Способ получения окислов азота из воздуха Советский патент 1951 года по МПК C01B21/20 

Известны способы получения окислов азота гз воздуха действием электрической дуги с последующей абсорбцией окислов азота.

Описываемый способ получения окислов азота из воздуха ио сравнению с известным повышает к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напряжения и удешевляет выработку соединений азота.

Особенность способа заключается в том, что выходящие из системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили. Полученную смесь газов подвергают абсорбции для выделения соединений азота. Выходящие из системы дуговых вентилей газы расширяют в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят в конденсаторе холодильной установки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема воздушного устройства высоковольтной токопреобразовательной подстанции передачи постоянного тока с дуговылш вентилями для осуществления описываемого способа; на фиг. 2 - схема устройства задвижки, в трех проекциях; на фиг. 3 - видоизменение схемы воздушного устройства высоковольтной токопреобразовательной подстанции.

Воздушный ко.мпрессор / засасывает воздух из атмосферы, повышает его давление до необходимой величины и через теплообменник, водяной охладитель и водоотделитель 2 направляет в дуговые вентили 3 токопреобразовательной подстанции, например, имеющей три дуговых вентиля. В положении, указанном на фиг. 1, дуга горит в среднем вентиле. Воздух зажигания и часть радиального воздуха продувается через дугу и смывает ее, вследствие чего молекулы азота и кислорода, соединяясь, образуют окисел азота. Кислородом, содержащимся в избыточном радиальном воздухе, не подвергавщимся действию дуги, а такжВОЗДУХОМ, поступающим из негорящн.х.в данный верхнего и ниж№ 92602 -- 2 ,. ц . .

него вентилей,/1ВДсь азота окисляется до двуокиси NO2. Образовавшаяся после прохождения через дуговые вентили газовая смесь не выбрасывается в а-тмд)ефер ,- какэто имеет место в известных устройствах, а напр вляется а,,рбционную установку 4, в которой выделяются окислы азота или аЗоттай слот или окислы азота перерабатываются на азотные удобрения -нйтрать1 (например, нитрат кальция). Для повышения концентрации окислов азота в выходяш,ем из дуговых вентилей воздухе и снижения количества продуваемого через дуговые вентили воздуха (что позволяет уменьшить мощность компрессора) служат воздушные задвижки 5, враш,аемые электромоторами 6 синхронно с частотой сети, к которой приключены дуговые вентили. Наличие воздушных задвижек позволяет продувать непрерывно и равномерно воздух только через те вентили и в то время, когда это является необходимым. Продувание воздуха через дуговые вентили необходимо во время зажигания, горения и денонизации вентиля, с некоторым запасом по времени на пределы регулировки вентиля, вызываюш,ей сдвиги во времени моментов зажигания и гашения его; во время же негорения данного вентиля расход воздуха через него поддерживается минима тьным, причем изменение расхода воздуха не вызывает турбулентных движений газовых потоков в вентиле. При наличии задвижек воздух зажигания, продуваемый, через и около дуги и обогащенный окислами азота, разбазляется меньшим количеством воздуха из негоряншх Вентилей, вследствие чего увеличивается концентрация окислов азота, что упрошает и удешевляет их выделение. Соответственно уменьшению количества воздуха уменьшается также мощность и затрата энергии компрессором /.

В корпусе задвижки эксцентрично проходит вал 7, на который насажена вращающаяся заслонка 8. В выходном патрубке 9 имеется выпускное отверстие 10, очерченное по двум кривым синусоидальной формы, обеспечивающее нужную скорость и ламинарное движение потоков газа в вентиле. Воздух в задвижку поступает из дугового вентиля по патрубку 11. Вал 7 задвижки вращается синхронным мотором с частотой сети. Насадка вращаюп1ихся заслонок на валы задвижек для различных вентилей произведена различно, так что они ирирывают отверстие во время негорения данного вентиля. Моменты открытия задвижек других дуговых вентилей сдвинуты в соответствии с фазой приложенного к ним напряжения.

В .приведенной схеме концентрация окислов азота в воздухе от применения задвижек увеличивается в 1,48 раза, а мощность компрессора уменьшается до 0,675 от мопхности в известной схеме.

Во избежание проникновения влаги или паров азотной кислоты в дуговые вентили при прекраплеиии или уменьшении дутья (при нормальном дутье это невозможно вследствие противодействия потока воздуха) газопроводы автоматически перекрываются (в этом аварийном случае) обратным клапаном 12 и открывается кран 13 для выпуска газов в атмосферу. Выход окислов азота дополнительно повышается также вследствие паличия :в токе существенных высших гармоиических в начале и в конце коммутации и явлений тихого разряда в вентилях. Дополнительное повышение выхода окислов азота достигается повышением частоты питающей электрической сети (например, до 100 периодов в 1 сек).

Видоизмененная схема (фиг. 3) позволяет получить дополнительные выгоды. Для этого предусмотрена на выхлопном газопроводе газовая турбина 14, в которой используется энергия выходящих из дуговых вентилей газов, которые охлан даются вследствие расширения в газовой турбине, что облегчает полное или частичное вы-падание окислов азота в жидком виде при дополнительном охлаждении в конденсаторе холодильной установки /5, изображенной на фиг. 3 пунктиром.

Вместо получения окислов и полимеров азота в жидком виде в о лодильной установке 15 они получаются также в конденсаторе холодильной установки 16 для разделения воздуха известной конструкции. Газы, охлажденные в газовой турбине 14, направляют в воздушный компрессор 1, после сжатия в котором окислы и полимеры азота выделяются в жидком виде в холодильной установке, в конденсаторе. Помимо упрощения и удешевления, которое дает выделение окислов азота в жидком виде в холодильной установке, что позволяет использовать нитрозные газы низкой концентрации, имеется также дополнительная выгода вследствие того, что воздух после турбины 14 имеет пониженную темпе ратуру и на его сжатие в компрессоре холодильной установки .чатрачи Бается меньшая в отношении абсолютных температур мощность. В зави симости от конкретных условий возможно также решение, при котором окислы азота частично конденсируются в конденсаторе холодильной установки 15, а несконденсировавшаяся доля окислов азота извлекается из газовой фазы абсорбцией или конденсируется; возможна также подача отработанного воздуха не в компрессор 1, а «епосредствеино в холодильную установку 16.

Так как при окислении азота кислородом равновесная концентрация окиси азота в газе приблизительно пропорциональна корню квадратному из произведения объемных концентраций кислорода и азота, то наибольший процент N0 в газе достигается, если процесс ведется на эквимолекулярной смеси азота и кислорода, что позволяет повысить выход N0, по сравнению с работой на воздухе, на 25%, и осуществляется обогащением кислородом воздуха, подвергавщегося воздействию дуги, посредством трубопровода 17, по которому часть кислорода из холодильной установки 16 подается в дуговые вентили.

Предмет изобретения

1.Способ получения окислов азота из воздуха действием электри ческой дуги с последующей абсорбцией окислов азота, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напряжения и для удешевления выработки соединений азота, выходящие из системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили, и получе:: ную смесь газов подвергают абсорбции, с целью выделения из нее соединений азота.

2.Прием выполнения способа но п. 1, отличающийся тем, чго выходящие из системы дуговых вентилей газы расщиряются в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят п конденсаторе холодильной установки.

- 3 - 92602