JPH0347884B2 - - Google Patents
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- JPH0347884B2 JPH0347884B2 JP55075674A JP7567480A JPH0347884B2 JP H0347884 B2 JPH0347884 B2 JP H0347884B2 JP 55075674 A JP55075674 A JP 55075674A JP 7567480 A JP7567480 A JP 7567480A JP H0347884 B2 JPH0347884 B2 JP H0347884B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
本発明は気体流特に空気から酸化性の、特に気
体状の汚染成分を除去するための装置に関する。
多数の工業例えば印刷作業、染料及びペイント
工場、食品及び食品材料処理工場、化学工場及び
多数の小規模作業場における製造工程の間に、酸
化性の浮遊物質及び気体が発生しそしてそれは悪
臭があり、可燃性であり及び/又は毒性があるか
も知れない。これらの物質は空気流により運ばれ
そして経済的理由からしばしば予め清浄にするこ
となしに大気中に直接放出される。増々厳しくな
る当局からの規制そしてしかし乍ら公衆からのよ
り高程度へと増加する要求は、それが従前は必要
でなかつたようなケースにおいてさえそのような
空気流の浄化を必要とさせている。そのような空
気流の浄化は費用がかかりかつ技術的に困難であ
る。というのは除去されるべき該物質の約1.5
g/Nm3以下の少量を通常含有する、時間当り
100000Nm3以上の大量がしばしば対象となるから
である。
空気流の浄化のための公知方法は、大きく四つ
のカテゴリーに分割されうる:洗浄、吸着、熱酸
化、及び触媒酸化。
洗浄は典型的には水により、しばしば、空気流
中の望ましくない物質と反応する化学物質を加え
ることにより実施される。この方法の欠点は費用
がかかることの他に、望ましくない物質を無害に
するという現実の問題が、それらが単に水に移動
されるにすぎないということのために、部分的に
解決されるにすぎないことにある。
吸着は大抵活性炭上において行われる。この方
法の最大の問題は、方法を充分経済的にするため
に必要な活性炭の再生が全く十分には遂行できな
いことにある。この理由は再生が、典型的には過
熱流雰囲気であるところの無酸素雰囲気中で行わ
れなければならないことである。カーボンから除
去されるべき物質の多くは、カーボン粒子の細孔
を詰まらせる重合生成物を形成する傾向がある。
これら重合生成物の部分的除去は無酸素雰囲気中
で700〜800℃の範囲に維持することにより行われ
得るが、そのような高温は活性炭の分解を起す。
他の吸着剤例えばモレキユラーシーブ及び耐火性
セラミツク酸化物例えばアルミナ、Al2O3もまた
使われる。しかしモレキユラーシーブは活性炭よ
りかなり費用がかかりそして耐火性セラミツク酸
化物は活性炭より吸着容量が小さい。これらの不
燃性の吸着剤の利点はそれらが空気で再生されう
ることにある。
熱酸化は簡単で比較的頼りになる方法であるこ
とにおいて他と区別される。この方法の不利な点
は燃焼室中での大量の空気の700〜800℃への過熱
が大量のエネルギーを必要とすることである。通
常空気はオイル或いはたぶんガスによる直火で過
熱される。大量の空気中に存在する熱の一部を利
用することができるとしてもなおこの方法は実施
するのに費用がかかる。
触媒酸化は、酸化が燃焼室中でなく触媒床中で
おこることが熱酸化とは異なる。この方法の利点
は触媒酸化が250〜350℃の温度で起こり得、これ
によりエネルギー消費は本質的に減少されること
にある。ある種の触媒は硫化水素H2Sや二酸化硫
黄SO2のような物質と接触して被毒されることが
触媒酸化の欠点である。触媒酸化のエネルギー消
費が熱酸化によるよりも本質的に少ないとして
も、それは大量の空気が過熱される時なおかなり
のものである事が特に重要である。記述した不純
物が少量であるため、不純物の酸化は空気を過熱
するために十分なエネルギーを供給するのに十分
ではない。
本発明の目的は公知法に伴う欠点を無くする或
いは減少し、そして公知の熱酸化法や触媒酸化法
に比べて本質的に少ないエネルギー消費でもつて
効果的な浄化を達成するために、酸化性の汚染物
質のための気体及び空気の浄化法を与えることで
ある。これは(a)大きな比内部表面積をもちそして
上昇された温度において酸化触媒として活性な物
質で浸漬された粒子状吸着体の床に浄化されるべ
き気体を0〜250℃の温度で通過させ(b)吸着体
(触媒)上及び中に蓄積した汚染物質の触媒酸化
を開始させるために250〜350℃の範囲の温度に温
度を上昇させることにより、該吸着体(触媒)を
酸化的に、間欠的に再生することにより達成され
る。
汚染された空気をその現実の温度で取りそして
予備過熱なしにそれを処理できることが本方法の
大きな利点である。
これにより浄化されるべき空気の量の主要部
は、それらができた温度で或いは多分熱損失のた
めに少し低い温度で、上昇された温度で酸化触媒
上として働く吸着体(以下では略して吸着体(触
媒)と云う)を通過しそして従つてそれを過熱す
るためのいかなるエネルギーも用いられない。も
し望むなら吸着前の気体の熱を、それを熱交換器
に通すことにより利用できる。
通過の間に汚染物質又はその大部分は吸着体
(触媒)に吸着されそして空気は本質的に浄化さ
れた状態で環境に放出されうる。吸着体(触媒)
が不純物でどんどん飽和されるので環境へのそれ
の漏出がおこるであろう。そして望ましくない物
質の濃度が許可された又は許容できる最大値に達
した時に触媒酸化のために必要な温度通過250〜
350℃の範囲に温度を増加させることにより吸着
体(触媒)を再生する。この温度で吸着体(触
媒)上の汚染物の酸化が開始する;その間温度は
さらに上昇してもよい。
従つて熱の供給は再生が行われるべき期間に必
要とされるのみである。ある状況下では本方法を
行うためのプラントのスタートは別にして、明細
書で後に説明するように熱供給なしに完全に行う
或いは熱を得ることさえ可能である。
吸着体(触媒)として本発明に従い、大きな比
内部表面積(70〜250m2/g、好ましくは100〜
200m2/g)を持ちそして上昇された温度で酸化
触媒として働く物質で浸漬された多孔性のセラミ
ツク坦体が用いられる。多孔性セラミツク自体、
吸着体として働くであろうが酸化触媒としては働
かないか或いは少ししか働かない。酸化物の形
の、特に周期律表の、及び族の元素の酸化
物の形の一連のセラミツク材料が特に適当であ
る。適当な材料の例は酸化アルミニウム、Al2O3
(以後アルミナと云う)、マグネシウムアルミニウ
ム尖晶石、MgAl2O4、及び二酸化ケイ素(以後
シリカと云う)である。γ−アルミナは特に適当
な材料であるがTi及びZrの酸化物及び類似のセ
ラミツク酸化物もまた用いられうる。担体は該材
料の二或いはそれ以上の混合物よりなることがで
きる。
記述したような担体は上昇された温度で触媒的
に酸化活性である物質によつて都合よく浸漬され
る。そのような物質として周期律表の族の金属
(Handbook of Chemistry and Physics、53 th
ed.,1972−3参照)及びそれらの化合物特に酸
化物が用いられることができ、特に白金が用いら
れる。他の適当な物質は銅及びb,b及び
b族及びそれらの酸化物であり、特に銅、クロ
ム、マンガン、鉄、バナジウム及びセリウムの酸
化物が強調されねばならない。
記述した触媒は優れた触媒活性を持ちそして再
生によく耐える。驚くべきことに、亜クロム酸
銅、CuO・Cr2O3、は現在問題にしている酸化性
空気汚染成分のための高い吸着力と酸化触媒とし
ての高活性とを結合していることが見い出され
た。従つて本発明に従い、亜クロム酸銅で浸漬さ
れたγ−アルミナよりなる吸着体(触媒)が特に
有利に用いられる。
この吸着体(触媒)の特別の利点は、例えばス
チレンのような重合しうる化合物の大量を吸着す
る能力にある。スチレンのような多くの汚染化合
物は吸着体(触媒)上への吸着のあと部分的重合
を経るであろう。そして亜クロム酸銅はこの重合
を加速する能力を持つ。そのような重合は吸着容
量を増すのに貢献し、そしてそれにより再生なし
に吸着が起りうる期間を延長するであろう。
吸着体(触媒)が吸着体としての特性におい
て、不純物で飽和されようとしたときこれは浄化
が効果的でなくなることによつて容易に確認され
る)、吸着された不純物の触媒的酸化を起すため
に温度が上昇される。吸着された物質の一部が多
分重合された状況は再生を困難にすることはない
であろう。
再生において、温度は適宜の方法で上述のよう
に好ましくは250〜350℃に上昇されることができ
る。即ち再生段階より熱気体の再循環することが
可能であり或いは例えば電気ヒーター要素を用い
て吸着体(触媒)床へ直接熱を直接熱を加えるこ
とができるが一般には汚染された空気の流れる方
向から見て供の上流に、例えばオイル又はガスで
撚やされる燃焼室を挿入することが最も好都合で
あろう
再生の間に吸着体(触媒)床を去る空気は、一
般に、吸着の間にそこを去る空気と対照的に、望
ましくない成分を含むであろう。従つて本発明に
従い、この空気を後浄化に付すのが好都合であ
る。後浄化は再生の間に床を去る望ましくない物
質に依存して上に述べた主な方法、即ち洗浄、吸
着、熱又は触媒酸化のいずれか一つに従い行われ
うる。もしこれら物質が酸化性なら後浄化を触媒
的酸化により起うことが本発明に従い最も好都合
である。この結果、吸着体(触媒)として用いら
れるものに外にもう一つの触媒を用いることがで
きるが、しかし装置と操作をできるだけ簡単にす
るための観点から吸着において用いられる吸着体
(触媒)と同じ物質を触媒として用いるのが最も
実際的である。触媒的酸化で後浄化を行うことの
利点は特に、それが、ある状況下で、浄化される
べき空気に存在するエネルギーは別として、操作
の外側から供給されたエネルギーを消費せず、逆
に利用可能な熱を生みさえする装置で上記方法を
実施できるようにすることである。
本発明は記述した方法を実施するための装置に
関する。本発明に従いそれは、上昇された温度で
酸化触媒として活性な吸着体の床を持つ少なくと
も一つの反応器、処理されるべき気体、特に浄化
されるべき空気を該反応器に供給するための供給
管、該反応器から浄化された気体(空気)を導く
ための排出管、及び該反応器中の該吸着体(触
媒)の間欠的再生のための手段を含むことにより
特徴づけられる。任意に、装置は再生の間に反応
器から発する気体(空気)の後浄化のための手段
を持つことができる。
吸着体(触媒)の周期的再生のための手段は好
ましくは供給管に挿入された、接続されたバーナ
ーを持つ燃焼室である。
本発明に従い吸着体(触媒)の再生の間に反応
器から発する気体の後浄化のための手段は排出管
の一支管に挿入され、そして酸化触媒をもつ第二
反応器に接続された、バーナーをもつ第二燃焼室
である。
後浄化反応器から発する後浄化された空気は排
出管に再循環されることができ或いは単独に煙突
へと運ばれる。ある状況下で、それの一部は吸着
材(触媒)をもつ反応器に運ばれうる。これは特
に有利には、吸着体(触媒)を備えたいくつかの
反応器よりなる装置を用いそしてそれらの一つが
常に再生状態にあり一方他のものは不純物を吸着
する方法の時にそうである。そのような実施態様
は有機物質の濃度が熱気体1m3当り約0.5g以上
の時に特に有利である。何故ならそれは加熱目的
のために、酸化物質により示される発熱量の利用
を可能にし、例えばそれにより全装置がいわば自
己加熱的或いは発熱的にさえなるであろうからで
ある。この状況は本明細書の詳細な説明において
説明されそして本発明に従うそのような装置は便
宜上、定義したような吸着体(触媒)の床を各々
備える少なくとも二つの第一反応器(該反応器
(複数)は浄化されるべき気体の供給管に、並列
に接続される);該供給管から後浄化部への管;
該第一反応器各々からの並列な排出管;該第一反
応器各々から該後浄化部への並列な管:バーナー
に連結される燃焼室、該燃焼室から酸化触媒床を
備える第二反応器への管及び該第二反応器からの
排出管を包含する後浄化部;気体を排出するため
の第一支管、燃焼室から第二反応器へ向う該管へ
の再循環管である第二支管、及び該第一反応器へ
の第三支管をもつ第二反応反応器からのよりな
る。
本発明に従う装置は図面と実施例を引用して以
下により十分例示されるであろう。図のうち、第
1図は本発明を実施するための装置のフローダイ
ヤグラムであり、第2図は上記の方法を例示する
ためのある実験が行われた実験装置を示し、そし
て第3図と第4図はその実験の結果を例示するカ
ーブである。
本発明に従う装置のフローダイヤグラムは第1
図に示され、この図では同様に、多数の詳細部分
例えば種々のブロワー、ポンプ、バルブ及び全体
制御装置はこれらが本発明に直接意味を持つもの
でなくそれらの使用と機能が当業者にとつて明ら
かであるので、省略され単純化されている。
汚染された空気は管10を通つて装置に入り、
管10は管42と44に別れる。空気の少量部分
が管42を経由して後洗浄化部へ運ばれる。多量
部分は管44から支管46〓,46〓、……を通つ
て、吸着体(触媒)18をもついくつかの反応器
へ運ばれる。図の装置は48〓,48〓,48〓,
48〓,48〓及び48〓で示される6つの反応器
をもつ。反応器の数は反応器中での吸着期間の長
さと比較しての再生期間の長さを決める。反応器
48〓、……の数は例えば処理すべき空気の量や
その汚染の程度に依存するであろう。
浄化された空気は管50〓,50〓……を経由し
て反応器から運ばれ、これら管は全て浄化された
空気を煙突へ導く共通パイプ22に結合される。
実際の操作中では常に5つの反応器が吸着段階に
あり、そして1つが再生されている。
再生のための空気は個々の反応器のための支管
54〓,54〓,……を備えた管52から反応器4
8……へ運ばれる。他の一連のパイプ56〓,
56〓……は後浄化部へ空気を導く共通管58中
へ反応器からの空気を導く。
吸着体(触媒)18が再生されている反応器か
ら発した空気は管58から、管58中に挿入され
そしてバーナー62を結合された燃焼室60に流
入する;この62と60は通常装置の進展開始時
にのみ機能しそして装置が完全に運転している時
は空気は熱されることなくそれらを直接通過す
る。従つて正常運転の間は単に管58の一部であ
る燃焼室60から、空気はさらに管58の残部を
通過して結合点64へ流れる。そこでは熱い再循
環空気の望ましい量が管66から加えられる。こ
の方法で酸化触媒をもつ反応器76へ向う、望む
温度の流入流が管68でつくられる。浄化された
空気流は反応器76から管70を経由して合流点
72へ導かれる。該再循環流は予め管66を通つ
て導かれそして一部流は管74を通る。反応器7
6からの浄化された空気流はかなりの温度(400
〜500℃)をもつであろう。そしてこのため管7
4を経て去る部分は通常加熱目的のために利用さ
れるであろう。合流点72で熱い、浄化された空
気は管42からの汚染された空気と混合され、管
52を経由して、再生に使用されるため反応器4
8〓……の一つに送られる空気流をなす。
第1図の装置の本質的利点は、バーナー62が
装置の運転開始の間にのみ使用されることにあ
る。従つて正常な工場運転の間はバーナーにおけ
る或いは装置のどこにおいてもエネルギー消費は
ない。逆に、空気流72中の熱は乾燥炉のための
或いは温めるための熱空気として典型的に利用さ
れるであろうから、汚染空気中の物質の発熱量を
装置中で利用することが可能である。
再循環管66はさらに特別の意味をもつ。もし
それがないなら反応器(ここで触媒は酸化触媒で
ありそして有利には吸着体(触媒)18として用
いられたものと同じである)中の温度は強くそし
て複雑な様式で変動する。これは本明細書で後に
さらに説明される。管66中の再循環空気の量及
び再生される反応器例えば48〓への空気の量を
適当に調整することにより、反応器76中の温度
は比較的一定に保つことができ、これは一つには
加熱目的のための管74中の空気の利用との関係
で利益がありまた一つには触媒のために重要であ
る;ある種の触媒及び特に担体材料は、もし温度
があまりに高いレベルに上昇すると焼結するかも
知れず或いはこれとは別の様式でその活性を減じ
る。しかしこれは再循環量を調整することにより
効果的に阻止できる。逆に反応器76中の後浄化
はもし温度があまり低くなると不十分になり、こ
の場合再循環量を調整することが同様に可能であ
る。
第1図に図示した装置の操作を説明するための
計算例は後の実施例1中にある。
汚染空気についてのいくつかの実験が行われた
小規模パイロツトプラントは第2図にその概要を
示す。大気中の空気を管90を通してプラント中
に導く。空気量は流量計78で計られそしてバルブ
80により制御される。流量計から、空気は管8
2を経由して円筒形の予備加熱器84に導かれ
る。そこでは電気加熱コイルが備えられている。
加熱コイルで得られる効果を制御することにより
予備加熱器から去る加熱空気を通す管10中で温
度を望むレベルに調整することができる。管88
はポンプ92へ汚染するための液体を導き該ポン
プは管94を経由して管10中へ液体を導き、そ
こで蒸発が起る。管10は、今や汚染された空気
を反応器16に導く。反応器の上部に加熱コイル
96が備けられ、これは汚染された気体の温度の
調整を可能にする。反応器の下部には吸着体(触
媒)18が、450mm以上の高さと73mmの直径(反
応器の内径に相当する)をもつ円筒形床18とし
て入れられる。床の軸に温度測定用の筒98が床
の底から床の上部まで伸びている。温度測定用筒
の中に、可動の温度素子があり、これにより触媒
床の種々の深さの温度を読むことができる。触媒
床からの出口流は管20により反応器から導され
る。管22及び制御弁100により、連続的に操
作される炭化水素分析機102中に分析のため流
れの一部を導くことができる。用いられた炭化水
素分析機はBeckmann Model 400
Hydrocarbon Analyzerという種類の炎イオン化
分析機である。
実施例 1
これは第1図に示される装置を用いる計算例で
ある。オフセツト印刷工場の乾燥炉がら発する空
気流25000Nm3/hが装置に導かれた。汚染され
た空気は1Nm3当り1.5gの炭化水素を含み130℃
の温度をもつ。印刷インクの溶媒として用いられ
た炭化水素は20%の芳香族炭化水素と80%の脂肪
族炭化水素よりなり、そして約240〜約270℃の沸
点範囲をもつ。汚染された乾燥空気の全量が管1
0を通り装置に導かれる。再生で使用するため流
れの一部voNm3/hが管42を経由して導かれ
る。残りの(25000−vo)Nm3/hは管44を経
由して吸着段階にある反応器48の管に導かれ、
5つの反応器の各々に(25000−vo)/5Nm3/h
に分配される。各反応器48の各々は吸着体(触
媒)1500Kgを含む。後浄化反応室76は同様に、
同じ吸着体(触媒)1500Kgを含む。吸着体20%
CuO・Cr2O3により浸漬されたγ−アルミナより
なる。
吸着期間の長さは二つの配慮から限定される。
第一に、吸着から出る空気流中の炭化水素濃度が
許容値より大きくなる程それが長くなつてはなら
ない。第二に吸着体(触媒)1Kg当り約15g以上
の炭化水素が吸着されてはならない。この値は吸
着体−(触媒)中の最高温度を800〜850℃を越え
ないようにするであろう。
吸着期間を175分に固定すると、吸着体(触媒)
1Kg当り12.8gの炭化水素が吸着され、これは再
生の間に吸着体(触媒)中の最高温度が望ましい
値即ち、絶対に触媒を破壊しない値を越えないこ
とを保証する。吸着の間煙突へ導かれる浄化され
た気体中の炭化水素濃度は初めの100分は約2
mg/Nm3であろう。そして吸着の終りにはそれは
5mg/Nm3に増加する。反応器の数は6つである
から再生期間は35(175/5)分間であろう。
V1が管52を通つて再生へ導かれる空気量を
示し、V2が反応器76を通過し管66に再循環
される空気量を示し、T1が反応器48への管5
2中の温度を示し、T2が反応器48からの管5
8中の温度を示し、T3が反応器76への管68
中の温度を示すとき、下記の表1は反応器48中
での吸着体の再生がどのように進行するかを示
す。
再生と初めの12分間に、管42からの汚染空気
の1000Nm3/h(V0)を管70からの浄化された
熱空気2000Nm3/h(V1−V0)と合流点72で混
合することにより問題の管54中の温度は約318
℃が得られる。得られた温度で、当面する反応器
48中の入口層中の吸着された炭化水素は、吸着
体(触媒)の触媒特性のため着火されそして燃焼
されるであろう。再生のため用いられる汚染気体
からの炭化水素は吸着された炭化水素の一部分と
共に酸化されるであろう。吸着された炭化水素の
残部は温度上昇のため脱着されそして空気流と共
に反応器76に導かれ、そこで酸化が起こる。再
生の開始後5〜10分間で空気流中の炭化水素濃度
は最大2〜3g/Nm3に増加した。初めの15〜20
分に管58中の空気中の炭化水素濃度が大きいと
き温度は比較的低いであろう。反応器76中での
十分な酸化を確実にするため、空気流は少なくと
も260℃に加熱されねばならず、これは熱空気を
管66を経由して反応器に再循環させることによ
り達成される。反応器76からの空気流の温度
は、管58中の温度変動にも拘らず約418℃の一
定値を維持するであろう。これは一つには反応器
76中の触媒が熱バツフアーとして或る容量を持
つ事実、そして一つには、熱空気が管66を通つ
て再循環される事実による。従つて管74中の温
度もまた418℃で殆んど一定であろう。管74中
の浄化された空気量はV0と同等であろう。
再生の開始後12分に合流点72への管70から
の熱空気の加入が止められ、そして同時に管42
中の汚染空気量が増加される。残りの再生は
4000Nm3/hの量の、130℃の熱汚染空気で行わ
れる。反応器76への再循環は、問題の反応器4
8から出口の空気温度が上昇しはじめるので、
3500Nm3/hに減少されうる。この温度は再生の
開始後約25分に、最大約600℃に達するであろう。
同時に反応器76からの浄化された空気流の温度
もまた最大約600℃に達するであろう。管58中
の炭化水素濃度は再生後15〜20分で20mg/Nm3以
下に下がるであろう。
バーナー62は再生の間、働かないが、装置の
スタート時にのみ用いられ、そして従つて装置の
正常運転の間に空気流を加熱するためのエネルギ
ー消費はなく、これはこの構成の大きな利点であ
る。管74を通つて搬出される熱い、浄化された
空気流中には既に述べたように多量の熱がある。
空気流を130℃に冷却することにより27Kgのオイ
ルの発熱量に相当する熱量が利用される。
The present invention relates to a device for removing oxidizing, especially gaseous, contaminant components from a gaseous stream, especially air. During manufacturing processes in many industries such as printing operations, dye and paint factories, food and food material processing factories, chemical factories and many small workshops, oxidizing suspended solids and gases are generated and are malodorous. May be flammable and/or toxic. These substances are carried by air currents and for economic reasons are often discharged directly into the atmosphere without prior cleaning. Increasingly stricter regulations from authorities and, however, increasingly higher demands from the public have made such airflow purification necessary even in cases where it was not previously necessary. . Purification of such air streams is expensive and technically difficult. That is about 1.5 of the material to be removed.
per hour, usually containing small amounts of less than g/Nm 3
This is because large quantities of 100000Nm 3 or more are often targeted. Known methods for purifying air streams can be broadly divided into four categories: cleaning, adsorption, thermal oxidation, and catalytic oxidation. Cleaning is typically performed with water, often by adding chemicals that react with undesirable substances in the air stream. Disadvantages of this method, besides being expensive, are that the practical problem of rendering undesirable substances harmless is only partially solved because they are simply transferred to the water. It's not too much. Adsorption is mostly carried out on activated carbon. The major problem with this process is that the regeneration of the activated carbon necessary to make the process sufficiently economical cannot be achieved at all. The reason for this is that regeneration must be carried out in an oxygen-free atmosphere, which is typically a superheated flow atmosphere. Many of the materials to be removed from the carbon tend to form polymerization products that clog the pores of the carbon particles.
Partial removal of these polymerization products may be accomplished by maintaining the temperature in the range of 700-800°C in an oxygen-free atmosphere, but such high temperatures cause decomposition of the activated carbon.
Other adsorbents such as molecular sieves and refractory ceramic oxides such as alumina, Al 2 O 3 may also be used. However, molecular sieves are significantly more expensive than activated carbon, and refractory ceramic oxides have lower adsorption capacity than activated carbon. The advantage of these non-flammable adsorbents is that they can be regenerated with air. Thermal oxidation is distinguished by being a simple and relatively reliable method. The disadvantage of this method is that the heating of a large volume of air to 700-800° C. in the combustion chamber requires a large amount of energy. Usually the air is superheated by an open flame with oil or perhaps gas. Even if some of the heat present in the bulk air can be utilized, this method is still expensive to implement. Catalytic oxidation differs from thermal oxidation in that oxidation occurs in the catalyst bed rather than in the combustion chamber. The advantage of this process is that the catalytic oxidation can take place at temperatures between 250 and 350 DEG C., whereby the energy consumption is substantially reduced. A drawback of catalytic oxidation is that some catalysts are poisoned by contact with substances such as hydrogen sulfide H 2 S and sulfur dioxide SO 2 . It is particularly important that even though the energy consumption of catalytic oxidation is substantially less than that of thermal oxidation, it is still considerable when large volumes of air are superheated. Due to the small amount of the impurities described, the oxidation of the impurities is not sufficient to provide enough energy to superheat the air. It is an object of the present invention to eliminate or reduce the disadvantages associated with known processes and to achieve effective purification with substantially less energy consumption compared to known thermal oxidation and catalytic oxidation processes. The purpose of this invention is to provide a gas and air purification method for pollutants. This involves (a) passing the gas to be purified at temperatures between 0 and 250°C through a bed of particulate adsorbents which have a large specific internal surface area and are impregnated with substances active as oxidation catalysts at elevated temperatures ( b) oxidatively oxidizing the adsorbent (catalyst) by increasing the temperature to a temperature in the range of 250-350°C to initiate catalytic oxidation of the pollutants accumulated on and in the adsorbent (catalyst); This is achieved by regenerating intermittently. It is a great advantage of the method that it is possible to take contaminated air at its actual temperature and treat it without preheating. The main part of the amount of air to be purified in this way is absorbed by adsorbents (hereinafter abbreviated as adsorbents) which act as oxidation catalysts at elevated temperatures, either at the temperature at which they were formed or perhaps at a slightly lower temperature due to heat losses. No energy is used to pass through the body (called the catalyst) and thus overheat it. If desired, the heat of the gas before adsorption can be utilized by passing it through a heat exchanger. During the passage, the pollutants or most of them are adsorbed onto the adsorbent (catalyst) and the air can be released into the environment in an essentially purified state. Adsorbent (catalyst)
As it becomes increasingly saturated with impurities, its leakage into the environment will occur. and the temperature passage required for catalytic oxidation when the concentration of undesirable substances reaches the permitted or permissible maximum value 250 ~
Regenerate the adsorbent (catalyst) by increasing the temperature to a range of 350 °C. At this temperature the oxidation of the contaminants on the adsorbent (catalyst) begins; during this time the temperature may rise further. Heat supply is therefore only required during the period when regeneration is to take place. Under certain circumstances, apart from starting up the plant for carrying out the process, it is possible to carry out completely without heat supply or even to obtain heat, as explained later in the specification. According to the invention as an adsorbent (catalyst) a large specific internal surface area (70 to 250 m 2 /g, preferably 100 to
200 m 2 /g) and impregnated with a substance that acts as an oxidation catalyst at elevated temperatures is used. porous ceramic itself,
It may act as an adsorbent, but it may not act as an oxidation catalyst, or it may act only a little. A series of ceramic materials in the form of oxides, in particular of the elements of the periodic table and groups, are particularly suitable. An example of a suitable material is aluminum oxide, Al 2 O 3
(hereinafter referred to as alumina), magnesium aluminum spinel, MgAl 2 O 4 , and silicon dioxide (hereinafter referred to as silica). Gamma-alumina is a particularly suitable material, but oxides of Ti and Zr and similar ceramic oxides may also be used. The carrier can consist of a mixture of two or more of the materials. A support as described is conveniently impregnated with a catalytically oxidizing active substance at elevated temperatures. Such substances include the metals of the groups of the periodic table (Handbook of Chemistry and Physics, 53th
ed., 1972-3) and their compounds, especially oxides, can be used, especially platinum. Other suitable substances are copper and the b, b and b groups and their oxides, particular emphasis must be given to the oxides of copper, chromium, manganese, iron, vanadium and cerium. The described catalyst has excellent catalytic activity and tolerates regeneration well. Surprisingly, copper chromite, CuO.Cr 2 O 3 , was found to combine high adsorption power for the currently problematic oxidizing air pollutants with high activity as an oxidation catalyst. It was. According to the invention, therefore, an adsorbent (catalyst) consisting of γ-alumina impregnated with copper chromite is particularly advantageously used. A particular advantage of this adsorbent (catalyst) is its ability to adsorb large amounts of polymerizable compounds, such as styrene. Many contaminant compounds, such as styrene, will undergo partial polymerization after adsorption onto the adsorbent (catalyst). And copper chromite has the ability to accelerate this polymerization. Such polymerization would contribute to increasing the adsorption capacity and thereby extend the period during which adsorption can occur without regeneration. When the adsorbent (catalyst), in its adsorbent properties, becomes saturated with impurities (this is easily confirmed by the purification becoming ineffective), catalytic oxidation of the adsorbed impurities occurs. Therefore, the temperature is increased. The situation where some of the adsorbed material is probably polymerized will not make regeneration difficult. In the regeneration, the temperature can be increased in any suitable manner, preferably to 250-350°C, as described above. That is, it is possible to recirculate the hot gas from the regeneration stage or to apply heat directly to the adsorbent (catalyst) bed, for example using electric heating elements, generally in the direction of flow of the contaminated air. It would be most expedient to insert a combustion chamber, for example heated with oil or gas, upstream of the air leaving the adsorbent (catalyst) bed during regeneration, which is generally In contrast to the air leaving it, it will contain undesirable components. According to the invention, it is therefore advantageous to subject this air to post-purification. Post-purification can be carried out according to any one of the main methods mentioned above, depending on the undesired substances leaving the bed during regeneration: washing, adsorption, thermal or catalytic oxidation. If these substances are oxidizing, it is most advantageous according to the invention for postpurification to occur by catalytic oxidation. As a result, another catalyst can be used in addition to the one used as adsorbent (catalyst), but the same as the adsorbent (catalyst) used in adsorption, from the point of view to keep the equipment and operation as simple as possible. It is most practical to use substances as catalysts. The advantage of carrying out post-purification with catalytic oxidation is in particular that it does not, under certain circumstances, consume energy supplied from outside the operation, apart from the energy present in the air to be purified, but on the contrary The object of the invention is to be able to carry out the above method in a device which even produces usable heat. The invention relates to a device for implementing the method described. According to the invention it comprises at least one reactor with a bed of adsorbent active as an oxidation catalyst at elevated temperature, a feed pipe for supplying the gas to be treated, in particular the air to be purified, to said reactor. , an exhaust pipe for conducting purified gas (air) from the reactor, and means for intermittent regeneration of the adsorbent (catalyst) in the reactor. Optionally, the apparatus can have means for post-purification of the gas (air) emanating from the reactor during regeneration. The means for periodic regeneration of the adsorbent (catalyst) is preferably a combustion chamber with a connected burner inserted into the feed pipe. According to the invention, means for post-purification of the gases emanating from the reactor during the regeneration of the adsorbent (catalyst) are inserted into one branch of the discharge pipe and connected to a second reactor with an oxidation catalyst, a burner. This is the second combustion chamber. The post-purified air emanating from the post-purification reactor can be recycled to the exhaust pipe or conveyed alone to the chimney. Under certain circumstances, part of it can be conveyed to a reactor with an adsorbent (catalyst). This is particularly advantageous when the process uses an apparatus consisting of several reactors equipped with adsorbents (catalysts) and one of them is always in a regeneration state while the other adsorbs impurities. . Such embodiments are particularly advantageous when the concentration of organic material is greater than or equal to about 0.5 g/m 3 of hot gas. This is because it makes it possible to utilize the calorific value exhibited by the oxidizing substance for heating purposes, so that the entire device would, for example, become self-heating or even exothermic. This situation is explained in the detailed description herein and such an apparatus according to the invention is conveniently comprised of at least two first reactors each comprising a bed of adsorbent (catalyst) as defined. (plurality) are connected in parallel to a supply pipe of the gas to be purified); a pipe from the supply pipe to the post-purification section;
parallel discharge pipes from each of the first reactors; parallel pipes from each of the first reactors to the post-purification section; a combustion chamber connected to a burner; a second reaction comprising an oxidation catalyst bed from the combustion chamber; a post-cleaning section comprising a pipe to the reactor and a discharge pipe from the second reactor; a first branch pipe for discharging gases, a second branch pipe being a recirculation pipe to the pipe from the combustion chamber to the second reactor; from a second reaction reactor with two branch pipes and a third branch pipe to the first reactor. The device according to the invention will be more fully illustrated below with reference to the drawings and examples. Of the figures, FIG. 1 is a flow diagram of an apparatus for carrying out the invention, FIG. 2 shows an experimental apparatus in which certain experiments were carried out to illustrate the method described above, and FIG. FIG. 4 is a curve illustrating the results of the experiment. The flow diagram of the device according to the invention is shown in the first
In the figure, there are also a number of detailed parts, such as various blowers, pumps, valves and overall controls, which are not directly relevant to the invention and whose use and function will be clear to those skilled in the art. Since it is obvious, it has been omitted and simplified. Contaminated air enters the device through tube 10;
Tube 10 separates into tubes 42 and 44. A small portion of the air is conveyed via pipe 42 to the post-cleaning section. The bulk portion is conveyed from the pipe 44 through branch pipes 46, 46, . . . to several reactors with adsorbents (catalysts) 18. The device in the figure is 48〓, 48〓, 48〓,
It has six reactors designated 48〓, 48〓, and 48〓. The number of reactors determines the length of the regeneration period compared to the length of the adsorption period in the reactor. The number of reactors 48, . . . will depend, for example, on the amount of air to be treated and its degree of contamination. Purified air is conveyed from the reactor via pipes 50, 50, . . . , all of which are connected to a common pipe 22 which leads the purified air to the chimney.
During actual operation, five reactors are always in the adsorption stage and one is being regenerated. The air for regeneration is supplied to the reactor 4 from a pipe 52 with branch pipes 54, 54, . . . for the individual reactors.
8. Transported to... Another series of pipes 56〓,
56 . . . conducts air from the reactor into a common pipe 58 which conducts the air to the post-purification section. The air emanating from the reactor in which the adsorbent (catalyst) 18 is being regenerated flows from a tube 58 into a combustion chamber 60 which is inserted into the tube 58 and is connected to a burner 62; They function only at the beginning of the development and when the devices are in full operation, the air passes directly through them without being heated. From the combustion chamber 60 , which during normal operation is therefore only part of the tube 58 , air flows further through the remainder of the tube 58 to the connection point 64 . There, the desired amount of hot recirculated air is added through tube 66. In this manner, an inlet stream at the desired temperature is created in tube 68 to reactor 76 containing the oxidation catalyst. The purified air stream is directed from reactor 76 via tube 70 to junction 72 . The recycle flow is previously directed through tube 66 and a portion passes through tube 74. Reactor 7
The purified air flow from 6 is at a considerable temperature (400
~500℃). And for this reason tube 7
The portion leaving via 4 will normally be utilized for heating purposes. At junction 72 the hot, purified air is mixed with contaminated air from line 42 and passed via line 52 to reactor 4 for use in regeneration.
8 〓 forms an air flow that is sent to one of the... An essential advantage of the apparatus of FIG. 1 is that burner 62 is used only during start-up of the apparatus. During normal factory operation, there is therefore no energy consumption in the burner or anywhere else in the apparatus. Conversely, the heat in the air stream 72 would typically be utilized as hot air for a drying oven or for warming, so that the calorific value of the material in the contaminated air can be utilized in the apparatus. It is. Recirculation pipe 66 has a further special meaning. Otherwise, the temperature in the reactor (where the catalyst is an oxidation catalyst and is preferably the same as that used as adsorbent (catalyst) 18) fluctuates strongly and in a complex manner. This will be explained further later in this specification. By suitably adjusting the amount of recirculated air in tube 66 and the amount of air to the regenerated reactor, e.g. 48, the temperature in reactor 76 can be kept relatively constant; There are benefits in connection with the utilization of the air in the tube 74 for heating purposes, and in part important for catalysts; some catalysts and especially support materials may be When raised to high levels, it may sinter or otherwise reduce its activity. However, this can be effectively prevented by adjusting the amount of recirculation. Conversely, the aftercleaning in the reactor 76 becomes insufficient if the temperature becomes too low, in which case it is likewise possible to adjust the recirculation amount. Examples of calculations to explain the operation of the apparatus illustrated in FIG. 1 are provided in Example 1 below. The small-scale pilot plant where several experiments on contaminated air were conducted is shown schematically in Figure 2. Atmospheric air is conducted into the plant through pipe 90. Air flow is measured by flow meter 78 and controlled by valve 80. From the flow meter, the air flows through pipe 8
2 to a cylindrical preheater 84. There, an electric heating coil is provided.
By controlling the effect obtained with the heating coil, the temperature in the tube 10 passing the heated air leaving the preheater can be adjusted to the desired level. tube 88
directs the liquid for contamination to pump 92 which directs the liquid via line 94 into line 10 where evaporation occurs. Tube 10 leads the now contaminated air to reactor 16. A heating coil 96 is provided at the top of the reactor, which allows adjustment of the temperature of the contaminated gas. In the lower part of the reactor an adsorbent (catalyst) 18 is placed as a cylindrical bed 18 with a height of more than 450 mm and a diameter of 73 mm (corresponding to the internal diameter of the reactor). A tube 98 for temperature measurement extends from the bottom of the floor to the top of the floor on the axis of the floor. Inside the temperature measuring tube there is a movable temperature element, by means of which the temperature at various depths of the catalyst bed can be read. The outlet stream from the catalyst bed is led out of the reactor by pipe 20. Pipe 22 and control valve 100 allow a portion of the flow to be directed into a continuously operated hydrocarbon analyzer 102 for analysis. The hydrocarbon analyzer used was Beckmann Model 400.
It is a type of flame ionization analyzer called Hydrocarbon Analyzer. Example 1 This is an example calculation using the apparatus shown in FIG. An air flow of 25000 Nm 3 /h originating from the drying oven of an offset printing factory was conducted into the device. Contaminated air contains 1.5g of hydrocarbons per 1Nm3 at 130°C.
It has a temperature of The hydrocarbons used as solvents for the printing inks consist of 20% aromatic hydrocarbons and 80% aliphatic hydrocarbons and have a boiling point range of about 240 to about 270°C. The total amount of contaminated dry air is transferred to tube 1.
0 and is guided to the device. A portion of the flow voNm 3 /h is conducted via line 42 for use in regeneration. The remaining (25000-vo) Nm 3 /h is led via pipe 44 to the pipe of reactor 48 in the adsorption stage.
(25000−vo)/5Nm 3 /h in each of the five reactors
distributed to. Each reactor 48 contains 1500 Kg of adsorbent (catalyst). Similarly, the post-purification reaction chamber 76 is
Contains 1500Kg of the same adsorbent (catalyst). Adsorbent 20%
Consists of γ-alumina soaked with CuO.Cr 2 O 3 . The length of the adsorption period is limited by two considerations.
First, it must not be so long that the hydrocarbon concentration in the air stream leaving the adsorption is greater than an acceptable value. Secondly, no more than about 15 g of hydrocarbons should be adsorbed per kg of adsorbent (catalyst). This value will ensure that the maximum temperature in the adsorbent (catalyst) does not exceed 800-850°C. When the adsorption period is fixed at 175 minutes, the adsorbent (catalyst)
12.8 g of hydrocarbons per kg are adsorbed, which ensures that during regeneration the maximum temperature in the adsorbent (catalyst) does not exceed the desired value, ie a value that will never destroy the catalyst. During adsorption, the hydrocarbon concentration in the purified gas led to the stack is approximately 2 for the first 100 minutes.
mg/ Nm3 . And at the end of adsorption it increases to 5 mg/Nm 3 . Since the number of reactors is 6, the regeneration period will be 35 (175/5) minutes. V 1 indicates the amount of air conducted to regeneration through tube 52 , V 2 indicates the amount of air passed through reactor 76 and recycled to tube 66 , and T 1 indicates the amount of air conducted through tube 52 to reactor 48 .
2 and T 2 indicates the temperature in tube 5 from reactor 48.
8 and T 3 indicates the temperature in tube 68 to reactor 76.
Table 1 below shows how the regeneration of the adsorbent in the reactor 48 proceeds when indicating the temperature therein. During regeneration and the first 12 minutes, 1000 Nm 3 /h (V 0 ) of contaminated air from pipe 42 is mixed with 2000 Nm 3 /h (V 1 -V 0 ) of purified hot air from pipe 70 at confluence 72. As a result, the temperature in the tube 54 in question is approximately 318
℃ is obtained. At the temperature obtained, the adsorbed hydrocarbons in the inlet layer in the reactor 48 in question will be ignited and combusted due to the catalytic properties of the adsorbent (catalyst). Hydrocarbons from the contaminated gas used for regeneration will be oxidized along with a portion of the adsorbed hydrocarbons. The remainder of the adsorbed hydrocarbons is desorbed due to the temperature increase and is conducted with the air stream to reactor 76 where oxidation occurs. Within 5-10 minutes after the start of regeneration, the hydrocarbon concentration in the air stream increased to a maximum of 2-3 g/Nm 3 . first 15-20
When the concentration of hydrocarbons in the air in tube 58 is large, the temperature will be relatively low. To ensure sufficient oxidation in reactor 76, the air stream must be heated to at least 260°C, which is achieved by recycling hot air to the reactor via tube 66. . The temperature of the air stream from reactor 76 will maintain a constant value of about 418° C. despite temperature fluctuations in tube 58. This is due in part to the fact that the catalyst in reactor 76 has some capacity as a heat buffer, and in part to the fact that hot air is recycled through tube 66. Therefore, the temperature in tube 74 will also remain nearly constant at 418°C. The amount of purified air in tube 74 will be equal to V 0 . Twelve minutes after the start of regeneration, the hot air from tube 70 to confluence 72 is stopped, and at the same time tube 42
The amount of contaminated air inside is increased. The rest of the playback
It is carried out with a quantity of 4000 Nm 3 /h of thermally contaminated air at 130°C. Recirculation to reactor 76 is carried out by reactor 4 in question.
Since the air temperature at the outlet starts to rise from 8,
It can be reduced to 3500Nm 3 /h. This temperature will reach a maximum of about 600° C. about 25 minutes after the start of regeneration.
At the same time, the temperature of the purified air stream from reactor 76 will also reach a maximum of about 600°C. The hydrocarbon concentration in tube 58 will drop below 20 mg/Nm 3 in 15-20 minutes after regeneration. The burner 62 does not work during regeneration, but is used only at the start of the device, and therefore there is no energy consumption for heating the air stream during normal operation of the device, which is a major advantage of this configuration. . There is a large amount of heat in the hot, purified air stream carried out through tube 74, as already mentioned.
By cooling the air stream to 130°C, a heat equivalent to the heating value of 27 kg of oil is utilized.
【表】【table】
【表】
実施例 2
第2図に示される実施装置での最初の実験にお
いて、スチレンで汚染された空気が用いられた。
吸着体(触媒)は直径3〜6mmをもつ球状で、先
に述べた亜クロム酸銅を供うγ−アルミナの吸着
体(触媒)である。0.22g/Nm3のスチレンを含
み50℃の温度をもつ空気4.4Nm3/hbが触媒床に
導かれる。吸着体(触媒)の量は1.67Kgであり
1.8に相当する。反応器からの出口流中のスチ
レン濃度は炭化水素分析機で、容量によるメタン
当量でppmとして測定され、以下ではC1として
示す。100mg/Nm3のスチレンは容量C1で
179ppmに相当する。吸着期間の最初の30時間に、
浄化された空気中のスチレン濃度は容量C1で
20ppm以下と測定される。40時間の運転の後、こ
の濃度は容量C1で30ppmに上昇しそして45時間
後に50ppmに上昇した。従つて吸着期間は終了し
そして再生が始まつた。触媒床への空気流の温度
が300℃に上昇されると同時に、空気流は1.1N
m3/hに減少された。床の入口の吸着した物は約
280℃着火されそしてその後、ホツトゾーンが床
の下方へ移動する。ホツトゾーンは床の下方約
150mmで最高温度700℃に達する。ホツトゾーンは
約1時間後に反応器の出口の達する。再生の開始
時に反応器から排出される空気中のスチレン濃度
はC1の容量で30ppmであつた。再生期の初めの
約17分間、スチレン濃度はC1の容量で約
1000ppmに上昇した。これは炭化水素分析機が測
定できる上限である。40分後、スチレン濃度は再
びC1容量で1000ppm以下に減少し、次の10分間
にスチレン濃度はC1の容量で20ppmに落ちた。
従つて、再生は全部で50分間続いた。実験は3回
繰返され、結果は実質的に上述した通りであつ
た。実験データの計算は、用いた運転条件での吸
着容量が吸着体(触媒)1Kg当りスチレン約25g
であることを示す。
45時間の吸着運転の後、数gの吸着体(触媒)
の試料を採り分析する。試料は1Kg当り33gの有
機炭素を含んだ。その後、試料を窒素中で200℃
に熱処理する。この温度で2時間維持したのち、
試料を改めて分析する。有機炭素の濃度は吸着体
(触媒)1Kg当り15gと測定された。有機炭素の
この量は多かれ少なかれ重合された形で吸着され
たスチレンに相当すると考えられるに違いない。
実施例 3
4つの個々の実験からなるこの実験シリーズで
は反応器は40cm高さの床として置かれた1.6
(1.5Kg)の吸着体(触媒)床への空気流は4.0N
m3/hであつた。空気流は240〜270℃の沸点範囲
を持つ炭化水素混合物、典型的にはHeatsetオフ
セツト印刷で溶媒として用いられるもので汚染さ
れた。
吸着体(触媒)床への入口(Z=0)での空気
流中の温度と炭化水素濃度は下の表2に示され
る。EXAMPLE 2 In an initial experiment with the implementation shown in FIG. 2, air contaminated with styrene was used.
The adsorbent (catalyst) is spherical with a diameter of 3 to 6 mm and is a gamma-alumina adsorbent with copper chromite as described above. 4.4 Nm 3 /hb of air containing 0.22 g/Nm 3 of styrene and having a temperature of 50° C. is introduced into the catalyst bed. The amount of adsorbent (catalyst) is 1.67Kg
Equivalent to 1.8. The styrene concentration in the outlet stream from the reactor was determined in a hydrocarbon analyzer as ppm in methane equivalent by volume and is designated below as C 1 . 100 mg/Nm 3 of styrene has a capacity of C 1
Equivalent to 179ppm. During the first 30 hours of the adsorption period,
The styrene concentration in purified air is at capacity C 1
Measured to be less than 20ppm. After 40 hours of operation, this concentration rose to 30 ppm at capacity C 1 and after 45 hours to 50 ppm. The adsorption period therefore ended and regeneration began. At the same time the temperature of the air flow to the catalyst bed is increased to 300℃, the air flow is 1.1N
m 3 /h. The amount of absorbed material at the entrance to the floor is approx.
It is ignited at 280°C and then the hot zone moves below the floor. The hot zone is approximately below the floor.
Maximum temperature reaches 700℃ at 150mm. The hot zone reaches the outlet of the reactor after about 1 hour. The styrene concentration in the air exiting the reactor at the beginning of regeneration was 30 ppm by volume of C1 . For about 17 minutes at the beginning of the regeneration phase, the styrene concentration is approximately
It rose to 1000ppm. This is the upper limit that a hydrocarbon analyzer can measure. After 40 minutes, the styrene concentration decreased again below 1000 ppm in C 1 volume, and in the next 10 minutes the styrene concentration dropped to 20 ppm in C 1 volume.
Regeneration therefore lasted a total of 50 minutes. The experiment was repeated three times and the results were essentially as described above. The calculation of the experimental data shows that the adsorption capacity under the operating conditions used is approximately 25 g of styrene per 1 kg of adsorbent (catalyst).
. After 45 hours of adsorption operation, several grams of adsorbent (catalyst)
Take a sample and analyze it. The sample contained 33g organic carbon per kg. Then, the sample was heated to 200°C in nitrogen.
heat treated. After maintaining this temperature for 2 hours,
Analyze the sample again. The concentration of organic carbon was determined to be 15 g/Kg of adsorbent (catalyst). It must be assumed that this amount of organic carbon corresponds to more or less adsorbed styrene in polymerized form. Example 3 In this experimental series consisting of four individual experiments, the reactor was placed as a 40 cm high floor of 1.6
(1.5Kg) air flow to adsorbent (catalyst) bed is 4.0N
m 3 /h. The air stream was contaminated with a hydrocarbon mixture having a boiling point range of 240-270°C, typically used as a solvent in Heatset offset printing. The temperature and hydrocarbon concentration in the air stream at the inlet to the adsorbent (catalyst) bed (Z=0) are shown in Table 2 below.
【表】
反応器からの出口流中の炭化水素濃度は炭化水
素分析機でC1の容量によるppmとして測定され
た。第3図は、4つの実験における、時間の関数
としての、C1の容量によるppmでの炭化水素濃
度を図的に示す、グラフで、多くの場合大気への
放出が許される最大限である20mgC/Nm3の濃度
を示す線が引かれている。
第3図から、実験された温度間隔における吸着
容量は、小さな温度上昇又は下昇が吸着容量の強
い減少又は増加(それぞれに)をひき起すので高
度に温度依存性であることが判る。
本実験シリーズの前に、吸着体(触媒)は10回
の吸着と再生のサイクルで用いられていた。そこ
では再生の間の最高温度は900〜920℃の範囲であ
つた;即ち、先に定めた800〜850℃の限界は十分
な安全余裕を与える。更に10回の吸着と再生のサ
イクルの間、吸着容量が測定された。吸着容量の
いかなる有意な減少もみられなかつた。
実験2では吸着期は6 1/2時間後に終えられ、
再生が開始された。この時点に吸着体(触媒)は
計算に従い全部で39gの炭化水素(Kg当り26gに
相当)を吸着した。清浄な空気で実行された再生
の進行は第4図に示される。再生の開始からの時
刻は横軸に分単位で示される。左の縦軸は反応器
からの空気流中のメタン当料の濃度を示し、右の
縦軸は吸着体(触媒)床中の種々の深さZで側ら
れた温度を示す。床の長さは40cmであるからZ=
0は床の入口そしてZ=40は床の出口に対応す
る。Z=0での温度は再生のために用いられた空
気流の温度に等しい;Z=40での温度は反応器を
去る空気流の温度に等しい。
第4図から、初めの約10分間、再生空気の温度
は約290℃であつてそして再生の残る時間での温
度は約100℃であつたことが知られうる。図から、
床中の最高温度、即ち約930℃は10cm深さで観察
されたことが判る。
少量の吸着体による対応する再生は、1Kgの吸
着体等り約15gの炭化水素が床中における最高温
度約825℃を与えるであろう事を示す。
出口空気中の炭化水素濃度は約20分に、図から
も判るように、C1容量で10ppm以下に減少する。
再生は30分後に終えられる。再生の終りの10分間
に、吸着されたものは吸着体(触媒)上で完全に
酸化された。再生の全期間中に、吸着されたもの
の通常約半分は吸着体(触媒)上で酸化され、他
方残りは空気流と共に後浄化部へ運ばれるであろ
う。Table: The hydrocarbon concentration in the outlet stream from the reactor was determined as ppm by volume of C 1 on a hydrocarbon analyzer. Figure 3 is a graph graphically showing the hydrocarbon concentration in ppm by volume of C 1 as a function of time in four experiments, often the maximum allowed to be released to the atmosphere. A line is drawn indicating a concentration of 20 mgC/Nm 3 . From FIG. 3 it can be seen that the adsorption capacity in the temperature intervals studied is highly temperature dependent as a small temperature increase or decrease causes a strong decrease or increase (respectively) in the adsorption capacity. Prior to this experimental series, the adsorbent (catalyst) had been used in 10 adsorption and regeneration cycles. There, the maximum temperature during regeneration was in the range 900-920°C; ie, the limit of 800-850°C specified above provides a sufficient safety margin. The adsorption capacity was measured during an additional 10 adsorption and regeneration cycles. No significant decrease in adsorption capacity was observed. In experiment 2, the adsorption phase ended after 6 1/2 hours;
Playback has started. At this point, the adsorbent (catalyst) adsorbed a total of 39 g of hydrocarbons (equivalent to 26 g/Kg) according to calculations. The progress of regeneration carried out in clean air is shown in FIG. The time from the start of playback is shown in minutes on the horizontal axis. The left vertical axis shows the concentration of methane equivalent in the air stream from the reactor, and the right vertical axis shows the temperature at various depths Z in the adsorbent (catalyst) bed. Since the length of the floor is 40cm, Z=
0 corresponds to the floor entrance and Z=40 corresponds to the floor exit. The temperature at Z=0 is equal to the temperature of the air stream used for regeneration; the temperature at Z=40 is equal to the temperature of the air stream leaving the reactor. From FIG. 4 it can be seen that for about the first 10 minutes the temperature of the regeneration air was about 290°C and for the remaining time of the regeneration the temperature was about 100°C. From the figure,
It can be seen that the maximum temperature in the bed, approximately 930°C, was observed at a depth of 10 cm. Corresponding regeneration with a small amount of adsorbent shows that about 15 g of hydrocarbon such as 1 Kg of adsorbent will give a maximum temperature in the bed of about 825°C. In about 20 minutes, the hydrocarbon concentration in the outlet air decreases to less than 10 ppm at 1 volume of C, as can be seen from the figure.
Playback will end after 30 minutes. During the last 10 minutes of regeneration, the adsorbed was completely oxidized on the adsorbent (catalyst). During the entire period of regeneration, usually about half of the adsorbed will be oxidized on the adsorbent (catalyst), while the remainder will be carried with the air stream to the post-purification section.
第1図は本発明に従う装置のフローダイヤグラ
ムである。第2図は本発明に従う装置において実
施される方法を例示するためのある実験が行われ
た実験装置を示す。第3図及び第4図はその実験
結果を示すグラフである。
第1図中、数字は以下のものを示す。10:
管、18:吸着体(触媒)、22:共通パイプ、
42:管、44:管、42〓,46〓……46〓:
支管、48〓,48〓……48〓:反応器、50〓,
50〓……50〓:管、52:管、54〓,54〓…
…54〓:支管、56〓,56〓……56〓:パイ
プ、58:共通管、60:燃焼室、62:バーナ
ー、64:合流点、66:再循環、68:管、7
0:管、72:合流点、74:管、76:反応
器。第2図中、数字は以下のものを示す。10:
管、16:反応器、18:吸着体(触媒)、2
0:管、22:管、78:流量計、80:バル
ブ、82:管、84:予備加熱器、88:管、9
0:管、92:ポンプ、94:管、96:加熱コ
イル、98:温度測定用筒、100:制御弁、1
02:炭化水素分析機。第3図中、横軸は時間
を、縦軸はC1の容量によるppm単位での炭化水
素濃度を示す。第4図中、横軸は時刻(分)を、
左の縦軸はC1の容量によるppm単位での炭化水
素濃度を示し、右の縦軸は温度を示す。
FIG. 1 is a flow diagram of an apparatus according to the invention. FIG. 2 shows an experimental setup in which certain experiments were performed to illustrate the method implemented in the device according to the invention. FIGS. 3 and 4 are graphs showing the experimental results. In FIG. 1, the numbers indicate the following. 10:
Pipe, 18: Adsorbent (catalyst), 22: Common pipe,
42: pipe, 44: pipe, 42〓,46〓...46〓:
Branch pipe, 48〓, 48〓...48〓: Reactor, 50〓,
50〓...50〓: Pipe, 52: Pipe, 54〓,54〓...
...54〓: Branch pipe, 56〓, 56〓...56〓: Pipe, 58: Common pipe, 60: Combustion chamber, 62: Burner, 64: Junction, 66: Recirculation, 68: Pipe, 7
0: tube, 72: confluence, 74: tube, 76: reactor. In Figure 2, the numbers indicate the following. 10:
Tube, 16: Reactor, 18: Adsorbent (catalyst), 2
0: Pipe, 22: Pipe, 78: Flowmeter, 80: Valve, 82: Pipe, 84: Preheater, 88: Pipe, 9
0: Pipe, 92: Pump, 94: Pipe, 96: Heating coil, 98: Temperature measurement tube, 100: Control valve, 1
02: Hydrocarbon analyzer. In FIG. 3, the horizontal axis shows time and the vertical axis shows the hydrocarbon concentration in ppm by C 1 capacity. In Figure 4, the horizontal axis represents time (minutes),
The left vertical axis shows the hydrocarbon concentration in ppm by volume of C 1 and the right vertical axis shows the temperature.
Claims (1)
の層18をそれぞれ有する少なくとも2つの第
1反応器48〓,48〓,48〓,48〓,48〓,
48〓、処理すべきガスを前記第1反応器に供
給する供給管10,42,44,46〓,46
〓,46〓,46〓,46〓及び46〓及び第1反
応器から浄化ガスの排出管22、及び (b) 第1反応器と同一の吸着体(触媒)を有する
第2反応器より成り、再生下にある第1反応器
はすべての第1反応器から導管58によつて第
2反応器76と連結しており、該導管58はバ
ーナ62が連結されている燃焼室60をもちそ
して第2反応器に熱ガスを供給する供給管68
に通じ、該第2反応器76は熱浄化ガスの為の
出口管70を有し、該管70は該装置から熱浄
化ガスの一部を排出するための排出管74に連
結している、 気体、特に空気から酸化性の汚染成分を連続的に
除去する装置において、 () 熱浄化ガス流を出口管70から導管58の
結合点64に再循環する為の再循環管66と () 熱浄化ガス流を第2反応器76から第1反
応器48〓,48〓,48〓,48〓,48〓,4
8〓に再循環させる再循環管52,54〓,54
〓,54〓,54〓,54〓,54〓を装備するこ
とを特徴とする、上記装置。Claims: 1. (a) at least two first reactors 48〓, 48〓, 48〓, 48〓, 48〓, each having a layer 18 of adsorbent which is active as an oxidation catalyst at high temperatures;
48〓, supply pipes 10, 42, 44, 46〓, 46 for supplying the gas to be treated to the first reactor
〓, 46〓, 46〓, 46〓 and 46〓 and a discharge pipe 22 for purifying gas from the first reactor, and (b) a second reactor having the same adsorbent (catalyst) as the first reactor. , the first reactor under regeneration is connected to a second reactor 76 by conduits 58 from all first reactors, which conduit 58 has a combustion chamber 60 to which a burner 62 is connected; Supply pipe 68 supplying hot gas to the second reactor
The second reactor 76 has an outlet pipe 70 for the thermally purified gas, which is connected to an exhaust pipe 74 for discharging a portion of the thermally purified gas from the apparatus. In an apparatus for continuously removing oxidizing contaminants from a gas, particularly air, () a recirculation pipe 66 for recirculating a thermally purified gas stream from an outlet pipe 70 to a junction 64 in conduit 58; The purified gas stream is transferred from the second reactor 76 to the first reactor 48〓, 48〓, 48〓, 48〓, 48〓, 4
Recirculation pipes 52, 54, 54 for recirculating to 8
〓, 54〓, 54〓, 54〓, 54〓.
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