Реактор высокого давления
Изобретение касается реакторов высокого давления, в частности, химических реакторов периодического действия, в которых химические превращения осуществляются в условиях импульсного сжатия газов, и позволяет повысить надежность запуска. Аккумулирующая камера снабжена цилиндром с подпружиненным разгрузочным поршнем, который выполнен с дренажным каналом и жиклером и кинематически связан с впускным клапаном, причем аккумулирующая камера посредством дренажного канала с жиклером и подпружиненном разгрузочном поршне и запорного органа электромагнитного клапана сообщена с атмосферой, а соотношение диаметров разгрузочного поршня и выпускного клапана составляет 1,3:1,5. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (5l)5 В 01 J 19 18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4446266/31-26 (22) 04.05.88 (46) 15.02.90. Бюл. № 6 (71) Институт проблем машиностроения
АН УССР (72) О. Ю. Калекин, А. П. Кудряш, А. А. Макаров и Г. Н. Кеворкян (53) 66.023 (088.8) (56) Патент США № 2814551, кл. В 01 J 19/18, 1957.
Патент ФРГ № 2634840, кл. В 01 J 19/18, 1977. (54) РЕАКТОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается реакторов высокого давления, химических реакторов периоИзобретение относится к конструкции реакторов высокого давления, в частности к химическим ректорам периодического действия, в которых химические превращения осуществляются в условиях импульсного сжатия газов.
Цель изобретения — повышение надежности запуска.
На чертеже изображен реактор, разрез.
Реактор включает корпус 1 с рабочим цилиндром 2, в котором размещен плавающий поршень 3. В торце рабочего цилиндра 2 установлен в соединительном канале 4 обратный клапан 5. Соединительный канал 4 через впускной клапан 6 сообщает рабочий цилиндр 2 с аккумулирующей камерой 7, которая имеет цилиндр 8 с установленным в нем разгрузочным поршнем 9, образующим полость 10. Разгрузочный поршень 9 кинематически соединен при помощи шарнира 11 с впускным клапаном 6 и подпружинен пружиной 12. В нем выполнен дренажный канал 13 с жиклером 14, который сообщает аккумулирующую камеру
„„SU„„,1542611 A 1
2 дического действия, в которых химические превращения осуществляются в условиях импульсного сжатия газов, и позволяет повысить надежность запуска. Аккумулирующая камера снабжена цилиндром с подпружиненным разгрузочным поршнем, который выполнен с дренажным каналом и жиклером и кинематически связан с впускным клапаном, причем аккумулирующая камера посредством дренажного канала с жиклером в подпружиненном разгрузочном поршне и запорного органа электромагнитного клапана сообщена с атмосферой, а соотношение диаметров разгрузочного поршня и выпускного клапана составляет 1,3 — 1,5. 1 ил.
7 с полостью 10. Последняя через электромагнитный клапан 15 сообщена с атмосферой. Аккумулирующая камера 7 через запорный орган 16 сообщена с линией подачи газа.
В торцовой части рабочего цилиндра 2 установлен запорный орган 17, связанный с линией удаления газа из зоны толкания.
В реакционной зоне рабочего цилиндра 2 установлены вспрыскивающее устройство 18 для подачи реагента в виде жидкости или суспензии и кран 19 для подачи и удаления газообразных реагентов и продуктов реакции.
Реактор работает следующим образом.
Через запорный орган 16 из линии подачи газа в аккумулирующую камеру 7 полается толкающий газ, например аргон. Газ заполняет объем аккумулирующей камеры 7 и через дренажный канал 13 и жиклер 14 в поршне 9 поступает в полость 10. Электромагнитный клапан 15 закрыт и полость 10 изолирована от атмосферы. Давления газа в аккумулирующей камере 9 и полости 10 устанавливаются равными.
1542611
Формула изобретения
СН4+0,5O CO+2H>
С+ Н20 — СО+ Н
Сжигание бора в воде
2B+2HgOw2H13Og+- Н
2B+2HqO BzOq+3Hq з
При открытом запорном органе 17 через кран 19 подают в реакционнук> зону рабочего цилиндра 2 газообразный реагент или смесь реагентов, которая приводит поршень
3 в исходное положение и заполняет рабочий цилиндр 2. Запорный орган 17 закрыт.
Впускной клапан 6 закрыт под действием пружины 12 и давления газа в аккумулирующей камере. Давления на разгрузочный поршень 9, действующие со стороны аккумулирующей камеры 7 и полости 10, !О одинаковы. Реактор находится в исходном положении.
При подаче напряжения на электромагнитный клапан 15 запорный орган клапана открывается и сообщает полость 10 с атмосферой. Давление в ней резко падает.
Сила давления газа, действующая на поршень 9 со стороны аккумулирующей камеры 7, перемещает его, сжимая пружину 12, и выталкивает газ из полости 10 в атмосферу. Впускной клапан 6, связанный с порш- 20 нем 9 при помощи шарнира 11, открывается.
Давление газа из аккумулирующей камеры 7 по соединительному каналу 4 через открытый обратный клапан 5 толкает плавающий поршень 3, который с большой скоростью перемещается в рабочем цилиндре 2, производя импульсное сжатие газообразных реагентов. При этом в коротком импульсе сжатия достигаются такие высокие температуры и давления, которые практически не достижимы в обычных реакторах. Например, при сжатии одноатомных газов, как показывают расчеты, при давлении толкающего газа
Р =ЗО атм, может быть достигнуто давление в импульсе Р - =10000 атм и температура
Т . =1500 К, если начальная температура
Tn= — 300 К. В таком процессе скорости реакции возрастают на 2 — 3 порядка.
Пример. Получение синтез-газа окислением метана.
Получение синтез-газа при взаимодействии углерода и воды
При этом подача газообразных реаген- 50 тов и удаление газообразных продуктов реакции осуц;ествляются через кран 19.
Подача твердых и жидких реагентов в виде суспензии и гелей происходит через впрыскивающее устройство 18. Предварительный подогрев рабочего цилиндра реактора осуществляется теплообменником (не показан).
После осуществления рабочего хода поршень 3 движется под действием давления продуктов реакции в исходное положение.
При этом в случае работы реактора по герметичной схеме происходит сжатие толкающего газа, так как обратный клапан 5 закрыт. При работе по негерметичной схеме толкающий газ через запорный орган 17 удаляют путем дросселирования при движении поршня 9 в исходное положение.
После осуществления рабочего цикла электромагнитный клапан 15 закрывают, изо.пируя полость 10 от атмосферы. При этом давления в аккумулируюгцей камере 7 и полости 10 выравниваются. Пружина 12 приводит впускной клапан 6 в исходное закрытое положение.
Соотношение диаметров разгрузочного поршня 9 и впускного клапана 6 составляет 1,3 — 1,5. Нижний предел этого отношения обеспечивает такую разность площадей поршня и клапана, которая создает усилие открытия клапана, равное силе трения в цилиндре 8 и усилию сжатия пружины. Увеличение соотношения диаметров выше 1,5 приводит к неоправданному утяжелению конструкции.
Таким образом, в предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, рабочий орган управляющего электромагнитного клапана
15 полностью разгружен от сил давления на впускной клапан и сил инерции клапана.
В результате обеспечивается надежный запуск реактора.
Реактор высокого давления, содержащий корпус, рабочий циличдр со свободно плавающим поршнем, внутренняя полость рабочего цилиндра соединена с аккумулирующей камерой посредством канала, обратного клапана и впускного клапана, связанного с электромагнитом„отличающийся тем, что, с целью повышения надежности запуска, аккумулирующая камера снабжена цилиндром с подпружиненным разгрузочным поршнем, который выполнен с дренажным каналом и жиклером и кинематически связан с впускным клапаном, при этом аккумулирующая камера посредством дренажного канала с жиклером в подпружиненном разгрузочном поршне и запорного органа электромагнитного клапана сообщена с атмосферой, а соотношение диаметров подпружиненного разгрузочного поршня и выпускного клапана составляет 1,3:1,5.
l5426l1
Состав>(тель >>. Тс теснин кпй
Редактор И. Касарда Техред И. Версс 1<,орр< ктор 11. Мi ск Заказ 361 Тираж 415 l l < >; l l l l l < н < > с ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и <>> крыти><ч <.p>< 1 1;111 (.((:Р 1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушск(>я ><;«>., л. 4;5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. >кгор<>.l, i,l. l;ll lll»l«;, 1()!
