Аппарат с электропроводным псевдоожиженным слоем

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцидлиСтичеснихРЕСПУ БЛИН П В 01 Х 8 ИСА БРЕ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСК СУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт химическогмашиностроения(53) 66,096,50888 15 б) 1. Патент США 9 3118734,кл, 23-223, 1965.2, Авторское свидетельство СССРВ 181211, кл, В 01 ) 8/24, 1966,54)(57) АППАРАТ С ЭЛЕКТРОПРОВОДИЫМПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, включающий.ЯОК 56594 корпус, систему двух;осесимметрических коакснально расположенных электродов с постоянней рабочей поверхностью, между которыми размещена насадка из электроизоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет регулирования электрического сопротивления слоя прн постоянном расходе псевдоожижающего газа, внутренний электрод установлен с возможностью осевого вращения, а насадка . выполнена в виде пакета вертикально ,установленных рамок, по ременно на 1 наружном и внутреннем э ктродах.ЖИзобретение относится к аппаратур ному оформлению технологических процессов, включающих применение реакторов с электропроводным псевоожиженным слоем, а также может быть использовано в теплоэнергетике и тех областях техники, где требуется нагрев газов до высоких температур.Известен аппарат с поевдоожиженным электропроводным слоем для получения фосфора. Аппарат выполнен из 10 электроизоляционного материала и загружен электропроводными дисперсными частицами, в которые через крышку аппарата введены два электрода. Во время работы к электродам подводят элек трическоа напряжение, в результатечего по псевдоожиженному слою протекает электрический ток и рассеивается мощность, необходимая для разогревааппарата. Электроды аппарата выполнены подвижныюэ, что позволяет изменять их глубину погружения, чем достигается согласование характеристик 20 псевдоожиженного слоя с электропитающей системой. 25При небольшой глубине погружения электродов эффективное сопротивление псевдоожиженного слоя достаточно велико и для рассеивания необходимой для нагрева мощности Требуется злектропитающая сйстема, обспечивающая сравнительно высокое электрическое напряжение при соответственно малом токе, При большой глубине погружения электродов эффективное сопротивление слоя мало и при том же гидродинами . ческом режиме необходима электропи тающая система, обеспечивающая подведение заданной. мощности при сравниельно малом напряжении и высоком начении тока. Таким образом, согла сование электропитающей снстеьи и аппарата с псевдоожиженным слоем происходит за счет изменения глубины,погружения электродов в псевдоожиженф глубины погружения электродов затрудняет выбор оптимальной электроднойсистемы. Глубина погружения электродов определяет конфигурацию электрического поля внутри аппарата, котоный слой 111.45Недостаток указанной конструкции заключается в том, что во время работы она возбуждает значительные колебания тока в питающей электросети. Колебания тока обуславливаются неод нородностью псевоожиженного слоя,.вызванной прохождением газовых пузырей. В этих условиях надежную работу системы обеспечивают использованием электропитающего оборудования с боль шим запасом по допустимому току, что приводит к увеличению габаритов оборудования и повышению капитальных затрат,Кроме того, регулирование электро- сопротивления слоя путем изменения 60 рая не .остается постоянной в процес, се регулирования. В свою очередь конфигурация электрического поля определяет интенсивность искрения на электродах. Наличие микродуг в аппаратеявляется необходимым условием осуществления работы электродов, что приводит, как правило, к снижению ихдолговечности,Наиболее близким к предлагаемомуявляется аппарат с электропроводнымпсевдоожиженным слоем, включающийкорпус, систему двух ассиметричныхкоаксиально расположенных электродовс постоянной рабочей поверхностью,между которыми размещена насадка изэлектроизоляционного материала,Насадка в аппарате с псевдоожижен.ным слоем препятствует развитию неоднородности, что делает псевдоожижение более равномерным и, как следствие, значительно снижает пульсациюпротекающего электрического тока,Это упрощает выбор электропитающейсистемы и облегчает ее работу, В своюочередь неподвижность электроднойсистемы обеспечивает постоянство конФигурации электрического поля в аппарате, чем улучшает условия работыэлектродной системы по сравнению суказанным аналогом Г 21.Недостаток этой конструкции заключается в том, что регулирование электрических характеристик слоя в нейвозможно лишь за счет изменения скорости псевдоожижающего газа. ПоследНее затрудняет применение аппаратовописанной конструкции в качестве химических реакторов, так как времяпребывания реагента в аппарате опре.деляется требованиями кимическойкинетики и реагируется также скоростью подачи псевдоожиженного агента. Таким образом, конструкция содер.жит. технологическое противоречие,выраженное в том, что один и тот жерегулирующий параметр скорость псевдоожижения) требуется для управлениядвумя нези,висимыми факторами: степенью превращения:реагентов и величиной электросопротивления псевдоожижающего слоя,Целью изобретения является интенсификация процесса за счет регулирования электросопротивления слоя припостоянном расходе псевдоожижающегогаза.Поставленная цель достигается тем,что в аппарате с электропроводнымпсевдоожиженным слоем, включающемкорпус, систему двух осесимметричныхкоаксиально расположенных электродовс постоянной рабочей поверхностью,между которыми расположена насадкаиз электроизоляционного материала,внутренний электрод установлен стикально распоЛоженных рамок, закрепденных попеременно на наружном иенутреннем электродах,На фиг, 1 показана схема аппаратаэлектропроводным кипящим слоем; наФиг.2 - вариант крепления рамки наадки на наружном электроде; наг, 3 - то же, на внутреннем элек-.троде.ЪАппарат состоит из корпуса 1 степлоизоляцией 2,"газоввода реакционной смеси 3 с газораспределительной решеткой 4, внутреннего электрода 5 с электроизслируюцим вводом б иэлектроизолирующим подпятком 7, на-,ружного электрода 8 со стержневыми 15тягами 9 и регулировочными винтовымипарами 10, насадочных рамок 11. Рамки, закрепленные на наружном электроде, снабжены сквозными каналами, через которые проходят крепежные вкла-.дыши 12. Рамки, закрепленйые на внутреннем электроде, выполнены из двухП-образных деталей 13 с глухими каналами 14, в которых расположен Т-образный вкадыш 15. Толщина рамок выбрана из условия эквивалентности рабо.те шаровой насадки в аналогичномкипящем слое. В данном случае толщинарамок принята равной 10 мм.При сборке насадки в нижние отверстия электрода 5 вставляются Т-образные вкладыши 15, на которые надеваются П-образные детали 13, .образующиепосле установки нижнюю рамку насадкиНа этой рамке размещается рамка 11 сдвумя сквозными каналами, после чегов следующие отверстия центральногоэлектрода вставляются Т-образныевкладьааи, и операция сборки повторяется до тех пор, пока все рамки насадки не будут установлены на центральном электроде. Подготовленнаятаким образом рамковая насадка вводится в наружный электрод 8 и черезотверстия наружного электрода 8 иканалы рамок 11 пропускаются вкладыши 4512 и закрепляются винтовыми парами.При этом рамки, установленные на центральном электроде, удерживаются всобранном состоянии наружным электродом.50Подготовленный блок насадки вместес электродной системой устанавливает;ся на подпятник 7, после чего устанавливается крышка айпарата так, чтобыстержневые тяги 9 прошли в ее ьтверстие для замыкания регулировочнымивинтовыми парами 10, Ось центрального электрода фиксируется изолирующимвводом б, а положение регулировочныхвинтовых пар 10 выбираются таким образом, чтобы внутренний электрод 5 60вместе с установленными на нем рамками из П-образных деталей мог свободно поворачиваться вокруг своейоси, Отмеченная настройка осуществляется во время сборки аппарата за 65 счет вертикального перемещения наружного электрода 8 вместе с закреплен-.ными на нем рамкамн 11 регулировочными парами 10 в пределах конструкционного растояння между соседними рамками на внутреннем и наружном электродах, Это расстояние не должно превышать. размера псевдоожижаемой частицы, Для электрпроводных псевдоозизенных слоев, как правило, выбираются относительно крупные частицы с дисперсностью не ниже 0;5 мм. Таким образом, конструктивное расстояние между двумясоседними рамками не меньше 0,5 мм,что обеспечивает свободное вращениецентрального электрода вместе с установленными на нем насадочными рамкамиотносительно рамок, установленныхна наружном электроде.Насадка в смонтированном и построенном аппарате работает следующимобразом,Во время процесса псевдоожижениягаз проходит в зазорах между рамками и электродами, а также в зазорахмежду двумя соседними рамкаья. Эазоры между двумя соседними рамкамиобозначены на Фиг.1 расположениемстрелок, указывающих направление газового потока.К электродам аппарата подведенопитающее напряжение. В случае; когдарасположение рамокнасадки соответст вует Фиг,1 псевдоожиженные частицы свободно проходят в зазорах между двумя соседними рамками и заьикают электрическую цепь между электродаьщ По слою протекает электрический ток и разогревает аппарат. В отсутствие регулирования рамки насадки выполняют ту же Функцию, что и шаровая насадка в прототипе, а именно препятст вуют развитию неоднородностей порозности, чем сглаживают пульсации протекающего электрического тока, Если необходимо изменить величину протека ющего тока по аппарату, центральный электрод поворачивают вокруг оси на некоторый угол. При этом вместе с электродом поворачиваются и закрепленные.на нем рамки, вследствие чего зазоры между рамками,(отмеченые на фиг.1 расположением стрелок ) измеряются. Этовызывает изменение общего электрического сопротивления системы, В частности, в указанной конструкции при расположении рамок насадки ( фиг. 2 и 3 зазор между рамками максимален и для рамок, круглого профиля имеет порядок половины толщины рамки. Псевдоозижениый слой с данной осесимметричной электродной системой в этом случае обладает минимальным электро- сопротивлением. При повороте центрального электрода на 454 вершины "рамок, закрепленных на внешнем н внутреннем электроде, распологаются одна над другой, а зазор между рам1058594 ками становится минимальным и не превышает размера псевдоожиженных частиц, Частицы не могут свободно проходить в укаэанные зазоры и электрическая цель, соединяющая электродывнутри аппаратаразмыкается. Сопротивление слоя становится бесконечнобольшим, В реальной системе вследствие неточности изготовления, а такжеполидисперстности частиц разрывэлектрической цепи происходит не полностью, Полное сопротивление системыизменяется более чем в пять раз приповороте центрального электрода на45 а. В промежуточных положениях ценрального электрода полное электросопротивление слоя изменяется поплавной кривой, близкой к синусоидальной зависимости на четверти периода,Таким образом, указанное техническое противоречие прототипа в предлагаемой конструкции устранено, т.е.каждому регулируемому параметру соответствует свое регулирующее воздействие: при проведении плаэмохимичес-,.кой реакции изменением скорости псев.доожижающего газа устанавливается авиа,ель Н. Кацовская.Фанта, Корректор А. Тяск 644/4 Тираж 537ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений113035, Москва, Ж, Мос Подписн 13 а митета С открыти ва, Раушнеобходимое время пребывания реагентов в аппарате, изменением напряжения на электродах устанавливается необходимая напряженность поля внутри аппарата, требуемая для осуществления плазмохимического процесса, поворотом центрального электрода устанавливается необходимое сопротивление системы, требуемое для рассеивания в аппарате заданной электрической мощности, не О обходимой для разогрева аппарата.Дополнительным преимуществом конструкции является то, что регулирование полного электросопротивления схемы при постоянном напряжении на элек тродах практически не влияет на профиль электрического поля внутри слоя, так как поворот центрального электрода вследствие его осевой симметрии не изменяет конфигурации электродной системы. Таким образом, профиль распределения плотности тока на электро.дах зависит лишь от общей величины тока, но не от его распределения по поверхности электродов, что благот ворно влияет на надежность работыэлектродов, а также увеличивает их долговечность. город, ул. Проекная, 4