Реактор со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей


B01J19/00 - Химические, физические или физико-химические способы общего назначения (физическая обработка волокон, нитей, пряжи, тканей, пера или волокнистых изделий, изготовленных из этих материалов, отнесена к соответствующим рубрикам для такого вида обработки, например D06M 10/00); устройства для их проведения (насадки, прокладки или решетки, специально предназначенные для биологической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод C02F 3/10; разбрызгивающие планки или решетки, специально предназначенные для оросительных холодильников F28F 25/08)

Владельцы патента RU 2636704:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (RU)

Изобретение относится к области высокотемпературных аппаратов, используемых в химических и металлургических производствах, в частности к реактору со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей периферийным вихревым потоком. Реактор включает корпус с рубашкой охлаждения, электроразрядный генератор термической плазмы, образующий высокотемпературную струю, канал выхода газов и ротор с лопатками и приводом вращения, расположенный ниже по течению приосевой струи и создающий периферийный вихревой поток. Изобретение обеспечивает стабилизацию приосевого высокотемпературного потока и повышение эффективности процессов, осуществляемых в реакторе. 1 ил.

 

Изобретение относится к высокотемпературным аппаратам, используемым в химических и металлургических производствах. Сложные неизотермические течения в каналах, в которых присутствуют приосевая высокотемпературная струя и периферийный вихревой поток холодного газа, находят широкое применение для стабилизации высокотемпературной зоны течения, снижения интенсивности ее рассеяния вследствие уменьшения турбулентных пульсаций скорости (ламинаризации течения) и, соответственно, увеличения времени пребывания в этой зоне. Подобные течения реализуются в различных практических приложениях - в электроразрядных генераторах низкотемпературной плазмы, в плазменных реакторах, в камерах сгорания. В электродуговых плазмотронах приосевой электрический разряд между анодом и катодом стабилизируется в канале за счет тангенциального вдува газа [Электродуговые генераторы термической плазмы. Ред. М.Ф. Жуков, И.М. Засыпкин. Новосибирск. Наука. 1999 г.]. Вихревое периферийное течение газа в канале используется также и для стабилизации высокочастотного (ВЧ) и сверхвысокочастотного (СВЧ) электрических разрядов в ВЧ- и СВЧ-плазмотронах [Ю.Н. Туманов. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. Москва. Физматлит. 2010 г.]. В патенте РФ №2289893 (2006 г.) плазмохимический реактор, состоящий из осесимметричного корпуса с водоохлаждаемыми стенками и размещенными в верхней части корпуса генератором плазмы и форсунками для ввода реагентов на стенке корпуса, имеет кольцевое сопло с равномерно расположенными тангенциальными отверстиями для ввода защитного газа, обеспечивающее создание пристенного вихревого потока, предотвращающего отложение получаемого продукта на стенке реактора.

Создание периферийного вихревого потока за счет вдува дополнительного количества газа, массовый расход которого может значительно превышать расход приосевого потока, имеет серьезные недостатки при использовании подобных устройств в технологических процессах. Эти недостатки обусловлены снижением итоговой концентрации целевых компонентов в результате разбавления вводимым газом, при этом возрастают ресурсные затраты на дополнительный газ и затраты на аппаратурное оформление процесса.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для получения ультрадисперсного порошка [патент РФ №2207933, 2003 г.; Стороженко П.А., Гусейнов М.Л., Малашин С.И. Нанодисперсные порошки: методы получения и способы практического применения. Российские нанотехнологии, т. 4, №1 - 2, 2009, с. 27-39]. Устройство включает электродуговой испаритель перерабатываемого порошкового материала в стабилизированном потоке термической плазмы, при этом стабилизацию электродуговой плазмы осуществляют двумя встречными вихревыми газовыми потоками для достижения полной переработки (испарения) исходного сырья за счет увеличения пребывания испаряемых частиц в плазме дугового разряда. Электродуговой испаритель состоит из цилиндрического водоохлаждаемого корпуса, стержневых электродов, узлов ввода газов и перерабатываемого порошкового материала. Создание вихревых потоков в рассматриваемом электродуговом испарителе осуществляется вводом дополнительного газа. Это является существенным недостатком устройства, т.к. неизбежно приводит к увеличению материальных и ресурсных затрат на получение целевого продукта.

Задачей предложенного изобретения является: исключение использования дополнительных газов при стабилизации приосевой высокотемпературной струи в реакторе периферийным вихревым потоком, что обеспечит снижение затрат на проведение процесса в реакторе.

Сущность предложенного изобретения заключается в том, что для создания периферийного вихревого газового потока используется ротор, вращающийся внутри реактора, при этом ротор расположен соосно с осесимметричным корпусом реактора. На роторе расположены лопатки, которые при его вращении создают вихревой поток газа. Вращение ротора обеспечивается электродвигателем или любым другим устройством, обладающим вращательным моментом.

Схема предлагаемого реактора представлена на рисунке 1.

Реактор содержит: генератор высокотемпературной струи (1), корпус с рубашкой охлаждения (2), ротор (5) с лопатками (4) и приводом вращения (6), канал выхода газов (3).

Реактор выполнен в виде осесимметричного канала и пространственное расположение может быть вертикальным, горизонтальным или наклонным. Корпус реактора имеет рубашку водяного, газового или комбинированного охлаждения. Высокотемпературная струя истекает в реактор сверху или снизу, при этом диаметр реактора превышает диаметр струи, что необходимо для создания периферийного вихревого потока, стабилизирующего струю. Высокотемпературная струя создается в электроразрядном генераторе термической плазмы (дуговом, ВЧ, СВЧ), топливной горелке или другом нагревателе. Струя может быть как чисто газовой, так и газодисперсной, содержащей частицы твердой или жидкой фазы. В реакторе на валу, ось которого совпадает с осью реактора, размещен ротор с установленными на нем лопатками, которые при вращении ротора создают периферийный вихревой поток, стабилизирующий плазменную струю и, соответственно, уменьшающий интенсивность ее рассеяния. За счет изменения конфигурации и числа лопаток, а также за счет изменения расположения ротора в реакторе может обеспечиваться управление характеристиками вихревого потока. Для выхода газов из реактора на его боковой поверхности находятся один или несколько каналов, форма и расположение которых также может использоваться для изменения структуры и свойств течения в реакторе.

Реактор работает следующим образом. В генераторе высокотемпературного потока осуществляется нагрев газа в электрическом разряде или в результате экзогенной химической реакции, на выходе из генератора в поток могут вводиться газообразные или дисперсные компоненты. Далее высокотемпературная газовая или газодисперсная среда истекает сверху или снизу в виде приосевой струи в объем осесимметричного реактора с пространственным расположением, определяемым технологическим процессом. В нижней или верхней части реактора на валу расположен ротор с размещенными на нем лопатками, которые при вращении ротора с использованием привода создают в реакторе периферийный (пристенный) вихревой поток. Этот вихревой поток препятствует рассеянию приосевого высокотемпературного потока и обеспечивает тем самым увеличение времени пребывания перерабатываемых компонентов в зоне высоких температур и, соответственно, повышая их степень переработки. Продукты реакции выходят из реактора через каналы на его боковой поверхности.

Таким образом, предлагаемый вихревой реактор позволяет обеспечить стабилизацию приосевого высокотемпературного потока за счет создания периферийного вихревого течения без использования дополнительных газов, что повышает эффективность осуществляемых в реакторе процессов.

Реактор со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей периферийным вихревым потоком, включающий корпус с рубашкой охлаждения, электроразрядный генератор термической плазмы, образующий высокотемпературную струю, канал выхода газов и ротор с лопатками и приводом вращения, расположенный ниже по течению приосевой струи и создающий периферийный вихревой поток.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обработки, включающему контактирование текучего продукта реакции гидроформилирования с водным буферным раствором для нейтрализации по меньшей мере некоторого количества кислотного соединения фосфора с образованием нейтрализованного кислотного соединения фосфора.

Изобретение относится к микрожидкостному устройству и способу смешивания реагентов в микрожидкостном устройстве и может быть использовано в биомедицинских и фармацевтических исследованиях.

Изобретение относится к области микроструктурированной прививки белков на подложке и способу микроструктурированной прививки белков, использующему такое устройство.

Изобретение относится к вариантам способа синтеза радиофармацевтического препарата, имеющего формулу, приведенную ниже, и его предшественников. В указанной формуле R1 означает алкил; R2 означает водород или галоген; W представляет собой -O-CH2; R3 представляет собой алкил, замещенный изотопом 18F, алкоксил, замещенный изотопом 18F, или алкоксиалкил, замещенный изотопом 18F, и n равно 1.

Изобретение относится к способу гидролиза ацетонциангидрина при помощи серной кислоты в рамках сернокислотного процесса гидролиза ацетонциангидрина для получения метакриловой кислоты или соответственно метилметакрилата.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в реакторах реформинга. Расширяющиеся центральные части для наращиваемых структурных реакторов, например реактора реформинга, может включать в себя конус, расширяемый в радиальном направлении, и груз расширения для содействия расширению конуса.

Изобретение относится к ректификационному устройству для очистки воды от примесей в виде молекул воды, содержащих в своем составе тяжелые изотопы водорода и кислорода.

Изобретение относится к области нанотехнологий. Для получения наночастиц серебра смешивают фруктозо-глюкозный сироп из клубней топинамбура с раствором нитрата серебра.

Изобретения относятся к области определения последовательности нуклеиновой кислоты. Предложена группа изобретений, включающая устройство и способ для оптического контроля секвенирования нуклеиновой кислоты, машиночитаемый носитель с компьютерной программой и программный элемент, используемые в вышеуказанном способе, а также применение 5-метил-(2-(2-нитрофенил)пропил)карбонат-dUTP, 5-метил-(2-оксо-1,2-дифенилэтил)карбонат-dUTP в качестве блокатора в секвенировании ДНК в вышеуказанном способе.

Изобретение относится к получению синтетического аммиака каталитическим взаимодействием газообразного сырьевого потока, содержащего азот и водород. Реактор синтеза аммиака содержит вертикальный цилиндрический корпус, механически изолированные реакционные зоны с катализатором, расположенные друг над другом, газоходы для обхода реакционных зон газами, относящимися к другим реакционным зонам, и теплообменные трубки, находящиеся в слое катализатора для охлаждения реакционных зон.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для получения синтетических жидких углеводородов путем каталитической конверсии синтез-газа и может быть использовано в химической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Основной технологический агрегат в блоке конверсии синтез-газа в жидкие углеводороды - каталитический реактор, который состоит из вертикального цилиндрического корпуса с осевыми входным и выходным отводами. Внутри корпуса размещен катализатор, а снаружи корпуса коаксиально установлен кожух с верхним и нижним основаниями. Паровой барабан с крышкой и днищем размещен над верхним основанием. Отводящий трубопровод связан с верхним основанием и с крышкой, а подводящий трубопровод - соответственно с нижним основанием и с днищем. Во внутренней полости парового барабана установлен теплообменник-змеевик, который одним концом гидравлически связан с входным отводом корпуса, а другим - с рекуперативным теплообменником. Узел смешивания гидравлически связан с нагнетательным штуцером компрессора, с редукционным клапаном и с рекуперативным теплообменником. К выходному отводу корпуса последовательно присоединены рекуперативный теплообменник, газожидкостный сепаратор и всасывающий штуцер компрессора. Гидравлическая связь между нагнетательным патрубком насоса и внутренней полостью парового барабана обеспечивается посредством напорного трубопровода, который, как и запорно-регулировочный клапан и манометр, присоединен к крышке. В напорном трубопроводе установлен обратный клапан. У насоса всасывающий патрубок гидравлически связан с накопительной емкостью, а напорный - с напорным трубопроводом. Запуск и остановка насоса осуществляются автоматически при помощи блока управления с датчиком уровня жидкости, который размещен в накопительной емкости. Запорно-регулировочный клапан посредством линии сброса пара присоединен к теплообменнику-холодильнику, а последний - к накопительной емкости. На кожухе, входном и выходном отводах установлены термометры, которые обеспечивают контроль температур соответственно жидкого теплоносителя, поступающего реакционного газа и выходящих продуктов реакции. 1 ил.

Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной и паровой и комбинированной конверсии метана в синтез-газ. В способе микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ создают давление в рабочей камеры до 0,1-0,5 мм рт. ст., подают в рабочую камеру метан до давления 740-750 мм рт. ст. и воду в количестве 0,9-1 см3. Затем рабочую камеру прогревают до температуры 120-130°C, вводят через окно микроволновое излучение для образования плазмы и заполняют плазмой весь объем рабочей камеры. Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ содержит источник микроволновой энергии, рабочую камеру с соотношением внутренних размеров камеры диаметра и длины 0,4<Dk/Lk<0,3 и расположенный на внешней поверхности рабочей камеры нагревательный элемент, соединенный через термопару с терморегулятором. На одном торце рабочей камеры выполнено входное окно с отношением его диаметра к диаметру рабочей камеры 0,8<Do/Dk<1. На другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды. В камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор. Техническим результатом изобретения является высокая эффективность конверсии метана в синтез-газ, повышение производительности и снижение теплового воздействия на конструктивные элементы за счет определенного конструктивного выполнения и особенностей образования и развития плазмы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам полимеризации олефинов и способу управлению колебаниями давления в системе реактора полимеризации. Способ полимеризации включает циркуляцию в петлевом реакторе полимеризации реакционной смеси в виде суспензии, в состав которой входит олефин, катализатор и полимерные частицы, посредством насоса и определение изменения давления реакционной смеси в виде суспензии по ходу технологического процесса относительно насоса. Генерируют посредством управляющего давлением устройства сигнал приведения в действие клапана отвода на основании изменения давления, а также поправку к сигналу приведения в действие клапана отвода и временной задержки для поправки. После чего применяют поправку к сигналу приведения в действие клапана отвода для генерирования скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода, подачу скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода на клапан отвода после временной задержки и регулировку положения клапана отвода в качестве реакции на подачу скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода. Причем давление в реакторе зависит от положения клапана отвода. Поправка к сигналу приведения в действие клапана отвода позволяет уменьшать любые колебания мощности насоса и поддерживать мощность насоса на более постоянном уровне, приближенном к усредненной по времени средней мощности насоса. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам получения гидроксида холина из триметиламина и этиленоксида. Способ включает подачу этиленоксида, триметиламина и воды в первый реактор с получением продукта первого реактора при контролируемых температурных условиях. Продукт первого реактора подают во второй реактор, получая продукт второго реактора в неконтролируемых адиабатических условиях. Весь непрореагировавший триметиламин в продукте второго реактора удаляют, получая конечный продукт, содержащий гидроксид холина. Изобретение позволяет свести к минимуму производство побочных продуктов моноэтоксилированного и диэтоксилированного холина в продукте - гидроксиде холина. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Разрядная камера для проведения плазмохимических реакций относится к плазмохимии, к синтезу озона и окислов азота из атмосферного воздуха, смеси кислорода с азотом с помощью барьерного разряда и может найти применение в научных исследованиях и медицине. Разрядная камера включает два коаксиальных электрода, диэлектрический барьер и съемные инициаторы разряда, установленные на одном из электродов. Диэлектрический барьер расположен между электродами с зазорами относительно каждого из электродов. Инициаторы разряда заходят в выполненные в электроде кольцевые проточки. Зазор величиной Н между диэлектрическим барьером и электродом с проточками заполнен проточным рабочим газом. Инициаторы разряда зафиксированы в парных кольцевых проточках съемными прижимными элементами таким образом, что расстояние L между участками вышеуказанных инициаторов, обращенными в сторону диэлектрического барьера, и диэлектрическим барьером удовлетворяет условию 0,25Н≤L≤0,5Н. Зазор между диэлектрическим барьером и другим электродом заполнен циркулирующей электропроводящей жидкостью. Технический результат: повышение максимальной производительности разрядной камеры на инициируемом барьерном разряде импульсно-периодического действия. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области производства полиэтилена, более конкретно к технологии переноса суспензии между двумя или более реакторами полимеризации полиэтилена. Способ проведения процесса в системе реакторов получения полиэтилена включает непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по передаточной линии во второй реактор полимеризации, где передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен, выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, где суспензия продукта содержит разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен, определение потери давления из-за трения в передаточной линии и регулирование технологической переменной в ответ на потерю давления, превышающую установленное значение. Изобретение обеспечивает повышение производительности линии полимеризации и достижение требуемых характеристик полимера. 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 38 пр.

Изобретение относится к биотехнологии, медицине и ветеринарии. Предложен способ получения протеината серебра. Готовят в дистиллированной воде раствор гидролизата белка и раствор соли серебра. В раствор гидролизата белка вводят раствор соли серебра из расчета конечной концентрации серебра не более 3% мас. и при весовом соотношении серебро/гидролизат белка 1/5-1/20 полученный раствор перемешивают и переливают в плоскую емкость до образования слоя толщиной не более 5 см. Подвергают слой электронно-лучевой обработке путем пропускания через него пучка ускоренных электронов в поглощенной дозе 5-30 кГр. В качестве гидролизата белка используют гидролизаты желатина, казеина, альбумина, в качестве водорастворимой соли серебра – нитрат серебра, ацетат серебра. Изобретение позволяет повысить стабильность и сохранность антимикробной активности водного раствора протеината серебра и выпускать его в виде готовой к применению лекарственной формы с длительным сроком хранения без стадии сушки и последующего экстемпорального растворения препарата. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 10 пр.

Изобретение относится к бассейнам для охлаждения и/или получения солей из водных растворов, включая бассейны для кристаллизации солей, таких как хлорид калия, из рассола, полученного при добыче растворением. Бассейн включает некоторое число каналов, расположенных рядом друг с другом, причем каждый из каналов определен некоторым числом сторон. Впуск выполнен в боковой стороне канала для приема водного раствора, выпуск выполнен в боковой стороне еще одного из каналов для сброса водного раствора. Бассейн имеет по меньшей мере одну перегородку, отделяющую каналы друг от друга. В каждой перегородке выполнен разрыв, чтобы позволить водному раствору протекать между каналами, причем разрыв имеет длину, которая составляет приблизительно от 10 до 40% от длины сторон каналов. Соль кристаллизуется, и раствор охлаждается при его прохождении через каналы бассейна. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик бассейнов охлаждения и кристаллизации солей из рассола. 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области высокотемпературных аппаратов, используемых в химических и металлургических производствах, в частности к реактору со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей периферийным вихревым потоком. Реактор включает корпус с рубашкой охлаждения, электроразрядный генератор термической плазмы, образующий высокотемпературную струю, канал выхода газов и ротор с лопатками и приводом вращения, расположенный ниже по течению приосевой струи и создающий периферийный вихревой поток. Изобретение обеспечивает стабилизацию приосевого высокотемпературного потока и повышение эффективности процессов, осуществляемых в реакторе. 1 ил.

Наверх