Способ получения контролируемой атмосферы

 

Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении и стекольной .прбмьшшенности. Целью изобретения является повьшение качества атмосферы за счет снижения остаточного содержания углеводородов и кислорода. Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую атмосферу получают путем высокотемпературной конверсии углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сгорания от оксидов углерода и паров воды. Конверсию осуществляют в двух слоях зернистого огнеупорного материала с удельной поверхностью 250-350 и 50- 150 в количествах 80-60 и 20- 40% соответственно, при этом слой с большей удельной поверхностью засыпают в лобовую часть реактора. Кроме того конверсию ведут при 1400- 1700°С. Полученная атмосфера содержит углеводородов не более 0,001% и кислорода не более 0,0005% без дополнительных очисток от них. 1 з.п. ф-лы., 1 табл. с 9 (Л со СП СО ю СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 В 3 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4024599/ 23-26 (22) 06.01.86 (46) 23. 11,87. Бюл. ¹ 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт технического и специального строительного стекла (72) В.Н.Брызгалин (53) 661.961.361 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 863511, кл, С 01 В 3/02, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KOHTPOJIHPYEMOA

АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении и стекольной .прбмышленности.

Целью изобретения является повышение качества атмосферы за счет сни„„SU„„1353725 А 1 жения остаточного содержания углеводородов и кислорода. Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую атмосферу получают путем высокотемпературной конверсии углево. дородных газов в зернистом слое огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сгорания от оксидов углерода и паров воды. Конверсию осуществляют в двух слоях зернистого огнеупорного материала с удельной поверхностью 250-350 и 5015Э м /м в количествах 80-60 и 20407 соответственно, при этом слой с большей удельной поверхностью засыпают в лобовую часть реактора.

Кроме того конверсию ведут при 14001700 С. Полученная атмосфера содержит углеводородов не более 0,0017 и кислорода не более 0 ° 0005X без дополнительных очисток от них. 1 s.n. ф-лы., 1 табл.

1353725

Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении, стекольной промышленности.

Целью изобретения является интен сификация процесса, Способ осуществляют следующим образом.

Природный гаэ поступает в горелку реактора высокотемпературной конверсии, Туда же подают сжатый воздух, который смешивают с природным газом в объемном соотношении от 6:1 до

9,8: 1, Горючая смесь поступает в лобовую часть реактора на огнеупорную насадку с удельной поверхностью

300 м /м . На поверхности насадки происходит частичное сгорание углеводородов и температура насадки достигает 1400-1800 С (за счет малой радиационной теплопроводности слоя).

При столь высокой температуре и большой поверхности контакта продуктов сгорания с насадкой скорости реакций окисления и разложения углеводородов велики и заканчиваются в зоне мелкозернистой насадки, которой реактор заполнен на 70, в результате чего остаточная концентрация углеводородов в продуктах сгорания минимальная.Для дальнейшего снижения остаточного кислорода необходимо плавное снижение температуры продуктов сгорания до

800 С. Это достигается применением насадки с удельной поверхностью

80 м /м, которой заполняется остальная часть реактора.

Анализ состава полученных продуктов сгорания показал, что суммарное содержание углеводородов не превышает 0,01, а кислорода — 0,0005 по объему.

Дальнейшая очистка продуктов сгоо рания от СО, СО„" и Н О известными способами позволяет получить чистую азотоводородную восстановительную атмосферу, которая нашла широкое применение в народном хозяйстве, Экспериментальная проверка состава продуктов сгорания при иной засыпке реактора зернистой насадкой или насадкой с другой удельной поверхностью не дает желаемого результата. (иэ-за более высокой радиационной

25 теплопроводности слоя). Низкая тем30

Предлагаемая удельная поверхность, 35 ее количественное значение и расположение в реакторе позволяет получить целевой продукт с концентрациями примесей: углеводородов <0,001, кислорода 0,0005Х по объему, без до40 полнительных очисток от них, При этом достигнута тепловая нагрузка реактора 35 кВт/м .

Работа реактора с различной удельной поверхностью насадки проверена на экспериментальной установке при получении азотоводородной атмосферы с содержанием водорода 10 (нашедшей наибольшее применение в технологических процессах). Полученные результаты приведены в таблице.

Пример 1, При засыпке реактора насадкой с удельной поверхностью

380 м /м на 70Х или засыпке всего реактора насадкой с удельной поверхностью 250-350 м /и создается высокая температура по всей длине реактора. На выходе она достигает 1250 С, поэтому необходимо ставить мощные водяные холодильники, что приводит к резкому охлаждению продуктов сгоракия и их "закалке". Концентрация кислорода на выходе реактора составляет 0,05-0,001Х по объему. Увеличение же длины реактора приводит к резкому возрастанию сопротивления.

Пример 2, Засыпка насадкой с удельной поверхностью 40 м /м на

70 или засыпка всего реактора насадкой с удельной поверхностью 50150 м /мз не дает возможности аккумулировать тепло в лобовой части реактора и развить высокую температуру пература и малая поверхность контакта продуктов сгорания с насадкой снижают скорость реакций окисления и разложения углеводородов, что приводит к повышенной концентрации углеводородов на выходе реактора. Суммарное содержание углеводородов составляет 0 5-0,1 по объему.

Из таблицы видно, что применение насадки с удельной поверхностью, находящейся вне указанных пределов, резко повышает остаточные концентрации углеводородов и кислорода в продуктах сгорания.

Полученная аэотоводородная атмосфера имеет состав, : водород 0 5з 1353725

30 (в зависимости от коэффициента воды, отличающийся тем, расхода воздуха); углеродсодержащне что, с целью интенсификации процес(СО+СО ) «< 0,05, углеводороды < 0,001, са, конверсию осуществляют в двух влаги <0,002; кислорода (0,0005, слоях зернистого огнеупорного матеазот - остальное, риала с удельной поверхностью 250—

350 м /м3 и 50-150 м /м3 в количестФ о р м у л а и з о б р е т е н и я вах 80-607 и 20 40Х соответственно, причем материал с большей удельной

1. Способ получения контролируемой поверхностью засыпают в лобовую часть атмосферы путем высокотемпературной Реактора. конверсии углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала 2 Способ по п. 1 о т л и ч а с последующей очисткой продуктов ю шийся тем, что конверсию ве сгорания от оксидов углерода и паров „дут при температуре 1400-1 700 С

Зернистая насадка

Остаточная концентра ция в продуктах сгорания, Ж

Теплова нагруэк реактора, В ./„3

Отрицательный эффект

Температура в реакторе, OC

Удельная по- Соотноше верхность, ние, 7

М2 /M3

В лобовой части/На выяе

1-я зона/ 1-я зона

2-я зона 2-я зона

220/20

86/14

0,1

0,015

1310/610 1800

Низкие скорости окисления углеводородов

240/40

250/50

260/60

82/18

0,02

0,001

1350/650 2500 То же

0,0005. 1400/720 2650

0,0005 1420/735 2800

0,0004 1485/760 3050

0,0003 1550/785 3150

0,0003 1615/800 3400

0,0004 1665/800 3550

80/20

0,01

78/22

0,008

280/80 74/26

300/ 100 70/30

320/120 66/34

340/140 62/38

0,008

0,006

0,005

0,005

0,0005 1700/810 3620

0,001 1740/970 3640

350/150 60/40

360/160 58/42

0,005

0,005

Высокая температура на выходе реактора

1353725

Продолжение таблицы

Отрицательный эФФект

Зернистая насадка статочная концентра« ия в продуктах сгоания, Х

СН 0

1-я зона/

2-я зона

1 "я зона

2-я зона

1790/1115 3650 Высокая!

380/1803 54/46

0,005 противление

380/100

54/46

1790/810 3650

"Закалка"

0,005

0,01 продуктов горения

0,001

Известная

Составитель Е.Корниенко

Редактор Н.Егорова Техред И.Верес Корректор В,. Бутя га

Заказ 5662/20 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграФическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, Удельная по- Соотноше верхность, ние, Е м2/мэ

Температура Тепловая в реакторе, нагрузка

С, .реакто1ра

Вт/м

В ла-,к бовой ! части/На выхо I де температура на выходе. Резка возрастает гидравлическое са