Способ получения окислов азота из воздуха

 

Класс 121, 26 е . y,мк% алтЬВТМ1> трхюачцмм ж иФМ%Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н. Д. Лешуков, Г. И. Семенов и А. H. Филимонов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА ИЗ ВОЗДУХА

Заявлено 28 декабря 1949 r. aa X. 409613 в Гостехнику С(:СР с присоединением ваявок Л 413492 н 41 865

Известны способы получения окислов азота из воздуха действием электрической дуги с последующей абсорбцией окислов азота.

Описываемый способ получения окислов азота из воздуха по сравнению с известным повышает к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напряжения и удешевляет выработку соединений азота.

Особенность способа заключается в том, что выходящие из системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили.

Полученную смесь газов подвергают абсорбции для выделения соединений азота. Выходящие из системы дуговых вентилей газы расширяют в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят в конденсаторе холодильной установки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема воздушного устройстза высоковольтной токопреобразовательной подстанции передачи постоянного тока с дуговыми вентилями для осуществления описываемого способа; на фиг. 2 — схема устройства задвижки, в трех проекциях; на фиг. 3 — видоизменение схемы воздушного устройства высоковольтной токопреобразовательной подстанции.

Воздушный компрессор 1 засасывает воздух из атмосферы. повышает его давление до необходимой величины и через теплообменник, водяной охладитель и водоотделитель 2 направляет в дуговые вентили

3 токопреобразовательной подстанции, например, имеющей три дуговых вентиля. В положении, указанном на фиг. 1, дуга горит в среднем вентиле. Воздух зажигания и часть радиального воздуха продувается через дугу и смывает ее, вследствие чего молекулы азота и кислорода, соединяясь, образуют окисел азота. Кислородом, содержащимся в избыточном радиальном воздухе, не подвергавшимся действию дуги, а такж",. воздухом, поступавшим из негорящих. в данный мом:.ит верхнего ч ниж№ 92б02

Фа. щ . Ф него вентилей„окись азота окисляется до двуокиси ХО, Образовавшаяся после прохождения через дуговые вентили газовая смесь не выбрасывается в атм >оферт; как это имеет место в известных устройствах, а направляется в,абсорбционную установку 4, в которой выделяются окислы азота или йзотйая кислота или окислы азота перерабатываются на азотные удобрения — нитраты (например, нитрат кальция). Для повышения концентрации окислов à=îòà в вы,ходящ,ем из дуговых вентилей воздухе и снижения количества продуваемого через дуговые вентили воздуха (что позволяет уменьшить мощность компрессора) служат воздушные задвижки 5, вращаемые электромоторами 6 синхронно с частотой сети, к которой приключены дуговые вентили. Наличие воздушных задвижек позволяет продувать непрерывно и равномерно воздух только через те вентили и в то время, когда это является необходимым. Продувание воздуха через дуговые вентили необходимо во время зажигания, горения и деионизации вентиля, с некоторым запасом по времени на пределы регулировки вентиля, вызывающей сдвиги во времени моментов зажигания и гашения его; во время же негорения данного вентиля расход воздуха через него поддерживается минимальным, причем изменение расхода воздуха не вызывает турбулентных движений газовых потоков в вентиле. При наличии задвижек воздух зажигания, продуваемый через и около дуги и обогащенный окислами азота, разбавляется меньшим количеством воздуха из негорящих вентилей, вследствие чего увеличивается концентрация окислов азота, что упрощает и удешевляет их выделение, Соответственно уменьшению количества воздуха уменьшается также мощность и затрата энергии компрессором 1.

В корпусе задвижки эксцентрично проходит вал 7, на который насажена вращающаяся заслонка 8. В выходном патрубке 9 имеется выпускное отверстие 10, очерченное по двум кривым синусоидальной формы, обеспечиваюшее нужную скорость и ламинарное движение потоков газа в вентиле. Воздух в задвижку поступает из дугового вентиля по патрубку 11. Вал 7 задвижки вращается синхронным мотором с частогой сети. Насадка вращающихся заслонок на валы задвижек для различных вентилей пооизведена различно, так что они прирывают отверстие во время негорения данного вентиля. Моменты открытия задвижек других дуговых вентилей сдвинуты в соответствии с фазой приложенного к ним напряжения.

В.приведенной схеме концентрация окислов азота в воздухе от применения задвижек увеличивается в 1,48 раза, а мощность компрессора уменьшается до 0,675 от мощности в известной схеме.

Во избежание проникновения влаги или паров азотной кислоты в дуговые вентили при прекрагцении или уменьшении дутья (при нормальном дутье это невозмо>кно вследствие противодействия потока воздуха} газопроводы автоматически перекрываются (в этом аварийном случае) обратным клапаном 12 и открывается кран 13 для выпуска газов в агмосферу. Выход окислов азота дополнительно повышается также вследствие наличия в токе сушсствеппых высших гармонических в начале и в конце коммутации и явлений тихого разряда в вентилях, Дополнител,ное повышение выхода окислов азота достигается повышением частоты . питаюшсй элсктрической сети (например, до 100 периодов в 1 cec)

Видоизмененная схема (фиг. 3) позволяет получить дополнительные выгоды. Для этого предусмотрена на выхлопном газопроводе газовая турбина 14, в которой используется энергия выходяших из дуговых вентилей газов, которые охлаждаются вследствие расширения в газовой турбине, что облегчает полное или частичное выпадание окислов азота .в жидком виде при дополнительном охлаждении в конденсаторе холодильной установки 15, изображенной на фиг. 3 пунктиром.

Вместо получения окислов и полимеров азота в жидком виде в с>лодильной установке 15 они получаются также в конденсаторе холодильной установки 16 для разделения воздуха известной конструкции.

Газы, охлажденные в газовой турбине 14, направляют в воздушный КоМпрессор 1, после сжатия в котором окислы и полимеры азота выделяются в жидком виде в холодильной установке, в конденсаторе. Помимо упрощения и удешевления, которое дает выделение окислов азота в жидком виде в холодильной установке, что позволяет использовать нитрозные газы низкой концентрации, имеется также дополнительная выгода вследствие того, что воздух после турбины 14 имеет пониженную температуру и на его сжатие в компрессоре холодильной установки;атрачи вается меньшая в отношении абсолютных температур мощность. В зави симости от конкретных условий возможно также решение, при котором окислы азота частично кондснсируются в конденсаторе холодильной ycTBHîâêè 15, а несконденсировавшаяся доля окислов азота извлекаетс из г2303DH фазы абсорбцией или конденсируется; возможна также подача отработаннсго воздуха не в компрессор 1, а непосредственно в холодильную установку 1б.

Так как при окислении азота кислородом равновесная концентрация окиси азота в газе приблизительно пропорциональна корню квадратному из произведения объемных концентраций кислорода и азота, то наибольший процент NO в газе достигается, если процесс ведется на эквимолекулярной смеси азота и кислорода, что позволяет повысить выход

ХО, по сравнению с работой на воздухе, íà 25%, и осуществляется обогащением кислородом воздуха, подвергавшегося воздействию дуги, посредством трубопровода 17, по которому часть кислорода из холодиль— ной установки 1б подается в дуговые вентили, Предмет изобретения

1, Способ получения окислов азота из воздуха действием электрп ческой дуги с послсдующей абсорбцией окислов азота, от л и ч а «о щ и йся тем, что, с целью повышения к.п.д. дуговых вентилей в установках для преобразования постоянного тока высокого напря>кения и для удешевления выработки соединений азота, выходящие пз системы дуговых вентилей газы направляют через газоотводы, снабженные задвижками, заслонки которых вращаются синхронно с частотой сети для уменьшения количества воздуха, проходящего через негорящие вентили, и получс.: ную смесь газов подвергают абсорбции, с целью выделения нз нее соединений азота.

2. Прием выполнения способа по и. 1, отличающийся тем, ч го выходящие из системы дуговых вентилей газы расширяются в газовой турбине, а выделение окислов азота в жидком виде производят в конденсаторе холодильной установки. №;-) 2602

4Уиг 3

Редактор А. И. Дышельмаи Техрсд А. А. Кудрявицкая Корректор В. П. Фомина

Объем 0,34 усл. п, л.

Цена 5 кон..

Формат бум. 70;к,!08!/i!;

Тираж 220

ЦБ11 f liDH К<;митетс ио делам изобретений и открытий ири Ги!.,стс Министров CCCP

Москва Цент;, М. Черкасске!! пер.. д. 2,!!>!!!Од!. i; иси. 26Л -61 1

Зак. 8948

Типогоаф;!и ЦБТИ Коми!сза по делам изобретений и пк!!!!тнй ири Говетс Министр!и! ГГСР, Москва, Петровка, ! (Д

1.