Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 143
Скачиваний: 0
Рис. 59. Технологическая схема получения особо чистого водорода из природного газа:
/ — печь |
конверсии |
природного |
газа |
с |
паром; |
2 — трубы |
реактора, |
заполненные катализатором; |
|||
3— теплообменник |
для пара; |
4— реакционный |
аппарат |
конверсии |
окиси |
углерода; |
5 — ресивер; |
||||
6 — компрессор; 7 — х о л о д и л ь н и к для |
балластного газа; 8— |
блок диффузионных ячеек; |
9 — теплооб |
||||||||
менник; |
10— |
электрогазоподогреватель; |
/ / — холодильник |
для особо |
чистого |
водорода; 12— холо |
|||||
дильник д л я |
конвертированного |
газа |
|
|
|
|
|
|
|
да и снижения расхода электроэнергии на компремнрование можно из газа также удалить углекислоту (отмывом водным раствором моноэтанолампном). Однако это не обязательно и к такому удалению не всегда целесо образно прибегать. Газ, очищенный от окиси углерода
(77% Н2 , 23% |
С 0 2 ) , направляется в ресивер и оттуда |
через систему |
фильтров в компрессор, где давление га |
за повышается до 30 ат. Далее, пройдя теплообменник и электрогазоподогреватель, газ поступает в блок диффу зионных ячеек. Чистый водород после ячеек охлаждает ся и подается к потребителю.
Балластный газ (содержит около 20% Н2 ) охлажда ется п направляется через регулятор давления типа «до себя» в свечу или утилизируется.
Диффузионные ячейки выполняют или на основе тон кой фольги (0,05—0,10 мм) пли их изготавливают из трубки диаметром 3 мм с толщиной стенок 0,15 мм.
Во всех случаях используют сплавы на основе пал ладия. Чистый палладий не применяют, поскольку фазо вый переход у него (при температуре 300—310° С) со пряжен с объемными изменениями, вызывающими хруп кость и преждевременный выход из строя. Наиболее распространенным сплавом палладия является сплав Pd—Ag, содержащий 23% Ag, в котором практически выравнены параметры решеток а- и р-фаз. Этот сплав де шевле чистого палладия, а его проницаемость при всех прочих одинаковых условиях почти в 2 раза выше.
Для того чтобы стойкость диффузионных ячеек не снизилась в результате попадания паров масла от ком
прессора, |
желательно применять |
машины |
с |
сухим |
уп |
|
лотнением |
или |
же предусмотреть |
надежную |
систему |
||
фильтров |
(см. ниже). |
|
|
|
|
|
Производство |
особо чистого водорода из аммиака. |
Ус |
||||
тановка для приготовления особо |
чистого |
водорода |
из |
диссоциированного аммиака разработана Центроэнергочерметом.
Сообразно технологической схеме диссоциированный аммиак из ресивера забирается четырьмя компрессора ми и при давлении 30 ат подается в блок диффузионных ячеек, пройдя предварительно систему специальных фильтров, теплообменник и газоподогреватель.
Блок состоит из десяти толстостенных муфелей, вы полненных из стали Х18Н10Т. Рабочая часть муфеля со ставляет примерно '/з от всей его длины. В каждом му-
162
феле имеется свой автономный электрообогрев с тремя самостоятельно регулируемыми тепловыми зонами. Бла годаря такому устройству создана возможность регули-
Балластный |
Сырой |
Узел Б |
газ |
газ |
Рис. 60. Блок диффузионных |
ячеек |
|||||
ЦЭЧМ - VI: |
|
|
|
|
|
|
/ — |
штуцер; |
2—верхняя |
мембрана; |
|||
3—'нижняя |
|
мембрана; |
4— |
гибкая |
||
проницаемая |
прокладка; |
5 — внут |
||||
ренний контейнер |
(коллектор |
сыро |
||||
го |
газа); |
6 — наружный |
контейнер |
|||
(коллектор |
|
чистого |
водорода); |
|||
/ — вход |
сырого |
газа; |
/ / — выход |
|
|
Чистый |
балластного газа; |
/ / / |
— выход |
чи |
||||
|
|
водород |
|
стого водорода |
|
|
|
|
|
|
рования температуры |
в |
рабочей |
части |
муфеля |
с |
точ |
||||
ностью до ± 1 — 2 |
град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В рабочей части муфеля помещен узел |
диффузион |
|||||||||
ных ячеек. Элемент ЦЭЧМ-VI* состоит |
из |
двух |
гофри |
|||||||
рованных тонких |
дисков, |
изготовленных из |
сплава на |
|||||||
основе палладия, |
между |
которыми |
проложена |
гофриро |
||||||
ванная сетка |
из |
стали |
X18IT10T. Диски |
друг |
с |
другом |
||||
соединяются |
сваркой. |
Устройство |
диффузионного |
эле- |
||||||
1 Авт. свнд. |
Ш 289053. — «Бюл. нзобр. и |
тов. |
знаков», |
1971, |
||||||
№ 1, с. 28. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11* |
- 1 6 3 |
мента и узла схематично показано на рис. 60. Продиффундировавший через диски водород попадает в коллек тор, а из него водород, пройдя теплообменник и холо дильник, направляется к потребителю. Балластный газ,
.содержащий примеси N H 3 и около 30% Нг, покидает муфель, попадает в колектор, и оттуда, пройдя холо-
ЗАйО |
, |
м |
! |
Рнс. 61. |
Технологическая |
схема получения особо |
чистого водорода |
из аммиака: |
|||
1 — расходное хранилище |
жидкого |
аммиака; 2 — испаритель |
высокого |
давле |
|||
ния; |
3 — диссоцнатор |
высокого |
давления; |
4 — трубчатый |
холодильник; |
||
5 — фильтр; 6 — блок диффузионных |
ячеек; 7— |
холодильник |
балластного' |
газа; |
|||
8 — холодильник особо чистого водорода; 9 — вакуум - насос |
|
|
|
дильник, направляется через узел регулирования давле
ния на утилизацию. |
|
|
|
Для поддержания стабильной проницаемости |
нужно |
||
не только регулировать давление и температуру |
в муфе |
||
лях, но также обеспечивать определенную концентрацию |
|||
водорода |
в балластном газе. |
Поэтому регулирование |
|
давления |
в системе осуществлено с коррекцией по водо |
||
роду. При давлениях не выше |
10 ат может быть |
приме |
нен бескомпрессорный способ получения особо чистого водорода из аммиака. В этом случае используется «соб ственное» давление паров аммиака.
Рассмотрим этот способ более подробно (рис. 61). Жидкий аммиак из цистерны подается в испаритель с помощью сжатого азота. Теплоносителем в испарителе
164
\
служит горячая вода. Газообразный аммиак под давле нием 10 ат направляется в диссоциатор высокого дав ления.
Фирма «Ниппон Дзюи-Суйсо К°» (Япония) применя ет оригинальную конструкцию такого диссоциатора (см.
рис. 61). Он состоит |
из футерованного внутри кожуха, |
||||
в котором |
свободно подвешены восемь |
нихромовых |
труб, |
||
заполненных катализатором. Трубы |
в верхней части дис |
||||
социатора |
герметизируют. В этом |
узле должна |
быть |
||
обеспечена |
не только |
плотность, но и |
электроизоляция |
труб от кожуха, так как нагрев труб осуществляется под водом напряжения непосредственно к верхней их части.
Внизу к трубам приварены нихромовые |
перемычки, обес |
|||||
печивающие цепь. Питаниетруб |
производится |
от понизи |
||||
тельного |
автотрансформатора. |
Дальнейшее |
движение |
|||
газов аналогично описанному выше и |
видно |
из рис. 61. |
||||
Балластный газ содержит |
около 35% Н2 |
и 6% N H 3 |
||||
(остальное—азот). Это |
обусловливает расход |
67 кг ам |
||||
миака на 100 м3 (при нормальных условиях) |
особо чис |
|||||
того водорода. Несмотря |
на неоспоримые достоинства |
|||||
такого диссоциатора, он, однако, очень |
сложен |
по кон |
||||
струкции и в эксплуатации. Большей |
надежностью об |
|||||
ладают |
диссоциаторы с |
косвенным |
электрообогревом |
|||
или газовым обогревом. |
В последнем |
случае |
должны |
быть использованы толстостенные жароупорные трубы центробежного литья.
Г л а в а VIII |
|
|
|
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, РАСЧЕТ |
|
|
|
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КАМЕР |
|
|
|
КАТАЛИТИЧЕСКОГО СГОРАНИЯ |
|
|
|
Основным |
звеном многих процессов |
приготовления |
|
защитного газа является частичное сжигание |
газо-воз- |
||
душной смеси |
(при коэффициенте избытка |
воздуха 0,5— |
|
0,95), которое |
осуществляется в специальных |
камерах. |
Сжиганию подвергаются различные сетевые газы (при
родный, коксовый, городской), сжиженные газы |
(про |
|
пан, бутан), |
жидкое топливо (керосин, различные |
мас |
ла), водород, |
аммиак. |
|
Как правило, противодавление в камерах бывает вы соким (500—1500 мм вод. ст.)..
165