Каталитический реактор окисления фосфорсодержащих газов

(51) 01 53/36 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ имеет патрубки для подачи и выхода газа в четыре секции с кассетами, наполненными шариками катализатора и устройством подачи орошающей жидкости, проходящим через секции, отделяемые друг от друга гидрозатвором в виде колпачковой тарелки. Использование параллельно работающих четырех секций обеспечивает равномерный износ катализатора, а съемные кассеты с катализатором обеспечивают их быструю замену, не требующую разборку всего реактора для замены катализатора. Предлагаемое изобретение - каталитический реактор окисления фосфорсодержащих газов предназначен для утилизации фосфина в отходящих газовых выбросах в цехах, производящих фосфор и его соединения, а также баках котрельного молока,отделения приготовления глиняного молока цеха термоподготовки сырья. Попутно утилизируются также фосфорный ангидрид и фтористый водород. По сравнению с известными каталитическими реакторами разработанный реактор имеет ряд преимуществ съемные кассеты с катализатором,позволяющие быструю замену изношенного катализатора, возможность регулировать толщину слоя катализатора,малое гидравлическое сопротивление, низкое энергопотребление, простота в изготовлении и высокая эффективность утилизации газа фосфина, а также других фосфорсодержащих газов. Данный реактор позволяет утилизировать 85 фосфина и 68-70 фосфорного ангидрида и фтористого водорода.(72) Ескендиров Шарипжан Заханович Акжигитова Меруерт Галымжановна Бердиева Меруерт Аймамбетовна Юнусова Динара Учкуновна Шарафиев Асан Шарафиевич Умарова Жанат Рысбаевна Жукабаева Тамара Кокеновна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Материалы Н.К. Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых. Москва. 2006. с.56(54) КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ОКИСЛЕНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ(57) Изобретение относится к области утилизации аспирационных газов в цехах по производству фосфора и фосфорсодержащих веществ. Разработан каталитический реактор окисления фосфорсодержащих газов для утилизации аспирационных газов в цехах по производству фосфора и фосфорсодержащих веществ. Отходящие газы фосфорных производств содержат высокотоксичные соединения серы, фосфора и фтора, такие как сероводород, фосфорный ангидрид,фосфористый и фтористый водород. Каталический реактор, содержащий стальной корпус прямоугольной формы колонного типа, 25643 Изобретение относится к области утилизации аспирационных газов в цехах по производству фосфора и фосфорсодержащих веществ. Известен реактор для обезвреживания органических примесей в газовых выбросах химических,коксохимических,металлургических заводов и других предприятий. Реактор представляет собой конструкцию башенного типа, включающую смешивающий воздухоподогреватель-рекуператор,встроенный смешивающий воздухоподогреватель и газовую горелку, в верхней части размещена каталитическая камера с платиновым катализатором для глубокого термокаталитического окисления (А.с. 1060214 СССР. Реактор для проведения каталитических процессов/А.М.Сычева, В.С.Генкин, С.И.Мельников и др. // Открытия. Изобретения. 1983.46.с. 18,19). Недостатком этого реактора является высокое энергопотребление, сложность в изготовлении,большое гидравлическое сопротивление и трудность в замене катализатора. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является каталитический реактор конструкции ФАСТ ИНЖИНИРИНГ для проведения процессов гетерогенного катализа в химической,нефтехимической,металлургической и других отраслях промышленности,а также для решения экологических проблем. Представляет собой аппарат колонного типа с цилиндрической вертикальной кассетой с катализатором, с подачей газа по боковой стенке и выходом очищенного газа через центральную часть. Для увеличения пути прохождения газа через катализатор,цилиндрическая кассета разделена закрученными пластинами. Недостатки высокое гидравлическое сопротивление катализаторного слоя, энергоемкий,сложен в изготовлении и высокая стоимость (Книга Материалы Н.К. Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых. г. Москва, 2006 год, с. 56). Задачей предлагаем ого из обретения является разработка конструкции каталитического реактора для окисления отходящих газов фосфорного производства с высокой степенью экологической очистки. Технический результат - эффективная очистка аспирационных газов фосфорного производства. Поставленная задача решается тем, что каталитический реактор создан как аппарат колонного типа, прямоугольной формы, с четырьмя секциями,разделенных гидрозатворами и содержащие съемные кассеты с катализатором. Отходящие газы фосфорных производств содержат высокотоксичные соединения серы,фосфора и фтора, такие как сероводород,фосфорный ангидрид, фосфористый и фтористый водород. В настоящее время для очистки этих газов используют мокрые способы очистки с использованием воды, известковых и содовых растворов. Однако по указанному способу очистке подвергаются только газы,содержащие фосфорный ангидрид и фтористый водород, а наиболее ядовитый газ - фосфористый водород(фосфин) выбрасывается в атмосферу. Предлагаемое изобретение - каталитический реактор окисления фосфорсодержащих газов предназначен,в основном, для утилизации фосфина в отходящих газовых выбросах в цехах, баках котрельного молока, отделении приготовления глиняного молока цеха термоподготовки сырья. Попутно утилизируется также фосфорный ангидрид и фтористый водород. В реальных аспирационных газах фосфорного производства содержится в среднем фосфина - 80 мг/м 3, фтористого водорода - 10 мг/м 3 и фосфорного ангидрида - 120 мг/м 3 . Предлагаемый реактор очищает от фосфорного ангидрида и фтористого водорода 68-70, от фосфина - 85. Наиболее эффективными являются катализаторы никелево-углеродные с содержанием 10 и палладиево-углеродные с содержанием 0,5 . Температура в катализаторной зоне при температуре орошающей воды 15-25 не превышает 30-35 С. Скорость газа в аппаратуре 2-3 м/сек обеспечивает вышеуказанную степень окисления фосфорсодержащих компонентов в газе. Предлагаемая конструкция каталического реактора окисления приведена на фигуре 1. Каталитический реактор состоит из прямоугольного стального корпуса 1 колонного типа с четырьмя секциями с кассетами палладиевоуглеродного катализатора 2, 3, 4, 5 в виде шариков диаметром 5-10 мм., в зависимости от объема подачи газа подача газа осуществляется через газоходы 6, 7, 8, 9, в каждую секцию, выход прореагировавшего газа происходит через газоходы 10, 11, 12, 13 каждая секция отделяется друг от друга гидрозатворами 14, 15, 16 в виде колпачковой тарелки для предотвращения обратного хода газа подача орошаемой жидкости осуществляется через разбрызгиватели 17 на верхнюю секцию реактора на нижние секции реактора жидкость проходя через гидрозатвор, попадает на распределительные перфорированные тарелки 18, 19, 20 для равномерного орошения нижних секций в нижней части колонны имеются патрубки для вывода жидкости 21, 22. Реактор предлагаемой конструкции работает следующим образом поступающий газ в широком диапазоне скоростей от 0,5 до 5 м/сек распределяется через четыре газохода 6, 7, 8, 9 и поступает в нижнюю часть контактного устройства, каждой секции с катализаторными кассетами 2, 3, 4, 5, в которые насыпаны шарики катализатора с толщиной насыпного слоя от 5 до 10 см, в зависимости от скорости подачи газа и процентного содержания вредных фосфорсодержащих компонентов в газе. После прохождения слоя катализатора фосфорсодержащие компоненты окисляются и абсорбируются орошаемой жидкостью,превращаясь в слабые фосфорные кислоты. Замена истощенного катализатора осуществляется выемкой кассет из пазов,насыпанием нового катализатора и отправкой 2 истощенного на регенерацию. Орошаемой жидкостью может быть вода или слабая фосфорная кислота. Предлагаемая в изобретении конструкция каталитического реактора окисления фосфорсодержащих газов имеет следующие преимущества перед существующими аналогами- съемные катализаторные кассеты, позволяющие быструю замену катализатора,а также возможность регулировать толщину слоя катализатора- высокая эффективность утилизации газа фосфина. Использование данного каталитического реактора дает возможность эффективной очистки выбросов аспирационных газов из установок и цехов, производящих фосфор и фосфорсодержащие вещества с целью экологической очистки газовых отходов в окружающую среду. Наиболее ядовитым и плохо утилизируемым газом является фосфин,образующийся во всех производствах, связанных с использованием фосфора. Данный реактор позволяет утилизировать 85 фосфина и 68-70 фосфорного ангидрида и фтористого водорода. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Каталитический реактор окисления фосфорсодержащих газов, содержащий вертикально расположенный стальной корпус, с патрубками ввода и вывода газа, устройствами орошения и слива, отличающийся тем, что имеет корпус прямоугольной формы, разделенный на четыре секции со съемными кассетами с катализатором,имеющий гидрозатворы между четырьмя секциями.