PL154896B3

PL154896B3 - Device for removal of organic impurities in particular ethylene from gases

Info

Publication number: PL154896B3
Application number: PL27444488A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Wojciechowski; Jadwiga Forys; Janusz Janas; Leszek Michalski; Andrzej Rachwal; Halina Piekarskasadowska; Miroslaw Maciejewski; Zygmunt Wysocki; Marek Pindel; Boguslaw Jakubowski; Wieslaw Maczek
Original assignee: Polska Akademia Nauk Instytut
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1991-09-30
Also published as: PL274444A3

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA REPUBLIC POLAND OPIS PATENTOWY PATENT DESCRIPTION 154 896 154 896 SS SS Patent dodatkowy do patentu nr 138942 Additional patent to patent No. 138942 Int. Cl.5 B01D 53/36 Int. Cl.5 B01D 53/36 Zgłoszono: 88 08 29 (P. 274444) Reported: 88 08 29 (P. 274444) Pierwszeństwo - Priority - tnuuitt & e (i lU tnuuitt & e (and lU URZĄD PATENTOWY OFFICE PATENT Zgłoszenie ogłoszono: 90 03 05 Application announced: 90 03 05 RP RP Opis patentowy opublikowano: 1992 02 28 Patent description published: 1992 02 28

Twórcy wynalazku: Jerzy Wojciechowski, Jadwiga Foryś, Janusz Janas, Leszek Michalski, Andrzej Rachwał, Halina Piekarska-Sadowska, Mirosław Maciejowski, Zygmunt Wysocki, Marek Pindel, Bogusław Jakubowski, Wiesław MaczekCreators of the invention: Jerzy Wojciechowski, Jadwiga Foryś, Janusz Janas, Leszek Michalski, Andrzej Rachwał, Halina Piekarska-Sadowska, Mirosław Maciejowski, Zygmunt Wysocki, Marek Pindel, Bogusław Jakubowski, Wiesław Maczek

Uprawniony z patentu: Polska Akademia Nauk Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni, Kraków (Polska)Authorized by the patent: Polish Academy of Sciences Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Kraków (Poland)

URZĄDZENIE DO USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ORGANICZNYCH, ZWŁASZCZA ETYLENU Z GAZÓWEQUIPMENT FOR REMOVING ORGANIC POLLUTION, ESPECIALLY ETHYLENE FROM GASES

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do katalitycznego oczyszczania gazów od etylenu lub innych niepożądanych zanieczyszczeń organicznych, według patentu nr 138942.The subject of the invention is a device for the catalytic purification of gases from ethylene or other undesirable organic pollutants, according to the patent no. 138942.

Urządzenie według patentu polskiego nr 138942 zostało zastosowane do usuwania etylenu z powietrza i komór przechowalniczych owoców, warzyw i kwiatów. Konstrukcja urządzenia składa sie z dwóch reaktorów, w których znajdują sie warstwy katalizatora i warstwy wypełnienia ceramicznego lub metalicznego, zaś reaktory połączone są kolektorem. Strumień gazu płynie przez reaktory w cyklicznie przemiennych kierunkach, przy czym cześć strumienia gazu może być upuszczana z kolektora łączącego reaktory i przewodem podawana do komory przechowalnicze j .The device according to Polish patent no. 138 942 was used to remove ethylene from the air and from fruit, vegetable and flower storage chambers. The structure of the device consists of two reactors in which there are layers of the catalyst and layers of ceramic or metal filling, and the reactors are connected by a collector. The gas stream flows through the reactors in cyclically alternating directions, while a part of the gas stream can be released from the collector connecting the reactors and fed through a conduit to the storage chamber.

Dwa wentylatory zabudowane z obu stron urządzenia tłoczą cyklicznie gaz z komory przechowalniczej do urządzenia i z urządzenia do komory przechowalniczej, w odwrotnych kierunkach. Energia potrzebna do podgrzania katalizatora wydzielana jest przez elementy grzejne, zamontowane nad warstwami katalizatora.Two fans installed on both sides of the device cyclically pump gas from the storage chamber to the device and from the device to the storage chamber, in reverse directions. The energy needed to heat the catalyst is given off by heating elements mounted above the catalyst layers.

Urządzenie według patentu nr 138942 stosowane jest szeroko w technikach usuwania etylenu z przechowalni owoców, warzyw i kwiatów.The device according to patent no. 138 942 is widely used in the techniques of removing ethylene from fruit, vegetable and flower stores.

Konstrukcja ta jest bardzo udana lecz posiada dosyć istotny mankament, a mianowicie, ograniczenie do usuwania włącznie etylenu i jedynie z pomieszczeń zamkniętych. Wiadomo jednak, że rewersyjne metody katalityczne można stosować do ekonomicznie oszczędnych procesów usuwania zanieczyszczeń innych niż etylen i nie tylko z komór przechowalniczych owoców, ale również ze zrzutów gazów przemysłowych.This construction is very successful, but has quite a significant drawback, namely, the limitation to the removal of ethylene only and only from closed rooms. It is known, however, that reverse catalytic methods can be used for cost effective processes of removing contaminants other than ethylene and not only from fruit storage chambers but also from industrial gas discharges.

Urządzenie do usuwania zanieczyszczeń organicznych,zwłaszcza etylenu, składające sie z połączonych kolektorem dwóch reaktorów zawierających umieszczone na perforowanych dennicachDevice for the removal of organic pollutants, especially ethylene, consisting of two reactors connected by a collector, each with a perforated bottom

154 896154 896

154 896 po jednej warstwie katalizatora, po jednej warstwie wypełnienia słabo przewodzącego ciepło i po jednej warstwie wypełnienia dobrze przewodzącego ciepło, według patentu nr 138942, charakteryzuje się tym, reaktory połączone kolektorem wyposażone są w jeden wentylator tłoczący zanieczyszczone gazy oraz zawór rewersyjny do zmiany kierunku przepływu gazu na odwrotny.154 896 one layer of catalyst, one layer of poorly conductive heat and one layer of well-conductive filler each, according to patent No. 138942, is characterized by the fact that reactors connected by a collector are equipped with one fan forcing contaminated gases and a reversing valve to change the flow direction reverse gas.

Kolektor wprowadzony do wnętrza obu reaktorów ukształtowany jest na końcach skośnie względem osi pionowej reaktorów, przy czym ścianki odcinków kolektora znajdujące się wewnątrz tych reaktorów są perforowane otworami, korzystnie o średnicy 3 do 10 mm. Ponadto kolektor wyposażony jest w zawór do upuszczania gazów do atmosfery.The collector introduced into the interior of both reactors is shaped at its ends obliquely to the vertical axis of the reactors, and the walls of the collector sections inside these reactors are perforated with holes, preferably with a diameter of 3 to 10 mm. In addition, the manifold is equipped with a valve to release gases into the atmosphere.

Urządzenie według zgłoszenia dodatkowego umożliwią szersze zastosowanie konstrukcji opisanej w patencie nr 138942. Zmiana polega na zamontowaniu zamiast dwóch wentylatorów, jednego wentylatora oraz zaworu rozrządu gazów, umożliwiającego cykliczną zmianę kierunku gazów ulegających oczyszczeniu w urządzeniu.The device according to the additional application will allow a wider use of the structure described in the patent No. 138942. The change consists in installing instead of two fans, one fan and a gas valve timing valve, enabling the cyclical change of direction of the gases to be cleaned in the device.

Konieczność zastosowania powyższej modyfikacji wynika z dążenia do minimalizacji tzw. martwej objętości gazów, tzn. objętości, która pozostaje nie oczyszczona w momencie rewersji kierunku przepływu gazów: zastosowanie dwóch wentylatorów daje w tym przypadku znacznie większą ilość nieoczyszczonych gazów.The necessity to apply the above modification results from efforts to minimize the so-called dead volume of gases, i.e. the volume that remains unpurified when the direction of the gas flow is reversed: the use of two fans in this case results in a much larger amount of raw gases.

Podczas obserwacji pracy urządzeń według wynalazku nr 138942 stwierdzono, że dla średnicy cylindrów reaktorów przekraczających 500 mm występuje nierówny profil prędkości przepływu gazu przez reaktor, co powoduje nierówny rozkład temperatur i spadek konwersji zanieczyszczeń. Nieoczekiwanie stwierdzono, że jeżeli kolektor łączący oba człony reaktora wprowadzony jest do wnętrza obu cylindrów i ukształtowany na końcach skośnie względem osi pionowej cylindrów, przy czym ścianki tych odcinków kolektora, które znajdują się we wnętrzu cylindrów reaktorów są perforowane o średnicy otworów korzystnie 3-10 mm, to profil prędkości gazów przez cylindryczne człony reaktora jest optymalny.During the observation of the operation of the devices according to the invention No. 138942, it was found that for the diameter of the reactor cylinders exceeding 500 mm there is an unequal profile of the gas flow velocity through the reactor, which causes uneven temperature distribution and a decrease in impurity conversion. It has surprisingly been found that if the manifold connecting both reactor members is introduced into the interior of both cylinders and shaped at its ends obliquely with respect to the vertical axis of the cylinders, the walls of these sections of the manifold, which are inside the reactor cylinders, are perforated with a hole diameter of preferably 3-10 mm then the gas velocity profile through the cylindrical reactor members is optimal.

W kolektorze łączącym reaktory zamontowano króciec, do którego podłączono zawór usuwający oczyszczone gazy bezpośrednio do atmosfery, a nie - jak w urządzeniu opisanym w patencie nr 138942 - poprzez spiralę do komory przechowalniczej. Powyższe zmiany umożliwiły zastosowanie urządzenia według patentu głównego do oczyszczania szkodliwych zanieczyszczeń organicznych w postaci gazów i par, emitowanych z najrozmaitszych źródeł, w tym także pochodzących z komór przechowalniczych płodów rolnych i ogrodniczych, w szerokim zakresie stężeń zanieczyszczeń o^{d 1} ppm ^do ^kilku g/m\In the manifold connecting the reactors, a spigot was installed, to which a valve was connected to remove purified gases directly into the atmosphere, and not - as in the device described in patent No. 138942 - through a spiral to the storage chamber. The above changes made it possible to use the device according to the main patent for the treatment of harmful organic pollutants in the form of gases and vapors, emitted from various sources, including those coming from the storage chambers of agricultural and horticultural crops, in a wide range of pollutants concentrations of ^{d 1} ppm ^d by ^several µg / m \

Urządzenie według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku. Reaktory 1 i 2 połączone są kolektorem 3 wprowadzonym do wnętrza obu reaktorów i ukształtowanym na końcach skośnie do osi pionowej cylindrów reaktorów. Ścianki kolektora wewnątrz cylindrów reaktorów są perforowane, a średnica otworów 21 i 22 wynosi korzystnie 3 do 10 mm.The device according to the invention is shown in the drawing as an embodiment. The reactors 1 and 2 are connected by a collector 3 inserted into the interior of both reactors and shaped at its ends obliquely to the vertical axis of the reactor cylinders. The collector walls inside the reactor cylinders are perforated and the diameter of the openings 21 and 22 is preferably 3 to 10 mm.

Identyczne reaktory o kształcie korzystnie cylindrycznym posiadają wewnątrz perforowane dennice 4 i 6 oraz odpowiednio 5 i 7, pomiędzy którymi umieszczone są warstwy katalizatora procesów całkowitego spalania. Poniżej, pomiędzy perforowanymi dennicami 6 i 8 oraz odpowiednio 7 i 9 znajdują się warstwy granulowanego wypełnienia ceramicznego oraz dodatkowo, pomiędzy perforowanymi dennicami 8 i 10 i odpowiednio 9 i 11, warstwy wypełnienia metalicznego w postaci spiral.Identical, preferably cylindrical shaped, reactors have inside perforated bottoms 4 and 6 and 5 and 7, respectively, between which there are layers of complete combustion catalyst. Below, between the perforated bottoms 6 and 8 and, respectively, 7 and 9, there are layers of granular ceramic filling and additionally, between the perforated bottoms 8 and 10 and, respectively, 9 and 11, layers of metallic filling in the form of spirals.

Reaktory 1 i 2 połączone są od dołu za pomocą przewodów 13 i odpowiednio 15 z zaworem rozrządu gazów 16, który umożliwia cykliczną zmianę kierunku przepływu gazów przez reaktory. Wentylator 14 tłoczy gaz z emitera zanieczyszczonych gazów odlotowych 12 do urządzenia, poprzez zawór rewersyjny 16. W górnej części reaktorów 1 i 2 wmontowane są grzejniki elektryczne 17 i 18. Kolektor 3 połączony jest poprzez krócieć 19 i zawór odcinający 20 z atmosferą.The reactors 1 and 2 are connected at the bottom by lines 13 and 15, respectively, to a gas valve 16, which enables the cyclical change of the direction of gas flow through the reactors. The fan 14 forces the gas from the polluted exhaust gas emitter 12 to the device, through the reversing valve 16. Electric heaters 17 and 18 are installed in the upper part of the reactors 1 and 2. The collector 3 is connected by a port 19 and a shut-off valve 20 to the atmosphere.

Urządzenie według wynalazku umożliwia oczyszczenie gazów odlotowych od zanieczyszczeń organicznych w szerokim zakresie stężeń, od rzędu ppm do kilku gramów zanieczyszczeń w 1 m , przy wysokiej konwersji i niskim zużyciu energii.The device according to the invention enables the purification of waste gases from organic pollutants in a wide concentration range, from the order of ppm to several grams of pollutants in 1 m, with high conversion and low energy consumption.

154 896154 896

Claims

Patent claims

A device for removing organic pollutants, especially ethylene from gases, consisting of two reactors connected by a collector, containing one catalyst layer, one layer of poorly conductive heat-conducting filling and one layer of well-conductive filler, one layer each, according to patent No. 138 942, characterized by in that the reactors (1) and (2) connected by a manifold (3) are equipped with one fan (14) forcing contaminated gases and a reversing valve (16) to reverse the gas flow.

2. The device according to claim The collector (3) is introduced into the interior of both reactors (1) and (2), shaped at its ends obliquely with respect to the vertical axis of the reactors, and the walls of the collector sections (3) inside the reactors are perforated with holes, preferably with 3 to 10 mm in diameter.

3. The device according to claim The apparatus of claim 1, characterized in that the manifold (3) is provided with a valve (20 for venting gases into the atmosphere.

154 896

Department of Publishing of the UP RP. Circulation 100 copies

Price: PLN 3,000