Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11229
.pdf
меньше, затем полностью прекращаются, снова увеличиваются, достигают своей максимальной высоты и
снова уменьшаются. Это важно не только потому, что волнообразование в большей степени стимулируется
изменением высоты волн, но и потому, что достигается снижение энергопотребления.
Для того чтобы поплавок мог автоматически следовать за подъемом и опусканием уровня воды, в поршне
приводного цилиндра, рабочего цилиндра или в вышеупомянутом закрывающем элементе может быть
предусмотрен небольшой канал. Такой канал пропускает лишь столько воды, сколько необходимо для
поддержания необходимого уровня воды. Это количество воды очень мало, поскольку уровень воды
поднимается и опускается лишь медленно. Поэтому этот канал может быть сделан настолько малым, что он
не имеет значения для нормальной работы.
Изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи: на рисунках 1 и 2 схематически
показан пример конструкции, причем на рисунке 1 — боковой вид, а на рисунке 2 — поперечное сечение.
Поплавок 1 перемещается вертикально вверх и вниз с помощью роликов 2 по направляющей раме 3.
Вертикальный приводной цилиндр 4, в котором расположен поршень 5, соединен с поплавком 1, а шток
поршня 6 проходит через сальник 7 в нижней части цилиндра и соединен в точке 8 с направляющей рамой,
т.е. с неподвижным основанием. Из верхнего цилиндрического пространства O или камеры 10 труба 12 ведет
в одну цилиндрическую камеру 16 рабочего цилиндра 14, а из нижнего цилиндрического пространства 11
труба 13 ведет в другую цилиндрическую камеру 15 того же рабочего цилиндра 14. Трубы 12 и 13 соединены
трубой 20, и в этой трубе расположен соответствующий запорный элемент, например, кран 19. Поршень 17 в
рабочем цилиндре совершает возвратно-поступательное движение с помощью электропривода 18. Когда
запорный элемент 19 в соединительной трубе 20 закрыт, вода течет из рабочего цилиндра 14 через трубы 12
и 13 к приводному цилиндру 4, создавая давление. Поршень 5 совершает движение относительно цилиндра 4,
и, таким образом, перемещает поплавок вверх и вниз. Когда закрывающий элемент 19 открыт, и, таким
образом, две камеры цилиндра 15, 16 рабочего цилиндра 14 в некоторой степени «закорочены»
соединительной трубой 20, в приводной цилиндр 4 вообще не подается энергия, и поплавок 1 остается
неподвижным. Постепенное открытие закрывающего элемента 19 вызывает начало движения поплавка вверх
и вниз, которое постепенно усиливается. В поршне имеется канал 9 диаметром в несколько миллиметров,
который соединяет пространство 10 над поршнем 5 с пространством 11 под поршнем 5 и позволяет проходить
через него такому количеству воды, которое необходимо для того, чтобы поплавок следовал за относительно
медленно поднимающимся и опускающимся уровнем воды. Диаметр канала 9 практически настолько мал, что
не имеет значения для работы по созданию волн.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что 80
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_413516.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=413516&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB413516A
[]
Ли; р 'и_
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата заключения конвенции (Германия): 13 октября 1932 года.
413; 516 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 31 августа 1933 г. № 24153/33.
Окончательная версия принята к публикации: 19 июля 1934 года.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в механизмах возврата для быстродействующих регуляторов.
Мы, компания Ax TIENGESDBLLSOHCAJFT BROWN, Bov ERI & CIG, Баден, Швейцария, являющаяся
швейцарской компанией, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к быстродействующим регуляторам с регулирующими контактами с
вращающимся сектором, как описано, например, в спецификациях № 19921108 и
19,992108.
Известны устройства возвратного движения для быстродействующих регуляторов, в которых демпфирующее
устройство соединено с регулирующим элементом посредством пружины, причем сила этой пружины
регулируется в соответствии с требованиями. Также известно, что регулирующая операция ускоряется, если
сила пружины возвратного движения увеличивается с уменьшением скорости перемещения регулирующего
элемента, т.е. если график, показывающий зависимость между крутящим моментом, который демпфирующее
устройство оказывает на вал регулирующего сектора, и смещением сектора относительно вала, вогнут
относительно оси смещения. Однако используемые для этой цели средства не подходят для получения
желаемого эффекта, и, кроме того, возможность регулировки очень мала.
Целью изобретения является создание механизма возвратного движения для быстродействующих
регуляторов, в котором демпфирующее устройство соединено с регулирующим элементом посредством
пружин, и в котором возвратная сила, оказываемая пружинами на регулирующий элемент при его отклонении,
увеличивается с уменьшением расстояния между ними, при этом в соответствии с изобретением пружины,
закрепленные на демпфирующем устройстве, имеют на своих свободных концах скользящую дорожку, по
которой может перемещаться ролик, установленный с возможностью вращения на регулирующем элементе.
На прилагаемом чертеже на рисунках 1–4 показан конструктивный пример изобретения, при этом детали, не
необходимые для ясного понимания изобретения, опущены.
Рисунок 5. Различные кривые TW'slos схемы движения с 11-оборотным механизмом.
На рисунках 1–4a показана часть 5, вращательной системы регулятора с валом e, на котором свободно
вращается демпфирующий сектор b. Сектор приводит в движение посредством зубчатой шестерни
демпфирующий диск o, который перемещается между 6 звеньями магнита d. На демпфирующем секторе
установлены две листовые пружины f и /l, свободные концы которых соединены вилкой g, которая служит
скользящей дорожкой для ролика i. Вал e обрезан на 65 градусов, так что пружины j и /l могут перемещаться в
одну или другую сторону, когда сектор b приводится в затухающее колебательное движение.
Ролик закреплен на части a регулятора таким образом, чтобы его можно было регулировать по вертикали G с
помощью гайки m. Предпочтительно, чтобы ролик не вращался свободно на своей оси, а перемещался с
трением. Сила трения неизбежно возрастает с отклонением регулирующего элемента относительно
демпфирующего устройства, поскольку при этом увеличивается реакция между осью и роликом, и,
следовательно, кинетическая энергия регулятора, высвобождаемая при его отклонении, в некоторой степени
поглощается, и операция регулирования, таким образом, сокращается. Изменяя расстояния R R 1 (рисунки 3 и
4) ролика r от вала e путем поворота гайки m, получают возвратные силы различной величины. На рисунке 3 R
мало, и, следовательно, возвратная сила мала, тогда как согласно рисунку 4 R1 больше, и, следовательно,
возвратная сила во много раз больше. При одинаковых углах отклонения ó согласно рисункам 3 и 4 пружины j,
ll изогнуты в большей степени в расположении согласно рисунку 4, чем в расположении согласно рисунку 3, в
результате чего возвратная сила Соответственно, сила увеличивается на 95. Возвращающиеся силы
показаны на рисунке 5. Кривые $1, yl соответствуют малому плечу рычага R (рисунок 3), а x и y соответствуют
большему плечу рычага 1 R (рисунок 4). Регулировка ролика r на относительно большое расстояние
относительно вала e приводит к тому, что демпфирующее устройство движется относительно быстро, а
регулировка на относительно малое расстояние приводит к тому, что демпфирующее устройство i O E
движется относительно медленно. Из кривых x, y и xa, y видно, что при изменении направления
вращательного движения происходит потеря работы на трение.
Благодаря такому подходу требования к системам возвратного движения удовлетворяются в значительной
степени.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы заявляем, является:
1
Устройство возвратного движения для быстродействующих регуляторов, в котором демпфирующее
устройство i5 соединено с регулятором.
Регулирующий элемент, выполненный с помощью пружин, в котором возвратная сила, оказываемая
пружинами на регулирующий элемент при его отклонении, увеличивается с уменьшением расстояния между
ними, характеризуется тем, что пружины, закрепленные на демпфирующем устройстве, снабжены на своем
свободном конце скользящей дорожкой, по которой может перемещаться ролик, вращательно установленный
на регулирующем элементе.
2
Схема возвратного движения
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_413517.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=413517&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB413517A
[]
в-, д.
A q;i,,s % '-:
n Z ^ " "-1,",?, 1 He a; Z;-vma ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: 2 сентября 1933 г. № 24425/33.
413,517 Окончательная версия принята к публикации: 19 июля 1934 года.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в процессах и оборудовании, используемых для синтетического производства
соединений.
Я, ИЭГИНАЛЬД КСВИЛЬНИЛЬЯМ ДЖ.А. М. С., проживающий по адресу: 11, улица Королевы Виктории,
Нью-Йорк, США, подданный Великобритании, настоящим заявляю о природе данного изобретения (которое
было передано мне из-за границы компанией Atmospheric Nitrogen Corporation, корпорацией, организованной в
соответствии с законами штата Нью-Йорк, одного из Соединенных Штатов Америки, с офисом по адресу: 61,
Бродвей, Нью-Йорк, США), и о способе его осуществления, который будет подробно описан и установлен в
следующем заявлении: 5. Данное изобретение относится к синтетическому производству соединений, и в
частности к процессам и аппаратам, в которых реакция осуществляется в циклической системе. Оно также
относится к реакции газообразных веществ, содержащих инертные материалы, и особенно к производству
аммиака путем реакции смеси водорода и азота, имеющей инертные компоненты, в присутствии катализатора
и в нескольких циклических системах.
Целью данного изобретения является создание процесса и аппарата для синтетического производства
соединений, в соответствии с которыми повышаются эффективность и выход продукции, которые могут быть
легко использованы в коммерческих целях и обеспечивают более экономичную работу.
Еще одной целью данного изобретения является создание процесса, включающего реакцию веществ,
содержащих инертный материал, в котором содержание инертного вещества в первичной системе синтеза
поддерживается на низком уровне путем отбора части реакционной смеси и введения отобранной смеси во
вторичную систему синтеза.
Одной из конкретных целей данного изобретения является разработка процесса производства аммиака из
водородно-азотной смеси, содержащей инертный материал, при котором производство аммиака становится
более экономичным, а потери реагирующих газов из-за отбора или отвода значительно снижаются.
Еще одной целью изобретения является создание аппарата для синтетического производства соединений,
включающего множество циркуляционных синтетических блоков, соединенных таким образом, чтобы свежий
газ мог подаваться в каждый блок, и таким образом соединенных так, чтобы газ, отбираемый из любого одного
или нескольких блоков, мог быть введен в любой желаемый один или несколько других блоков.
Синтетическое получение соединений включает в себя реакцию менее сложных материалов таким образом,
чтобы желаемый или более сложный продукт был получен либо путем полного соединения реагентов, либо
путем соединения, осуществляемого с образованием побочных продуктов. В тех реакциях, в которых синтез
осуществляется простым соединением реагирующих веществ в чистом виде, эффективность и реакционная
способность обычно настолько велики, что дальнейшая обработка не требуется. Однако, когда реакционная
способность низка, а сопутствующие условия таковы, что необходимо многократное взаимодействие
реагентов, образование побочных продуктов, их удаление и наличие примесей в реагентах приобретают все
большее значение. Это особенно актуально, когда реагентами являются газообразные вещества.
Синтетические операции с использованием газообразных веществ могут проводиться при температуре,
которая может варьироваться от обычной комнатной температуры, около 20 °C, до нескольких сотен градусов,
и при давлении, которое может варьироваться от атмосферного до 1000 атмосфер и выше. Кроме того, эти
процессы часто проводятся В присутствии подходящего катализатора степень взаимодействия между
реагентами во время одного прохождения через реакционную зону часто настолько мала, что делает такую
операцию нецелесообразной с коммерческой точки зрения, поэтому реагенты многократно пропускаются
через реакционную зону в циклическом процессе с удалением продуктов между последовательными
прохождениями и с введением реагентов для компенсации количества, удаленного в виде продукта. Этот
метод включает циклическую систему, в которой во время одного прохождения через реакционную зону
только часть реагентов соединяется с образованием желаемого продукта, а оставшиеся несвязанные
материалы рециркулируются или повторно пропускаются через катализатор после удаления продукта, чтобы
избежать потерь. Соответственно, процедура включает циклическую систему, из которой реагенты удаляются
в виде желаемого продукта, а в которую вводится количество свежих реагентов, так что в системе существует
относительно постоянное количество реагирующих материалов.
При работе с такой циклической системой необходимо учитывать наличие примесей или инертных веществ,
сопровождающих реагенты. Эти инертные вещества, хотя и могут присутствовать в реагирующих материалах
лишь в небольших количествах, будут постоянно накапливаться в циклической системе, и их количество
может препятствовать синтетическому процессу, если не будут приняты меры по их удалению. Обычная
процедура включает в себя отбор, или «откачивание», части реакционной смеси из циклической системы
через определенные интервалы или непрерывно. Поскольку отбираемая смесь содержит больше инертных
веществ, чем свежие реагенты, введенные в систему, процедура откачивания предотвратит накопление
инертных веществ в реакционной смеси. Количество отбираемой или откачиваемой смеси будет зависеть от
содержания инертных веществ в реагентах и количества инертных веществ, практически допустимого в
системе.
Очевидно, что реакционная смесь, удаленная из системы синтеза, представляет собой экономическую
потерю, поскольку содержит значительное количество реагирующих материалов, которые обычно
подвергались определенным подготовительным этапам, и ранее такая удаленная смесь представляла собой
полную потерю по отношению к желаемому продукту. Кроме того, инертность материалов, входящих в
синтетическую реакцию, препятствовала использованию некоторых источников материалов из-за их высокого
содержания инертных веществ.
Я обнаружил, что инертное содержимое циклической системы может поддерживаться и контролироваться
путем эксплуатации такой системы совместно с другой аналогичной системой.
Одна система снабжается свежими реакционными газами, а вторая — реакционными газами, отбираемыми из
первой системы. Отбор реакционных газов из второй системы обеспечивает последовательный отбор или
удаление материала из обеих таких систем. При эксплуатации нескольких циклических систем ранее было
принято вводить реагирующие материалы и отбирать реакционную смесь для контроля содержания инертных
веществ параллельно, т.е. отдельный ввод и отдельный отбор производились для каждой системы. Однако я
обнаружил, что особенно выгодно отбирать реакционную смесь из одной системы и вводить ее во вторую
систему в качестве состава этой системы, а окончательный отбор без дальнейшего использования
осуществляется только из второй системы.
В другом варианте процесса согласно моему изобретению свежие реагенты вводятся параллельно в обе
системы синтеза, в то время как часть реакционной смеси отводится из первичной системы для переноса
инертных веществ и вводится во вторичную систему, из которой осуществляется окончательный отвод части
реакционной смеси. Таким образом, этот вариант процесса включает введение свежей реакционной смеси в
множество систем синтеза, соединенных параллельно, и отвод реакционной смеси из систем, соединенных
последовательно. Когда упоминаются первичные и вторичные системы, это, конечно, подразумевает
операции, где каждая система состоит из множества блоков, работающих параллельно или последовательно
относительно потока газов, вводимых в каждую систему, и две системы работают последовательно
относительно отвода газа из них. Таким образом, я обнаружил, что синтетическое производство соединений
может быть эффективно осуществлено из реакционной смеси, содержащей инертный материал, путем
реакции смеси в первичной системе. система, отбирая часть реакционной смеси и вводя отбранную смесь во
вторичную циклическую систему. Давление вторичной системы может быть существенно больше, чем в
первичной системе, и предпочтительно равно или близко к давлению в первичной системе. Изобретение
также включает использование множества первичных циклических систем, в каждую из которых
реакционноспособные материалы могут вводиться параллельно, а из каждой из которых реакционная смесь
отбирается и вводится во вторичную циклическую систему. Согласно этому изобретению, инертные
материалы в значительной степени концентрируются во вторичной циклической системе путем
последовательного включения этой системы, без отбора или удаления реакционной смеси, с первичной
циклической системой или системами, и таким образом содержание инертных веществ в реакционной смеси в
первичной системе может поддерживаться на уровне 1-0.
В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно отбирать реакционную смесь 125 из первичного
стержня со скоростью, достаточной для того, чтобы смесь 2, полученная в результате измельчения системы
fco +Ir, не теряла около 10 % свежей смеси.
4 -1 3,31 i T станет ясно, что этот процесс, в котором реакционная смесь, содержащая инертный материал,
отводится из одной или нескольких первичных циклических систем и вводится во вторичную циклическую
систему, в которой концентрация инертного материала выше, чем в первичных системах, и при этом
содержание инертного материала в первичной системе поддерживается на относительно низком уровне,
может быть использован для синтетического производства различных соединений, особенно тех, которые
включают использование газовых смесей, таких как производство аммиака из смеси водорода и азота и
метанола из монооксида углерода и водорода. Процесс будет проиллюстрирован, в частности, его
применением для производства аммиака из смеси водорода и азота, содержащей инертный материал, в
циклической операции, включающей множество синтетических систем.
В практическом применении данного изобретения, например, смесь водорода и азота в соотношении
примерно 3:1, имеющая инертное содержимое, которое может представлять собой аргон, метан и
аналогичные вещества, циркулирует над катализатором при подходящей температуре и давлении в
нескольких циклических системах с отделением аммиака между проходами. Изоляция инертного материала
компенсируется отводом части реакционной смеси, а уменьшение количества газа в системе, обусловленное
превращением в аммиак и его удалением из системы в качестве продукта, а также отводом части
рециркулирующего аммиака, может быть компенсировано подачей свежей смеси водорода и азота в
желаемой точке. Для поддержания низкого содержания инертного вещества в части используемой системы
синтеза, в двух или более циклических системах, часть реакционной смеси переносится из одной или
нескольких систем, обозначенных как первичные системы, в другую систему, обозначенную как вторичная
система, в которой Инертные вещества концентрируются и имеют более высокое значение, чем в первичной
системе. Инертные вещества, накопленные во вторичной системе, удаляются путем отвода достаточного
количества смеси, которая может быть сожжена или использована каким-либо другим способом. Каждая
циклическая система будет включать в себя средство для циркуляции водородно-азотной смеси,
каталитический демпфер или конвертер, содержащий подходящий катализатор, и средства для удаления
образующегося аммиака, например, путем сжижения и/или абсорбции. Система синтеза будет включать
первичную циклическую систему или системы и вторичную систему. Предпочтительно, чтобы работа
первичной и вторичной систем осуществлялась при практически одинаковом давлении.
На прилагаемых чертежах показаны три варианта желаемого оборудования для осуществления процесса
изобретения, на фиг. 1 изображено множество циклических систем, три из которых составляют первичную
систему, а одна — вторичную; на фиг. 2 изображено устройство, в котором первичная и вторичная системы
каждая состоят из одного блока, тогда как на фиг. 3, 4 и 5 первичные системы включают в себя множество
таких блоков.
Обращаясь к рисунку, на фиг. 1 показано множество циклических систем, которые могут быть использованы
для производства аммиака. В частности, процедура, в соответствии с данной модификацией, включает
использование первичных циклических систем, работающих параллельно с подпиточным газом и отводом, и
вторичной циклической системы, в которую вводится материал, отводимый из первичных систем путем
отвода, при этом работа вторичной системы осуществляется последовательно с отводом вместе с
первичными системами.
Поскольку несколько основных систем и вторичная система имеют схожую структуру, достаточно будет
подробно описать только одну из основных систем и отметить, что различные части других систем, если бы
они были описаны, были бы описаны аналогичным образом.
Смесь водорода и азота в объемном соотношении 3:1 подвергается реакции в конвертере или
каталитическом блоке 1, и реакционная смесь подается по трубе 2 в теплообменник 3, где она
теплообменяется с поступающими газами, таким образом, нагревая эти газы перед их подачей в конвертер.
Из теплообменника газовая смесь по трубе 4 подается в охладитель 5, а затем по трубе 6 в аммиачный
сепаратор 7, в котором часть аммиака отделяется в виде жидкости и может быть отведена оттуда по трубе 8,
снабженной клапаном 25. К неконденсированной реакционной смеси затем может быть добавлен свежий газ
по трубе 9 с клапаном 26, соединенной с морским трубопроводом 28.
который соединен с магистралью подачи 30, имеющей клапан 33, для компенсации водорода и азота,
удаляемых в виде аммиака и путем отвода. Реакционная смесь, к которой добавлены свежие газы, по трубе
10 подается к компрессору 11, а затем по трубе 12 — к сжижителю 14. Охлажденная и частично сжиженная
газовая смесь подается из сжижителя в сепаратор 16 посредством соединения 15. Аммиак в жидком виде
отделяется в сепараторе 16 и может быть отведен оттуда по трубе 17, имеющей клапан 24. Оставшийся в
газообразном виде материал затем по трубе 18 подается в теплообменник, где его температура повышается,
а затем по трубе 19 — в конвертер 1, завершая таким образом весь процесс.
Работа всех основных систем аналогична описанной выше. Из каждой из основных систем часть реакционной
смеси отводится через трубу 13, снабженную клапаном 23, и отведенные таким образом порции поступают по
трубопроводу 20 в впускную трубу компрессора 21 вторичной системы. В этом месте отведенная смесь
смешивается с газообразным веществом, циркулирующим во вторичной системе, и проходит через нее как
составная часть такой смеси. Для предотвращения чрезмерного накопления инертного вещества во
вторичной системе предусмотрена выходная труба 22 с клапаном 27, который может регулироваться таким
образом, чтобы удалять определенное количество газообразной смеси, при этом содержание инертного
вещества может поддерживаться на желаемом уровне.
Очищенная смесь водорода и азота, согласно данной процедуре, может подаваться параллельно в три
первичные циклические системы под давлением, которое может составлять около 200 атмосфер. Из
первичных систем в соответствующих точках, которые, например, обозначены трубами 13, реакционная смесь
отводится и поступает в одну вторичную циклическую систему. Скорость подачи свежего газа в три первичные
системы и отвода части рециркулирующего газа из них превышает нормальные значения для этих систем.
Предпочтительно, количество газа, отводимого из каждой из систем, составляет не менее примерно 10 % от
количества подаваемого свежего газа. Таким образом, содержание инертных веществ в газе в первичных
системах может поддерживаться на желаемом низком уровне путем отвода газа из каждой первичной
системы во вторичную систему, а содержание инертных веществ во вторичной системе регулируется на
более высоком уровне путем отвода газа из нее. Следует понимать, что, хотя работают несколько систем
синтеза, работа первичных систем осуществляется в условиях низкого содержания инертных веществ, что
более подходит для производства аммиака, и что увеличение отвода газа Необходимая в результате такой
операции реакционная смесь образуется и используется в дальнейшем путем введения отбираемой смеси во
вторичную систему, в которой образуется дополнительное количество аммиака.
При использовании аппарата, показанного на рис. 2, в котором свежие реагенты вводятся параллельно в обе
системы, смесь водорода и азота в пропорциональном соотношении примерно 3:1 по объему реагирует в
конвертере или каталитическом блоке 1, а реакционная смесь проходит через трубу 702 в теплообменник 3,
находясь при этом в теплообмене с поступающими газами, таким образом нагревая эти газы перед их
подачей в конвертер.
От теплообменника эта газовая смесь 75 по трубе 4 подается в охладитель 1, а затем по трубе 6 в аммиачный
сепаратор 7, в котором часть аммиака отделяется в жидком состоянии и может быть удалена из него с
помощью патрубка 80 8, снабженного клапаном 9. Неконденсированная реакционная смесь по трубе подается
в компрессор 11, который служит для циркуляции газов в системе. К газам, проходящим от компрессора 11 85
по трубе 12, подается свежий подпиточный газ, поступающий от компрессора (не показан) по трубе 13,
соединенной с магистралью 14, которая, в свою очередь, соединена с подающей трубой 15 q 9, имеющей
клапан 11. Труба 13 снабжена клапаном 17 для регулирования потока свежего подпиточного газа в основную
систему. Реакционная смесь, проходящая по трубе 12, к которой добавлены свежие газы 95, Введено в
сжижитель 18. Охлажденная и частично сжиженная газовая смесь подается из сжижителя в сепаратор 19
посредством соединения 20. Аммиак в жидкой форме отделяется в сепараторе 19 и может быть...
Отводится из него по трубе 21, имеющей клапан 22. Оставшийся в газообразном состоянии материал затем
по трубе 23 поступает в теплообменник 3, где повышается его температура, а оттуда по трубе 24 — в
конвертер 1, завершая таким образом циклический процесс.
Из первичной системы часть реакционной смеси отводится через трубу 25, снабженную клапаном 26, и
отведенная таким образом часть поступает во впускной патрубок компрессора 27 вторичной системы. В этот
момент отведенная смесь смешивается с газообразным веществом, циркулирующим во вторичной системе, и
проходит через нее в качестве составной части такой смеси. Для предотвращения чрезмерного накопления
инертного материала во вторичной системе предусмотрена выходная труба 28 с клапаном 29, который может
регулироваться таким образом, чтобы удалять определенное количество газообразной смеси, благодаря чему
содержание инертного вещества может поддерживаться на желаемом значении i 25. Труба 30, снабженная
клапаном 31, служит для подачи газа из первичной системы 14 во вторичную систему. Труба 32, снабженная
клапаном 33, соединяет впускной патрубок компрессора 10 вторичной системы 30. Низкое содержание
инертного вещества в первичной системе способствует реакции синтеза в присутствии катализатора, что
приводит к снижению его активности. В то время как во вторичной системе более высокое содержание
инертных веществ способствует контролю температуры катализатора с более высокой активностью и, таким
образом, продлевает период его высокой активности. Соответственно, мое изобретение обеспечивает
процесс и устройство, в которых может работать множество циклических систем синтеза с изменением
направления газовых потоков через системы в целом в соответствии с изменяющейся активностью
катализаторов. На фиг. 3, 4 и 5 схематически изображена система синтеза, пригодная для использования при
осуществлении процесса данного изобретения, каждая из которых включает четыре рециркуляционные
системы. В устройстве, изображенном на фиг. 3, 4 и 5, предусмотрена система соединительных труб для
нескольких циркуляционных систем, благодаря чему любые две или три системы могут работать параллельно
по отношению к дополнительному газу и отводить газ из систем в любую одну или две системы, которые могут
работать последовательно по отношению к газу, отводимому из других систем, и параллельно с подачей
свежего дополнительного газа.
Обращаясь к рис. 3, цифры 69, 70, 71 и 72 обозначают четыре рециркуляционных синтезаторных блока,
каждый из которых включает в себя аппаратные элементы, указанные для основной системы на рис. 2,
которые для простоты частично опущены на рис. 3, а также на рис. 4 и 5. Трубопровод подачи подпиточного
газа 35 и магистральный трубопровод 36 соединены 105 с рециркуляционными синтезаторными блоками
посредством труб 37, 38, A) и 40. Газопровод 41 соединен с впускными трубами циркуляционных
компрессоров синтезаторных блоков посредством труб 42, которые снабжены клапанами 46, 47, 48 и 49
соответственно. Газопровод 41 также сообщается с выходным патрубком компрессора синтезаторных систем
посредством труб 50, 51, 52 и 53, снабженных клапанами. Клапан 58 расположен в главном трубопроводе 41
между его соединениями с трубами 51 и 44. Газоотводящий трубопровод 59, отводящий газ через трубу 60
120, сообщается с системами рециркуляционного синтеза посредством труб 61, 62, 63 и 64, снабженных
клапанами 65, 66, 67 и 68 соответственно.
При работе синтез-блока 69 со свежим высокоактивным катализатором и блоков 70, 71 и 72 с катализатором
относительно более низкой активности, клапаны 46, 65, 55, 58, 56 и 57 открыты, а клапаны 54, 47, 66, 48, 67,
49 и 68 закрыты. Клапаны 70, 71, 123 первичной системы и выходной патрубок компрессора вторичной
системы. При работе описанным выше способом клапан 33 закрыт. Однако, если необходимо использовать
указанные первичную и вторичную системы соответственно как вторичную и первичную, клапан 26 закрыт, а
клапан 33 открыт, в результате чего часть газа, циркулирующего во вторичной системе, поступает в
первичную систему с соответствующей регулировкой потоков свежего подпиточного газа в обе системы.
Синтез аммиака с использованием аппарата, показанного на чертеже, может быть осуществлен путем
приготовления смеси водорода и азота в соотношении 3:1 и очистки такой смеси от оксидов углерода и/или
других вредных примесей. Затем она подается в первичную и вторичную системы через трубы 13 и 30.
Содержание инертных веществ в первичной системе может поддерживаться на желаемом заранее
определенном значении путем отвода газа из нее во вторичную систему, а содержание инертных веществ во
вторичной системе контролируется на желаемом уровне путем подачи в нее свежего газа и отвода из нее
необходимого количества реакционной смеси. Предпочтительно отводить газ из первичной системы со
скоростью, при которой содержание инертных веществ в газе поддерживается на уровне около 3%, а во
вторичной системе — около 9%. При работе первичной системы совместно со вторичной системой той же или
меньшей мощности становится очевидным, что при использовании каждой системы на полную мощность
количество свежего газа, подаваемого в первичную систему, зависит от ее производительности. Объем газа,
подаваемого в первичную систему, будет больше, чем объем газа, подаваемого во вторичную систему.
Однако изобретение не ограничивается процессом, в котором в первичную систему подается больше свежего
газа, чем во вторичную.
Важное преимущество изобретения заключается в том, что оно обеспечивает средство для независимого
контроля содержания инертных веществ в двух системах, так что вторичная система может работать с
содержанием инертных веществ, которое не зависит от содержания инертных веществ в первичной системе.
Синтезный процесс по данному изобретению может быть осуществлен с использованием катализатора
высокой активности во вторичной системе, в которой содержание инертных веществ в газах относительно
высокое, и катализатора более низкой активности, например, катализатора, активность которого снижается
при длительном использовании, в первичной системе, где газы содержат более высокую долю инертных
веществ. Путем одновременного использования двух систем с катализаторами различной каталитической
активности, 413,517, 96, 41, 3,517 и 72, образуется первичная система синтеза, в которую подается свежий
подпиточный газ из основного трубопровода 36 через трубы 38, 89 и 40, а затем газ, рециркулирующий в
установках, отводится в основной трубопровод 41 через трубы 51, 52 и 53 и поступает во вторичную систему
синтеза, включающую установку 69, которая также получает подачу свежего подпиточного газа. Газ из
магистрали 360 по трубе 37. Часть рециркулируемого газа отводится из блока 69 по трубе 61 в магистраль 59,
а оттуда отводится через трубу 60. Таким образом, видно, что первичная система, включающая блоки 70, 71 и
72, и вторичная система, включающая блок 69, работают параллельно в отношении подачи подпиточного газа
из магистрали 36 и последовательно в отношении отвода газа из первичной системы во вторичную систему, а
оттуда в магистраль 59.
Аппарат, изображенный на рис. 4 и 5, идентичен аппарату, показанному на рис. 3, но на рис. 4 показана
настройка клапанов аппарата, когда блоки 69, 71 и 72 работают в качестве первичной системы синтеза, а блок
70 — в качестве вторичной системы, с параллельной подачей свежего подпиточного газа в обе системы и
последовательным отводом из них отводимого газа. При такой работе аппарата, показанного на рис. 4,
клапаны 54, 47, 66, 56, 57 и 58 открыты, а клапаны 46, 65, 55, 48, 67, 49 и 68 закрыты. Таким образом, газ из
блоков 69, 71 и 72 проходит по трубам 50, 52 и 53 в магистраль 41, а затем по трубе 43 в блок 70.
Газ отводится из блока 70 по трубе 62 в магистральный трубопровод 59, и все блоки получают свежий
подпиточный газ из магистрального трубопровода и трубопровода O36 по трубам 37, 38, 39 и 40 (рис.).
На рис. 3 показана установка с клапанами, настроенными для работы блоков 70 и 72 в качестве первичных
систем и блоков 69 и 71 в качестве вторичных систем. Клапаны 46, 65, 55, 48, 67 и 57 открыты, а клапаны 54,
47, 66, 56, 49, 68 и 58 закрыты. Свежий подпиточный газ подается параллельно к каждому из блоков из
магистрали 36 через трубы 37, 38, 39 и 40. Газ отводится из блоков 70 и 72 через трубы 51 и 57 в магистраль
41, а затем параллельно по трубам 42 и 44 в блоки 69 и 71 соответственно. Газ отводится из блоков 69 и 71
через трубы 61 и 63 в магистраль 59, а затем выводится через трубу 60.
Как показано на рис. 3, 4 и 5, каждый из множества блоков циркуляционного синтеза снабжен входным и
выходным патрубками для газа.
Выходной трубопровод каждого блока соединен через газопровод с входным трубопроводом каждого из
других блоков. Кроме того, каждый блок связан с входным газопроводом для подачи свежего синтетического
газа. Эффективная работа системы синтеза такой конструкции может быть легко обеспечена путем
параллельной подачи свежего газа во все блоки и отвода части газа, циркулирующего в одном или нескольких
блоках 70, в один или несколько блоков, содержащих высокоэффективный каталитический материал. Когда
относительная активность катализаторов в нескольких блоках различна, движение газов через систему 75
может быть организовано таким образом, чтобы отводить газы из блока, содержащего более активный
катализатор, в блок, содержащий катализатор с более низкой активностью. В устройстве, показанном на рис.
2, предусмотрена вторая соединительная газопроводная труба 32 с клапаном 33, аналогичная трубе 25, но
сообщающаяся между впускной трубой компрессора 10 первичной системы, выходной трубой компрессора 12
вторичной системы и выходной трубой 34, ведущей от трубы 85. Подобно выходному патрубку 28 вторичной
системы, в основной системе также возможно использовать любой из двух газоциркуляционных блоков,
показанных на рис. 290, в качестве основной или вторичной системы в зависимости от каталитической
активности катализаторов в этих блоках. В этом устройстве отдельные патрубки 25 и 32 образуют входной и
выходной газопроводы, и, как и в случае с устройством на рис. 8, 4 и 5, выходной газопровод одного блока
сообщается с входным газопроводом другого блока.
Разумеется, следует понимать, что процесс, описанный в моем изобретении, не ограничивается введением
реагирующих газов или отводом реакционной смеси в указанных выше точках, а также что такое введение и
отвод могут быть осуществлены в других точках без существенного влияния на эффективность работы.
Например, в случае, показанном на фиг. 1, газ может быть отведен из точки в трубе 18 110 и введен во
вторичную систему в точке, расположенной между отводной трубой 22 и сжижителем. Кроме того, при
необходимости остаточный газ, отведенный из вторичной системы, может быть обработан для удаления из
него содержания водорода, а затем подвергнут процессу извлечения из него инертных газов, таких как аргон и
гелий.
В конкретном устройстве, показанном на фиг. 2-5 чертежей, для каждой циркуляционной системы
предусмотрены отдельные трубы для подачи и отвода газа, сообщающиеся соответственно с входом и
выходом циркуляционных насосов. Специалисту в данной области очевидно, что их можно объединить в
единое трубное соединение и предусмотреть возможность принудительного отвода или ввода газов из каждой
из циркуляционных систем. Если синтез проводится при относительно высоком давлении, давление в двух
системах может быть практически одинаковым, или же одна из систем может работать при значительно
большем или меньшем давлении, чем другая. В этом случае очевидно, что к конкретному устройству,
изображенному и описанному выше, можно добавить средства для достижения этих различных давлений в
двух системах. При необходимости остаточный газ, отводимый из вторичной системы, может быть обработан
для удаления из него водорода, а затем подвергнут процессу экстракции из него инертных газов, таких как
аргон и гелий.
В описанном выше процессе содержание инертных газов в реакционноспособных газах становится
относительно высоким только во вторичной системе, так что лишь часть всего катализатора в нескольких
системах подвергается воздействию высокой концентрации инертных веществ в газе. Таким образом, процесс
является экономичным, поскольку первичная система может работать при высокой оптимальной загрузке, а
вторичная система допускает низкую скорость отбора газа при оптимальных условиях эксплуатации по
сравнению с работой установок независимо друг от друга. Кроме того, использование усовершенствованного
метода последовательной работы синтетических систем относительно отбора газа позволяет получить либо
одно из следующих преимуществ или их комбинации, а именно: увеличение общего объема производства и
снижение потерь газа или увеличение скорости производства для данного набора синтетических систем по
сравнению с процессами, в которых содержание инертных веществ концентрируется относительно всего
объема катализатора.
Соседние файлы в папке патенты