Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 01 .l 19/08 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ПАТЕН ЗОБ Т РСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ К(71) Иркутский научно-исследовательский иконстукторский институт химического машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 874165, кл, В 01 3 19/08, 1981,(54) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ(57) Изобретение повышает надежность работы реактора, повышает производительность и увеличивает срок службы реакторапутем снижения воздействия импульсовтеплоты реакции на корпус и ускорения охПредлагаемое изобретение относится к устройствам для получения тугоплавких неорганических соединений методом само- распространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). протекающего в режиме горения,Цепью предлагаемого технического решения является повышение надежности работы реактора и увеличение срока службы, а также повышение производительности реактора путем снижение воздействия теплоты реакции на корпус и ускорения его охлаждения,На фиг.1 показан схематично общий вид предлагаемого реактора в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез А-А нэ фиг,1 (показывающий размещение конденсационной 1808367 А аждения реактора, Сущность изобретения: реактор содержит цилиндрический корпус с рубашкой охлаждения и крышками, размещенные в корпусе стакан для реакционной смеси и устройство инициирования реакции. Между стаканом и корпусом по окружности размещены тепловые трубы, испарительные участки которых расположены внутри корпуса, а конденсационные участки выведены в камеру охлаждения, расположенную снаружи корпуса, Испарительные участки тепловых труб могут быть расположены вдоль стакана и иметь различную длину или расположены в виде полуколец, охватывающих стакан. Пространство между испарительным участками тепловых труб заполнено теплопроводным материалом, например медными элементами, 3 з,п,ф-лы, 3 ил. части тепловых труб в холодильной камере); на фиг.З и 4 - варианты выполнения испарительных участков тепловых труб,Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений методом СВС содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с водяной рубашкой 2. закрытой герметично с обеих сторон крышками 3. 4, образуя реакционную камеру, в которой коаксиально установлен стакан 5 для реакционной смеси, при атом нижняя крышка 4 является быстродействующей, например, с байонетом. запирает разгрузочно-за рузочную горловину реактора и является столом для стакана 5, а верхняя крышка 3 снабжена со стороны камеры тепловым защитным экраном и имеет по оси канал для рлзмегценияинициирующего устройства 6, выполненного, например, в виде нити накаливания, На крышке 3 расположена водоохлаждаемая холодильная камера 7. Внутри корпуса между реакционным стаканом и стенкой корпуса установлены равномерно по всей окружности, бесфитильные тепловые трубы 8, которые верхней частью проходят герметично через крышку 3 в холодильную камеру 7; размеры и форма тепловых труб использующих в качестве теплоносителя воду, расчитывают таким образом, что испарительный участок 9 тепловой трубы расположен в пределах реакционной камеры и простирается на всю длину или часть длины реакционного. стакана 5; как это показано на фиг,1 и 3 для вертикального реактора, а конденсационный участок 10 расположен в холодильной камере 7, см.фиг,2, В реакторе, расположенном горизонтально, испарительные участки тепловых труб выполнены в виде полуколец 11, охваты вающих реакционный стакан, а конденсационные участки тепловых труб выведены в водоохлаждаемый коллектор 12, расположенный вне корпуса вдоль его образующей, см.фиг.4.Промежутки между тепловыми трубами в испарительной зоне, могут быть заполнены теплопроводным материалом, например, элементами из меди.Реактор снабжен необходимыми технологическими штуцерами,. Реактор работает следующим образом .Стакан 5, заполненный реакционной смесью, помещают на крышку-стол 4, вводят в реакционную камеру и герметизируют корпус обеими крышками, Продувают реакционную камеру инертным газом, создают необходимое давление в камере и инициируют реакцию с помощью устройства 6, подавая напряжение на его нить накаливания, Теплота реакции синтеза по мере продвижения фронта горения передается через стенку тепловой трубы 8, жидкому теплоносителю(воде), который испаряется и пар под давлением устремляется в зону с пониженным давлением, какой является зона конденсации, расположенная в холодильной камере 7, откуда сконденсировавшийся теплоноситель возвращается в испарительную часть тепловой трубы под действием массовых сил. Таким образом, тепловые трубы образуют в реакционной зоне своими испарительными участками тепловой экран, защищающий стенку корпус реактора от импульсного воздействия тепла реакции синтеза, одновременно обеспечивая интен. сивный отвод тепла от реакционной камеры в холодильную камеру, и, следовательно, ускоренное охлаждение стакана с продуктомреакции,Как показали расчеты и исследованиянестационэрных температурных полей и на 5 пряженного состояния корпусов опытных, реакторов СВС (объемом 30 л и 63 л) длясинтеза карбидов и боридов титана (являющихся высоконапряженными аппаратами),температурные напряжения на поверхно"0 стях стенки корпуса можно уменьшить в1,5-2 раза, число циклов нагружения увеличить с 600 до 6500, время одного цикласократить на 30,Реактор предлагаемой конструкции, та 15 ким образом, обладает качественно новымиболее высокими техническими характеристиками, касающимися производительности, долгосрочности службы, цикловнагружения, и позволяет кроме того улуч 20 шить качество получаемого продукта. Формула изобретения1, Реактор для получения тугоплавкихнеорганических соединений, содержащий25 цилиндрический корпус с рубашкой охлаж.- дения, закрытый герметично крышками, иразмещенные в корпусе стакана для реакционной смеси и устройство для инициирования реакции, о т л и ч а ю щ и й с я тем,3 О что, с целью увеличения срока службы иповышения производительности за счетснижения импульсного воздействия тепло-.ты реакции на корпус и ускорения охлаждения реактора, он снабжен размещенными35 между стаканом для реакционной смеси истенкой корпуса тепловыми трубами и камерой охлаждения, установленной снаружикорпуса, при этом испэрительные участкитепловых труб расположены внутри корпу 40 са, а конденсационные участки - в камереохлаждения,2. Реактор по п.1, отл и ч а ю щи й с ятем, что пространство между тепловымитрубами в корпусе заполнено теплопровод 45 ным материалом, например, медными элементами,3. Реактор по пп,1 и 2, о т л и ч э ю щ ий с я тем, что испарительные участки тепло.- вых труб расположены вдоль стакана дляреакционной смеси и имеют различную длину относительно длины стакана, а камераохлаждения размещена на крышке корпуса.4, Реактор по пп.1 и 2, отл ич а ю щий с я тем, что испарительные участки тепловых труб выполнены в виде полуколец, охватывающих стакан для реакционной смеси,при этом камера охлаждения выполнена ввиде коллектора, расположенного по образующей корпуса.18083670,2Фог 3 ЙиГ.1Составитель А.КургузовРедактор В.Трубченко Техред М,Моргентал Корректор Н,Корольаказ 1233 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113 С 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10изводствен