Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11342
.pdf
качестве источника тепла используется газ или электричество. При использовании пара он подается на
змеевики под подходящим давлением, достаточным для поддержания желаемой температуры. Чистый
растворитель 411,468 постоянно кипит в другом резервуаре, чтобы поддерживать достаточное количество
пара для замены пара, сконденсированного в процессе обезжиривания, и на змеевиках, контролируя высоту
пара. Объем чистого жидкого растворителя, конечно, будет в основном поддерживаться за счет обратного
потока из охлаждающих змеевиков, но время от времени потребуется пополнять его свежим растворителем
для компенсации потерь, включая потери растворителя, связанные с масляной жидкостью, удаленной из
аппарата.
Следует понимать, что описанный аппарат и процесс являются иллюстрацией лишь одного из вариантов,
подпадающих под действие изобретения. Изобретение может, например, применяться к процессам
обезжиривания, в которых обрабатываемые материалы перемещаются через зону паров растворителя, с
одновременной обработкой жидким растворителем или без нее, или к процессам, в которых материалы
обрабатываются последовательно жидким растворителем и испаренным растворителем. Модификации
аппарата включают воронкообразное устройство в качестве коллектора для загрязненного растворителя, а
также коллектор и поддон в виде неглубокого лотка, снабженного нагревательными элементами и
расположенного непосредственно под обрабатываемыми материалами. В аппарат также могут быть
включены охлаждающие змеевики, предназначенные для подачи потока свежеконденсированного
растворителя на обрабатываемые материалы. 36. Дата: 7 ноября 1932 г.
Э. К. Г. Кларк, Империал Химик Хаус, Миллбанк, Лондон, ЮЗ 1, адвокат заявителей.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствованный процесс и устройство для обезжиривания с помощью летучих растворителей.
Мы, Уильям Эдвард Бут, проживающий по адресу: Пиктон-авеню, 80, Ранкорн, и Джозеф Эри И. Сэвидж,
проживающий по адресу: Клифтон-роуд, Эйсгарт, Ранкорн, оба подданные Великобритании, а также компания
Imperial Chemical Industries Limited, британская компания, расположенная по адресу: Imperial Chemical House,
Миллбанк, Лондон, S W 1, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к усовершенствованному процессу и устройству для обезжиривания с
помощью паров летучих растворителей, таких как трихлорэтилен.
Хорошо известно, что обезжиривание металлических изделий осуществляется с помощью паров летучих
растворителей в аппаратах, снабженных охлаждающими поверхностями, которые могут служить для подачи
потока свежеконденсированного жидкого растворителя для обработки изделий или для контроля уровня
паров растворителя. Такие процессы и аппараты, в которых они осуществляются, обычно предусматривают
испарение жидкого растворителя из резервуара, в который он стекает с изделий и с охлаждающих
поверхностей.
Растворитель, стекающий с обрабатываемых изделий, уносит с собой маслянистые вещества, находящиеся
на них, а также часто значительное количество твердых примесей, прилипших к поверхности обрабатываемых
изделий. Примеси накапливаются в поддоне, и испарение растворителя, особенно в результате испарения
маслянистых веществ, постепенно замедляется и затрудняется.
Ранее было принято поддерживать скорость испарения растворителя из поддона путем повышения
температуры масла и растворителя в Si-imp. Однако в конечном итоге достигается точка, за которой
повышение температуры становится нецелесообразным из-за риска разложения растворителя, и,
следовательно, скорость испарения растворителя из поддона снижается до тех пор, пока обезжиривание не
становится крайне затруднительным, а из-за медленности процесса обезжиривания он становится
относительно неэкономичным. На этом этапе обезжиривание прекращается, аппарату дают остыть, а поддон
очищают; накопленное масло и твердые примеси удаляются вместе с растворителем, связанным с маслом.
Растворитель извлекается из масла путем дистилляции в отдельном сосуде и затем повторно используется
для загрузки аппарата для нового цикла работы.
В качестве альтернативы одновременному удалению масла и растворителя и регенерации растворителя во
внешнем перегонном аппарате, некоторые типы обезжиривающих устройств сконструированы таким образом,
чтобы при необходимости выполнять функцию перегонных аппаратов. Для этой цели они снабжены желобами
для сбора конденсата с охлаждающих змеевиков.
Когда аппарат используется для обезжиривания, конденсат, скапливающийся в желобах (105), переливается в
поддон, где смешивается с вытекающим растворителем.
Для того чтобы аппарат мог работать в качестве перегонного куба, предусмотрены приспособления,
позволяющие отводить конденсат из желобов за пределы аппарата. Аппарат используется таким образом,
когда достигнута предельная концентрация масла в отстойнике, обезжиривание материала не производится,
и его единственная функция — перегонный куб. Остаточное масло необходимо удалить из отстойника по
завершении перегонки.
Поскольку этот метод работы устраняет необходимость в отдельном перегонном сосуде, он представляет
собой значительное улучшение по сравнению с первоначально описанным методом, но он по-прежнему не
исключает периодического прерывания работы аппарата для отделения растворителя и накопившегося
масла, а также остается недостаток постепенного снижения скорости обезжиривания.
Настоящее изобретение предлагает способ и устройство, позволяющие поддерживать постоянную скорость
испарения растворителя и, следовательно, постоянную скорость обезжиривания. Оно также может быть
адаптировано для создания процесса и устройства, в которых нет необходимости прерывать ряд операций
обезжиривания для отгонки растворителя от накопившегося масла и удаления масла из поддона устройства.
Соответственно, в процессе обезжиривания с помощью паров летучих растворителей, одним из аспектов
изобретения является раздельный сбор сконденсированного растворителя, стекающего с обрабатываемых
материалов, и практически чистого конденсата, не контактировавшего с маслянистым или жирным
материалом, возврат отдельных конденсатов в отдельные резервуары или емкости и нагрев жидкости в обеих
емкостях для поддержания подачи обезжиривающего пара, при этом парам из обоих источников позволяют
подниматься вместе. При осуществлении изобретения мы можем, в первую очередь, нагревать жидкость в
емкости с нечистым растворителем, поддерживая ее при температуре, при которой поступающий
растворитель испаряется практически мгновенно, одновременно нагревая практически чистый растворитель в
другой емкости для поддержания достаточного количества пара для обезжиривания обрабатываемых
материалов. Остаточный маслянистый раствор из аппарата удаляется по мере необходимости,
предпочтительно непрерывно.
Согласно еще одной особенности изобретения, устройство для осуществления усовершенствованного
процесса включает в себя обезжиривающую камеру, средства для поддержки обезжириваемых материалов
внутри камеры, охлаждающие поверхности выше нормального уровня обрабатываемых материалов,
расположенный под ней резервуар для сбора сконденсированного растворителя, стекающего с материалов,
причем резервуар снабжен нагревательными средствами и приспособлен для подачи паров растворителя в
камеру понижения температуры, а также средства для сбора чистого растворителя, сконденсированного
охлаждающими поверхностями, и для его подачи в другой резервуар, также снабженный нагревательными
средствами и приспособленный для подачи паров растворителя в камеру понижения температуры.
Преимуществом также являются средства, позволяющие непрерывно удалять жидкость из резервуара, в
котором собирается растворитель, стекающий с материала, при сохранении в нем объема жидкости. В
качестве альтернативы могут быть предусмотрены средства для периодического удаления жидкости из этого
резервуара.
Один из вариантов обезжиривающего аппарата согласно нашему изобретению включает прямоугольный
сосуд, нижняя часть которого, обозначенная цифрой 8,5, образована двумя отсеками посредством
разделительной стенки. Над отсеком, предназначенным для приема практически чистого растворителя,
установлена крыша или крышка, соединенная с разделительной стенкой и стенками аппарата: при этом
эффективно предотвращается перетекание жидкости из одного отсека в другой. Крыша снабжена
отверстиями, расположенными рядом со стенками сосуда, и также имеет наклон вверх от разделительной
стенки, обозначенной цифрой 95, к параллельной стенке сосуда, чтобы служить коллектором для
растворителя, стекающего с обрабатываемого материала.
На небольшом расстоянии над отстойниками по внутренней стороне емкости i 001 расположен выступ. Этот
выступ служит для защиты вышеупомянутых отверстий в крыше отстойника и одновременно может служить
опорой для обезжириваемого материала.
Этот материал может фактически размещаться на решетке или в перфорированном контейнере, который
опирается на выступ, или, если это удобно, он может размещаться в перфорированном контейнере,
поддерживаемом другим выступом или кронштейнами, или с помощью средств, расположенных вне емкости.
В верхней части емкости, оставляя достаточно места для обрабатываемых материалов, по стенкам
расположены охлаждающие змеевики с соответствующими соединениями для подачи охлаждающей
жидкости, чтобы контролировать высоту паров растворителя во время обезжиривания. Под змеевиками
расположен желоб или желоб для сбора конденсата с змеевиков для транспортировки по трубе или трубам в
крытый резервуар. Для каждого резервуара предусмотрены средства отопления, которые могут представлять
собой набор паровых змеевиков, электрический нагреватель или газовую горелку, в зависимости от удобства.
Мы также считаем целесообразным использовать термостатические устройства управления для средств
отопления, особенно в связи с резервуаром для загрязненного растворителя, когда нагрев осуществляется с
помощью электричества. Еще одним выгодным изменением является положение i 30 411,468 поддона, ни
одно из которых не показано на чертеже. Если это окажется более удобным, можно использовать сливной
кран на поддоне для нечистых растворителей 3 для периодического отвода маслянистых веществ, и в этом
случае можно обойтись без выходной трубы 70 17.
Перед началом операции обезжиривания в аппарат загружается достаточное количество летучего
растворителя, например, трихлорэтилена. Затем необходимый для обезжиривания пар подается путем
нагревания растворителя, а высота пара в верхней части сосуда автоматически регулируется охлаждающими
змеевиками, к которым подается охлаждающая жидкость, например, вода. При начале обезжиривания на
чистом оборудовании не обязательно, чтобы начальная загрузка чистого растворителя ограничивалась
только верхней частью сосуда. Однако обычно применяется именно такой порядок действий, чтобы как можно
быстрее достичь нормальных условий, в которых будет работать оборудование.
Для ускорения достижения этих нормальных условий мы также обнаруживаем, что выгодно сбрасывать в
отстойник 3 количество масла, которое также нагревается.
Таким образом, масло образует резервуар для тепла и обеспечивает быстрое испарение растворителя,
стекающего в поддон 3 95, когда начинается обезжиривание. Материалы, подлежащие обезжириванию,
помещаются в емкость любым удобным способом и надлежащим образом поддерживаются на решетке 9 или
в перфорированной корзине, приспособленной для размещения на выступе 8 000 внутри емкости,
оставляются на необходимое время для обезжиривания, затем извлекаются и заменяются следующей
партией для обработки. Обезжиривание материалов осуществляется за счет конденсации на них
растворителя, который впоследствии стекает, унося с собой растворенное масло, которое собирается в
поддоне для нечистого растворителя. Любое масло, содержащее растворитель, которое капает на крышу 5
поддона для чистого растворителя, естественным образом перетекает в поддон для нечистого растворителя
из-за уклона крыши. Поддон для нечистого растворителя поддерживается при такой температуре, чтобы
практически весь растворитель Попадая в резервуар № 115, оно практически мгновенно испаряется.
Подходящая температура для этой цели.
Температура составляет около 1300 °C. Предпочтительно для контроля температуры при использовании газа
или электричества в качестве источника тепла используются термостатические устройства. При
использовании пара он подается на змеевики под подходящим давлением, достаточным для поддержания
желаемой температуры. Чистый растворитель в другом резервуаре 2 постоянно кипит, чтобы поддерживать
достаточное количество пара для замены пара, сконденсированного в процессе десорбции, и на змеевиках,
контролирующих высоту пара. Объем чистого жидкого растворителя 130 поддерживается устройством
перелива постоянного уровня, соединенным с резервуаром для нечистого растворителя и предназначенным
для поддержания определенного объема жидкости в нем, одновременно допуская перелив маслянистой
жидкости, извлеченной из обрабатываемого материала.
Прилагаемые чертежи схематически иллюстрируют один из вариантов аппарата для обезжиривания согласно
изобретению, при этом на рисунке 1 представлен разрез, а на рисунке 2 — план.
На этих чертежах прямоугольный сосуд 1 выполнен с разделительной перегородкой 4, которая разделяет дно
на два отдельных резервуара 2 и 3. Резервуар 2 предназначен для хранения практически чистого
растворителя и приема чистого конденсата. Он снабжен наклонной крышей 5, которая позволяет любому
жирному растворителю, стекающему с обрабатываемых изделий, стекать в резервуар 3, содержащий
растворитель, загрязненный маслом. В крыше 5 предусмотрено одно или несколько экранированных
отверстий 6, через которые пары растворителя, образующиеся в резервуаре 2, могут свободно выходить в
пространство для обезжиривания 7. В изображенном устройстве экранирование отверстий выполнено в виде
выступа 8, полностью окружающего внутреннюю часть устройства и также служащего для размещения
перфорированной пластины 9, на которой могут размещаться обезжириваемые изделия.
Охлаждающие змеевики 10 (с входом и выходом для охлаждающей воды) закреплены по периметру стенок в
верхней части аппарата для конденсации паров растворителя и, таким образом, для регулирования их высоты
и предотвращения их утечки из установки. Непосредственно под змеевиками расположен желоб 11,
предназначенный для сбора конденсата со змеевиков и обеспечения его возврата по трубе 12 в резервуар
для чистого растворителя 2. Труба 12 предпочтительно снабжена трехходовым краном 11, который
перекачивает растворитель из желоба 11 в резервуар 2, когда установка работает в обычном режиме
обезжиривания. Если по какой-либо причине необходимо использовать установку в качестве перегонного
аппарата, кран 18 может быть настроен на перекачку чистого растворителя из желоба 11 в накопительный
резервуар по трубе 19. Такое использование может возникнуть, если в любое время потребуется полная
очистка или капитальный ремонт установки. Нагрев растворителя в резервуарах осуществляется газовыми
горелками. 13 и 14, которые подлежат термостатическому контролю с помощью устройств 15 и 16, чтобы
избежать возможности перегрева. Закрытая выходная труба 17 из поддона 3 обеспечивает непрерывное
удаление масла там, где это необходимо.
В дополнение к вышеперечисленным функциям, аппарат предпочтительно снабжен съемной крышкой для
предотвращения утечки паров растворителя, когда установка не используется, а очистка дверц и сливных
кранов для каждого вентиляционного отверстия, конечно же, будет в значительной степени поддерживаться
за счет обратного потока из охлаждающих змеевиков, но время от времени потребуется пополнять запасы
свежего растворителя для компенсации небольшого количества потерь, включая потери растворителя,
связанные с маслянистой жидкостью, удаляемой из аппарата.
Следует понимать, что описанный аппарат и процесс являются иллюстрацией лишь одного из вариантов,
подпадающих под действие изобретения. Изобретение может, например, применяться к процессам
обезжиривания, в которых обрабатываемые материалы перемещаются через зону паров растворителя, с
одновременной обработкой жидким растворителем или без нее, или к процессам, в которых материалы
обрабатываются последовательно жидким растворителем и испаренным растворителем. Модификации
аппарата включают воронкообразное устройство в качестве коллектора для загрязненного растворителя, а
также коллектор и поддон в виде неглубокого лотка, снабженного нагревательными элементами и
расположенного непосредственно под обрабатываемыми материалами. В аппарат также могут быть
включены охлаждающие змеевики, предназначенные для подачи потока свежеконденсированного
растворителя на обрабатываемые материалы.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы заявляем, это: 1. В процессе обезжиривания с помощью паров летучих растворителей, позволяя
сконденсированному растворителю, стекающему с обрабатываемых материалов, собираться в
расположенном ниже поддоне, поддерживая – и нагревая – объем маслянистой жидкости в указанном
поддоне, и отдельно собирая и нагревая практически чистый конденсат, который не контактировал с
маслянистым или жирным материалом, при этом пары из обоих источников поднимаются вместе через
обрабатываемые материалы.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_411469.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=411469&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB411469A
[]
Полная спецификация. Усовершенствованная компоновка реакционных камер для обработки материалов.
Мы, Вальтер Кангро, проживающие по адресу Адольфштрассе.
37,
Брауншвейг, Германия, и Агнес Линуррен из Шпильманнштрассе. 22, Вышеупомянутая компания Brunswick,
оба гражданина Германии, настоящим заявляют о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к конструкции реакционных камер, в которых первоначально твердые материалы
любого желаемого вида, такие как руды или остатки руд, смеси оксидов, смеси сульфидов, сырьевые
керамические материалы, неорганические пигменты и тому подобное, подвергаются обработке нагретыми
газами, обладающими галогенирующим действием, при этом вещество или вещества, содержащиеся в
материале, образуют с реактивным газом летучую галогенную соль и, таким образом, отделяются от других
компонентов материала. Обработка может проводиться либо с целью извлечения металла или металлов из
материала, либо для очистки материала путем удаления нежелательных металлов. Проведение таких
процессов в больших масштабах до сих пор сопряжено со значительными трудностями, поскольку печи не
выдерживали чрезвычайно жесткого химического воздействия, которому они подвергались.
Температуры, необходимые для осуществления вышеупомянутых реакций, настолько высоки, что реакция
происходит не только между обрабатываемым материалом и активными газами, но и между газами и
веществом, обычно используемым для изготовления печи.
Целью настоящего изобретения является создание конструкции печи, которая позволяет реакционной камере
состоять преимущественно из обычного печного материала, такого как керамика, и при этом избегать
разрушительных реакций между печным материалом и обрабатываемыми газами и материалом. Для
достижения этой цели согласно изобретению газозаборник реакционной камеры устроен таким образом, что
газы поступают свободной струей к обрабатываемому материалу, и в точке удара струи образуется
реакционная зона, отделенная от стенок печи защитными зонами, в которых интенсивность реакции
снижается, при этом путь нагретых газов от газозаборника к самой реакционной зоне также окружен
защитными зонами, благодаря чему стенки реакционной камеры защищены от воздействия активных газов.
Особую трудность при создании реакционной камеры, защищенной от химического воздействия,
представляет то, что в качестве материала для входного отверстия можно использовать только вещество,
инертное по отношению к горячим активным газам. Вещества такого рода известны сами по себе. В качестве
материала можно использовать графит или другие аморфные формы углерода, а также карбиды. Эти
вещества, правда, инертны по отношению к горячим газам, но не по отношению к ним, а также к
обрабатываемому материалу и веществу, образующему остальную часть стенок. В предпочтительном
варианте исполнения, следовательно, купол, в котором расположен вход для горячих газов, сконструирован
таким образом, что между входным отверстием и точкой контакта купола с остальными стенками, а также
между куполом и обрабатываемым материалом образуется защитная зона. Необходимо следить за тем,
чтобы такие компоненты не соприкасались внутри печи и не вступали в реакцию друг с другом, что может
негативно сказаться на процессе.
Например, следует избегать смешивания углерода и хлора в рудах, поскольку в этом случае углерод
разрушится в результате реакции с ними, и, кроме того, процесс будет нарушен нежелательной тройной
реакцией.
Конструкция реакционной камеры согласно изобретению, при которой собственно реакция ограничивается
определенной зоной в реакционной камере, может также успешно применяться в печах, в которых
обрабатываемый материал вводится в одну точку реакционной камеры и выгружается в другую, причем точки
ввода и выгрузки материала расположены таким образом, что материал перемещается по реакционной
камере.
Аналогичным образом описанные выше способы применимы в случаях, когда материал, проходя через
реакционную камеру, перемещается через ряд реакционных зон, которые разделены друг от друга. Таким
образом, изменяя условия реакции от зоны к зоне, например, изменяя температуру и количество активных
газов, подаваемых в каждую зону, можно последовательно проводить различные реакции в нескольких
реакционных зонах. Описанная конструкция также предназначена для печей, в которых, например, продукты
должны последовательно отделяться от смешанной руды в виде летучих металлических галогенсодержащих
соединений. В данном случае достаточно предусмотреть отдельные точки отвода из реакционной камеры для
продуктов, образующихся в различных зонах реакции. Для того чтобы максимально сократить путь или
направление газов, окруженных защитными зонами, было сочтено целесообразным проводить нагрев газов с
внутренней стороны крышки.
Это упрощает формирование защитных зон для плитки, которые максимально сокращаются по занимаемой
площади. Дальнейшее сокращение занимаемого защитными зонами пространства может быть достигнуто
путем максимально возможного отвода летучих продуктов реакции, образующихся в реакционной зоне, из
реакционной камеры вблизи самой реакционной зоны, а также путем обеспечения на выходах средств для
охлаждения продуктов, что позволяет поддерживать низкую температуру в защитных зонах и охлаждать поток
летучих продуктов реакции таким образом, чтобы дополнительная защита специальными защитными зонами
больше не требовалась.
Как уже было сказано выше, точка соприкосновения колокола или колпака с материалом стен представляет
собой особенно опасную точку, которую необходимо отделить от пути распространения горячего газа
защитной зоной. Для того чтобы в приемлемой степени уменьшить площадь, занимаемую защитной зоной, а
также снизить стоимость строительства колокола или купола, для стен или их покрытия между колоколом или
куполом и материалом самих стен может быть использовано дополнительное вещество, способное
противостоять воздействию газов при температуре, характерной для этого материала.
Потенциал коррозии оксида кремния в присутствии хлора и - ушной кислоты.
Начинается примерно с 800 °C и выше.
Риск коррозии оксида алюминия в присутствии хлора и углерода начинается примерно при 600 °C. Поэтому,
если, например, в реакционную камеру через углеродный колпак вводят газообразный хлор при температуре
выше 1000 °C, и газ окружен защитной зоной, в которой предусмотрены средства для снижения температуры,
то в качестве материала для стенок или покрытия в тех местах, где температура не достигает 800 °C, но
превышает 6000 °C, можно использовать даже оксид кремния. В местах с более низкими температурами
(ниже 600 °C), напротив, может использоваться более дешевый оксид алюминия (корунд), а при еще более
низких температурах, при необходимости, могут применяться более дешевые керамические изделия.
Опасность тройных реакций в точке контакта между колоколом и веществом, из которого образованы
остальные стенки, также может быть уменьшена, а защитная зона, таким образом, сокращена за счет
размещения полуинертного материала между колоколом и прилегающей частью стенки. В качестве
промежуточных веществ для внедрения между углеродным или графитовым покрытием и керамическим
материалом стенок хорошо зарекомендовали себя большинство галогенсодержащих солей, таких как хлорид
натрия, хлорид калия, хлорид кальция, хлорид бария или даже соответствующие фториды, например.
Эти вещества можно использовать в твердом виде, но лучше использовать их в жидком виде. Было
установлено, что смеси с низкими температурами плавления дают особенно хорошие результаты. Данное
вещество удобно размещать между раструбом и стенками, расположив крышку горизонтально и
предусмотрев на ее внешней периферии выступающий вниз фланец, который входит в соответствующие пазы
в материале стенок. Эти канавки заполнены химически инертными веществами, а именно, смесями
галогенных солей, которые плавятся при рабочих температурах и, следовательно, одновременно образуют
газонепроницаемое уплотнение в точке соединения.
Дополнительные преимущества изобретения будут описаны в описании различных вариантов его
осуществления, представленных на прилагаемых чертежах.
На чертежах: Рис. 1 — поперечное сечение усовершенствованной реакционной камеры, показывающее ее
внутренние конструкции; Рис. 2 — внешняя оболочка реакционной камеры согласно рис. 1; Рис. 3 —
конструкция электрически нагреваемых подающих труб для газов с их соединениями или насадками и
защитой от теплового излучения в увеличенном масштабе; Рис. 4 — еще одна схема электрического нагрева
подающих труб для газа; Рис. 5 — еще один способ электрического нагрева подающих труб; Рис. 6 —
поперечное сечение реакционной камеры без оболочки; Рис. 7 — поперечное сечение, аналогичное рис. 6;
Рис. 8 — модификация компоновки камеры согласно рис.
6 или 7 в плане, и рис. 9, модификация расположения камеры в соответствии с рис.
6 или 7, аналогично по плану.
Обращаясь к рис. 1, на рисунке 11 изображена реакционная камера или пространство, стенки которого
состоят из самого вещества, пригодного для воздействия газов. Если, например, железную руду необходимо
обрабатывать сильно нагретым хлором, скажем, до 2000 °C, то стенку печи следует изготавливать из одного
из обычных керамических материалов, способных выдерживать высокие температуры, таких как кварц, песок,
глина, силлиманит, которые сами по себе не выдерживают воздействия сильно нагретого хлора. Нагретый
хлор подается по трубе 16 сверху и выдувается из сопла 17 в виде открытой или свободной струи под
давлением на количество руды, находящейся в камере печи. Благодаря расположению открытого сопла
образуется желобообразная реакционная зона 20, из которой образующийся хлорид железа выходит вниз и
предварительно нагревает сырье, находящееся в камере печи.
Наконец, он выходит через разрядный канал 21, детали которого здесь не приводятся, поскольку они не
являются частью изобретения.
Благодаря такому расположению реактивная способность изменяется между зоной реакции и подверженными
атакам стенками печи 12, так что зона реакции отделена от стенки окружающей защитной зоной (в которой
активность газов снижена), и предотвращается опасность реакции между веществом стенки, сырьем и хлором
или двумя из этих компонентов, поскольку там преобладают низкие температуры, при которых газ и сырье или
вещество стенки больше не способны реагировать.
Для исключения нежелательных реакций на пути между точкой поступления высокоактивного газа и зоной
реакции вдоль стен, ограничивающих реакционное пространство или части конструкции, вещество,
используемое в конструкции между точкой поступления и зоной реакции вдоль стен, ограничивающих
реакционную камеру или части конструкции, выбирается таким образом, чтобы оно было способно
противостоять воздействию газов при температуре, наблюдаемой вблизи этой точки. В примере печи,
изображенной на чертеже, подающее сопло 22 и, при необходимости, также колпак или купол 23,
закрывающий пространство печи, изготовлены из материала, инертного к высокоактивному газу, в данном
случае, например, углерода, графита и тому подобного. Сам углерод не подвержен воздействию хлора, даже
в сильно нагретом состоянии, в то время как вдоль стенки до границы между содержимым печи и куполом при
температуре 25°C обеспечивается надлежащая герметизация от активного хлора.
Для поддержания низкой температуры в этом месте, нагреваемом излучением от нагретого сопла и
содержащем углерод или любое другое вещество, инертное к подаваемому газу, материал печи,
подверженный воздействию высокоактивного газа, и, наконец, сам высокоактивный газ, части конструкции
могут охлаждаться обычными способами, например, путем создания полых полостей и пропускания через них
потока жидкости или газа, или, согласно другой особенности нашего изобретения, пространство, через
которое проходит тепловое излучение, может быть приведено в инертное состояние с помощью
дополнительных потоков газа и поддерживаться в этом состоянии. В качестве дополнительных потоков газа
могут использоваться газы, которые остаются неактивными, что способствует отверждению процесса,
например, азот или инертные газы. Или сам высокоактивный газ, находящийся в неактивном состоянии.
Например, при низких температурах можно ввести инертную статую.
В приведенном примере с этой целью купол или колокол 23 снабжен трубами 30, через которые инертный газ
подается к защищаемым частям.
Путем соответствующего регулирования давления, скорости, температуры и выбора характера этого
дополнительного потока можно поддерживать температуру на желаемом низком уровне и защищать материал
печи не только в точке перехода между атакуемыми и неатакуемыми веществами, но и на ее границе 32
вплоть до зоны реакции.
Выбранная схема особенно выгодна, поскольку она напрямую обеспечивает наиболее интенсивное
охлаждение на границе 25, которая в выбранном примере уже находится под угрозой при сравнительно
низкой температуре, около 500 °C, в то время как стенка печи в точке 32 все еще способна выдерживать
температуру от 1200 до 1300 °C.
Исходное сырье, изначально твердое, предпочтительно подается с верхнего края отверстия, например, через
загрузочные отверстия 35, расположенные по периметру в любом желаемом количестве, так что это
значительно способствует образованию желобообразной реакционной зоны, что так выгодно для защиты
печи.
Для герметизации всех пространств или камер, сообщающихся с печью, а также подающих труб
высокоактивного газа и сырья, или же выпускных каналов или проходов, снаружи печи и на некотором
расстоянии от нее могут быть предусмотрены уплотнительные, соединительные или герметизирующие
устройства, так что конструкция уплотнения.
и конструкции печей полностью отделены друг от друга. Таким образом, в каждом конкретном случае
достигается наиболее благоприятное состояние с точки зрения температуры и условий работы; температура в
зоне реакции может быть установлена на желаемый высокий уровень, а температура на стенке печи
снижается до такой степени, что эффективно предотвращается реакция с материалом, в то время как само
уплотнение, расположенное вне печи, может поддерживаться при любой желаемой низкой температуре.
Данная конструкция станет понятной при обращении к рис. 2, на котором схематически показано поперечное
сечение внешней оболочки, кожуха или корпуса печи. Цифра 11 снова обозначает печь, которая окружена
теплоизолирующим слоем или теплоизоляцией 40 от теплового излучения, состоящей, например, из
кизельгли или инерциальной земли. Затем следует обычный 41-й слой brickxrork. Вся конструкция в конечном
итоге окружена или заключена в оболочку 42 из материала, устойчивого к воздействию высокоактивного газа
при низких температурах, например, листового железа или любого другого подходящего металла.
Легко понять, что изобретение никоим образом не ограничивается конструкциями, показанными в качестве
примера.
Этот метод особенно ценен для измельчения таких материалов, которые способны разрушаться под
действием высокоактивных газов при высоких температурах реакции, например, для измельчения руд
бериллия, титана, цинка, кадмия, ртути и ванадия и других.
В качестве высокоактивных газов рассматриваются галогены и их соединения, а также влагосодержащие
вещества, такие как хлор, бром, йод, фтор, их водородные соединения, их углеродные соединения, такие как
четыреххлористый углерод, и аналогичные газы, любой из которых может быть использован в зависимости от
обрабатываемого вещества и желаемой реакции. В качестве материалов, не подверженных воздействию этих
веществ, особенно подходят углерод, а также карбиды.
В соответствии с изобретением, высокоактивные газы могут нагреваться вне реакционной камеры до очень
высоких температур с помощью специально оборудованных для этой цели устройств, например,
электродуговых или электрорезистивных печей, без какого-либо вмешательства в работу самой реакционной
камеры.
Температуру предварительного нагрева можно повысить до такой степени, что произойдет диссоциация, при
этом в самом реакционном пространстве газы будут действовать либо в диссоциированном состоянии, что в
некоторых случаях приводит к особенно выгодным результатам, либо в ассоциированном состоянии.
Экономичность тепловых процессов может быть повышена, если нагревательное устройство для газов
размещено в точке подачи газов в реакционное пространство или вблизи нее, на некотором расстоянии от
зоны реакции. Таким образом, становится возможным передать подводимое тепло практически полностью
газам и в реакционное пространство, без потерь тепла при подаче газов.
Изобретение особенно полезно для той новой группы процессов, в которой все чаще используется высокое
химическое сродство галогенов или их газообразных водородных соединений.
Благодаря генерации тепла в зоне подачи газов в реакционную камеру устраняются необходимость в
сложных и дорогостоящих теплоизоляционных материалах, которые в противном случае были бы
необходимы для сильно нагреваемых высокоактивных газов. Нагревательные элементы для нагрева газов,
расположенные в самой реакционной камере и, как правило, имеющие доступ снаружи, в нашей
усовершенствованной конструкции не контактируют ни с одним из обрабатываемых веществ, а только с теми
газообразными компонентами химического процесса, к которым они инертны или нейтральны.
«В зависимости от условий, объекты, выступающие в реакционную камеру, могут быть расположены с любой
желаемой стороны реакционной камеры или сверху». Они могут свободно выступать в реакционную камеру
или быть закреплены или заключены в любое подходящее ограждение.
Таким образом, данная конструкция представляет собой новую систему внутреннего нагрева, в которой тепло
подается не ко всему реакционному материалу, а только к газообразным компонентам на их входе в
реакционную камеру. Затем они выступают в качестве теплоносителей, передавая тепло от нагреваемого
объекта к реакционному материалу.
Нагрев газов отдельно от реакционного материала обеспечивает дополнительные значительные
преимущества, помимо предотвращения потерь тепла за счет излучения наружу. Таким образом,
реакционный материал или загрузка нагреваются практически равномерно в зоне реакции. В то же время
возможно подавать тепло в тех точках, где его применение наиболее выгодно с учетом сложившихся условий.
Среди прочих преимуществ достигается существенная экономия строительных материалов для печи, а с
другой стороны, нагрев осуществляется в тех точках, где процесс может быть наиболее благоприятным, или
же нагрев может быть ступенчатым или увеличенным внутри реакционной камеры.
Кроме того, мы сделали удивительное открытие: нагревательные элементы, находящиеся лишь в контакте с
газами, обладают гораздо большей коммерческой долговечностью, чем те, которые нагреваются вместе с
реакционным материалом. Это особенно актуально при использовании высокореактивных газов. В этом
случае мы обнаружили неожиданно высокую устойчивость многих материалов к воздействию
высокореактивных газов! Нагреваться можно даже при высоких температурах. Таким образом, например,
твердый фарфор всех видов, глинистые материалы, оксид циркония и другие керамические вещества, а также
углерод, графит и т. д., не подвергаются воздействию водорода, галогенов или их водородсодержащих
соединений при очень высоких температурах, например, углерода или графита до 30000 °C. Конструкция,
предложенная в нашем изобретении, позволяет использовать углеродные нагревательные элементы без
какого-либо защитного слоя или покрытия даже в таких высокореактивных газах, как хлор, бром, соляная
кислота, борная кислота, фтороводородная кислота и т. д.
Благодаря значительно улучшенной передаче тепла от нагревательного элемента к газу, становится
возможным управление с гораздо меньшими нагревательными поверхностями, чем это возможно с
изолированными нагревательными элементами, и при этом передача потоку газа значительно более высокой
температуры, что является существенным техническим преимуществом по сравнению с ранее
использовавшимися сложными и дорогостоящими системами.
Таким образом, с помощью нагревательного устройства, разработанного в соответствии с нашим
изобретением, можно нагревать газы, такие как галогены или их соединения, до температур выше 15000 °C
весьма экономичным способом.
Расположение нагревательных элементов в точке подачи газов в реакционную камеру позволяет
предотвратить контакт парообразных или газообразных продуктов реакции с нагревательными элементами,
что во многих случаях приводит к повышению долговечности процесса, например, при хлорировании
оксидных руд хлором или соляной кислотой, в ходе которого образуется сам кислород или
кислородсодержащие газы, такие как водяной пар, и используются нагревательные элементы из углерода или
графита.
Если в таком случае продукты реакции, то есть кислород или водяной пар, вступят во взаимодействие с
сильно нагретым углеродом, нагревающиеся тела разрушатся в очень короткое время.
Таким образом, благодаря предложенной нами конструкции, этой опасности удается избежать.
Его можно свести к минимуму, обеспечив подачу нагретых газов в реакционную камеру с высокой скоростью.
Расположение нагревательных элементов в месте входа газов позволяет одновременно эффективно
использовать нагревательную поверхность нагревательных элементов, поскольку в соответствии с нашим
изобретением возможно обеспечить контакт нагревательных элементов с нагреваемыми газами со всех
сторон, при этом газы распространяются вдоль внешних поверхностей, а также проходят через любые
внутренние полости или пространства, предусмотренные в этих элементах. Это также значительно облегчает
герметизацию реакционной камеры по отношению к внешней среде.
Нагрев газовых нагревательных элементов может осуществляться любым подходящим способом.
Таким образом, сильно нагретые газы могут передаваться через рубашки, оболочки или пространства в
нагревательных элементах. В нагревательных элементах могут происходить поверхностные сгорания, а также
сгорания измельченного топлива или нефти. В данном случае будут использоваться нагревательные
элементы, представляющие собой множество соединенных между собой полых блоков, предпочтительно
таблитчатой конструкции, через внешние пространства которых проходят нагревательные газы или другие
Соседние файлы в папке патенты