201886. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés tűz- és/vagy robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázok oxidálására
1 HU 201886 B 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés tűzés/vagy robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázok oxidálására. Számos eljárásban (pl. intermedier gyártás, műbőrgyártás, lakkozás, szárítás stb.) keletkeznek olyan, nem hasznosítható gázok és/vagy gőzök, amelyek tűz- és/vagy robbanásveszélyes komponenseken tartalmaznak. Sok esetben olyan, zárt térségekben kellene ezektől a gázoktól megszabadulni, amelyek maguk is tűz- és robbanásveszélyesek. Ezeknek a gázoknak az eliminálása legegyszerűbben és legolcsóbban oxidálással (elégetéssel) oldható meg, a szabványok azonban tiltják tűzveszélyes tevékenység végzését olyan helyeken, ahol az tüzet vagy robbanást okozhat („A tűzvédelemről szóló jogszabályok”, Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó, Budapest, 1983., 85-87. old.). Ismeretes, hogy egyes gázok oxidációja megfelelő katalizátorok jelenlétében a gyulladási hőfoknál alacsonyabb hőmérsékleten és az alsó éghetőségi határ alatti koncentrációtartományban is végbemegy. A HU PS 171 795 ilyen gázok katalitikus oxidálására javasol megoldást, nem ad azonban kitanítást arra nézve, hogy miképpen lehetne tűz- és robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázokat katalitikusán oxidálni (akár tűz- és robbanásveszélyes helyiségben is) anélkül, hogy ez a tevékenység tűzés robbanásveszélyessé válna. Ismeretesek különféle tüzelőberendezések (pl. SZIESZTA katalitikus gázkályha), ezek azonban tűz- és robbanásveszélyes helyiségekben nem alkalmazhatók, mivel az égetés nem teljesen lángmentes (ún. mikrolángok keletkeznek, amelyek robbanást vagy tüzet idézhetnek elő). Az US PS 4,038,032 hulladékgázok környezetszennyező összetevőinek szabályozott elégetésére javasol megoldást. Ennek lényege abban van, hogy fűtött zárt térbe vezetik az oxidálandó gázt és a levegőt, és a távozó gázáram hőmérsékletétől és kémiai összetételétől függően szabályozzák a fűtést, illetve a beadagolt levegő mennyiségét. Adott esetben katalizátort is alkalmaznak. Ez a megoldás nem alkalmas robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázok oxidálására. Megvalósításának elengedhetetlen feltétele, hogy az éghető gáz vagy gőz koncentrációja a robbanási határérték 25-30%-a alatt legyen. Mivel a fűtés szabályozásához a jeleket a kimenetről veszik, a lánghőmérsékletet nem tudják szabályozni. Ily módon a reaktorban a megengedettnél magasabb hőfok is felléphet. Ha tehát robbanóképes gázt vezetnénk a reaktorba, felrobbanhatna a készülék. A DE OS 25 04 343 exoterm katalitikus reakciók végrehajtására olyan megoldást javasol, amelynél a katalizátorréteget abba beágyazott csőkígyóban áramoltatott hűtőközeg segítségével hűtik. Ez a rendszer elvileg alkalmas lehetne robbanás veszélyes komponenst tartalmazó gázok oxidálására is, hiányossága azonban, hogy külön hűtőközeget és a reaktorba beépített bonyolult belső hőcserélőt igényel. Mind a hőcserélő, mind a hűtőközeget betápláló rendszer meghibásodása robbanás veszélyt jelent. Az üzembiztos működéshez szükséges az előírt gázösszetétel fenntartása is. A DE OS 21 66 659 nagynyomású és magas hőmérséklet reaktort ismertet exoterm katalitikus reakciók végrehajtására. Ennél a megoldásnál is biztosítani kell az előírt gázösszetételt, mert különben robbanás következhet be. A kezelendő gázt elektromos fűtőtestet tartalmazó hevítőkamrán vezetik át, mielőtt a tulajdonképpeni reakcióteret képező katalizátorzónába jutna. A hevítőkamrában uralkodó hőmérsékletet azonban egyáltalán nem szabályozzák, tehát éppen ott, ahol az elektromos fűtés történik, nincs hőmérsékletellenőrzés. A katalizátorzóna hőmérsékletét viszont hideg gáz hozzávezetésével kívánják szabályozni, ami egyrészt eleve nem elég hatékony, másrészt a hűtés nem magában a katalizátorzónában, hanem az eléje kapcsolt hőcserélőn, tehát többszörösen közvetve történik. A találmány célja a fenti ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése. A találmány feladata tehát olyan eljárás és berendezés létrehozása, amelyek lehetővé teszik különféle tűz- és robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázok veszélytelen oxidálását. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha az elektromos fűtőtestet a tulajdonképpeni reaktort képező katalizátorzónától függetlenül, különálló hevítőkamrában helyezzük el, és a hevítőkamrát is megtöltjük szemcsés katalizátorral, továbbá mind a reaktorban, mind a hevítőkamrában érzékeljük a hőmérsékletet, és a megengedett maximális érték elérése esetén lekapcsoljuk az elektromos fűtést, akkor a katalitikus reakció minden esetben biztonságosan beindítható és fenntartható, de sohasem fog „megszaladni", illetve tűzhöz vagy robbanáshoz vezetni. Ezen felismerés alapján az elsődleges feladat megoldása olyan eljárás tűz- és/vagy robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gázok oxidálására, amelynek során a gázt katalizátort tartalmazó rektorba vezetjük, ahol a katalitikus oxidáció megindításához szükséges hőmérsékletre hozzuk, és amelynél a találmány értelmében a reaktorba való bevezetés előtt a gázt katalizátorral töltött elkülönített térrészen vezetjük át, amelyben a hőmérsékletet villamos fűtés segítségével a katalitikus oxidáció megindításához szükségesnél magasabb, de a gyulladási hőmérsékletnél alacsonyabb értéken tartjuk, és a villamos fűtést mindannyiszor kikapcsoljuk, mihelyt a hőmérséklet akár a reaktorba, akár az elkülönített térrész bármely pontján egy megengedett maximális értéket elér. A másodlagos feladat megoldása olyan berendezés tűz- és/vagy robbanásveszélyes komponenst tartalmazó gáz oxidálására, amelynek katalizátort tartalmazó reaktora van, és a reaktor gázbevezetéssel és gázelvezetéssel, valamint vezérelhető fűtőeszközzel van ellátva, szemcsés katalizátort tartalmaz, továbbá zárt hevítőkamra van eléje kapcsolva, és amelynél a találmány értelmében a fűtőeszköz a hevítőkamrában van elrendezve, a hevítőkamra is katalizátort tartalmaz, és a hevítőkamrának, valamint a reaktornak hőérzékelő eszköze van, amelyek vezérlő egységen át össze vannak kötve a vezérelhető fűtőeszközzel. Előnyös, ha a hevítőkamra villamos fűtőeszköze zárt tokozású csatlakozószekrényre van csatlakoztatva, és a csatlakozószekrény túlnyomást biztosító eszközzel, valamint nyomásérzékelő eszközzel van ellátva. Előnyös továbbá, ha a berendezésnek olyan hőcserélője van, amelynek egyik köre a reaktor elé, másik köre a reaktor után van kapcsolva. Előnyös az is, ha a reaktor, a hevítőkamra és adott esetben a hőcserélő is egy egységbe van foglalva. Végül előnyös, ha a berendezések legalább két hevítőkamrája van, amelyek egymással párhuzamosan vannak kapcsolva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
