Реактор с электротермическим кипящим слоем Советский патент 1983 года по МПК B01J8/18 

(54) РЕАКТОР С ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ

1

Изобретение относится к аппаратурному oфopi шeнню химических процессов и, в частности, к реакторам синтеза в электротермическом кипящем слое.

Известеи аппарат с электротермическим кипя щим слоем ДЛЯ;,осуществления высокотемпературного нагрева. Аппарат имеет графитовый корпус с внутреиним диаметром 95 мм. .Корпус аппарата. размещен в металлическом теплоизолированном кожухе. При этом корпус используется в качестве одного из электродов. Второй стержневой электрод диаметром 30 мм с водяным охлаждением введен сверху через крышку по оси. аппарата, причем крепление электрода допускает его вертикальное. перемещение. Преимущество этого аппарата заключается в использовании осесимметричЯой системы электродов, обеспечивающей равномерную напряженность электрического поля на поверхности электрода, и, следовательно одинаковые условия, работы 1.

Недостатком известной конструкции является подвижность центрального электрода, приемлемая в лабораторных испытаниях. В промьпиленных аппаратах вертикальное перемещение электрода снижает надежность работы злектродаой системы, так как отмеченное перемещение воздействует на величину напряженности электрического поля. В условиях электротермического кипящего слоя изменение напряженности электритеского поля на поверхности электродов приводит к ускорошому выгоранию материала электрода. Кроме того, использование специального охлаждения элек10тродов приводит к невосполнимым потерям тепла, отводимого потоком теплоносителя.

Наиболее близким к изобрехешоо по технической суцщости и достигаемому эффекту

15 является реактор, содержащий корпус с патрубками ввода тяжелолетучего и легколетучего компонентов, внутри которого размещены распределительная рещетка и два неподвижных коаксиально установленных полых электро20да. Преимущество реактора заключается в устранении неравномерности работы поверхности электродов, а также энергетических jJUcpaT на охлаждение электродной системы 2.

С яругой стороны отсутствие ахлаждения электродной системы снижает надежность ее работы при проведении высокотемпературных процессов. Повышение температуры вызывает разупрочнение материала электродов, и вероятность повреждения электродной системы повышается.

Цель изобретения - увеличение наде ;сности работе реактора при снижении тепловых потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе с электротермическим кипящим слоем, содержащем корпус с патрубками тяжежелолетучего и легколетучего компонентов. внутри которого размещена газораспределитель ная решетка и коаксиально установленные полые электроды, внутренний электрод установлен на газораспределительной решетке и его полость снизу сообщена с подрешеточным про странством, а в верхней части - с патрубком подачи тяжелолетучсго компонента, при этом отношение диаметров внутреннего и внеш него электродов составляет 0,55-0,66. На чертеже схематически показан реактор. Реактор состоит из теплоизолированного корпуса 1, крышки 2, днища 3 с патрубком для подачи легколетучего компонента, установленного на газораспределительной решетке 5 цилиндрического внутреннего электрода 6, полость которого соединена с подрешеточным пространством и патрубком 8 для подачи тяжелолетучего компонента, и наружного элек трода 9, электроизолированного от корпуса аппарата 1. Реакционное пространство 10 заполнено дисперсным электропроводным материалом... Реактор работает следующим образом. Через патрубок 4в днище 3 реактора подается легколетучий реагент в газообразном состоянии, который, пройдя через газораспределительную решетку 5, попадает в дисперсный элекТропроводаый материал и псевдоожижает его. Одновременно с этим к электро дам 6 и 9 прикладывают необходимое напряжение для разогрева /ппарата до требуемой температуры, а в верхний патрубок 8 внутрен него электрода 6 поступает тяжелолетучий компонент в жидком состоянии, который, попадая в полость, электрода 6, нспаряется и ох лаждает внутренний электрод. Пары тяжелолетучего компонента поступают в подрешеточное пространство 7, а затем в колпачки газе распределительной решетки 5, где смешиваются с легколетучим реагентом непосредственно перед входом в реакционное пространство 10 электротермического кипящего слоя- Здесь реагенты втсупают в реакцию, а продукты реакции отводятся через патрубок в верхней ча&ги реактора.

Полость внутреннего электрода 6 используется как испаритель тяжелолетучего компонента. При этом теплота, затраченная на испарение, возвращается с парами реагента в реакционную зону 10, чем и достигается снижение тепловых потерь, связанных с охлаждением электродов. Кроме того, охлаждение внутреннего электрода за счет испарения тяжелолетучего реагента предотвращает материал электрода от разупрочнения, чем повышает надежность работы электродной системы при повыщенных температурах проведения процесса.

Однако применение охлаждения недостаточно защищает материал электрода от выгорания за счет образоваиия микродуг на его поверхиости. Таким образом, для повышения надежности работы следует выбирать электродную систему, позволяющую вводить в реактор требуемую мощность при наименьшей напряженности электрического поля на поверхности электродов. Исследованиями показано, что электрические свойства электропроводных псевдоожиженных слоев соответствуют свойствам линейных электропроводных систем в широком диапазоне изменения электрических параметров Для линейных систем и принятой конфигура1ЩИ электродов максимальная напряженность поля в системе (напряженность на поверхности внутреннего электрода) при заданной вводимой в реактор мощности описывается зависимостьюеп - вводимая в реактор-мощность; -удельное электросопротивление среды;., -высота кипящего слоя; радиус наружного электрода; О - радиус внутреннего электрода. Эта зависимость при заданной вводимой мощности N и неизменной высоте кипящего слоя Н имеет точный минимум при отнощении радиусов RO/ГО е 0,606..., причем для отношения радиусов RO/ГО, лежащих в пределах 0,55-0,66, величина напряженности электрического, поля на центральном электроде остается практически постоянной, ее относительные отклонения от минимального значения не превышают 1%.. При выборе электродной системы с отношением радиусов, выходящем за указанные пределы, напряженность поли на центральном длекгроде знавдтельно превышает минимальное значение, что снижает надежность работы реактора.