Спосіб очищення повітря в шахтах від метану

Реферат: Спосіб очищення повітря в шахтах від метану полягає в каталітичному окисненні метану. Витрату повітря в реакторі змінюють в залежності від вмісту метану в повітрі. UA 82704 U (12) UA 82704 U UA 82704 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до техніки безпеки у вугільній промисловості, а саме до способів і пристроїв, що забезпечують безпеку працюючих шахтарів безпосередньо в забої і штреках в процесі видобутку вугілля при вірогідності викидів метану, а також може застосовуватися на будь-яких об'єктах, аж до приміщень житлових будинків, де є необхідність ліквідації скупчення горючих газів. В процесі видобутку вугілля, особливо з пластів, розташованих на великій глибині, з'являються виходи метану, які створюють загрозу пожежі і вибуху в шахті при досягненні критичного вмісту горючого газу. Джерелом запалювання може бути іскра, яка випадково виникла навіть від удару металу об кремній. Відомий спосіб боротьби із загазованістю повітря пристроями припливно-витяжної вентиляції [Правила безпеки у вугільних шахтах (НПАОП 10.0-1.01-05) [Електронний ресурс] http://jobsafety.com.ua/ids_op/date_full/1092_360_1.html]. Гранично допустимий вміст метану в шахті не повинен перевищувати 1 % від загального об'єму атмосфери в шахті. Недоліком цього способу є те, що він добре працює при однорідній атмосфері в шахті і недостатньо реагує на викиди метану безпосередньо на місці видобутку вугілля і в місцях його скупчення. Відомий спосіб очищення повітря в шахтах від метану, в якому до повільного процесу заміни всього об'єму повітря в шахті, що містить метан додається швидкий процес видалення з повітря тільки самого метану локально в місцях видобутку вугілля і місцях можливого скупчення метану та інших горючих газів [Декл. пат. на корисну модель № 37686 Україна, МПК (2006) E21F3/00, E21F7/00. Спосіб очищення повітря в шахтах від метану / В.П. Кисельов, Ю.В. Кисельов (Україна); - № u200806811; Заявл. 19.05.2008; Опубл. 10.10.2008; Бюл. № 19, 2008 р.]. До повільного процесу заміни всього об'єму повітря в шахті, що містить метан, додається процес видалення з повітря тільки самого метану локально в місцях видобутку вугілля і місцях можливого скупчення метану та інших горючих газів шляхом холоднополум'яного або каталітичного окиснення в потоці повітря і де він розкладається на менш вибухобезпечні хімічні елементи, чим оперативно зменшується концентрація метану в шахтному повітрі. При цьому загазованість метаном стане 0,5 %. Недоліком цього способу є дезактивація каталізатора при високих рівнях вмісту метану в повітрі шахти. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу очищення повітря в шахтах від метану, в якому не допускають дезактивацію каталізатора при високому вмісту метану в повітрі. Каталітичне окиснення метану на найбільш активних каталізаторах починається з температур, вищих за 400 °C. Підвищення температури реакційної середи при повному окисненні метану зв'язане з вмістом метану в повітрі (табл. ). Таблиця Підвищення температури реакційної середи при повному окисненні метану при різному вмісті метану в повітрі. Вміст метану в повітрі, % об. Підвищення температури окисненні, °C 40 45 50 0,1 0,5 1,0 1,54 1,5 2,0 2,5 3,1 3,5 4,0 5,0 при 26 130 260 400 390 520 651 800 911 1042 1302 Каталізатори мають гранично припустиму температуру, при перевищенні якої вони втрачають каталітичні властивості за рахунок спікання, зменшення активної поверхні. Максимально допустима температура для різних каталізаторів знаходиться в інтервалі 350800 °C. Найбільш стійкий до високої температури каталізатор може працювати без зміни структури поверхні в процесі повного окиснення метану при максимальному вмісті метану в повітрі 3,1 % об. (табл. 1). Тобто при вмісті метану в повітрі більше ніж 3,1 % об. каталізатор дезактивується. Одною з основних характеристик каталізатора є об'ємна швидкість на одиницю об'єму -1 каталізатора (). Виміряється в годин . Зі збільшенням об'ємної швидкості на одиницю об'єму каталізатора ступінь перетворення метану зменшується. Таким чином збільшуючи чи зменшуючи витрату повітря, що містить метан, регулюють ступінь окислення метану, а, отже, і температуру шару каталізатора. Отже, дезактивацію каталізатора при високому вмісту метану в 1 UA 82704 U 5 10 15 повітрі не допускають завдяки зміні об'єму повітря, що подають в реактор в залежності від вмісту метану в повітрі. Пропонована корисна модель ілюструється кресленням, на якому зображена схема реалізації пропонованого способу. Пропонований спосіб здійснюється в наступній послідовності. Метаноповітряну суміш 1 повітродувкою 2, подають послідовно в реактор з шаром каталізатора 3, де метан окислюють киснем повітря, яке очищають, на каталізаторі, селективному по реакції окиснення метану киснем до діоксиду вуглецю і пари води: СН4+О2=СН2+Н2О. Гази, що виходять з реактора 3 направляють в охолоджуючий його кондиціонер 4. З кондиціонера гази 5 направляють в шахту. Повітродувкою 2 збільшують чи зменшують витрату повітря, що містить метан, регулюючи ступінь окислення метану, а, отже, і температуру шару каталізатора, змінюючи таким чином температуру, при якій забезпечується необхідний ступінь окиснення метану, чим і забезпечується рішення поставленої задачі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб очищення повітря в шахтах від метану, що полягає в каталітичному окисненні метану, який відрізняється тим, що витрату повітря в реакторі змінюють в залежності від вмісту метану в повітрі. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2