Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ



Углеводородные газы (метан, бутан, пропан и их смеси) широко применяют в качестве сырья для получения кон­тролируемых атмосфер. Наиболее широкое распространение в ма­шиностроении нашел метод получения за­щитных атмосфер из природного газа. При­родный газ состоит в основном из метана. При горении метана с недостатком воздуха образуются продукты неполного его горения, в состав которых входят водород и окись углерода - Чем больше недостаток воздуха, т. е. чем меньше коэффициент расхода воздуха, тем больше в про­дуктах неполного горения метана будет водорода и окиси угле­рода. Минимальное количество воздуха для неполного горения метана определяется из реакции

СН4 + 0,5O2 = СО + 2Н2,

т. е. для горения 1 м3 СН4 подается 0,5 м3 О2 и при этом образуется 1 м3 СО и 2 м3 Н2. Горение метана с еще меньшим количеством воздуха (n < 0,25) недопустимо из-за появления свободного углерода в продуктах горения. Углерод, попадая в печь, скапли­вается в виде сажистых отложений, которые мешают работе меха­низмов печи и усложняют регулирование процесса нагрева.

Так как для горения метана используется не чистый кислород, а воздух, состоящий из 21 % О2 и 79 % N2, то при коэффициенте расхода воздуха л = 0,25 реакция горения метана будет следу­ющая:

СН4 + 0,5О8 + 1.88N, = СО + 2Н2 + 1.88N,.

Эта реакция эндотермическая, может протекать лишь при подводе в реакционную камеру дополнительной теплоты. Про­дукты эндотермической реакции называются эндогазом. При п = = 0,25 состав эндогаза: 20,5 % СО, 41 % Н2, остальное азот.

При увеличении коэффициента расхода воздуха в продуктах горения концентрация Н2 и СО уменьшается, а концентрация N2 увеличивается. Одновременно в продуктах горения появляются газы СОа и Н2О. Чем больше коэффициент расхода воздуха, тем больше выделяется теплоты. При п = 0,554-0,6 процесс горения метана возможен без дополнительного подогрева смеси. Реакция становится экзотермической, а продукт такой реакции называют -экзогазом.

Область экзогаза расположена при п = 0,55 – 0,6. В экзогазе, полученном при п = 0,55 - 0,9, содержится еще достаточное количество газов-восстановителей Н2 и СО, поэтому его называют богатым экзога­зом в отличие от экзогаза, получаемого при п = 0,9 - 1, который содержит незначительное количество Н2 и СО и поэтому называется бедным экзогазом.

Эндогаз и богатый экзогаз являются горючими и взрывоопас­ными газами. Бедный экзогаз в смеси с воздухом не горит и не взрывоопасен. Эндогаз обычно прямо подают в печь. Экзогаз, как правило, вначале очищают от СО2 и Н2О и только после этого подают в печь. Для получения эндогаза используют эндогазовые установки, а экзогаза — экзогазовые.



Эндогазовые установки (рис.82). Принцип их работы заклю­чается в приготовлении смеси природного газа и воздуха с п = 0,25, нагреве этой смеси до температуры 1050 °С и охлаждении образовавшихся продуктов неполного горения до 20—30 °С.

Природный газ поступает из цехового газопровода через рас­ходомер 1 и регулятор нулевого давления 2 в смеситель 3. Воздух, необходимый для получения эндогаза, засасывается компрессо­ром 11 из цеха через расходомер 4 и фильтр 5. В смесителе при­родный газ и воздух смешиваются в заданной пропорции. Кон­струкция смесителя обеспечивает автоматическое сохранение за­данной пропорции газ—воздух при различных режимах работы установки. Из компрессора газовоздушная смесь под давлением 20 кПа подается в реторту 8 генератора 6. Генератор может иметь электрический или газовый нагрев. Температура в нем поддержи­вается 1050 °С. Реторта изготовлена из хромоникелевой стали и заполнена катализатором 9.

Газовоздушная смесь, поступая в реторту, соприкасается с ка­тализатором и нагревается до необходимой температуры. Проис­ходит взаимодействие метана с кислородом воздуха. Горячий эндогаз по выходе из реторты охлаждают до температуры 20—30 °С в холодильнике 7, в который непрерывно поступает холодная вода. Эндогаз охлаждают, чтобы предупредить протекание реак­ции 2СО = СО2 + С. Эта реакция протекает при 650 °С, в резуль­тате чего ухудшается состав эндогаза и в трубопроводах выпадает сажа.

 

Рис.8.2. Схема эндогазовой установки

 

В качестве катализатора используют кусочки высокоглино-зема А12О8, пропитанные солями никеля. Металлический никель оказывает каталитическое воздействие на реакции образования СО и Н2. В эндогазовых установках применяют катализатор ГИАП-8.



Для предупреждения попадания пламени в компрессор при воспламенении газовоздушной смеси на участке от компрессора до реторты установлен пламегасительный клапан 10. В пламе-гасительном клапане имеются обойма из гофрированной медной полосы, препятствующая распространению пламени, и биметал­лические пластинки. При разогреве биметаллических пластинок до температуры 90 °С срабатывает клапан, перекрывающий трубо­провод и останавливающий компрессор.

Если в природном газе содержатся сернистые соединения, то перед подачей природного газа в эндогазовую установку его необходимо очистить от серы. В противном случае сернистые со­единения выводят из строя катализатор, реакция в реторте про­текает не полностью и в выходящем из реторты газе будут со­держаться СН4, СО2, Н2О и О2. Для очистки от серы природный газ нагревают до температуры 350 °С в присутствии катализатора ГИАП-10.

Экзогазовые установки. В зависимости от необходимого составазащитного газа в промышленности применяют два типа экзога-зовых установок — для получения богатого и бедного экзогаза.

Установки для получения богатого экзогаза (рис. 8.3)состоят из системы подготовки газовоздушной смеси, камеры сгорания и системы для очистки продуктов горения от водяных паров. Система подготовки газовоздушной смеси аналогична системе эндогазовой установки. Камера сгорания выполнена в виде обычной топки для сжигания газообразного топлива. Система очистки от Н2О состоит из охладителя для предварительного охлаждения, размещенного рядом скамерой сгорания, и допол­нительной холодильной установки.

Рис 8.3. Схема экзогазовой установки для получения богатого экзогаза

 

Последовательность получения богатого экзогаза следующая. Компрессор 10 через пламегаситель 9 подает в горелку 4 газо­воздушную смесь с n = 0,55. Поступая в камеру сгорания 5, смесь воспламеняется. При выходе из камеры сгорания продукты неполного горения содержат 4 % СОа, 13 % Н2О, 12 % СО, 16 % Н2, остальное N2. Данный состав из-за высокого содержа­ния Н2О (130 г/м3) практически не пригоден для термической обработки.

В охладителе 6 газ охлаждается до 20—30 °С. Сконденсировав­шаяся влага удаляется через конденсатоотводчикв. После охлади­теля 6 в экзогазе содержится 30 г/м8 влаги. Для более полной осушки экзогаза его пропускают через установку 7, в которой используют фреон. Дополнительное охлаждение экзогаза до 3—5 °С снижает содержание влаги в экзогазе до 5—6 г/м3. Окон­чательный состав экзогаза, направляемого в печь, следующий: 5 % СО2, 1 % НаО, 14 % СО, 18 % Н2, остальное N..

Исходный природный газ подается через расходомер 1 и регу­лятор давления 2, а воздух, засасываемый из атмосферы, прохо­дит через фильтр 11 и расходомер 3.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!