Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12681
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_387328.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=387328&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB387328A
[]
ИЗМЕНЕННАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Перепечатано с поправками, внесенными в соответствии с разделом 8 Законов о патентах и промышленных
образцах 1907–1928 годов.
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): август.
1,
1930. C' '' U " C' as g Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 27 июля 1931 г. № 21,407/31.
Завершено: Янв. 27, 1933.
Полная спецификация. (С изменениями).
Усовершенствования в области пароэлектрических разрядных устройств и связанные с ними разработки.
Компания BRITISH THOMSON-LLOUSTON COMPANY, LIMITED, британская компания с зарегистрированным
офисом по адресу: Crown Blouse, Aldwych, London, W.C. 2b (правопреемники Альберта Уоллеса Халла,
проживающего по адресу: 1435, Lowell Road, Schenectady, County of Schenectady, State of New York, United
States of America, гражданина Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляет, что характер данного
изобретения и способ его осуществления должны быть подробно описаны и установлены в следующем
заявлении: Наше изобретение относится к аппарату для передачи! Передача энергии между цепями
переменного и постоянного тока осуществляется через устройство пространственного разряда, такое как
высокоемкостное пароэлектрическое устройство (например, ртутный дуговой выпрямитель), и его основная
цель — создание улучшенной конструкции, минимизирующей возникновение обратной дуги.
При работе мощных ртутно-дуговых выпрямителей часто возникают трудности, связанные с обратным
искрением или короткими замыканиями между анодами отдельных фаз.
Одной из причин обратного дугового разряда является попадание на анод ртути, образующейся в результате
конденсации паров ртути на стенках корпуса или уплотнения анода, или в результате конденсации паров
непосредственно на аноде, при этом ртуть впоследствии ионизируется под воздействием сильного тепла
анода. Для предотвращения обратного искрения по этой причине ранее предлагалось использовать
электрические или другие специальные средства для нагрева анодов и корпусов или втулок анодов.
В соответствии с нашим изобретением, проблемы, связанные с обратным искрением, возникающим из-за
конденсации паров ртути, устраняются за счет использования средств регулирования температуры,
включающих в себя слой воды или 45 другой подходящей теплопоглощающей среды, которая окружает
корпуса и уплотнения анодов, и уровень которой поддерживается практически выше нижнего края уплотнений
анодов. 50 Наше изобретение станет более понятным из приведенного ниже описания в сочетании с
прилагаемым чертежом.
Обращаясь к чертежам, на фиг. 1 представлен поперечный разрез ртутного дугового выпрямителя,
воплощающего наше изобретение, а на фиг.
2
На рисунке показана модификация анодного уплотнения.
Ртутно-дуговой разрядник, показанный на фиг. 60 1, включает в себя выпрямительный контур 10, ртутный
катод 11 и множество анодов 12, из которых на чертеже изображен только один.
Каждый из анодов установлен внутри корпуса анода 13, выступающего из верхней стенки резервуара и
имеющего втулку, направленную вниз внутри резервуара.
Опорное устройство для анода включает в себя уплотнение 14, которое установлено над анодом на корпусе
анода 13 и изолирует от него анод 70. Для поддержания рабочей температуры выпрямителя на требуемом
уровне в периоды простоя и нагрузки предусмотрена водяная рубашка 75, окружающая бак и корпуса анодов,
высота которой обеспечивается выше нижнего края анодного уплотнения, а предпочтительно выше его
верхней части.
Для герметизации корпуса и обеспечения герметичности предусмотрена оболочка 16 с отверстиями 17 для
отвода воды. Поскольку вода внутри рубашки 16 практически неподвижна, температура этой воды во время
работы повышается выше температуры окружающей воды в рубашке 15.
Анодное уплотнение 14 включает пластину 18 K' lqQlly R9Q 387,328, закрепленную на верхнем конце анода
Liollsin- I'l, концевой элемент 19 и изолированный и герметизирующий элемент 20 из стекловидного
материала, прикрепленный к концевому элементу и пластине и отделенный от них. Анод 1.2 закреплен в
надлежащем положении внутри корпуса 1 и питается током от клеммного элемента 19 посредством анодного
проводника 2) 1, проходящего через 1 gh 10;1i,- изоляционный и уплотнительный элемент 20 и соединенного с
клеммным элементом, на котором установлен клеммный элемент 1-Lil' 22 для подключения анода к нагрузке
источника тока. Изоляционный и герметизирующий элемент 111P111ber 20 окружен контейнером или втулкой,
содержащей масло, воздух или другую подходящую среду, и расположен таким образом, что любая часть
уплотнения 14, выступающая над уровнем воды, защищена от замерзания и потери прочности, которые в
противном случае произошли бы из-за излучения на атиллос.
При желании могут быть предусмотрены вспомогательные средства нагрева, такие как нагревательный
элемент (воздушная катушка 24, окружающая анод Холлсина-13).
На изображении уплотнения на рис. 2 пластина 18 поддерживает втулку 2,5 ri..idly C1.
.ecureO, thereto. Штифт 26, к которому IS прикрепляет анод, стержень 27, изолирован от втулки 2.5
уплотнительным элементом 28 из материала, такого как плоский, известный под знаком "micalex",
контактирующего с втулкой 29, установленной на штифте 26. Когда конструкция, показанная на рисунке M-. 2,
используется в выпрямительном слое slioc;ii в :35 Fil... 1, уровень охлаждающей воды в Aaccess 11-5 и 16
приблизительно равен уровню, показанному пунктирной линией выше, нижнему (,ale] из inenil)er 28.
В выбранном варианте Fi-1 потеря Licit в нижней части, 12 io плитка CoolinW11t-r в fl e jaelrets происходит
только.-],v радиально к охлаждаемому зимним воздухом M) и li,- колидукция через уплотнение 14 к этому
11n7IS;Tlg.. Температура анода 12 и уплотнения 14, следовательно, никогда не упадет. Вода в верхней части
кожуха будет теплее, чем вода в нижней части кожуха. Кроме того, вода в куртке 16. окружающая - настоящая
(! Часть анода, прилегающая к нему, все еще теплее, чем вода в резервуаре. Порт tLe jackef 15. Но более
холодная вода в cif (iaf,zet 1.3) определяет сокровище ve-Dour oi Ape iiere-iirv в Инк. Поэтому, -м-)Денация
ниервра YiT)o,-r Какой тальк; место будет ограничено . C 'on extendin- from the anede ---ard, sincecondensation.
at trio Vapour i-)ieqsiiie determined by- the cooler water ii, tfle loser. portion of the jar.kel 15, carPOt Allay OD 1110Se
S11-"iaCPuti.rotiiided bY +lie warmer ",-ter in the shirt 16, and v-7Diell are themself, a.
ферма, как и ксиармер, чем вода.
При прерывании работы выпрямителя температура воды в камере 16 будет оставаться выше температуры в
камере 1.5 по мере ее охлаждения, при условии предотвращения потерь тепла за счет излучения и
теплопроводности от клеммного элемента 19 и соседних элементов с помощью соответствующего
нагревательного элемента в гильзе 2.3, как было определено ранее. Когда температура воды в камере P
повышается из-за ограничения работы или по любой другой причине, желательно, чтобы температура
воздуха в рубашке 16 повышалась с (1) или большей скоростью. Это может быть связано с нарушением
правильной конструкции и размеров камеры 16, включая правильное расположение отверстий 17, которые
обеспечивают медленную циркуляцию воды между рубашками 1.5 и IC). Защита от обратного
переворачивания для паров ртути гарантирована, когда охлаждение воды в рубашке 1.5 происходит на
уровне верхнего конца корпуса анода, поддерживаемом при температуре 90°C немного выше, чем в нижней
части рубашки P).
Например, если температура в нижней части составляет 400, то температура в верхней части составит
приблизительно 95, тогда кремень будет работать в соответствии с этим.
fJ,;,,]- ill,7elj[ioll, ale-hack due to condensai i on of the vapoin. on the anode c, 1. iii ill(, vicinitv thereof' i ; prevented,
and Ine cif special L.eatiii.!-,. means for the i00 ---nodes and a,ociced part., may be ob--i,-tc-d 1)s- iii)iilainiiio. the level
of water in she rectifier tank shirt o,;e the lo-k"-el- end of ibe ai)(,(le seal, i";ieY:,-.ti1-1 allege the upper end,, the 105
-io!-- -ellll-,, Acrid thus otilisin- the.
в температуре, на верхних уровнях продавца прохладной воды. и 1 муха из СЛОЙ -iil)st.,iiitial.; бархат,
STITT01111din 'c. еще 110 и это будет видно.
грохот, который утомляет... результаты получаются без учета температуры воды; в целом, яма, продолжение,
Ge iacl-,t Laser, резервуар 1 1-, iitaiD(,(] при ai.,-x- очищенная температура lox для обеспечения эффективного
соединения (.ooliiir fl). re'-tiller iinder 1(ad (,ondition,.
F,-.iw,,. lail an,] --(.,Attained'teii)ti-tienf(,fir.acridinve 120 lion, in manner the same is ffi he we that what we a i i.n is
-,.-apoiir-el,-etri(. discharge device circu it,,-, an tank oiitainin,, i25 ,,i iicllp aDri -,)it Arousing. -.ii.raii--ed to front flie
tank, proc iicl a seal for flie ariode and means for slirroundin- the tank with a coolin- niedium, the, 387,328 3 level of
the medium being supported above the lower end of the anode seal.
2. В пароэлектрическом разрядном устройстве, имеющем вакуумный резервуар, охлаждающее устройство
включает рубашку, окружающую резервуар и содержащую охлаждающую среду, корпус анода,
расположенный таким образом, чтобы быть окруженным средой в верхней части рубашки, уплотнительное
устройство для поддержки анода в корпусе и средство для поддержания уровня среды выше нижнего конца
уплотнительного устройства.
3.
В пароэлектрическом разрядном устройстве.
вакуумный резервуар, охлаждающее устройство, включающее рубашку, окружающую резервуар и
содержащую охлаждающую среду, корпус анода, устройство, включающее уплотнительный элемент,
установленный над анодом для его поддержки в корпусе, устройство для поддержания уровня среды выше
нижнего конца уплотнительного элемента, устройство, включающее рубашку, окружающую корпус и
уплотнительный элемент, для поддержания части среды в практически неподвижном состоянии, и устройство,
связанное с частью уплотнительного элемента, расположенной выше уровня среды, для уменьшения
теплового излучения от элемента.
4.
В пароэлектрическом разрядном устройстве 30 средств охлаждения расположены и работают в основном так,
как описано выше и показано на прилагаемых чертежах.
Дата: 21 июля 1931 года.
Джон Грей, Краун Хаус, Олдвич, Лондон, W.C. 2, представитель заявителей.
В соответствии с разделом 8, подразделом 2 Законов о патентах и промышленных образцах 1907–1932 годов,
ссылка была направлена на спецификацию № 383961.
Редхилл: Напечатано для типографии Его Величества компанией Love & Malcomson, Ltd. — 1933 год.
i i - Malby&Sons,.
Фотолитография
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_387329.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=387329&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB387329A
[]
- -i.--, ,
Ан, - \- '!
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
1,
Льюис Бэйли Скиннер, проживающий по адресу: Восточная 18-я авеню, 2003 г. Денвер, _Колорадо_,
Соединенные Штаты Америки, гражданин Соединенных Штатов. Штаты Америки настоящим заявляют, что
характер данного изобретения и способ его осуществления должны быть подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Данное изобретение относится к процессу и аппарату для обработки фосфатов с
целью получения из них фосфора, фосфорной кислоты или других фосфорсодержащих соединений.
Некоторые исследователи предложили получать фосфорную кислоту из фосфата кальция исключительно под
действием тепла. Другие исследователи предложили разложение фосфата кальция кремнеземом согласно
уравнению (2SiO (CaSiO Cal(PO) + (3SiO3(3CaSiO) + PO). Эта реакция требует нагревания до
температуры, достаточной для испарения пентоксида фосфора, т.е. около 18000 °C или выше, — чтобы
последний можно было непрерывно отводить в виде пара, позволяя реакции протекать в этом направлении.
Наилучшие результаты по достижению температуры 18000 °C и выше достигаются в промышленных условиях
с помощью электрической печи, однако это дорогостоящий процесс. Однако известно, что при добавлении
углерода элементарный фосфор может быть удален при гораздо более низкой температуре. Этот процесс
разложения начинается примерно при температуре 10850 °C.
вместо 18000 °C. Хотя, несомненно, происходит ряд реакций, включая образование карбидов, фосфидов и
свободного железа, а также последующую реакцию между такими соединениями и кислородом фосфатов или
пентоксида фосфора или другого оксида фосфора, основная реакция, по крайней мере, с точки зрения
конечных результатов, представляется примерно следующей: (2SiO + (CaSiO + 5CO + 2CO) → (PO²)²
+ (3SiO + 5CO + 2CO). Следует обратить внимание на то, что доля диоксида кремния является
переменной и может варьироваться от двух до трех молекул или даже выходить за эти пределы, хотя [Цена
1/-] 879329 наилучшие результаты обычно получаются при использовании указанного выше диапазона.
Хотя описанная выше реакция начинается при температуре 10850 °C, она протекает гораздо быстрее с
повышением температуры, и, следовательно, температура должна составлять около 13000–14000 °C. Эту
температуру легко достичь путем сжигания топлива, и для этого не требуется электрическая печь.
Эффективный нагрев материалов путем сжигания топлива предполагает не только максимальное
производство тепла на единицу используемого топлива, но и эффективную и удобную передачу тепла от
нагреваемых газов к нагреваемому грузу.
Очевидно, что частичное сгорание топлива 65 с образованием восстановительной атмосферы, состоящей
главным образом из оксида углерода, некоторого количества водорода, водорода и азота, производит гораздо
меньше тепла, чем в случае, когда сгорание доводится практически до конца. Однако для загрузки печи 70
требуется восстановительная атмосфера, поэтому возникает проблема поддержания восстановительных
условий в загрузке и окислительных условий в газах, используемых для нагрева такой загрузки 75.
Простая постановка этой проблемы исключает доменную печь, поскольку в такой печи нагревающие газы
проходят через шихту и, следовательно, определяют, следует ли заполнять пустоты в шихте окисляющими
или восстанавливающими газами. Другие недостатки доменной печи как способа производства пентоксида
фосфора будут рассмотрены далее. 5 Один из способов избежать трудностей, связанных с поддержанием
восстановительной атмосферы в шихте, когда нагревающие газы имеют окислительный характер,
заключается в помещении шихты в реторты. Этот метод сопряжен с проблемами всех видов, включая
прерывистую работу из-за необходимости периодической загрузки и перегрузки ретортов, низкую скорость
теплопередачи — через перегородки и через саму массу к сердцевине, а также затраты на замену ретортов и
так далее.
Я обнаружил, что трудностей, возникающих при использовании ретортов, можно избежать, а топливо для
нагрева сжечь практически полностью, используя печи 100 отражательного типа, при условии, что процесс
настоящего изобретения выглядит следующим образом: -; S L -L:
Дата подачи заявления: 29 июля 1931 г. № 27.689/31.
3
Завершено: Янв. 30, 1933.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ. Процесс и устройство для обработки фосфатов.
- j. ' 1 1 --- e-.t1 1 --.,; 1, изложенный ниже, используется.
Процесс, описанный в этом изобретении, включает смешивание фосфорсодержащих и кремнеземистых
материалов в таком сбалансированном количестве, чтобы образовать плавкий шлак с углеродистым
материалом в таком избытке, который необходим для восстановления содержания пентоксида фосфора в
смеси до свободного фосфора, и загрузку смеси в печь отражательного типа таким образом, чтобы при
нагреве загрузки до температуры, достаточной для удаления свободного фосфора, в течение всего процесса
восстановления внутри загрузки и в виде защитной оболочки, непосредственно прилегающей к ней,
поддерживалась атмосфера, практически свободная от кислорода и углекислого газа, и нагрев печи до
температуры, необходимой для удаления свободного фосфора, при этом печь работает таким образом, чтобы
через нее проходил поток газов, обладающих окислительным характером и распространяющихся в целом
параллельно поверхности загрузки, практически не оказывая на нее прямого воздействия, в результате чего
фосфор после удаления и прохождения через указанную оболочку смешивается с такими газами в печи.
отражательная камера, где происходит окисление, и, проводя такие газы, содержащие образовавшийся оксид
фосфора, от печи.
Окисление фосфора, удаляемое из шихты, не причиняет вреда, поскольку пентоксид фосфора удаляется из
печи для последующего сбора.
Если же, с другой стороны, окисление фосфора происходит на поверхности или внутри поверхностных слоев
заряда, то пентооксид фосфора может реагировать с присутствующей известью, образуя фосфат кальция,
который, как уже объяснялось, не подвергается воздействию одного лишь диоксида кремния при температуре
от 13000 до 14000 °C.
Следует отметить, что восстановление P:A углеродом или водородом является эндотермической реакцией,
тогда как окисление элементарного фосфора диоксидом углерода и последующее образование монооксида
углерода является экзотермической реакцией. Следовательно, для окисления фосфора нет необходимости в
эквивалентном количестве свободного кислорода в печных газах. Поскольку фосфор легко окисляется
углекислым газом, очевидно, важно, чтобы газы внутри и непосредственно окружающие вещество были не
только свободны от кислорода, но и в значительной степени свободны от углекислого газа.
Поддержание этой оболочки из разбавляющих смазок вокруг загрузки делает целесообразным подачу
загрузки непрерывным потоком или листовым способом по торцам отражательной печи. Таким образом, заряд
до начала плавления располагается вдоль стенок потока нагревающих газов, и последние не сталкиваются с
ним, не разрушая оболочку восстановительных газов, как это произошло бы при центральной подаче. Кроме
того, при централизованной загрузке восстановительные газы могут выходить из любой части загрузки, или
сначала в одном месте, а затем в другом, при этом пустоты обеспечивают более чем достаточное
пространство для движения восстановительных газов. В случае центральной зарядки, вероятно, произойдет
временное перемещение восстановительных газов в одном направлении относительно насыпи, что позволит
им выходить с одной стороны насыпи. В этом случае возможно проникновение окислительных продуктов
сгорания в том же направлении на противоположную сторону насыпи с последующим нейтрализацией
восстановительного эффекта.
фосфора. При этом общий поток газов будет направлен от топочной части отражательной печи к 85.
При наличии отводного дымохода с любой стороны или в центре загрузки, в первом случае будет
наблюдаться плавный, медленно движущийся канал, поддерживающий желаемый защитный слой
восстановительных газов внутри и непосредственно над загрузкой, а во втором случае — смещение с одной
стороны на другую в сторону, что приведет к значительному замедлению окончательного восстановления
присутствующего фосфора 95 вследствие ряда восстановительных и окислительных реакций, а также
потребует использования большего количества восстановительного материала.
Следует отметить, что постоянный поток восстановительных газов JO@ из шихты в печь и восстановление по
меньшей мере части диоксида углерода в сжигаемых газах до монооксида углерода путем окисления
фосфорсодержащих газов приводит к образованию дымового газа, который после отделения фосфорной
кислоты имеет состав слабого генераторного газа и может быть использован в таком виде.
Одно из возражений против использования доменной печи для разложения фосфатов уже упоминалось, а
именно: неэффективность в расходе топлива или необходимость поддержания восстановительных условий,
особенно учитывая, что восстановительные условия при разложении фосфатов предполагают существенное
отсутствие диоксида углерода, а не просто наличие небольших количеств восстановительных газов, таких как
монооксид углерода или гидрогена. 120 Ещё одним возражением против использования доменной печи
является её непригодность для операций, требующих значительного времени для завершения. В доменной
печи шихта, состоящая из фосфатной породы, флюса Bi и перерабатывающего материала, образует
вертикальный столб, через который проходят нагретые газы.
Даже при брикетировании весь расплавленный шлак сразу после образования быстро стекает с
восстановительного материала и еще не флюсованной породы и кремнезема. Когда расплавленный шлак
достигает дна печи, он образует относительно глубокий слой с небольшой открытой верхней поверхностью.
Эта открытая поверхность, примыкающая к фурмам, не подвергается восстановительным условиям, и,
следовательно, любой оставшийся в ней фосфатный материал не имеет возможности восстановления.
При использовании отражательной печи слой шлака может подвергаться воздействию высоких температур
печи столько времени, сколько необходимо, и, используя достаточное количество восстановительного
материала, чтобы частицы углерода оставались плавающими на поверхности расплавленной шихты и шлака,
можно поддерживать желаемые восстановительные условия во время такой термической обработки.
Остаточный углерод, плавящийся на расплавленной массе шихты и шлака, выполняет функции как
восстановителя и защитного агента, а в конечном итоге и дополнительного источника тепла. Такой углерод
перемещается вместе со шлаком на некоторое расстояние к выпускному концу печи, в конечном итоге сгорая
за счет избытка кислорода, скажем, от 3 до 5 процентов, содержащегося в печных газах, которые обычно
содержат от 13 до 15 процентов диоксида углерода, или за счет диоксида углерода с образованием
монооксида углерода.
На практике я обнаружил, что выгодно использовать длинную печь, скажем, 60-65 футов в длину и 15-20
футов в ширину, так что, поскольку большая часть восстановления и плавления происходит в рабочей
половине печи, расплавленная масса должна пройти в среднем не менее сорока футов, прежде чем ее можно
будет вывести. Благодаря такой операции мне удалось получить шлаки, содержащие не более 1% или,
скажем, менее 0,504% пентоксида фосфора.
Ещё одним недостатком работы доменной печи является то, что мелкие материалы нельзя использовать без
предварительного брикетирования в агрегаты значительного размера, иначе тепловые газы не смогут
проникнуть в шихту. Брикеты необходимо сваривать, поскольку брикеты толщиной 50° должны выдерживать
вес пересыщенной смеси, не разрушаясь. Очевидно, что это дорогостоящая и сложная операция.
В отражательной печи мелкодисперсный материал можно выгодно перерабатывать в импульсном режиме без
брикетирования, поскольку единственное движение газа внутри загрузки заключается в медленном
просачивании оксида углерода и водорода наружу в печь, унося с собой пары фосфора.
Ещё одним недостатком работы доменных печей является чрезмерное образование дымовой пыли. Высокое
давление, возникающее при прохождении газов под давлением через шихту, приводит к образованию гораздо
большего количества мелкой пыли, чем в отражательной камере, где нагревающие газы не находятся под
выраженным давлением и не проходят ни через шихту, ни через образовавшийся там шлак.
Поскольку использование относительно высоких температур — 1200 °C или выше — явно целесообразно на
практике в моем процессе, собственно обжиг печи оптимальным способом осуществляется путем сжигания
подходящего топлива с помощью предварительно нагретого воздуха для сгорания. Наиболее выгодно это
достигается за счет использования сильно нагретых, насыщенных пылью газов, поступающих из печи при
температуре -8°C, для предварительного нагрева воздуха перед сжиганием.
Регенераторы тепла бывают двух типов.
Первый тип включает в себя те, в которых поток нагреваемых газов и газов, подлежащих нагреву, через
конструкцию является непрерывным, а теплопередача осуществляется путем проводимости через
разделительную стенку.
Этот метод теплообмена известен как система с двумя поверхностями. Второй тип предполагает
прерывистый поток вольфрама и нагретых газов попеременно через одну и ту же конструкцию, обычно
представляющую собой шахматную сетку из огнеупорного кирпича. Теплообменник такого типа основан на
попеременном нагреве и охлаждении больших поверхностей огнеупорного материала. При использовании
первого типа регенератора крайне желательно иметь разделительные стенки с высокой теплопроводностью
на единицу площади открытой поверхности. Стены из огнеупорных материалов, таких как огнеупорный
кирпич, должны иметь относительно большую толщину, чтобы обеспечить достаточную механическую
прочность, и эта толщина в сочетании с очень низкой удельной теплопроводностью приводит к плохому
теплообмену путем проводимости через такие стены.
Преимущество рифленой поверхности кирпича заключается в том, что требуется только поверхностный
нагрев, но при ее использовании возникают трудности в случаях, когда нагревающие газы переносят большое
количество взвешенного материала. В таких случаях шахматная кладка действует как собирающее средство,
и промежутки между кирпичами быстро заиливаются.
Трудности, связанные с заиливанием, которые возникают при использовании решетчатых конструкций, можно
избежать, применяя тепловые регенераторы первого типа, в которых металлические, обычно железные или
стальные, разделительные стенки и большие пространства или каналы для нагревательных газов. Однако в
случае производства фосфорной кислоты возникают новые проблемы, главным образом из-за того, что при
таком производстве температура нагревающих газов составляет от 1100 до 12000 °C.
или более, а железо нельзя нагревать выше 125°F (80-900°C) без разрушения. Однако я обнаружил
замечательный факт, который позволяет мне с полным удовлетворением использовать железные воздушные
трубы в теплообменнике. Дело в том, что при медленной и осторожной работе сначала вокруг железа может
образоваться покрытие, обеспечивающее необходимую защиту железа, не препятствуя при этом желаемой
передаче тепла от нагреваемых газов к воздуху.
Образование такого слоя удивительно, поскольку пентоксид фосфора плавится при температуре 800 °C или,
по крайней мере, на 3000 °C ниже температуры нагревающих газов, поступающих в теплообменник, и,
следовательно, жидкие шарики пентоксида фосфора, переносимые дымовыми газами во взвешенном
состоянии, должны были бы конденсироваться на поверхности железа и стекать.
Исследование образовавшегося покрытия показало, что оно сформировано из смеси дымовой пыли и
пентоксида фосфора, хотя его окончательный состав K 20 неясен и может включать фосфаты кальция,
метафосфорную кислоту и другие соединения. Сама по себе пыль не прилипает, поэтому покрытие
образуется в результате совместного действия двух материалов.
---25 Ни один из них по отдельности не способен создать такое покрытие.
Защитное действие покрытия обусловлено его низкой теплопроводностью по сравнению с защищаемым
металлом. Предположим, что конечная температура воздуха внутри трубы составляет 500 °C, а внутренняя
поверхность металла — 6000 °C.
При этом температура дымовых газов вокруг такой трубы составляет 12000 °C. При одинаковой толщине
металла и покрытия и соотношении теплопроводности 10:1 для металла и покрытия соответственно, перепад
температур между внешней поверхностью покрытия и внутренней поверхностью трубы будет распределен
примерно в одинаковом соотношении, так что температура внешней поверхности железа составит около 6600
°C.
или значительно ниже точки размягчения или разрушения железа или стали.
- 45 Состав шихты требует правильного соотношения ингредиентов для образования, с одной стороны,
легкоплавкого шлака, а с другой — для высвобождения фосфора в виде элементарного фосфора.
Первый этап включает в себя правильное соотношение основных и кислотных компонентов заряда, а второй
— добавление восстанавливающего вещества для высвобождения элементарного фосфора.
При определении пропорций основных и кислых компонентов шихты необходимо учитывать состав
обрабатываемого материала. Многие фосфатные породы содержат кремнезем, силикаты, карбонат кальция и
другие шлакообразующие вещества.
Было установлено, что один из исследованных видов фосфатной руды обладает самофлюсующими
свойствами и не требует добавления кремнезема для получения шлака, легко плавящегося при температуре
от 13000 до 14000 °C.
Образец этой породы дал следующие результаты анализа:
CaO (в виде Ca(PO)) CaO (в виде CaCO) PO SiO - - FeO - AlO - - MgO - - Вода, CO и т. д. - -
22,43 - - 20,05 - 25,50 2,35 5,5( - 2,56 - - 12,05 0 100,00 's При определении состава шихты любой оксид
алюминия считается соединяющимся с известью с образованием алюмината кальция CaAO, тем самым
уменьшая количество кремнезема, необходимого для образования шлака. Одна молекула оксида магния (Ri)
считается эквивалентной 1,4 молекулам извести. Содержание железа учитывать не нужно, поскольку железо
образует фосфид железа и не соединяется с кремнеземом, не переходя в шлак. Исходя из этого, в указанной
выше породе на каждые три молекулы CaO приходится 2,27 молекулы SiO. Обычно количество наномолекул
SiO2 должно находиться в диапазоне от -2 до 3. Даже одна молекула образует трудноплавкий,
высокоосновный шлак. Четыре молекулы образуют столь же трудноплавкий, но высококислотный шлак.
Следует понимать, что в тех случаях, когда в описании и формуле изобретения упоминается соотношение
между CaO и SiO2, термины CaO и SiO2 включают не только эти конкретные химические вещества, но и их
эквиваленты, рассчитанные как CaO и SiO2 соответственно. Следует также понимать, что в случае
материалов с высоким содержанием кремния или алюминия может потребоваться добавление извести для
обеспечения желаемого баланса между основными и кислыми компонентами, и что изобретение включает
обработку сырья, которое является самофлюсующимся или требует добавления кремнезема или извести.
Природа используемого восстанавливающего материала должна быть достаточной не только для
восстановления содержания P2O в заряде до элементарного фосфора и для восстановления любых других
восстанавливаемых соединений, но и для создания и поддержания восстанавливающей атмосферы,
состоящей из небольшого количества оксида углерода и гидроксида водорода, практически свободной от
оксидов и диоксида углерода внутри и в непосредственной близости от заряда.
Создание этой защитной неокисляющей атмосферы над поверхностью 120 шихты удобно осуществлять
двумя способами: во-первых, за счет выделения восстановительных газов внутри шихты, и во-вторых, за счет
использования избытка восстановительного материала, так что этот избыток в виде углерода может плавать
на поверхности шлака после расплавления шихты. Такой плавающий углерод продолжает реагировать с
любыми невосстановленными фосфатами и/или фосфором. СЛАВ, пентоксид, который может сохраняться в
результате этого восстановительного действия; элементарный фосфор испаряется из расплавленной массы,
впоследствии окисляется и затем становится частью материала, покидающего печь вместе с дымовыми
газами.
Для ускорения образования восстановительных газов в шихте используется битуминозный или
полубитуминозный уголь (далее именуемый битуминозным углем), или другой восстановительный материал,
содержащий летучие горючие вещества, вместо кокса. Первое действие тепла на шихту заключается в
коксовании такого угля или подобных ему веществ, а водород и углеводороды проходят через шихту в печь,
удаляя при этом воздух из пустот. Кроме того, углеводороды в значительной степени разлагаются под
воздействием тепла поверхностных слоев шихты и печи на углерод и углеводороды. Образовавшийся
углерод откладывается на поверхности твердых частиц фосфатной породы и, таким образом, вступает в
тесный контакт с восстанавливаемым материалом. Водород также контактирует с фосфатной породой и
оказывает на нее восстановительное действие.
На практике были получены хорошие результаты при использовании породы указанного выше состава, с
добавлением 15% (b' по весу породы) битуминозного угля, измельченного до размера частиц 4 меш или
мельче.
Содержание углерода и водорода в этом количестве угля составляет почти 100%, что превышает
теоретически необходимое количество для восстановления пентоксида фосфора до фосфора. Часть этого
избытка расходуется на восстановление присутствующего железа до фосфида железа. Другая часть
используется для создания плавающего слоя кокса поверх шлака, чтобы обеспечить желаемую атмосферу,
свободную от кислорода и углекислого газа, внутри и рядом с шихтой и шлаком, изготовленным из них.
Использование угля в качестве восстановителя для загрузки имеет дополнительное преимущество,
заключающееся в том, что пар образуется в результате сгорания водорода угля. Обычно, когда ценные
вещества уносятся в виде суспензии в дымовых газах, как это происходит в данном изобретении, следует
избегать присутствия большого количества водяного пара в дымовых газах из печи, поскольку это
препятствует отделению ценных веществ и приводит к образованию влажного, липкого продукта, требующего
сушки. Однако я обнаружил, что в данном случае значительное содержание влаги в дымовых газах является
явным преимуществом. Этот пар или влага могут быть использованы для образования фосфорных кислот или
их растворов путем простого охлаждения газов в печи. Пар также образуется в результате сжигания топлива,
используемого для топки печи.
На практике я обнаружил, что примерно 100% угля, прошедшего предварительную обработку (или 5%),
достаточно для топки печи, если используется предварительно нагретый воздух. Содержание водорода в 10%
угля, добавленного к загрузке, и в 5% угля, используемого для топки печи, достаточно для обеспечения всего
необходимого пара или водяного пара. При использовании угля, содержащего 100% гидрогеля, образуется
96% водяного пара по весу, исходя из обработанной породы. 9 частей водяного пара смешивают с 75% 35,5
частями P2O для образования ортофосфорной кислоты H4P,O7 с 23,6 частями P2O для образования
ортофосфорной кислоты HXP04. С использованием.
Таким образом, в смеси горных пород и угля, упомянутой выше, в газах, отводимых из печи, содержится
более чем достаточно водяного пара, чтобы соединиться со всем образовавшимся пентоксидом фосфора и
вывести его вместе с этими газами, образуя либо пиро-.
или ортофосфорной кислоты.
Разумеется, очевидно, что при использовании нефти или природного газа в качестве топлива в печи
количество образующегося водяного пара будет значительно больше, поскольку содержание водорода в
нефти составляет около 150%, в отличие от 90,5% в угле, тогда как содержание водорода во газе составляет
около 30%. При использовании такого топлива для сжигания может образоваться достаточное количество
пара, даже если в качестве восстановителя в заряд добавлен кокс. 95 Одна молекула пентоксида фосфора
может соединиться с одним, двумя или тремя молями.
растворы воды с образованием соответственно мета-, пиро- и ортофосфорных кислот. Первый по своим
физическим характеристикам напоминает стекло и не образует подвижную жидкость при нагревании при
атмосферном давлении. Однако пирофосфорная кислота плавится при 610 °C, образуя подвижную жидкость,
а ортофосфорная кислота действует аналогичным образом при 380 °C. Это свойство может быть
использовано в соответствии с настоящим изобретением для получения одной или обеих последних кислот в
практически чистом виде, без примесей воды, за исключением воды или соединений. Что произойдет, если
газы, содержащие водяной пар и пентоксид фосфора, охладить до 250°C? к. 350 В. Получается жидкий
конденсат, состоящий из фосфорных кислот, содержащих меньше воды, чем ортофосфорная кислота,
вероятно, состоящий преимущественно из пирофосфорной кислоты.
Примерно в 1. O 0. и выше, примерно до 215 °C. Ортофосфатная кислота в практически безводной форме
конденсируется в жидкую форму. Чем ниже температура, тем больше в кислоте содержится воды, причем
содержание воды зависит от температуры, при условии, что в газах присутствует избыток водяного пара. 125
Соседние файлы в папке патенты