Улучшение каталитических операции окислитель

Катализируемой кровать стража простых, недорогих изменений, что снижает катализатора стоимость замены, экономить природный газ и расходов сокращает энергопотребление.

Каталитическое окисление является одним из наиболее предпочтительных методов удаления летучих органических соединений (ЛОС) из процесса выхлопных газах. Каталитические системы часто верх над рекуперативного или восстановительной тепловой установки для сжигания, в частности потому, что они работают на более низких средних температур и имеют более низкие энергетические потребности.

Каталитический окислителей в размере от 2000 до 30000 SCFM, хотя и подразделений, большой, как 65000 SCFM были построены. Часто они были первоначально рекуперативного термического сжигания, которые были переоборудованы с катализатором. В результате снижения рабочей температуры примерно с 1500 ° F до 600 ° F. экономия энергии от половины до двух третей может быть достигнуто с таким типом модернизации. Это справедливо независимо от того, теплообменник уже в системе.

В большинстве случаев, даже если большое количество потенциальных загрязняющих веществ, не известно, что настоящее, керамические или металлические соты с высокой поверхностной области мыть шерсть установлен в передней части камеры окисления как не катализатором, недорогие охранник кровать для защиты основного катализатора платины. В (успешно) пытаются продлить жизнь главного катализатора в системе с известных ядов, катализатор, было обнаружено, что использование катализатора кровать охраной в той же конфигурации, не-катализируемой охраны постели привело к экономии энергии, а также.

Ключом к этому является изменение системы терморегуляции термопары вниз по течению от старого русла охраны, в том же месте, если бы не было настоящего охранника кровать (например, стандартные позиции в непосредственной близости от входной части основного слоя катализатора). Температурный режим контроля, таким образом, все то же самое и оригинальные основной объем катализатора поддерживается, поэтому пересмотр разрешения не требуется. Температура из горелки уменьшается на сумму, равную разности температур создан катализатором кровать охраны. Это дельта-T результате частичного удаления ЛОС на низких и средних уровнях преобразования над небольшой объем катализатора охраны кровать: остаток преобразования ЛОС происходит в течение основного слоем катализатора.

На практике это дельта-Т имеет существенное экономическое влияние на операционные системы расходов. Например, 10 000-SCFM блок с природными цене на газ в размере 5/MMRtu опытом экономии около $ 9600 в год по существу такой же или несколько улучшилось удаления ЛОС. При более высокой стоимости природного газа, экономия линейно возрастать.

Система разработки и реализации

Рисунок I изображена типичная каталитический окислитель с исцелить обменника, восстанавливает энергию около 57% КПД. В этом случае расход природного газа в горелку регулируется для поддержания температуры приточного на катализаторе при 700 ° F. Охранник кровать не показали, но такие системы зачастую работают не-катализируемой охраны постели. Температуры точки контроля определяется производителем катализаторов для конкретного катализатора, занятых в целях достижения необходимого преобразования ЛОС за основной объем катализатора - как правило, 95% или более. Температура, как правило, указывается в разрешении таких, что пользователь не может использовать более низкой температуре, с той же основной объем катализатора без испытаний и / или подачи нового заявления разрешения руководящим регулирующим органом.

Каталитический окислитель на рисунке 2 включает в себя охрану кровать между горелкой и контроля термопары. Если uncatalyzed, это охранник кровать останется на температурный режим контроля точкой.

Здесь охрана кровать в той же конфигурации, стандартные ООН катализируемой постели. но она содержит каталитический материал - то есть, материал, покрытый платиной. Температура процесса, таким образом, разные, и ниже у среза горелки по сравнению с не-катализируемой конфигурации. Таким образом, дельта-Т, горелка должна обеспечить все меньше и потребления природного газа меньше.

Новый термопары (T1 на рисунке 2) устанавливается непосредственно перед кроватью охраны и вниз по течению от горелки. Дельта-Т по катализатором кровать охранник показывает, что эта кровать действительно дает некоторые преобразования, и что юмора работает на более низком температуры на выходе. Указанные проще говоря, дельта-Т "представила на кровать катализатором охраны снижает дельта-Т" представила на горелки примерно на ту же сумму.

Этот общий порядок осуществления было использовано около десятка раз в течение последних пяти лет, несколько модифицирована для размещения sitespecific соображений.

Пример 1. Catalyst операционной деятельности

Окислителя показано на рисунке 2, первоначально не было охраны кровать, 1 было установлено позже, как модернизация. (Если стандарта ООН катализируемой охраны постели были частью оригинального дизайна, просто заменить модуль будет достичь тех же преимуществ.)

Процесс условия были следующими: 2400 SCFM; 700 ° F входе температуры точки; 98,6% ЛОС удаления потребуется, и 70% теплообменник дизайн эффективности (57,3%) измеряли эффективность).

В таблице 1 приводятся производительности и температуры плотины, собранные в ходе операции изменить установки катализатором кровать охраны. Данные были получены на двух основных катализаторов входной температуры уставки, 700 ° F до 650 ° F. Измеряется концентрация ЛОС и расчетных переходов приведены в таблице 2.

Высокая общая переходов, у меня система входе или выходе катализатора или в стеке, были измерены при температуре и уставок. Преобразования были лучше, чем 95%. как измеряется Фоксборо OVA Модель 128 портативный детектор ионизации пламени (FID) анализатора, который является разумным приближением преобразования, которые будут определяться с использованием метода EPA 25А.

Удивительно, но в этой системе, в которой объем охраны катализатора добавил был небольшой процент от первоначального объема катализатора, значительные преобразования произошли за катализатором постель охранника - в 35-43% диапазона. Таким образом, преобразования в основном только кровать должна быть около 92-93%, чтобы достичь требуемого общего преобразования выше 95%. Основной кровати, содержащиеся 2,5 м ^ 3 ^ SUP катализатора, в то время как охранник кровать, содержащиеся 0,56 м ^ 3 ^ SUP катализатора (от различных поставщиков). Точное распределение преобразования между двумя кроватями катализатора зависит от многих факторов, в том числе оригинальной конфигурации конструкции, типы углеводородов, а также специфических катализаторов себя.

После 2 часов работы, установка температуры на входе в главный слоем катализатора была уменьшена до 650 ° F, как указано в таблице 1. Таблица 2 показывает, что общее преобразование сделал несколько уменьшается, из 96.6-98% до 95-95.8% (и переходы над каждым катализатора ecreased а). Это, как ожидается, и показывает, что новый режим отслеживает также на других условиях.

Важным моментом (по отношению к катализатором кровать охранник против не-катализируемой охраны кровать) является то, что общая система переходов во всех катализатора остается неизменным или увеличивается незначительно, а общей системы Дельта-Т (сумма дельта -T через катализатором кровать охраны и дельта-Т по основным слоем катализатора) также остается неизменным или увеличивается незначительно. Есть нет данных по сравнению той же операционной системы с не-катализируемой охраны постели. поскольку не было охранять место в системе до установки катализатором единицы. Тем не менее, исторические данные по системе, когда она была новой показывают, что высокая производительность преобразования требуется более высокая температура входе катализатора для основных слоя катализатора, чем мне низкая температура в изменение системы по той же или более высокой эффективности переходов.

Пример 2. Catalyst использования и расходы

Система используется на протяжении нескольких лет (и до сих пор используются в настоящее время), свидетельствует о расширении (если основные жизни слоем катализатора и катализатора очистки экономии (табл. 3). Процесс условиями были: 22000 SCFM; 800 ° F температура на входе-контроль пункта; 95% ЛОС удаления (тип.): 95% CO удаления (тип.), а 50% теплообменник эффективности.

Перед заменой всех 50 снимите катализатором охраны кровать модулей с 50 катализируемой охраны кровать модулей, 70 основных мест катализатора (0,83 м ^ ^ SUP 3 каждый) требуется уборка в такой короткий срок, как два месяца, и часто требуется полная замена один год. Одна из основных причин этого явилось накопление фосфора из покрытия и сушки системы Tor который каталитический окислитель при условии контроля за выбросами.

После установки катализатором охраны кровать модулей, основной очистки катализатора была распространена на каждые четыре месяца (или более) и замены продлен до 2 лет и более. Катализируемой модулей охранник-кровать (0,16 м ^ ^ SUP 3 каждая) были очищены персонала завода с использованием стандартных процедур очистки от 4 - или 5-ти недель основе. Эти мелкие модули обычно заменяются новыми катализатором охраны кровать модулей каждые три года.

Годовых и жизненным циклом очистки и замены расходов до и после модернизация охраны кровать каталитического блока сопоставлены в таблице 3.

температурах Catalyst операционных

Хотя данные по Пример 1 были зарегистрированы в течение двух различных параметров контроля температуры, с учетом как один только покажет воздействие на природные экономии газа.

Давайте посмотрим на более высоком seipuint (700 ° F), а цифры 1 и 2. На рисунке 2, фактические данные для системы с катализатором кровать охраны будут показаны; рис 1 был построен путем взлома из катализатором кровать охраны и исходя из той же преобразования, общая дельта-Т и постоянную эффективность теплообменника. Общая дельта-Т 115 ° F и пропорциональна общей концентрации удалены ЛОС.

График изменения температуры в зависимости от концентрации (дельта-T от дельта-промилле по объему), как показано на рисунке 3. дает прямую линию, которая согласуется с теорией и основными тепло-и материально-балансовых уравнений. (Незначительные отклонения возникают из-за различий в ответе FID углеводородного фактора для различных углеводородов, в результате частичного преобразования в различных точках образца.)

Ключом к этому является применение режима дельта-T через горелки в 2 цифры. Помните, что в контрольной точке поддерживается путем изменения расхода природного газа на горелку. При отсутствии катализатора кровать охраны, горелки, дельта-Т 175 ° F (как показано на рисунке 1), или 482 000 Btu / h. Потребляемой энергии является:

Q ^ подпункта б = (т) (с ^ к югу р) (T) (1)

где Q ^ югу Ь = выход горелки тепла (млн. БТЕ / ч), т = отросток расход (кг / ч), с ^ суб р = теплоемкость технологического газа (Btu/lb- ° F), а T = увеличение в процессе температура газа через горелку (° F).

Таким образом, каталитический окислитель на рисунке 1, Q ^ подпункта б = (2.400) (29/379) (60) (0,25) (175) - 0,482 млн. БТЕ / ч.

Для системы на рисунке 2, с катализатором кровать охраны, горелки, дельта-Т 147 F ° и выход горелки тепла 0,405 млн. БТЕ / ч. Это существенная разница - 77000 Btu / ч, примерно 20% экономии.

Потребление природного газа и сопоставления затрат

Если стоимость природного газа предполагается на уровне $ 10/MMBtu, то почасовая экономии 77000 Btu / ч составляет $ 0,77. Для типичного 6000-х операционных год, этот показатель достигает $ 4620 в год.

Стоимость модулей катализатором охраны кровать составляет $ 2925, так что простой срок окупаемости он будет чуть более 6 месяцев, если кадр охраны постели уже были на месте. Кроме того, модули uncatalyzed кровать охраны будет стоить $ 2025, так что реальная окупаемости дополнительных затрат на охрану каталитического кровать составляет немногим более 2 месяцев для систем уже пользуются охраной кровать и рамой.

Прогнозы для более крупных систем

Пример 1 работает на 2400 SCFM. Многие каталитические окислители, намного больше, очень часто о 10000 SCFM. Такие объекты будут пользоваться экономия примерно в четыре раза больше.

Если предположить, что выигрыш в производительности являются линейными (с процессом расхода газа в SCFM и природного газа стоимостью в $ / млн. БТЕ), Таблица 4 показывает номинальная годовая экономия, что он может ожидать для 6000-х операционных года. При этом предполагается, что кадр, который содержит модули охраны постели уже на месте. В таблице 5 представлены данные о расходах на охрану мест катализатором в зависимости от расхода системы.

Заключительные мысли

Хотя концепция этих экономии энергии было выведено априори, не было очевидно, нам еще в установке и эксплуатации катализатора кровать охраны. Первоначальная цель заключалась в обеспечении раннего обнаружения отравления основных слоя катализатора в целях защиты кровать и оптимизировать катализатором изменения-аутов. Это было оправдано, поскольку основным слоем катализатора был большой и расходов и потери времени либо изменения или восстановленные будут высокими. Колинг охраны кровать с платиновым катализатором, казалось, небольшой incremenial цена за этот пенсов ума.

Намерение было смотреть на дельта-T через охрану спать, а когда он начал сокращаться в условиях постоянного процесса, охраны кровать будет изменено. Этот режим работы был успешно реализован, но дополнительные термопары не было, и экономия природных газов не видно. Только последующего анализа всех данных, имеющихся в полной инструментальной системы показал неожиданные выгоды показано на рисунках 1 и 2 и в таблицах 1 и 2.

Дополнительная литература

Боначи, JC, "Контроль загрязнения воздуха каталитического оборудование". Труды Международный институт драгоценных металлов (IPMI) международного семинара. Williamsburg, VA (10 апреля 1983).

Боначи, JC, "Практическая Окисление Catalyst Очистка Результаты стационарных загрязнения воздуха Примеры контроле", представил на 19-шведский симпозиум катализа. Университет Лунд, Швеция (октябрь 1986).

Боначи, JC, и др.. ", Каталитическое сжигание опасных отходов", в главе 4 "Библиотека для наук об окружающей среде, том I, термическая обработка опасных отходов," Gulf Издательское дело, Хьюстон, Техас (1988).

Kroehling, JH и др.. ", Выхлопных контроля, промышленных," в "KirkOthmer Энциклопедия химической технологии", том 9, "3-е изд., С. 511-541. Wiley. Хобокен, штат Нью-Джерси (1980).

"Каталитический контроля выбросов ЛОС". Путеводитель MECA, Производители Ассоциации по ограничению выбросов, Вашингтон, DC (1992).

Бар-Илан, A., "пламепрерывающим и загрязняющих веществ адсорбирующих Фильтр аппарата и метод в борьбе с выбросами каталитического котла выбросов", Патент США 5431887 (Jully 11, 1995).

Moretti, ЕС, и Н. Mukhopadhyay "Уменьшение и контроль летучих органических соединений", Центр по сокращению объема отходов Технологии, Американский институт инженеров-химиков, New York, NY (1993).

JOHN C. Боначи

Фибоначчи, INC

JOHN C. Боначи, PhD, PE, является основным и президент Фибоначчи, Inc (156 Gallinson д.ф.-м.н., Murray Hill, NJ 07974, телефон: (908) 464-8295, факс: (908) 464-3182; Сотовый : (908) 230-8488, E-почта: <a href="mailto:fibonaccij@aol.com"> fibonaccij@aol.com </ A>), предоставление бизнес и услуги технологического консалтинга по всему миру. Ранее он работал на ВВС США, работал в DuPont, Mobil и Энгельгард, и был приглашен / адъюнкт-профессор в Ратджерс Univ. и Технологического института Стивенса. Лицензии профессионального инженера в Нью-Йорке, он имеет степень бакалавра и магистра по Clarkson Univ. и кандидат от Univ. Пенсильвания, все в химическом машиностроении. Он является членом Айше, и в настоящее время является директором и вице-президент избранный Ассоциации консультантов химиков и инженеров-химиков.

EPA-релизы 2001 соблюдения и обеспечения выполнения данных

Фракции обсуждения Юкка-Маунтин ядерного хранилища

нефинансового аудита компаний производительности

Ключи к биореактора выбор

Контроль выбросов NOx, часть 1

Рассмотрим подводные сгорания для производства горячей воды

Реорганизация Proces правил техники безопасности

Оптимизация трубопровода дизайн для неньютоновских жидкостей

Выявление, обоснование и приоритетности проектов в области технического

Практические Mujumdar Руководство для промышленной сушки

Реального времени подход к процессу контроля

Так вы хотите быть предпринимателем?