AT392599B - Verfahren und einrichtung zur oxidation von feuer- und/oder explosionsgefaehrliche komponenten enthaltenden gase - Google Patents
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Description
AT 392 599 B
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Oxidierung von feuer- und/oder explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gasen.
Bei zahlreichen Verfahren (z. B. Intermediär-Produktion, Kunstlederproduktion, Lackieren, Trocknen usw.) entstehen derartige nicht nutzbare Gase und/oder Dämpfe, die feuer- und/oder explosionsgefährliche Komponenten 5 enthalten. In zahlreichen Fällen müßten diese Gase in geschlossenen Räumen freigelassen werden, die selbst an sich feuer- und explosionsgefährlich sind.
Die Eliminierung dieser Gase kann am einfachsten und preiswertesten durch eine Oxidation (Verbrennung) gelöst werden, wobei jedoch die Normvorschriften die feuergefährlichen Tätigkeiten in Räumen bzw. an Stellen untersagen, wo dies einen Brand oder eine Explosion verursachen kann. 10 Bekanntlich verläuft die Oxidation einzelner Gase in Anwesenheit von entsprechenden Katalysatoren auch bei einer die Entzündungstemperatur unterschreitenden Temperatur und in einem unter der unteren Verbrennbarkeitsgrenze liegenden Konzentrationsbereich. Die HU-PS 171,795 empfiehlt eine Lösung zu katalytischen Oxidierung derartiger Gase, gibt jedoch keine Hinweise dafür, wie feuer- und explosionsgefährliche Komponenten enthaltende Gase katalytisch oxidiert werden könnten (sei es auch in feuer· und 15 explosionsgefährdeten Räumlichkeiten) ohne daß diese Tätigkeit feuer- und explosionsgefährlich würde.
Bekannt sind verschiedene katalytische Feuerungseinrichtungen (z. B. der katalytische Gasofen SZ1ESZTA), diese dürfen jedoch in feuer- und explosionsgefährdeten Räumlichkeiten nicht verwendet werden, da die Verbrennung nicht vollständig flammenfrei verläuft (es entstehen sogenannte Mikroflammen, die eine Explosion oder ein Feuer hervorrufen können. 20 Aufgabe dieser Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend angeführten Mängel sowie die Entwicklung eines
Verfahrens und einer Einrichtung, die eine ungefährliche Oxidierung der verschiedene feuer- und explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gase ermöglichen.
Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß in dem Falle, wenn das Gas in einen geschlossenen Reaktor geführt und in diesem der entsprechende Katalysator so angeordnet wird, daß dabei kleinere als zur 25 Flammenbildung erforderliche freie Wegstrecken gesichert werden, weiterhin daß durch eine Temperaturregelung eine Überwärmung und durch entsprechende Auswahl der Zuführungsgeschwindigkeit des Gases die Weiterverbreitung der im geschlossenen Reaktor zufolge einer eventuellen Schadhaftwerdung auftretenden Flamme verhindert wird, die Oxidierung der feuer- und/oder explosionsgefährlichen Gase auch in einem feuer-und/oder explosionsgefährlichen Raum vorgenommen werden kann. 30 Aufgrund dieser Erkenntnis wurde die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zur Oxidierung von feuer-und/oder explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gasen gelöst, wobei das Gas in einen Katalysator enthaltenden Reaktor geführt, in diesem auf die zur katalytischen Oxidation erforderliche Temperatur gebracht wird und im Sinne der Erfindung ein geschlossenener Reaktor verwendet wird, in dem das Gas auf der zur katalytischen Oxidation erforderlichen Temperatur gehalten und verhindert wird, daß die Temperatur die 35 Entzündungstemperatur des Gases erreicht.
Bei der Einrichtung zur Oxidierung von feuer- und/oder explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gasen, die einen Katalysator enthaltenden Reaktor besitzt, ist der Reaktor mit einer Gaszuleitung und einer Ableitung sowie mit einem steuerbaren Heizgerät versehen, wobei die Einrichtung im Sinne der Erfindung einen körnigen Katalysator enthaltenden geschlossenen Reaktor besitzt, vor dem eine geschlossene Heizkammer 40 geschaltet wird, das Heizmittel in der Heizkammer angeordnet ist, auch die Heizkammer Katalysator enthält und die Heizkammer sowie der Reaktor Wärmefähler besitzt, die über die Steuereinheit mit dem steuerbaren Heizgerät verbunden sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Heizkammer mit einem elektrischen Heizgerät versehen, das an einen in verkapselter Ausführung gehaltenen Schaltschrank angeschlossen 45 und mit einem den Überdruck im Schaltschrank gewährleistenden Gerät sowie mit einem Druckfühler versehen ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung besitzt diese einen Wärmetauscher, dessen eine Seite vor den Reaktor, die andere Seite hingegen hinter dem Reaktor angeschlossen wird. Vorteilhaft ist, wenn der Reaktor, die Heizkammer und gegebenenfalls auch der Wärmetauscher in eine 50 Einheit zusammengefaßt werden.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn zwei zueinander parallel geschaltete Heizkammem vorgesehen werden.
Die Erfindung wird im weiteren anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung ausführlich beschrieben. Die auf der Zeichnung dargestellte Fig. 1 ist eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Die dargestellte Einrichtung besitzt einen geschlossenen Reaktor (4), der mit einer Gaszuleitung (41) und 55 einer Gasableitung (42) versehen ist. Im Reaktor (4) ist ein körniger Katalysator angeordnet. Die Gasableitung (42) des Reaktors (4) ist gasdicht mit den Rohren des Wärmetauschers (2) verbunden, durch die das oxidierte Gas in den Kamin (21) entweicht.
Der Eingang der Mantelseite des Wärmetauschers (2) ist mit dem Ventilator (1) verbunden, in den das zu oxidierende Gas (z. B. ein Methangas-Luftgemisch) durch den Flammenverschluß (8) (z. B. ein Magnetventil mit 60 > Momentauslösung) eintritt. Der Ausgang der Mantelseite ist über zwei parallel zueinander geschaltete
Heizkammem (3) mit der Gaszuleitung (41) des Reaktors (4) gasdicht verbunden.
Die Heizkammem (3) sind ebenfalls mit einem körnigen Katalysatormaterial aufgefüllt (dessen Typ ist
AT 392 599 B zweckdienlicherweise jedoch nicht unbedingt dem im Reaktor (4) verwendeten Katalysatormaterial gleich). An die Heizkammem (3) sind unter Überdruck stehende elektrische Schaltschränke (5) angeschlossen. An die Schaltschränke (5) sind die steuerbaren elektrischen Heizgeräte (31) der Heizkammem (3) angeschlossen, wobei erstere in das körnige Katalysatorbett hineinreichend angeordnet sind.
Die Schaltschränke (5) sind einerseits üb» ein Druckreglerfilter (7) mit einem (nicht dargestellten) Druckluft oder ein neutrales Gas liefernden, den Überdruck gewährleistenden Gerät, andererseits mit der mit dem Magnetventil (61) versehenen Abflußleitung (6) verbunden.
Der Reaktor (4) und die Heizkammem (3) sind zweckdienlicherweise in einer gemeinsamen Einheit zusammengefaßt, um die Wärmeverluste zu vermindern.
Die Einrichtung besitzt ein Bedienungspult (10) und eine Steuereinheit (20), die miteinander sowie den an den Reaktor (4) und an die Heizkammern (3) angeschlossenen Wärmefühlern (43, 44 und 32) (z. B. Temperaturschaltem) und den an die Schaltschränke (5) angeschlossenen Druckfühlern (51) (z. B. Druckschaltem) verbunden sind.
In der dargestellten Einrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt verwirklicht
Das zu reinigende (zu oxidierende) Gas wird durch den Flammenverschluß (8) durch den Ventilator (1) eingesaugt und durch die Mantelseite des Wärmetauschers (2) in die zueinander parallel geschalteten Heizkammem (3) gedrückt
Hier wird das durch den Wärmetauscher (2) vorgewärmte Gas durch die elektrischen Heizgeräte (31) (die in das körnige Katalysatormaterial eingebettet sind) auf die zur katalytischen Oxidation erforderliche Temperatur (80 · 550 C° vorzugsweise 180 - 330 C°) erhitzt Aus den Heizkammem (3) gelangt das Gas in den Reaktor (4), wo dann die katalytische Oxidation zum Abschluß gelangt Der oxidierte (gereinigte) Gasstrom entweicht durch die Rohre des Wärmetauschers (2) in den Kamin (21), wobei der zu reinigende Gasstrom im Gegenstrom vorgewärmt wird.
Die Fördergeschwindigkeit wird dabei so ausgewählt daß sie größer als die Verbrennungsgeschwindigkeit zweckdienlicherweise das zwei- bis fünffache der Verbrennungsgeschwindigkeit des gefährlichsten (die größte Verbrennungsgeschwindigkeit auf weisenden) Gases (des Methans) beträgt
Die Schaltschränke (5) müssen unter Überdruck gehalten werden, damit aus dem äußeren feuer- und explosionsgefährlichen Raum keine Luft eintreten kann. Vor Betriebsbeginn sind sie mit Druckluft oder einem neutralen Gas durchzuspülen. Das Vorhandensein des voigeschiiebenen Überdruckes (z. B. 100 Pa) wird durch die Geräte (51) kontrolliert. Sinkt während des Betriebes der innere Druck im Schaltschrank (5) unter einen vorbestimmten Wert (z. B. 50 Pa), so werden die Heizgeräte (31) durch das Gerät (51) automatisch ausgeschaltet.
Das Einschalten des Hauptschalters ist erst nach Durchspülen der Schaltschränke (5) bei Aufbau des entsprechenden Überdruckes möglich. Erst hiernach kann der Ventilator (1) und hiernach die elektrische Heizung in Gang gesetzt werden. Kommt der Ventilator (1) zum Stillstand, schaltet die elektrische Heizung automatisch ab. Überschreitet die Temperatur des Katalysatorbettes den zulässigen Wert, so signalisieren die Geräte (43, 44 und 32) die Betriebsstörung an das Bedienungspult (10) und an die Einheit (20) und schalten die Heizung bzw. nötigenfalls die ganze Einrichtung ab.
Zweckdienlicherweise ist der einwandfreie Zustand der elektrischen Heizgeräte (31) mit Hilfe von entsprechenden Mitteln auch zu kontrollieren. Einzelne Fehler, Betriebsstörungen werden an dem Bedienungspult (10) durch akustische und Lichtsignale angezeigt. Ein Ansteigen der Temperatur kann aus drei Gründen erfolgen. a) Ausfall des Ventilators (1) b) Schadhaftwerden des Regelkreises c) Anstieg der Konzentration der Verunreinigungskomponenten
Der Hauptschalter der Heizung schaltet in allen drei Fällen ab.
Da der Strömungswiderstand der Einrichtung und darin des Katalysatorbettes gering ist, (2000 - 3000 Pa), kann der Kamin die Rolle der Berstscheibe versehen. Bei einem Abblasen bedeutet dies keine Gefahrenquelle.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung können (bei einer auf an sich bekannten Weise erfolgender Auswahl des Katalysatoibettmaterials) die verschiedensten Gase oxidiert, d. h. gereinigt werden, z. B. aromatische, nicht aromatische, Zyklo- und Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff- Schwefel- und stickstoffhaltige, Kohlenwasserstoffderivate, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Merkaptane und Ammoniakverunreinigungen enthaltende Luftströme.
Die in explosionsgefährlichen Räumen angeordneten Geräte (z. B. Ventilatoren) und Ausrüstungen (z. B. Druckschalter, Magnetventile) müssen natürlich in explosionssicherer Ausführung hergestellt sein.
Der Kamin (21) und die Rohrleitungen sind zweckdienlicherweise mit (nicht dargestellten) Schwingungsdämpfem (flexiblen Rohrabschnitten) zu versehen. Die Heizkammem (3), der Reaktor (4) und der Wärmetauscher (2) sind zweckdienlicherweise mit der technologischen Reihenfolge entsprechend geschweißten Verbindungen in einem Block zusammenzufassen und auf einem entsprechenden Gestell anzuordnen.
Die Oxidation der im zu reinigenden Gasstrom befindlichen verunreinigenden Komponenten erfolgt auf der -3-
Claims (6)
- AT 392 599 B Obeifläche des Katalysators auf einer die Entzündungstemperatur unterschreitenden Temperatur. Gleichzeitig kann die Temperatur der elektrischen Heizgeräte (31) über die Entzündungstemperatur angehoben werden, ohne daß hiebei Flammenerscheinungen auftreten, da im körnigen Katalysatormaterial, das diese Geräte umgibt, die freie Weglänge kleiner als der kritische Wert ist. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Oxidation von feuer- und/oder explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gasen, wobei das Gas in einen Katalysator enthaltenden Reaktor geführt, hier auf die zur katalytischen Oxidation erforderliche Temperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Reaktor verwendet, in diesem das Gas auf der zur katalytischen Oxidation erforderlichen Temperatur gehalten und verhindert wird, daß die Temperatur die Entzündungstemperatur des Gases erreicht.
- 2. Einrichtung zur Oxidation von feuer- und/oder explosionsgefährliche Komponenten enthaltenden Gasen, die einen Katalysator enthaltenden Reaktor besitzt, der mit Gaszuleitung und Gasableitung sowie steuerbarem Heizgerät versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen körnigen Katalysator enthaltenden geschlossenen Reaktor (4) aufweist, vor dem eine geschlossene Heizkammer (3) angeordnet ist, die Heizkammer (3) sowie der Reaktor (4) Wärmefühler (32, 43, 44) besitzt, die über die Steuereinheit (20) mit dem steuerbaren Heizgerät (31) verbunden sind.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (3) mit einem elektrischen Heizgerät (31) versehen ist, das an einen geschlossenen verkapselten Schaltschrank (5) angeschlossen ist, und der Schaltschrank (5) mit einem den Überdruck sichernden Gerät sowie mit einem Druckfühler (51) versehen ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 2 bzw. 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmetauscher (2) besitzt, bei dem der eine Strang (Seite) vor dem Reaktor (4), der andere hinter dem Reaktor (4) angeschlossen ist
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4), die Heizkammer (3) und gegebenenfalls auch der Wärmetauscher (2) in einer Einheit zusammengefaßt sind.
- 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Heizkammem (3) besitzt, die parallel zueinander geschaltet sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4- 3
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