Установка для получения контролируемой атмосферы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик и 1,9.78903 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 02.06.80 (21) 2932101/23-26 (51)M. Кл. с присоединением заявки Рй 2932102/23-26

В 01 J 7/00

Ркуднрстнннный коинтет

СССР по делам нзобрнтвннй н открытнк (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 09.12.82 (53) УДК 66.071. .2(088.8) (72) Авторы изобретения

С.3. Васильев, В

О.Г. Осипова и Л.И. Пушкарев

Всесоюзный научно-исследовательский и оектноконструкторский и технологический инстмх д электротермического оборудования (7I) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в установках для приготовления контролируемой атмосфе" ры, используемой, например, в металлургии для термической обработки металлов и сплавов.

Известна установка для получения азотоводородной атмосферы из диссоциированного аммиака типа ДАЦ, состоящая иэ диссоциатора и теплообменни" ка (1 3.

Известна установка для приготовления эндотермической контролируемой атмосферы при коэффициенте расхода воздуха о = 0,25-0,3, состоящая иэ эндогенератора и холодильника 2).

Известна установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая генератор конверсии углеводород- то ного газа кислородом воздуха, соединенный с охладителем продуктов конверсий, каплеотделитель и фреоиовый осушитель, позволяющая получать

2 атмосферу с влажностью, соответствующей температуре точки росы 10 С (3).

Известна взятая эа прототип установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая последовательно установленный генератор контролируемой атмосферы, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя, и контактный аппарат 14 ).

Недостатком известных установок является низкое качество получаемой контролируемой атмосферы (высокое содержание СО и НоО ) и большой расход дефицитного природного газа.

Целью изобретения является улучшение качества контролируемой атмосферы и экономия дефицитных исходных газов.

Дпя этого предлагаемая установка, содержащая последовательно установленные генератор контролируемой атмосферы, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя, и контактный аппарат, снабжена разделителем

3 ф тановки 4 и содержащий от 0,0013 до 1 нескольких процентов кислорода. Образовавшуюся смесь азота и продуктов конверсии направляют в контактный anna" рат 6 на каталитическую очистку от кислорода. В зависимости от типа используемого катализатора температура может быть различной, но обычно прео вышает 150-200 С. В настоящее время применяют катализаторы, хорошо работающие при 40-60 С. В установке предусмотрено регулирование температуры в слое катализатора по импульсу, поступающему от размец|енной в слое катализатора термопары 12 на регулирующий вентиль 10. Регулирование осуществляют изменением соотношения двух частей продуктов конверсии, (сгоранил ), направляя одну их часть после охлаждения в охладителе 2 прямо в охладитель готовой атмосферы 8, а вторую часть (как указано выше) - в

/ смеситель 3. Поток смеси после очистки от кислорода в контактном аппарате 6 совместно с первой частью охлажденных продуктов конверсии подают на о окончательное охлаждение до 15-30 С в охладитель готовой атмосферы 8.

Состав готовой контролируемой эндоатмосферы может изменяться в следующем диапазоне 0,2-203 СО; 0,01-403 Н," 0,005-3,04 СО, содержание влаги соответствует 0 — минус 30 С по точке росы, остальное - азот, а готовой эндоатмосферы - в диапазоне:

0,1-53 СО; 0,01-7,53 Н, 0,1-5,53

СО, содержание влаги соответствует плюс 18 - минус 25ОС по точке росы; остальное - азот.

Предложенная установка обеспечивает по сравнению с прототипом сокращение расхода дефицитного природного газа в 2-10 раз. Это достигается за счет использования азота, поступающего из воэдухоразделительной установки 4, вместо азота, получаемого из воздуха путем дожигания кислородом углеводородного газа. Изобретение улучшает состав готовой контролируемой атмосферы по содержанию в ней окисляющих-примесей СО и Н О. Классическая неочищенная экзотермическая контролируемая атмосфера содержит до

10 ь СО, а содержание в ней влаги соответствует точке росы при 25-30 C.

3 97890 воздуха, соединенным со смесителем трубрлроводом подачи азота и подклю ченнъм ж выходу контактного аппарата охлщ мтаиеи готовой атмосферы.

Кроме того, установка может быть снабжена охладителем продуктов реакции, установленным между генератором и смесителем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и с входом охладителя готовой атмосферы.

Установка может быть снабжена также установленным на трубопроводе, соединяющем охладители, регулирующим вентилем и соединенной с ним посредством импульсной, линии термопарой, раз- 15 мещенной в слое катализатора контактного аппарата.

На чертеже изображена предлагаемая установка для получения контролируемой атмосферы.

2О

Установка содержит генератор 1, например эндогенератор или камеру сжигания, соединенный с дополнительным охладителем продуктов конверсии 2, который, в свою очередь, соединен трубопроводом со смесителем 3, соеди" ненным также с воздухоразделительной установкой 4. Выходной патрубок 5 смесителя соединен с контактным аппаратом каталитической очистки б, а выходной патрубок 7 контактного аппарата соединен с охладителем готовой атмосферы 8. На трубопроводе 9, соединяющем охладитель продуктов с охладителем готовой атмосферы, установлен регулирующий вентиль 10, соединенный импульсной линией 11 с термопарой 12, установленной в слое катализатора контактного аппарата.

Работает предложенная установка следующим образом.

Углеводородный гаэ например, метан в смеси с воздухом при коэффициенте расхода последнего oL= 0,250,3 подают на катализатор, размещен45 ный в реторте эндогенератора, или при

Ы. = 0,6-0,95 в камеру сжигания 1, где углеводородный газ конвертируется . воздухом при 950-1200 С. Образовавшиеся продукты конверсии охлаждают в охладителе 2 до 100-900 С. Такой ино „50 ,тервал обусловлен тем, что температура в слое катализатора при минимальном и максимальном разбавлении продуктов сгорания азотом не должна быть ниже 40-50 С. Часть охлажденных продуктов конверсии направляют в смеситель 3, куда подводят и азот, поступаоций из воздухоразделительной усПредлагаемая установка позволяет получать контролируемую атмосферу, близкую по составу и экзотермической, 5 9789 но с меньшим количеством окислительных примесей. Например, получаемая в экзотермической установке при d =

= 0,95 наиболее распространенная атмосфера содержит около 104 СО, а в предложенной установке получают атмосферу с содержанием 0,1-5,03 СО и о с содержанием влаги 0 - минус 30 С и о плюс 18 - минус 25 С по точке росы.

Примерно такую же контролируемую ат- 1О мосферу из экзогаза получают в сложных и громоздких установках с блоками адсорбционной очистки и осушки от СО и Н О. Предлагаемая установка путем применения относительно, простого обо" 15 рудования (воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от 0 ) позволяет получить атмосферу, близкую по составу к очищенной экзотермической атмосфере.

По сравнению с неочищенным экзогазом, получаемым в опытной экзотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной в предлагаемой установке, сокращает- ® ся более чем в 2 раза (если ориентироваться на азот, изготавливаемый по ТУ6-03-279-70 и содержащий 973 Ng ) от влаги - вымораживанием (фреоновые агрегаты ) и силикагелем, Предлагае- ЗО мая установка путем применения простого оборудования (воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от О ) позволяет получить близкую по составу атмосферу. 33

По сравнению с неочищенным экзога зом, получаемым в обычной экзотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной в предлагаемой установке, сокращается более, чем в 2 раза (если ориентироваться на азот, изготавливаемый по

ТУ6-02-279-70 и содержащий 973 М ).

По сравнению с очищенным экзогазом стоимость атмосферы, получаемой в предлагаемой установке, снижается в

5 раз.

03 . 6

Предлагаемая установка конструктивно проста. формула изобретения

1. Установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая, последовательно установленные генера" тор контролируемой атмосферы, смеситель и контактный аппарат, о т л и " чающая с я тем, что, с целью улучшения качества контролируемой ат" мосферы и экономии дефицитных исходных газов, она снабжена разделителем воздуха, соединенным со смесителем трубопроводом подачи азота, и охлади- " телем, установленным на трубопроводе готовой атмосферы на выходе контакт- . ного аппарата.

2. Установка по и. l, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена охладителем продуктов реакции, уста.новленным между генератором и смесителем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и с входом охладителя готовой атмосферы.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена установленным на трубопроводе, соединяющем охладители, регулирующим вентилем и соединенной с ним посредством импульсной линии термопарой, размещенной в слое катализатора контактного аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Эстрин Б.И. Производство и применение контролируемых атмосфер. И., "Иеталлургия", с. 66-74.

2. Иаергойз И.И., Петрук А.П. Контролируемые атмосферы в электрических печах. И., "Энергия",.1971, с. 21-26, рис. 3.

3. Зстрин Б.И. Производство и применение контролируемых атмосфер.

И., "Иеталлургия"., 1973, с. 108, рис. 32.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2789910/26, кл. В 01 J 7/00, 1979 (прототип).

978903

Составитель Н. Кацовская

Редактор О. Иркова Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга

Заказ 9448/9 Тираж 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0 5 Иосква Ж")5 Раушская наб. g. 4/g

Филиал ППП "Патент", г„ Ужгород, ул. Проектная, 4