Способ получения экзотермических контролируемых атмосфер

Способ получения экзотермических контролируемых атмосфер

Реферат

 

Изобретение касается инертных газов, в частности способа получения экзотермических контролируемых атмосфер, используемых в химии, нефтехимии и других отраслях. Цель - снижение содержания метана и окислов азота в целевом продукте. Для этого ведут при недостатке воздуха конверсию углеводородного газа, предварительно отфильтрованного внутри реакционной зоны через газопроницаемое тело с криволинейными хаотично расположенными капиллярными проходами, при соотношении разности давлений на противоположных поверхностях газопроницаемого тела к атмосферному давлению (0,01 - 0,06) : 1. При воспламенении смеси сырья с воздухом у внутренней поверхности газопроницаемого тела поддерживают соотношение абсолютных температур продуктов конверсии на выходе из реакционной зоны и внутренней поверхности газопроницаемого тела 1 : (0,2 - 0,5) изменением расхода сырья. Последующую стабилизацию состава продуктов конверсии в зоне стабилизации ведут на выходе из нее до достижения соотношения максимальной и средней скоростей, 1 : (0,8 - 1). Эти условия улучшают качество контролируемой атмосферы и экологию промышленного производства за счет снижения (до следовых количеств) содержание метана и окислов азота при меньших габаритах камер сгорания. 3 ил, 1 табл.

Изобретение относится к способам получения контролируемых атмосфер, применяемых в химии, в нефтехимии, машиностроении и других отраслях промышленности. Целью изобретения является снижение содержания метана и окислов азота в целевом продукте. На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 схема движения смеси в газопроницаемом теле; на фиг. 3 эпюры скоростей на выходе и входе камеры стабилизации состава: 1 газораспределительный корпус; 2 патрубок ввода сырья; 3 газонепроницаемое тело; 4 реакционная зона; 5 камера стабилизации состава; 6 электрозапальник; 7 холодильник; 8 каналы для сырья; 9 стенки каналов. Исходное сырье смесь углеводородного газа с воздухом, подается через патрубок 2 с давлением Р₁, затем через газопроницаемое тело 3 проходит в реакционную зону 4, давление в которой Р₂ < Р₁. Отношение разности Р₁ Р₂ к атмосферному давлению Р_о поддерживается в пределах (0,001-0,06):1. На выходе из каналов 8 смесь воспламеняется электроискровым запальником 6. Продукты конверсии направляются на охлаждение в холодильник 7. Сырье при движении сквозь газопроницаемое тело 3 подогревается теплотой, излученной из реакционной зоны на стенки 9 каналов 8. Интенсивному подогреву сырья способствует выполнение каналов 8 с большим количеством поворотов, сужений и расширений. За счет непрерывной передачи излученной теплоты сырью температура поверхности Т_п существенно ниже температуры в реакционной зоне Т_к, а соотношение Т_к/Т_п находится в пределах (1:(0,2-0,5)). Подогретое сырье интенсивно выгорает, вследствие чего уменьшается остаточное содержание метана в целевом продукте, а дополнительное перемешивание сырья до гомогенного состава в криволинейных каналах 8 обеспечивает снижение содержания вредных окислов азота. Устойчивое воспламенение сырья вблизи поверхности газопроницаемого тела 3 и безотрывное горение после выключения запальника 6 поддерживается благодаря хаотическому направлению выходов из каналов 8, создающих систему пересекающихся струй, обладающую повышенной стабильностью горения. В камере стабилизации состава 5, расположенной между реакционной зоной 4 и холодильником 7, осуществляется турбулентное перемешивание продуктов конверсии для получения их однородного состава, что необходимо из-за разного времени реагирования сырья, выходящего из неодинаково удаленных от холодильника 7 участков газопроницаемого тела 3. Интенсивному перемешиванию продуктов конверсии способствует перестройка профиля скоростей из параболического (сечение "а" на фиг. 3) в более равномерный (сечение "б"), вследствие чего соотношение максимальной скорости v_max и средней по сечению v_ср снижается до 1:(0,8-1). Наряду со стабилизацией состава перестройка профиля улучшает также работу холодильника 7 за счет более равномерного распределения продуктов конверсии по его сечению. Для подтверждения справедливости приведенных в формуле числовых интервалов на специальном стенде были проведены эксперименты. Стенд представлял собой огневую часть установки для получения экзотермических контролируемых атмосфер и содержал реакционную зону, в которую исходное сырье подавалось через газопроницаемое тело, выполняемое из огнеупора с открытой пористостью 30-35% В приведенных в таблице примерах для изготовления таких огнеупоров использовалась шихта следующего состава, Шамотный наполнитель с размером зерен 2-3 мм 87 Глина огнеупорная с раз- мером частиц менее 0,1 мм 4 Порошок гидроксида алюминия 9 Жидкое стекло плотностью 1400 кг/м³ в количестве 870 мл на 1 кг сухих компо- нентов (сверх 100%) Методика проведения экспериментов заключалась в осуществлении процесса получения контролируемых атмосфер по заявленному способу. Анализ результатов проводился посредством определения содержания в продуктах конверсии окислов азота и следов метана. Условия экспериментов были следующими. Исходное сырье смесь природного газа с воздухом при коэффициенте расхода воздуха 0,85 подавалась в распределительный корпус под давлением Р₁, на выходе из газопроницаемого тела поддерживалось давление Р₂. Атмосферное давление во время опытов было практически постоянным Р_о. Измеренные температуры продуктов конверсии Т_к и внутренней поверхности газопроницаемого тела Т_п соответствовали удельным расходам смеси, изменяемым в пределах g 0,3-0,7 кг/(с см²). Измеренные значения скоростей v_max и v_ср соответствовали тому поперечному сечению камеры стабилизации, в котором определялось содержание метана СН₄ и окислов азота NO_х в продуктах конверсии. Как следует из приведенной таблицы, справедливость приведенных в формуле числовых интервалов полностью подтверждена. Преимуществами предложенного способа являются: улучшение качества контролируемой атмосферы по содержанию в ней следов метана и окислов азота; улучшение экологии за счет снижения в промышленных выбросах окислов азота. Кроме того, благодаря повышению интенсивности конверсии подогретого в газопроницаемом теле сырья уменьшаются габариты камер сгорания, работающих по предложенному способу (длины в 5-8 раз, диаметра в 3-4 раза).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР конверсией углеводородного газа с недостатком воздуха в реакционной зоне с последующим охлаждением полученных продуктов, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания метана и окислов азота в целевом продукте, процесс ведут путем предварительной фильтрации исходного сырья внутрь реакционной зоны через газопроницаемое тело с криволинейными хаотично расположенными капиллярными проходами при соотношении разности давлений на противоположных поверхностях газопроницаемого тела к атмосферному давлению (0,001 - 0,06):1, воспламенения смеси сырья с воздухом у внутренней поверхности газопроницаемого тела при поддержании соотношения абсолютных температур продуктов конверсии на выходе из реакционной зоны и внутренней поверхности газопроницаемого тела 1: (0,2 - 0,5), изменением расхода сырья и последующей стабилизации состава продуктов конверсии в зоне стабилизации путем их естественного перемешивания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000