Способ получения контролируемой атмосферы

.8)ельство СССР 3/02, 1981. НТРОЛИРУЕМОИ сится к произих газов и мо для получения й смеси, принтролируемой и, машиностроппленности. ется повьпп за сч ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт технического и сциального строительного стекла(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АТМОСФЕРЫ(57) Изобретение отно водству технологическ жет быть использовано азотоводородной газов меняемой в качестве к атмосферы в металлург енин и стекольной .прб Целью изобретения явл ние качества атмосфер жения остаточного содержания углеводородов и кислорода. Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую атмосферу получают путем высокотемпературной конверсии углево. дородных газов в зернистом слое огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сгорания от оксидов углерода и паров воды. Конверсию осуществляют в двух слоях зернистого огнеупорного материала с удельной поверхностью 250-350 и 50- 15 Э м 2 /м в количествах 80-60 и 20- 407 соответственно, при этом слой с большей удельной поверхностью засыпают в лобовую часть реактора. Кроме того конверсию ведут при 1400- 1700 С, Полученная атмосфера содержит углеводородов не более 0,0013 и кислорода не более 000053 без дополнительных очисток от них. 1 з.п. ф-лы., 1 табл.Изобретение относится к производству технологических газов и можетбыть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве контролируемой атмосферы в металлургии, машиностроении,стекольной промышленности,Целью изобретения является интенф сификация процесса,Способ осуществляют следующим образом.Природный гаэ поступает в горелкуреактора высокотемпературной конвер- .сии, Туда же подают сжатый воздух,который смешивают с природным газомв объемном соотношении от 6:1 до9,8: 1, Горючая смесь поступает влобовую часть реактора на огнеупорную насадку с удельной поверхностью300 м/м, На поверхности насадкипроисходит частичное сгорание углеводородов и температура насадкидостигает 1400-1800 С (за счет малойрадиационной теплопроводности слоя).При столь высокой температуре и большой поверхности контакта продуктовсгорания с насадкой скорости реакцийокисления и разложения углеводородоввелики и заканчиваются в зоне мелкозернистой насадки, которой реакторзаполнен на 70%, в результате чегоостаточная концентрация углеводородовв продуктах сгорания минимальная.Длядальнейшего снижения остаточного кислорода необходимо плавное снижениетемпературы продуктов сгорания до800 С. Это достигается применениемнасадки с удельной поверхностью80 м/м, которой заполняется остальная часть реактора.Анализ состава полученных продуктов сгорания показал, что суммарноесодержание углеводородов не превышает 0,01%, а кислорода - 0,0005% пообъему. Дальнейшая очистка продуктов сгоорания от СО, СО" и НО известными способами позволяет получить чистую азотоводородную восстановительную атмосферу, которая нашла широкое применение в народном хозяйстве,Экспериментальная проверка состава продуктов сгорания при иной засыпке реактора зернистой насадкой или насадкой с другой удельной поверхностью не дает желаемого результата.(иэ-за более высокой радиационной 25 теплопроводности слоя), Низкая тем ЗО Предлагаемая удельная поверхность,35ее количественное значение и расположение в реакторе позволяет получитьцелевой продукт с концентрациями примесей: углеводородов 0,001%, кислорода (0,0005% по объему, без дополнительных очисток от них, При этомдостигнута тепловая нагрузка реактора 35 кВт/мРабота реактора с различной удельной поверхностью насадки проверена наэкспериментальной установке при получении азотоводородной атмосферы ссодержанием водорода 10% (нашедшейнаибольшее применение в технологических процессах). Полученные результатыприведены в таблице,10 15 20 П р и м е р 1, При засыпке реактора насадкой с удельной поверхностью 380 м /м на 70% или засыпке всего реактора насадкой с удельной поверхностью 250-350 м /и создается высокая температура по всей длине реактора. На выходе она достигает 1250 С, поэтому необходимо ставить мощные водяные холодильники, что приводит к резкому охлаждению продуктов сгорания и их "закалке", Концентрация кислорода на выходе реактора составляет 0,05-0,001% по объему, Увеличение же длины реактора приводит к резкому возрастанию сопротивления,П р и м е р 2, Засыпка насадкой с удельной поверхностью 40 м /мз на 70% или засыпка всего реактора насадкой с удельной поверхностью 50- 150 м /мз не дает возможности аккумулировать тепло в лобовой части реактора и развить высокую температуру пература и малая псверхность контакта продуктов сгорания с насадкой снижают скорость реакций окисления и разложения углеводородов, что приводит к повышенной концентрации углеводородов на выходе реактора, Суммарное содержание углеводородов составляет 0,5-0,1% по объему. Из таблицы видно, что применение насадки с удельной поверхностью, находящейся вне указанных пределов, резко повышает остаточные концентрации углеводородов и кислорода в продуктах сгорания.Полученная аэотоводородная атмосфера имеет состав, %: водород 0,53 13537254 30 (в зависимости от коэффициента воды, отличающийся тем, расхода воздуха); углеродсодержащие что, с целью интенсификации процес- (СО+СО )0,05, углеводороды 0,001, са, конверсию осуществляют в двух влаги 0,002; кислорода (0,0005, слоях зернистого огнеупорного мате- азот - остальное, риала с удельной поверхностью 250 -350 м /м и 50-150 м /м в количест" Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я вах 80-607 и 20-407 соответственно,причем материал с большей удельной1. Способ получения контролируемой поверхностью засыпают в лобовую часть атмосферы путем высокотемпературной реактора.конверсии углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала 2 Способ по п, 1, о т л и ч а - с последующей очисткой продуктовю щ и й с ятем, что конверсию весгорания от оксидов углерода и паровдут при температуре 1400-1700 С,Зернистая насадка Остаточная концентрация в продуктах сгорания, Е Тепловая Отрицанагруэка тельный реакто- эффект Температура в реакторе,Соотно ельнаярхностьм 2 /3 е,Вт м В лобовойчасти/Н я зон я зон 1-я зона 2-я зона выло 6/ 20/20 О/61 Низкиескоростокислени/3 0,0004 65 8 355 350/150 360/160 О/40 0,00 8/42 0,00 0,00 1700/810 3620 1740/970 3640 Высокаятемпература на выходе реак- тора1353725 Продолжение4 таблицы ОтрицательныйэФФект Зернистая насадка статочная концентраия в продуктах сгоания, М Соотношние, Е Удельная верхностм 2 /м В лобовой части 1-я зона/2-я зона 1 я зон 2-я зон 380/18 54 4 05 1790/ 1115 36 и 790/8 54 4 0,005 365 01 0,001 звестная Составитель Е.Корниенко.Егорова Техред И.Верес Корректор В, Бутяга е Подпио комитета СССРи открытийушская наб д, 4/ сное Зака Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,62/20 Тираж 456ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, 3-35, Р Температура Тепловая в реакторе, нагрузкаС ,.реактоЗра ,кВт/мЭ Высокая температу ра на выходе,Резк возрастае гидравлическое сопротивлеЗакалка"продуктовгорения