Каталізатор для очищення газоподібних викидів, що містять пил

1. Каталізатор для очищення газоподібних викидів, які містять поліциклічні ароматичні вуглеводні, сажисті сполуки, елементоорганічні речовини, діоксини та фурани, а також пил, котрий має у своєму складі метали групи платини на керамічному носії у вигляді пластин, що утворюють канали для проходження потоків газу, який відрізняється тим, що матеріалом для виготовлення носія каталізатора є суміш відходів корундового виробництва, фосфату алюмінію або магнію як зв'язуючого та оксидів міді і нікелю у співвідношенні 1: 0,05-0,15 : 0,05-0,10 : 0,1-0,5. 2. Каталізатор за п. 1, який відрізняється тим, що активними компонентами для просочування носія каталізатора є суміш паладію та платини у співвідношенні 1 : 0,05-0,1, котру наносять на носій каталізатора після його сушіння та пропікання при температурі 1200-1500°С, після чого виконують повторне пропікання при температурі 500-600°С. 3. Каталізатор за п. 1, який відрізняється тим, що керамічні елементи носія каталізатора мають форму пластин, які зігнуті по вертикальній осі, при цьому хорда згину складає 0,02-0,04 м, кут згину середньої лінії профілю пластини дорівнює 20-25 градусам, а товщина пластини складає 0,0020,004 м. 4. Каталізатор за п. З, який відрізняється тим, що відстань між пластинами каталізатора в каталітичній касеті складає 0,0005-0,005 мм. Корисна модель стосується каталізаторів для очищення газоподібних викидів від поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ), діоксинів, фуранів, сполук, що містять сажу, хлор, фтор та сірку, а також оксид вуглецю та оксид азоту, в присутності твердих частинок пилу і може використовуватись в теплоенергетиці (ТЕС), в сміттєспалювальних установках (ССУ), двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ). Відомі каталізатори для очищення газоподібних викидів не забезпечують ефективної комплексної очистки від названих речовин, зокрема від хлорорганічних сполук та оксидів азоту, особливо в присутності частинок пилу в газоподібних викидах через високий гідравлічний опір насипного шару каталізатора та недостатньої поверхні контактування [Денисов А.А., Макаренко В.А., Шамрай А.А. Керамические блочные носители и катализаторы сотовой структуры/УЭкотехнология и ресурсосбережение, 1997, № 1, с. 24-31; Патент РФ № 2050976 от 27.12.95, МПК6 B01J 23/86, Бюл. № 36]. Відомим є спосіб очищення газоподібних викидів від елементоорганічних речовин, диоксинів, фуранів, ПАВ, сажи шляхом їх окислення на каталізаторі, що містить метали групи платини на керамічному носії, який має у своєму складі відходи корундового виробництва і зв'язуюче - фосфат натрію [Деклараційний патент України № 58267 від 15.07.2003 p., МПК 7B01D 53/34, Бюл. № 7, 2003 p.]. Каталізатор використовується у вигляді кульок. Недоліком такого каталізатора є недостатня механічна міцність керамічного носія у жорстких умовах експлуатації автотранспорту, що призводить до зменшення строку його роботи. Окрім цього, насипна щільність цих каталізаторів така, що вона створює надмірний тиск при високих швидкостях газового потоку, а у випадку присутності твердих частинок пилу внаслідок високого гідравлічного опору відбувається забивання його пилом, що знижує ефективність очистки. При великій зовнішній поверхні зернистого каталізатора його доступна поверхня під час очистки є недостатньою, а також недостатньою є і ступінь очистки від оксидів азоту. CO CM 4261 Відомим є також каталізатор для очистки газоподібних викидів, обраний як прототип, [Ведь В.Е., Кухтик Е.В., Ляшенко A.M., Угрюмов М.Л. Повышение эффективности каталитических преобразователей отходящих газов мусоросжигательных печей//Интегрированные технологии и энергосбережение, 2002, № 2, с. 90-93], при використанні якого збільшується поверхня контактування, знижується гідравлічний опір та зростає об'ємна швидкість газу за рахунок застосування керамічних елементів у вигляді лопаток. Але і ці лопаточні пристрої не дають бажаного результату що стосується відкладень пилу і вимагають встановлення спеціальних приймачів для пилу. Окрім цього, вони також не забезпечують необхідного ступеня очистки від оксидів азоту. В основу корисної моделі поставлено завдання збільшення доступної поверхні контактування каталізатора, підвищення механічної міцності каталізатора, зростання об'ємної швидкості газу та усунення відкладень пилу на каталізаторі, а також підвищення ступеня очищення викидів від оксидів азоту. Поставлене завдання вирішується тим, що для очищення газоподібних викидів, які містять поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), сажисті сполуки, елементорганічні сполуки, діоксини, фурани, оксид вуглецю, оксиди азоту, а також частинки пилу, використовують каталізатор, який має у своєму складі метали групи платини на керамічному носії, у вигляді пластин, що утворюють канали для проходження потоків газу, при цьому матеріалом для виготовлення носія каталізатора є суміш відходів корундового виробництва, фосфату алюмінію або магнію як зв'язуючого та оксидів міді і нікелю в співвідношенні 1 : 0,05-0,15 : 0,050,10:0,1-0,5. Активними компонентами для просочування носія каталізатора є суміш паладію та платини у співвідношенні 1: 0,05-0,1, котру наносять на носій каталізатора після його сушіння та пропікання при температурі 1200-1500°С, після чого виконують повторне пропікання при температурі 500-600°С. Поставлене завдання також вирішується тим, що керамічні елементи мають форму зігнутих по вертикальній вісі пластин, при цьому хорда згину складає 0,02-0,04 м, що у два рази менше, в порівнянні з відомим каталізатором, кут згину середньої лінії профілю пластини дорівнює 20-25 градусам. Керамічні пластини мають постійну товщину, яка дорівнює 0,002-0,004 м . Довжина пластин 0,15-0,20 м. Загальний вигляд керамічних пластин каталізатора подано на Фіг. 1. Керамічні пластини розміщуються паралельними рядами в напрямку, перпендикулярному потоку газів, створюючи канали руху газів, що містять пил. Канали можуть бути конфузорними (непарні ряди) та діфузорними (парні ряди). Керамічні пластини жорстко закріплюються таким чином, що вхідні кромки пластин з парними номерами розміщуються між вхідними кромками пластин з непарними номерами, в результаті чого зростає турбулентність потоку і винесення пилу з його поверхні. Схема розміщення каталізатори их пластин в каталітичній касеті показана на Фіг. 2. Таке розміщення пластин також забезпечує рівномірне зно шення каталізатора. Геометрію каналів, які створені пластинами, і, як наслідок, умови проходження потоків газу через каталітичну касету можна змінювати шляхом регулювання відстані між пластинами, а також за рахунок повороту пластин в ряду. У каталітичній касеті встановлюють чотири ряди керамічних пластин. Відстань між пластинами в рядах складає від 0,0005 до 0,005 м. При відстані між керамічними пластинами каталізатора менше 0,0005 м значно підвищується опір шару каталізатора і він швидко забивається пилом, що обмежує його використання в процесах з високими об'ємними швидкостями потока газу, оскільки вимагає частої регенерації каталізатора від пилу. Збільшення середньої відстані між пластинами каталізатора вище 0,005 м призводить до проскоку значної кількості газу через каталізатор без контактування з його поверхнею, що також знижує ефективність очистки токсичних викидів. Найбільш оптимальною відстанню між керамічними пластинами каталізатора є 0,0015-0,003 м, що дає змогу досягти мінімального зниження потужності ДВЗ, а також відкладень пилу в каталітичній касеті очистки викидів теплоелектростанцій та сміттєспалювальних установок при збереженні достатньо високої ефективності процеса очистки. Важливим завданням корисної моделі є підвищення ступеня очистки від оксидів азоту. Воно вирішується тим, що для виготовлення керамічних пластин носія каталізатора, крім відходів корундового виробництва та фосфату алюмінію або магнію як зв'язуючого, використовують оксиди міді та нікелю у співвідношенні 1,0 : 0,10-0,15 : 0,05-0,10 : 0,1-0,5. Суміш паладію та платини використовують :е запропонованому каталізаторі як активні компоненти в співвідношенні 1 : 0,05-0,1, що значно нижче вмісту дорогоцінних металів в порівнянні з відомими каталізаторами. Запропоновані склади носія та каталізатора не тільки мають необхідну каталітичну активність для процесів глибокого окислення елементорганічних речовин, ПАВ, сажистих сполук та ін., але й дають можливість підвищити ступінь відновлення оксидів азоту. Таким чином, пропонується здійснювати очистку газоподібних викидів ТЕС, ССУ, ДВЗ, що містять пил, на каталізаторі, котрий виготовляють нанесенням суміші паладію та платини на керамічні пластини, які мають у своєму складі відходи корундового виробництва, фосфат алюмінію або магнію як зв'язуюче, а також оксиди міді та нікелю. Керамічні пластини каталізатора мають доступну поверхню контактування з обох сторін. Встановлені в певному порядку ряди пластин каталізатора дають можливість максимально турбулізувати потоки газу і понизити гідравлічний опір шару каталізатора і таким чином практично виключити відкладення твердих частинок пилу на поверхні пластин, що забезпечує скорочення циклів регенерації каталізатора від пилу. При оптимальній відстані між пластинами каталізатора 0,0015-0,003 м у два рази збільшується об'ємна швидкість газу і отже зменшується час контактування, що сприяє зростанню продуктивності каталізатора. Використання фосфату алюмінію або магнію як зв'язуючого підвищує механічну міцність каталізатора, а додавання оксидів міді та нікелю до керамічного носія 4261 дає можливість підвищити ступінь запалення каталізатора Приклад На існуючій мобільній сміттєспалювальній установці Південної залізниці ст ХарківСортувальна виконували очищення газових викидів, що містять пил і мають температуру 50-550°С Каталітичну касету з керамічними пластинами каталізатора поміщали за сміттєспалювальною піччю між теплообмінниками першого та другого ступеня охолодження КІЛЬКІСТЬ каталізатора у вигляді пластин була в 1,5 рази меншою, ніж у відомих способах і складала 42 кг Відстань між пластинами була в межах 0,0028 м Питома поверхня каталізатора при механічній МІЦНОСТІ 550-650 кг/см2 складала 8-15 м2/г Газові викиди, що містять пил, надходили на очистку з об'ємною швидкістю 20000-60000 ч 1 , що у два рази вище, ніж у відомих способах Потік газу проходив по каналах, створених запропонованими керамічними пластинами, які були виготовлені із суміші ВІДХОДІВ корундового виробництва та фосфата алюмінію або магнію як зв'язуючого з додаванням оксидів МІДІ та нікелю і з наступним нанесенням активних речовин - суміші паладію та платини Концентрація органічних речовин Сз-Сго в газах, які надходили на очистку, складала 560 мг/м3, ПАВ та елементоорганічних речовин - ВІДПОВІДНО, 150 та 40 мг/м3, СО -2,5-3 об %, оксидів азоту -150-200 мг/м3 Вміст твердих частинок сажи та пилу коливався від 10 до 2 г/м3 Температура запалення каталізатора складала 210°С, у відомих способах - 380°С Ступінь очистки газів на установці з застосуванням запропонованого каталізатора складав ПАВ - 95-98 %, бенз(а)пірен - 99,9 %, дюксин 99,8 %, СО - 95 %, сажа - 60-70 %, що в 1,5 рази вище в порівнянні з відомим каталізатором, елементоорганічні речовини - 95-98 %, NOX - 60-70 %, що в 1,5 рази більше, ніж при використанні відомого каталізатора Регенерацію каталізатора від пилу здійснювали через 100 годин, в той час як регенерацію відомого каталізатора здійснюють через 24 години ФІГ.1 Комп ютерна верстка М Клюкін Фіг. 2 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45, м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м К и ї в - 4 2 01601