устройство для очистки газов

Формула изобретения

Устройство для очистки газов, содержащее корпус, крышки со штуцерами для ввода и вывода газов, расположенную в корпусе каталитическую вставку, компенсаторы термических расширений, отличающееся тем, что каталитическая вставка, установленная в вертикально расположенном корпусе, состоит из не скрепленных между собой блоков, расположенных последовательно по направлению газового потока и включающих в себя каталитический элемент, установленный в кассету, при этом между вертикальными поверхностями элементов и вертикальными поверхностями кассет, между верхней поверхностью элемента и нижней поверхностью последующей кассеты, между верхней поверхностью вставки и верхней крышкой корпуса, а также между вертикальной поверхностью вставки и вертикальной поверхностью корпуса имеются зазоры, выполняющие роль компенсаторов термических расширений, кроме того, для снижения возможности протекания газовой смеси между стенками кассеты и стенками каталитического элемента каждая из кассет имеет заплечико, которое совместно с заплечиком вышестоящей кассеты, вертикальной поверхностью каталитического элемента и вертикальной поверхностью кассеты образует лабиринтное уплотнение, а компенсационный зазор между стенками вставки и стенками корпуса уплотняется термической набивкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам для каталитической очистки газов и может быть применено при обработке сдувок (паров нитрилакриловой кислоты - НАК) с реакторов с целью снижения загрязнения атмосферы.

Известны устройства для очистки газов, например, по А.С. N 782857, МКИ B 01 J 8/04 "Аппарат для каталитической очистки газов", по А.С. N 1308377, МКИ A 01 J 8/04 "Реактор со стационарным слоем катализатора", по а.с. N 1629085, МКИ B 01 J 8/04 "Изотермический реактор каталитического дожигания", по А.С. N 827143, МКИ B 01 J 8/04 "Способ розжига катализатора окисления аммиака".

Эти устройства, в основном, состоят из корпуса продолговатой формы, внутри которого размещен катализатор. Корпус с обеих сторон закрыт крышками, имеющими штуцера для входа и выхода газов, а также расположенный перед катализатором распределитель газового потока.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Устройство для очистки газов" по патенту СССР N 973001, МКИ B 01 J 8/04, принятое авторами за прототип. Устройство состоит из корпуса с крышками, расположенной в корпусе керамической каталитической вставки каркасной конструкции, ограниченной от поперечного и продольного перемещения, штуцера для ввода и вывода газов. Штуцеры расположены на крышках. Внутрь корпуса вставлен фланец, который расположен по периметру торца каталитической вставки. Устройство снабжено компенсатором тороидальной формы. Компенсатор зажат между фланцем крышки и торцем каталитической вставки и выполнен в виде пучка проволоки. Крышка выполнена совместно со штуцером.

Недостатком этого устройства является то, что в качестве компенсаторов разницы тепловых расширений в устройстве используются упругие элементы. Для компенсации разницы тепловых расширений в осевом направлении устройства используется пучок проволоки, зажатой между фланцем крышки и торцем каталитической вставки и в 1,1 - 2 раза сжатый по объему при сборке, что неизбежно создает предварительные напряжения в каталитической вставке еще до разогрева устройства. При работе устройства напряжения во вставке возрастут дополнительно за счет разницы в температурных удлинениях корпуса и каталитической вставки, а от воздействия высоких температур (~ до 700^oC) будут снижаться упругие свойства материала компенсатора - все это приведет к снижению надежности в работе устройства и уменьшению срока службы каталитической вставки. Компенсатор термических расширений в радиальном направлении, выполненный в виде упругой рифленой втулки, имеет также существенный недостаток: снижение упругости материала втулки от воздействия высоких температур, и, как следствие, возникновение зазора в радиальном направлении, который поведет к снижению надежности в работе устройства и уменьшению срока его службы.

Задачей изобретения является повышение надежности устройства при его эксплуатации, продление срока его службы.

Задача решается за счет того, что в устройстве для очистки газов, содержащем корпус, крышки со штуцерами для ввода и вывода газов, расположенную в корпусе каталитическую вставку, компенсаторы термических расширений, с целью проведения более качественной очистки газов, повышение надежности устройства при его эксплуатации, продления срока его службы, каталитическая вставка, установленная в вертикально расположенном корпусе, состоит из нескрепленных между собой блоков. Блоки расположены последовательно по направлению газового потока и включают в себя каталитический элемент, установленный в кассету. Между вертикальными поверхностями элементов и вертикальными поверхностями кассет, между верхней поверхностью элемента и нижней поверхностью последующей кассеты, между верхней поверхностью вставки и верхней крышкой корпуса, а также между вертикальной поверхностью вставки и вертикальной поверхностью корпуса имеются зазоры, выполняющие роль компенсаторов термических расширений. Для снижения возможности протекания газовой смеси между стенками кассеты и стенками каталитического элемента каждая из кассет имеет заплечико, которое совместно с заплечиком вышестоящей кассеты и поверхностями вставки образует лабиринтное уплотнение, а компенсационный зазор между стенками вставки и стенками корпуса уплотняется термической набивкой.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для очистки газов, на фиг. 2 изображена установка каталитических элементов в кассеты.

Устройство представляет собой вертикально расположенный корпус 1 с верхней 2 и нижней 3 крышками со штуцерами. В корпусе установлена каталитическая вставка, собранная из нескрепленных между собой блоков, состоящих из каталитических элементов 4 прямоугольной или цилиндрической формы и кассет 5, представляющих из себя металлическую обойму, охватывающую элемент.

Между вертикальными поверхностями элементов и кассет имеются зазоры Б. Между верхними поверхностями каталитических элементов и нижними поверхностями вышестоящих кассет имеются зазоры В. Между верхней поверхностью вставки и верхней крышкой 2 имеется зазор Г. Между вертикальной поверхностью вставки и вертикальной поверхностью корпуса 1 имеются зазоры Д. Перечисленные зазоры выполняют роль компенсаторов термического расширения. Для снижения возможности протекания газовой смеси в зазоры Б кассета имеет заплечиком E, которое с заплечиком вышестоящей кассеты, вертикальной поверхностью каталитического элемента и вертикальной поверхностью кассеты образует лабиринтное уплотнение. Зазоры Д уплотняются набивкой 6 из термостойкого материала, например асбестового шнура.

Устройство работает следующим образом. Обезвреживаемые газы, подлежащие каталитической очистке, например пары НАК, предварительно смешанные с воздухом при температуре ~ 500^oC, поступают через крышку со штуцером 3 на каталитические элементы 4. Проходя последовательно через поры элементов, происходит окисление НАК до безвредных соединений. Окисление НАК при стехиометрическом соотношении НАК и O₂ можно представить уравнением

4CH₂ = CHCN +15O₂--->12CO₂ + 2N₂ + 6H₂O.

Полученные безвредные соединения через крышку со штуцером 2 выбрасываются в атмосферу.

Функция зазоров, выполняющих роль компенсаторов термического расширения, заключается в следующем. При разогреве деталей и их расширении зазоры между ними будут меняться по величине, но всегда оставаться достаточными, чтобы стенки деталей не соприкасались, а следовательно, будет исключаться возможность возникновения напряжений в деталях, что ведет к продлению срока их службы.

Использование изобретения позволит повысить надежность устройства в эксплуатации, позволит производить более качественную очистку газов от вредных примесей.