Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

Скачать файл (15,10Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 111

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При строгом соответствии интенсивности испарения потреблению газообразного аммиака можно теоре тически получать в испарителе нулевое давление. Ес ли интенсивность испарения превышает потребление, то давление растет. Максимальное значение давления, от^ вечающее равновесной упругости паров при данной тем

пературе,		достигается			при	нулевом	потреблении.		Нор
мальные		условия		работы средств			регулирования		(дав
ления газообразного					аммиака, уровня			жидкого аммиа
ка)	обеспечиваются,				когда	давление		в испарителе		со
ставляет		4—6	ат	независимо от режима потребления						га-
за.
	Покажем, как это условие сказывается иа высоте объема испа
рителя.
•	Допустим,		что	вследствие		подключения		(отключения)		печи

(группы печем) производительность агрегата увеличивается (снижа ется) с 20 до 100% (максимально возможный показатель). По ус ловиям нормальной работы средств регулирования давление в испа рителе не должно быть более 7 и менее 3 ат.

Предполагаем, что за период времени переходного процесса / Р тепловой режим в испарителе сохраняется таким же, как до рас сматриваемого возмущения.

Обозначим количество образующегося в единицу времени ам миака через N, м3 /ч, максимальную производительность (по диссо циированному аммиаку)—через (Эд.а, м3 /ч, свободный объем испа рителя — через Vr , м3 .

Время, мин

Рис. 21. Испаритель аммиака:
а, — о б щ и / 1 вид испарителя аммиака		агрегата типа	Д А Ц 250/400; / — кор
пус;	2 — змеевик-теплообменник;	3 — патрон	электрообогревателя;

/ — вход диссоциированного аммиака; / / — выход		диссоциированного
аммиака;
б — характер изменения избыточного	давления в испарителе при двух-
позпцнопном регулировании:
/ — выключение электроподогрева;	2—включение	элсктроподогр'ева;
3 — заливка аммиака в испаритель

Разбаланс в выработке газообразного аммиака до возмущения составлял

N~^f	= a u		(а)
что обеспечивало		в испарителе давление 6 ат. За время tp	разбаланс
(в случае снижения производительности в 5 раз) увеличится до
Л Г - ^ = а 2 ,			(б)
а давление возрастет (по условию задачи) с 6 до 7 ат.
Тогда
Vr=*(as-a1)tp=		Q ^ P 4 = 0 , 4 < г д . „ / р .	(в)

Общий'объем испарителя принимают, исходя из необходимости размещения в жидком аммиаке средств электрообогрева и тепло обмена.

Время / р можно оценить, зная скорость движения газов в тру бопроводах и протяженность последних на участке испарителя: вы ход газообразного аммиака из свободного объема — вход диссоци ированного аммиака в змеевиковын теплообменник.

Максимально допустимый уровень жидкого аммиака по усло

виям максимального использования полезного объема	испарителя
принимаем равным 2 /з высоты испарителя. Тогда общий	его объем
К„ составит
V„=*3Vr.	(г)
ПРОИЗВОДСТВО БЕДНОЙ	\
ПРОИЗВОДСТВО БЕДНОЙ
АЗОТНО-ВОДОРОДНОИ СМЕСИ
ИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО АЗОТА
И ДИССОЦИИРОВАННОГО АММИАКА

Потребление кислорода в металлургии непрерывно растет, сообразно с чем с каждым годом увеличивается количество установок по производству кислорода, повы шается их номинальная производительность. Последнее обстоятельство позволяет снизить стоимость кислорода и повысить стабильность процесса.

Наряду с кислородом вырабатываются большие ко личества технического азота, содержащего кислород. Концентрация кислорода в техническом азоте зависит от кислородной установки, ее производительности и ко леблется в пределах от 0,5 до 5%. Чем выше производи тельность кислородной установки, тем меньше, как пра вило, среднее значение концентрации кислорода в тех ническом азоте.

Использование технического азота для приготовле ния защитной среды рационально прежде всего по эко номическим соображениям, так как такой способ полу чения бедного газа намного дешевле процесса, основан

ного	па сжигании диссоциированного				аммиака.
Стоимость защитного газа, приготовленного на тех
ническом		азоте, зависит	от	концентрации в нем кисло
рода	(см.	гл. X X I I ) .	При	больших	количествах газа

Рис. 22. Технологическая схема получения бедного газа типа Н«—N2 из технического азота и диссоциированного аммиака:

/ — у с т р о й с т в о

для предварительного

подогрева и

смешения;

2 — реак

ционный

аппарат

катализатором

для

гидрогенизации

кислорода;

3—

трубчатый

холодильник; 4 — фреоновый

холодильник; 5 — адсорбе

ры;

6 — воздуходувка;

7 — электровоздухоподогреватель;

ТА—

техничес

кий

азот;

ДА—

диссоциированный

аммиак;

QIQ — регулирование

соот

ношения;

р — то ж е ,

давления;

Я 2

0 2

— датчики

для

определения со

д е р ж а н и я

водорода

готовом

газе

кислорода

в техническом

азоте

соответственно

универсальным и экономически наиболее рентабельным методом очистки технического азота от кислорода явля ется метод каталитического гидрирования.

Установка в этом случае состоит из трех основных блоков: диссоциации аммиака, очистки технического азота от кислорода и осушки (рис. 22).

Технический азот из кислородной станции поступает в газгольдер, где его состав выравнивается, оттуда за сасывается газодувкой и подается в смеситель. Туда же направляется диссоциированный аммиак из блока дис социации (описан раньше). Смесь газов поступает в аппарат очистки, где происходит каталитическое гид-

6—391

рирование кислорода. Очищенный газ проходит после

довательно		трубчатый холодильник, фреоновую				камеру
и адсорбер1 .
Очистка		технического		азота от кислорода протекает
по реакции
Н 2 +	7 а О а ^	Н 2 0				(V-37)
и сопровождается большим выделением тепла:
Л # 2 9 8	16а к = — 57798		кал'моль.
Реакция (V-37) осуществляется на поверхности ка
тализатора		(Pd, Pt, Ni, Си) в области			внешней	диффу
зии, т.е. подчиняются			уравнению
т = р(С — С ) ,						(V-38)
где	т—количество		прореагировавшего		кислорода;
	Р— коэффициент		массоотдачи;
	С— концентрация 0 2			в объеме;
	С—концентрация		0 2	на поверхности.

Вэтом случае, как это нетрудно видеть из анализа уравнения (V-16), все тепло реакции выделяется в тон ком начальном слое.

Температура на поверхности катализатора. Оценим температуру на поверхности катализатора в диффузи онной области по методу, предложенному Д. К. ФранкКаменецким [25].

Встационарном режиме количество тепла, выделяю щееся на поверхности катализатора, должно быть равно количеству тепла, переданному газовому потоку.

Тогда справедливо следующее равенство (если пре небречь термодиффузией и стефановским потоком):

q№C = a(TB-Tr),			(V-39)
где АС—разность	концентраций	0 2 в газовом	объеме
и у поверхности зерен		катализатора в	начале