УСТАНОВКА ДЛЯ АКТИВИРОВАНИЯ ГАЗАМИ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХ УГЛЕРОД Советский патент 1934 года по МПК C01B31/10 

Предлагаемое изобретение относится к установке для активирования веществ, содержащих углерод, посредством диффузии активирующих газов при высокой температуре, и притом так, что осуществленная комбинация позволяет, благодаря целесообразному применению отапливающих и активирующих газов, ускорить реакции активирования, а также получить значительную экономию в топливе в виду того, что создается активирующий газ с большой тепловой производительностью, немедленно используемый выгодным образом.

Обычно принято изготовлять активированный уголь, поглощающий или обесцвечивающий, путем подвергания углеродистых веществ действию активирующих газов при высокой температуре, причем активирующие и отапливающие газы пропускают или непосредственно через массу или при помощи пористых диафрагм.

Углеродистыми веществами, подвергающимися такому активированию, могут быть сырые субстанции, как-то: дерево или отбросы каких-либо растительных или животных материй, торф, лигнит, антрацит и т.д., или же самые вещества, прошедшие более или менее полную карбонизацию. Эти углеродистые вещества могут быть также предварительно смешаны с химическими продуктами, способствующими активированию, или могут быть подвергнуты любым способом предварительной апломерации. Предлагаемое изобретение характеризуется комбинированным применением двух печей, в каждой из которых обработка материала происходит сменяющимися фазами отапливания и активирования, так что в то время, когда одна печь находится в фазе активирования, другая печь находится в фазе отапливания и наоборот; благодаря этому можно использовать немедленно еще горячие газы, полученные в печи во время фазы активирования, для нагревания печи в период отапливания, подвергнув эти газы горению с желаемым количеством предварительно нагретого воздуха.

Таким путем является возможность осуществить отапливание печей часто без добавления горючего со стороны, или с самым ограниченным добавлением его, благодаря чему работа происходит особенно экономично.

Печи могут быть или независимы друг от друга или сдвоены. Их внутреннее устройство может быть таким, которое допускает непосредственное прохождение отапливающих и активирующих газов через подлежащие активированию углеродистые вещества, или же это вещество может находиться в ретортах или подходящих сосудах, снабженных пористыми стенками и соответственно расположенных внутри печей.

Таким образом углеродистое вещество во время своего пребывания в печи для активирования подвержено непрерывной обработке посредством газов, и притом попеременно газами нагревающими и газами активирующими, до тех пор, пока это вещество не достигнет желаемой степени активности.

Кроме того, согласно изобретению, дым от отопления, служащий для нагревания углеродистого вещества в печах и содержащий еще известное количество горючих газов, вследствие восстанавливающего эффекта углеродистых веществ на этот дым, может быть сжигаем с небольшим количеством воздуха и может служить для нагрева регенераторов теплоты, затем может быть направлен во всякий аппарат для рекуперации потерянной теплоты, как-то: перегреватели пара, подогреватели воздуха или разных газов, испарители и т.д., причем некоторые из этих аппаратов назначаются специально для перегрева до высокой температуры активирующих газов, посланных в печь в период активирования.

На чертеже фиг. 1 изображает вид сверху с частичным разрезом комплекта независимых печей для активирования, предоставляющих газам активирующим или нагревающим непосредственный проход через массу углеродистого вещества; фиг. 2 - вид сверху, с частичным разрезом, комплекта двух сдвоенных печей, лаборатории которых снабжены внутри сосудами, назначенными для вмещения углеродистого вещества и снабженными пористыми или подходящим образом продырявленными стенками.

В комплекте по фиг. 1 обе независимые печи для активирования F₁, F₂ соединены между собой каналом b, служащим для направления горючих газов, выходящих из печи в течение фазы активирования в печь, находящуюся в фазе отапливания. С этой целью через трубопровод p вводится количество воздуха, нужное для осуществления сжигания этих газов.

Печь F₂ представлена в трех различных горизонтальных сечениях; C₁ - частичное сечение основания печи на уровне канала b; С₂ - частичное сечение на уровне решетки, поддерживающей углеродистые вещества, и на уровне разгрузочной двери и С₃ - такое же сечение верхней части печи на уровне канала для выхода газов.

На печи F₁ схематически изображена в плане воронка для загрузки.

Печи F₁, F₂ соединены в их верхних частях соответственно с регенераторами тепла R₁, R₂ через посредство каналов е₁, е₂. Эти регенераторы представляют собой регенераторы нормального типа, выложенные внутри огнеупорным кирпичом или любым другим материалом, способным собирать и удерживать теплоту. Они соединены с пароперегревателем S посредством каналов f₁, f₂. снабженных каждый заслонками g₁, g₂.

Перегреватель S получает пар из котла по трубопроводу h. Этот пар после перегрева выходит по трубе i, которая разделяется на два отростка k₁, k₂, снабженные заслонками и входящие соответственно в каналы f₁, f₂ между заслонками g₁, g₂ и регенераторами R₁, R₂.

Перегреватель S соединен каналом с подогревателем воздуха Т, из которого дым отводится по дымоходу q в дымовую трубу U.

Подогреватель воздуха Т получает воздух по трубе m из вентилятора, а нагретый воздух направляется из подогревателя в трубу n, откуда, с одной стороны, поступает по трубе р в канал b, а с другой стороны, по трубам О₁, O₂, из которых каждая снабжена заслонкой, - в каналы e₁, e₂.

Работа установки протекает следующим образом. В предположении, что печь F₁ находится в фазе активирования, а печь F₂ - в фазе отапливания, из печи F₁ входят по каналу b, в направлении стрелки, активирующие газы с большой тепловой производительностью; эти газы горят благодаря воздуху, входящему по трубе р, и направляются в печь F_2,, уступая при прохождении через печь часть своего тепла углеродистому веществу. Если бы случайно оказалось, что количество горючих газов, исходящих из печи F₁, недостаточно, то можно, пользуясь какой-нибудь горелкой (напр., газовой, мазутной и т.д.), расположенной в отверстии а стенки канала b, ввести добавочное количество горючих дымов с высокой температурой.

Такая горелка может быть с выгодой использована уже при пуске в ход всей установки или после перерывов, причем во время нормальной работы, когда количество вырабатываемого газа достаточно, отверстие а может быть закрыто (фиг. 1).

Горючие дымы, ставшие сильно восстанавливающими благодаря прохождению через печь F₂ в соприкосновении с углеродистыми веществами, горят в канале е₂, вследствие притока небольшого количества воздуха по трубе O₂. Нагретый таким образом дым проходит через регенератор R₂, где он уступает часть своего тепла огнеупорной кладке, и направляется через заслонку g₂, которая должна быть открыта в этот период, в перегреватель S, затем в подогреватель для воздуха Т, а отсюда - в дымовую трубу U.

С другой стороны, так как заслонка g₁, закрыта, пар, выходящий из перегревателя S по трубе i, вводится путем открывания крана в трубе k₁ в канал f₁. Этот пар, получивший в перегревателе S начальный перегрев, пронизывает кладку из огнеупорного кирпича в регенераторе R₁, и здесь доводится до температуры, почти равной той, которая господствует в самой лаборатории печи; отсюда пар направляется по каналу е в печь F₁. Затем он проходит через печь, где частично разлагается, активируя углеродистые вещества, и выходит через нижнюю часть, будучи преобразован в горючий газ, состоящий, главным образом, из водорода и окиси углерода, разбавленных в небольшом количестве углекислого газа и пара, не вступающих в реакцию. Этот газ сгорает в канале b благодаря воздуху, входящему по трубопроводу р, и служит для нагревания печи F₂.

После того, как температура в печи F₁, вследствие эндотермических реакций активирования, понизилась слишком сильно для того, чтобы активирование совершалось при благоприятных условиях, и после того, как печь F₂ была нагрета до достаточной температуры, газ направляют в обратном направлении.

С этой целью закрывают заслонку g₂ и краны трубопроводов k₁ и О₂ и открывают заслонку g₁ и краны трубопроводов k₂ и О₂. В этих условиях перегретый пар, введенный по трубе k₂ в канал f₂, проходит в направлении, обратном дыму предыдущей фазы, такой путь: регенератор R₃, канал е₂ и печь F₂, в которой имеет место фаза активирования.

Газы, выходящие из печи F₂, сгорают в канале b с помощью воздуха, вводимого через трубопровод р, и служат для нагревания печи F₁, которая находится в это время в периоде отапливания. Дым выходит по каналу е₁, где горючие элементы сгорают благодаря воздуху, входящему через канал O₁, и затем последовательно проходят через регенератор R₁, канал f₁, заслонку g₁, перегреватель S и т.д.

Смена фаз повторяется таким образом беспредельно, и углеродистые вещества подвергаются за время их пребывания в печах целой серии фаз нагревания и активирования.

Таким образом получается значительное ускорение реакций активирования и большая экономия в отоплении.

Фиг. 2 изображает расположение аппаратов, аналогичное предыдущему, с той разницей, что печи здесь сдвоены и снабжены внутри сосудами, назначенными для вмещения углеродистых веществ. Горизонтальное сечение печи F₂ позволяет видеть эти сосуды, содержащие углеродистое вещество; они составлены из камер в форме параллелепипедов C₁ С₂, С₃, расположенных вертикально в лаборатории печи и имеющих стенки из пористых диафрагм или из огнеупорных частей, снабженных подходящими отверстиями. Между этими сосудами оставлены промежутки d₁, d₂ d₃ … для циркуляции газов нагревающих и газов активирующих.

Печи F₁, F₂ снабжены в верхней их части воронками для загрузки, а в нижней - разгрузочными дверцами, позволяющими материалу опускаться внутри сосудов непрерывно или почти непрерывно.

Обе печи F₁, F₂ соединены между собой каналом h, в котором горючие газы, выходящие из одной печи, сгорают благодаря притоку воздуха по трубопроводу р и служат для отопления другой печи. При посредстве каналов е₁, е₂ печи находятся в сообщении с регенераторами тепла R₁, R₂, которые, со своей стороны, соединены с пароперегревателам S посредством каналов f₁, f₂, снабженных каждый заслонками g₁, g₂. Дым, выходящий из пароперегревателя S, проходит через подогреватель для воздуха Т и направляется затем в дымовую трубу U. Все эти элементы имелись уже в упомянутой выше примерной форме выполнения.

Работа установки, изображенной на фиг. 2, аналогична той, которая была описана применительно к фиг. 1, с той разницей, что газы нагревающие и газы активирующие проходят через печи, пользуясь промежутками d₁, d₂ d₃, имеющимися между сосудами С₁, С₂, С₃ …, и следовательно действуют на углеродистое вещество не непосредственно.

Предлагаемое изобретение не ограничивается, конечно, тем расположением аппаратов, которое представлено на фиг. 1 и 2, но может быть применено ко всякому другому размещению тех же аппаратов. Сосуды, находящиеся внутри печей и служащие для помещения углеродистых веществ, могут иметь всякую другую форму и всякое другое расположение. Эти сосуды могут быть трубчатыми, многоугольными и т.д., могут быть расположены наклонно и т.п. Циркуляция газов внутри печи может совершаться вертикально или следовать по всякому другому подходящему пути, созданному с помощью соответственно размещенных преград. Можно также использовать в качестве активирующего газа, вместо упомянутого водяного пара, всякий другой газ, например, углекислый газ или газовые смеси с большим содержанием водяного пара, углекислого газа и т.д.

1. Установка для активирования газами веществ, содержащих углерод, отличающаяся тем, что она состоит из двух печей F₁, F₂, полости которых сообщены каналом b, имеющим форсунку или т.п. для подачи дополнительного топлива и трубопровод р для подачи дополнительного воздуха для дожигания газов той или другой печи, каковые печи с другой стороны сообщены каналами e₁, e₂ с регенераторами R₁, R₂ и далее с каналами F₁, F₂, ведущими в свою очередь в пароперегреватель S, паровое пространство которого сообщено с регенераторами другой системой каналов, а каналы е₁, e₂ имеют подвод для воздуха для дожигания выходящих из печей газов перед поступлением в регенераторы.

2. Форма выполнения означенной в п. 1 установки, отличающаяся применением подогревателя воздуха Т, включенного между пароперегревателем S и дымовой трубой U, и сообщенного с каналами b и е₁, е₂, в целях подвода нагретого воздуха для дожигания продуктов из печей.