Генератор эндотермической атмосферы Советский патент 1980 года по МПК B01J8/00 C21D1/74 

(54) ГЕНЕРАТОР ЭНДОТЕРМИЧЕСКОЙ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в установках для приготовления эндотермической контролируемой ат мосферы, широко применяемых в машиностроении и металлургии для процессов термической и химикогермической обра ботки металлов и .сплавов, при спекании металлокерамики, сварке и пайке метал ческих изделий. Известны генераторы, входящие в состав установок для приготовления эндотермической атмосферы l. Процесс приготовления эндотермической атмосферы в этих генераторах включает 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 . Характер работы генераторов - непрерывный, т.к. они должны обеспечивать постоянное снабжение контролхфуемой атмосферой работающее непрерывно термическое оборудование. Указанные генераторы эндотермической атмосферы обладают тем недостатком, что. температура в области протекания эндотермических реакций, которая обеспе чивается в основном за счет внешнего обогрева,, не достигает требуемого уровня, а также неравномерно распределена по катализатору, вследствие чего происходит интесивное выпадение сажи на катализаторе и преждевременный выход его из строя. Это влечет за собой необходимостьпрекращения работы генератора для проведения замены катализатора, что является трудоемкой и длительной операцией. Известен также генератор, содержащий обогреваемую камеру с электрическими или газовыми источниками нагрева, в которую помешена реторта с пробкой, представляющая собой трубу из жароупорной стали. При осушествленни в реторте процесса приготовления эндотермической атмосферы упомянутые выше стадии процесса протекают в расположен- ных последовательно одна за другой по длине реторты областях ее согласно направлению газового потока, занимая при этом все сечение пространства реторты. В зоне горения в реторте помещается наполнитель в виде кусков керамического 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 mv-ieeT 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 повы шения рабочей температуры в обогреваемой камере не представляется возможным ввиду опасности перегрева участка ретор ты, соответствующего области горения. Кроме того, при одностороннем только со cTopoHbt обогреваемой камеры нагрева слоя катализатора, представляющего собой малотеплопроводный материал по толщине его создается значительный перепад температуры, так что внутри сло катализатора температура еще ниже, чем у стенки реторты T2j. Наиболее близким по технической суш.иости взятьм за прототип является генератор, содержеидий футерованную камеру нагрева и реторту с размещенны ми в ней последовательно наполнителем и катализатором, снабженную коаксиаль- но установленной полой вставкой и трубой подачи газа Гз1. 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 полая вставка выполнена в вид стакана, разделенного поперечной перего родкой на две части, в верхней из которых расположен наполнитель и труба подачи газа. Заглушенный конец вставки установле огднгада реторты на расстояние, равное 0 2 величины зазора между вставкой и ретор той, а открытый :конец установлен от пробки на расстояние, равное 0,2-5 вел ины того же зазора. Перегородка устаовлена от открытого конца вставки на асстоянии 0,05-О,7 длины вставки. При такой конструкции горение исходой газовой смеси осуществляется во внутенней части реторты, а именно - во вставке, ежду ее перегородкой и открытым коном, куда смесь поступает по трубке одачи газа. В то же время во внешней асти пространства реторты - в зазоре между вставкой и стенкой реторты располагается только область эндотермических реакцией,.явл$пощаяся потребителем тепла. В результате создается возможность управлять уровнем темпе ратуры в этой области путем регул1фования температуры в камере обогрева. Наряду с этим слой 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 катали.затора. Оба этих фактора создают наиболее благоприятные условия для протекания эндотермических реакций, что устраняет преждевременный выход из строя 7гатализатора,в результате чего увеличивается продолжительность безаварийной работы генератора. На чертеже изображен генератор эндотермической атмосферы, общий вид. Генератор содержит футерованную камеру I 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 б подачи газа, которая выступая из . пробки, входит внутрь вставки 4. Внутренняя поперечная перегородка 5 отстоит от открытого конца вставки на расстоянии от О,О5 до 0,7 длины вставки. Между перегородкой 5 и открытым концом вставки 4 вокруг трубки 6 подачи газа помещен наполнитель 7, а в зазоре между вставкой и ретортой содержится катализатор 8.

В днище роторты выполнено отверсти для отвода газа.

Работа генератора осуществляется следующим образом.

Исходная газовоздушная смесь, содержащая метан, подается по трубке 6 подачи газа, внутрь встав.ки 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 на катализаторе 8.

Предусмотренная для уменьшения тепловых потерь из реторты футерованная пробка 3 служит также для предотвращения нежелательного перегрева газо- воздушной 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 газ свободно мог выходить через отверстие в днище р.еторты. 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 зазо, но и не должно превьлцать 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 от того, на какой части длины, ре торты необходимо повышать .температуру и уменьшить перепад по сло путем подогрева изнутри за счет горения газа во вставке, например ,. только на том ее учасике, где происходит более интенсивные эндотермические реакции.

или также и на последующих участках, в зависимости от ковютрукции обогреваемой камеры, в частности, от количества регулируемых тепловых зон в ней, а также с учетом рациональной организации самого процесса сгорания - должно выбираться положение перегородки 5 по отношению к открытому концу вставки в пределах от 0,05 до 0,7 длины вставки, так как положение перегородки определяет длину зоны горения (ог открытого торца вставки до перегородки) и соответственно длину обогреваемого изнутри участка реторты, расположенного нйпротив зоны горения.

Повышение температуры в области эндотермических реакций и устранение перепада температуры по слою катализатора повысить срок его службь предположительно в 2 раза ,что увеличит

длительность безаварийной работы генератора.

Формула изобретения

Генератор эндотермической атмосферы,

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

полой вставкой и трубой подачи газа. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы генератора, вставка выполнена в виде стакана, разделенного поперечной пере-

городкой на две части, в верхней из которых расположен наполнитель и трубка подачи газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- Общепромышленные печи непрерывного действия. М., Энергия , 1977.

кл. С 01 В 2/2О, 1976.

791405