Реактор с электротермическим кипящим слоем
ОЛ ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соеетскмк
Соцмалмстмчесимк
Реслублмк (») 3663878 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 02.04.81 (21) 3271307/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. KA.
В 01 3 8/18
Гееударствалкмб кавлтвт
CCCP да делам лзааретаккй и етармткй (53) УДК 66.096. .5 (088.8) Опубликовано 15.03.83. Бюллетень М 10
Дата опубликования описания 15.03.83 з
3. Я. Кервалишвили, Е. Я. Ольшаров, Г. А;"Папава„В. ff,,Ñåâðþêîâ, А. Л. Сергеев, А; И. Сукимский Pf„" М Холин
М
3l
А ср.
<.3 г 1 (72) Авторы изобретения
Московский ордена Трудового К химического машин (7l) Заявитель (54) РЕАКТОР С ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ
Изобретение относится к аппаратурному оформлению химических процессов и, в частmew, к реакторам синтеза в электротермическом кипящем слое.
Известен аппарат с электротермическим кипящим слоем для,осуществления высокотемпературного нагрева. Аппарат имеет графитовый корпус с внутренним диаметром 95 мм. Корпус аппарата размещен в металлическом теплоиэолированном кожухе. При этом корпус используется в качестве одного из электродов. Второй стержневой электрод диаметром
30 мм с водяным охлаждением введен сверху через крьппку по оси. аппарата, причем крепление электрода допускает его вертикальное перемещение. Преимущество этого аппарата заключается в использовании осесимметричной системы электродов, обеспечивающей равномерную напряженность электрического по- ля на поверхности электрода, и, следовательно, одинаковые условия» работы (1) .
" Хо
Недостатком известной конструкции является подвижность центрального электрода, приемлемая в лабораторных испытаниях. В промыш2 ленных аппаратах вертикальное перемещение электрода снижает надежность работы электродной системы, так как отмеченное перемещение воздействует на величину напряженности электрического ноля. В условиях электротермического кипящего слоя изменение напряженности электрического поля на поверхности электродов приводит к ускоренному выгоранию материала электрода- Кроме того, использование специального охлаждения электродов приводит к невосполнимым потерям тепла, отводимого потоком теплоносителя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является реактор, содержащий корпус е патрубками ввода тяжелолетучего и легколетучего компонентов, внутри которого размещены распределительная решетка и два неподвижных коаксиально установленных полых электрода. Преимущество реактора заключается в устранении неравномерности работы поверхности электродов, а также энергетических затрат. на охлаждение электродной системы (2).
1003878
Р
Н Яо е
3
С друтой стороны отсутствие охлаждения электродной системы снижает надежность ее работы при проведении высокотемпературных процессов. Повышение температуры вызывает разупрочнение материала электродов, и вероятность повреждения электродной системы повышается.
Цель изобретения — увеличение надежности в работе реактора при снижении тепловых потерь. 10
Поставленная цель достигается тем, что в реакторе с электротермическим кипящим слоем, содержащем корпус с патрубками тяжежелолетучего и легколетучего компонентов, внутри которого размещена газораспределитель-1$ ная решетка и коаксиально установленные полые электроды, внутренний электрод установ лен на газораспределительной решетке и его полость снизу сообщена с подрешеточным пространством, а в верхней части — с патруб- 20 ком подачи тяжелолетучсго компонента, при этом отношение диаметров внутреннего и внешнего электродов составляет 0,55 — 0,66.
На чертеже схематически показан реактор.
Реактор состоит из теплоизолированного 23 корпуса 1, крышки 2, днища 3 с патрубком 4 для подачи легколетучего компонента, установленного на газораспределительной решетке
5 цилиндрического внутреннего электрода 6, ионость которого соединена с подрешеточным З0 пространством 7 и патрубком 8 для подачи тяжелолетучего компонента, и наружного электрода 9, электроизолированного от корпуса ацпарата 1. Реакционное пространство 10 заполнено дисперсным электропроводным материалом.
Реактор работает следующим образом.
Через патрубок 4 в днище 3 реактора подается легколетучий реагент в газообразном состоянии, который, пройдя через газорасE пределительную решетку 5, попадает в дисперсный электропроводный материал и псевдоожижает его. Одновременно с этим к электродам 6 и 9 прикладывают необходимое напряжение для разогрева аппарата до требуемой 4$ температуры, а в верхний патрубок 8 внутреннего электрода б поступает тяжелолетучий компонент в жидком состоянии, который, попадая в полость. электрода 6, испаряется и охлаждает внутренний электрод. Пары тяжелолетучего компонента поступают в подрешеточ50 ное пространство 7, а затем в колпачки газораспределительной решетки 5, где смешиваются с легколетучим реагентом непосредственно перед входом в реакционное пространство 10 электротермического кипящего слоя. Здесь реагенты втсупают в реакцию, а продукты реакции отводятся через патрубок в верхней части реактора.
4 .Полость внутреннего электрода 6 используется как испаритель тяжелолетучего компонента. При этом теплота, затраченная на испарение, возвращается с парами реагента в реакционную зону 10, чем и достигается снижение тепловых потерь, связанных с охлаждением электродов. Кроме того, охлаждение внутреннего электрода за счет испарения тяжелолетучего реагенга предотвращает материал электрода от разупрочнения, чем повышает надежность работы электродной системы при повышенных температурах проведения процесса, Однако применение охлаждения недостаточно защищает материал электрода от выгорания за ,счет образования микродуг на его поверхности.
Таким образом, для повышения надежности работы следует выбирать электродную систему, позволяющую вводить в реактор требуег мую мощность при наименьшей напряженности электрического поля на поверхности электродов.
Исследованиями показано, что электрические свойства электропроводных псевдоожиженных слоев соответствуют свойствам линейных электропроводных систем в широком диапазоне изменения электрических параметров
Для линейных систем и принятой конфигурации электродов максимальцая напряженность поля в системе (напряженность на поверхности внутреннего электрода) при заданной вводимой в реактор мощности описывается зависимостью где N — вводимая в реактор мощность;
У вЂ” удельное электросопротивление среды;
Н вЂ” высота кипящего слоя;
R0 — радиус наружного электрода; го — радиус внутреннего электрода.
Эта зависимость при заданной вводимой мощности N и неизменной высоте кипящего слоя Н имеет точный минимум при отношении радиусов Bolего = е = 0,606..., причем для отношения радиусов Яо/ro, лежащих в пределах
0,55 — 0,66, величина напряженности электрического. поля на центральном электроде остается практически постоянной, ее относительные отклонения от минимального значения не превышают 1%.. При выборе электроцной системы с отношением радиусов, выходящем за указанные пределы, напряженность поля на центральном элека роде значительно превышает минимальное значение, что снижает надежность работы реактора.
ВНИИПИ Заказ 1643/5
Тираж 535 Подписное
0егксмщцицц" реагенаг
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4
5 1003878 d
Кроме того, преимущество предлагаемой - тельная решетка и коаксиально установленконструкции заключается в том, что в ней ные полые электроды, о т л и ч а ю щ и йохладителем электрода является один из ре- с я тем, что, с целью увеличения надежности агентов. Это оказывается благотворным в в работе и снижения тепловых потерь, внутава,войной ситуации, например при прожоге S ренний электрод установлен на газораспре пфитралшого электрода. В этом случае исклю- делнтельной решетке, и его полость снизу. чается возможность как попадания посторон- сообщена с подрешеточнйм пространством, них веществ, например воды, в зону реак- - а в верхней части — с патрубком подачи пни, так и проникновение реагентов и про- тяжелолетучего компонента, при этом отнодуктов реакции в окружающую среду через В шение диаметров внутреннего и внешнего охлаждающую систему. электродов составляет 0,55 — 0,66.
Источники информации,Формула изобретения принятыс во внимание при экспертизе
1. Бородуля В. А. Высокотемпературные
Реактор с электротермическим кипящим ts процессы в электротермическом кипящем, слоем, содержащий корпус с патрубками тя-- слое. Минск, "Наука и техника", 1973, с.16. желолетучего и легколетучего компонентов, 2. Авторское свидетельство СССР я"" 437897, внутри которого размещена газораспредели- кл. F 26 В 17/10, 1972 r.
