Установка для получения контролируемой атмосферы Советский патент 1982 года по МПК B01J7/00 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в установках для приготовления контролируемой атмосфе ры, используемой, например, в металлургии для термической обработки металлов и сплавов. Известна установка для получения азотоводородной атмосферы из диссоци ированного аммиака типа ДАЦ, состоящая из диссоциатора и теплообменника tU. Известна установка для приготовле ния эндотермической контролируемой атмосферы при коэффициенте расхода воздуха ot 0,25-0,3, состоящая из эндогенератора и холодильника С 2. Известна установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая генератор конверсии углеводородного газа кисло(эодом воздуха, соединенный с охладителем продуктов конверсий, каплеотделитель и фреоновый осушитель, позволяющая получать атмосферу с влажностью, соответствующей температуре точки росы 10°С t3 Известна взятая за прототип установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая последовательно установленный генератор контролируемой атмосферы, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя, и контактный аппарат , Недостатком известных установок является низкое качество получаемой контролируемой атмосферы ( высокое содержание СО и ) и большой расход дефицитного природного газа. Целью изобретения является улучшение качества контролируемой атмосферы и экономия дефицитных исходных газов. Для этого предлагаемая установка, содержащая последовательно установленные генератор контролируемой атмосферы, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя, и контактный аппарат, снабжена разделителем воздуха, соединенным со смесителем трубоярюводом подачи азота и подклю ценным к выходу контактного аппарата окпдй1 тай«м готовой атморферы. Кроме того, установка может быть снабжена охладителем продуктов реакции , установленным между генератором и смесителем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и с входом охладителя готовой атмосферы. Установка может-быть снабжена также установленным на трубопроводе, соединяющем охладители, регулирующим вентилем и соединенной с ним посредст вом импульсной,линии термопарой, мещеннои в слое катализатора контактного аппарата. На чертеже изображена предлагаемая установка для получения контролируемой атмосферы. Установка содержит генератор 1, например эндогенератор или камеру сжигания, соединенный с дополнительным охладителем продуктов конверсии который, в свою очередь, соединен трубопроводом- со смесителем 3, соеди ненным также с воздухоразделительной установкой 4. Выходной патрубок 5 смесителя соединен с контактны аппаратом каталитической очистки 6, а выходной патрубок 7 контактного ап парата соединен с охладителем готовой атмосферы 8. На трубопроводе 3, соединяющем охладитель продуктов с охладителем готовой атмосферы, установлен регулирующий вентиль 10, соед ненный импульсной линией 11 с термопарой 12, установленной в слое катализатора контактного аппарата. Работает предложенная установка следующим образом Углеводородный газ например, метан в смеси с воздухом при коэффициенте расхода последнего oi 0,250,3 подают на катализатор, размещенный в реторте зндогенератора, или пр ct 0,6-0,95 в камеру сжигания 1, гд углеводородный газ конвертируется : воздухом при 950-1200°С. Образовавши еся продукты конверсии охлаждают в охладителе 2 до 100-900 С. Такой ин ервал обусловлен тем, что температу ра в слое катализатора при минимальном и максимальном разбавлении проду тов сгорания азотом не должна быть ниже tO-50 C. Часть охлажденных продуктов конверсии направляют в смеситель 3, куда подводят и азот, поступающий из воздухоразделительной ус9734 тановки и содержащий от 0,001% до нескольких процентов кислорода. Образовавшуюся смесь азота и продуктов конверсии направляют в контактный аппарат б на каталитическую очистку от кислорода. В зависимости от типа используемого катализатора температура может быть различной, но обычно превышает 150-200 0. В настоящее время применяют катализаторы, хорошо работающие при tO-60°C. В установке предусмотрено регулирование температуры в слое катализатора по импульсу, поступающему от размещенной в слое катализатора термопары 12 на регулирующий вентиль 10. Регулирование осуществляют изменением соотношения двух частей продуктов конверсии, (сгорания), направляя одну их часть после охлаждения в охладителе 2 прямо в охладитель готовой атмосферы 8, а вторую часть (как указано выше) - в смеситель 3. Поток смеси после очистки от кислорода в контактном аппарате 6 совместно с первой частью охлажденных продуктов конверсии подают на окончательное охлаждение до 15-30 0 в охладитель готовой атмосферы 8, Состав готовой контролируемой эндоатмосферы может изменяться в следующем диапазоне 0,2-20 СО; 0, НзГ0,005-3,0% С02; содержание влаги соответствует О - минус 30°С по точке росы, остальное - азот, а готовой эндоатмосферы - в диапазоне: 0,1-5% СО; 0,01-7,5% Н,; 0,1-5,5% COj; содержание влаги соответствует плюс 18 - минус 25°С по точке росы; остальное - азот„ Предложенная установка обеспечивает по сравнению с прототипом сокращение расхода дефицитного природного газа в 2-10 раз Это достигается за счет использования азота, поступающего из воздухоразделительной установки , вместо азота, получаемого из воздуха путем дожигания кислородом углеводородного газа. Изобретение улучшает состав готовой контролируемой атмосферы по содержанию в ней окисляющих-примесей СО и . Классическая неочищенная экзотермическая контролируемая атмосфера содержит до 10% СО, а содержание в ней влаги соответствует точке росы при 25-30°С. Предлагаемая установка позволяет получать контролируемую атмосферу, близкую по составу и экзотермической,

но с меньшим количеством окислительных примесей, Например, получаемая в экзотермической установке при d- 0,95 наиболее распространенная атмосфера содержит около 10 COg, ass предложенной установке получают атмосферу с содержанием 0,1-5,0 CDs и с содержанием влаги О - минус 30°С и плюс 18 - минус 25С по точке росы. Примерно такую же контролируемую ат- 10 мосферу из экзогаза получают в сложных и громоздких установках с блоками адсорбционной очистки и осушки от COg и HjO. Предлагаемая установка путем применения относительно простого рудования (воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от t)2 ) позволяет получить атмосферу, близкую по составу к очищенной экзотермической атмосфере. 20

По сравнению с неочиьченным экзогазом, получаемым в опытной экзотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной в предлагаемой установке, сокращается более чем в 2 раза 1 если ориентироваться на азот, изготавливаемый по ТУ6-03-279-70 и содержащий 31% N7 ) от влаги - вымораживанием (фреоновые агрегаты )и силикагелем. Предлагае- 30 мая установка путем применения простого оборудования (воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от 0 } позволяет получить близкую по составу атмосферу, з$

По сравнению с неочищенным экзогазом, получаемым в обычной экзотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной .. в предлагаемой установке, сокращается более, чем в 2 раза (если ориентироваться на азот, изготавливаемый по ТУ6-02-27Э-70 и содержащий Э1% N/j). По сравнению с очищенным экзогазом стоимость атмосферы, получаемой в предлагаемой установке, снижается в 5 раз.

Предлагаемая установка конструктивно простй.

Форму/ia изобретения 1. Установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая, последовательно установленные генератор контролируемой атмосферы, смеситель и контактный аппарат, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества контролируемой атмосферы и экономии де({ 1цитных исходных газов, она снабжена разделителем воздуха, соединенным со смесителем трубопроводом подачи азота, и охладителем, установленным на трубопроводе готовой атмосферы на выходе контактного аппарата.

2„ Установка по п. 1, о т л и м аю щ а я с я тем, что она снабжена охладителем продуктов реакции, уста.новленным между генератором и смесителем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и с входом охладителя готовой атмосферы.

3. Установка по пп, 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что она снабжена установленным на трубопроводе, соединяющем охладители, регулирующим вентилем и соединенной с ним посредством импульсной линии термопарой, размещенной в слое катализатора контактного аппарата.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе ,

1.Эстрин Б.М.. Производствои применение контролируемых атмосфер. М., Металлургия, с. 66-7.

2.Маергойз ИЛ1., Петрук А.П. Контролируемые атмосферы в электрических печах. Н., Энергия, 1971, с. 21-26, рис. 33.Эстрин Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер. М., Металлургия, 1973, с. t08, рис. 32.

к Авторское свидетельство СССР по заявке tf 2789910/26, кл, В 01 J 7/00, 1979 (прототип).