ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕАКТОР Советский патент 1972 года по МПК B01J19/14 

Изобретение относится к высокотемпературным реакторам и может быть нрименою для термической обработки продуктов в газовой среде для повышеиия их мехаиической прочности.

Известен высокотемнературиый реактор высокого давления периодического действия, содержащий корпус с элементами о.хлаждения, установленный коаксиально в термостате, заполнепиом высокотемпературным теплоносителем.

Производительность известного реактора невысока. Это обуславливается тем, что в периоды пуска и охлаждения реактора основная часть рабочего времени (до 60%) и энергетических затрат уходит на расплавление и разогрев до рабочей температуры и охлаждение до температуры, безопасной для разгрузки, всей массы теплоносителя, определяемой конструктивным объемом термостата с размещенными в нем элементами. При разогреве и охлаждении тенлоносителя уровень его колеблется по высоте в пределах 120-150 мм. Это приводит к то.му, что па участке между верхней и нижней границами колебания уровня в результате концентрации температурных напряжений наблюдается разрущение наружной поверхности корпуса и внутренних устройств (змеевика, нагревательных элементов), что значительно сокращает срок службы реактора. Передача тепла от теплоносителя к корнусу реактора осуществляется конвективным способом, затрудняя интенсивность нагрева реактора и стабилизацию темиературы по всей массе теплоносителя в период разогрева н охлаждения, а также ограничивая предел регулировки температуры тенлоносителя. Пель изобретения - повысить производительность реактора. Для этого термостат снабжен дополнительной емкостью, в которой размещены нагревательные элементы и устройство для создания циркуляции. Кроме того, термостат соединен с этой емкостью тангенциальными патрубками, расположенными диаметральпо.

Па чертеже изображен предложенный реактор с термостатом. Термостат реактора состоит из рабочей

емкости / и вспомогательной емкости 2. Каждая емкость снабжена эллнптпческим днищем 3 и опорным фланцем 4. В днищах обеих секций вмоитироваиы нагревательные элементы 5. На онорном фланце рабочей емкости У крепится корпус 6 реактора с опоршям фланцем и крышкой с затвором высокого давления и элементами для нагрева и охлаждения. Па кориус реактора )1авит охлаждающий змеевик 7, направление навивки которого совсителя от верхнего канала к нижнему. Такая навивка змеевика снособствует движению теплоносителя вокруг корпуса реактора по спирали.

На крышке 8 вспомогательной емкости 2 монтируется устройство .9 для принудительной циркуляции теплоносителя с приводом 10 и нанравляюни1м аппаратом //. На крышке смонтированы также и нагревательные элементы }2.

Обе емкости сообихаются между собой верхним 13 и нижним 14 патрубками, тапгеициально расположенными относительно внутренней поверхности секций термостата и диаметрально противоположно друг другу. Обе емкости имеют обш,ий теплоизоляционный кожух 15, необходимые технологические и туцеры и опоры.

Наличие всиомогательиой емкости 2 улучшает условия контроля уровия теплоносителя, имеюш,его значительный коэффициент объемного расширения, и способствует своевременной компеисацни его потерь (за счет термического разложе)1ия и исиареиня), что в конечном счете увеличивает срок службы нагревателей, реактора и други.х внутренних устройств, размещенных в секциях термостата.

На направляющий аппарат // навит змеевик, в который поочередно постуиает холодная вода или пар, с целью сокрангення времени па охлаждение или разогрев теплоносителя в пусковой период в емкости 2.

Реактор работает следующим образом.

Пусковой период

В период пуска при заиолиенных теплоносителем емкостях включают обогрев вспомогательной емкости 2, расплавляют теплоноситель и нагревают его до заданной температуры. Затем на протяжении всей работы реактора теилоноситель во вспомогательной емкости (он составляет 85-90% от общего веса теплоносителя) остается в расплавлеииом состоянии, которое поддерживается дежурной мощностью, составляющей не более /з от общей мощности.

В реактор с помощью специального приспособления загружают изделия. Температура реактора при загрузке должна быть не выше 30-40°С. Это условие обесиечивается циркуляцией хладагента в змеевике, навитом на реактор. Теплоноситель остается в холодном состоянии. Заиорными устройствами между колодкой и горячей секция.ми служат солевые пробки, которые образуются в каналах, расположенных в непосредственной близости от змеевика с циркулирующим хладагентом. После загрузки реактор герметизируют и повыщают давление до заданного.

Носле герметизации реактора змеевик освобождают от хладагента и включают в работу побудитель циркуляции. Нри этом в первый момент теплоиоситель иачипает циркулировать по кратчайщему пути между верхним и нижним каналами. По мере расплавления теплоносителя в работу включаются витки

змеевика, которые служат направляющими для многократной цнркуляции потока теплоносителя вокруг реактора. Так как масса теплоносителя в рабочей секции составляет небольшую часть от общей массы тенлоносителя, то и время, требуемое для ее расилавлеиия и нагрева до заданной темиературы, сокращается иа 25-30% по сравнению с извеетным реактором. При достижении в реакторе задаииой рабочей температуры в емкоети 2 мопиюсть переводят иа дежурную для компенсации возможных теплопотерь.

Носле окончания рабочего цикла отключают побудитель циркуляции, а в змеевик реактора иодается хладагеит. В предлагаемой

конструкции время охлаждения также значительно меньше, чем в известном реакторе. По достижении температуры, безопасной для разгрузки, в реакторе сбрасывается давление до атмосферного, крышка открывается и обработаиные изделия выгрун аются.

Новый цикл начинается не с пускового периода, а с загрузки продукта.

Предмет изобретения

1. Высокотемпературный реактор высокого давления периодического действия, содержащий корпус с элемеитами о.хлаждения, установленный коаксиально в термостате, заполненном высокотемпературным теплоносителем, отличающийся тем, что, е целью повышения производительности, термостат снабжен доиолнительиой емкостью, в которой размещены нагревательные элементы и устройство для создания циркуляции.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что термостат соединен с емкостью тангенциальными патрубками, расиоложенными диаметрально.