Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1254
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_191764.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=191764&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB191764A
[]
Усовершенствование технологических процессов производства железа. Померой МакЭлрой, проживающий по
адресу: 711, G Street, N.W., Вашингтон, округ Колумбия, США. Граждане Соединенных Штатов Америки
настоящим заявляют о характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно
описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к процессам производства
железа, в которых часть горячих восстановительных газов отводится из доменной печи на уровне ниже
обычного верхнего выходного отверстия, при этом эта часть может быть охлаждена и частично возвращена в
более высокую зону печи. Изобретение представляет собой способ управления работой печей, в которых
горячие восстановительные газы образуются в поде из кокса путем подачи предварительно нагретого
воздуха. В контексте данного изобретения такие печи можно рассматривать как состоящие из двух отдельных
частей аппарата: пода и шахты. Согласно нашему изобретению, объем отводимых восстановительных газов
регулируется таким образом, что он соответствует объему газов, поднимающихся по шахте, и обеспечивает
существенное чистое осаждение углерода внутри шахты.
Изобретение также заключается в процессе, в котором соотношение регулируется таким образом, что
объемное соотношение CO:CO2 в отходящих газах не превышает 60:40, или что температура газов,
выходящих из шахты, не превышает 250°C. Количество газа, проходящего вверх по шахте, пропорционально
совершаемой в ней работе восстановления, так что используется не менее 50% скрытой энергии сгорания
газа по сравнению с обычными 30% или около того. Наше изобретение относится к печам, в которых
восстановительные газы образуются внутри печи в результате сгорания кокса в потоке предварительно
нагретого воздуха, в отличие от печей, в которых регенерированные печные газы подаются через фурмы
вместо воздушного потока. Мы обнаружили, что, регулируя относительное соотношение отводимых и
поднимающихся газов в такой печи, можно снизить температуру дутья и увеличить его объем до количества,
превышающего 70 кубических футов на фунт углерода, загруженного в печь.
В предшествующих технических решениях содержались различные инструкции относительно обработки
отводимых газов. Согласно одному из ранее предложенных вариантов, газы отводятся при температуре около
1400 °C и возвращаются при температуре около 8000 °C. Согласно другому ранее предложенному варианту,
отведенные газы обрабатываются для удаления цианида и побочных продуктов, прежде чем они
возвращаются на более высокий уровень печи. Однако наше изобретение касается регулирования
относительного количества отводимых газов. Регулируя четыре параметра — объем дутья, температуру
дутья, количество отводимого газа и количество возвращаемого охлажденного газа — мы можем обеспечить
точное регулирование работы печи для компенсации изменяющихся условий эксплуатации. Отводимый газ
уносит с собой значительную часть соленых веществ из пода, которые в противном случае передавали бы
существенное количество тепла из пода в шахту за счет их дальнейшего испарения и конденсации. Кроме
того, благодаря отложению углерода в упомянутой выше шахте, часть углерода, сгоревшего в топке,
возвращается туда.
Эти два эффекта обеспечивают существенную экономию количества кокса, необходимого для поддержания
высокой температуры пода, 1400-1500 °C. Тепловая работа плавки железа из заданных материалов, то есть
количество тепла или энергии, которое необходимо подать в печь и эффективно использовать для
поддержания ее работы, может быть рассчитана на основе следующих факторов: которые известны или
которые можно легко определить в каждом конкретном случае. Значительная часть необходимой энергии
поглощается в хорошо изученных эндотермических химических реакциях, а большая часть расходуется на
физический нагрев материалов, производимых и подаваемых печью; и специалисты в данной области могут,
как уже говорилось, приблизительно оценить теоретические потребности в энергии при плавке. В качестве
примера, иллюстрирующего принципы, лежащие в основе настоящего изобретения, удобно рассмотреть
производство чугуна, содержащего 4% углерода, 2% кремния, фосфора, серы и марганца вместе взятых, и
94% железа, из гематитовой руды и известняка в соотношении 2 фунта руды и 0,7 фунта камня, при этом на
каждый фунт чугуна приходится 1 фунт шлака.
Для кон- Помимо железа, углерод будет рассматриваться так, как если бы он составлял 2 процента. Кремний
и образование сульфида кальция в шлаке будут игнорироваться, как и другие факторы. Энергию,
необходимую для производства одного фунта или килограмма такого чугуна из этих материалов, можно
суммировать в единицах тепловой энергии в фунтах Цельсия или калориях. . То есть, общая полезная работа,
выполненная в ходе этой плавильной операции, эквивалентна 2858 единицам тепловой энергии по Цельсию
на фунт металла. Кроме того, существуют неизбежные потери тепла, связанные с охлаждающей водой,
излучением и т. д., которые для данной печи и данной температуры являются постоянной функцией времени
и изменяются в расчете на фунт металла обратно пропорционально скорости производства. Фактор
охлаждения и излучения, требующий определенного расхода топлива, изменяется в зависимости от условий.
Поскольку для наших целей это не является существенным, можно принять его равным 800 единицам тепла
на фунт металла, из которых 500 единиц, как предполагается, требуются в поде и 300 единиц в шахте, что
делает общую работу равной 3658 единицам на фунт металла. Теоретически, энергия для этой работы может
быть обеспечена полным сгоранием (до CO2) 0,45 фунта углерода, что, включая 0,04 фунта углерода в
металле, указывает на теоретический расход 0,55 фунта кокса с 90-процентным содержанием
фиксированного углерода на фунт металла.
Однако на практике потребление кокса обычно почти вдвое превышает эту цифру, при этом эффективность
переработки руды и металла такого качества составляет около 50 процентов. Низкая эффективность
объясняется тем, что лишь около одной трети углерода в топливе составляет... Как правило, потери энергии
при взрыве компенсируются потерями в виде явного тепла в верхних слоях газов. Большие теплопотери
обычно происходят при использовании отходов из печи. Целью настоящего изобретения является
установление корреляции между использованием энергии топлива и выполняемой работой, чтобы свести к
минимуму потери энергии, как свободной, так и скрытой, при работе доменной печи. Теоретически, вся
работа, связанная с выплавкой железа и ферросплавов, за исключением, возможно, восстановления
кремнезема и т. д., может быть выполнена при температурах ниже 1400°C. Полезная работа при
температурах 1400°C и выше в значительной степени заключается в поддержании температуры,
противодействуя охлаждению и излучению. В приведенном примере полезная тепловая мощность печи
оценивается в 140 + 500 = 640 единиц на фунт металла, а тепловая мощность вала - 3018 единиц.
Работы по устройству очага составляют около 17 процентов от общего объема. Для сгорания 1 фунта
углерода до CO, происходящего в поде доменной печи, требуется 5,63 фунта воздуха, содержащего 1
процент влаги. При предварительном нагреве углерода в валу до температуры пода, скажем, 1400°C,
тепловая мощность составляет 2430 + 580 или 3010 единиц на фунт углерода. Однако при этой температуре
образующиеся 6,63 фунта газа (CO и N2) уносят 2505 единиц, оставляя для работы только 505 единиц при
указанной температуре. Согласно общепринятым источникам по средним удельным теплоемкостям, это
количество теплоты, соответствующее диапазону температур от теоретической температуры сгорания до
температуры горения в очаге 1400°C. Из 505 единиц энергии, доступных при температуре 1400°F, 181
единица поглощается при разложении 0,0563 фунтов водяного пара, переносимого воздушным потоком, —
таким образом, 324 единицы остаются доступными для собственно работы печи; это составляет всего 4
процента от 8100 единиц общей энергии сгорания 1 фунта углерода.
Однако к этому следует добавить и тепловое воздействие воздушного потока. В приведенной ниже таблице
для каждых 100% температуры дутья от 0 до 1000 °C показано соответствующее количество теплоты дутья,
количество теплоты, доступное при 1400 °C, и отношение этого количества теплоты к общей энергии, все это
на основе 1 фунта углерода, сожженного с воздухом (1% влажности) до CO в поде, причем общая энергия
представляет собой количество теплоты, поступающей от дутья, плюс теоретическое общее количество
теплоты сгорания углерода. В таблице показано, что даже при самых высоких температурах дутья,
используемых в настоящее время, лишь около 19 процентов энергии, подаваемой в печь, доступно при
температуре 1400 °C, а при легко достижимой температуре дутья, скажем, 500 °C, доступное тепло в поде при
температуре 1400 °C составляет всего 12 процентов от общей энергии. Энергия топлива переносится газом,
выходящим из топки, и состоит из явной теплоты сгорания газа при температуре топки и скрытой энергии
сгорания CO. Энергия, используемая для работы вала, представляет собой эту сумму, уменьшенную на
количество тепла, поглощенного углеродом при нагреве до температуры топки газом.
Таким образом, энергия, приложенная к валу, составляет при температуре горна 1400°, 2505 + 5670 - 580 или
7595 единиц на фунт углерода в газе или на фунт углерода, сгоревшего с воздухом в горне. Энергия,
выделяемая валом, остается постоянной на фунт углерода независимо от температуры дутья, а отношение
тепла пода к общей энергии прямо пропорционально температуре дутья. Увеличение соотношения
составляет примерно 1,5 процента от общей энергии на каждые 100 градусов повышения температуры дутья.
Когда работа в поде, как в приведенном примере, составляет 17 процентов от общей работы при всех
температурах дутья ниже 900 градусов, соотношение тепла в поде становится непропорциональным
соотношению работы в поде, и для удовлетворения потребности в работе в поде необходимо сжечь в нем
количество углерода, превышающее количество, достаточное (в виде горневого газа) для работы шахты.
Избыток углерода в поде по сравнению с потребностью в углеродистом газе в шахте обратно пропорционален
температуре дутья.
При прочих равных условиях, избыток газа, производимого в топке, по сравнению с потребностями шахты
остается постоянным. Как правило, для дальнейшего повышения температуры дутья достаточно просто
увеличить количество углерода, необходимого в шихте. Полная энергия сгорания горных газов,
поднимающихся по шахте, доступна для работы шахты только в той мере, в какой кислород поступает из
твердых материалов. гематиты — руда, содержащая кислород и металл в количестве 94%. Fe и 2 процента.
Кремния достаточно для окисления 0,32 C из CO до CO2, а помимо этого, кислород для превращения CO в
CO2 в шахте может поступать только из CO из пода в реакции, в результате которой 2CO дают C и CO2 с
выделением 38 880 калорий; один эквивалент CO восстанавливается до углерода, а другой эквивалент
окисляется до CO2. Как известно, эта реакция происходит в шахте одновременно с восстановлением оксидов
и прокаливанием карбонатов, однако в прежней практике высокие температуры, то есть избыток свободной
энергии, вызывали обратную реакцию.
Осаждение углерода компенсируется его газификацией до CO, и происходит... ция "или окисление в валу." В
данном изобретении, ограничивая количество и, при необходимости, температуру горного газа, протекающего
через шахту, ограничивается подача свободной энергии (явной теплоты), и, соответственно, выделяется
скрытая энергия CO. Поэтому мы считаем, что скрытая энергия горневого газа равна энергии реакции. 1620
Единиц тепла на фунт углерода, содержащегося в газе в виде CO. Таким образом, общая энергия газа из печи
при температуре 1400° составляет 1925 + 1620 или 3545 единиц на фунт, и при выделении этой энергии
откладывается 0,5 фунта углерода на каждый фунт углерода в виде CO, участвующего в реакции, при этом
другая половина такого CO превращается в CO2. Образовавшийся углерод пригоден для восстановления
металлов, при этом углерод окисляется с поглощением тепла, превращаясь как в CO, так и в CO2, причем
относительное количество каждого из них зависит от температурных условий. Очевидно, что 2CO,
образующийся при восстановлении железа, кремния и т. д. в более горячих зонах, может распадаться на C и
CO2 в верхних, более холодных областях, так же как и CO, образующийся из кислорода воздуха в поде.
Это не имеет значения, поскольку чистые результаты не имеют значения. окисляет 3CO до 3CO2 напрямую,
или сначала окисляет 3C до 3CO, который затем реагирует с дополнительным 3CO, образуя 3C и или сначала
реагирует с 30, при этом образовавшийся 3CO затем распадается на 1,5 C и 1,5 CO2, или с 2C с
образованием CO и CO2 с последующим разложением CO на 0,5 C и 0,5 CO2. Целью настоящего
изобретения является повышение эффективности за счет окисления углерода до CO, а не только до CO, и
при этом, поддерживая восстановительные условия, мы используем в шахте минимум свободной энергии и
максимум скрытой энергии за счет осаждения углерода из CO. Поэтому, чтобы согласовать работу с
энергоснабжением, мы засчитываем в счет тепловых потребностей теплоту образования CO2 из твердого
углерода, эквивалентную рудному кислороду. Это равносильно зачету энергии кислорода руды в счет
выполненной работы. В приведенном примере рудного кислорода достаточно для преобразования 0,16 C в
CO2, и общая потребность составляет 3658 - 1296 = 2362 единицы, из которых 1722, как предполагается,
необходимы в шахте и 640 в поде.
Затем валу теоретически потребуется 1722 или потенциально откладывается 0,24 С, и из этого количества
кислород руды может окислить 0,16. C превращается в CO2, что приводит к чистому осаждению 0,08 C и
превращению 0,24 + 0,16 = 0,40 C в CO2. Это в точности то же самое, как если бы кислород руды окислил 0,32
C из CO до В результате осаждения 0,08 C и образования CO2, эквивалентного 0,08 C, происходит то же
самое, что и если бы кислород руды окислил 0,32 C до CO, а затем вместе с 0,48 C в виде CO из горна осадил
0,40 C с превращением 0,40 C в CO2. По сути, количество CO2, образующегося в валу, зависит от баланса
между осаждением углерода в ходе реакции. Газификация углерода или «растворение» путем обратного
процесса. Как уже говорилось, определяющим фактором является поступление свободной энергии, которая,
«если она велика, как это было принято ранее, при противоточном рекуперировании тепла, происходящем в
доменной печи, переносит зону высокой температуры почти до самого верха (независимо от высоты дымовой
трубы) с последующей высокой газификацией и небольшим выделением скрытой энергии CO до тех пор, пока
контакт с холодной загрузкой в верхней части не вызовет поглощение тепла и быстрое образование CO2 с
потерей в виде явного тепла в верхнем газе значительной части тепла, которое приписывается этому
образованию».
Принципы противоточного движения нарушаются в том случае, что входящий заряд сразу же сталкивается с
горячим насыщенным газом. В шахте потребности в энергии для данной руды определённы, и любой избыток
энергии, превышающий необходимые нормы, просто не используется. В данном изобретении мы таким
образом распределяем энергию газа, поднимающегося по валу, между работой, совершаемой в валу, чтобы
использовать любой желаемый процент энергии такого газа, и обычно используем не менее 50 процентов
скрытой энергии сгорания газа, проходящего через вал, по сравнению с обычными 30 процентами или около
того. В обычной практике проблемы с обогревом усугубляются накоплением летучих солей, которые отнимают
тепло у пода, унося его в шахту, где оно не нужно, и ограничивая долю тепла, доступного в поде, которая
может быть использована непосредственно для плавки, и, следовательно, устанавливая предел для загрузки.
При определении необходимого количества кокса мы сначала оцениваем потребности в поде и шахте для
плавки конкретной руды и флюса в соответствии с вышеизложенными теоретическими соображениями.
Затем мы выбираем температуру дутья, которая вызовет значительное образование газа в поде сверх
потребностей шахты, и рассчитываем количество углерода, необходимое в поде при этой температуре.
Избыток газа отводится к горну или вблизи него и может быть в любом необходимом количестве либо для
нагрева дутья, либо для сжигания в котлах, либо для других целей. Обычно мы производим достаточно газа
для печей и котлов. Из количества углерода в поде, рассчитанного, как указано выше, мы вычитаем чистое
количество, которое, по оценкам, откладывается в шахте при выделении полной скрытой энергии CO,
необходимой там. Это позволяет определить количество углерода, которое необходимо использовать в
качестве топлива, относительно количества произведенного металла. Прибавив к этому содержание углерода
в металле и разделив на содержание углерода в используемом коксе, получаем коксовое соотношение и,
следовательно, долю шихты. В приведенном примере 640 тепловых единиц оцениваются как количество
энергии, необходимое для работы пода на фунт металла, а 0,48 фунта Цельсия — как теоретическая
потребность в энергии для вала.
Как показано в таблице, при температуре 400°C в топке можно получить 640 единиц продукции из 0,73 фунта
углерода, а при 5000°C достаточно 0,63 фунта углерода. Превышение температуры на 0,5 °C для вала
составляет, соответственно, 0,23 и 0,13, а тепловая мощность взрыва составляет 402 и 436 единиц.
Теплотворная способность газа на выходе из пода составляет 2505 плюс 5670 или 8175 единиц на фунт
содержащегося углерода, так что меньшее количество избыточного подового газа (0,13 °C) имеет тепловую
мощность 1062 единицы, что при КПД использования 41% даст 436 единиц, необходимых для дутья; только
явная теплота газа, содержащего 0,23 °C, составляет 576 единиц, что в эффективном регенераторе или
рекуператоре обеспечило бы 402 единицы теплоты дутья. При температуре воздуха 450°C, 0,68°C в поде
обеспечит достаточный запас для нагрева воздуха и для дополнительного газа в шахте (необходима
небольшая корректировка требований к шахте, чтобы учесть нагрев углерода в поде, соответствующий
отводимому газу). В этом случае содержание углерода в поде можно определить по цене 0,68 за фунт
металла.
Чистое осаждение в валу из газа, содержащего 0,52 С, составит 0,1 С. Это оставляет 0,58 С в качестве
необходимого топлива, и, включая 0,04 С для металла, это указывает на необходимость загрузки 0,7 фунта
90-процентного кокса на фунт чугуна. В этом случае газ, содержащий 0,16 С из шахты, или около 23
процентов от общего количества горневого газа, может быть отведен в сторону. Заправка топливом,
содержащая 0,58% углерода, примерно в 1,65 раза превышает необходимое количество углерода (0,35
фунта), при этом полное сгорание до CO2 обеспечивает 2858 тепловых единиц, что является теоретическим
показателем поглощения энергии при производстве 1 фунта металла. Мы обнаружили, что требуемое
количество углерода в топливе никогда не превышает более чем вдвое этот теоретический показатель. Такой
способ работы предоставляет несколько возможностей для точной регулировки работы печи. При недостатке
тепла в топке мы можем повысить температуру дутья. Однако мы обнаружили, что отвод газа снимает с пода
нагрузку, которая в противном случае легла бы на него, а именно испарение и разложение щелочей,
присутствующих в небольших количествах почти во всех материалах, используемых в производстве железа, и
которые накапливаются в печи в результате их испарения из пода, а также конденсации и поглощения в
нисходящей шихте.
Было установлено, что концентрация щелочей, переносимых газом в нижних зонах, особенно вблизи фурм,
значительна во многих печах, и, как уже говорилось, они существенно увеличивают работу пода, многократно
испаряясь и разлагаясь с образованием и разложением цианидов по мере циркуляции между подом и шахтой,
поглощая энергию при высокой температуре и отдавая ее в результате разложения и конденсации при более
низких температурах, тем самым увеличивая отношение работы пода к общей работе, или, другими словами,
поглощая значительную часть тепла, доступного в поде, тем самым ограничивая его долю, пригодную для
собственно плавильной работы, и, следовательно, устанавливая предел нагрузки на под. Мы отводим эти
щелочи и цианиды в виде паров и дыма в отводимых газах, предотвращая тем самым их накопление, снижая
нагрузку на под и, следовательно, уменьшая необходимость в значительном избытке углерода в поде по
сравнению с потребностями шахты, или, наоборот, позволяя увеличить нагрузку относительно углерода,
сжигаемого в поде, и, следовательно, увеличить производительность без увеличения объема воздуха
(скорости привода) или температуры дутья.
Мы обнаружили, что при применении настоящего изобретения к печам, которые некоторое время находились
в режиме дутья, температуру дутья со временем можно постепенно снизить. Это представляет собой
снижение теплоты в топке и может быть связано с отводом солей при отводе горячего газа, предотвращая или
уменьшая накопление таких веществ, что приводит к снижению потребности в тепле в топке, или, другими
словами, к увеличению доли тепла в топке, доступной для нагрева металла и шлака, а также для выполнения
другой полезной работы. При небольших объемах отводимого газа или если температура отводимого газа
относительно низкая, например, 1000 °C или ниже, целесообразно выбирать руды и другие загружаемые
материалы с как можно меньшим содержанием щелочей. В реальных условиях эксплуатации отвод газа
может регулироваться в соответствии с температурой верхней границы зоны сгорания, содержанием CO2 в
верхнем газе и потребностями в газе для нагрева дутья. Как уже говорилось, обычно мы регулируем
соотношение кокса в шихте таким образом, чтобы в печи наблюдался существенный избыток углерода по
сравнению с теоретическими потребностями; количество отводимого газа затем может быть отрегулировано
таким образом, чтобы энергия газа, проходящего через шахту, использовалась практически полностью, о чем
свидетельствует тот факт, что верхний газ практически не содержит CO и имеет примерно ту же температуру,
что и поступающий материал.
Достигается любая желаемая степень использования, не превышающая 100 процентов, и даже в случае
самых тугоплавких руд и высококачественных ферросплавов мы отводим газ до тех пор, пока объем не будет
достигнут. 40:GO, а максимальная температура составляет не более 2500 °C. При быстром вращении любая
работа восстановления, обжига и предварительного нагрева, которая не выполняется в валу, переходит на
работу пода и изменяет соотношение работы пода и работы вала. Такие изменяющиеся условия могут быть
компенсированы повышением или понижением температуры дутья, и в настоящем изобретении, при прочих
равных условиях, отвод горячего насыщенного газа позволяет использовать температуры дутья, значительно
превышающие те, которые были признаны практически осуществимыми в предыдущей практике, тем самым
увеличивая теплоту пода без увеличения количества углерода, сжигаемого в воздухе. Отведение газа
позволяет использовать высокую температуру дутья без увеличения верхнего нагрева и снижения верхнего
соотношения CO2. Отведение газа также, как отмечалось выше, увеличивает объем подаваемого воздуха
относительно количества загружаемого кокса, что является противоположностью уменьшению количества
кокса относительно объема воздуха.
В данном изобретении больше углерода возвращается в топку, и требуется меньшее количество топлива. В
ранее существовавшей практике объем взрыва в 70 кубических футов на фунт топливного углерода (углерод
кокса, за вычетом углерода в металле) никогда не достигался за счет газификации или окисления.
Газификация или «растворение» углерода, то есть с точным балансом между газификацией и осаждением,
при котором весь углерод, заряженный в качестве топлива, достигает топки для сжигания с воздухом, и 71,4
кубических фута сухого воздуха (0°C и 760 м³/м³) могут быть поданы на каждый фунт углерода или 70,7
кубических футов воздуха с 1% влажности. Однако при значительном отложении углерода, как в настоящем
изобретении, то есть когда отложение превышает газификацию или «растворение», в топке сжигается больше
углерода, чем загружается в качестве топлива, и объем воздуха пропорционально увеличивается по
сравнению с объемом, соответствующим загрузке топлива, и мы можем продуть воздух с 70°C. углеродного
топлива, загруженного сверху. В этом возможном изменении объема дутья мы имеем ценное средство
регулирования, и в связи с отводом газа тепло в топке может контролироваться независимо от шахты.
Отложение углерода, возвращаемого в топку, может быть существенно увеличено за счет снижения
температуры газа, поднимающегося по шахте, и увеличения его количества. При желании это можно
осуществить путем увеличения количества отводимого газа, его охлаждения (например, путем нагрева
воздушного потока) и возврата охлажденного газа в шахту. При таком способе работы свободная энергия
горневого газа, которая в противном случае была бы доступна для работы шахты, передается воздуху,
становится доступной в горне и восполняется в шахте за счет выделения скрытой энергии CO при
осаждении углерода. В некоторых случаях объем горячих газов, отводимых из более горячей зоны печи,
увеличивается для снижения температуры и повышения содержания CO2 в верхних слоях газа, и
уменьшается для повышения указанной температуры и снижения указанного содержания CO2. Отвод газа
может быть осуществлен любым удобным способом, но мы считаем, что удовлетворительным методом
является использование отверстий в стенке печи, расположенных в нескольких точках по окружности и
подающих газ в кольцевую камеру или канал, подобный водопроводной трубе, из которой газ по
соответствующим каналам подается к месту использования.
Отвод газа может осуществляться с любого уровня печи; хорошие результаты достигаются при отводе из
нижней шахты, расположенной непосредственно над бошем, где температура газа составляет от 1000 до
1200 °C, но иногда часть газа отводится из боша, расположенного в нескольких футах от уровня туверы. Чем
ниже уровень отвода газа, тем выше температура и тем меньше газа необходимо отводить для
предотвращения накопления щелочей и обеспечения теплом процесса дутья. Подробно описав и определив
природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_191765.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=191765&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB191765A
[]
Процесс фиксации азота. гражданин Соединенных Штатов Америки, проживающий по адресу: 711, G Street,
N.W., Вашингтон, округ Колумбия, США, настоящим заявляет о характере данного изобретения и способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к процессам, в которых азот фиксируется в виде цианида путем нагревания щелочи и
углерода в потоке азотсодержащих газов, таких как чистый азот, воздух или генераторный газ. Ранее
предлагалось получать цианид прерывистым способом путем подачи азота, реже воздуха, к смеси щелочи и
углерода в нагреваемом извне контейнере, причем процесс продолжался только до тех пор, пока смесь не
преобразовывалась в желаемой степени. В других ранее предложенных процессах производилось получение
цианида более или менее непрерывным способом в доменной печи или газогенераторе путем продувки
воздуха в воспламененные смеси углерода и щелочи при высоких температурах, при этом часть газов
поднималась через шихту, а остальная часть отводилась из нижней части печи в боковую камеру, которая
могла нагреваться для получения цианида в жидком состоянии, или же газы могли охлаждаться или
очищаться для получения его в твердом или растворенном состоянии.
В таком процессе было предложено пропускать газы перед отводом через камеру в боковой стенке печи, в
которую подается щелочь. Конечно, мне известно, что при работе доменных печей цианид часто
образовывался за счет случайно присутствующих щелочей и накапливался в зонах при температуре 1000°C и
выше в жидком или парообразном виде. Если этот цианид будет удален, как было предложено, что приведет к
истощению накопленного цианида, образование большего количества цианида станет медленным и
затруднительным. В предшествующем уровне техники описаны попытки использования этой реакции с
применением ретортов с внешним нагревом, но из-за высоких затрат на топливо и износа, связанного с
передачей тепла при высоких температурах через обычные стенки реторты к массе, подвергающейся сильно
эндотермической реакции образования цианида из щелочи, эти методы оказались непрактичными. В
сравнительно недавних процессах в качестве катализатора используется металл, например железо,
смешанный в большей или меньшей пропорции со щелочью и углеродом.
Другие процессы включали предварительный этап получения щелочного металла из щелочного соединения и
последующее образование цианида путем экзотермической реакции такого металла с углеродом и азотом.
Кроме того, часто наблюдалось присутствие цианидов в наиболее горячих зонах доменных печей при
производстве железа и некоторых железосодержащих сплавов, и предпринимались отдельные попытки
извлечь такие цианиды путем отвода горячих газов из этой зоны. Также было предложено добавить щелочь в
шихту для увеличения выхода цианидов. Однако эти усилия не увенчались успехом, что, вероятно, частично
объясняется обратным превращением цианида в оксид или карбонат при охлаждении цианида,
контактирующего с отводимыми газами. В ранее описанных процессах предлагалось образовывать цианид в
присутствии изначально присутствующего цианида, который затем добавляется к материалам, на которые
должен воздействовать азот. Кроме того, в процессе, где реакция проводится в реакционном сосуде с
внешним нагревом, было предложено обеспечить определенное количество углерода в конденсационном
сосуде.
Согласно настоящему изобретению, процесс непрерывного производства цианида включает в себя создание
массы жидкого и газообразного цианида в реакционной камере, подачу в нее материалов, образующих
цианид, подвод тепла, необходимого для реакции, отвод части газов реакции для предварительного нагрева
материалов, образующих цианид, отвод дополнительной части газов через боковую камеру, содержащую
адсорбированный углерод, подачу тепла в боковую камеру для предотвращения обратного превращения
выделенного в ней цианида и регулирование отвода цианида из реакционной камеры таким образом, чтобы
поддерживать массу цианида в ней. Изобретение также предусматривает осуществление описанного
процесса в доменной печи или установке для производства шлаковых газов, в которой преобладание цианида
поддерживается за счет теплоты сгорания CO предварительно нагретого углерода со щелочью и
предварительно нагретого воздуха с подачей азота для образования цианида, при этом углерод и щелочь
предварительно нагреваются в шахте путем контакта с регулируемой частью газов, содержащих цианид,
образующихся в поде, в то время как цианид извлекается из другой части указанных газов, которая отводится
из печи в горячей зоне, при этом извлечение цианида осуществляется путем адсорбции цианида на углероде
с добавлением или без добавления щелочи при температуре около 1000 °C.
C. В настоящем изобретении экономические принципы, связанные с образованием цианида, учитываются и
методично используются при регулировании процесса; образование цианида из углерода, щелочи и воздуха
(азота) происходит быстро путем нагревания реагентов до температуры от 1200 до 1400 °C и обеспечения
большого количества тепла, доступного при этих температурах, так что образуется значительная
концентрация паров цианида, а затем путем контакта образовавшихся паров цианида с углеродом и щелочью
в присутствии азота, благодаря чему скрытая теплота паров цианида становится доступной для обеспечения
тепла, необходимого для дальнейшего образования цианида в жидкой фазе. Изобретение частично основано
на том факте, что реакция превращения щелочи в цианид в присутствии углерода и азота ускоряется в
присутствии самого цианида. Это можно объяснить тем, что цианид сам по себе является активным
восстановителем и в жидкой и парообразной фазах ведет себя подобно жидкому или газообразному углероду;
следовательно, его реакционная способность выше, чем у твердого углерода, который плавится и испаряется
только при гораздо более высоких температурах.
Поскольку образование цианида из оксида в основном связано с восстановительным действием по удалению
кислорода, первоначальное присутствие самого цианида приводит к существенному увеличению скорости
реакции. При образовании цианида в присутствии предварительно образованного цианида различные
реакции, происходящие между щелочью и цианидом в различных пропорциях, могут быть сформулированы
более или менее произвольно, если рассматривать, например, реакцию Na2CO3 с 2NaCN с образованием
4Xa вместе с 3CO. может реагировать с 2NaCN, образуя 6Na вместе с 2CO и N2. Температура также влияет
на ход и скорость реакции, поскольку щелочной металл имеет тенденцию (обратимо) окисляться CO с
образованием отложений углерода. Возможно, щелочной цианамид образуется путем
2
Na2CN2, 2Na и 3CO. При протекании этих реакций в присутствии углерода и азота щелочной металл
превращается в цианид, в результате чего происходит цианирование щелочи, при этом исходный цианид
выступает в качестве катализатора. Независимо от характера реакции, пары цианида несут скрытую теплоту,
достаточную для обеспечения энергии, поглощенной при образовании из оксида значительного прироста
жидкого цианида, так что при контакте паров цианида с предварительно нагретыми щелочью и углеродом в
присутствии азота получается существенно большой прирост цианида вместе с жидким цианидом,
сконденсированным из паровой фазы. Изобретение также частично основано на открытии того, что при
температуре около 1000 °C древесный уголь, а в меньшей степени и кокс, обладают выраженным
адсорбционным действием в отношении паров и дыма цианида. При воздействии генераторного газа,
содержащего пары цианида, древесный уголь поглощает больше цианида, чем весит сам. В древесном угле,
содержащем такое количество цианида, последний практически неразличим невооруженным глазом.
Углерод поглотит еще больше цианида, и при дальнейшем контакте газов, содержащих цианид, с углеродом,
цианид, наконец, вытечет в жидком виде на дно. В данном изобретении адсорбционная способность углерода
используется в качестве выгодного средства для отделения цианида от газов при температурах,
исключающих обратное превращение цианида. При удалении паров цианида из горячих газов путем
адсорбции выделяется тепло; это тепло может быть использовано для получения дополнительной доли
цианида путем насыщения углерода соответствующим количеством щелочи. Изобретение удобно
реализовывать с использованием шахтной печи, такой как доменная печь для производства железа или
железосодержащих сплавов, или установки для производства шлакового газа, снабженной множеством
газоотводных отверстий, одно или несколько из которых расположены в зоне горения или зоне плавления или
вблизи них. Этот нижний газоотвод соединен с боковой камерой, в которой цианид, содержащийся в
определенной пропорции горячих газов, контактирует с углеродом и щелочью в присутствии
адсорбированного углерода при высокой температуре.
Это позволяет отделить цианид от газов, которые затем используются в других целях. В верхнюю часть печи
загружают твердое углеродистое топливо, флюс и щелочное соединение, а в нижнюю часть подаётся
воспламенённое топливо, к которому продувается сильно нагретый воздух, температура которого составляет
не менее 500 °C. C. и, что выгодно, до 800–1000 °C или выше. При непрерывной работе нисходящие
материалы предварительно нагреваются в шахте восходящими газами и парами цианида, а контакт сильно
нагретого воздуха с этими предварительно нагретыми материалами приводит к образованию монооксида
углерода в смеси с остаточным азотом из воздуха и с высокой концентрацией цианида в паровой фазе; все
это при температуре, близкой к обычной теплоте образования шлака, например, 1200–1400 °C. При
достаточном теплоте подачи воздуха концентрация паров цианида в смешанных газах может достигать 15–20
процентов или более по объему. Продукция При высоких температурах происходит перенос всей теплоты
образования CO, включая явную и скрытую теплоту, а также потенциальную энергию обратного превращения
цианида, теплоты, переносимые вниз по опускающимся материалам и потоку воздуха, за вычетом, конечно,
теплоты, теряемой в результате излучения и т. д., а также теплоты, передаваемой шлаку и расплавленному
металлу, если таковая имеется.
Скрытая теплота испарения цианида и часть явной теплоты цианида, CO и N2 могут быть использованы для
образования цианида при контакте любой части газа с углеродом и щелочью либо в боковой камере, либо в
шахте печи. Потенциальная энергия обратного превращения цианида, а также явная и скрытая теплота могут,
за счет подъема соответствующей части газа в шахте, быть использованы для производства и
предварительного нагрева жидкой щелочи в виде оксида и цианида, а также для предварительного нагрева
компонентов углерода и шлака, а также для других работ, таких как обжиг, восстановление и
предварительный нагрев металлических компонентов. Следовательно, регулируя относительные пропорции
топочных газов, которые, с одной стороны, проходят через шахту, а с другой — отводятся из печи в горячей
зоне через боковую камеру, в зависимости от количества щелочи, соответственно загружаемой в каждую из
них, становится возможным использовать энергию газов с высокой эффективностью и скоростью, а также
отводить расплавленный цианид из боковой камеры без обратного потока с большим выходом относительно
потребленного топлива, времени и используемого оборудования.
После выхода из боковой камеры газы могут быть направлены обратно в печь или пропущены через
рекуператор, в котором они передают свое тепловое воздействие воздушному потоку. Затем, при желании, их
или их часть можно вернуть в шахту печи. Регулирование соотношения газов, проходящих через шахту, и
газов, выходящих из самой печи через боковую камеру, имеет первостепенное значение, поскольку благодаря
этому регулированию можно согласовать подачу энергии с выполняемой работой. Желательно поддерживать
максимальную концентрацию паров цианида в придонном газе. Максимальная концентрация достигается за
счет того, что через шахту проходит достаточное количество горнового газа, содержащего пары цианида,
относительно потока щелочи, чтобы превратить всю или большую часть такой щелочи в жидкий цианид,
стекающий в под. Таким образом, обеспечивается поддержание массы цианида в печи, и работа пода в
значительной степени ограничивается испарением жидкого цианида, что приводит к более высокой
концентрации паров цианида в газах пода, чем если бы в под подавался оксид щелочи или другое
соединение.
Щелочь может быть в любой желаемой форме, например, в виде калиевых или натриевых солей.
Использование карбонатов предпочтительно, поскольку они не добавляют шлака в производственный
процесс и не содержат никаких других элементов, кроме углерода и кислорода. Однако можно использовать
сульфаты, хлориды, силикаты или алюминаты, а также смеси таких солей. Щелочь может быть добавлена в
расплавленном состоянии к углероду в боковой камере, обеспечивая тем самым дополнительную подачу
тепла, которое может быть использовано для производства цианида, а углерод может быть добавлен в виде
углеводородов. Цианид можно обработать паром для образования аммиака и формиата, карбоната или
оксалата, в зависимости от температуры. Полученную таким образом щелочь можно вернуть в печь или
использовать иным способом. Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его
осуществления, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_191766.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=191766&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB191766A
[]
Усовершенствования, относящиеся к пружинным матрасам, подушкам и подобным изделиям. 37,
Управляющий по адресу: улица Вандель, сады, Кейптаун, город Кейптаун, в Южно-Африканском Союзе,
подданный Великобритании, настоящим заявляет о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к пружинным матрасам, подушкам и подобным изделиям, в которых гибкая опора
натянута внутри рамы, к боковым сторонам которой она крепится пружинами, и до настоящего времени в
матрасах этого типа концы гибкой опоры не были прикреплены к торцам рамы. Ранее предлагалось жестко
прикрепить пружинные матрасы к боковым элементам рамы и соединить их с концевыми элементами рамы с
помощью винтовых или подобных пружин. Основная цель настоящего изобретения — обеспечить удобство и
комфорт, которые можно получить только при использовании матраса коробчатой формы с вертикальными
спиральными пружинами.
Еще одной целью изобретения является обеспечение возможности подъема пружинного матраса или
аналогичного изделия для поддержки пользователя в полулежачем положении без потери натяжения опоры.
С этой целью и в соответствии с настоящим изобретением гибкая опора, которая может быть выполнена из
Соседние файлы в папке патенты