Патент на изобретение №2199485

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2199485 (13) C2
(51) МПК 7
C01B3/36, C01B21/02
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 07.04.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2001114156/12, 23.05.2001

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

23.05.2001

(45) Опубликовано: 27.02.2003

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 1353725 A, 23.11.1987. SU 937327 A, 23.06.1982. GB 1598825 A, 23.09.1981. GB 1 597290 A, 03.09.1981.

Адрес для переписки:

410018, г.Саратов, ул.Усть-Курдюмская, 7А, кв.75, Д.В.Кондрашову

(71) Заявитель(и):

Кондрашов Дмитрий Валерьевич

(72) Автор(ы):

Брызгалин В.Н.,
Шилина В.В.,
Кондрашов В.И.,
Бондарева Л.Н.

(73) Патентообладатель(и):

Кондрашов Дмитрий Валерьевич

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТОВОДОРОДНОЙ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ


(57) Реферат:

Изобретение относится к производству азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве защитной атмосферы в промышленности. Сущность способа получения азотоводородной защитной атмосферы состоит в высокотемпературном сжигании углеводородных газов в слоях зернистого огнеупорного материала, объем которых увеличивают от предыдущего слоя к последующему при переменных объемных скоростях от 2500 до 250 ч-1, начиная сжигание при больших объемных скоростях и заканчивая при меньших, при этом отношение объемной скорости к удельной поверхности каждого слоя огнеупорного материала составляет 5-9, а объем каждого последующего слоя зернистого огнеупорного материала увеличивают на 5-10% по сравнению с предыдущим. Технический результат заключается в снижении в защитной атмосфере остаточного кислорода до 0,0001% по объему. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.


Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для получения азотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве защитной атмосферы в стекольной, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ получения защитной атмосферы сжиганием углеводородного газа на катализаторе (Эстрин Б.М. “Производство и применение контролируемых атмосфер”. М.: Металлургия. – 1973. – С. 105-110).

Недостатком данного способа является большое остаточное содержание примесей, приводящее к пониженным восстановительным свойствам контролируемых атмосфер.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения контролируемой атмосферы путем высокотемпературного сжигания углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала (Патент РФ 1353725, МКИ С 01 В 3/24).

Однако для производства стекла на расплаве металла данный способ не удовлетворяет требованиям к защитной атмосфере по содержанию в ней остаточного кислорода.

Недостатком способа является организация процесса высокотемпературного сжигания углеводородных газов в зернистом слое огнеупорного материала, где 60-80% объема аппарата отводится для прохождения реакций окисления и разложения углеводородов и только 20-40% объема остается для прохождения реакций гидрогенизации.

На таком коротком участке невозможно организовать плавное снижение температуры продуктов сжигания с 1700 до 600oС, а следовательно, и глубокого протекания реакций гидрогенизации кислорода, содержание которого достигает 0,0005% по объему, что не отвечает требованиям производства стекла на расплаве металла.

В предлагаемом изобретении, снижение содержания в защитной атмосфере остаточного кислорода предлагается осуществлять путем изменения времени контакта продуктов горения с поверхностью каждого слоя зернистого огнеупорного материала, равномерно увеличивая его к завершению процесса.

В предлагаемом изобретении снижение содержания в защитной атмосфере остаточного кислорода достигается тем, что высокотемпературное сжигание углеводородных газов ведут в зернистых слоях огнеупорного материала при различных объемных скоростях прохождения их в каждом слое. Объемная скорость меняется в пределах от 250 до 2500 ч-1, причем процесс начинают при больших объемных скоростях, и заканчивают при меньших. Регулирование объемных скоростей прохождения газа осуществляют величиной удельной поверхности и объемом слоев огнеупорной насадки. При этом в каждом слое должно соблюдаться отношение объемной скорости газа к удельной поверхности зернистого огнеупора, равное 59.

Таким образом устанавливается зависимость между объемной скоростью слоя /Vо. с/, объемом продуктов горения /Vп.г/, объемом слоя зернистого огнеупора /Vз.о/, удельной поверхностью слоя /F/ и выражается:
– объемная скорость равна Vо.с=Vп.г/Vз.о, ч-1;
– объем продуктов горения зависит от производительности принятого аппарата, м3/ч;
– объем слоя зернистого огнеупора зависит от конструктивных размеров аппарата, м3;
– удельная поверхность слоя равна F=Vо.с/59, м23.

Технология способа состоит в следующем. Смесь углеводородных газов с воздухом при коэффициенте расхода воздуха, равном 0,650,98, поступает в аппарат высокотемпературного сжигания на слой зернистого огнеупора с объемной скоростью 2500 ч-1, при этом соблюдается отношение объемной скорости газовой смеси к удельной поверхности слоя зернистого огнеупора, равное 59. Такие условия позволяют развить температуру в слое не ниже 1600oС, что способствует быстрому прохождению реакций окисления и разложения углеводородов на участке не более 10-15% от объема аппарата.

Для завершения реакций окисления углеводородов и прохождения реакций гидрогенизации кислорода необходимо увеличение времени контакта продуктов неполного горения с каждым последующим слоем огнеупора, т.е. снижение объемной скорости за счет увеличения объема последующего слоя огнеупора. Как правило, объем последующих слоев увеличивается на 510% от предыдущего, при этом соблюдается прежнее соотношение объемной скорости продуктов горения к удельной поверхности слоя зернистого огнеупора.

Такая организация сжигания углеводородных газов позволяет равномерно снизить температуру продуктов горения до 600oС, что способствует снижению содержания остаточного кислорода до 0,0001% по объему.

Полученные продукты высокотемпературного неполного сжигания углеводородных газов проходят каталитическую паровую очистку от оксида углерода при 180-240oС. После конверсии оксида углерода газовая смесь охлаждается в газовоздушных и газоводяных теплообменниках до 10oC.

Охлажденная газовая смесь поступает в один из трех поочередно работающих адсорберов, заполненных цеолитом, для окончательной осушки и очистки от диоксида углерода.

В таблице представлены параметры, заложенные в задание на разработку аппарата высокотемпературного неполного сжигания углеводородов.

Был разработан и изготовлен аппарат производительностью 800 нм3/ч по продуктам неполного сжигания углеводородного газа, прошедший промышленную проверку. Аппарат изготовлен производительностью 800 нм3/ч по продуктам неполного сжигания углеводородного газа. Процесс сжигания начинается при объемной скорости 2500 ч-1 и заканчивается при 250 ч-1. Аппарат разбивается на пять зон, при этом увеличивается объем каждой последующей зоны на 5%.

В первом слое зернистого огнеупора температура достигала 1650oС и равномерно снижалась до 580oС. Очищенные известными способами продукты неполного сжигания от влаги, оксида и диоксида углерода позволили получить азотоводородную защитную атмосферу следующего состава, в процентах объемных: водород от 0,5 до 16,0 (в зависимости от коэффициента расхода воздуха); азот – остальное.

Содержание примесей, не более: кислорода – 0,0001, углеводородов – 0,001, что соответствует требованиям технологического регламента производства стекла способом термического формования на расплаве металла.

Формула изобретения


1. Способ получения азотоводородной защитной атмосферы высокотемпературным сжиганием углеводородных газов в присутствии зернистого огнеупорного материала с последующей очисткой продуктов сжигания от примесей, отличающийся тем, что сжигание углеводородных газов ведут в слоях зернистого огнеупорного материала, объем которых увеличивают от предыдущего слоя к последующему при переменных объемных скоростях от 2500 до 250 ч-1, начиная сжигание при больших объемных скоростях и заканчивая при меньших.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение объемной скорости к удельной поверхности каждого слоя зернистого огнеупорного материала составляет 5-9.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем каждого последующего слоя зернистого огнеупорного материала увеличивают на 5-10% по сравнению с предыдущим.

РИСУНКИ

Рисунок 1


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.05.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006 БИ: 11/2006


Categories: BD_2199000-2199999