Установка для получения контролируемой атмосферы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1,9.78903(51)М, Кл. с присоединением заявки Рй 2932102/23-26 В 01 1 7/00 Ркудврстюкый комитет СССР по делом кзобретонкй и открыткк:оектно- .тад М:сс сесоюэный научно-исследовательский онструкторский и технологический и 71) Заявит электротермического оборудования 4) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЫ Изобретение относится к области химицеского машиностроения и может быть использовано в установках для приготовления контролируемой атмосфе" ры, используемой, например, в металлургии для термической обработки металлов и сплавов.Известна установка для получения азотоводородной атмосферы из диссоциированного аммиака типа ДАЦ, состоящая иэ диссоциатора и теплообменни" ка 13.Известна установка для приготовления эндотермической контролируемой атмосферы при коэФФициенте расхода воздуха о= 0,25-0,3, состоящая из эндогенератора и холодильника 2 3.Известна установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая генератор конверсии углеводород ного газа кислородом воздуха, соединенный с охладителем продуктов конверсий, каплеотделитель и фреоиовый осушитель, позволяющая получать атмосферу с влажностью, соответствую щей температуре точки росы 10 С3"1.Известна взятая за прототип установка для получения контролируемой атмосферы, содержащая последовательно установленный генератор контролируемой атмосферы, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя, и контактный аппарат 14 .Недостатком известных установок является низкое качество получаемой контролируемой атмосферы ( высокое со держание СО и НО ) и большой расход дефицитного природного газа.Целью изобретения является улучшение качества контролируемой атмосф ры и экономия дефицитных исходных газов.Дпя этого предлагаемая установка, содержащая последовательно установлен ные генератор контролируемой атмосфе ры, выход которого соединен трубопро водом с входом смесителя, и контактный аппарат, снабжена разделителем3тановки 1 и содержащий от 0,001 до 1 нескольких процентов кислорода. Образовавшуюся смесь азота и продуктов конверсии направляют в контактный аппа" рат 6 на каталитическую очистку от кислорода. В зависимости от типа используемого катализатора температура может быть различной, но обычно преовышает 150-200 С, В настоящее время применяют катализаторы, хорошо работающие при ЙОС. В установке предусмотрено регулирование температуры в слое катализатора по импульсу, поступающему от размещенной в слое катализатора термопары 12 на регулирующий вентиль 10. Регулирование осуществляют изменением соотношения двух частей продуктов конверсии,сгоранил ), направляя одну их часть после охлаждения в охладителе 2 прямо в охладитель готовой атмосферы 8, а вторую частькак указано выше ) - в/смеситель 3, Поток смеси после очистки от кислорода в контактном аппарате 6 совместно с первой частью охлажденных продуктов конверсии подают нао окончательное охлаждение до 15-30 С в охладитель готовой атмосферы 8, Состав готовой контролируемой эндоатмосферы может изменяться в следующем диапазоне 0,2 203 СО 0 01 ч 03 Н," 0,005-3,04 СО, содержание влаги соответствует 0 - минус 30 С по точке росы, остальное - азот, а готовой эндоатмосферы - в диапазоне: 0,1-53 СО; 0,01-7,50 оНэ Оэ 1-5 э 5 СО, содержание влаги соответствует плюс 18 - минус 25 С по точке росы; остальное - азот.Предложенная установка обеспечивает по сравнению с прототипом сокращение расхода дефицитного природного газа в 2-10 раз. Это достигается за счет использования азота, поступающего из воэдухоразделительной установки 1, вместо азота, получаемого из воздуха путем дожигания кислородом углеводородного газа. Изобретение улучшает состав готовой контролируемой атмосферы по содержанию в ней окисляющих примесей СО и Н О. Классическая неочищенная экзотермическая контролируемая атмосфера содержит до 10 ь СО, а содержание в ней влаги соответствует точке росы при 25-30 С. 3 97890воздуха, соединенным со смесителемтрубрлроводом подачи азота и подключеннцщ щ выходу контактного аппаратаохлщмтаяеи готовой атмосферы.Кроме того, установка может бытьснабжена охладителем продуктов реакции, установленным между генератороми смесителем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и свходом охладителя готовой атмосферы. 0Установка может быть снабжена также установленным на трубопроводе, соединяющем охладители, регулирующимвентилем и соединенной с ним посредством импульсной, линии термопарой, размещенной в слое катализатора контактного аппарата.На чертеже изображена предлагаемая установка для получения контролируемой атмосферы,2 ОУстановка содержит генератор 1,например эндогенератор или камерусжигания, соединеннь 1 й с дополнительным охладителем продуктов конверсии 2,который, в свою очередь, соединен ттрубопроводом со смесителем 3, соеди"ненным также с воздухоразделительной установкой 1. Выходной патрубок 5 смесителя соединен с контактнымаппаратом каталитической очистки б,а выходной патрубок 7 контактного аппарата соединен с охладителем готовой атмосферы 8. На трубопроводе 9,соединяющем охладитель продуктов сохладителем готовой атмосферы, установлен регулирующий вентиль 10, соединенный импульсной линией 11 с термопарой 12, установленной в слое катализатора контактного аппарата.Работает предложенная установкаследующим образом.Углеводородный гаэ например, метан в смеси с воздухом при коэффициенте расхода последнего о= 0,250,3 подают на катализатор, размещен 45ный в реторте эндогенератора, или приЫ, = 0,6-0,95 в камеру сжигания 1, гдеуглеводородный газ конвертируетсявоздухом при 950-1200 С. Образовавшиеся продукты конверсии охлаждают вохладителе 2 до 100-900 С. Такой ино 0,тервал обусловлен тем, что температура в слое катализатора при минимальном и максимальном разбавлении продуктов сгорания азотом не должна бытьниже ЙОС. Часть охлажденных продуктов конверсии направляют в смеситель 3, куда подводят и азот, поступающий из воздухоразделительной усПредлагаемая установка позволяетполучать контролируемую атмосферу,близкую по составу и экзотермической,5 9789 но с меньшим количеством окислительных примесей. Например, получаемая в экзотермической установке при а = = 0,95 наиболее распространенная атмосфера содержит около 104 СО, а в предложенной установке получают атмосферу с содержанием 0,1-5,03 СО ио с содержанием влаги 0 - минус 30 С иоплюс 18 - минус 25 С по точке росы. Примерно такую же контролируемую ат мосферу из экзогаза получают в сложных и громоздких установках с блоками адсорбционной очистки и осушки от СО и НО. Предлагаемая установка путем применения относительно, простого обо" 15 рудования (воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от 0 ) позволяет получить атмосферу, близкую по составу к очищенной экзотермической атмосфере.По сравнению с неоцищенным экзогазом, получаемым в опытной экзотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной в предлагаемой установке, сокращает- ф ся более цем в 2 раза ( если ориентироваться на азот, изготавливаемый по ТУ 6-03-279-70 и содержащий 973 М ) от влаги - вымораживанием ( фреоновые агрегаты ) и силикагелем, Предлагае мая установка путем применения простого оборудования ( воздухоразделитель, смеситель, аппарат каталитической очистки от О ) позволяет получить близкую по составу атмосферу, 3 По сравнению с неочищенным экзога зом, получаемым в обычной экэотермической установке, стоимость готовой контролируемой атмосферы, полученной в предлагаемой установке, сокращается более, чем в 2 раза ( если ориентироваться на азот, изготавливаемый по ТУ 6-02-279-70 и содержащий 973 М). По сравнению с очищенным экзогаэом стоимость атмосферы, получаемой в предлагаемой установке, снижается в 5 раз,03 6Предлагаемая установка конструктивно проста.формула изобретения1. Установка для получения контро"лируемой атмосферы, содержащая, последовательно установленные генера"тор контролируемой атмосферы, смеситель и контактный аппарат, о т л и "чающая с я тем, что, с цельюулучшения качества контролируемой ат"мосферы и экономии дефицитных исходных газов, она снабжена разделителемвоздуха, соединенным со смесителемтрубопроводом подачи азота, и охлади- "телем, установленным на трубопроводеготовой атмосферы на выходе контакт" .ного аппарата.2. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабженаохладителем продуктов реакции, уста,новленным между генератором и смеси"телем, выход которого соединен трубопроводом со смесителем и с входомохладителя готовой атмосферы.3. Установка по пп. 1 и 2, о т л иц а ю щ а я с я тем, что она снабже"на установленным на трубопроводе,соединяющем охладители, регулирующимвентилем и соединенной с ним посредством импульсной линии термопарой, размещенной в слое катализатора контактного аппарата,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе ,1. Эстрин Б.И. Производство и применение контролируемых атмосфер. И.,"Иеталлургия", с, 66-71.2. Иаергойэ И.И., Петрук А.П. Контролируемые атмосферы в электрическихпечах. И., "Энергия",.1971, с. 21-26,рис. 3.3. Зстрин Б.И. Производство иприменение контролируемых атмосфер.И., "Иеталлургия"., 1973 с. 108,рис. 32.Ь. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н 2789910/26,кл. В 01 ) 7/00, 1979 (прототип), 978903Кацовскевич ставитель Нхрец Ж.Кастраж 5)арственногоизобретенийЖ"5 Раун йркова Т евактор О акаэ 9 Й 8 Т НИИПИ Госу по делам ОД 5 Москекомитета Си открытийская наб,илиал ППП "Патент , г Ужгород,орректоо . БутяодписноеСРд. 4/оектная, 4