Каталитический нейтрализатор

Предлагаемое устройство предназначено для нейтрализации опасных и вредных газообразных выбросов в атмосферу и может быть использовано на нефтехимических, теплоэнергетических предприятиях, на транспортных средствах с использованием двигателей внутреннего сгорания.
Известны устройства для нейтрализации токсичных выбросов с использованием катализаторов, нанесенных на поверхность каналов, по которым проходит очищаемый отработанный газ. Каталитические реакции протекают только при контакте газа с поверхностью катализатора, поэтому разрабатывают устройства с множеством щелевых каналов, образованных поверхностями с нанесенным катализатором, например, патент №2186226 («Каталитический реактор», бюл. №21 от 27.07.2002 г.). Данное устройство является технологически сложным в изготовлении и не обеспечивает поддержание необходимой температуры (t ≈ 250-950°С).
Известно устройство (патент №2172412, бюл. №23 от 20.08.2001 г.), в котором также используются многослойные каналы с нанесенными катализаторами, в котором для поддержания температурного режима используется сотовый теплоизолирующий элемент. Даная конструкция является сложной в изготовлении и не обеспечивает поддержание требуемой температуры газа.
Известно устройство для каталитического дожига газовых выбросов (полезная модель №114128, бюл. №7 от 10.03.2012 г.), в котором для поддержания температурного режима газа используется инфракрасный излучатель. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие. Во-первых, при движении газа по винтовому каналу между стенками шнека катализатор контактирует только с газом в пристеночном слое, а ядро газового потока не контактирует с катализатором, и содержащиеся в ядре потока загрязняющие компоненты не подвергаются нейтрализации. Качество очистки газовых выбросов ухудшается. Во-вторых, инфракрасный излучатель, расположенный внутри шнековой камеры, обеспечивает постоянный тепловой поток к газу, но регулирование температуры газа не производится, а на практике температура газа будет зависеть от возможного изменения расхода газа и скорости течения в камере.
Для устранения указанных недостатков, с целью повышения эффективности очитки газовых выбросов, предложен каталитический нейтрализатор, в котором имеется цилиндрическая камера, внутри которой расположен источник инфракрасного излучения и шнек, покрытый катализатором, в котором перед камерой расположен блок гранулированных катализаторов между двумя непровальными сетками, перед блоком с гранулированным катализатором установлен кольцевой элемент инфракрасного излучения, а внутри камеры со шнеком и перед блоком гранулированных катализаторов установлены датчики температур, связанные с источником инфракрасного излучения.
Предлагаемый каталитический нейтрализатор представлен на фиг. 1 и фиг. 2.
Здесь: фиг. 1 - общий вид (сечение),
фиг. 2 - сечение А-А (кольцевой элемент инфракрасного излучения).
На фиг. 1 и фиг. 2 основные элементы устройства следующие: 1 - цилиндрическая камера, 2 - катализатор, 3 - верхнее днище, 4 - патрубок отвода очищенного газа, 5 - катализатор, 6 - шнек, 7 - инфракрасный излучатель трубчатый, 8 - непровальные сетки, 9 - гранулы катализатора, 10 - инфракрасный излучатель кольцевой, 11 - нижнее днище, 12 - патрубок подвода газа, 13 - датчики температур, 14 - прибор измерения температуры газа перед насыпным катализатором, 15 - регулятор напряжения на кольцевом излучателе, 16 - блок гранулированных катализаторов, 17 - прибор измерения температуры газа внутри шнека, 18 - регулятор напряжения на трубчатом излучателе, 19 - источник питания.
Каталитический нейтрализатор имеет цилиндрическую камеру 1, внутренняя поверхность которого покрыта катализатором 2. В верхней части цилиндрической камеры 1 имеет верхнее днище 3 с патрубком отвода очищенного газа 4. Внутри цилиндрической камеры 1 расположен шнек 6, являющийся газоходом. Внутренняя поверхность шнека покрыта катализатором 5. По оси шнека 6 установлен трубчатый излучатель 7. К нижней части цилиндрической камеры 1 крепится блок гранулированных катализаторов, в котором между двумя непровальными сетками 8 находится слой гранулированных катализаторов 9. Перед блоком 16 установлен кольцевой инфракрасный излучатель 10, после которого находится нижнее днище 11 с патрубком подвода исходного газа 12. Для контроля температуры газа внутри аппарата имеются датчики 13 перед входом газа в зону гранулированных катализаторов и внутри шнека 6. Контроль температур осуществляется приборами контроля 14 и 17. Поддержание необходимых температур производится соответственно регуляторами 15 и 18. Источник питания обеспечивает энергоснабжение инфракрасных излучателей.
Предложенный каталитический нейтрализатор работает следующим образом. Перед началом эксплуатации настраивают температурный режим на инфракрасных излучателях, в зависимости от загрязняющих веществ в очищаемых газах (t ≈ 250-950°С). После настройки начинается подача газа через патрубок подвода газа 12. Газ, проходя через зону нижнего днища 11, попадает в зону нагрева инфракрасного излучателя 10, приобретает необходимую температуру, поступает в зону гранул катализатора 9, находящихся между непровальными сетками 8. После зоны насыпного слоя гранул 9 газ попадает в зону шнека 6, где при движении в пространстве между слоями катализаторов 2 и 5 происходит доочистка газа от загрязняющих веществ и очищенный газ удаляется через патрубок 4. В процессе работы устройства непрерывно анализируется температурный режим по приборам 14 и 17 и, при необходимости, регулируется устройствами 15 и 18 за счет изменения подаваемого напряжения от источника питания 19. Регулирование может осуществляться вручную или автоматически.
Таким образом, использование предложенного каталитического нейтрализатора позволяет значительно повысить качество очистки газов от загрязняющих веществ.