Назначение и аппаратурное оформление каталитических методов очистки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ческих веществ и оксида углерода [69]. Простота конструктивного оформления процесса очистки позволяет выполнить в виде реактора часть газохода: разборные секции образованы плоскопараллельными пластинами с габаритными размерами по длине 350-500 мм и диаметру 400-1000 мм. Разработаны и испытаны термостойкие катали-заторные покрытия для ПКР на основе промышленных катализаторов АП-64, СТК-1-7, ГИПХ-105-Б и др.
В аппаратах ПКР значительно интенсифицируется процесс очистки газов, они могут работать при высоких линейных ско ростях и большой запыленности газовых потоков (скорость порядка 10 м/с и более, содержание пыли до 10 г/м3).
Простой и оригинальной конструкцией реактора термокаталитического типа ТК является устройство для термокаталитического сжигания отходящих газов, монтируемое в виде колпака на верхнюю часть дымовой трубы (рис. 4.26). В этом устройстве применяют сотовый катализатор с малым гидравлическим сопротивлением, позволяющий обеспечить высокоэффективную очистку.
На рис. 4.27 представлен каталитический дожигатель, относящийся к термокаталитическим реакторам типа KB, разработанный институтом Гипрогазоочистка и успешно прошедший промышленные испытания.
Особенность данного реактора--дополнительный съем тепла за счет ошнпования цилиндрической перегородки внутри реактора. Аппарат работает следующим образом. Очищаемые газы поступают в трубное пространство сочлененного трубчатого рекуператора 2, затем в кольцевое пространство реактора между корпусом и цилиндрической перегородкой 3, где они дополнительно нагреваются за счет смешения с дымовыми газами от сжигания топлива в панельных горелках 4. Нагретые газы проходят через слой катализатора и через межтрубное пространство рекуператора 2 сбрасываются в атмосферу.
Аналогичные аппараты для газоочистки созданы в Великобритании фирмой Джонсон Маттен Кемикал Лимитед (производительность 1,7-13,6 тыс. м3/ч), в Германии фирмой Рее-ко ГмбХ (единичной мощностью 46 тыс. ма/ч).
Технико-экономические расчеты процессов термокаталитиче ской очистки газов показывают, что для реакторов этого тиш наиболее предпочтительны расходы газовых потоков 25- 40 тыс. м3/ч. С учетом этой тенденции разработаны реакторы ТКВ большой единичной мощности. Такие аппараты имеют улучшенные удельные показатели по металлоемкости, расходу топлива, ремонтопригодности и другим параметрам [68].
Дзержинским филиалом НИИОГаза разработан типоразмер-ный ряд термокаталитических реакторов очистки газов со встроенными рекуператорами тепла [68].
Достигнутый к настоящему времени уровень аппаратурного оформления каталитической очистки газов позволил создать метод, который по своим технико-экономическим показателям вполне конкурентоспособен с другими методами газоочистки (см. табл. 4.4).
Совершенствование существующих и создание новых перспективных аппаратов каталитической газоочистки в ближайшем будущем, по-видимому, будут развиваться в направлении разработки низконапорных пространственных каталитических насадок (комбинаций пластин, решеток и т.д.), а также внедрения в практику промышленной газоочистки нового поколения реакторов низкотемпературной фотокаталитической очистки газов.
Инженерный расчет аппаратов каталитической очистки газов может основываться на различных подходах к описанию процессов массообмена, происходящих в реакторах.
Так, при определении основных характеристик контактного узла в термокаталитических реакторах исходят из того, что процесс очистки протекает главным образом в диффузионной области, в силу чего для расчета степени превращения реагентов можно использовать уравнение Викке [70], а для расчета коэффициента диффузии - уравнения Е. Н. Фуллера, П. П. Шеттлера и Д. К. Гиддингса [70]. Коэффициент массопередачи рассчитывают из критериальных уравнений.
Для определения сопротивления слоя катализатора удовлетворительно коррелируется формула Эргана [70]. Что касается потерь давления в рекуператоре, то для их определения применяют известные методики, используемые при расчетах теплотехнического оборудования. Последние распространяются и на процедуру определения конструктивных характеристик рекуператоров тепла, входящих в установки термокаталитической очистки газов.
В качестве критерия оптимизации рекомендуется [70] принимать переменную часть эксплуатационных затрат: на топливо, катализатор, энергию, преодоление гидравлического сопротивления в аппарате, содержание и ремонт реактора (амортизационные отчисления).
В связи с тем, что на начальных стадиях проектирования аппаратуры практически невозможно прогнозировать весь комплекс конструктивных и режимных параметров, можно ограничиться поэтапной оптимизацией контактного узла и рекуператора тепла. Например, оптимальную поверхность последнего определяют по наименьшей сумме приведенных затрат на нагрев годовых выбросов до рабочей температуры контактирования, преодоление гидравлического сопротивления в рекуператоре и амортизацию.
Приведенные затраты (коп/1000 м3) на нагрев:
ПЗТ = 11000РвС(,ср (1Р _/„)(]_ О) uj/q.(4.37)
где ро - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м*; сРср-теплоемкость воздуха при средней температуре, Дж/(кг-К); 'о - начальная температура газовых выбросов, "С; fP - рабочая температура, С; G- коэффициент рекуперации тепла; Цг -цена топлива, коп/м3; Q - теплотворная способность топлива, Дж/м3,
Приведенные затраты на преодоление гидравлического сопротивления: