Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений

 

Изобретение повышает надежность работы реактора, повышает производительность и увеличивает срок службы реактора путем снижения воздействия импульсов теплоты реакции на корпус и ускорения охлаждения реактора. Сущность изобретения: реактор содержит цилиндрический корпус с рубашкой охлаждения и крышками, размещенные в корпусе стакан для реакционной смеси и устройство инициирования реакции . Между стаканом и корпусом по окружности размещены тепловые трубы, испарительные участки которых расположены внутри корпуса, а конденсационные участки выведены в камеру охлаждения, расположенную снаружи корпуса. Испарительные участки тепловых труб могут быть расположены вдоль стакана и иметь различную длину или расположены в виде полуколец , охватывающих стакан. Пространство между испарительным участками тепловых труб заполнено теплопроводным материалом , например медными элементами. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. ел С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s B 01.1 19/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928732/26 (22) 18.04.91 (46) 15,04..93. Бюл.N. 14 (71) Иркутский научно-исследовательский и констукторский институт химического машиностроения (72) А.П.Кургузов, В,Ф.Мокляк, А,Е.Шипилов. М.К.Безродный, Л.Н.Петушинский, Н.С,Махонин и Н.И.Шабалин (56) Авторское свидетельство СССР

М 874165, кл. В 01 J 19/08, 1981.

{54) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение повышает надежность работы реактора, повышает производительность и увеличивает срок службы реактора путем снижения воздействия импульсов теплоты реакции на корпус и ускорения охПредлагаемое изобретение относится к устройствам для получения тугоплавких неорганических соединений методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). протекающего в режиме горения, Цепью предлагаемого технического решения является повышение надежности работы реактора и увеличение срока службы, а также повышение производительности реактора путем снижение воздействия теплоты реакции на корпус и ускорения его охлаждения, На фиг.1 показан схематично общий вид предлагаемого реактора в продольном разрезе; на фиг.2 — разрез А-А нэ фиг,1 (показывающий размещение конденсационной. Ы, 1808367 А1 лаждения реактора. Сущность изобретения: реактор содержит цилиндрический корпус с рубашкой охлаждения и крышками, размещенные в корпусе стакан для реакционной смеси и устройство инициирования реакции. Между стаканом и корпусом по окружности размещены тепловые трубы, испарительные участки которых расположены внутри корпуса, а конденсационные участки выведены в камеру охлаждения, расположенную снаружи корпуса. Испарительные участки тепловых труб могут быть расположены вдоль стакана и иметь различную длину или расположены в виде полуколец, охватывающих стакан. Пространство между испарительным участками тепловых труб заполнено теплопроводным материалом, например медными элементами. 3 з,п,ф-лы, 3 ил. ей части тепловых труб в холодильной камере); «р на фиг.3 и 4 — варианты выполнения испарительных участков тепловых труб.

Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений методом СВС содержит вертикальный цилиндрический О". корпус 1 с водяной рубашкой 2. закрытой герметично с обеих сторон крышками 3. 4, образуя реакционную камеру, в которой коаксиально установлен стакан 5 для реакционной смеси, при этом нижняя крышка 4 является быстродействующей, например. с байонетом. запирает разгрузочно-aar рузочную горловину реактора и является столом для стакана 5, а верхняя крышка 3 снабжена со стороны камеры тепловым защитным зкраном и имеет по оси канал для размел .ния

1808367 инициирующего устройства 6, выполненного, например, в виде нити накаливания. На крышке 3 расположена водоохлаждаемая холодильная камера 7. Внутри корпуса между реакционным стаканом и стенкой корпуса установлены равномерно по всей окружности, бесфитильные тепловые трубы

8, которые верхней частью проходят герметично через крышку 3 в холодильную камеру

7; размеры и форма тепловых труб использующих в качестве теплоносителя воду, расчитывают таким образом, что испарительный участок 9 тепловой трубы расположен в пределах реакционной камеры и простирается на всю длину или часть длины реакционного. стакана 5; как это показано на фиг.1 и 3 для вертикального реактора, а конденсационный участок 10 расположен в холодильной камере 7, см.фиг,2. B реакторе, расположенном горизонтально, испарительные участки тепловых труб выполнены в виде полуколец 11, охваты вающих реакционный стакан, а конденсационные участки тепловых труб выведены в водоохлаждаемый коллектор 12, расположенный вне корпуса вдоль его образующей, см.фиг.4.

Промежутки между тепловыми трубами в испарительной зоне, могут быть заполнены теплопроводным материалом, например, элементами из меди.

Реактор снабжен необходимыми технологическими штуцерами, . Реактор работает следующим образом .

Стакан 5, заполненный реакционной смесью, помещают на крышку-стол 4, вводят в реакционную камеру и герметизируют корпус обеими крышками. Продувают реакционную камеру инертным газом, создают необходимое давление в камере и инициируют реакцию с помощью устройства 6, подавая напряжение на его нить накаливания, Теплота реакции синтеза по мере продвижения фронта горения передается через стенку тепловой трубы 8, жидкому теплоносителю(воде), который испаряется и пар под давлением устремляется в зону с пониженным давлением, какой является зона конденсации, расположенная в холодильной камере 7, откуда сконденсировавшийся теплоноситель возвращается в испарительную часть тепловой трубы под действием массовых сил. Таким образом, тепловые трубы образуют в реакционной зоне своими испарительными участками тепловой экран, защищающий стенку корпус реактора от импульсного воздействия тепла реакции синтеза, одновременно обеспечивая интен. сивный отвод тепла от реакционной камеры в холодильную камеру, и, следовательно, ускоренное охлаждение стакана с продуктом реакции.

Как показали расчеты и исследования нестационэрных температурных полей и напряженного состояния корпусов опытных, реакторов СВС (объемом 30 л и 63 л) для синтеза карбидов и боридов титана (являющихся высоконапряженными аппаратами), температурные напряжения на поверхностях стенки корпуса можно уменьшить в

1,5-2 раза, число циклов нагружения увеличить с 600 до 6500, время одного цикла сократить на 307;, Реактор предлагаемой конструкции, та"5 ким образом, обладает качественно новыми более высокими техническими характеристиками, касающимися производительности, долгосрочности службы, циклов нагружения, и позволяет кроме того улучшить качество получаемого продукта.

Формула изобретения

1, Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений, содержащий цилиндрический корпус с рубашкой охлаж.дения, закрытый герметично крышками, и размещенные в корпусе стакана для реакционной смеси и устройство для инициирования реакции, отличающийся тем, 30 что, с целью увеличения срока службы и повышения производительности за счет снижения импульсного воздействия теплоты реакции на корпус и ускорения охлаждения реактора, он снабжен размещенными

35 между стаканом для реакционной смеси и стенкой корпуса тепловыми трубами и камерой охлаждения, установленной снаружи корпуса, при этом испэрительные участки тепловых труб расположены внутри корпу40 са, а конденсационные участки — в камере охлаждения, 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что пространство между тепловыми трубами в корпусе заполнено теплопровод45 ным материалом, например, медными элементами.

3. Реактор по пп,1 и 2, о т л и ч э ю щ ий с я тем, что испарительные участки тепло.вых труб расположены вдоль стакана для реакционной смеси и имеют различную длину относительно длины стакана, а камера охлаждения размещена на крышке корпуса.

4, Реактор по пп.1 и 2, отл ич а ю щий с я тем, что испарительные участки тепловых труб выполнены в виде полуколец, охватывающих стакан для реакционной смеси, при этом камера охлаждения выполнена в виде коллектора, расположенного по образующей корпуса.

1808367

Зов)

Фог.3 ЗиГ. 5

Составитель А.Кургузов

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Заказ 1233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113С35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина; 101