Improved Adsorptive-Catalytic Process for VOC Removal from Waste Gases

The paper deals with the development of new methods for arrangement of adsorptive-catalytic processes for removal of volatile organic compounds (VOC) from industrial waste gases. Among the suggested new technologies are, e.g., a system with the localized heating of a part of the catalyst bed to initiate burning of sorbed VOC and a system with the adsorption-catalytic bed separated into parallel sections with their nonsimultaneous regeneration. The studies were accomplished by combining pilot-scale experiments and mathematical modeling. The arrangement of the initiating heater inside the adsorbent-catalyst bed is shown to allow the energy consumption for regeneration, including specific energy consumption for cleaning unit volume of waste gases and the required heater capacity, to be reduced considerably (by more than two orders of magnitude). Separation of the bed into sections makes it possible to decrease several times the maximal concentration of impurities and the outlet gas temperature during operation. The suggested highly effective and energy saving technologies can be widely used for the atmosphere protection against VOC pollution.

1. Матрос Ю.Ш., Носков А.С., Чумаченко В.А. Каталитическое обезвреживание отходящих промышленных газов. Новосибирск: Наука, 1991.

2. Zagoruiko A.N. Current Topics in Catalysis. 2012. Vol. 10. Р. 113–129.

3. Загоруйко А.Н. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 7. С. 691–706.

4. Пат. Великобритании 1582441. 1971.

5. Пат. США 4234549. 1979.

6. Заявка на патент Великобритании 2051761. 1979.

7. Orlyk V.M., Tereshenko A.D., Martcenyuk–Kucharuk M.G., Vorobey A.S., Farafonova I.A. In Proc. «№1st World Congress on Environmental Catalysis», Pisa, Italy, 1–5 May 1995, Societa Chimica Italiana, Roma, p. 671, 1995.

8. Рабинович О.С., Гуревич И.Г., Кисаров В.М., Торопкина Г.Н., Калинкина Л.И. Материалы международной конференции по тепломассобмену. Минск: ИТМО, 1988. С. 80.

9. Бровцева В.М., Иголкина С.М., Калинкина Л.И., Квашнина Е.М., Лабзова Л.В., Торопкина Г.Н. В сб. тезисов 5-й Всесоюзной конференции «Каталитическая очистка газов». Тбилиси: Мецниереба, 1989. С. 75.

10. Супрунов В.Е. В сб. тезисов 4-й Всесоюзной конференции по механизму каталитических реакций. Ч. 2. Москва, 1986. С. 401..

11. Супрунов В.Е. В сб. тезисов 3-й конференции «Нестационарные процессы в катализе». Ч. 1. Новосибирск, 1986. С. 170.

12. Kalinkina L.I., Kisarov V.M., Igolkina S.M., Toropkina G.N., Kvashnina E.M., Gurevich I.G., Fateev G.A. Proc. of Int. Conf. on Unsteady–State Processes in Catalysis, Novosibirsk, USSR, 5–8 June 1990, VSP, Utrecht, p. 525.

13. А.с. СССР 1674933. 1989.

14. Мишаков И.В., Ведягин А.А., Володин А.М., Мякишева М.С. // Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19. № 1. С. 97–104.

15. Темерев В.Л., Афонасенко Т.Н., Балтахинов В.П., Иост К.Н., Цырульников П.Г. Исследования адсорбционно-десорбционных характеристик образцов на основе ZSM-5 и beta-цеолита, модифицированных Ag, для обезвреживания углеводородов при «холодном старте». Материалы Всероссийской научной молодежной школы-конференции «Химия под знаком Сигма: исследования, инновации, технологии». Омск, 2008. С. 121–123.

16. Opitz B., Drochner A., Vogel H., Votsmeier M. // Applied Catalysis B: Environmental. 144, 203–215 (2013).

17. Sarshar Z., Zahedi-Niaki M.H., Huang Q., Eić M., Kaliaguine S. // Applied Catalysis B: Environmental. 87, 37–45 (2009).

18. Zagoruiko A.N., Kostenko O.V., Noskov A.S. // Chem. Eng. Sci., 51(11), 2989 (1996).

19. Загоруйко А.Н., Костенко О.В., Цырульников П.Г., Томилов В.Н., Сальников В.С., Носков А.С. // Химическая Промышленность. 1997. № 4. С. 278.

20. Salden A., Eigenberger G. // Chem. Eng. Sci., 56, 1605 (2001).

21. Vernikovskaya N.V., Zagoruiko A.N., Chumakova N.A., Noskov A.S. // Chem. Eng. Sci. 54, 4639–4643 (1999).

22. Пат. США 5487869. 1996.

23. Пат. РФ 2102119. 1995.

24. Пат. РФ 2147457. 1997.

25. Пат. РФ 2263539. 2004.

26. Zazhigalov S.V., Chumakova N.A., Zagoruiko A.N. // Chem. Eng. Sci. 76, 81 (2012).

27. Зажигалов С.В., Чумакова Н.А., Загоруйко А.Н. // Известия вузов. Физика. 12/2, 38 (2011).

28. Зажигалов С.В., Чумакова Н.А., Загоруйко А.Н. // Теор. осн. хим. технол., 47 (2), 224–234 (2013).

29. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы. Л.: Химия, 1979.