Indukcijsko zagrijavanje reaktora

Opis

Indukcijsko zagrijavanje reaktora - Kemijsko grijanje posuda

Imamo preko 20 godina iskustva u indukcijsko grijanje i razvili su, dizajnirali, proizveli, instalirali i pustili u pogon sustave grijanja posuda i cijevi u mnogim zemljama širom svijeta. Zbog toga što je sustav grijanja prirodno jednostavan i vrlo pouzdan, mogućnost grijanja indukcijskim pogonom treba smatrati preferiranim izborom.

Indukcijsko grijanje utjelovljuje sve pogodnosti električne energije koja se uzima izravno u proces i transformira u zagrijavanje točno tamo gdje je potrebna. Može se uspješno primijeniti na gotovo svaku posudu ili sustav cijevi kojima je potreban izvor topline.

Indukcija nudi brojne prednosti nedostupne drugim sredstvima i daje poboljšanu učinkovitost biljne proizvodnje i bolje radne uvjete jer nema značajne emisije topline u okolinu. Sustav je posebno prikladan za bliske reakcijske procese, poput proizvodnje sintetičkih smola u opasnom području.

Kao i svaki posuda za indukcijsko grijanje prilagođen je specifičnim potrebama i zahtjevima svakog kupca, nudimo različite veličine s različitim brzinama zagrijavanja. Naši inženjeri imaju dugogodišnje iskustvo u razvijanju izrađenih po mjeri indukcijski sustavi grijanja za širok spektar primjena u širokom spektru industrija. Grijači su dizajnirani da odgovaraju preciznim zahtjevima postupka i izrađeni su za brzo postavljanje na posudu bilo u našim radovima bilo na licu mjesta.

JEDINSTVENE KORISTI

• Nema fizičkog kontakta između indukcijske zavojnice i zagrijane stijenke posude.
• Brzo pokretanje i isključivanje. Nema toplinske inercije.
• Mali gubici topline
• Precizna kontrola temperature proizvoda i stijenke posude bez prekomjernog pucanja.
• Veliki unos energije. Idealno za automatsko upravljanje ili upravljanje mikroprocesorom
• Sigurno područje opasnosti ili uobičajeni industrijski rad na mrežnom naponu.
• Ujednačeno zagrijavanje bez onečišćenja uz visoku učinkovitost.
• Niski operativni troškovi.
• Rad na niskim ili visokim temperaturama.
• Jednostavno i fleksibilno za rukovanje.
• Minimalno održavanje.
• Dosljedna kvaliteta proizvoda.
• Samostalni grijač na brodu koji stvara minimalnu potrebnu površinu poda.

Dizajn indukcijskog grijača dostupni su metalnim posudama i spremnicima većine oblika i oblika koji se trenutačno koriste. U rasponu od nekoliko centimetara do promjera ili duljine od nekoliko metara. Blagi čelik, obloženi blagi čelik, čvrsti nehrđajući čelik ili posude od željeza mogu se uspješno zagrijati. Općenito se preporučuje minimalna debljina stijenke od 6 mm.

Dizajn jedinica snage kreće se od 1KW do 1500KW. Kod indukcijskih sustava grijanja nema ograničenja na ulazu gustoće snage. Sva postojeća ograničenja nameću se maksimalnom sposobnošću apsorpcije topline proizvoda, procesa ili metalurških karakteristika materijala stijenke posude.

Indukcijsko grijanje utjelovljuje sve pogodnosti električne energije koja se uzima izravno u proces i transformira u zagrijavanje točno tamo gdje je potrebna. Budući da se zagrijavanje odvija izravno u stijenci posude u kontaktu s proizvodom, a gubici topline su izuzetno mali, sustav je vrlo učinkovit (do 90%).

Indukcijsko grijanje nudi brojne prednosti nedostupne drugim sredstvima i daje poboljšanu učinkovitost proizvodnje biljaka i bolje radne uvjete jer nema značajne emisije topline u okolinu.

Tipične industrije koje koriste indukcijsko zagrijavanje:

• Reaktori i kotlovi
• Ljepljivi i posebni premazi
• Kemikalije, plin i nafta
• Prerada hrane
• Metalurška i obrada metala

• Zagrijavanje predgrijavanjem
• Premaz
• Zagrijavanje kalupa
• Ugradnja i nepodobnost
• Termički sklop
• Sušenje hrane
• Cjevovodno tekuće grijanje
• Zagrijavanje i izolacija spremnika i posuda

Uređaj HLQ indukcijskog linijskog grijača može se koristiti za aplikacije koje uključuju:

• Zračno i plinsko grijanje za kemijsku i prehrambenu preradu
• Grijanje vrućim uljem za procesna i jestiva ulja
• Isparavanje i pregrijavanje: trenutno podizanje pare, niska i visoka temperatura / tlak (do 800 ° C na 100 bara)

Prethodni projekti plovila i kontinuiranih grijača uključuju:

Reaktori i kotlovi, autoklavi, procesne posude, spremnici za odlaganje i odlaganje, kade, posudice i lonci, posude pod tlakom, isparivači i pregrijači, izmjenjivači topline, rotacijski bubnjevi, cijevi, posude s dvostrukim grijanjem

Prethodni projekt linijskog grijača uključuje:

Visokotlačni super zagrijani parni grijači, regenerativni grijači zraka, grijači podmazujućeg ulja, grijači jestivog ulja i ulja za kuhanje, plinski grijači uključujući grijalice dušikom, dušikom Argonom i katalitičkim bogatim plinom (CRG).

Indukcijsko grijanje je beskontaktna metoda selektivnog zagrijavanja elektroprovodljivih materijala primjenom izmjeničnog magnetskog polja za indukciju električne struje, poznate kao vrtložna struja, u materijalu, poznatom kao susceptor, čime se zagrijava susceptor. Indukcijsko grijanje već se dugi niz godina koristi u metalurškoj industriji u svrhu zagrijavanja metala, npr. Topljenja, rafiniranja, toplinske obrade, zavarivanja i lemljenja. Indukcijsko zagrijavanje provodi se u širokom rasponu frekvencija, od izmjeničnih frekvencija izmjenične struje od samo 50 Hz do frekvencija od desetaka MHz.

Pri određenoj frekvenciji indukcije, učinkovitost zagrijavanja indukcijskog polja povećava se kada je duži vodljivi put prisutan u objektu. Veliki čvrsti obradci mogu se zagrijavati na nižim frekvencijama, dok mali predmeti trebaju veće frekvencije. Da bi se objekt određene veličine mogao zagrijati, preniska frekvencija osigurava neučinkovito zagrijavanje, jer energija u indukcijskom polju ne generira željeni intenzitet vrtložnih struja u objektu. Previsoka frekvencija, s druge strane, uzrokuje nejednoliko zagrijavanje, jer energija u indukcijskom polju ne prodire u objekt, a vrtložne struje induciraju se samo na površini ili blizu nje. Međutim, indukcijsko zagrijavanje metalnopropusnih struktura propusnih za plin nije poznato u stanju tehnike.

Postupci katalitičkih reakcija u plinskoj fazi iz prethodnog stanja zahtijevaju da katalizator ima visoku površinu kako bi molekule reaktantnih plinova imale maksimalan kontakt s površinom katalizatora. Postupci iz stanja tehnike obično koriste porozni katalizatorski materijal ili mnogo malih katalitičkih čestica, prikladno podloženih, kako bi se postigla potrebna površina. Ti se postupci iz stanja tehnike oslanjaju na provođenje, zračenje ili konvekciju kako bi katalizatoru pružio potrebnu toplinu. Da bi se postigla dobra selektivnost kemijske reakcije, svi dijelovi reaktanata trebaju imati ujednačenu temperaturu i katalitički okoliš. Za endotermnu reakciju, brzina isporuke topline stoga mora biti što je moguće ravnomjernija u cijelom volumenu katalitičkog sloja. I provodljivost i konvekcija, kao i zračenje, suštinski su ograničeni u svojoj sposobnosti da pruže potrebnu brzinu i ujednačenost isporuke topline.

GB patent 2210286 (GB '286), koji je tipičan za stanje tehnike, podučava montiranje malih čestica katalizatora koji nisu električno provodljivi na metalni nosač ili dopiranje katalizatora kako bi ga učinio elektroprovodljivim. Metalni nosač ili materijal za dopiranje indukcijski se zagrijavaju i zagrijavaju katalizator. Ovaj patent podučava upotrebu feromagnetske jezgre koja centralno prolazi kroz sloj katalizatora. Poželjni materijal za feromagnetsku jezgru je silicijsko željezo. Iako je koristan za reakcije do oko 600 stupnjeva C., uređaj iz GB Patenta 2210286 pati od ozbiljnih ograničenja pri višim temperaturama. Magnetska propusnost feromagnetske jezgre znatno bi se razgradila pri višim temperaturama. Prema Ericksonu, CJ, "Priručnik za grijanje za industriju", str. 84–85, magnetska propusnost željeza počinje se razgrađivati ​​na 600 C, a efektivno se smanjuje za 750 C. Budući da u rasporedu GB '286, magnetski Polje u sloju katalizatora ovisi o magnetskoj propusnosti feromagnetske jezgre, takav raspored ne bi učinkovito zagrijavao katalizator na temperature veće od 750 C, a kamoli dosegnuo veće od 1000 C potrebne za proizvodnju HCN.

Smatra se da je aparat GB Patenta 2210286 također kemijski neprikladan za pripravu HCN. HCN nastaje reakcijom amonijaka i ugljikovodičnog plina. Poznato je da željezo uzrokuje razgradnju amonijaka na povišenim temperaturama. Vjeruje se da bi željezo prisutno u feromagnetskoj jezgri i u nosaču katalizatora u reakcijskoj komori GB '286 uzrokovalo razgradnju amonijaka i inhibiralo, a ne pospješivalo željenu reakciju amonijaka s ugljikovodikom u HCN.

Vodikov cijanid (HCN) važna je kemijska tvar koja se koristi u kemijskoj i rudarskoj industriji. Na primjer, HCN je sirovina za proizvodnju adiponitrila, aceton cijanohidrina, natrijevog cijanida i međuprodukata u proizvodnji pesticida, poljoprivrednih proizvoda, helatnih sredstava i stočne hrane. HCN je visoko otrovna tekućina koja vrije na 26 stupnjeva C. i kao takva podliježe strogim propisima o pakiranju i prijevozu. U nekim je primjenama HCN potreban na udaljenim mjestima udaljenim od velikih proizvodnih pogona HCN-a. Otprema HCN-a na takva mjesta uključuje velike opasnosti. Proizvodnja HCN-a na mjestima na kojima će se upotrebljavati izbjeći će opasnosti nastale tijekom njezinog prijevoza, skladištenja i rukovanja. Proizvodnja HCN-a na malo, primjenom postupaka iz stanja tehnike, ne bi bila ekonomski izvediva. Međutim, proizvodnja HCN-a na licu mjesta, kao i velika razmjera, tehnički je i ekonomski izvediva upotrebom postupaka i uređaja ovog izuma.

HCN se može dobiti kada se spojevi koji sadrže vodik, dušik i ugljik spoje na visokim temperaturama, sa ili bez katalizatora. Na primjer, HCN se obično dobiva reakcijom amonijaka i ugljikovodika, reakcija koja je vrlo endotermna. Tri komercijalna postupka za izradu HCN su Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), Andrussow i Shawinigan postupci. Ti se postupci mogu razlikovati po metodi stvaranja i prijenosa topline i po tome koristi li se katalizator.

Andrussowov postupak koristi toplinu koja nastaje izgaranjem ugljikovodičnog plina i kisika unutar volumena reaktora kako bi se osigurala toplina reakcije. BMA postupak koristi toplinu koja nastaje postupkom vanjskog izgaranja za zagrijavanje vanjske površine stijenki reaktora, što zauzvrat zagrijava unutarnju površinu stijenki reaktora i tako osigurava toplinu reakcije. Shawiniganov postupak koristi električnu struju koja prolazi kroz elektrode u fluidiziranom sloju kako bi se osigurala toplina reakcije.

U Andrussowovom procesu, smjesa prirodnog plina (smjesa ugljikovodičnih plinova s ​​visokim sadržajem metana), amonijaka i kisika ili zraka reagira u prisutnosti platinskog katalizatora. Katalizator obično sadrži nekoliko slojeva gaze od platine / rodijeve žice. Količina kisika je takva da djelomično izgaranje reaktanata daje dovoljnu energiju za prethodno zagrijavanje reaktanata na radnu temperaturu veću od 1000 ° C, kao i potrebnu reakcijsku toplinu za stvaranje HCN. Produkti reakcije su HCN, H2, H2O, CO, CO2 i tragovi viših nitrita, koji se potom moraju odvojiti.

U postupku BMA, smjesa amonijaka i metana struji unutar neporoznih keramičkih cijevi izrađenih od visokotemperaturnog vatrostalnog materijala. Unutarnja strana svake cijevi obložena je ili presvučena česticama platine. Cijevi se stavljaju u peć s visokom temperaturom i izvana se zagrijavaju. Toplina se vodi kroz keramičku stijenku do površine katalizatora, koja je sastavni dio zida. Reakcija se obično izvodi na 1300 ° C dok reaktanti dođu u kontakt s katalizatorom. Potreban toplinski tok visok je zbog povišene reakcijske temperature, velike reakcijske topline i činjenice da se koksanje površine katalizatora može dogoditi ispod temperature reakcije, što katalizator deaktivira. Budući da je svaka cijev obično promjera oko 1 ″, potreban je velik broj cijevi kako bi se udovoljilo proizvodnim zahtjevima. Produkti reakcije su HCN i vodik.

U Shawiniganovom procesu, energija potrebna za reakciju smjese koja se sastoji od propana i amonijaka osigurava se električnom strujom koja teče između elektroda uronjenih u fluidizovani sloj nekatalitičkih čestica koksa. Odsutnost katalizatora, kao i odsutnost kisika ili zraka, u Shawiniganovom postupku znači da se reakcija mora odvijati na vrlo visokim temperaturama, obično većim od 1500 stupnjeva C. Više potrebne temperature postavljaju još veća ograničenja na građevinski materijali za postupak.

Iako je, kako je gore otkriveno, poznato da HCN može nastati reakcijom NH3 i plinovitog ugljikovodika, poput CH4 ili C3H8, u prisutnosti metalnog katalizatora Pt skupine, još uvijek postoji potreba za poboljšanjem učinkovitosti takve procese i s njima povezane, kako bi se poboljšala ekonomija proizvodnje HCN-a, posebno za malu proizvodnju. Posebno je važno smanjiti potrošnju energije i prodor amonijaka, istovremeno povećavajući stopu proizvodnje HCN u usporedbi s količinom korištenog katalizatora plemenitih metala. Štoviše, katalizator ne bi trebao štetno utjecati na proizvodnju HCN promicanjem neželjenih reakcija kao što je koksiranje. Nadalje, poželjno je poboljšati aktivnost i život katalizatora koji se koriste u ovom procesu. Znakovito je da velik dio ulaganja u proizvodnju HCN ulaže u katalizator platinske skupine. Predmetni izum zagrijava katalizator izravno, umjesto posredno kao u prethodnom stanju tehnike, i time postiže ove desiderate.

Kao što je prethodno spomenuto, poznato je da indukcijsko zagrijavanje s relativno niskom frekvencijom pruža dobru ujednačenost isporuke topline pri visokim razinama snage objektima koji imaju relativno duge putove električne vodljivosti. Kada se reakcijskoj energiji osigurava endotermna katalitička reakcija u plinskoj fazi, toplina se mora izravno predati katalizatoru s minimalnim gubicima energije. Čini se da su zahtjevi jednolike i učinkovite isporuke topline katalitičkoj masi s velikom površinom, propusnom za plin, u sukobu s mogućnostima indukcijskog zagrijavanja. Predmetni izum temelji se na neočekivanim rezultatima dobivenim s konfiguracijom reaktora gdje katalizator ima novi strukturni oblik. Ovaj strukturni oblik kombinira značajke: 1) učinkovito duge duljine puta električne provodljivosti, što omogućuje učinkovito izravno indukcijsko zagrijavanje katalizatora na jednolik način, i 2) katalizatora s velikom površinom; ove značajke surađuju kako bi se olakšale endotermne kemijske reakcije. Potpuni nedostatak željeza u reakcijskoj komori olakšava proizvodnju HCN reakcijom NH3 i ugljikovodičnog plina.

Reaktori s indukcijskim grijanjem