Способ получения фильтрующего материала для горячих газов

(5 (5 зая вка Япо 7/00,ФИЛЬТРУЮ ГАЗОВ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ГОРЯЧИХ 57) Изобретение отно ию фильтрующих матер азов и может быть ис к получедля горяч вано для ка продук ных источ з хлаждени ов сгора сепарации пот в твердотопли способам риалов и я очисткиобразуеплив,печени ти фил е вэ церсные . рами 0,05- нии 1:1 пе нороднойяют ортоГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ никах газа от конденсированных части Цель изобретения - обеспечение газо- проницаемости фильтрующего материала в процессе очистки горячего газа, Сп Изобретение относится получения фильтрующих мат может быть использовано д и охлаждения рабочих газо :мых при горении твердых тЦель изобретения " обе увеличения гаэопроницаемо рующего материала в проце действия с горячим газом,Приме р 1. Мелкоди окислы АТ Ои Сг Оз раэм 0,5 мм в массовом соотнош ремешивают до получения о механической смеси, Добав 2соб заключается в смещении мелкодисперсных неорганических окислов алюминия, магния, железа или хрома или их смеси с водным раствором ортофосфорной кислоты концентрацией 80-90%, При этом отношение массовых долей окислов и водного раствора ортофосфорной кислоты должно лежать в преде. лах 0,8-1,5, Вводят в пастообраэную массу в виде гранул со средними размерами 0,5-2.,0 мм нерастворимый в воде химический поглотитель тепла, например щавелевую кислоту или дициандиамид, Отношение массы химического поглотителя тепла к массе пастообразной смеси должно находиться в пределах 0,8-2,0Дозируют полученную смесь в форму, поДпрессовывают смесь инагревают до температуры поликонденсации. Газопроницаемость фильтрую" ;щего материала возрастает во время . фильтрации в 1,5-2 раза, 1 табл,фосфорную кислоту с концентрацией 85% в массовом соотношении окислы и ортофосфорная кислота 1:1,2 и смешйвают до получения однородной пастообразной массы, Далее в пастообраэную массу вводят в виде гранул размерами 0,5-2,0 мм химический поглотитель тепла - щавелевую кислоту (С НО). От- ношение массы щавелевой кислоты к мас- ф се пастообразной смеси должно находиться в пределах 0,8-2,0, Перемешивают гранулы щавелевой кислоты с пастообразной массой до получения однородной смеси с однородныМ распределением гра 3 1511255нул и дозируют полученную смесь в корпус узла фильтрации газогенератора Эатем производят подпрессовку смеси в формы при удельном давлении прессо 5 вания Р=1-3 МПа, Формы с подпрессованной смесью помещают в термошкаф и выдерживают при 85 ОС. Время выдержки 30-45 мин Этой температуры достаточно для реакции поликонденсации: 101=85 СА 1 0 +Сг О +4 Н РО + С,Н 041 РО 4+2 СгРО 4+Н О+С Н 04Щавелевая кислота при этом не претерпевает никаких изменений, так как нерастворима в воде и температура ее разложения (В 150 С) выше температуры поликонденсации.В результате реакции поликонденсации обраэуетси жесткий пористый кар кас с химическим поглотителем в порах,П р и м е р 2. Мелкодисперсныеокислы МяО и Ре Оз размерами 0,050,5 мм в массовом отношении 1:1 перемешивают до получения однородноймеханической смеси, Добавляют ортофосфорную кислоту с концентрацией857 н массовом отношении окислы иортофосфорная кислота 1:1 и смешивают до получения однородной пастообразной массы, Вводят в пастообразнуюмассу химический поглотитель тепла -дициандиамид С М Н в виде гранулразмерами 0,5-2,0 мм, устанавливаяотношение масс дициандиамида и пастообразной смеси в пределах 0,8-20.Перемешивают гранулы дициандиамида ипастообразной массы до получении смеси с однородным распределением гра- щнул и дозируют полученную смесь вкорпус узла фильтрации газогенератора, Подпрессовынают смесь при удель-.ном давлении прессовании Р =1-3 МПа,Выдерживают подпрессованную смесьпри 90 С в течение - 40-50 мин дополучения жесткой пористой структуры. При этой температуре протекаетреакция поликонденсации:Т=90 СЗГе Оз+ЗМяО+4 Н Р 04+СН Н 4 50, - в Ре(Р 04) +МЯ (Р 04 ) +6 НО+СН 4 Н 4.Дициандиамид не претерпевает никаких изменений, так как температура его разложения (207-209 С) ныше температуры поликонденсации,Выделение в процессе поликонденсации тепла и водь приводит к образованию сообщающихся каналов в результате выхода паров воды из каркаса, которые соединяют образующиеся между жестким каркасом и гранулами химическогопоглотителя тепла поры, придаваяфильтру "начальную газопроницаемость.Указанные в примерах 1 и 2 размеры частиц неорганических окислов,концентрация ортофосфорной кислоты идо.туск на величину отношения массовыхдолей окислов и водного раствора ортофосфорной кислоты установлены эмпирически из условия обеспечения полнойрастворимости неорганических окислонв ортофосфорной кислоте в течение1 ч до образования пастообразноймассы,Использование растворимых в водехимических поглотителей тепла приводит к растворению их в процессе поликонденсации с последующим вытеканиемобразующихся растворов эа пределы каркаса, Отношение массы химическогопоглотителя тепла к массе пастообраэной смеси должно находиться в пределах 0,8-2,0. При отношении массы химического поглотителя тепла к массепастообразной смеси менее 0,8 числосообщающихся пор:,в каркасе резкоуменьшается и, как следствие, резкоснижается газопроницаемость фильтра.При отношении массы химического поглотителя тепла к массе пастообразной смеси более 2,0 резко снижаетсяпрочность каркаса иэ-эа чрезмернобольшого количества сообщающихся порбольших размеров, а также снижаетсячистота отфильтрованного газа.ЙПри соотношении в= 08, средШмних размерах гранул химического поглотителя 1 мм и высоте фильтра 1015 мм в примере 1 пористость получаемого фильтра-охладителя составляет257., а газопроницаемость при избыточном давлении 0,1 МПа - б 10 м, Впроцессе генерирования рабочего газа газогенератором газопроницаемостьтакого фильтра остается примерно постоянной, т,е, массоотвод из пор химического поглотителя и.массоприходв поры мелкодисперсных конденсированных частиц, присутствующих в рабочем газе, примерно одинаковы. При соотЙ ),уношении в - = 2 пористость получаефммого фильтра составляет 40-427, а газопроницаемость при том же избыточ 5 15112ном давлении 9 10 м , 1 азопронипаемость такого фильтра увеличивается впроцессе фильтрации и охлаждения про - ы гдуктов сгорания до 14 10 и а по 5ристость возрастает до - 457, т,е,массоотвод из пор химического поглотителя тепла превьппает массоприход в поры конденсированных частиц из газового потока, Фильтр с в - - = 0,8 снижа 1 п х,тъ 1 ОШМет температуру рабочего газа на 320 Са фильтр с - с-"- = 2,0 - на 470 С. ВЙофмто же время газопроницаемость известного фильтра, состоящего из последовательной (а не совмещенной, как в заявляемом обьекте) комбинации физическийфильтр - химический охладитель, всегда уменьшается в процессе взаимодействия с высокотемпературными продуктами сгорания вследствие уменьшениягазопроницаемости физического фильтра из-за накопления в его порах мелкодисперсных конденсированных продуктов горения,От размера пор (или гранул химического поглотителя тепла) зависит прочность и газопроиицаемость фильт-рующего материала, При размерах пор (гранул) меньше 0,5 мм происходит резкое снижение начальной газопроницаемости фильтра, что может приводить к повьппению давления в камере сгорания газогенератора и нарушению режима его работы, а также к полной закупорке .фильтра в начальный момент времени мелкодисперсными конденсированными частицами продуктами горения. При размерах пор более 2,0 мм происходит суп;ественное снижение прочности каркаса,в результате чего он может раз.рушаться под давлением фильтруемого газа, Недостаточна прочность фильтрую- щего материала и в том случае, когда он не превьппает десяти размеров пор (гранул химического поглотителя тепла), В этом случае снижается также чистота фильтруемых продуктов сгорания, кроме того, происходит быстрое полное разложение гранул химического поглотителя, что снижает эффе.активность фильтра как охладителя При высоте каркаса более чем в 50 раз большей размеров гранул химического поглотителя телла газопроницаемость фильтра резко снижается как вследствие увеличения гидран.1;:ческого сопротивления, так и вслсдствие того, что прсгрев фильтра на толпину более 50 размеров гранул в начальный момент в емени не обеспеч гвает достижения т"иператур разложения химического поглотителя тепла, Это также приводит к повьппению давления в камере сгорания газогенератора и нарушению режима его работы и даже к полной закупорке фильтра в начальньп момент времени мелкодисперсными конденсированными продуктами горения.В таблице приведены результаты сравнения параметров фильтра, полученного по известному, а также по предлагаемому способу при использова" нии их в твердотопливном газогенераторе на пиротехническом составе, Удельная газопроизводительность топлива 900 см /г при нормальных условиях, температура в камере сгорания900 К, содержание конденсированных частиц в генерируемом газе до фильтра 0,15 г/л. В газогенераторе площадь сечения заряда топлива равна площади сечения фильтра и составляет 4,52 смВ таблице приведены сведения по одному из наилучших по показателяМ варианту известного фильтра, представляющего собой размещенные между достаточна жесткими боковыми стенками- сетками с размерами ячеек 0,16 мм слои физического поглотителя - 810 пс размерами зерен 0,3-0,4 мкм и химического охладителя - частицы МСОз с размерами гранул 1 мм.Фильтр, полученный по предлагаемому способу, за счет высокой средней газопроницаемости обеспечивает повьппенную среднюю скорость генерации газа по сравнению с известными фильтрами при одинаковых температуре и чистоте газового потока на выходе из фильтра,Указанный фильтр позволяет исключить аномальную работу газогенера торов, имеющуюся при использовании традиционных фильтров с уменьшающейся во времени газопроницаемостью, приводящей к увеличению давления Р в камере сгорания и, соответственно, скорости горения по закону и А Р 4 где А и 1 - константы, последнее в свою очередь приводит к росту.давле1511255 ния и так далее до демонтажа газогенератора,Формула изобретения ТемпераНачальнаяи конечная газопроницаеМасса Объем га"зов, прошедших через фильтр,приводящийк демонта-жу, см Содержание конденсированной фазыв газообразных продуктах после фильтра Отношениемасс химическогопоглотителя Фильтрующий материал заряда,приводящая тура газа на вы. ходе из газогек демонтажу,мости тепла и пастообразноймассы нератора, К Предлагаемый 0,8 2,0 0,8 2,0 0,026 О 032О., 028 О, 036 О, 032 41 37300 75 67600 43,5 39200 73 65800 20,5 18500 б-б, 29-146,1-6,48,9-13,86,2-3,3 л 570420 -540 -380 -550 Известный Гранулы дициандиамида размерами 1 мм.Ф М. Гранулы щавелевой кислоты размерами 1 мм. Составитель Т,Чиликина Редактор М,Петрова Техред А,Кравчук Корректор МЛарошиЗаказ 5860/27 " Тираж 341 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета го изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 Способ получения фильтрующего материала для горячих газов, включающий смешение неорганических окислов 10 с нерастворимым в воде химическим поглотителем тепла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения газопроницаемости фильтрующего материала в процессе взаимодействия с го рячим газом, в качестве неорганических окислов используют окислы магния,алюминия, железа или хрома или ихсмесь, которые смешивают с воднымраствором ортофосфорной кислоты доотношения массовых долей окислов кортофосфорной кислоте в получаемоймассе 1,0-1,2, в качестве химического поглотителя тепла используют щавелевую кислоту, дициандиамид или салициловую кислоту со средним размером гранул 0,5-2,0 мм при отношенииих массовой доли к полученной пасте0,8-2,0,полученную смесь дозируют вформу до отношения высоты слоя смесик размерам гранул 10-50 с последующимнагревом смеси до температуры ее поликонденсации.