203487. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hulladékgázok katalitikus tisztítására
1 HU 203 487 B 2 A találmány tárgya eljárás technológiai folyamatok során eltávozó és szellőztetésből származó gázok tisztítására, amelyek a környezetbe távoznak; közelebbről a találmány tárgya eljárás hulladékgázok katalitikus tisztítására szerves szennyeződésektől és szén-monoxidtól. A találmány elősegíti a környezetvédelmet a különböző, toxikus szennyezésekkel szemben. A találmány továbbá különböző redukciós folyamatokból eltávozó gázok katalitikus méregtelenítésére is alkalmazható. Hulladékgázok méregtelenítésére számos eljárás ismert. Az ismert módszerek vagy azon alapulnak, hogy a toxikus szennyezéseket szilárd vagy folyékony adszorbensek vagy abszorbensek megkötik; vagy azon alapulnak, hogy a szennyezéseket ártalmatlan vegyietekké alakítják. A toxikus szerves vegyietek és a szén-monoxid ártalmatlan vegyietekké alakítása a legtöbb esetben azok mélyreható oxidációján alapszik. A mélyreható oxidáción azt értjük, hogy a szennyezések széndioxiddá és vízgőzzé alakulnak át (oxidálódnak). Ez az oxidáció túlnyomórészt granulált katalizátorok alkalmazásával végezhető. A szennyezések oxidációs reakcióját a reakció kezdeti hőmérsékletét meghaladó hőmérsékleteken hajtják végre. A reakció kezdeti hőmérséklete általában 250-450 ‘C közötti hőmérséklet-tartományban van. Mivel a hulladékgázok hőmérséklete általában 100 °C-nál nem magasabb, ezeket a szennyezések méregtelenítési eljárásának végrehajtása céljából a reakció kezdőhőmérsékletére kell felmelegíteni. A tisztítandó hulladékgázok felmelegítését forró füstgázok hozzáadásával vagy távozó, tisztított gázok hőcserélő berendezésben való hőátadásával érik el. Jelenleg a legtöbb, iparban alkalmazott katalitikus méregtelenítő berendezésben általában kombinált melegítési eljárást használnak. A hulladékgázok katalitikus méregtelenítésének elvi technológiai menete a munkafolyamatok következő sorrendjét tartalmazza. A tisztítandó gázt hőkicserélőbe vezetik, ahol eltávozó, tisztított gáz hőjével felmelegítik. Ezután a tisztítandó hulladékgázokat forró, a tüzelőanyag elégetése során keletkező füstgázok hozzáadásával tovább hevítik. Ennek következtében a tisztítandó hulladékgázok hőmérsékletét olyan fokra állítják be, amely lehetővé teszi a katalizátoron a toxikus szennyezések átalakítását (oxidációját). A tisztítandó hulladékgázok katalizátorrétegen áramlanak át, ahol hőmérsékletük a szennyezések oxidációjának reakcióhője következtében tovább emelkedik. Ezt követően a tisztított gáz egy csöves hőkicserélőn halad át, ahol a tisztítandó, kiindulási gázokat felmelegíti. A hőkicserélőbői kilépő, tisztított és lehűtött gázokat az atmoszférába vezetik [„Chemie” (Leningrád), 25-40. oldal]. Egy ilyen típusú eljárás kivitelezése bonyolult és térigényes berendezéseket, valamint jelentős, további tüzelőanyag-felhasználást igényel a tisztítandó gázelegy felmelegítésére. Reális körülmények között ezt az eljárást pótlólagos tüzelőanyag elégetése nélkül csak akkor lehet végrehajtani, ha a kiinduló gáz több mint 4-5 g/m3 ősszmennyiségben tartalmaz szerves vegyületekeL Ha a szennyezések összes mennyisége 4 g/m3- nél kevesebb, akkor a hulladékgázokat méregtelenítés céljából forró, a tüzelőanyag elégetése során kapott fűtőgáznak a tisztítandó hulladékgázba való bevezetésével melegítik fel, amit toxikus nitrogén-oxidok képződése kísér. A tüzelőanyag elégetésének elkerülése céljából nagyfelületű hőkicserélő alkalmazható; ez azonban megnöveli az atmoszférába távozó hőveszteséget. Ezenfelül ebben az eljárásban nagyon nehezen dolgozhatók fel olyan hulladékgázok, amelyek szennyzésösszetétele időbeli szempontból nem állandó. Ez a tény olyan rendszer létesítését követeli meg, amely az üzemeltetési feltételeket a pótlólagos tüzelőanyag elégetése során automatikusan szabályozza. A fentebb említett hátrányok kiküszöbölése céljából egy sereg eljárást javasoltak hulladékgázok toxikus szennyezéseinek a méregtelenítésére e szennyezések oxidációjával, aminek során az eljárást nemstacionárius üzemelési körülmények között hajtják végre. Ezen eljárások szerint a folyamatot úgy hajtják végre, hogy a tisztítandó hulladékgázt egy katalizátorrétegen vezetik át, és ennek során a hulladékgázok minden egyes, egymást kővető átvezetésének irányát az előzőhöz viszonyítva ellentétes irányra változtatják (849 594 lajstromszámú SU szabadalmi leírás). A méregtelenítő eljárás nemstacionárius üzemelési körülmények közötti kivitelezése során a kontaktapparátus (katalizátor-berendezés) fémigénye 2-5-szőrösen csökken, és 1 g/m3-nél nagyobb mennyiségű összes szennyezést tartalmazó hulladékgázok méregtelenítése során a tüzelőanyag-ráfordítás kizárható. Ennek az eljárásnak a során alkalmazott katalizátorberendezés jelentős hőkapacitása lehetővé teszi olyan gázok egyszerű és hatékony feldolgozását is, amelyek térfogata és összetétele az időben változik. A nemstacionárius üzemelési körülmények között végzett eljárás szerint a méregtelenítési folyamatot a következőképpen hajtják végre. Közömbös (inert) anyagból álló rétegek közé visznek be egy katalizátorréteget; a közömbös anyagból és a katalizátorból álló réteget meghatározott (250-500 °C közötti) hőmérsékletre melegítik, majd a tisztítandó hulladékgázt méregtelenítés céljából átkapcsoló berendezésen át vezetik be. A tisztítandó hulladékgázt sorrendben a közömbös anyagból álló, majd a katalizátorból álló rétegen, majd ismét közömbös anyagból álló rétegen bocsátják át. A közömbös anyaggal történő közvetlen értintkezés következtében a kiindulási gázelegy felmelegszik, és reakcióba lép a katalizátoron. Ennek során az elegyek oxidációs reakciója következtében hő fejlődik. Ezután a gázt a közömbös anyag második rétegére vezetik, ahol elhűl, miközben hőmennyiségét a közömbös anyag részecskéinek adja át. A közömbös anyagrétegből való kilépés után a tisztított gázt átkapcsolóberendezésen keresztül az atmoszférába vezetik el. Egy bizonyos idő után a tisztítandó gáz bevezetésének irányát ellentétesre kapcsolják át. Az átkapcsolóberendezéseket úgy rendezik el, hogy a tisztított gázt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
