Аппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 0 . 19 сНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В СЛОЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к конструкциихимических реакторов с герметичным приводом и может найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности. Аппарат для проведения химических реакций содержит охваченный нагревателем и соленоидом вертикальный немагнитный корпус и размещенные внутри негослои крупных и мелких ферромагнитныхчастиц, патрубки для их подвода и отводаЯО 1428461 для подвода и отвода газа, коллектор, газораспределительное устройство с сеткой, поддерживающей слой ферромагнитных частиц. регулятор высоты этого слоя, газодувку с герметичным приводом для повышения эффективности и надежности. Коллектор снабжен всасывающим клапаном. Под патрубком для отвода ферромагнитных частиц дополнительно размещена вторая ступень с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц, с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору первой ступени. При этом нижняя часть корпуса выполнена в виде пересекающихся в верхней части направляющих поверхностей, а всасывающий клапан выполнен в виде слоя мелкодисперсного материала, размещенного в герметичном корпусе, в ваде расширенного ЯЪФ вверх усеченного конуса : сеткой. установленной на меньшем его основания.ил.25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к конструкции реакторов с герметичным приводом и может найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности.Целью изобретения является повышение эффективности и надежности аппарата,На чертеже изображен схематично аппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц, обший вид.Аппарат содержит вертикальный корпус 1, бункер 2 с мелкодисперсным ферромагнитным материалом 3 размером це более 1 мм, снабженный электромагнитным запорным устройством 4 и патрубком 5 подвода ферромагнитного материала. Корпус 1 охвачен нагревателем 6 и соленоидом 7. Внутри корпуса 1 установлены газорасцределительное устройство 8 в виде полых элементов с перфорированной поверхностью, связанных с коллектором 9, а также сетка 10, на которой размещен слой крупных ферромагнитных частиц 11 размером г ) 3 мм. Под сеткой 10 внутри коллектора 9 установлен соленоид 12, подключаемый к источнику переменного тока при необходимости выгрузки мелкодисперсного материала 3. К коллектору 9 подсоединен патрубок 13 для подвода газа, снабженный всасывающим клапаном 14 и вентилем 15. Под сеткой 10 корпус 1 снабжен еше одним запорным устройством с патрубком 16, входящим в корпус 17 дополнительной (второй) ступени аппарата, охваченный соленоидом 18, содержащий коллектор 19, газораспределительное устройство 20 и сетку 21, на которой размещен слой мелких ферромагнитных частиц. Эти частицы, будучи в намагниченном состоянии за счет их остаточного магнетизма, не могут провалиться через сетку 21, под которой установлен соленоид 22, подключенный к источнику переменного тока при выгрузке материала из корпуса 17. Всасывающий клапан дополнительной ступени аппарата выполнен в виде вертикального корпуса 23 с плотным слоем дисперсного материала 24. В нижней части корпуса 23, имеющей форму усеченного конуса с меньшим основанием внизу, установлена сетка 25 с коллектором 26, патрубком 27 и вентилем 28, Корпус 17 соединен с корпусом 1 трубой 29, Обработанный газ выходит через патрубок 30. Отработанный материал, например, катализатор, выгружается через патрубок 31. Корпуса 1 и 17 в зоне размешеция ферромагнитных частиц выполнены в виде поверхностей, пересекающихся над слоем ферромагнитных частиц.Аппарат работает следуюшим образом.При подключении соленоидов 7 и 18 к источникам импульсного тока частотой не более 5 Гц слои ферромагнитных частиц, размешенных внутри корпуса 1 и 7, начинают колебаться при следующих условиях. В корпусе 1, где нижнее основание патрубка 5 размешено над соленоидом 7, колебание слоя начинается при нагреве его части, размещенной выше его центра до температуры Т ) Ок, 6 - температура точки Кюри. Чтобы парамагнитная часть слоя не провалилась через сетку, нагреватель 6 подключен к источнику постоянного тока, прерываемого с частотой импульсов при движении материала слоя вниз, а соленоид 7 подключен одновременно к источнику импульсного тока частотой не более 5 Гц, длительностью импульсов 0,01 - 0,1 с и к источнику тока однополупериодного выпрямления переменного тока. Внутри корпуса 1 слой состоит из трех частей: первая - крупные частицы размером 3 - 10 мм; вторая - мелкие ферромагнитные частицы размером не более 1 мм; третья - частицы, нагретые до температуры Т ) О. (парамагнитная часть). На ферромагнитные частицы действуют, кроме силы тяжести, сила потокосцепления и пондеромоторная. Сила потокосцепления, создаваемая постоянным или пульсируюшим (частотой 50 Гц) магнитным полем, является силой взаимодействия и флокуляции намагниченных ферромагнитных частицР - О,оВ Ь/Мо,где М - магнитная постоянная;В - индукция;8 - плошадь контакта между частицамии.Эта сила сцепливает частицы слоя в един и й поршень.Пондеромоторная сила:Е =- МоЖ ЧНргас( Н,где К - магнитная восприимчивость слоя;Ъего объем;НидтаО Н - напряженность и градиент напряженности магнитного поля.Эта сила взаимодействия внешнего магнитного поля со слоем ферромагнитныхчастиц.Внутри корпуса (дополнительная ступень)уровень слоя ограничен уровнем нижнего основания патрубка 16 с магнитным затвором. Этот уровень формируется при выключенном соленоиде 18 и магнитном затворепри последуюшем включении этого затвораи подключении соленоида 18 к источнику импульсного тока. При подъеме дисперсного ферромагнитного поршня вверх газзасасывается через клапан 14. Г 1 ри опускании поршня магнитное поле отсутствует игаз просасывается через три части дисперсного поршня под давлением, равным отношению их веса к площади поперечногосечения слоя. В следующий момент поршеньвозвращается в исходное положение, на негосначала налагается постоянное, а затем импульсное магнитное поле и цикл повторяется. При этом постоянное магнитное полеопережает по фазе импульсов, т.е. при нало.женин импульсного магнитного поля пор 142846110 20 30 35 40 шень уже сформирован. В случае непровальной сетки постоянное магнитное поле можно не налагать. При работе первой ступени (в корпусе 1) рано или поздно слой мелких ферромагнитных частиц оказывается под слоем крупных. Если сетка провальная, то мелкие частицы покидают ступень; если она не- провальная, то крупные частицы всплывают над мелкими к центру соленоида и эффективность нагнетания газа резко падает. Для преодоления этого недостатка с реализацией всех преимуществ такого слоя (его высокая магнитная восприимчивость за счет наличия в нем крупных ферромагнитных частиц) служит вторая ступень, газ которой подается в первую ступень и препятствует провалу мелкой фракции через слой крупных частиц. Такого же эффекта можно достичь в случае применение слоя особо мелких ферромагнитных частиц, имеющего такую низкую скорость начала псевдоожижения, при которой эти частицы выдуваются из каналов между крупными частицами при движении слоя вниз, Но в этом частном случае возможен унос вычитающей пыли восходящим потоком газа. Выполнение нижней части корпуса в виде пересекающихся в верхней его части направляющих поверхностей, в частности в виде усеченного конуса с меньшим верхним основанием, обеспечивает увеличение скорости фильтрации газа в верхней части слоя, что уменьшает провал мелких частиц сквозь слой крупных в режиме нагнетания. Возможны два крайних состояния слоя, при которых нагнетание газа становится практически невозможным: когда весь слой, охваченный соленоидом, либо парамагнитный, либо ферромагнитный. Однако в ходе работы аппарата при подводе тепловой мощности, обеспечивающей перевод части слоя в пара- магнитное состояние, автоматически обеспечивается количество нагнетаемого и нагреваемого газа, препятствующее переходу слоя в эти крайние состояния.Снабжение коллектора всасывающим клапаном обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения слоя во всасывание.и нагнетание газа. Размещение второй ступени с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору первой ступени, а также выполнение нижней части корпуса в виде пересекающихся в верхней части направляющих поверхностей обеспечивает повышение плотности слоя при нагнетании газа и увеличивает скорость фильтрации газа в верхней части слоя при его движении вниз, препятствуя самопроизвольному провалу мелких частиц уплотняющей части слоя через слой крупных частиц с более высокой магнитной восприимчивостью.Выполнение всасывающего клапана в виде слоя мелкодисперсного материала, размещенного в герметичном корпусе, в форме расширенного вверх усеченного конуса с сеткой, установленной на меньшем основании, обеспечивает уплотнение слоя при движении слоя-привода вниз и надежную работу в условиях повышенных температур и агрессивных сред. Формула изобретенияАппарат для проведения химических реакций в слое ферромагнитных частиц, содержащий охваченный нагревателем и соленоидом вертикальный немагнитный корпус и размещенные внутри него слои крупных и мелких ферромагнитных частиц, патрубки для их подвода и отвода, для подвода и отвода газа, коллектор, газораспределительное устройство с сеткой, поддерживающей слой ферромагнитных частиц, регулятор высоты этого слоя, газодувку с герметичным приводом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, коллектор снаожен всасывающим клапаном и установленным под патрубком отвода ферромагнитных частиц дополнительным корпусом с монодисперсным слоем мелких ферромагнитных частиц с патрубком для отвода газа, присоединенным к коллектору, при этом нижние части корпусов выполнены в виде усеченного конуса, а всасывающий клапан - в виде цилиндроконической камеры, на меньшем основании конуса которой размещена сетка с расположенным на ней слоем мел кодисперсных частиц.Телесни оставительехред И. Вираж 519 го деламшская натие, г. Уж комитета СССР а, Ж - 35, Рау ическое предпри цкниКорректор В. РоманенкоПодписноеизобретений и открытийб., д. 4/5город, ул. Проектная, 4