RU108436U1 - DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN Download PDFInfo
- Publication number
- RU108436U1 RU108436U1 RU2011105082/05U RU2011105082U RU108436U1 RU 108436 U1 RU108436 U1 RU 108436U1 RU 2011105082/05 U RU2011105082/05 U RU 2011105082/05U RU 2011105082 U RU2011105082 U RU 2011105082U RU 108436 U1 RU108436 U1 RU 108436U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- water
- signal input
- aluminum
- mixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
1. Устройство для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода, содержащее реактор, источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой с регулируемым средством подачи суспензии с входом сигнала, регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода с входом сигнала, регулируемый с входом сигнала клапан отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия в приемное устройство, датчик температуры в реакторе, датчик давления с выходом сигнала на выходе парогазовой смеси из реактора, отличающееся тем, что устройство содержит контроллер, средство замера уровня жидкости в реакторе с двумя регулируемыми выходами-уставками, источник воды с регулируемым средством ее подачи в реактор с входом сигнала, вход сигнала в регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода электрически соединен с выходом сигнала из датчика давления, вход сигнала в средство подачи воды электрически соединен с выходами-уставками средства замера уровня жидкости, вход сигнала клапана отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия электрически соединен с контроллером. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход сигнала из датчика давления электрически соединен с входом сигнала в регулируемое средство подачи суспензии. 1. A device for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen, containing a reactor, a source of a suspension of finely divided powdered aluminum with water with an adjustable means for supplying a suspension with a signal input, an adjustable valve for removing a mixture of water vapor and hydrogen with a signal input, adjustable for a signal input, a valve for removing a mixture water and hydroxides or aluminum oxides in the receiving device, a temperature sensor in the reactor, a pressure sensor with a signal at the output of the gas mixture from the reactor, characterized in that The property contains a controller, means for measuring the liquid level in the reactor with two adjustable outputs-settings, a water source with adjustable means for supplying it to the reactor with a signal input, a signal input to an adjustable valve for removing a mixture of water vapor and hydrogen, is electrically connected to the signal output from the pressure sensor, the signal input to the water supply means is electrically connected to the setpoint outputs of the liquid level measuring means, the signal input of the valve for removing the mixture of water and hydroxides or aluminum oxides is electrically connected to the controller rum. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the signal output from the pressure sensor is electrically connected to the signal input to an adjustable means of supplying a suspension.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для получения гидроксидов или оксидов алюминия, а именно к установкам для получения гидроксидов или оксидов алюминия из металлического алюминия окислением в водной среде. Оксиды и гидроксиды алюминия используются в промышленности в качестве адсорбентов, катализаторов, в качестве абразивных порошков.The proposed utility model relates to devices for producing hydroxides or aluminum oxides, and in particular, to installations for producing hydroxides or aluminum oxides from aluminum metal by oxidation in an aqueous medium. Aluminum oxides and hydroxides are used in industry as adsorbents, catalysts, and as abrasive powders.
Устройство относится также к получению водорода, а именно к получению водорода при химическом взаимодействии алюминия и воды.The device also relates to the production of hydrogen, namely to the production of hydrogen in the chemical interaction of aluminum and water.
Таким образом, областями применения полезной модели являются химическая промышленность и энергетика.Thus, the fields of application of the utility model are the chemical industry and energy.
Известно устройство для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода из металлического порошкообразного алюминия [патент России на изобретение №2278077, кл.CO1F 7/42, зарегистрированный в Государственном реестре изобретений РФ 20.06.2006 г.], содержащее реактор высокого давления, в котором мелкодисперсный порошкообразный алюминий реагирует с водой, источник суспензии порошкообразного алюминия с водой, насос высокого давления для подачи суспензии, приемное устройство для продуктов реакции, конденсатор, средства ведения рабочего процесса и регулирования его параметров. Устройство обеспечивает активное взаимодействие алюминия с водой и достижение характеристик процесса, гарантирующих получение выходных продуктов заданных типов и чистоты. Недостатком данного устройства является то, что более половины тепловой энергии, выделяющейся в результате окисления алюминия, выводится вместе со смесью продуктов реакции с водой, что существенно снижает эффективность дальнейшего использования этой энергии.A device for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen from metal powdered aluminum [Russian patent for invention No. 2278077, class CO1F 7/42, registered in the State register of inventions of the Russian Federation on 06/20/2006], containing a high-pressure reactor in which finely divided powdered aluminum reacts with water, a source of a suspension of powdered aluminum with water, a high pressure pump for supplying a suspension, a receiver for reaction products, a condenser, means of conducting a working process and adjustment of its parameters. The device provides the active interaction of aluminum with water and the achievement of process characteristics that guarantee the receipt of output products of the specified types and purity. The disadvantage of this device is that more than half of the thermal energy released as a result of aluminum oxidation is excreted together with a mixture of reaction products with water, which significantly reduces the efficiency of further use of this energy.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство [патент Р.Ф. 2223221, кл.CO1F 7/42, ЗАО «Фирма РИКОМ СПб»], включающее реактор высокого давления, приемное устройство для гидроксидов, конденсатор, средства непрерывного отвода парогаза и смеси гидроксидов или оксидов алюминия с водой, средства ведения процесса и регулирования его параметров. Недостатком данного устройства является сложность динамического поддержания непрерывного отвода смеси пара воды с водородом и смеси гидроксидов алюминия с водой и вывод около половины тепловой энергии, выделяющейся в результате окисления алюминия, вместе со смесью продуктов реакции с водой, что существенно снижает эффективность дальнейшего использования этой энергии.Closest to the proposed device is a device [patent R.F. 2223221, class CO1F 7/42, CJSC Firma RIKOM SPb]], which includes a high pressure reactor, a receiving device for hydroxides, a condenser, means for continuously removing steam and gas and a mixture of hydroxides or aluminum oxides with water, means for conducting the process and controlling its parameters. The disadvantage of this device is the difficulty of dynamically maintaining the continuous removal of a mixture of water vapor with hydrogen and a mixture of aluminum hydroxides with water and the output of about half of the thermal energy released as a result of aluminum oxidation, together with the mixture of reaction products with water, which significantly reduces the efficiency of further use of this energy.
Технической задачей, решаемой предлагаемым устройством, является обеспечение вывода большей части тепловой энергии, выделяющейся в результате окисления алюминия, с паром воды при сохранении основных функциональных качеств, а именно получения гидроксидов алюминия заданного состава и водорода. Решение поставленной задачи позволяет большую часть тепловой энергии, выделяющейся при окислении алюминия в воде, использовать, например, для получения электроэнергии, направляя пар высокого давления на турбину.The technical problem solved by the proposed device is to ensure the withdrawal of most of the thermal energy released as a result of aluminum oxidation with water vapor while maintaining the basic functional qualities, namely, the production of aluminum hydroxides of a given composition and hydrogen. The solution of this problem allows you to use most of the thermal energy released during the oxidation of aluminum in water, for example, to generate electricity by directing high-pressure steam to the turbine.
Решение поставленной задачи в предлагаемом устройстве заключается в том, что устройство, работа которого поясняется блок-схемой, представленной на фиг.1, содержит реактор высокого давления (1), источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой (17) с регулируемым средством подачи суспензии (18) с входом сигнала (19), регулируемый с входом сигнала (3) клапан отвода смеси паров воды и водорода (2), регулируемый с входом сигнала (8) клапан отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия (9) в приемное устройство (10), датчик температуры в реакторе (6), датчик давления в реакторе (5) с выходом сигнала (4) на выходе парогазовой смеси из реактора и имеет отличительные признаки, а именно, устройство содержит контроллер (7), задающий необходимую циклограмму работы клапана (9) отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия в приемное устройство (10), средство замера уровня жидкости в реакторе (14) с двумя регулируемыми выходами - уставками (15), (16), источник воды (11) с регулируемым средством (12) ее подачи в реактор (1) с входом сигнала (13), вход сигнала (3) в регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода электрически соединен с выходом сигнала из датчика давления (4), вход сигнала в средство подачи воды (13) электрически соединен с выходами - уставками (15), (16) средства замера уровня жидкости, а вход сигнала (8) в регулируемый клапан отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия электрически соединен с контроллером (7).The solution of the problem in the proposed device is that the device, the operation of which is illustrated by the flowchart shown in Fig. 1, contains a high pressure reactor (1), a source of a suspension of finely divided powdered aluminum with water (17) with an adjustable means for feeding the suspension ( 18) with a signal input (19), a valve for discharging a mixture of water and hydrogen vapor (2), regulated with a signal input (3), a valve for discharging a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides (9), adjustable with a signal input (8), to a receiving device ( 10), pace sensor the temperature in the reactor (6), the pressure sensor in the reactor (5) with the output of the signal (4) at the outlet of the gas-vapor mixture from the reactor and has distinctive features, namely, the device contains a controller (7) that sets the necessary sequence of operation of the exhaust valve (9) mixtures of water and hydroxides or aluminum oxides in the receiving device (10), means for measuring the liquid level in the reactor (14) with two adjustable outputs - settings (15), (16), a water source (11) with adjustable means (12) for its supply to the reactor (1) with the input of the signal (13), the input of the signal (3) to the adjustable tap valve mixtures of water and hydrogen vapors are electrically connected to the signal output from the pressure sensor (4), the signal input to the water supply means (13) is electrically connected to the outputs - settings (15), (16) of the liquid level measuring means, and the signal input (8) electrically connected to a controller (7) into an adjustable valve for discharging a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides.
Для расширения области применения предлагаемого устройства при сохранении декларированной цели выход сигнала из датчика давления (4) может быть электрически соединен с входом сигнала (19) в регулируемое средство подачи суспензии (18).To expand the scope of the proposed device while maintaining the declared goal, the output of the signal from the pressure sensor (4) can be electrically connected to the input of the signal (19) into an adjustable means for supplying the suspension (18).
Устройство получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода, блок схема которого представлена на фиг.1, состоит из исполнительного блока, включающего в себя:A device for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen, the block diagram of which is shown in figure 1, consists of an Executive unit, including:
1. Реактор высокого давления.1. High pressure reactor.
2. Регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода.2. Adjustable valve to remove a mixture of water vapor and hydrogen.
3. Вход сигнала в регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода..3. Signal input to an adjustable valve for removing a mixture of water vapor and hydrogen ..
4. Выход сигнала из датчика давления.4. The output signal from the pressure sensor.
5. Датчик давления в реакторе.5. The pressure sensor in the reactor.
6. Датчик температуры в реакторе.6. Temperature sensor in the reactor.
7. Контроллер.7. The controller.
8. Вход сигнала в клапан отвода смеси воды и гидроксидов алюминия.8. Signal input to the valve for diverting a mixture of water and aluminum hydroxides.
9. Клапан отвода смеси воды и гидроксидов алюминия.9. Valve for discharging a mixture of water and aluminum hydroxides.
10. Приемное устройство.10. The receiving device.
11. Источник воды.11. Source of water.
12. Регулируемое средство подачи воды в реактор.12. Adjustable means for supplying water to the reactor.
13. Вход сигнала в средство подачи воды в реактор.13. The signal input to the means of supplying water to the reactor.
14. Средство замера уровня жидкости в реакторе.14. Means for measuring the liquid level in the reactor.
15, 16 - Выходы-уставки средства замера уровня жидкости в реакторе.15, 16 - Outputs-settings of the means for measuring the liquid level in the reactor.
17. Источник суспензии.17. The source of the suspension.
18. Регулируемое средство подачи суспензии.18. Adjustable suspension feed means.
19. Вход сигнала в регулируемое средство подачи суспензии.19. The signal input to an adjustable means of supplying a suspension.
Известными исходными данными, определяющими основные технические характеристики устройства, являются расход алюминия, рабочая температура в реакторе и время выдержки τв, необходимое для завершения реакции. Характерные значения теплофизических параметров в реакторе: температура -300-350С, давление 10,0-17,0 Мпа. Время выдержки τв в зависимости от поставленной цели задается исследователем и имеет порядок минуты. Геометрические характеристики реактора должны удовлетворять следующим требованиям: высота реактора должна не менее чем, на порядок превышать его характерный поперечный размер, объем, занимаемый водой, должен составлять 60-70% от полного объема реактора, если масса воды равняется 20-30 массам алюминия, поступающего в реактор за время τв.Known initial data defining the main technical characteristics of the device are the consumption of aluminum, the operating temperature in the reactor and a residence time τ needed to complete the reaction. Typical values of thermophysical parameters in the reactor: temperature -300-350С, pressure 10.0-17.0 MPa. The exposure time τ in depending on the goal is set by the researcher and has the order of a minute. The geometric characteristics of the reactor must satisfy the following requirements: the height of the reactor must be at least an order of magnitude greater than its characteristic transverse size, the volume occupied by water should be 60-70% of the total volume of the reactor, if the mass of water is equal to 20-30 masses of aluminum entering to the reactor during the time τ in .
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом:The operation of the proposed device is as follows:
Источник суспензии заполняется холодной суспензией мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде с массовой концентрацией алюминия в пределах (1:4,5)-(1:5,5).The source of the suspension is filled with a cold suspension of fine powdered aluminum in water with a mass concentration of aluminum in the range (1: 4.5) - (1: 5.5).
Реактор заполняется водой таким образом, чтобы 30-40% его объема оставалось свободным от жидкости, до отметки «maxim» на средстве замера уровня жидкости в реакторе.The reactor is filled with water so that 30-40% of its volume remains free of liquid, up to the mark "maxim" on the means for measuring the level of liquid in the reactor.
Основой достижения декларируемой цели является поддержание в реакторе определенного постоянного давления, что может быть обеспечено либо при использовании регулируемого клапана отвода смеси паров воды и водорода (2), либо при использовании регулируемого средства подачи суспензии (18).The basis for achieving the declared goal is to maintain a certain constant pressure in the reactor, which can be achieved either by using an adjustable valve to remove a mixture of water and hydrogen vapors (2), or by using an adjustable means of supplying a suspension (18).
Если для поддержания давления в реакторе используется клапан (2), тогда этот клапан предварительно настраивается на поддержание постоянного давления, которое на 0,5-0,7 Мпа превышает давление насыщенных водяных паров, соответствующее принятой рабочей температуре в реакторе; затем осуществляется нагрев воды в реакторе до заданной температуры. При этом давление в реакторе соответствует давлению насыщенных водяных паров.If valve (2) is used to maintain the pressure in the reactor, then this valve is preliminarily adjusted to maintain a constant pressure, which is 0.5-0.7 MPa higher than the saturated water vapor pressure corresponding to the accepted working temperature in the reactor; then the water in the reactor is heated to a predetermined temperature. The pressure in the reactor corresponds to the pressure of saturated water vapor.
При достижении заданной рабочей температуры начинается подача суспензии в верхнюю часть его объема, занятого водой или в «газовый» объем реактора. Начинается реакция окисления алюминия водой с выделением энергии на уровне 15-17 кдж на 1 г алюминия. Реакция должна происходить при заданной рабочей температуре. Поэтому, если температура в реакторе отличается от заданной, следует осуществить подрегулировку клапана отвода смеси паров воды и водорода, увеличивая или уменьшая уровень давления в реакторе до тех пор, пока в реакторе не установится заданная температура. Поддержание заданной рабочей температуры в реакторе означает, что парциальное давление паров воды соответствует давлению ее насыщенных паров при заданной рабочей температуре и выделяющаяся при окислении алюминия энергия (за исключением той, что тратится на догрев продуктов реакции, например, ALOOH, до температуры жидкости в реакторе) идет на интенсивное испарение воды, а водяной пар в смеси с образующимся в результате реакции водородом, непрерывно удаляется через клапан, который поддерживает постоянное давление в реакторе. Расчеты показывают, что в этом случае в результате реакции на 1 г алюминия приходится ~5 г водяного пара; кроме этого, примерно, 1,2 г воды уходит на образование продуктов реакции. Таким образом, если концентрация суспензии находится в пределах (1:4,5)-(1:5,5), количество воды в реакторе в процессе его нормальной работы будет уменьшаться.Upon reaching a predetermined operating temperature, the suspension begins to flow into the upper part of its volume occupied by water or into the “gas” volume of the reactor. The reaction of aluminum oxidation with water begins with the release of energy at the level of 15-17 kJ per 1 g of aluminum. The reaction should occur at a given operating temperature. Therefore, if the temperature in the reactor differs from the set one, it is necessary to adjust the valve for removing the mixture of water vapor and hydrogen, increasing or decreasing the pressure level in the reactor until the set temperature is established in the reactor. Maintaining a predetermined working temperature in the reactor means that the partial pressure of water vapor corresponds to the pressure of its saturated vapors at a given working temperature and the energy released during the oxidation of aluminum (with the exception of that spent on heating the reaction products, for example, ALOOH, to the temperature of the liquid in the reactor) intensive evaporation of water takes place, and water vapor mixed with hydrogen formed as a result of the reaction is continuously removed through a valve that maintains a constant pressure in the reactor. Calculations show that in this case, the reaction per 1 g of aluminum accounts for ~ 5 g of water vapor; in addition, approximately 1.2 g of water is spent on the formation of reaction products. Thus, if the concentration of the suspension is in the range (1: 4.5) - (1: 5.5), the amount of water in the reactor during its normal operation will decrease.
Если для поддержания давления в реакторе используется регулируемое средство подачи суспензии, тогда клапан постоянного давления должен быть полностью открыт для минимизации гидравлических потерь постоянно удаляемой из реактора смеси паров воды и водорода, а поддержание необходимого постоянного давления в реакторе обеспечивается воздействием выходного сигнала (4) с датчика давления (5) на регулируемое средство подачи суспензии (18) через вход сигнала (19); при нештатном увеличении давления в реакторе подача суспензии уменьшается, а при уменьшении давления - подача суспензии увеличивается.If an adjustable suspension feed means is used to maintain the pressure in the reactor, then the constant pressure valve must be fully open to minimize hydraulic losses of the mixture of water and hydrogen vapor constantly removed from the reactor, and the required constant pressure in the reactor is maintained by the action of the output signal (4) from the sensor pressure (5) on the adjustable means for supplying the suspension (18) through the signal input (19); with an abnormal increase in pressure in the reactor, the flow of the suspension decreases, and with a decrease in pressure, the flow of the suspension increases.
Через время τв, установленному в контроллере, осуществляется вывод из нижней части реактора смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия в приемное устройство. Вывод прекращается через определенное время то по сигналу контроллера. Это время определяется исходя из условия: выводимый из реактора объем смеси воды и продуктов реакции за это время должен находиться в пределах V=1,5GAL·τ/ρв÷2,5GAL·τ/ρв,After a time τ in , installed in the controller, a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides is withdrawn from the bottom of the reactor to a receiving device. The output stops after a certain time then by the signal of the controller. This time is determined on the basis of the condition: the volume of the mixture of water and reaction products withdrawn from the reactor during this time should be within V = 1.5G AL · τ / ρ in ÷ 2.5G AL · τ / ρ in ,
где τ, с - период времени между окончанием одного и началом следующего вывода смеси (0<τ≤τв), GAl, г/с - массовый расход алюминия, ρв - плотность воды, г/см3.where τ, s is the time period between the end of one and the beginning of the next withdrawal of the mixture (0 <τ≤τ c ), G Al , g / s is the mass flow rate of aluminum, ρ c is the density of water, g / cm 3 .
Например, если τв=100С, τ=30С, GAl=3 г/с, тогда при коэффициенте 2,0 отводимый объем смеси равен V=2·3·30/1·г·с·см3/с·г=180 см3.For example, if τ B = 100C, τ = 30C, G Al = 3 g / s, then the coefficient at 2.0 volume of the mixture is withdrawn V = 2 · 3 · 30/1 · s · g · cm 3 / s · g = 180 cm 3 .
Представленная зависимость подобрана таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить время пребывания алюминия в реакторе не менее τв, а с другой - не допустить излишнего возрастания концентрации твердых продуктов реакции в воде, находящейся в реакторе.The presented dependence is selected in such a way as to ensure, on the one hand, the residence time of aluminum in the reactor of at least τ in , and on the other hand, to prevent an excessive increase in the concentration of solid reaction products in the water in the reactor.
Через время τ по сигналу контроллера снова осуществляется вывод из нижней части реактора смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия; в дальнейшем попеременно следующим сигналам контроллера через время τ осуществляется вышеоговоренный регламентированный вывод смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия из реактора в приемное устройство. Таким образом, контроллер обеспечивает циклограмму работы клапана отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия из реактора, представленную на фиг.2.After time τ, at the controller's signal, a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides is withdrawn from the bottom of the reactor; in the future, alternately following the controller signals through time τ, the aforementioned regulated output of a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides from the reactor to the receiver is carried out. Thus, the controller provides a sequence diagram of the valve for removing a mixture of water and hydroxides or aluminum oxides from the reactor, shown in Fig.2.
В процессе работы устройства в штатном режиме вследствие испарения части воды и удаления пара за пределы реактора, а также удаления смеси твердых продуктов реакции с водой в сборник, уровень смеси воды с твердой фазой в реакторе будет снижаться; когда уровень понизится до минимально допустимого, отмеченного на средстве замера уровня жидкости, по сигналу с одной из двух его выходов-уставок от источника воды производится подвод воды в реактор, который прекращается по достижении максимального уровня по сигналу второй уставки средства замера уровня. Для того, чтобы избежать в реакторе дополнительных возмущений температуры и давления, рекомендуется ограничить допустимое изменение объема, занимаемого смесью жидкости и твердой фазы десятью процентами, обеспечивая это соответствующими значениями уставок средства замера уровня жидкости в реакторе.During operation of the device in the normal mode due to the evaporation of part of the water and removal of steam outside the reactor, as well as the removal of the mixture of solid reaction products with water in the collector, the level of the mixture of water with the solid phase in the reactor will decrease; when the level drops to the minimum permissible marked on the means of measuring the liquid level, the signal from one of its two output settings from the water source is used to supply water to the reactor, which stops when the maximum level is reached by the signal of the second set point of the level measuring means. In order to avoid additional perturbations of temperature and pressure in the reactor, it is recommended to limit the permissible change in the volume occupied by the mixture of liquid and solid phase to ten percent, providing this with the appropriate values of the settings of the means for measuring the liquid level in the reactor.
В качестве контроллера может быть использован четырехканальный микропроцессорный цифровой таймер МЦТ-3504 производства фирмы «Дана-Терм»: четыре канала этого таймера позволяют осуществить программирование работы клапана отвода смеси воды и гидроксидов или оксидов алюминия в соответствии с приведенной выше циклограммой. Средство замера уровня жидкости в реакторе, посредством которого контролируется и регулируется уровень слоя несжимаемых компонентов в реакторе, может быть основано на принципе сообщающихся сосудов, одним из которых является реактор, а другим - кварцевая трубка с узлами ее герметизации на концах. Для уплотнения стыков могут быть использованы кольца из термостойкой резины, узлы герметизации должны быть охлаждаемыми. Изменение уровня может отслеживаться фотодатчиком.A four-channel microprocessor digital timer МЦТ-3504 manufactured by Dana-Term can be used as a controller: the four channels of this timer allow programming the operation of the valve for removing the mixture of water and hydroxides or aluminum oxides in accordance with the above sequence diagram. The means for measuring the liquid level in the reactor, by means of which the level of the layer of incompressible components in the reactor is controlled and regulated, can be based on the principle of communicating vessels, one of which is the reactor, and the other is a quartz tube with its sealing nodes at the ends. To seal the joints, rings made of heat-resistant rubber can be used, the sealing units must be cooled. Level changes can be monitored by a photosensor.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности прототипа: наряду с получением гидроксидов или оксидов алюминия, а также водорода, устройство позволяет существенно большую часть тепловой энергии, выделяющейся при окислении алюминия, получить с водяным паром при температуре 300-350С и давлении 10-17 МПа, что повышает эффективность ее дальнейшего использования. Это достигается благодаря тому, что процесс окисления алюминия в реакторе проходит при постоянном давлении, соответствующем давлению насыщенных водяных паров при заданной рабочей температуре в реакторе. Работа контроллеров и двух выходов-уставок средства замера уровня жидкости обеспечивает поддержание квазистационарного состояния содержимого реактора - реагирующего алюминия, воды, твердых продуктов реакции и позволяет реализовать в нем длительный непрерывный рабочий процесс.Thus, the proposed device allows you to expand the functionality of the prototype: along with the production of hydroxides or aluminum oxides, as well as hydrogen, the device allows you to get a significantly larger part of the thermal energy released during the oxidation of aluminum with steam at a temperature of 300-350C and a pressure of 10-17 MPa, which increases the efficiency of its further use. This is achieved due to the fact that the process of oxidation of aluminum in the reactor takes place at a constant pressure corresponding to the pressure of saturated water vapor at a given operating temperature in the reactor. The operation of the controllers and two outputs-settings of the liquid level measuring means ensures the maintenance of a quasistationary state of the contents of the reactor — reacting aluminum, water, solid reaction products, and allows it to realize a long continuous working process.
Задавая необходимые значения температуры рабочего процесса в реакторе и время выдержки τв, можно получить продукты реакции заданного состава и водород, а поддержание в предлагаемом устройстве давления в реакторе, соответствующего давлению насыщенных водяных паров при заданной температуре, обеспечивает аккумулирование теплового эффекта реакции окисления алюминия в паре воды, отводимом из реактора вместе с водородом.By setting the necessary values of the temperature of the working process in the reactor and the exposure time τ in , you can get the reaction products of a given composition and hydrogen, and maintaining the pressure in the proposed device in the reactor, corresponding to the pressure of saturated water vapor at a given temperature, provides the accumulation of the thermal effect of the reaction of aluminum oxidation in steam water discharged from the reactor together with hydrogen.
Применение для поддержания постоянного давления в реакторе клапана отвода смеси паров воды и водорода позволяет при заданном расходе суспензии (т.е. при заданной тепловой мощности реактора) параметрически изменять рабочую температуру в реакторе, обеспечивая получение твердых продуктов реакции заданного состава, что важно при проведении исследований, но осложняет прямое использование высокотемпературной смеси паров воды и водорода, например, в турбине. Применение для поддержания постоянного давления в реакторе вместо клапана регулируемого средства подачи суспензии эффективно при стационарной работе устройства в заданном режиме, характеризующимся тремя требованиями: получением твердых продуктов реакции заданного состава, получением водорода и прямым использованием выходящей из реактора высокоэнергетичной смеси паров воды и водорода для получения энергии, например, в турбине.The use of a valve to remove a mixture of water and hydrogen vapor to maintain a constant pressure in the reactor allows for a given flow rate of the suspension (i.e., for a given thermal power of the reactor) to parametrically change the operating temperature in the reactor, providing solid reaction products of a given composition, which is important when conducting research , but complicates the direct use of a high-temperature mixture of water vapor and hydrogen, for example, in a turbine. The use of an adjustable suspension feed means instead of a valve to maintain a constant pressure in the reactor is effective during stationary operation of the device in a predetermined mode, characterized by three requirements: obtaining solid reaction products of a given composition, producing hydrogen, and directly using a high-energy mixture of water and hydrogen vapors leaving the reactor to generate energy , for example, in a turbine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105082/05U RU108436U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105082/05U RU108436U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU108436U1 true RU108436U1 (en) | 2011-09-20 |
Family
ID=44759019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105082/05U RU108436U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU108436U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2603669C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (Университет машиностроения) | Apparatus for producing hydrogen and aluminium hydroxides |
RU2603802C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (Университет машиностроения) | Apparatus for producing hydrogen and aluminium hydroxides |
-
2011
- 2011-02-14 RU RU2011105082/05U patent/RU108436U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2603669C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (Университет машиностроения) | Apparatus for producing hydrogen and aluminium hydroxides |
RU2603802C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (Университет машиностроения) | Apparatus for producing hydrogen and aluminium hydroxides |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Funayama et al. | Thermochemical storage performance of a packed bed of calcium hydroxide composite with a silicon-based ceramic honeycomb support | |
Feng et al. | Multi-level configuration and optimization of a thermal energy storage system using a metal hydride pair | |
RU108436U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING HYDROXIDES OR OXIDES OF ALUMINUM AND HYDROGEN | |
CN104341298A (en) | Device and technique for preparing methyl undecylenate by cracking methyl ricinoleate | |
CN107510953A (en) | The combined non-decile dividing wall column of multistage with gas-liquid modulator | |
CN102221194A (en) | Gaugeable micro-water steam generator | |
CN104176705B (en) | A kind of sulfur resistant conversion process of producing synthesis gas | |
CN102348500B (en) | Method and apparatus for constant steam generation from waste heat of alkane dehydrogenation | |
CN109973975A (en) | Single tank fuse salt heat accumulating type electric heating steam boiler | |
CN211734257U (en) | Coke oven riser anti-coking constant wall temperature heat exchanger | |
CN115975664A (en) | Delayed coking coke tower heat control process | |
ES2611732T3 (en) | Elimination of dissolved gases for the preparation of boiler feed water | |
Yokoyama et al. | Solubility of PbO in supercritical water | |
CN104495753A (en) | Water vapor generation method and device with control of flow quantity | |
JP2020083799A (en) | Hydrocarbon production apparatus, and, hydrocarbon production method | |
CN106040110B (en) | Mercury chloride restores heating chamber and mercury vapour generating means and method with the heating chamber | |
CN204247181U (en) | For the cooling system of ammonia oxidation reactor | |
CN103589471B (en) | Energy-saving device and process for low-temperature combustion deoxygenation of biogas | |
CN110474073B (en) | Method and device for detecting carbon deposition in solid oxide fuel cell system | |
RU194450U1 (en) | Boiler | |
RU2723656C1 (en) | Hot-water boiler | |
CN108816165B (en) | Automatic constant temperature and pressure device under gas environment | |
CN205323697U (en) | High -efficient forced circulation tubular fluidization reaction unit | |
CN112142003B (en) | Carbon monoxide conversion process | |
CN204022467U (en) | A kind of methane vapor reforming preparing synthetic gas reaction unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140215 |