Способ комплексной очистки газообразных продуктов сгорания


 


Владельцы патента RU 2474703:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение относится к способу обработки газообразных продуктов сгорания, к способу для очистки подобных продуктов и может быть использовано для систем очистки от токсичных компонентов выхлопных газов и отходящих производственных вентиляционных выбросов, в частности для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в способе очистки газообразных продуктов сгорания, состоящем в охлаждении газообразных продуктов сгорания до температуры конденсации, отделении образованной жидкости и ее утилизации, первоначально отделяют из газообразных продуктов сгорания мелкодисперсные частицы сажи и аэрозоли, а газообразные продукты сгорания охлаждают до значений температуры, давления и удельного объема меньше критических, образуя жидкую фазу углеводородов и отделяя ее, остальные газообразные продукты сгорания нейтрализуют, образуя в них фазу паров воды, затем газообразные продукты сгорания охлаждают до твердой фазы воды, которую отделяют, далее остатки газообразных продуктов сгорания охлаждают до твердой фазы диоксида углерода, которую отделяют от продуктов сгорания, причем жидкую фазу углеводородов, твердые фазы воды и диоксида углерода утилизируют, а остатки газообразных продуктов сгорания выпускают в атмосферу. Техническим результатом является повышение степени очистки газообразных продуктов сгорания. 2 табл.

 

Изобретение относится к способу обработки газообразных продуктов сгорания, более конкретно, к способу для очистки подобных продуктов и может быть использовано для систем очистки от токсичных компонентов выхлопных газов и отходящих производственных вентиляционных выбросов, в частности для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота при повышенной температуре с применением аммиака и использованием катализатора, содержащего активный компонент в виде отхода промышленного производства и глину, в качестве активного компонента используют шлам сточных вод тепловых электростанций, образующийся при промывке котлоагрегатов, а катализатор дополнительно содержит мазут. (Патент РФ 2111045, МПК B01D 53/86, опубл. 20.05.1998., Сухарников А.Е., Махоткин А.Ф., Шамсивалеев М.Г., Бирюков В.В., Шкедов В.М., Устимец А.А., Хайруллин Р.Г., Будилкин В.В. «Способ каталитической очистки газов от оксидов азота»).

Недостатком данного способа является низкая степень качества очистки газообразных продуктов сгорания.

Известен способ очистки газообразных продуктов сгорания, состоящий в охлаждении газообразных продуктов сгорания до температуры конденсации, отделении образованной жидкости и ее утилизации (Патент РФ №2258148, МПК F01N 3/04, опубл. 10.08.2005. Бруззо Виталь «Способ и устройство очистки газообразных продуктов сгорания»).

Недостатком данного способа является низкая степень качества очистки выхлопных газов.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение степени очистки газообразных продуктов сгорания.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки газообразных продуктов сгорания, заключающемся в охлаждении газообразных продуктов сгорания до температуры конденсации, отделении образованной жидкости и ее утилизации, первоначально отделяют из газообразных продуктов сгорания мелкодисперсные частицы сажи и аэрозоли, а газообразные продукты сгорания охлаждают до значений температуры, давления и удельного объема меньше критических, образуя жидкую фазу углеводородов и отделяя ее, остальные газообразные продукты сгорания нейтрализуют, образуя в них фазу паров воды, затем газообразные продукты сгорания охлаждают до твердой фазы воды, которую отделяют, далее остатки газообразных продуктов сгорания охлаждают до твердой фазы диоксида углерода, которую отделяют от продуктов сгорания, причем жидкую фазу углеводородов, твердые фазы воды и диоксида углерода утилизируют, а остатки газообразных продуктов сгорания выпускают в атмосферу.

Первоначальное отделение мелкодисперсных частиц сажи и аэрозолей позволяет уменьшить содержание твердых частиц в продуктах сгорания и облегчить устранение вредных газообразных продуктов сгорания. Конденсация углеводородов позволяет образовать жидкие углеводороды и легко отделить их. Нейтрализация позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах сгорания. Кристаллизация паров воды позволяет образовать лед и отделить его от газообразных продуктов сгорания. Кристаллизация диоксида углерода позволяет образовать сухой лед и отделить его от газообразных продуктов сгорания.

Способ очистки газообразных продуктов сгорания от вредных компонентов реализуется через следующие технологические операции:

- охлаждение отработавших газов;

- отделение мелкодисперсных частиц сажи и аэрозолей;

- конденсация углеводородов CnHm;

- нейтрализация оксидов азота NOx;

- кристаллизация паров воды H2O;

- кристаллизация диоксида углерода CO2.

При реализации данного способа газообразные продукты сгорания предварительно охлаждают. Охлажденный газ пропускают, например, через уловитель мелкодисперсных частиц сажи и аэрозолей, в результате чего происходит очистка отработавших газов от твердых частиц. Затем газообразные продукты сгорания охлаждают и сжимают до значений температуры, давления и удельного объема меньше критических. В результате чего несгоревшие углеводороды CnHm переходят из газообразной фазы в жидкую. Критические параметры углеводородов представлены в таблице 1. Образованная жидкость отводится от газообразных продуктов сгорания.

Таблица 1
Наименование газа Критическое давление, МПа Критическая температура, °C Плотность при критическом давлении и температуре, кг/м-1
Метан CH4 4,64 -82,5 162
Этан C2H6 4,86 32,1 200
Пропан C3H8 4,07 96,8 226
Бутан C4H10 3,55 152,1 228
Пентан C5H12 3,3 197,2 232

После отделения жидкой фазы углеводородов производят нейтрализацию оксидов азота NOx. Нейтрализацию осуществляют, например, путем добавления в поток отработавших газов аммиака NH3. В этом случае аммиак NH3 реагирует с ОН, образуя NH2; NO реагирует с NH2, образуя воду и N2 (или N2O, что также в конечном итоге приводит к образованию N2). Наиболее важные элементы реакции этого процесса:

NH3+H→NH2+H2

NH3+О→NH2+ОН

NH3+OH→NH2+H2O

NH2+OH→NH+H2O

NH2+O2→NHO+OH

NH2+NH2→NH3+NH

NH2+NO→N2+H2O

NH2+OH→N2H+OH

NH2+HNO→NH3+NO

HNO+H→NH3+OH

HNO+M→H+NO+M

HNO+OH→NO+H2O

N2H+M→N2+H+M

N2H+NO→N2+HNO

N2H+OH→N2+H2O

Далее производят кристаллизацию паров воды H2O. Газ охлаждают до температуры кристаллизации воды. Вода переходит из газообразной фазы в твердую. Образованные кристаллы льда отводят от газообразных продуктов сгорания. Далее производят кристаллизацию диоксида углерода CO2. Газ охлаждают до температуры кристаллизации диоксида углерода CO2 и сжимают. В результате диоксид углерода переходит в твердую фазу. Образованные кристаллы диоксида углерода (сухого льда) отводят от продуктов сгорания. Температуры кристаллизации воды H2O и диоксида углерода CO2 представлены в таблице 2.

Таблица 2
Наименование газа Температура кристаллизации, °C
Водяной пар H2O 0
Диоксид углерода CO2 -57

После поочередного устранения всех вредных компонентов продуктов сгорания очищенный газ выпускают в атмосферу. Собранные жидкие углеводороды, лед и сухой лед утилизируют.

Предлагаемый способ очистки газообразных продуктов сгорания позволяет достигнуть устранения до 98% всех вредных веществ и обеспечить экологическую безопасность работы двигателей внутреннего сгорания и других энергетических установок.

Способ очистки газообразных продуктов сгорания, состоящий в охлаждении газообразных продуктов сгорания до температуры конденсации, отделении образованной жидкости и ее утилизации, отличающийся тем, что в способе первоначально отделяют из газообразных продуктов сгорания мелкодисперсные частицы сажи и аэрозоли, а газообразные продукты сгорания охлаждают до значений температуры, давления и удельного объема меньше критических, образуя жидкую фазу углеводородов и отделяя ее, остальные газообразные продукты сгорания нейтрализуют, образуя в них фазу паров воды, затем газообразные продукты сгорания охлаждают до твердой фазы воды, которую отделяют, далее остатки газообразных продуктов сгорания охлаждают до твердой фазы диоксида углерода, которую отделяют от продуктов сгорания, причем жидкую фазу углеводородов, твердые фазы воды и диоксида углерода утилизируют, а остатки газообразных продуктов сгорания выпускают в атмосферу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к оросительной установке открытого типа, устанавливаемой на пути движения продуктов сгорания, для их охлаждения и локализации при горизонтальном расположении ракетного двигателя на твердом топливе, и может быть использовано как при испытании, так и при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе.

Изобретение относится к способу уменьшения соединений хлоридов, образующихся в установках обжига цементного клинкера. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплоутилизационных установках, например в тепличном хозяйстве. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях, особенно работающих на твердом топливе. .

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в системах утилизации тепла отходящих газов из отопительных промышленных агрегатов и печей обжига строительных материалов.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в тепличном хозяйстве, является усовершенствованием изобретения по авт.св. .

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Изобретение относится к способам работы комбинированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильных, тракторных, судовых и стационарных ДВС.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к аппаратам очистки мокрого типа, использующим центробежное рабочее колесо. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для очистки отработавших газовых смесей, и может быть наиболее эффективно использовано для чистки выхлопного газа в двигателях внутреннего сгорания, имеющих выхлопную трубу, от различных вредных примесей, содержащих в составе канцерогенные полициклические углеводороды.

Изобретение относится к способу очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, в частности дизельных двигателей, и к устройству для реализации способа. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки газообразных продуктов сгорания, образующихся при сгорании топлив, таких как бензин или газойль. .

Изобретение относится к устройству с теплообменником для термоэлектрического генератора. Устройство с теплообменником (1), который, по меньшей мере, имеет корпус (2) с расположенным вдоль осевого направления (3) впускным отверстием (4) на первом торце (5) и выпускным отверстием (6) на втором торце (7) для текучей среды (8), а также, по меньшей мере, внешнюю трубу-оболочку (9) и расположенную концентрично ей внутреннюю трубу-оболочку (10). Корпус (2), кроме того, имеет примыкающий к впускному отверстию (4) кольцеобразный первый канал (11) и расположенный выше по потоку от выпускного отверстия (6) кольцеобразный второй канал (12). Первый канал и второй канал (12) соединены множеством путей (13) потока для текучей среды (8), которые простираются в промежуточном пространстве (14) между внутренней трубой-оболочкой (10) и внешней трубой-оболочкой (9) в осевом направлении (3). Во множестве путей (13) потока расположена соответственно по меньшей мере одна труба (15) теплообменника. Текучая среда (8) через впускное отверстие (4) втекает в кольцеобразный первый канал (11), а затем по множеству путей (13) потока направляется к кольцеобразному второму каналу (12) и покидает корпус (2) через выпускное отверстие (6). Внутренняя труба-оболочка (10) и/или внешняя труба-оболочка (9) имеет проходящее в осевом направлении (3) структурирование (16), которое в периферическом направлении (17) образует попеременно сужения (18) поперечного сечения и расширения (19) поперечного сечения в промежуточном пространстве (14). Расширения (19) поперечного сечения образуют соответственно один путь (13) потока. Также раскрыт автомобиль, имеющий двигатель внутреннего сгорания (24) и выпускной трубопровод (25), и расположенное в выпускном трубопроводе (25) устройство с теплообменником. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности при преобразовании тепловой энергии из отработавших газов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройству с теплообменниками для термоэлектрического генератора. Устройство с теплообменником (1), который, по меньшей мере, имеет один корпус (2) с впускным отверстием (3) и выпускным отверстием (4) для текучей среды (5) и внутреннюю трубу (6) с осевым направлением (7), первым торцом (8) и противолежащим вторым торцом (9), а также первой периферической поверхностью (10) с отверстиями (11), кроме того, с множеством труб (12) теплообменника, которые расположены параллельно осевому направлению (7) снаружи на первой периферической поверхности (10). Корпус (2) окружает трубы (12) теплообменника и внутреннюю трубу (6), а впускное отверстие (3) гидродинамически соединено с первым торцом (8). Направляющие элементы (13) между трубами (12) теплообменника расположены так, что текучая среда (5), которая через первый торец (8) входит во внутреннюю трубу (6), в радиальном направлении (14), исходя из внутренней трубы (6), обтекает трубы (12) теплообменника, а затем переправляется в расположенный в радиальном направлении (14) между трубами (12) теплообменника и корпусом (2) отводящий канал (15) и там поворачивается в направлении (16) потока в осевом направлении (7). Отводящий канал (15) гидродинамически соединен с выпускным отверстием (4), и предусмотрена внешняя труба (19), которая простирается вокруг внутренней трубы (6) и труб (12) теплообменника и имеет вторую периферическую поверхность (20) с отверстиями (11). Направляющие элементы (13) соединены с внутренней трубой (6) и/или внешней трубой (19). Техническим результатом изобретения является обеспечение более эффективного охлаждения отработавших газов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх