Генератор эндотермической атмосферы

Генератор эндотермической атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i) 79 1 4()5

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.10.78(2l ) 2682915/23-26 (5 l ) M. Кл.

В 02. 8/00

С 21 D 1/74 с присоединением заявки J%

Государстееииый комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30. 12.80. Бюллетень №48 оо делам изобретеиий и открытий (a8) УД 66.0О7

{ 088.8) Дата опубли кования описания 02.0т .8 т (72) Авторы изобретения

А. В, Арендарчук, И. И. Маергойз, Р. М. Ройзенман и Р. П. Романовская (7l) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ЭНДОТЕРМИЧЕСКОЙ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в установках для приготовления эндотермической контролируемой атмосферы, широко применяемых в машиностроении и металлургии для процессов термической и химикогермической обра— ботки металлов и . сплавов, при спекании металлокерамики, сварке и пайке металлических изделий.

Известны генераторы, входящие в сос«

10 гав установок для приготовления эндотермической атмосферы Jl j.

Процесс приготовления эндотермической атмосферы в этих генераторах вклю15 чает две стадии — частичное сжигание углеводородных газов {в основном метана), подаваемой в генератор исходный газовоздушной смеси и эндотермические реакции продуктов полученной смеси газов на катализаторе, где необходимо поддерживать температуру около 1000 С. б

Характер работы генераторов - непрерывный, т.к. они должны обеспечивать

2 постоянное снабжение контролируемой атмосферой работающее непрерывно термическое оборудование.

Указанные генераторы эндотермической атмосферы обладают тем недостатком, что температура в области протекания эндотермических реакций, которая обеспечивается в основном за счет внешнего обогрева,, не достигает требуемого уровня, а также неравномерно распределена по катализатору, вследсгвце чего происходит интесивное выпадение сажи на катализаторе и преждевременный выход его из строя. Это влечет за собой необходиьсос ть прекращения работы генератора для проведения замены катализатора, что является трудоемкой и длительной операцией.

Известен также генератор, содержащий обогреваемую камеру с электрическими или газовымп источниками нагрева, в которую помещена реторта с пробкой, представляющая собой трубу из жароупорной стали. При осуществлении в ре1 405 ф

1о

15 го

25 правлению газового потока, занимая при атом все сечение пространства реторты.

В зоне горения в реторте помещается напопнитель в виде кусков керамическоvo материала, в зоне эндотермических реакций — катализатор в виде гранул.

Данной конструкции присущи следующие недостатки.

В этой части реторты, где происходит горение исходной газовой смеси, стенка реторты имеет высокую температуру, а на участке эндотермических реакций, где интенсивно потребляется тепло на эти реакции, .температура ниже требуемой.

Поднять температуру в этой части реторты до необходимого уровня за счет повышения рабочей температуры в обогреваемой камере не представляется возможным ввиду опасности перегрева участка реторты, соответствующего области горения.

Кроме того, при одностороннем— только со стороны обогреваемой камеры— нагрева слоя катализатора, представляющего собой малотеплопроводный материал, по толщине его создается значительный перепад температуры, TBK что внутри слоя катализатора температура еще ниже, чем у стенки реторты(2), Наиболее близким по технической сущности взятым за IIporoTHII является генератор, содержащий футерованную камеру нагрева и реторту с размещенными в ней последовательно наполнителем и катализатором, снабженную коаксиально установленной полой вставкой и труоой ооаичи газо (3).

Недостатком этого реактора является то, что в нем невозможно регулировать температуру камеры обогрева.

Целью -изобретения является безаварийное устранение указанных недостатков, Поставленная цель достигается тем, что в генераторе эндотермической атмосферы попая вставка выполнена в виде стакана, разделенного поперечной перегородкой на две части, в верхней из которых расположен наполнитель и труба подачи газа.

3агпушенный конец вставки установлен отдниша реторты на расстояние, равное 0,52веппчины зазора между вставкой и ретортой, а открытый:конец установлен от пробки на расстояние, равное 0,2-5 вели30

4о

3 7 торте процесса приготовления эндотермической атмосферы упомянутые выше стадии процессе протекают в расположен ных последовательно одна за другой по длине реторты областях ее согласно начины того же зазора. Перегородка установлена or открытого конца вставки на расстоянии 0,05-0,7 длины вставки.

При такой конструкции горение исходной газовой смеси осушествляетсяво внутренней части реторты, а именно - во вставке, между ее перегородкой и открытым концом, куда смесь поступает по трубке подачи газа. В то же время во внешней части пространства реторты — в зазоре между вставкой и стенкой реторты— располагается только область эндотермических реакцией, являющаяся потребителем тепла. В результате создается возможность управлять уровнем температуры в этой области путем регулирования температуры в камере обогрева, Наряду с этим слои катализатора, содержащийся в зазоре между ретортой . и вставкой, дополнительно к внешнему нагреву со стороны камеры нагрева подогревается также и изнутри, за счет горения газа во вставке, благодаря чему обеспечивается равномерное распределение температуры по толщине слоя катализатора.

Оба этих фактора создают наиболее благоприятные условия для протекания эндотермических реакций, что устраняет преждевременный выход из строя катализатора,в результате чего увеличивается продолжительность безаварийной работы генератора.

На чертеже изображен генератор эндотермической атмосферы, общий вид.

Генератор содержит футерованную каи меру l нагрева и помещенную в нее реторту 2 с пробкой 3. В реторте аксиально с ней установлена цилиндрическая полая вставка 4 в виде стакана с поперечной перегородкой 5. Днище вставки заглушено и обращено к днищу раторты, не доходя до него на расстояние, равное 0,5-2 величины зазора между, вставкой и ретортой; а открытый канец обращен к пробке 3, не доходя до нее на 0,2-5 величины этого зазора. По оси пробки 3 расположена трубка 6 подачи газа, которая выступая из пробки, входит внутрь вставки 4. Внутренняя поперечная перегородка 5 отстоит от открытого конца вставки на расстоянии от 0 05 до 0,7 длины вставки. Между перегородкой 5 и открытым концом вставки 4 вокруг трубки 6 подачи газа помещен наполнитель 7, а в зазоремежду вставкой и ретортой содержится катализатор 8.

5 7

В днише реторты выполнено отверстие для отвода газа.

Работа генератора осуществляется следующим образом.

Исходная газовоздушная смесь, содержащая метан, подается по трубке 6 подачи газа, внутрь вставки 4, где на наполнителе 7 происходит возгорание метана. Полученная в результате горения метана смесь газов, выходя через открытый конец вставки 4, поступает в зазор между вставкой и ретортой, где по мере продвижения этой смеси вдоль зазора осуществляются эндотермические реакции на катализаторе 8.

Предусмотренная для уменьшения тепловых потерь иэ реторты футерованная пробка 3 служит также для предотвращения нежелательного перегрева газовоздушной смеси, поступающей по расположенной по ее оси трубке 6. Расстояние от заглушенного конца вставки 4 до днища реторты должно быть в пределах 0,5-2 от величины зазора между вставкой и ретортой с тем, чтобы полученный в конце процесса гаэ свободно мог выходить через отверстие в днище реторты. Расстояние между открытым концом вставки и пробкой 3 должно составлять не менее 0,2 величины зазора между вставкой и ретортой с тем, чтобы газ беспрепятственно выходил из полости вставки и поступал в указанный зазор, но и не должно превышать эту величину более, чем в 5 раз, чтобы область эндотермических реакций располагалась в основном в зазоре между ретортой и вставкой, а не в центральной части реторты.

В зависимости or того, на какой части длины. реторты необходимо повышать температуру и уменьшить перепад по слою путем подогрева изнутри за счет горения газа во вставке, например, только на том ее учасике, где происходит более интенсивные эндотермические реакции, 9}405 или также и на последующих участках, в зависимости от конструкции обогреваемой камеры, в частности, от количества регулируемых тепловых зон в ней, а также с учетом рациональной организации самого процесса сгорания — должно выби.раться положение перегородки 5 по отношению к открытому концу вставки в пределах от 0,05 до 0,7 длины встав ð ки, так как положение перегородки определяет длину зоны горения (or открытого торца вставки до перегородки) и соответственно длину обогреваемого изнутри участка реторты, расположенного напро1 тив зоны горения.

Пов ыш ение тем пера тур ы в облас ти эндотермических реакций и устранение перепада температуры по слою катализатора повысить срок его слу-х бы предположительно в 2 раза что увеличит длительность безаварийной работы генератора.

Формула изобретении

25 Генератор эндотермической атмосферы, содержащий футерованную камеру нагрева и реторту с размещенными в ней последовательно наполнителем и катализатором, снабженную коаксиально установленной

3О полой вставкой и трубой подачи газа, o r л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения эффективности работы генератора, вставка выполнена в виде стакана, разделенного поперечной перегородкой на две части, в верхней из которых расположен наполнигель и трубка подачи газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Общепромышленные печи непрерывного действия. М., "Энергия", 1977.

2. Маергойз И. И. Установки для приготовления контролируемых атмосфер. M., ВНИИЭМ. 1964.

3. Заявка Франции Л". 2286789, кл. С Ol В 2/20, l976.

1()

„Ч ч ч ° ( е. .

Составитель Н. Каповская

Редактор T. Пилипенко Техред М. Лоя Корректор С. 1Цомак

Заказ 9 1 68/7 Тираж 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская, наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4