Способ получения окислов азота из воздуха

Н. Д, Лешуков, Г. И. Семенов и А. Н. Филимонов СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА ИЗ ВОЗДУХА Заявлено 28 декабря 949 г. за ЛЪ 409613 в Гостехнику СССР е приво(дннс вием заявок Лд 43492 н 4 З 865 Известны способы получения окислов азота из воздуха действием электрической дуги с последующей абсорбцией окислов азота,Описываемый способ получения окислов азота из воздуха по сравнению с известным повышает к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напряжения и удешевляет выработку соединений азота,Особенность способа заключается в том, что выходящие из системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили. Полученную смесь газов подвергают абсорбции для выделения соеди. пений азота. Выходящие из системы дуговых вентилей газы расширяют в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят в конденсаторе холодильной установки.На фиг. 1 изображена принципиальная схема воздушного устройства высоковольтной токопреобразовательной подстанции передачи постоянного тока с дуговыми вентилями для осуществления описываемого спо. соба; на фиг. 2 - схема устройства задвижки, в трех проекциях; на фиг. 3 - видоизменение схемы воздушного устройства высоковольтной токопреобразовательной подстанции.Воздушный компрессор 1 засасывает воздух из атмосферы. повышает его давление до необходимой величины и через теплообменник, водяной охладитель и водоотделитель 2 направляет в дуговые вентили 3 токопреобразовательной подстанции, например, имеющей три дуговых вентиля, В положении, указанном на фиг. 1, дуга горит в среднем вентиле. Воздух зажигания и часть радиального воздуха продувается через дугу и смывает ее, вследствие чего молекулы азота и кислорода, соединяясь, образуют окисел азота. Кислородом, содержащимся в избыточном радиальном воздухе, не подвергавшимся действию дуги, а такж",. воздухом, поступавшим из негорящих.в данный момент верхнего ч ниж92 б 02Фа. щ, Ф +него вентилейокись азотд окисляется до двуокиси ХО, Образовавшаяся после прохождения через дуговые вентили газовая смесь не выбрасывается в атмЮеферу; какэто имеет место в известных устройствах, а направляется в,абсорбционную установку 4, в которой выделяются окислыазота или ВзотФая кислота или окислы азота перерабатываются на азотные удобрения - нитраты (например, нитрат кальция), Для повышения концентрации окислов азота в выходящем из дуговыхвентилей воздухе и снижения количества продуваемого через дуговыевентили воздуха (что позволяет уменьшить мощность компрессора) служат воздушные задвижки 5, вращаемые электромоторами 6 синхроннос частотой сети, к которой приключены дуговые вентили. Наличие воздушных задвижек позволяет продувать непрерывно и равномерно воздух только через те вентили и в то время, когда это является необходимым. Продувание воздуха через дуговые вентили необходимо во времязажигания, горения и деионизации вентиля, с некоторым запасом по времени на пределы регулировки вентиля, вызывающей сдвиги во временимоментов зажигания и гашения его; во время же негорения данного вентиля расход воздуха через него поддерживается минимальным, причемизменение расхода воздуха не вызывает турбулентных движений газовых потоков в вентиле, При наличии задвижек воздух зажигания, про.дуваемый через и около дуги и обогащенный окислами азота, разбавляется меньшим количеством воздуха из негорящих вентилей, вследствиечего увеличивается концентрация окислов азота, что упрощает и удешевляет их выделение, Соответственно уменьшению количества воздухауменьшается также мощность и затрата энергии компрессором 1.В корпусе задвижки эксцентрично проходит вал 7, на который насажена вращающаяся заслонка О. В выходном патрубке 9 имеется выпускное отверстие 10, очерченное по двум кривым синусоидальной формы, обеспечивающее нужную скорость и ламинарное движение потоковгаза в вентиле. Воздух в задвижку поступает из дугового вентиля попатрубку 11, Вал 7 задвижки вращается синхронным мотором с частогой сети, Насадка вращающихся заслонок на валы задвижек для различных вентилей пооизведена различно, так что они прирывают отверстие во время негорения данного вентиля. Моменты открытия задвижекдругих дуговых вентилей сдвинуты в соответствии с фазой приложенного к ним напряжения.В приведенной схеме концентрация окислов азота в воздухе от применения задвижек увеличивается в 1,48 раза, а мощность компрессорауменьшается до 0,675 от мощности в известной схеме,Во избежание проникновения влаги или паров азотной кислоты вдуговые вентили при прекращении или уменьшении дутья (при нормальном дутье это невозможно вследствие противодействия потока воздуха)газопроводы автоматически перекрываются (в этом аварийном случае)обратным клапаном 12 и открывается кран 13 для выпуска газов в атмосферу, Выход окислов азота дополнительно повышается также вследствие наличия в токе сущсствеппых высших гармонических в начале ив конце коммутации и явлений тихого разряда в вентилях, Дополнительное повышение выхода окислов азота достигается повышением частоты .питающей элсктрической сети (например, до 100 периодов в 1 сек).Видоизмененная схема (фиг. 3) позволяет получить дополнительные выгоды, Для этого предусмотрена на выхлопном газопроводе газовая турбина 14, в которой используется энергия выходящих из дуговыхвентилей газов, которые охлаждаются вследствие расширения в газовойтурбине, что облегчает полное или частичное выпадание окислов азотав жидком виде при дополнительном охлаждении в конденсаторс холодильной установки 15, изображенной на фиг. 3 пунктиром, Л"о 92602Вместо получения окислов и полимеров азота в жидком виде в ллодильной установке 15 они получаются также в конденсаторе холодильной установки 16 для разделения воздуха известной конструкции.Газы, охлажденные в газовой турбине 14, направляют в воздушный компрессор 1, после сжатия в котором окислы и полимеры азота выделяются в жидком виде в холодильной установке, в конденсаторе. Помимо упрощения и удешевления, которое дает выделение окислов азота в жидком виде в холодильной установке, что позволяет использовать нитрозные газы низкой концентрации, имеется также дополнительная выгода вследствие того, что воздух после турбины 14 имеет пониженную температуру и на его сжатие в компрессоре холодильной установки;атрачи вается меньшая в отношении абсолютных температур мощность. В зави симости от конкретных условий возможно также решение, при котором окислы азота частично кондснсируются в конденсаторе холодильной установки 15, а несконденсировавшаяся доля окислов азота извлекается из газовой фазы абсорбцией или конденсируется; возможна также подача отработаннсго воздуха не в компрессор 1, а непосредствепшо в холодильную установку 1 б,Так как при окислении азота кислородом равновесная концентрацияокиси азота в газе приблизительно пропорциональна корню квадратному из произведения объемных концентраций кислорода и азота, то наибольший процент КО в газе достигается, если процесс ведется на эквимолекулярной смеси азота и кислорода, что позволяет повысить выход ХО, по сравнению с работой на воздухе, на 25%, и осуществляется обогащением кислородом воздуха, подвергавшегося воздействгпо дуги, посредством трубопровода 17, по которому часть кислорода из холодильной установки 1 б подается в дуговые вентили,Предмет изобретения1, Способ получения окислов азота из воздуха действием электрп ческой дуги с послсдующей абсорбцией окислов азота, о т л и ч а о щ и й ся тем, что, с целью повышения к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напряжения и для удешевления выработки соединений азота, выходящие пз системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили, и получен ную смесь газов подвергают абсорбции, с целью выделения нз нее спев динений азота.2. Прием выполнения способа по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч го выходягцие из системы дуговых вентилей газы расширяются в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят в конденсаторе холодильной установки,Фиг 3Редактор А. И, Дышельман Техрсд А. А. Кудрявицкая Корректор В. П. Фомина Объем 34 усл. п, л, Цена 5 кои. от рыт й и ЦБТИ Кохисза по делам изобретений и пктийГоветс Министров СГСР, Москва, Петровка, 4 ипогре ир1 оди. к иси. 26 Л Зас 8948ЦБТ 1 Формат оум, 7Тираж 220 ири Комитете ио деламири Со.,стс Миис. Москва Цент;. М. Черк изобретений итров ССС 1 засский пер д.