстия. В результате тепловой развязки температура в нижней части фильтра близка к температуре окружающей среды. Тем самым обеспечивается продолжительный срок службы уплотнений штуцеров, (см: Иванов П.Б., Стариков А.И. ЗАО «Научный центр «Хроматек». Каталитический фильтр. RU 2205060 C1).
К недостаткам известных устройств также можно отнести большие габариты устройств и необходимость создания высокой температуры в реакторе для проведения каталитического окисления органических соединений, содержащихся в воздухе.
Задачей изобретения является уменьшение габаритов, потребления электроэнергии и снижение рабочей температуры реактора устройства каталитического фильтра для очистки воздуха от летучих органических соединений, что снижает ресурсные и энергетические затраты при осуществлении процесса очистки.
Эта задача решается за счет того, что каталитический фильтр, содержащий терморезистор, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали, при этом на нихромовую проволоку нанесен платиновый катализатор, камера трубчатой печи составляет объем в 3 миллилитра, причем ее рабочая температура составляет 240-250°С.
При решении поставленной задачи создается технический результат, который заключается в снижении ресурсных и энергетических затрат при осуществлении процесса очистки, за счет уменьшения габаритов устройства каталитического фильтра для очистки воздуха от летучих органических соединений.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема каталитического фильтра. Каталитический фильтр содержит терморезистор 1, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора 2, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали 3.
Каталитический фильтр работает следующим образом: воздух поступает через капилляр в рабочую камеру фильтра, включающую терморезистор 1, расположенный на патроне из нихромовой проволоки с нанесенным слоем катализатора 2, заключенный в трубчатую печь из нержавеющей стали 3. При заполнении камеры фильтра очищаемым воздухом происходит его нагрев до температуры 240-250°С в присутствии катализатора. В результате летучие органические соединения, содержащиеся в воздухе, подвергаются окислению до углекислого газа.
Использование предлагаемого каталитического фильтра позволяет значительно сократить расходы электроэнергии для проведения процедуры очистки воздуха, при этом устройство позволяет провести полное окисление летучих органических соединений в очищаемом воздухе.