Аппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц

 

Изобретение относится к конструкции химических реакторов с герметичным приводом и может найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности . Аппарат для проведения химических реакций содержит охваченный нагревателем и соленоидом вертикальный немагнитный корпус и размещенные внутри него слои крупных и мелких ферромагнитных частиц, патрубки для их подвода и отвода. для подвода и отвода газа, коллектор, газораспределительное устройство с сеткой, поддерживающей слой ферромагнитных частиц , регулятор высоты этого слоя, газодувку с герметичным приводом для ПОВЬЕ- шения эффективности и надежности. Коллектор снабжен всасывающим клапаном. Под патрубком для отвода ферромагнитных частиц дополнительно размещена вторая ступень с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц, с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору первой ступени. При этом нижняя часть корпуса выполнена в виде пересекающихся в верхней части направляющих поверхностей, а всасывающий клапан выполнен в виде слоя мелкодисперсного материала, размещенного в герметичном корпусе, в виде paciuHpeinioro вверх усеченного конуса с сеткой, установленной на меньщем его основании. 1 мл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1428461 A 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3> (21) 3892830/23-26 (22) 11.05.85 (46) 07.10.88. Бюл. № 37 (75) Ю. И. Тамбовцев (53) 66-23(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1232277, кл. В 01 J 19/12, 1982. (54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В СЛОЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к конструкции химических реакторов с герметичным приводом и может найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности. Аппарат для проведения химических реакций содержит охваченный нагревателем и соленоидом вертикальный немагнитный корпус и размещенные внутри него слои крупных и мелких ферромагнитных частиц, патрубки для их подвода и отвода, для подвода и отвода газа, коллектор, газораспределительное устройство с сеткой, поддерживающей слой ферромагнитных частиц. регулятор высоты этого слоя, газодувку с герметичным приводом для повышения эффективности и надежности. Коллектор снабжен всасывающим клапаном.

Под патрубком для отвода ферромагнитных частиц дополнительно размещена вторая ступень с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц, с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору первой ступени. При этом нижняя часть корпуса выполнена в виде пересекающихся в верхней части направляющих поверхностей, а всасывающий клапан выполнен в виде слоя мелкодисперсного материала, размещенного в герметичном корпусе, в ваде расширенного ввер; усеченного конуса : сеткой. установленной на меньшем его основании. ил.

1428461

15

Изобретение относится к конструкции реакторов с герметичным приводом и может найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности аппарата.

На чертеже изображен схематично аппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц, общий вид.

Аппарат содержит вертикальный корпус 1, бункер 2 с мелкодисперсным ферромагнитным материалом 3 размером не более 1 мм, снабженный электромагнитным запорным устройством 4 и патрубком 5 подвода ферромагнитного материала. Корпус 1 охвачен нагревателем 6 и соленоидом 7. Внутри корпуса 1 установлены газораспределительное устройство 8 в виде полых элементов с перфорированной поверхностью, связанных с коллектором 9, а также сетка 10, на которой размещен слой крупных ферромагнитных частиц 11 размером (! ) 3 мм. Под сеткой 10 внутри коллектора 9 установлен соленоид 12, подключаемый к источнику переменного тока при необходимости выгрузки мелкодисперсного материала 3. К коллектору 9 подсоединен патрубок 13 для подвода газа, снабженный всасывающим клапаном

14 и вентилем 15. Под сеткой 10 корпус 1 снабжен еще одним запорным устройством с патрубком 16, входящим в корпус 17 дополнительной (второй) ступени аппарата, охваченный соленоидом 18, содержащий коллектор 19, газораспределительное устройство 20 и сетку 21, на которой размещен слой мелких ферромагнитных частиц. Эти частицы, будучи в намагниченном состоянии за счет их остаточного магнетизма, не могут провалиться через сетку 21, под которой установлен соленоид 22, подключенный к источнику переменного тока при выгрузке материала из корпуса 17. Всасывающий клапан дополнительной ступени аппарата выполнен в виде вертикального корпуса 23 с плотным слоем дисперсного материала 24. В нижней части корпуса 23, имеющей форму усеченного конуса с меньшим основанием внизу, установлена сетка 25 с коллектором 26, патрубком 27 и вентилем 28. Корпус 17 соединен с корпусом 1! трубой 29. Обработанный газ выходит через патрубок 30. Отработанный материал, например, катализатор, выгружается через патрубок 31. Корпуса l и 17 в зоне размещения ферромагнитных частиц выполнены в виде поверхностей, пересекающихся над слоем ферромагнитных частиц.

Аппарат работает следуюшим образом.

При подключении соленоидов 7 и 18 к источникам импульсного тока частотой не более

5 Гц слои ферромагнитных частиц, размешенных внутри корпуса 1 и !7, начинают колебаться при следующих условиях. В корпусе 1, где нижнее основание патрубка 5 размешено над соленоидом 7, колебание слоя

55 начинается при нагреве его части, размещенной выше его центра до температуры

Т ) 0», 0» — температура точки Кюри.

Чтобы парамагнитная часть слоя не провалилась через сетку, нагреватель 6 подключен к источнику постоянного тока, прерываемого с частотой импульсов при движении материала слоя вниз, а соленоид 7 подключен одновременно к источнику импульсного тока частотой не более 5 Гц, длительностью импульсов 0,01 — 0,1 с и к источнику тока однополупериодного выпрямления переменного тока. Внутри корпуса 1 слой состоит из трех частей: первая — крупные частицы размером 3 — 10 мм; вторая — мелкие ферромагнитные частицы размером не более 1 мм; третья — частицы, нагретые до температуры Т ) О. (парамагнитная часть). На ферромагнитные частицы действуют, кроме силы тяжести, сила потокосцепления и пондеромоторная. Сила потокосцепления, создаваемая постоянным или пульсируюшим (частотой 50 Гц) магнитным полем, является силой взаимодействия и флокуляции намагниченных ферромагнитных частиц

F = 0,5В - 8(М,, где Мч — магнитная постоянная;

 — индукция;

S — - плошадь контакта между частицамии.

Эта сила сцепливает частицы слоя в едиI I ый пор шеи ь.

Пондеромоторная сила:

I= =- Мо VHgrad H, где К вЂ” магнитная восприимчивость слоя;

V -- его объем;

Ни

grad Н вЂ” напряженность и градиент напряженности магнитного поля.

Эта сила взаимодействия внешнего магнитного поля со слоем ферромагнитных частиц.

Внутри корпуса (дополнительная ступень) уровень слоя ограничен уровнем нижнего основания патрубка 16 с магнитным затвором. Этот уровень формируется при выключенном соленоиде 18 и магнитном затворе при последующем включении этого затвора и подключении соленоида 18 к источнику. импульсного тока. При подъеме дисперсного ферромагнитного поршня вверх газ засасывается через клапан 14. Г1ри опускании поршня магнитное поле отсутствует и газ просасывается через три части дисперсного поршня под давлением, равным отношению их веса к площади поперечного сечения слоя. B следующий момент поршень возврашается в исходное положение, на него сначала налагается постоянное, а затем импульсное магнитное поле и цикл повторяется. При этом постоянное магнитное поле опережает по фазе импульсов, т.е. при наложении импульсного магнитного поля пор1428461

20

30

40 шень уже сформирован. В случае непроваль IOH сетки постоянное магнитное поле можно не налагать.

При работе первой ступени (в корпусе 1) рано или поздно слой мелких ферромагнитных частиц оказывается под слоем крупных. Если сетка провальная, то мелкие частицы покидают ступень; если она непровальная, то крупные частицы всплывают над мелкими к центру соленоида и эффективность нагнетания газа резко падает. Для преодоления этого недостатка с реализацией всех преимуществ такого слоя (его высокая магнитная восприимчивость за счет наличия в нем крупных ферромагнитных частиц) служит вторая ступень, газ которой подается в первую ступень и препятствует провалу мелкой фракции через слой крупных частиц. Такого же эффекта можно достичь в случае применение слоя особо мелких ферромагнитных частиц, имеющего такую низкую скорость начала псевдоожижения, при которой эти частицы выдуваются из каналов между крупными частицами при движении слоя вниз. Но в этом частном случае возможен унос вычитающей пыли восходящим потоком газа. Выполнение нижней части корпуса в виде пересекающихся в верхней его части направляющих поверхностей, в частности в виде усеченного конуса с меньшим верхним основанием, обеспечивает увеличение скорости фильтрации газа в верхней части слоя, что уменьшает провал мелких частиц сквозь слой крупных в режиме нагнетания.

Возможны два крайних состояния слоя, при которых нагнетание газа становится практически невозможным: когда весь слой, охваченный соленоидом, либо парамагнитный, либо ферромагнитный. Однако в ходе работы аппарата при подводе тепловой мощности, обеспечивающей перевод части слоя в парамагнитное состояние, автоматически обеспечивается количество нагнетаемого и нагреваемого газа, препятствующее переходу слоя в эти крайние состояния.

Снабжение коллектора всасывающим клапаном обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения слоя во всасывание. и нагнетание газа.

Размещение второй ступени с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору первой ступени, а также выполнение нижней части корпуса в виде пересекающихся в верхней части направляющих поверхностей обеспечивает повышение плотности слоя при нагнетании газа и увеличивает скорость фильтрации газа в верхней части слоя при его движении вниз, препятствуя самопроизвольному провалу мелких частиц уплотняющей части слоя через слой крупных частиц с более высокой магнитной восприимчивостью.

Выполнение всасывающего клапана в виде слоя мелкодисперсного материала, размещенного в герметичном корпусе, в форме расширенного вверх усеченного конуса с сеткой, установленной на меньшем основании, обеспечивает уплотнение слоя при движении слоя-привода вниз и надежную работу в условиях повышенных температур и агрессивных сред.

Формула изобретения

Аппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц, содержащий охваченный нагревателем и соленоидом вертикальный немагнитный корпус и размещенные внутри него слои крупных и мелких ферромагнитных частиц, патрубки для их подвода и отвода, для подвода и отвода газа, коллектор, газораспределительное устройство с сеткой, поддерживающей слой ферромагнитных частиц, регулятор высоты этого слоя, газодувку с герметичным приводом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, коллектор снаожен всасывающим клапаном и установленным под патрубком отвода ферромагнитных частиц дополнительным корпусом с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору, при этом нижние части корпусов выполнены в виде усеченного конуса, а всасывающий клапан — в виде цилиндроконической камеры, на меньшем основании конуса которой размещена сетка с расположенным на ней слоем мелкодисперсных частиц.

14284б1

Составитель A. Телесницкий

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор В. Романенко

Заказ 5072/! 3 Тираж 519 П одп исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4