патенты / 16197

710894-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .

... 97%


. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB710894A
[]
ПОЛНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ, усовершенствования и связанные с терморегенеративным каталитическим процессом , РУДОЛЬФ ЛЕОНАРД ХАСШ, проживает по адресу: 1107, , , , , гражданин Соединенных Штатов Америки, настоящим заявляем об изобретении, для чего я молюсь, чтобы мне был выдан патент, а метод, с помощью которого он должен быть осуществлен, был подробно описан в следующем заявлении: Это изобретение относится к новому процессу и устройству для проведения эндотермических реакций при высокая термическая эффективность, которая позволяет точно и упрощенно контролировать условия реакции, обеспечивая высокие выходы желаемых продуктов. , , 1107, , , , , , , , , : , . Более конкретно, изобретение относится к каталитическому процессу тепловой регенерации, в котором самая высокая температура достигается в каталитической или поверхностно-активной массе, расположенной между двумя регенеративными массами. , . Одной из целей изобретения является создание высокоэффективного процесса и устройства для каталитического риформинга природного газа и нефтяных углеводородов с получением теплового или синтез-газа. Известные из уровня техники процессы риформинга газа, используемые для производства нагревательного или синтез-газа, крайне неэффективны. . . Еще одной целью изобретения является создание высокоэффективного и экономичного способа производства олефинов и диолефинов каталитическим дегидрированием насыщенных алифатических углеводородов. . Дополнительной целью изобретения является создание способа и устройства, которые можно эксплуатировать в широком диапазоне условий с исключительно высокой тепловой эффективностью для получения повышенных выходов желаемых продуктов. . Еще одной целью изобретения является создание способа описанного типа, в котором все тепло, необходимое для поддержания эндотермической реакции, генерируется внутри самого процесса, без косвенной передачи тепла от внешнего источника. - , . Еще одной и наиболее важной целью изобретения является создание регенеративного процесса для проведения эндотермических реакций, в котором максимальная температура печи достигается в каталитической массе, расположенной между двумя регенеративными массами. . Дополнительная цель изобретения состоит в обеспечении каталитического регенеративного процесса, в котором максимальная температура газа превышает максимальную температуру любой части каталитической регенеративной печи, в которой осуществляют процесс. В регенеративных процессах, известных из уровня техники В используемых регенеративных печах преобладает температура, превышающая максимальную температуру обрабатываемых газов. Соответственно, изобретение состоит в терморегенеративном каталитическом процессе для проведения эндотермических газовых реакций, включающем стадию производства, которая включает пропускание исходного материала через каналы первой регенеративной массы от более холодного к более горячему ее концу, причем указанная первая регенеративная масса предварительно была нагревают до такой температуры, что в ходе такого прохождения инициируется эндотермическая реакция исходного материала, после чего указанный исходный материал пропускают в реакционную зону, в которой расположен катализатор, температура которого существенно превышает максимальную температуру указанной первой регенеративной массы. для завершения эндотермической реакции исходного материала и получения смеси продуктов, гашение указанной смеси продуктов путем пропускания ее через каналы от более горячего к более холодному концу второй регенеративной массы, которая предварительно была нагрета аналогично указанной первой регенеративной массе, период пребывания газов, подвергающихся обработке, не превышает 0,3Х секунды в каждой из указанных первой и второй регенеративных масс и 0,05Х секунды в указанной реакционной зоне, причем представляет собой давление в абсолютной атмосфере, при котором осуществляется процесс, давление падение на указанном этапе производства не превышает 5 фунтов на квадратный дюйм. . , , , , 0.3X 0.05X , , 5 . Способ по изобретению может быть удобно реализован как прерывистый регенеративный процесс, который включает в себя альтернативно применяемые этапы производства и этапы нагрева. В таком прерывистом процессе ранее описанный этап производства продолжается до тех пор, пока необходимое для его поддержания тепло остается в первой регенеративной массе. Вообще говоря, этот этап можно продолжать в течение примерно 9-3 минут. Этап производства прекращается, и начинается этап нагрева путем пропускания горючей смеси топливного газа и воздуха или свободного кислородсодержащего газа через вторую регенеративную массу от более холодного к ее более горячему концу, чтобы инициировать горение в конечном итоге. этапы такого прохождения. Воспламененная топливно-газовоздушная смесь затем поступает в реакционную зону с каталитической насадкой, где реакция горения завершается. Горячие дымовые газы, полученные таким образом, затем гасятся путем прохождения через дымоходы первой регенеративной массы от более горячего к более холодному ее концу. . , . , 9 3 . , - . - . . Этот этап нагрева продолжается до тех пор, пока тепло, рассеянное на предыдущем этапе производства, не будет заменено, после чего этап производства повторяется. , . В предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда используются горючие исходные материалы, по меньшей мере часть тепла, необходимого для поддержания эндотермической реакции, вырабатывается путем частичного сгорания исходного материала. Этот предпочтительный процесс осуществляют путем пропускания негорючей смеси, содержащей экзотермически горючий исходный материал и свободный кислородсодержащий газ, через каналы первой тугоплавкой регенеративной массы от более холодного ее конца к более горячему для осуществления зарождающейся эндотермической реакции горючий исходный материал и производят горючую вторую смесь, пропуская указанную вторую смесь в реакционную зону, имеющую массу каталитического материала, расположенную в ней и нагретую до температуры, более высокой, чем максимальная температура в указанной первой регенеративной массе, где ранее инициированная эндотермическая реакция поддерживается за счет одновременно происходящей реакции горения, степень которой контролируется количеством присутствующего свободного кислорода, чтобы при температуре выше, чем температура указанного каталитического материала, получить третью газовую смесь, содержащую желаемый продукт, и после этого гашение указанной третьей газовой смеси путем пропускания ее через каналы второй регенеративной массы от более горячего к более холодному ее концу. , . - , , , , , . Тепло, передаваемое регенеративной массе при закалке продукта, используется для повышения дополнительных количеств исходного материала до температуры эндотермической реакции при изменении направления потока газа на противоположное. . Будет очевидно, что этот предпочтительный способ изобретения может быть осуществлен несколькими способами. Например, ранее описанный периодический процесс изобретения может быть модифицирован путем использования на стадии производства смеси горючего исходного материала и ограниченного количества свободного кислородсодержащего газа в пропорциях, необходимых для сжигания части исходного материала в реакционная зона регенеративной печи достаточна для обеспечения лишь части тепла, рассеиваемого при эндотермической реакции исходного материала. Этот процесс в некоторой степени связан с регенеративным процессом, раскрытым в описании моей предыдущей патентной заявки № 17440/51 (серийный № . , - . . 17440/51 ( . 708,832) но отличается от него тем, что предусмотрен катализатор для усиления эндотермической реакции. Например, когда используется разбавитель пара, в результате реакций риформинга образуются окись углерода и водород. 708,832) . , . В этой иногда предпочтительной модификации этап производства и этап нагревания также чередуются через соответствующие интервалы. , . Вообще говоря, для стадии нагрева достаточно периода от около 1 до около 4 секунд. Предпочтительно этот этап проводят в течение от примерно 1 до примерно 2 секунд. Этап производства может осуществляться до тех пор, пока температура огнеупорной массы не упадет ниже температуры, необходимой для эффективной работы. Обычно стадию производства можно проводить в течение примерно одной минуты, предпочтительно от примерно 30 секунд до примерно 100 секунд. , 1 4 . 1 2 . . , , 30 100 . Если более подробно рассмотреть стадию производства этого варианта осуществления изобретения, то в тех случаях, когда в качестве исходного материала для производства греющего газа или синтез-газа используется, например, углеводород, углеводород сначала смешивают в негорючих пропорциях с воздух или другой кислородсодержащий газ, и смесь нагревают до зарождающейся эндотермической реакции или температуры крекинга углеводорода, проходя через каналы первой регенеративной массы. Таким образом получают горючую вторую смесь, содержащую, помимо углеводородного исходного материала, углерод и водород. , , , , - , , . . Вторую смесь подают в реакционную зону, заполненную катализатором, где сжигание этого углерода и водорода вместе с незначительной частью исходного углеводорода обеспечивает тепло, необходимое для распространения эндотермических реакций крекинга и риформинга. . Продуктовый газ получают таким образом при температуре, которая выше максимальной температуры каталитической массы или регенеративных масс используемой печи. Тепло, выделяющееся при закалке полученного таким образом продукта, сохраняется во второй регенеративной массе и используется вместе с теплом, переданным массе на этапе нагревания, для нагрева дополнительных количеств исходной смеси до температуры начального изменения исходного материала. . . Самоподдерживающаяся и по существу непрерывная модификация частичного сгорания изобретения может быть достигнута путем введения горючего исходного материала с достаточным количеством воздуха или другого свободного кислородсодержащего газа, чтобы сделать процесс по существу изотермическим, осуществляя сжигание достаточного количества исходного материала для придания к регенеративной массе, в которой закаливаются продукты, требуется тепло, необходимое для поднятия дополнительных количеств исходного материала до начального термического изменения или температуры эндотермической реакции. Этот процесс можно осуществлять по существу непрерывно, изменяя направление потока газов через печь через соответствующие интервалы. Вообще говоря, поток газа следует менять примерно каждые одну-три минуты. Следует понимать, что благодаря этому варианту осуществления изобретения этап нагревания ранее описанных прерывистых процессов полностью исключается. Этот непрерывный процесс связан с аналогичным регенеративным процессом, описанным в описании моей предыдущей заявки на патент № 6357/51 (серийный № 705393), но отличается от него тем, что для усиления эндотермической реакции предусмотрен катализатор. - - , . . , . , . . 6357/51 ( . 705,393), . Следует понимать, что только относительно небольшая часть горючего исходного материала, обычно не более чем от примерно 15 до примерно 40%, будет расходоваться в результате ограниченной реакции горения, которая происходит, когда процесс осуществляется непрерывно. , 15 40% . Когда процесс осуществляется периодически в сочетании со стадией нагревания, как описано ранее, не более примерно от 10% до примерно 20% горючего исходного материала будет расходоваться в реакции горения. Баланс исходного материала в обоих случаях будет эффективно термически изменен за счет тепла, выделяющегося при таком ограниченном сгорании. Физическое тепло всей газовой смеси, подвергающейся обработке в процессе, соответственно, будет повышено до температуры пламени реакции горения, причем температура выше температуры, необходимой для инициирования термического изменения или эндотермической реакции исходного материала. Это избыточное тепло передается регенеративным массам на этапе закалки и используется либо отдельно, либо в сочетании с теплом, полученным на этапе нагрева, для поднятия дополнительных количеств исходного материала до температуры начального термического изменения или эндотермической реакции. 10% 20% . . . , . Следует понимать, что описанные выше предпочтительные регенеративные процессы частичного сгорания радикально отличаются от регенеративных процессов предшествующего уровня техники. Уровень техники учит, что регенеративные массы, используемые для осуществления желаемых эндотермических реакций, должны быть предварительно нагреты до температуры, превышающей температуру, необходимую для таких реакций. , , . . То есть в способах предшествующего уровня техники используются регенеративные массы, которые по меньшей мере столь же горячи, как образующиеся газообразные продукты, и только регенеративные массы должны обеспечивать тепло, необходимое не только для инициирования, но и для поддержания эндотермических реакций термического изменения. Такие процессы обязательно сопровождаются чрезмерными потерями тепла и, следовательно, крайне неэффективны. , . , , . В отличие от таких способов предшествующего уровня техники, в предпочтительных способах настоящего изобретения полученные газы существенно горячее, чем регенеративная масса и каталитическая масса, с которой они вступают в контакт. То есть регенеративная масса и каталитическая масса всегда находятся при температуре существенно ниже максимальной температуры газа. Более того, на собственно стадии термического изменения процесса эндотермические и экзотермические реакции находятся в существенном равновесии. Таким образом, существенных потерь тепла в системе не происходит. Таким образом, становится возможной работа при высоких температурах без серьезного вредного воздействия на огнеупорный материал регенеративных масс. , . , . , . . . Понятно, что огнеупорные регенеративные массы должны быть предварительно нагреты до начала различных процессов по настоящему изобретению, чтобы установить в них температурный градиент. Этот предварительный нагрев может осуществляться любым желаемым способом. Обычно используемые огнеупорные регенеративные печи снабжаются для этой цели нагревательными средствами. . . , . Желательный режим работы предполагает нагрев регенеративных масс таким образом, чтобы горючая газовая смесь топливного газа и воздуха или другого свободного кислородсодержащего газа воспламенялась на заключительных стадиях прохождения от более холодного к более горячему концу и далее. пропускание таких смесей топливного газа и кислородсодержащих газов через печь. Для достижения этого результата каталитическую массу, расположенную между регенеративными массами, нагревают до температуры, превышающей 1000°С, предпочтительно примерно от 1100°С до 1300°С. Аналогично, огнеупорные регенеративные массы желательно предварительно нагревать таким образом, чтобы охладитель концы имеют температуру около 100°С, предпочтительно от 75°С до 150°С, а более горячие концы имеют температуру около 1000°С, предпочтительно от 950°С до 1150°С. Предельный температурный градиент, устанавливаемый в регенеративных массах, должен быть таким, чтобы более горячий конец каждой массы имеет температуру выше 900°С, предпочтительно от 1000°С до 11300°С. Когда используются предпочтительные высокоэффективные печи по настоящему изобретению, более холодный конец регенеративных масс даже после продолжения работы обычно имеют температуру в диапазоне от 100°С до 1500°С, причем такие температуры, конечно, также возникают в результате ранее описанных операций предварительного нагрева типа . - - . 1000 ., 1100 . 1300 . , 100 ., 75 . 150 ., 1000 . 950D . 1150 . 900 ., , 1000 . 11300 . , , , 100" . 1500 ., , , ] . Существенная и решающая особенность различных способов изобретения заключается в пропускании газов через массу каталитического материала, расположенного между ранее описанными первой и второй регенеративными массами. Следует понимать, что фазовый «каталитический материал», используемый здесь, охватывает и является общим для материалов, которые оказывают каталитическое действие вследствие их особого химического состава, а также для материалов, которые являются каталитически активными вследствие поверхностных явлений, за которые они ответственны. . Другими словами, масса каталитического материала может быть инертной, поскольку речь идет о катализе из-за химического состава, но эффективной исключительно вследствие большой площади открытой поверхности. Каталитическая масса предпочтительно принимает форму дисперсного или гранулированного материала коммерчески доступного типа. . " " . , , . . Следует понимать, что каталитическая масса может быть нескольких типов по химическому и физическому составу, в зависимости от типа реакции, которую желательно провести. Например, катализатор никелевого типа является предпочтительным для проведения реакций газового риформинга следующих типов: + H2OoCO +3H ; + СО2- > 2СО + 2Н. , , , : + H2OoCO +3H ; + CO2- > 2CO + 2H. Операции, использующие этот тип реакции, эффективны для производства отопления или синтез-газа. Другие катализаторы, которые можно использовать для этой цели, включают хром, кобальт, железо, медь и серебро, а также их различные оксиды и соли. . , , , , . Катализаторы на основе оксида хрома могут быть использованы для проведения реакций дегидрирования следующего типа: C4H, 0C4Hs + Бутан Бутилен При риформинге метана или высших углеводородов с получением греющего газа или продуктов эндотермической газовой реакции, содержащих ненасыщенные соединения и ароматические соединения, где тепло, необходимое для эндотермическая реакция обеспечивается сжиганием части исходного материала, риформинг предпочтительно катализируется массами поверхностно-активных материалов, таких как оксид алюминия и карбид кремния. : C4H, 0C4Hs + , , . Другие катализаторы, известные в данной области техники, могут быть аналогичным образом использованы для осуществления реакций, для которых они особенно подходят в способе настоящего изобретения. . Кроме того, существенно и критически важно для успеха способа по настоящему изобретению, чтобы как исходный материал, так и свободный кислородсодержащий газ, разбавитель и т.п. были предварительно нагреты в виде смеси до температуры эндотермической реакции. Добавление непредварительно нагретого кислорода или кислородсодержащего газа к нагретому исходному материалу или добавление ненагретого исходного материала к нагретому кислородсодержащему газу не осуществимо в настоящем изобретении. Аналогично, раздельный предварительный нагрев свободного кислородсодержащего газа и исходного материала с последующим смешиванием нагретых таким образом материалов в зоне реакции является неудовлетворительным. Кроме того, для успеха изобретения существенно важно, чтобы были соблюдены низкий перепад давления, высокая скорость теплопередачи и короткое время контакта с регенеративной печью и массой катализатора газов, подвергающихся эндотермической реакции. , , , . - - . , - . , , . Соответственно, очень важно, чтобы период пребывания газов, подвергающихся обработке, в каждой из первой и второй регенеративных масс не превышал 0,3X секунд, где «» представляет собой давление в абсолютной атмосфере, при котором осуществляется процесс. Предпочтительный диапазон для этот период пребывания составляет от около 0,05Х до около 0,1Х секунды. Также важно, чтобы период пребывания газов, подвергающихся обработке, в реакционной зоне, содержащей материал катализатора, где происходит одновременное горение и эндотермическая реакция, не превышал 0,05X секунд. Предпочтительный диапазон для этого периода пребывания составляет от примерно 0,01Х до примерно 0,03Х секунды. Операции при давлении ниже атмосферного предпочтительно осуществляют при абсолютном давлении от около 0,2 до около 0,8 атмосфер и особенно полезны при производстве греющего газа и олефинов с низкой молекулярной массой из углеводородов. 0.3X , " ' 0.05X 0.1X . 0.05X . 0.01X 0.03X . - 0.2 0.8 . Предпочтительный диапазон давления для операций при сверхатмосферном давлении, таких как те, которые используются для производства высших олефинов, составляет примерно от 2 до 5 атмосфер абсолютного давления. - 2 5 . Когда вместо воздуха используется кислород, время пребывания газов, подвергающихся обработке в печи, может быть уменьшено примерно до половины от времени, необходимого для аналогичных операций, проводимых с воздухом. Таким образом, время пребывания при атмосферном давлении при использовании кислорода может быть уменьшено до нескольких тысячных долей секунды. Следует понимать, что аналогичные изменения времени пребывания могут быть осуществлены, когда используются другие газы, более богатые или бедные свободным кислородом, чем воздух. Чтобы избежать возможности перегрузки печи при использовании газов, чрезвычайно богатых кислородом, желательно сократить время пребывания за счет снижения давления, а не за счет увеличения скорости подачи. , - . . . , . Будет очевидно, что сокращение периодов пребывания и закалки за счет снижения давления в системе может быть достигнуто без заметного изменения падения давления в регенеративной массе, поскольку увеличивается только линейная скорость газа, а не массовая скорость. Эта особенность ограниченного перепада давления представляет собой одно из существенных преимуществ данного изобретения. Также необходимо, чтобы падение давления в аппарате не превышало 5 либ. за квадратный дюйм. , . . 5 . . Предпочтительный диапазон составляет примерно от 1 фунта. на квадратный дюйм до 2,5 фунтов. за квадратный дюйм. 1 . 2.5 . . Некоторые дополнительные критические ограничения должны быть соблюдены в отношении вариантов осуществления изобретения, в которых часть требуемого тепла обеспечивается за счет сгорания горючего исходного материала. В этих предпочтительных вариантах осуществления изобретения с частичным сжиганием требуется, чтобы исходная смесь исходных материалов содержала кислород или свободный кислородсодержащий газ в количествах, несгораемых для предотвращения избыточного сгорания исходного материала в результате реакции горения. Кроме того, на стадии производства используется лишь такое количество кислорода или свободного кислородсодержащего газа, которое требуется для получения тепла, необходимого для производства желаемого продукта и для поддержания процесса. . - . , - . Могут быть использованы воздух, кислород или кислород в смеси с другими газами, такими как азот, которые инертны в данных условиях. Воздух предпочтителен. , . . Вообще говоря, воздух может быть смешан с низкомолекулярными углеводородами для использования в процессах прерывистого частичного сгорания по изобретению в диапазоне объемных частей от 0,5 частей воздуха на часть углеводорода до 2,5 частей воздуха на часть углеводорода. Аналогичные соотношения по кислороду составляют от 0,1 части кислорода на часть углеводорода до 0,5 кислорода на часть углеводорода. Специалисты в данной области техники легко смогут определить подходящие пропорции свободного кислородсодержащего газа для использования с исходными материалами, отличными от углеводородов. , 0.5 2.5 . 0.1 0.5 . - . Пределы горючих соотношений различных углеводородов и других горючих газов с кислородом и воздухом хорошо известны в данной области техники. Эти пределы для метана, этана и пропана указаны в Таблице : ТАБЛИЦА . . , : . Пределы воспламеняемости углеводородов Воздух Кислород Метан 6,2–16,0 0,7–16,0 Этан 7,0–30,0 1,0–23,0 Пропан 9,741,0 Предпочтительные пропорции кислорода и воздуха, необходимые для использования в настоящем изобретении как для непрерывной, так и для прерывистой работы при атмосферном давлении, указаны в таблице. . 6.2-16.0 0.7-16.0 7.0-30.0 1.0-23.0 9.741.0 . ТАБЛИЦА . . Углеводород Диапазон эксплуатации Прерывистый процесс Непрерывный процесс Кислород Воздух Кислород Воздух Метан 0,1–0,3 0,5–1,5 0. 0.1-0.3 0.5-1.5 0. 2
-0.6 1. 0-3.0 Этан 01-0,4 0,5-2,0 0,15-0,7 0,75-3,5 Пропан 0,1-0,5 0,5-2,5 0. 2-1.0 1. 0-5.0 Примечание. Числа в таблицах и указывают объемные доли кислорода или воздуха на объем углеводорода. -0.6 1. 0-3.0 01-0.4 0.5-2.0 0.15-0.7 0.75-3.5 0.1-0.5 0.5-2.5 0. 2-1.0 1. 0-5.0 : . Следует отметить, что таблицы и показывают, что в способе по данному изобретению никогда не используется сырьевая смесь, которая изначально является горючей. . Обеспечение новой конструкции регенеративной печи, в которой может быть осуществлен способ изобретения, является одной из основных особенностей данного изобретения. Коротко говоря, конструкция печи по настоящему изобретению включает две теплоизолированные, ориентированные по оси огнеупорные регенеративные массы, имеющие непрерывные дымоходы, проходящие через них, при этом указанные массы расположены на расстоянии друг от друга, образуя между ними теплоизолированную реакционную камеру, массу каталитического материала в указанной реакционной камере. , средства коллектора, соединенные с концами указанных масс, противоположных реакционной камере, и средства, связанные с каждым из указанных коллекторных средств, для впуска и выпуска газов из печи, длина упомянутых регенеративных масс не превышает 15 футов, объем указанной реакционной камеры, не превышающей 60% совокупного общего объема указанных дымоходов в обеих указанных регенеративных массах, при этом указанные дымоходы имеют максимальный размер поперечного сечения, не превышающий 0,75 дюйма, соотношение общего объема газоходов в каждом из Отношение указанных регенеративных масс к общему объему масс, в которых расположены дымоходы, не превышает 1:3. . , - , - , , , 15 , 60% , - 0.75 ., 1: 3. Изобретение будет лучше понято при обращении к сопроводительным чертежам, на которых: Фигура 1 представляет собой горизонтальный разрез печи, соответствующей одному варианту осуществления изобретения, и Фигура 2 представляет собой вертикальное поперечное сечение печи под прямым углом к разрез рисунка 1 по линии 2-2 рисунка 1. : 1 , , 2 - 1, 2-2 1. Печь, показанная на фиг. 1 и 2, имеет две выровненные по оси регенеративные массы 1 и 2, через которые проходят беспрепятственные дымоходы 3. Внутренние концы масс 1 и 2 разнесены друг от друга, образуя торцевые стенки реакционной зоны 4, которая заполнена измельченным каталитическим материалом 5, таким как оксид алюминия, никель или карбид кремния. Реакционная зона 4 снабжена средствами нагрева 6, которые могут удобно иметь форму горелок для жидкого или газообразного топлива. Реакционная зона 4 также снабжена дверцами доступа 7 для удобства загрузки и удаления катализатора. Регенеративные массы 1 и 2 и реакционная зона 4 снабжены подходящим теплоизоляционным материалом 8, который предпочтительно состоит из огнеупорного кирпича, огнеупорного цемента и т.п. 1 2 - 1 2 3 . 1 2 4 5 , . 4 6 . 4 7 . 1 2 4 8, , . Концы масс 1 и 2, противоположные реакционной зоне 4, подкреплены решетками 9 и 10 и снабжены коллекторными камерами 11 и 12 соответственно. Коллекторные камеры 11 и 12 связаны с соответствующими средствами ввода и вывода газа, а также средствами реверсирования потока газов через печь. Как показано на рисунке 1, такие средства включают линию 13 и трехходовой клапан 14, который соединен через линию 15, линию 16, клапан 17 и линию 18 с коллекторной камерой 11. Трехходовой клапан 14 аналогичным образом соединен через линию 19, линию 20, клапан 21 и линию 22 с камерой коллектора 12. 1 2 4 9 10 11 12, . 11 12 . 1, 13 - 14 15, 16, 17 18 11. 14 19, 20, 21 22 12. Аналогичным образом линия 23 ведет к трехходовому клапану 24, который соединен через линию 25, линию 16, клапан 17 и линию 18 с камерой коллектора 11. Трехходовой клапан 24 аналогичным образом подключен через линию 26, линию 20, клапан 21 и линию 22 к коллекторной камере 12. Каждая из камер 11 и 12 коллектора снабжена средствами выпуска газа, включая, соответственно, линию 18, линию 27, клапан 28 и линию 29 вместе с камерой 11 коллектора, а также линию 22, линию 30, клапан 31 и линию 32 вместе с коллектором. камера 12. 23 - 24 25, 16, 17, 18 11. - 24 26, 20, 21 22 12. 11 12 , 18, 27, 28, 29 11, 22, 30, 31 32 12. Высокая теплопередача, короткий период пребывания и низкий перепад давления в регенеративной печи являются существенными для успешного применения данного изобретения. С этой целью необходимо, чтобы конкретная конструкция печи, рассматриваемая в настоящем изобретении, соответствовала определенным структурным ограничениям. Крайне важно, чтобы длина восстановительных насадок 1 и 2 не превышала 15 футов. Аналогично, регенеративные шашечные конструкции длиной менее четырех футов непрактичны, хотя нижний предел не обязательно является критическим. Предпочтительная длина регенеративных насадок составляет от примерно 6 до примерно 10 футов. Аналогичным образом, объем реакционной зоны печи не должен превышать 60% совокупного объема дымоходов, содержащихся в двух регенеративных массах печи. Предпочтительно, чтобы объем реакционной зоны составлял от примерно 20 до примерно 40 единиц совокупного объема дымоходов. , . , . 1 2 15 . , , . 6 10 , 60% . 20X 40n . Также важно, чтобы каналы или газоходы 3 для прохождения газа в огнеупорной регенеративной решетчатой конструкции 2 не превышали 0,75 дюйма в максимальном поперечном сечении или диаметре. Нижний предел рабочей ширины или диаметра таких дымоходов не обязательно является критическим, но не должен быть настолько мал, чтобы вследствие этого возникал избыточный перепад давления в печи. Обычно можно использовать дымоходы максимальной ширины или диаметра от примерно 0,25 дюйма до примерно 0,75 дюйма. Предпочтительны дымоходы, имеющие максимальную ширину или диаметр от 0,375 дюйма до примерно 0,5 дюйма. 3 2 0.75 - . , . 0.25 0.75 . 0.375 0.5 . Существенно также, чтобы соотношение объема газоходов в регенеративной массе к общему объему регенеративной массы, в которой расположены газоходы, не превышало 1:3. Предпочтительный диапазон этого соотношения составляет от примерно 1:4 до примерно 1:10, а подходящий нижний предел составляет примерно 1:20. 1: 3. 1:4 1:10, 1:20. Особенно подходящий тип шахматного кирпича для использования при строительстве регенеративной шахматной конструкции. ПРИМЕР . . Перед началом реакции газового риформинга печь должна быть предварительно нагрета. Для этого клапаны 28 и 31 открываются, а клапаны 17 и 21 закрываются. Затем включаются средства нагрева 6, и происходит сжигание топлива в слое катализатора 5 реакционной зоны 4. Образующиеся таким образом горячие дымовые газы проходят двумя противоположными потоками через газоходы 3 огнеупорных регенеративных масс 1 и 2 и оттуда в коллекторные камеры 11 и 12 соответственно. Из коллекторной камеры 11 дымовые газы выходят из печи через линию 18, линию 27, клапан 28 и линию 29. Из коллекторной камеры 12 дымовые газы выходят из печи через линию 22, линию 30, клапан 31 и линию 32. , . 28 31 17 21 . 6 5 4. 3 1 2 11 12, . 11 18, 27, 28 29. 12 22, 30, 31 32. В ходе этого процесса предварительного нагрева достигается максимальная температура в слое катализатора 5 реакционной зоны 4. Горячие дымовые газы при прохождении через них отдают тепло регенеративным массам 1 и 2. Тепловая эффективность печи такова, что дымовые газы выходят из нее с температурой около 100 С. 5 4. 1 2 . 100 . Процесс предварительного нагрева продолжают до тех пор, пока слой катализатора 5 не достигнет температуры выше 900°С, предпочтительно 1000°С и 1200°С. 5 900t ., 1000 . 1200 . Таким образом, в регенеративных массах 1 и 2 обеспечивается температурный градиент от примерно 100°С на их стыке со слоем катализатора 5 до примерно 100°С на внешних концах. По окончании периода предварительного нагрева клапаны 28 и 31 закрываются, а клапаны 17 и 21 открываются. 1 2 1000 . 5 100" . . 28 31 , 17 21 . Затем этап производства начинается путем подачи негорючей смеси природного газа, воздуха и пара в объемных пропорциях примерно 1:1,5:0,3 через линию 13, трехходовой клапан 14, который открыт в показанном положении, линия 15, линия 16, клапан 17 и линию 18 в камеру коллектора 11. Негорючая природная газовоздушная смесь далее по газоходам 3 регенеративной массы 1 поступает в слой катализатора 5 в реакционной зоне 4. Использовался слой катализатора из никелевых таблеток. В ходе такого прохождения температура природной газовоздушной смеси повышается. до тех пор, пока на его заключительных стадиях не произойдет термическое изменение, состоящее по существу из начального риформинга и крекинга углеводородов в природном газе. Эта начинающаяся реакция крекинга делает смесь легковоспламеняющейся, и начинается горение. Эта реакция горения продолжается в реакционной зоне 4 и обеспечивает тепло, необходимое для поддержания эндотермических реакций риформинга или крекинга, которые происходят одновременно. 1: 1.5 :0.3 13, 14, , 15, 16, 17 18 11. - 3 1 5 4. . , - . , , . , . 4, . В результате одновременных реакций горения и риформинга образующиеся газообразные продукты проходят через газоходы 3 регенеративной массы 2 и оттуда в коллекторную камеру 12. В ходе такого прохождения газовые продукты отдают регенеративной массе 2 явное тепло. Термический КПД таков, что продуктовые газы проходят в коллекторную камеру 12 при температуре, по существу не превышающей 100°С, а из коллекторной камеры 12 продуктовые газы выходят из печи через линию 22, клапан 21, линию 20, линию 26, трехходовой клапан 24 и линия 23 системы рекуперации газа не показаны. , 3 2 12. , 2. 12 100 ., 12 22, 21, 20, 26, - 24 23 . Этот производственный этап продолжается указанным образом в течение примерно одной минуты, после чего трехходовые клапаны 14 и 24 меняются местами как можно быстрее. Предпочтительно это реверсирование осуществляется за период менее одной секунды. Затем исходная смесь природного газа и воздуха поступает через линию 13, трехходовой клапан 14, линию 19, линию 20, клапан 21 и линию 22 в коллекторную камеру 12. Из коллекторной камеры 12 пусковая смесь поступает по газоходам 3 огнеупорной регенеративной массы 2 и далее в зону реакции 4. Ранее описанным способом этот исходный материал нагревается до температуры начала крекинга на заключительных стадиях прохождения через газоходы 3 регенеративной массы 2, в результате чего инициируется горение. Реакции горения и риформинга затем завершаются в слое катализатора 5 реакционной зоны 4, и полученные горячие продукты сгорания проходят через дымоходы 3 регенеративной массы 1 в коллекторную камеру 11, а затем выходят из печи по линии 18. , клапан 17, линия 16, линия 25, трехходовой клапан 24 и линия 23 к системе рекуперации газа не показаны. , - 14 24 . . 13, - 14, 19, 20, 21 22 12. 12 3 2 4. , 3 2, . 5 4, 3 1 11, 18, 17, 16, 25, - 24 23 . Поток газа в этом направлении продолжается, как и прежде, в течение примерно одной минуты, а затем происходит реверсирование трехходовых клапанов 14 и 24 для изменения направления потока газа через печь. Следует понимать, что по существу непрерывный поток исходных материалов вводится по линии 13 и что непрерывный поток продуктов отводится по линии 23. Таким образом, был описан непрерывный и самоподдерживающийся процесс производства риформированного отопительного газа. , - 14 24 . 13 23. - . Полученный продукт-газ имел следующий состав в объемных процентах: Двуокись углерода 0,9. Осветители 0,9. Водород 37,8. Окись углерода 16,2. Метан 9,8. Азот 34,4. Этот продукт-газ характеризуется теплотворной способностью примерно 290 БТЕ на кубический фут и плотностью по сравнению с воздухом 0,6, и его можно смешивать с природным газом для получения газа, имеющего теплотворную способность 530 БТЕ на кубический фут, что является удовлетворительной заменой традиционного промышленного отопительного газа. : 0.9 0.9 37.8 16.2 9.8 34.4 290 0.6, 530 , . Одним из выдающихся преимуществ этого непрерывного процесса является то, что риформинг природного газа может осуществляться без применения внешнего тепла или тепла, запасенного в регенеративных массах печи, за счет прерывистого периода нагрева, который был обычным в предшествующих технологиях. художественные процессы. Кроме того, термический КПД этого процесса существенно превышает 95% по сравнению с максимальным термическим КПД, составляющим от 70 до 75%, достигаемым способами предшествующего уровня. . , 95%, 70 75% . Как отмечалось ранее, в этом примере в качестве катализатора использовался никель. Если в аналогичном процессе использовать каталитическую массу, состоящую из оксида алюминия или карбида кремния, будет получен продуктовый газ, который содержит более высокую долю ненасыщенных соединений и меньшую долю водорода, поскольку часть образующегося водорода потребляется реакция горения. Однако при использовании никелевого катализатора пар, который первоначально образуется в реакции частичного сгорания, по крайней мере частично в результате сжигания водорода с образованием воды, каталитически реагирует с метаном с образованием монооксида углерода и дополнительного водорода. , . , - , . , , , , . Способ и устройство по изобретению также могут быть использованы для получения с высокой эффективностью и экономичностью газа очень низкой плотности с высоким содержанием водорода путем реформинга углеводорода с водяным паром. Для этой цели используется прерывистый тип работы «замыкание» и «нагрев». Аналогичным образом, в этом процессе печь сначала необходимо предварительно нагреть, как описано в примере . . , "" "" . , . Следующий пример, в котором используется катализатор, состоящий из никелевых гранул, иллюстрирует этот прерывистый процесс. . ПРИМЕР . . Смесь пропана и пара в пропорциях примерно одна объемная часть пропана к примерно 4,5 объемным частям пара вводится в печь через линию 13, трехходовой клапан 14, линию 15, линию 16, вентиль 17 и линию. 18 в коллекторную камеру 11. Из коллекторной камеры 11 пропаново-паровая смесь поступает по газоходам 3 регенеративной массы 1, а затем в никелевую каталитическую массу 5, расположенную в зоне реакции 4. При прохождении по газоходам 3 регенеративной массы 1 происходит предварительный подогрев пропано-паровой смеси, и на заключительных стадиях такого прохождения инициируются реакции крекинга и риформинга. Эти реакции крекинга и риформинга доводятся до завершения в слое катализатора 5. Эндотермическое тепло, необходимое для этой реакции риформинга, аккумулируется в регенеративной массе 1 и в слое катализатора 5 в результате предыдущей операции предварительного нагрева, как более подробно описано ниже. Газообразные продукты реакции риформинга проходят из реакционной зоны 4 через газоходы 3 регенеративной массы 2, отдавая ей явное тепло, и оттуда в коллекторную камеру 12. 4.5 13, - 14, 15, 16, 17 18 11. 11 3 1, 5 4. 3 1, , , . 5. 1 5 , . 4 3 2, , 12. Из коллекторной камеры 12 газообразные продукты выходят из печи через линию 22, клапан 21, линию 20, линию 26, трехходовой клапан 24 и линию 25 в систему рекуперации газа (не показана). 12, 22, 21, 20, 26, - 24 25 . Клапаны 28 и 31 во время этой операции закрыты. Этот технологический этап выполняется примерно в течение одной минуты, после чего трехходовые клапаны 14 и 24 одновременно меняются местами. Затем топливный газ в горючих пропорциях вместе с воздухом подается через линию 13, трехходовой клапан 14, линию 19, линию 20, клапан 21 и линию 22 в коллекторную камеру 12. Эта горючая смесь топливного газа и воздуха проходит через газоходы 3 регенеративной массы 2, в которых на заключительных стадиях такого прохождения она нагревается до температуры воспламенения. Сгорание этого топливного газа завершается в слое катализатора 5, расположенном в реакционной зоне 4, а газообразные продукты сгорания выходят из печи по газоходам 3 регенеративной массы 1 в коллекторную камеру 11 и выходят из печи по трубопроводу 18. , клапан 17, линия 16, линия 25, трехходовой клапан 24 и линия 23 оттуда к стопке (не показана). Эту операцию нагрева проводят в течение определенного периода времени, чтобы накопить в слое катализатора и регенеративной массе 1 тепло, которое было удалено на предыдущей стадии производства. 28 31 . , - 14 24 . 13, - 14, 19, 20, 21 22 12. 3 2 . 5 4, 3 1 11 18, 17, 16, 25, - 24, 23 . 1 . Следует понимать, что образующиеся горючие газы отдают свое явное тепло огнеупорным материалам регенеративной массы 1. Эти газы выделяются из массы 1 при температуре, существенно не превышающей примерно 100°С. 1. 1 100" . Продукты, полученные способом этого примера, содержали следующие объемные проценты: Двуокись углерода 2,6 Этилен 0,9 Водород 64,5 Окись углерода 24,4 Метан 7,6 Этот продукт-газ имеет удельный вес 0,38 и теплоту сгорания 380 БТЕ на кубический фут. Следует отметить, что продукт по существу не содержит инертного разбавителя и является очень подходящим газом для смешивания с пропаном с целью получения нагревательного газа, который может заменить природный газ. Кроме того, этот продукт-газ получают в соответствии со способом настоящего изобретения с тепловым кпд более 956 по сравнению с тепловым кпд примерно 506'. : 2.6 0.9 64.5 24.4 7.6 0.38 380 . - , . , 956 506'. как это практикуется в предшествующем уровне техники. . ПРИМЕР . . Была проведена операция, аналогичная описанной в примере , в которой используются прерывистые циклы «создания» и «нагрева», но в которой воздух используется в негорючих пропорциях в сочетании с природным газом и паровым разбавителем. Исходные материалы использовали в объемном соотношении природного газа, воздуха и пара 1:0,78:0,35. В этой операции часть необходимого тепла обеспечивается за счет частичного сгорания углеводородного исходного материала на этапе «производства» цикла. , "" "" , . , 1: 0.78: 0.35. , "" . Полученный продукт-газ имел следующий состав в объемных процентах: Двуокись углерода 1,8 Этилен 1,0 Оксид углерода 15,0 Водород 47,2 Метан 14,1 Азот 20,9 Этот отопительный газ характеризовался теплотой сгорания 359 БТЕ на кубический фут и удельным весом 0,5. и был произведен с тепловым КПД 98%. Его можно смешать с природным газом или пропаном, чтобы получить удовлетворительный материал для замены природного газа. : 1.8 1.0 15.0 47.2 14.1 20.9 359 0.5, 98%. . Хотя способы по настоящему изобретению были описаны, в частности, со ссылкой на новую огнеупорную регенеративную печь, которая специально адаптирована для нее, эти новые процессы могут быть реализованы на практике в других типах устройств, и исключительно важно соблюдать различные ограничения, описанные выше. Способ настоящего изобретения впервые позволяет проводить различные эндотермические газовые реакции высокоэффективным каталитическим регенеративным способом и получать более высокие выходы желаемого продукта более простым способом, чем это возможно с помощью любого способа, известного в настоящее время. предшествующий уровень техники. , , . , . Я утверждаю следующее: 1. Терморегенеративный каталитический процесс для проведения эндотермических газовых реакций, включающий стадию производства, которая включает пропускание исходного материала через каналы первой регенеративной массы от более холодного к более горячему концу, причем указанная первая регенеративная масса предварительно нагрета до такой температуры, как что в ходе такого прохождения инициируется эндотермическая реакция исходного материала, после чего указанный исходный материал пропускают в реакционную зону, в которой расположен катализатор, температура которого выше максимальной температуры указанной первой регенеративной массы, по существу, для завершения эндотермической реакции. исходного материала и получения смеси продуктов, гашения указанной смеси продуктов путем пропускания ее через каналы от более горячего к более холодному концу второй регенеративной массы, которая предварительно была нагрета аналогично указанной первой регенеративной массе, период пребывания газы, подвергающиеся обработке, не превышают 0,3Х секунды в каждой из указанных первой и второй регенеративных масс и 0,05Х секунды в указанной реакционной зоне, где представляет давление в абсолютной атмосфере, при котором осуществляется процесс, падение давления на указанной стадии производства не более 5 фунтов на квадратный дюйм. : 1. , , , , 0.3X .05X , , 5 . 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев первой регенеративной массы осуществляется путем пропускания горючей смеси топливного газа и свободного кислородсодержащего газа через каналы указанной второй регенеративной массы от более холодного к более горячему ее концу, инициируют горение на заключительных стадиях указанного прохода, пропуская воспламененную смесь топливного газа в указанную реакционную зону, где реакция горения по существу завершается, и после этого пропуская полученные таким образом горячие дымовые газы через каналы указанной первой регенеративной массы от более горячей к более холодной конец его. 2. 1 - , . 3.
Способ по п.2, отличающийся тем, что этап производства проводят при давлении ниже атмосферного. 2 - . 4.
Способ по п.2, отличающийся тем, что этап производства проводят при давлении выше атмосферного. 2 - . 5.
Способ по п.2, отличающийся тем, что катализатором является никель. 2 . 6.
Способ по п.2, отличающийся тем, что вместе с исходным материалом используют инертный разбавитель. 2 . 7.
Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве инертного разбавителя в сочетании с исходным материалом используют водяной пар. 6 . 8.
Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что исходным материалом является углеводород. 1-7 . 9.
Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что исходный материал является экзотермически горючим и в котором исходный материал используют на стадии производства в виде смеси в негорючих пропорциях со свободным кислородсодержащим газом для обеспечить путем частичного сгорания исходного материала часть тепла, необходимую для поддержания желаемой эндотермической реакции. 1-8 - - .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 23:05:23
: GB710894A-">
: :

710895-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .



. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB710895A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Дата подачи заявки и подачи Заполнено : ; ::; Уточнение: 15 ноября, 191 : ; ::; : 15, 191 Заявление подано в Германии 20 ноября 1950 г. 20, 1950. : , Полная спецификация Опубликовано: 23 июня 1954 г. : , : 23, 1954. 51. 51. Индекс при приемке: - Класс 132 (3), 519 3 (А:С). :- 132 ( 3), 519 3 ( :). ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствования, связанные с переключением передач в игрушечных транспортных средствах. Я, ХАНС МАНГОЛЬД, 71/75, Лангештрассе, Фюрт, Бавария, Германия, имею немецкое гражданство, настоящим заявляю об изобретении, на которое я молюсь, чтобы патент был выдан меня, и метод, с помощью которого это должно быть выполнено, должен быть подробно описан в следующем утверждении: - , , 71/75, , , , , , , , , :- Изобретение относится к устройству переключения передач в игрушечных транспортных средствах. Устройство позволяет осуществлять регулировку движения вперед, движения задним ходом и работы на холостом ходу. - , . уже предлагалось сконструировать такое устройство переключения передач, чтобы два контратных колеса могли поочередно входить в зацепление или одновременно выходить из зацепления с шестерней, приводимой в движение часовым механизмом, причем это осуществляется посредством единого вала, способного перемещаться вперед и назад в осевом направлении и которому передается движение рычага ручного управления с помощью скользящего элемента. - , . Целью изобретения является усовершенствование такого устройства переключения передач. Для этого согласно изобретению на скользящий элемент передается вращательное движение вперед и назад стержня, который приводится в действие посредством ручного рычага управления, расположенного ниже. рулевое колесо. Таким образом, доступен ручной рычаг управления, который расположен в пределах досягаемости рулевого колеса и может раскачиваться вперед и назад. Благодаря этому устройству достигается столь же простая, сколь и изобретательная адаптация к рулевому колесу. полноразмерная модель, в которой все чаще используется рычаг с ручным управлением на рулевом колесе. - , - , , - . Согласно еще одному признаку изобретения стержень ручного рычага снабжен внизу соединительным элементом, который посредством прорези входит в зацепление со штифтом на скользящем элементе и поддерживается сверху ремнем, прикрепленным к колонке рулевого колеса. Таким образом, изобретение также примечательно своей конструктивной простотой. Помимо поворотного стержня, снабженного коленчатым ручным рычагом, для решения поставленной задачи требуется только соединительный элемент 50. Таким образом, известное устройство переключения передач, упомянутое в начале, не требует никаких усилий. структурное изменение. 3 50 ' - . Пример конструкции изобретения 55 проиллюстрирован на прилагаемом чертеже, на котором на фиг. 1 показан вид сбоку устройства переключения передач и связанного с ним устройства управления; 60 фиг. 2 - соответствующий вид сверху; и фиг. 3: вид сбоку соединительного элемента. 55 , 1 ; 60 2 ; 3 . Часовой механизм приводит в движение шестерню , которая установлена на коротком конце 65 вала , который выступает из ослабления часового механизма. С помощью шестерни можно привести в зацепление контратные колеса и , которые установлены на общем валу , который 70 последний опирается на кронштейн , закрепленный на ослаблении часового механизма. 65 , , , 70 . Когда направляющие колеса и находятся в положении, показанном на фиг. 1, передача устанавливается в нейтральное положение. При этом направляющее колесо 75d входит в зацепление с шестерней , и транспортное средство будет двигаться вперед с повышенной скоростью. 1, 75 . Однако когда ходовое колесо и шестерня находятся в зацеплении, транспортное средство будет двигаться назад с пониженной скоростью. 80 Вращательное движение вала передается через его удлинение подходящим образом, как хорошо известно, на Ось опорного колеса, которая должна быть ведущей. Между валом и удлинителем вставлена муфта 85. , , 80 , , , 85 . Осевое смещение вала осуществляется скользящим элементом , который с помощью вилки упирается в осевой буртик обогатительного колеса . Перемещаемый на 90 градусов скользящий элемент входит в зацепление с соединительным элементом посредством 710895 № 26800/51. 90 710,895 26800/51. 710,895 слот , который зацепляется за . 710,895 . На другом конце соединительный элемент жестко соединен со стержнем , на верхнем конце которого расположена ручка , выполненная в виде рычага ручного управления. Стержень поддерживается сверху ремнем , предусмотренным на рулевой колонке. Ручной рычаг , таким образом, располагается под рулевым колесом. Когда он поворачивается в направлении стрелок или , происходит смещение скользящего элемента в направлении стрелок 1 или 1. , - , 1 1.
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-15 23:05:25
: GB710895A-">