Способ получения контролируемой атмосферы Советский патент 1987 года по МПК C01B3/02 

11

Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азо- товодородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении, стекольной промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Природный газ поступает в горелку реактора высокотемпературной конверсии. Туда же подают сжатый воздух, который смешивают с природным газом в объемном соотношении от 6:1 до 9,8:1, Горючая смесь поступает в лобовую часть реактора на огнеупорную насадку с удельной поверхностью 300 м /м- . На поверхности насадки происходит частичное сгорание yi- леводородов и температура насадки достигает 1400-1800 с (за счет малой радиационной теплопроводности слоя). При столь высокой температуре и большой поверхности контакта продуктов сгорания с насадкой скорости реакций окисления и разложения углеводородов велики, и заканчиваются в зоне мелкозернистой насадки, которой реактор заполнен на 70%, в результате чего остаточная концентрация углеводородо в продуктах Сгорания минимальная.Для дальнейшего снижения остаточного кислорода необходимо плавное снижение температуры продуктов сгорания до . Это достигается применением насадки с удельной поверхностью 80 , которой заполняется остальная часть реактора.

Анализ состава полученных продуктов сгорания показал, что суммарное содержание углеводородов не превышает 0,01%, а кислорода - 0,0005% по объему.

Дальнейшая очистка продуктов сгорания от СО, Н jO известными способами позволяет получить чистую азотоводородную восстановительную ат мосферу, которая нашла широкое применение в народном хозяйстве.

Экспериментальная проверка состава продуктов сгорания при иной засыпке реактора зернистой насадкой или насадкой с другой удельной поверхностью не дает желаемого результата.

0

5

0

Пример 1. При засыпке реактора насадкой с удельной поверхностью 380 на 70% или засыпке всего реактора насадкой с удельной поверхностью 250-350 создается высокая температура по всей длине реактора. На выходе она достигает 1250°С, поэтому необходимо ставить мощные водяные холодильники, что приводит к резкому охлаждению продуктов сгорания и их закалке. Концентрация кислорода на выходе реактора составляет 0,05-0,001% по объему. Увеличение же длины реактора приводит к резкому возрастанию сопротивления.

Пример 2. Засыпка насадкой с удельной поверхностью 40 на 70% или засыпка всего реактора насадкой с удельной поверхностью 50- 150 не дает возможности акку

мулировать тепло в лобовой части реактора и развить высокую температуру (из-за более высокой радиационной теплопроводности слоя). Низкая температура и малая поверхность контакта продуктов сгорания с насадкой снижают скорость реакций окисления и разложения углеводородов, что приводит к повышенной концентрации углеводородов на выходе реактора. Суммарное содержание углеводородов составляет 0,5-0,1% по объему.

Предлагаемая удельная поверхность, ее количественное значение и расположение в реакторе позволяет получить целевой продукт -с концентрациями примесей: углеводородов 0,001%, кислорода .0,0005% по объему, без дополнительных очисток от них. При этом достигнута тепловая нагрузка реактора 35 кВт/м.

Работа реактора с различной удельной поверхностью насадки проверена на экспериментальной установке при получении азотоводородной атмосферы с содержанием водорода 10% (нашедшей наибольшее применение в технологических процессах). Полученные результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что применение насадки с удельной поверхностью, находящейся вне указанных пределов, резко повьш ает остаточные концентрации углеводородов и кислорода в продуктах сгорания.

Полученная азотоводородная атмосфера имеет состав, %: водород 0,5135372

30 (в зависимости от коэффициента расхода воздуха) углеродсодержащие (СО+СОг) 0,03, углеводороды 0,001; влаги 0,002; кислорода 0,0005 азот - остальное.

Формула изобретения

1, Способ получения контролируемой ,Q атмосферы путем высокотемпературной конверсии углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сгорания от оксидов углерода и паров

220/20

86/14

0,1

1353725

воды, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, конверсию осуществляют в двух слоях зернистого огнеупорного материала с удельной поверхностью 250 - 350 и 50-150 в количествах 80-60% и 20-40% соответственно, причем материал с большей удельной поверхностью засыпают в лобовую част реактора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конверсию ведут при температуре 1400-1700°С.

1310/610 1800

Низкие скорости окисления .углеводородов

То же

1615/8003400

1665/8003550

1700/8103620

1740/9703640

Высокая температура на выходе реактора

Продолжение таблицы

Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении и стекольной .прбмьшшенности. Целью изобретения является повьше- ние качества атмосферы за счет снижения остаточного содержания углеводородов и кислорода. Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую атмосферу получают путем высокотемпературной конверсии углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сгорания от оксидов углерода и паров воды. Конверсию осуществляют в двух слоях зернистого огнеупорного материала с удельной поверхностью 250-350 и 50- 150 в количествах 80-60 и 20- 40% соответственно, при этом слой с большей удельной поверхностью засыпают в лобовую часть реактора. Кроме того конверсию ведут при 1400- 1700°С. Полученная атмосфера содержит углеводородов не более 0,001% и кислорода не более 0,0005% без дополнительных очисток от них. 1 з.п. ф-лы., 1 табл. с 9 (Л со СП СО ю СП