Способ получения эндотермической контролируемой атмосферы и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в установках, генерирующих эндогазовую атмосферу для печей химико-термической обработки металлов. Для осуществления способа, с целью увеличения срока службы катализатора, повышение коэффициента расхода воздуха производят импульсами длительностью ΔТ с периодом Т на величину Δα, способную обеспечить точку росы эндогаза &Tgr;<SB POS="POST">MAX</SB>, близкую к температуре отводящего эндогаз трубопровода, при этом Т определяют из выражения: Т = Δ&Tgr;<SB POS="POST">MAX</SB><SP POS="POST">.</SP>ΔТ<SB POS="POST">MIN</SB>/Δ&Tgr;<SB POS="POST">доп</SB>, где Δ&Tgr;<SB POS="POST">MAX</SB> = &Tgr;<SB POS="POST">MAX</SB> - &Tgr;<SB POS="POST">0</SB> - максимально допустимое повышение точки росы эндогаза от технологически заданного ее значения &Tgr;<SB POS="POST">0</SB> в интервалах времени ΔТ = ΔТ<SB POS="POST">MIN</SB>

ΔТ<SB POS="POST">MIN</SB> - время транспортного запаздывания при прохождении газовой смеси через слой катализатора и холодильник

Δ&Tgr;<SB POS="POST">доп</SB> - длительно технологически допустимое отклонение точки росы от значения &Tgr;<SB POS="POST">0</SB>, а максимальную длительность импульсов ΔТ <SB POS="POST">MAX</SB> - из выражения: ΔТ<SB POS="POST">MAX</SB> = 2(Т Δ&Tgr;<SB POS="POST">доп</SB>/Δ&Tgr;<SB POS="POST">огр</SB> - ΔТ<SB POS="POST">MIN</SB>, где Δ&Tgr;<SB POS="POST">огр</SB> - заданная величина точки росы в конце импульса. Устройство для осуществления способа отличается тем, что оно дополнительно снабжено генератором управляющих импульсов, компаратором, трубопроводом импульсной добавки воздуха с установленным на нем приводным запорным клапаном и устройством блокировки работы регулятора состава эндогаза, при этом вход генератора соединен через компаратор с выходом газоанализатора, а выход - соответственно с приводом запорного клапана и управляющим входом устройства блокировки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (и)3 С 01 В 3/02

ГОСУДАРСТВЕНЮЙ KOhNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4635816/26 (22) 12.01.89 (46) 07.08;91. Бюл. hh 29 (72) М.И.Онькин и В.И.Непогодин (53) 661.961.361 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1240441, кл. В 01 ) 7/00, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНДОТЕРМИЧЕСКОЙ КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в установках, генерирующих зндогазовую атмосферу для печей химико-термической обработки металлов. Для осуществления способа с целью увеличения срока службы катализатора повышение коэффициента расхода воздуха производят импульсами длительностью Ьс с периодом Т на величину

Ьа. способную обеспечить точку росы зндогаза +Mone близкую к температуре отводящего зндогаз трубопровода, при этом. Т определяют из выражения: Т

Ь тмакс Ь tMMH где Ломаке %нке <о одоп максимально допустимое повышение точки

Изобретение относится к металлургии и . может быть использовано при химико-тер мической обработке металлов и сплавов.

Целью- изобретения является увеличение срока службы кэ:гализатора.

Нэ чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит обогреваемую реторту 1, размещенную в футерованном кожухе и заполненную катализатором, росы эндргаза от технологически заданного ее значения ta в интервалах времени Ь t-Атем .ЬЬ мм-времятранспортногозапаздывания при прохождении газовой смеси через слой катализатора и холодильник;

Ьгд — длительно технологически допустимое отклонение точки росы от значения to, а максимальную длительность импульсов Atamre — из выражения: Ьтмф 2 (Т . - ЬФммм). где Ь г р — заданная

Ь4 on гр величина точки росы в конце импульса. Устройство для осуществления способа отличается тем, что оно дополнительно снабжено генератором управляющих импульсов, компарэтором, трубопроводом импульсной добавки воздуха с установленным на нем приводным запорным клапаном и устройством блокировки работы регулятора состава зндогэза. при этом вход генератора соединен через компаратор с выходом газоанализатора, а выход — соответственно с приводом запорного клапана и управляющим входом устройства блокировки. 2 с.п.флы, 1 ил. трубопроводы 2 и 3 подвода газовоздушной смеси и регулируемой добавки воздуха соответственно и регулятор состава эндогаэа с входящими в него газоанализатором 4, задатчиком 5, элементом 6 сравнения. регулирующим прибором 7 и исполнительным механизмом 8, соединенным с краном 9 плавно регулируемой добавки воздуха.

Устройство снабжено генератором 10 управляющих импульсов, компаратором 11

1668287 и трубопроводом 12 импульсной добавки воздуха с установленным на нем приводным запорным клапаном 13. В качестве привода 14 клапана 13 используют электромагнит. Вход генератора 10 присоединен через компаратор 11 к выходу газоанализатора 4. Компаратор 11 подключен также к регулируемому источнику опорного напряжения Ооп, выполняющему роль задатчика. Выход генератора 10 соединен с приводом 14 запорного клапана 13.

Регулятор состава эндогаза снабжен дополнительно приспособлением 15 блокировки, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 10, Пример 1. В реторту 1 после ее прогрева до 1000-1050 С по трубопроводам 2 и 3 и 12 подают газовоздушную смесь, добавку воздуха через плавно регулируемый кран 7 и добавку воздуха через дискретно управляемый запорный клапан 13, Коэффициент расхода воздуха в смеси, поступающей в реторту, а 2 025, . Я 03 и 0,308 соответственно углеводорода в метан, пропан, бутан.

При прохождении газовоздушной смесью зоны горения и всего объема катализатора завершаются эндотермические реакции образования эндогазб, После охлаждения в холодильнике(не показан) эндогаз поступает в термическую печь.

Одновременно часть эндогаза проходит через газоанализатор 4, При этом регулиру-! ющий прибор 7, воздействуя через исполнительный механизм 8 на кран 9 плавной добавки воздуха, производит точную регулировку а в соответствии с сигналами, поступающими в него через элемент 6 сравнения от задатчика 5 состава эндогаза и от газоанализатора 4, При этих условиях на выходе из эндогенератора получают эндогаз технологически требуемого состава с заданной точкой росы го.

Измерив температуру окружающего воздуха, определяют минимальную температуру 8»и трубопроводов и приборов, через которые проходит эндогаз. Затем определяют максимально допустимую точку росы эндогаза гмакс =6 им — ЬО. где ЬО— принимается равной приблизительноб-8 С во избежание конденсации влаги из эндогаза в трубопроводах и приборах, и допустимое повышение точки росы

Ьтмакс = тмакс 2о ° После этого вентилем (не показан), включенным последовательно с запорным клапаном 13, устанавливают величину импульсной добавки воздуха (уменьшение газа) так, что точка росы эндогаза

УВЕЛИЧИВаЕтСЯ ДО тмакс, тО ЕСТЬ На ВЕЛИЧИНУ

Ьтмакс, после дискретного увеличения а, После этого рассчитывают минимальный допустимый период Т следования импульсов добавки воздуха (уменьшения газа) по формуле

Т ™кс ™н и максимально допустимую длительность

10 импульсов Ь2макс при данном периоде Т по формуле

Ь1мккс 2(Т вЂ” кккк -Л(мин!.

Ь1огр

В процессе осуществления способа ге15 нератор 10 формирует прямоугольные имПУЛЬСЫ НаПРЯжЕНИЯ ДЛИтЕЛЬНОСтЬЮ Ь2макс C периодом следования Т.

С началом импульса привод (электромагнит) 14 срабатывает и эапорный клапан

13 прекращает подачу добавки газа в зону горения. При этом коэффициент расхода воздуха а возрастает до значения. соответствующего допустимому повышению точки

POCbl Ь2макс .

В случае, если сажистый углерод на катализаторе отсутствует, то по истечении времени транспортного запаздывания

Ь <Н показание газоаналиэатора 4 начина3 ет скачкообразно увеличиваться. При отклонении показаний газоаналиэатора от технологически заданной величины точки росы то на определенную величину Ьfогp, например Ьтогр - 4 С, которая названа условно ограничительной и определяется величиной напряжения (4л на втором входе компаратора 11. последний срабатывает и выдает сигнал на вход приспособления 15 блокировки; При этом прохождение импульса на выход генератора 10 прекращается, а привод 14 и клапан 13 срабатывают на возобновление подачи газа (либо прекращение подачи добавки воздуха). Через интервалы времени Т генерация импульсов генератором 10 повторяется.

При этом из-за того, что катализатор свободен от сажй, форма импульсов повышенного значенйя точки росы имеет прямоУГОЛЬНУЮ фоРМу ВЫСОтой Ь7макс И

0 длительностью Ь2мин площадь котоРых

S1- ЬтмаКс. Ь 2мии. ПОЭТОМУ СРЕДНЕЕ За период Т значение точки росы эндогаза

Ь ср.1 $1/Т.

Величина Ьтся.1 должна быть меньше длительно допустимого по технологическим требованиям повышения точки росы Ь|до||, то есть должно быть

Ь2«к Ь2мии/Т «|. ЬТдоо . Согласно способу допустимое минимальное значение периода Т определяется выражением

1668287

Л хмакс Л1

Л мин Лхдоп коэффициента расход воздуха Лх,„, В каждом импульсе в интервале време- = Лхдоп. =+ 0,5 С. ни Лt> - Л t происходит приблизительно Минимальную длительность импульсов линейное повышение Лхиэ-за уменьшаю- повышенного ра нного расхода воздуха определяют т уктивных данных эндогенератора щегося количества свободного углерода, от- 5 из конструктивных анны ложившегося в катализаторе и вступающего 3Н-120: длина рабочей части реторты = 1,2 в реакции с водой и диоксидом углерода. м; площадь сечения Реторты $ =0,08 м2

Затем из-за наличия транспортного запаз- Приняв эффективную площадь реторты с дывания Лх остается постоянной в интер- учетом заполнения катализатором Sa = 0,5к вале в емени At = Л р и г = 1мин после 10 xS=0,04м,времятранспортногозапаздыг т ром ф= ждении газовой смеси чевосстановления номинального значения а. вания при прохожде

Максимальная площадь $гмакс этих импуль- рез слой катализатора равно сов имеет место при повышении Лхот Лz- (. S 3600

= О до Л х = Лхогр и Л t = Лтмакс. Причем

Лt — 1,5 с.

С учетом транспортного запаздывания

2макс = 0,5(Л хогр Л1макс) + при прохождении эндогаэа через холодильЛхогр Л Гмин Лхогр(0,5 Льмакс + ник и трубопроводы до газоанализаторэ

+ Лтмин) (гигрометра), установленного в стабилизаПри этом средняя за период T величина 20 торе точки росы Л мин = 3 с. повышения точки росы составляет: Период следования импульсов повыЛ1ср.2 = МТ = шенного расхода воздуха

Лхог Р 5 Л макс + Л тмин Лхмакс Лтмакс

Т

Т макс — 1 02

25 хдоп

ВЕЛИЧИна ЛХср.2 ДОЛжиа бЫтЬ МЕНЬШЕ МаКСИМаЛЬНО ВОЗМОжНаЯ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ

Лхд,, т.е. импульсов повышенного расхода воздуха в

Р5Лгмакс - -тмин УсловиЯх когда точка Росы эндогаза нара Лх оп ° — Л хдоп ° стает замедленно из-за выгорания сажи в

Максимальная длительность импульсов генератора

30 (Л хдоп

Ломака =2 (Т â€” — Л1мцн) = 19 с, Л4акс =2 Т вЂ” - — Л|мин .

1 Л хогр — Л ™ин/ где Azorp. = 4 С вЂ” заданная (запрограммиП р и м e p 2. Продолжительность ис- РованнаЯ вэлектронном блоке) величинаот35 пытания 10 сут. Перед началом испытания кл н ния so poc oT хо "Ри прэводят замену катализатора в эндогене- . пРевышении котоРой отключаетсЯ подача раторе. Производительность эндогенерато- избыточного воздУха в РетоРту эндогенерара: 0 = 6 - 120 м /ч. тора.

Температура точки росы эндогаэа, под- РезУльтаты опытов приведены в таблидерживаемая стабилизатором точки росы 4р хо мйнус-2 С. Иэ приведенных данных видно. что приращение 0,57$ непрореагировавшего метаемпература окружающего воздуха на в эндогазе в известном способе

8p

Минимальная темпера ура отводящих 45 пред агаемом способе. Следовательно. акдогаз тРУбопРоводов @ 8 =8окр мин ивность ка ализатора в пред агаемом спо=22оС. собе сохраняется дольше, чем в известном, Максимальное допустимое значе- и сРок слУжбы катализатора соответственно ние точки росы в импульсе в процессе модуляции коэффициента расхода воздуха 50 Формула изобретения

Хмакс = (Ймин — (5-7) )оС=22-5 = 17 С 1 ° Способ получения эндотермической

Максимальное допустимое повышение контРолиРУемой атмосфеРы, включающий точки Росы при наиболее коротких импуль- каталитическую конверсию углеводорОдовс сах повышения Лх, =(х -х) оС- воздухом при темпеРатУРе 1000 С и коэф17-2 - 19оС. 55 фициенте Расхода воздуха а = 0,2 — 0,3, подлительно допустимая по технологиче- aH s Koa44>À aHTa расхода воздуха в ским требованиям величина отклонения зоне критических температур и последуюточки Росы от хо Л хдоп. = и 0,5оС. щее охлаждение продуктов конверсии, о тСредняя величина допустимого павы- л и ч а ю щ и и с Я тем. Что. с целью Увеличешения точки росы за период Т модуляции ниЯсРокаслУжбыкатализатоРа,повышение коэффициента расхода воздуха осуществля1668287 ют периодически с периодом, определяемые по формуле

T (%чакс тмин) т доп °

Ь|макс 2 P ° Ьтдоп1Ьтогр — тмин), ra30

СРИСУЙ

Состэвитель А.Лобэновскэя

Техред М.Моргентэл Корректор С.Шевкун

Редактор H.Ãóíüêî

Зэкэз 2621 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Рэушскэя нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинэт "Патент", г. Ужгород. ул.Гэгэринэ. 101 где Т вЂ” период времени, ч;

А Чмакс — МЭКСИМЭЛЬНО ДОПУСТИМОЕ ПОвышение точки росы зндогэза от технически заданного ее значения юо в. интервэлэх времени At =ЬФмин.

Ммин — время трэнспортного зэпэздывэния при прохождении гэзовой смеси через слой кэтэлизэторэ и холодильник, ч; галоп — длительно технологически допустимое отклонение точки росы от знэчения t, при этом максимальную длительность импульсов Жиакс (ч) определяют из выражения где Лтсгр — заданная величинэ точки росы в конце импульсэ.

2. Устройство получения зндотермической контролируемой атмосферы, содержа5 щее обогреваемую реторту, рэзмещенную в футеровэнном кожухе и зэполненную кэтэлизэтором, трубопроводы подвода гэзовоздушной смеси и регулируемой добавки воздухв и регулятор состэвэ зндогэзэ с гэ10 зоэнэлизэтором, отл ичэ ющеес ятем, что, с целью увеличения срока службы квтэлизэторэ, Оно дополнительно снабжено генерэтором импульсов, компэрэтором, трубопроводом импульсной доставки возду15 хэ с установленным нэ нем приводным зэпорным клэпэном и приспособлением для блокировки регулятора состава зндогэзэ, при этом вход генерэторэ соединен через

Ю

20 — с приводрм зэпорнсго клэпвнэ и

1

-I

l

I