DE2110935A1

DE2110935A1 - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von zwei Schutzgasatmosphaeren und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2110935A1
Application number: DE19712110935
Authority: DE
Inventors: Michajlow Leonid A; Liwtschiz Adolf E; Maergojs Iosif I; Puscharew Leonid I; Wesilew Sergej S
Original assignee: VNII ELEKTROTERMITSCHESKOGO OB
Current assignee: VNII ELEKTROTERMITSCHESKOGO OB
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-03-08
Publication date: 1972-09-21
Also published as: FR2112825A5; DE2110935C3; DE2110935B2

Description

ZELLENTlN υ. LUYKEN
SOOO Mönchen 22

Vsesojuznyj naucno-issledovatel'skij 8. März 1971

institut elektrotermiceskogo P 33 229/2

oborudovani j a RZ/Br

Moskau/UdSSR

YERFAHEM ZUR GLEICHZEITIGEN HERSTELLUNG VON ZWEI SCHULATMOSPHÄREN UND EINRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von zwei Schutzatmosphären und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

SchutζatmpSphären kommen im Hüttenwesen, Maschinen- und Gerätebau bei der thermischen Bearbeitung von Erzeugnissen in Wärmeöfen zur Anwendung.

Bekannt sind Herstellungsverfahren von SchutzatmoSphären durch Verbrennung von Brennstoff-Liift-Gemischen in ausgekleideten Kammern mit darin angeordneten Retorten, in denen sich ein Katalysator befindet. Diese Kammern besitzen ins Innere einmündende Brenner sowie Auslaßstutzen zum

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Ableiten der Verbrennungsprodukte. Die Retorten sind auch mit Ein- bzw. Austrittsstutzen versehen, du^vch welche das Brennstoff-Luft-Gemisch zu- und eine fertige

Schuf T^
endotherme Atmosphäre abgeführt wird.

Die erwähnten Herstellungsverfahren und- einricntungen ermöglichen jedoch nicht die gleichzeitige Herstellung zweier 5chutzatmosphären in nur

einer Einrichtung. Zur gleichzeitigen Herstellung zweier

5chutzatmosphären ist es erforderlich, eine genaue Regelung der Katalysatortemperatur zu verwirklichen, die Leistung der Einrichtung und die chemische Zusammensetzung der

i Jen

phären konstant zu halten, was in bekannten Einrichtungen praktisch nicht zu erreichen ist.

Die Notwendigkeit der Entwicklung eines wirtschaftlicheren Herstellungsprozesses für

5 c hut ζ atmosphären und einer aufbaumäßig noch mehr gedrängten Einrichtung zu dessen Durchführung war unzwei{clhaH.

Deshalb wvnfeein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung zweier . Sc hut ζ atmosphär en vorgeschlagen ( Urhe£ö?schein d.UdSSR Wr. 221009).

Diesem Verfahren gemäß wird in der Kammer ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftmengenbeiwert unter 1 verbrannt und durcheilten Katalysator ein Brennstoffluftgemisch

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Luftmengenbeiwert hindurchgeleitet, der die Erhaltung eines Endogases sichert.

Doch auch bei diesem Verfahren läßt sich der Herstellungsvorgang der ,Sch u tzatmosphären nicht regeln und es ist keine Einrichtung ausgearbeitet worden, die die Herstellung von Exo- bzw. Endogasen stabiler chemischer Zusammensetzung und Menge sichert.

Es ist das Ziel der Erfindung, die

genannten Schwierigkeiten zu vermeiden.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, ein

Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung zweier

eine

•Schutiotmosphären und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, die es ermöglichen, «Sc/ii/tzatmosphären einer stabilen chemischen Zusammensetzung unter konstantgehaltener Einrichtungsleistung herzustellen.

Die gestellte Aufgabe ist mittels eines neuentwiekelten Verfahrens zur gleichzeitigen Herstellung zweier

Sc/7 ν t ζ α tmosphär en durch Verbrennung (in einer Kammer,) eines Brennstoff-Luft-Gemisches zur Erwärmung

einem

der Retorte mit Katalysator, durch den das Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftmengenbeiwert hindurchtritt, der die Erhaltung eiijer endothermen 5chvh-

Qtmosphäre sichert, und auch dadurch, daß der Prozeß erfindungsgemäß ineiijer hermetischen Kammer verläuft und die Verbrennungsprodukte in aus der Kammer

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abzuführende Ströme unterteilt werden, wobei die Menge der Verbrennungsprodukte, die zum Erwärmen des Katalysators in der Retorte bis auf die vorgeschriebene Temperatur notv/end'w, geregelt wird.

Somit lassen sich in einer Einrichtung zwei

-Schi/tzatmosphären unter Stabilitätseinhaltung deren chemischer Zusammensetzung herstellen.

Es ist zu empfehlen, ein Teil der sich in der hermetischen Kammer entwickelnden Verbrennungsprodukte durch die Retorte in einem Zusatzkanal abzuführen.

Dadurch wird erreicht, daß die Wärme der Verbrennungsprodukte in einem höheren Maße ausgenutzt wird und sich eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Katalysator bei der Herstellung der

Schuh)
endothermen ¹SbKi ο Sphäre einstellt.

Die Verbrennungsprodukte werden zweckmäßigerweise in die hermetische Kammer in der Menge eingeführt, die die Katalysatorerwärmung bis auf die erforderliche Temperatur zustandebringt, während der Überschuß an Verbrennungsprodukten aus der Verbrennungszone abgeleitet wird .·.

es
Dadurch wird möglich, daß eine aufbaumäßig einfachere

Einrichtung benutzt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist eine Einrichtung entwickelt, die eine ausgekleidete Kammer mit Brennern zur Verbrennung

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eines Brennstoff-Luft-Gemiscu.es und Rohrstutzen zum Abführen der Verbrennungsprodukte enthält, in der eine Retorte für den Katalysator untergebracht ist, die Einbzw. Austrittstutzen zum Zuführen des Brennstoff-

■zum
Luft-Gemisches und Ableiten der

endothermen'atmosphäre besitzt, wobei erfindungsgemäß die Verbrennungskammer sie verschließende Abdichtungen und einen Zusatzkanal zum Abführen <aus der Kammer) eines Teils der Verbrennungsprodukte besitzt und mit einem Mittel versehen ist, das eine Mengenregelung der zum Anwärmen des Katalysators in der Retorte bis auf die vorgegebene Temperatur gelangenden Verbrennungsprodukte ermöglicht.

Durch die getroffenen Maßnahmen lassen sich .in einer Einrichtung zwei 5 c hut ζ Atmosphären

unter Einhaltung finer stabilen Leistung der Einrichtung und eines Luftmengenbeiwerts herstellen.

Es ist zweckmäßig, den Zusatzkanal in der Einrichtung, der zum Ableiten des Exogases aus der Brennkammer dient, durch die Retorte zu verlegen.

Dies ermöglicht, daß die Wärme der in der Kammer enstandenen Verbrennungsprodukte in höherem Maße ausgenutzt und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in der Katalysatorschicht über die Katalysatorhöhe und den -querschnitt erreicht wird.

Der Zusatzkanal zum Ableiten des Exogases kann in

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der Kammerauskleidung geführt werden und in die Ver-. brennungszone des Brennstoffes einmünden.

Dadurch läßt sich der Einrichimngsaufbau vereinfachender Kammerboden ungeteilt ausführen; Montage, Auseinandernehmen und Reparatur der Einrichtung wird erleichtert.

Es ist erwünscht ι das Mittel zur Mengenregelung des

Exogases als Absperrschieber, der den Auslaßstutzen des

<ker

Exogasstromes zum Zusatzkanal versperrt und mit einem in der Retorte untergebrachten Thermoelement in schnellwirkender Verbindung steht, auszuführen.

Dies ermöglicht, den Arbeitszeitaufwand bei Einrichtungsbedienung herabzusetzen, mit höherer Schnellwirkung und Genauigkeit die Hauptdaten in der Einrichtung einzustellen und dementsprechend die Schutz-

atmosphären mit besserer Stabilität in ihrem Bestand herzustellen.

Es ist auch zweckmäßig, in den Auslaßstutzen und Zusatzkanal, welche aus dem Kammerraum das Expgas abführen, einen Katalysator unterzubringen, und zwar derart, daß er derttjganze Querschnitte er{üUf

Dadurch erreicht man eine bessere "*»</

.vollständigere Verbrennung des Brennstoffes und stellt eine ex-Otherme Schutz-

atmosphäre her, die praktisch von Beimengungen wie Methan, Sauerstoff, Stickstoff-, Azetylenoxid uam. frei ist.

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Der Auslaß stutzen, durch den das Exogas aus der Kammer abgeleitet wird, kann noch mit einer Drossel versehen werden.

Kelle*

Dadurch werden auch die Regelungswojlic*/ des Vor-

r
ganges erweitet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Pig.1-eine Einrichtung mit dem durch die Retorte gehenden Zusatzkanal im Senkrechtschnitt; i"ig.2-eine Einrichtung mit dem in die Verbrennungszone einmündenden Zusatzkanal im Senkrechtschnitt. Die Einrichtung zur Herstellung von Schuf ζ -

atmosphären weist eine ausgekleidete, hermetische Kammer 1 (Fig.1) mit Brennern 2 zur Verbrennung n dieser Kammer^ eines Bannstoff-Luft-Gemisehes und Auslaßstutzen *> zum Abführen der Verbrennungsprodukte auf.

einem

In· der Kammer 1 ist eine Retorte 4 mit Katalysator 5 untergebracht, die einen fiintrittsstutzen 6 zum Zuführen

einm des Brennstoff-Luft-Gemisches und Austrittsstutzen 7 zum

Abführen^aus der Retorte^einer endothermen S

atmosphäre besitzt. Die Kammer 1 ist mit sie verschließenden Abdichtungen 8 und einem durch die Retorte 4 verlegten Zusatzkanal 9 zum Ableiten

*) Die endotherme Schutzatmosphäre hat beispielsweise die Zusammensetzung: 20 % GO,40 % H₂, bis zu 1% CO₂, bis zu ¹ # CH₄, der Rest ist N₂. 209839/0272

aw dir < >

<CKammer> eines Teils der VerbrennungsprodukteVVersehen. Dieser Kanal 9 wird am Austritt aus der Kammer 1 mit einem den Absperrschieber 11 enthaltenden Auslaßtutzen 10 ausgerüstet. Der Absperrschieber steht mit einem xn der Retorte 4 angeordneten Thermoelement 12 in schnellwirkender Verbindung und stellt ein Mittel zur Mengenregelung der Verbrennungsprodukte dar, welche zur Anwärmung des Katalysators 5 Inder Retorte 4- bis auf die erforderliche Temperatur henö-ti^i werden.

Im Auslaßstutzen 5 und Zusatzkanal 9» durch welche das

ein

Exogas aus dem Kammerraum 1 abgeführt wird, ist Katalysator 1^ enthalten, der den Querschnitt der beiden er- ■füUt und zum Nachbrennen des restlichen Methans und

anderer Beimengungen vorgesehen ist. Der aus der Kammer 1 das Exogas ableitende Auslaßstutzen $ besitzt noch eine Drossel 14·. *)

Die Wandung der Kammer 1 ist do^ppelt ausgeführt und weist einen Zwischenraum 15 zum Kühlmitteldurchlauf auf.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Einrichtung kann der Zusatzkanal 9 (Fig.2) zum Abführen des Exogases in der Auskleidung der Kammer 1 ausgeführt werden und in die Verbrennungszone einmünden.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt.

Das Brennstoff-Luft-Gemisch tritt zu den in die Brenn-

*) Die exotherme SchutζatmpSphäre hat beispielsweise die Zusammensetzung (of= 0,9) 10-12% CO₂,^ 20 % C0,~2% H₅, 2,3% ^Hp0. der Rest ist N_n.

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kammer 1 einmündenden Brennern 2 (l?ig.1) und wird hier bei

E ims
einem unter liegenden Luftmengenbeiwert verbrannt. Die Verbrennungsprodukte umspulen die Retorte 4 und^3^römen diese im Zusatzkanal 9 » indem sie den Katalysator 5 auf eine Temperatur von 1000-110O⁰C erwärmen.

Der im Auslaßstufczen 3 und Zusatzkanal 9 befindliche und den ganzen Querschnitt er/vUende

Katalysator 13 trägt zur Vollendung des Verbrenn- * ungsvorganges und zur Herstellung einer ex-Otherme»»

Schυtζ atmosphäre bei* die

praktisch von Beimengungen wie Methan, Sauerstoff, Stickstoff- und Azetylenoxid uam, frei ist.

Hiernach wird in die Retorte 4 über den Eintrittsstutzen 6 ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftmengenbeiwert von 0,25 eingeleitet, wodurch eine ex^otherme,

Schutzαtmosphäre entsteht, die über den

Austrittstutzen 7 herausströmt. M

Während Betriebes wird die Wandung der Kammer 1 beim Ihirchlauf des Wassers durch den Zwischenraum 15 abgekühlt.

Um die vorgeschriebene Temperatur des Katalysators 5 in der Retorte 4 einzuhalten, wird die Menge des aus der Kammer 1 über den Zusatzkanal 9 entnommenen Exogases durch Verstellung des den Auslaßstutzen 10 absperrenden Absperrschiebers 11 geregelt. Dieser Absperrschieber 11 steht mit dem die Temperaturveränderungen im Katalysator 5 in der Retorte 4 aufnehmenden Thermoelement 12 in schnellwirkender

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Verbindung. Ein Teil des Bxogases wird aus der Kammer 1 durch den Auslaßstutzen 2, an welchem die Drossel 14 angeordnet ist, herausgelassen. Das Verhältnis dieser beiden Exogasströme wird durch Verstellung des Schiebers und der Drossel 14 eingestellt.

Ist der Zusatzkanal 9 (Fig.2) in der Auskleidung der Kammer 1 ausgeführt und in die Verbrennungszone des Brennstoffs ein^nünde^), so arbeitet die Einrichtung im wesentlichen, wie dies im vorstehenden Beispiel beschrieben ist.

In diesem Falle ist die Einrichtung einfacher in ihrem Aufbau auszuführen. Die betreffende Besonderheit ermöglicht, während Betriebes der Einrichtung einen Überschuß an Verbrennungsprodukten des Brennstoffes aus der Verbrennungszone abzuleiten und eine Überhitzung des Katalysators 5 der Retorte 4 zu vermeiden.

Die Handhabung der Drossel 14 und des Schiebers 11 wird wie früher beschrieben vorgenommen.

JXirgeführte Untersuchungen haben ergeben, daß die vorgeschlagene Einrichtung eine gedrängte Bauweise besitzt, geringere Herstellungskosten erfordert, eine einfache Schaltung der selbsttätigen Regelung des Vorgangsablaufs aufweist? dabei wird eine konstante Einrichtungsleistung im Hinblick auf die ex"Otherme bzw. endotherme

ichutzottmosphäre und die konstante

chemische Zusammensetzung der beiden Atmosphären eingehalt en „

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Claims

P 33 229/2 RZ/Br PATEIW ANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung zweier

5cfcutzatmosphären durch Verbrennung

einer Kamme feines Brennstoff-Luft-Gemisches zum Erwärmen

einer Retorte mit Katalysator, durch den ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftmengenbeiwert hindurchgelassen wird, der die Herstellung einer endothermen

5c/ji/iza bmosphäre sichert, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorgang in einer

daß

hex'metischen Kammer (1) verläuft und die Verbrennungsprodukt in qeirenrtf aus der Kammer (i ) abgeführte Ströme unterteilt werden, wobei die Menge der zur Anwärmung des Katalysators (5) in der Retorte (4) bis auf die vorgegebene Temperatur notwendigen Verbrennungsprodukte gereglt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, cUa durch g e kennzeicnnet , daß ein Teil der sich in der hermetischen Kammer (1) entwickelnden Verbrennungsprodukte durch die Retorte (4) im Zusatzkanal (9) abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet , daß der Kammer (1) die Verbrennungsprodukte in der Menge zugeführt werden, die die Erwärmung des Katalysators (5) bis auf die vorge-

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ORIGINAL INSPECTED

schriebene Temperatur sichert, und deren Überschuß aus der Brennzone abgeführt wird.

4. Einrichtung zur Herstellung von

Schι/tidtmosphären gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 31 die eine ausgekleidete Kammer mit Brennern zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemisches und einen Auslaßstutzen zum Abführen der Verbrennungsprodukte enthält, in die eine Retorte für einen Katalysator

ό eingebaut ist, die Ein- bzw. Austrittstutzen zum Zuführen

/ ^> zum

(in die Retorte^ des Brennstoff-Luft-Gemisches und Abführen einer endothermen Schvfz-

atmosphäre besitzt, dadurch gekennzeich net, daß die Verbrennungskammer (1) sie verschließende Abdichtungen (8) und einen Zusatzkanal (9) zum Abführen<$ius der KammerJ>eines Teils der Verbrennungsprodukt eMsowie ein Mittel zur Mengenregelung der zur Erwärmung des Katalysators (5) in der Retorte (4) bis auf die vorgeschriebene Temperatur notwendigen Verbrennungsprodukte enthält.

5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatzkanal (9) zum Abi uhren des wärmeabgebenden Exogases aus der Kammer (1) durch die Retorte (4) hindurchläuft.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatzkanal (9) zum

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Abführen des Exogases in der Auskleidung der Kammer (1)

geführt ist und in die Verbrennungszone des Brennstoffs einmündet.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zur Mengenregelung des Exogases als Absperrschieber (11), der einen Auslaßstutzen (10) des das Exogas abführenden Zu-

itr

satzkanals (9) absperrt und mit einem in der Retorte (4) untegebrächten Thermoelement (12) in schnellwirkender Verbindung steht, ausgeführt ist.

8. Einrichtung nach Ansprüchen 4 bis, 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaßstutzen

der i

und Zusatzkanal (9)» die das wärmeabgebende Exogas aus der Kammer (1) abführen, einen den ganzen Querschnitt

füLLenden Katalysator enthalten.

9. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadur ch gekennzeichnet , daß der das Exogas aus der Kammer (1) abführende Auslaßstutzen (J) mit einer Drossel (14) versehen ist.

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