Способ магнитной стабилизации флюидных слоев

 

Способ относится к стабилизации флюидных слоев из ферромагнитных частиц и позволяет увеличить высоту стабилизированного при одинаковом диаметре аппарата слоя, устранить трудности при создании аксиальной однородности магнитного поля, улучшить газораспределение по высоте слоя, устранить градиент сил тяжести по длине слоя и т.д. Согласно способу магнитное поле по высоте слоев создают градиентным и ориентированным параллельно направлению флюидизации или коллинеарно направлению флюидизации. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

СО1ОЭ С08ЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1581347 A1

Щ)5 В 01 D 35 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (89) BG 41683 (48) 28.08.87 (21) 7774089/23-26 (22) 30.01.86 (3i) 68612 . (32) 30.01.85 (ЗЗ) ВС (46) 30. 07. 90. Бюл. В 28 (71) Висш Химико-технологически институт (ВГ) (72) Тодорка Филипова Попова (BG) (53) 621.928.8 (088.8) (54) СПОСОБ ИАГНИТНОИ СТАБИЛИЗАЦИИ

ФЗЮИЛНЫХ СЛОЕВ (57) Способ относится к стабнлиэаИзобретение касается метода маг. нитной стабилизации флюидальных слоев, который может найти применение при каталитических процессах, фильтровании и др.

Известен метод магнитной стабилизации флюидальных слоев, при котором ,,флюидизированные и намагнетизированные частицы слоя помещены в объеме соленоида, создающего однородное магнитное поле (Патент США Р 41 15927, кл.34-1, 78).

Цель изобретения - обеспечение магнитной стабилизации флюидальных слоев, который был бы применим для высоких слоев независимо от соотношения между высотой слоя и диаметром аппарата, устранял бы требование аксиальной однородности поля, улуч шая газораспределение, устраняя влияние градиента сил тяжести по высоте слоя и ограничивал бы силы трения между слоем и стенами аппарата, что

2 ции Ьлюидных слоев иэ ферромагнитных частиц и позволяет увеличить высоту стабилизированного при одинаковом диаметре аппарата слоя, устранить трудности при создании аксиальной однородности магнитного поля, улучшить газораспределение по высоте слоя, устранить градиент сил тяжести по длине слоя и т.д. Согласно способу магнитное поле по высоте слоев создают градиентным и ориентированным параллельно направлению флюидизации или коллинеарно направлению флюидиэации. 1 э.п. ф-лы, 4 табл. обеспечивает равномерную структуру слоя.

Способ заключается в том, что флюидальные слои из ферромагнитных частиц помещаются в магнитное поле, при этом магнитное поле является аксиально градиентным и ориентированным параллельно направлению Алюидизации.

Для создания динамической одно родности слоя магнитное поле должно быть ориентировано коллинеарно направ,лению флюидизации.

Дпя многократного нарастания скорости флюидизирующего потока магнитный момент частиц может быть ориентирован против направления флюидизирующего потока.

Преимущества метода, согласно изобретению, заключаются в следующем: увеличивается высота стабилизированйого при одинаковом диаметре аппара1581347 та слоя, устраняются трудности при создании аксиальной однородности магнитного поля, улучшается газораспределение по высоте слоя, устраняется градиент сил тяжести по длине .слоя, ограничивается трение между слоем и стенами аппарата и увеличивается аксиальная структурная однородность стабилизированного слоя.!

О слоя.

Пример 2. В трубу диаметром .0=90 см насыпают слой высотой 100 мм.

Размер частиц составляет 60-80 мкм.

Аппарат помещен в объем соленоида, чей градиент дриентирован против направления флюидизирующего потока.

Интенситет поля равен 224 0е.Получены следующие значения аР, высоты слоя

Зарождение в частицах градиентно изменяющегося магнитного момента, коллинеарного направлению флюидизирующего потока, создает динамическую однородность поведения слоя.

Аксиальная градиентная ориентация магнитного момента нейтрализует продольный градиент сил- тяжести.

Это позволяет увеличить высоту слоя и ограничить сопротивление в результате трения о стены аппарата.

Зарождение в частицах градиентно изменяющегося магнитного момента против направления флюидизирующего 25 потока устраняет аксиальный градиент сил тяжести, создавая условия много кратного нарастания скорости Ьлюидизирующего потока без возникновения циркуляции и пузыреобразования в слое.

Пример 1. В трубу диаметром

100 мм насыпают ферромагнитные частицы размером 60-80 мкм. Отношение между высотой слоя h и диаметром аппарата D равно 0 8. Аппарат помер °

35 щен в объем соленоида, который создает поле с градиентом 1Н, коллинеар. ным направлению флюидизирующего потока. После скорости минимальной флюидизации получены следующие значения 4 гидравлического сопротивления ДР и скорости.V при которой магнитная стабилизация нарушается (табл.i).

Ф

Величина dH определена разницей в Н, измеренной между центром соле- 45 ноида и центром слоя. Данные показывают, что при увеличении LlH величина

dP является относительно постоянной, что связано с возрастанием свободного объема в результате расширения и скорости V, при которой нарушается магнитная стабилизация (табл.2).

Изменение Л H обеспечивает постоянство гидравлического сопротивления

d1 и нарастающую скорость, при которой магнитная стабилизация нарушается. Расширение слоя связано также и с йР.

Пример 3. В условиях примеров 1 и 2 насыпано различное количество ферромагнитного материала с высотой слоя Ь, изменяемой относительно диаметра аппарата D. Интенситет поля равен 3?О Ое. Градиент поля создан в результате различного положения магнитного устройства по высоте слоя.

Получены следующие значения dP и в зависимости от А11 (табл.3) .

С нарастанием линейной скорости и изменением dH величина 4Р остается постоянной в результате устранения градиентных сил тяжести, без ограничений высоты слоя для экспериментальных условий.

Hp и м е р 4. В конверторе для синтеза аммиака в реакционную трубу диаметром 30 мм насыпан катализатор синтеза аммиака с размером частиц

300-400 микронов. Высота слоя в 3, 14 раз больше диаметра реакционной трубы. Аппарат помещен в объем соленоида, что создает магнитное поле в результате протекания по обмоткам прямого тока. Расположение соленоида по высоте слоя изменяет аксиальный градиент поля от О до 60Х. Каталитический процесс осуществлен под давлением 10, 20 и 30 IlHa и при температуре 500 С. Степень превращения, оцененная по содержанию аммиака в конверторном газе, для объемной скорости 120 000 ч, линейной скорости

0,2 м/с, для интенситета поля 125 0е следующая (табл.4).

Данные показывают, что изменение магнитного аксиального градиента 11 не вызывает изменения степени превращения, т.е ° градиентная стабилизация слоя не вызывает структурных дефектов и неэффективного контакта при каталитическом процессе., Пример 5. В трубу из органического стекла диаметром 80 мм насыпают слой высотой 100 мм, составленной из ферромагнитных частиц размером 150-215 мкм. Труба помещена в объем соленоида, по обмоткам которого

1581347

Скорость, V, м/с

4Н, ХВысота слоя

h, см

Интенситет магнитнoro поля Н, Ае

dP мм в.ст.

42

8,2

8,9

9,1

10,2

165

47

53

51

0,12

0,20

0,29

0,35

Таблица2

4Н,ь

4Р, h, см V, м/с мм Н О ст

57

53

54.

l5

42

52

0,32

0,41

0,53

0,56

0,62

10,2

10,4

10,6

12,2

13,1

Таблица 3

h=0,5 D

h=D

h=1,5 D

h=2D

h=2,5 D

h 4Р

4Р

112 221 148 272

114 228 150 278

116 230 152 280

112 226 150 280

112 223 150 280

42

62

27

29

28

27

58

58.162

172

173

54 !20 92

56 122 96

55 120 .90

54 121 92

54 120 92 Та блиц а4

10 20 30

0 30 60 0 30 60 0 . 30 60

Давление, ИПа

4Н"

4,95 4,85 5,30 9,45 9,65 9,40 14,4 . 13,89 14,40

ННз, об.X течет прямой ток. Интенситет поля равен 180 Ое. Аксиальное расположение соленоида создает градиент по высоте слоя, который достигает 1007, относительно интенситета зарождающего его магнитного поля. В зависимости от скорости минимальной Алюидизации через слой пропускается запыленный воздух с размером пылинок до 25 мкм.

Степень обеспыливания после прохождения слоя составляет 99,4-99,9И. Высокая степень обеспыливания является доказательством структурной гомогенности слоя. Возрастание свободного объема повьш ает Аильтрующую способ4P, h dP h 4Г мм в.ст. см ность градиентно стабилизированного слоя.

Формула и з обретения

1. Способ магнитной стабилизации 1 флюидных слоев из ферромагнитных частиц, включающий воздействие на них магнитным полем, о т л и ч а— ю шийся тем, что создают магнитное поле с градиентом, ориентированным параллельно направлению Алюидизации.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что создают магнитное поле с градиентом, коллинеарным направлению Алюидизации.

Т а б л и ц а 1