RU171030U1 - Induction heating reactor for supercritical chemical reactions - Google Patents
Induction heating reactor for supercritical chemical reactions Download PDFInfo
- Publication number
- RU171030U1 RU171030U1 RU2016147862U RU2016147862U RU171030U1 RU 171030 U1 RU171030 U1 RU 171030U1 RU 2016147862 U RU2016147862 U RU 2016147862U RU 2016147862 U RU2016147862 U RU 2016147862U RU 171030 U1 RU171030 U1 RU 171030U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- chemical reactions
- induction heating
- fitting
- reaction mixture
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J14/00—Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области химических технологий и может быть использована для осуществления химических реакций при сверхкритических параметрах, а также для очистки нефтепродуктов в сверхкритических флюидных условиях с использованием реакции сверхкритического водного окисления (СКВО). Реактор с индукционным нагревом для осуществления химических реакций в сверхкритических условиях включает кожух с теплоизоляцией, внутри которого вертикально расположена толстостенная труба. Нижний конец трубы снабжен заглушкой для удаления сухого осадка, а верхний - штуцером для установки термопары, а в верхней части трубы выполнены расположенные друг против друга штуцеры ввода реакционной смеси и вывода продуктов реакции. Внутри трубы коаксиально установлена труба меньшей длины, соединенная со штуцером ввода реакционной смеси и штуцером для установки термопары. Вокруг наружной трубы на некотором расстоянии коаксиально расположен медный змеевик-индуктор, верхний и нижний концы которого снабжены клеммами для подачи тока высокой частоты. Благодаря индукционному способу нагрева предлагаемый реактор позволяет проводить химические реакции в сверхкритических условиях при высоких до 1500°С температурах.The utility model relates to the field of chemical technology and can be used to carry out chemical reactions under supercritical parameters, as well as for refining petroleum products under supercritical fluid conditions using the supercritical water oxidation (SCWO) reaction. An induction heating reactor for carrying out chemical reactions under supercritical conditions includes a casing with thermal insulation, inside which a thick-walled pipe is vertically located. The lower end of the pipe is equipped with a plug to remove dry sludge, and the upper end has a fitting for installing a thermocouple, and opposite each other fittings for introducing the reaction mixture and outputting reaction products are made. A smaller pipe is coaxially installed inside the pipe, connected to a fitting for introducing a reaction mixture and a fitting for installing a thermocouple. Around the outer tube at a certain distance, a copper coil-inductor is coaxially located, the upper and lower ends of which are equipped with terminals for supplying high-frequency current. Thanks to the induction heating method, the proposed reactor allows for chemical reactions in supercritical conditions at high temperatures up to 1500 ° C.
Description
Полезная модель относится к области химических технологий и может быть использована для осуществления химических реакций при сверхкритических параметрах, а также для очистки нефтепродуктов в сверхкритических флюидных условиях с использованием реакции сверхкритического водного окисления (СКВО).The utility model relates to the field of chemical technology and can be used to carry out chemical reactions under supercritical parameters, as well as for refining petroleum products under supercritical fluid conditions using the supercritical water oxidation (SCWO) reaction.
В качестве прототипа выбран реактор непрерывного типа для получения биодизельного топлива с помощью трансэтерификации растительных масел или животных жиров спиртами в сверхкритических флюидных условиях (RU 156632, C10L 1/19, 2015). Реактор содержит вертикальный корпус с теплоизоляцией, в котором коаксиально расположены центральная труба и змеевик, соединенные между собой через электроизолирующую муфту, с внешней стороны трубы намотан кабель с магнезиальной изоляцией, верхний и нижний концы змеевика снабжены клеммами для подачи электропитания, пространство между трубой и змеевиком заполнено электроизолирующим материалом, в трубе размещен неподвижный слой гетерогенного катализатора, в нижней части трубы установлен сетчатый фильтр, препятствующий уносу катализатора.As a prototype, a continuous reactor was chosen for producing biodiesel using transesterification of vegetable oils or animal fats with alcohols under supercritical fluid conditions (RU 156632,
Недостатком прототипа является невозможность проведения реакций при температурах выше 400°С, так как для нагрева реактора используют электрический ток.The disadvantage of the prototype is the impossibility of carrying out reactions at temperatures above 400 ° C, since an electric current is used to heat the reactor.
Задачей полезной модели является создание реактора, позволяющего проводить реакции в сверхкритических условиях при высоких до 1500°С температурах.The objective of the utility model is to create a reactor that allows reactions to be carried out under supercritical conditions at high temperatures up to 1500 ° С.
Поставленная задача достигается реактором с индукционным нагревом для осуществления химических реакций в сверхкритических условиях, включающим кожух с теплоизоляцией, внутри кожуха вертикально расположена толстостенная труба, нижний конец которой снабжен заглушкой для удаления сухого осадка, а верхний - штуцером для установки термопары, в верхней части трубы выполнены расположенные друг против друга штуцеры ввода реакционной смеси и вывода продуктов реакции, внутри трубы коаксиально установлена труба меньшей длины, соединенная со штуцером ввода реакционной смеси и штуцером для установки термопары, вокруг наружной трубы на некотором расстоянии расположен медный змеевик-индуктор, верхний и нижний концы которого снабжены клеммами для подачи тока высокой частоты.The task is achieved by an induction heating reactor for carrying out chemical reactions in supercritical conditions, including a casing with thermal insulation, a thick-walled pipe is vertically located inside the casing, the lower end of which is equipped with a plug for removing dry sediment, and the upper end with a fitting for installing a thermocouple, in the upper part of the pipe opposed fittings for inputting the reaction mixture and outputting reaction products, a smaller length coaxially mounted inside the pipe connected to the inlet of the reaction mixture and the fitting for installing the thermocouple, around the outer pipe at some distance is a copper coil-inductor, the upper and lower ends of which are equipped with terminals for supplying high-frequency current.
Благодаря индукционному способу нагрева, используемому в предлагаемом реакторе, температура процесса может быть увеличена до более высоких значений (до 1500°С), это позволяет проводить реакции в сверхкритических условиях без катализатора (автокаталитические реакции), что обеспечивает стабильность свойств системы во время процесса и воспроизводимость результатов в различных условиях применения.Thanks to the induction heating method used in the proposed reactor, the process temperature can be increased to higher values (up to 1500 ° C), this allows reactions to be carried out under supercritical conditions without a catalyst (autocatalytic reactions), which ensures stability of the system properties during the process and reproducibility results in various application conditions.
Преимущество индукционного нагрева заключается в том, что тепло полностью передается реакционной смеси, при этом достигается высокая скорость нагрева, повышается его равномерность. Высокая концентрация и точная локализация энергии электромагнитного поля обеспечивает короткий цикл и высокую производительность химического процесса. Помимо этого индукционный нагрев позволяет с легкостью осуществить точное автоматическое управление процессом.The advantage of induction heating is that the heat is completely transferred to the reaction mixture, while achieving a high heating rate, increasing its uniformity. High concentration and precise localization of electromagnetic field energy provides a short cycle and high productivity of the chemical process. In addition, induction heating makes it easy to carry out precise automatic process control.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором приведен вид предлагаемого реактора.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a view of the proposed reactor.
Реактор включает кожух 1 с теплоизоляцией 2, внутри кожуха вертикально расположена толстостенная труба 3, изготовленная из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Нижний конец трубы 3 снабжен заглушкой 4, предназначенной для извлечения непрореагировавших во время процесса неорганических соединений. В верхней части трубы 3 выполнены штуцер 5 для установки термопары, с помощью которой определяется температура внутри реактора, и расположенные друг против друга штуцеры ввода реакционной смеси 6 и вывода продуктов реакции 7. Внутри трубы 3 коаксиально установлена труба 8 меньшей длины, соединенная со штуцером 6 ввода реакционной смеси и штуцером 5 для установки термопары. Труба 8 исключает смешение реакционной смеси с продуктом реакции. Вокруг трубы 3 на некотором расстоянии коаксиально расположен медный змеевик-индуктор 9. Верхний и нижний концы змеевика снабжены клеммами 10 для подачи тока высокой частоты. При подаче высокочастотного тока на клеммы 10 вокруг змеевика-индуктора 9 возникает электромагнитное поле, которое наводит вихревые токи, разогревающие трубу 3 под действием джоулева тепла.The reactor includes a
Змеевик-индуктор подключают к системе водообратного снабжения, что обеспечивает быстрое охлаждение реактора после завершения процесса. Управление нагревом осуществляют с помощью высокочастотного транзисторного генератора, а именно центрального процессора, который автоматически подстраивает резонансный контур, производит нагрев, как в ручном режиме, так и по заданию таймера, а также фиксирует любого рода ошибки.The coil-inductor is connected to a water supply system, which ensures quick cooling of the reactor after the completion of the process. Heating control is carried out using a high-frequency transistor generator, namely the central processor, which automatically adjusts the resonant circuit, produces heating, both in manual mode and by the timer, and also fixes any kind of errors.
Работа реактора рассмотрена на примере процесса СКВО.The operation of the reactor is considered on the example of the SCWO process.
Пример 1. Очистка промышленных стоков производства ПАО «Нижнекамскнефтехим».Example 1. Purification of industrial wastes produced by PJSC "Nizhnekamskneftekhim".
Предварительно, до реализации процесса СКВО, на таймере центрального процессора генератора устанавливают время процесса t=30 мин, подают напряжение 220 В. Отсчет времени автоматически начинается, когда температура внутри толстостенной трубы 3 достигнет заданной температуры 800°С. Температуру внутри реактора фиксируют термопарой марки КТМС-ХА, установленной через штуцер 5. Когда таймер начнет отсчет времени, в реактор через штуцер 6 и трубу 8 под давлением 40 МПа начинает непрерывно поступать предварительно нагретая до температуры кипения смесь из промышленного стока и окислителя - перекиси водорода. В нижней части трубы 3 протекает процесс СКВО реакционной смеси. В реакционной смеси органические соединения хорошо растворимы и быстро реагируют с окислителем (перекисью водорода), образуя углекислый газ, воду и неорганические кислоты или соли, причем неорганические соединения растворимы очень плохо и выпадают в осадок на дно трубы 3. Очищенный сток под давлением покидает трубу 3 через штуцер 7. По окончании заданного времени процесса прекращается подача реакционной смеси, автоматически прекращается подача тока, и в змеевик-индуктор 9 подается холодная вода для быстрого охлаждения реактора.Previously, before the SCWO process is implemented, the process time t = 30 min is set on the timer of the central processor of the generator, a voltage of 220 V is supplied. The countdown automatically starts when the temperature inside the thick-
После охлаждения реактора снимают заглушку 4 и извлекают нерастворившиеся в сверхкритической воде неорганические соединения (в зависимости от параметров процесса количество осадка варьируется в диапазоне 10-20% от массы стоков). Осадок, как правило, содержит компоненты, которые представляют интерес для химических производств, например, молибден, использующийся как активное вещество в катализаторах. Поэтому образовавшийся осадок направляют на дальнейшую переработку для извлечения ценных веществ.After cooling the reactor,
Для оценки качества продукта реакции по ГОСТ 31859-2012 определяли показатель химического потребления кислорода (ХПК), который характеризует содержание органических веществ в воде. ХПК очищенного промышленного стока составил 10240 мгО2/л, что в 30 раз меньше ХПК неочищенного стока 312120 мгО2/л. Следовательно, в результате была получена техническая вода, пригодная для вторичного использования в производстве.To assess the quality of the reaction product according to GOST 31859-2012, the indicator of chemical oxygen consumption (COD) was determined, which characterizes the content of organic substances in water. The COD of purified industrial runoff was 10,240 mgO 2 / L, which is 30 times less than the COD of untreated runoff 312,120 mgO 2 / L. Therefore, as a result, industrial water suitable for secondary use in production was obtained.
Пример 2. СКВО водного раствора уксусной кислоты.Example 2. SQUO of an aqueous solution of acetic acid.
Процесс СКВО водного 10% раствора уксусной кислоты (модельная жидкость) и 30% перекиси водорода (окислитель) проводили аналогично примеру 1. Время процесса составило 60 мин, а температура - 500°С, давление - 25МПа.The SCWO process of an aqueous 10% solution of acetic acid (model fluid) and 30% hydrogen peroxide (oxidizing agent) was carried out analogously to example 1. The process time was 60 minutes, and the temperature was 500 ° C, and the pressure was 25 MPa.
После проведения процесса показатель ХПК снизился от 11570 мгО2/л (исходная смесь) до 1485 мгО2/л (продукт реакции - очищенная вода).After the process, the COD index decreased from 11570 mgO 2 / L (initial mixture) to 1485 mgO 2 / L (the reaction product is purified water).
Проведенные эксперименты показывают возможность реализации в предлагаемом реакторе химических реакций в сверхкритических условиях в непрерывном режиме при высоких, выше 400°С, температурах.The experiments performed show the possibility of implementing chemical reactions in the proposed reactor under supercritical conditions in a continuous mode at high temperatures above 400 ° C.
Таким образом, предлагаемый реактор в отличие от прототипа позволяет проводить реакции в сверхкритических условиях при высоких температурах до 1500°С.Thus, the proposed reactor, in contrast to the prototype, allows the reaction to be carried out under supercritical conditions at high temperatures up to 1500 ° C.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147862U RU171030U1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Induction heating reactor for supercritical chemical reactions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147862U RU171030U1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Induction heating reactor for supercritical chemical reactions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU171030U1 true RU171030U1 (en) | 2017-05-17 |
Family
ID=58716461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147862U RU171030U1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Induction heating reactor for supercritical chemical reactions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU171030U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185703U1 (en) * | 2018-09-24 | 2018-12-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Flow reactor for supercritical water oxidation |
RU189243U1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-05-16 | Дмитрий Юрьевич Мазалов | Device for the destruction of organohalogen and organic substances by supercritical water oxidation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1473788A1 (en) * | 1977-12-30 | 1989-04-23 | Предприятие П/Я Р-6603 | Rotary evaporator |
RU2339576C2 (en) * | 2002-03-14 | 2008-11-27 | Инвиста Текнолоджиз С.А.Р.Л. | Reactor with induction heating for gas-phase catalytic reactions |
RU156632U1 (en) * | 2015-06-03 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | CONTINUOUS TYPE REACTOR FOR PRODUCING BiodIESEL FUEL |
-
2016
- 2016-12-06 RU RU2016147862U patent/RU171030U1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1473788A1 (en) * | 1977-12-30 | 1989-04-23 | Предприятие П/Я Р-6603 | Rotary evaporator |
RU2339576C2 (en) * | 2002-03-14 | 2008-11-27 | Инвиста Текнолоджиз С.А.Р.Л. | Reactor with induction heating for gas-phase catalytic reactions |
RU156632U1 (en) * | 2015-06-03 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | CONTINUOUS TYPE REACTOR FOR PRODUCING BiodIESEL FUEL |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185703U1 (en) * | 2018-09-24 | 2018-12-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Flow reactor for supercritical water oxidation |
RU189243U1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-05-16 | Дмитрий Юрьевич Мазалов | Device for the destruction of organohalogen and organic substances by supercritical water oxidation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU171030U1 (en) | Induction heating reactor for supercritical chemical reactions | |
JP5300014B2 (en) | Method and apparatus for continuous microwave irradiation to fluid | |
Tembhekar et al. | Kinetics of wet air oxidation pretreatment and biodegradability enhancement of a complex industrial wastewater | |
Syarif et al. | Effect of Catalysts on the Quality of Biodiesel from Waste Cooking Oil by Induction Heating | |
EA020499B1 (en) | Continuous transesterification method | |
Polaert et al. | A new and original microwave continuous reactor under high pressure for future chemistry | |
JP6345769B2 (en) | Anaerobic digester and method for anaerobic digestion of organic sludge | |
Bhandari et al. | Microwave assisted persulfate induced degradation of sodium dodecyl benzene sulfonate | |
CN102992466B (en) | Organic pollutant Supercritical water oxidation treatment device | |
Călinescu et al. | A new reactor for process intensification involving the simultaneous application of adjustable ultrasound and microwave radiation | |
Dükkancı et al. | Sonochemical treatment of orange II using ultrasound at a range of frequencies and powers | |
EP2382039B1 (en) | Microwave apparatus | |
CN105268388A (en) | Circular magnetic induction reaction system and application | |
JP2010214364A (en) | Heater, industrial waste treatment method, and water desalination method | |
KR101320992B1 (en) | Heating Apparatus using heat transfer madium in a successive treatment apparatus for producing solid-liquid slurry from organic sludge through thermal hydrolysis | |
CN103570119A (en) | Supercritical water oxidation treatment method and device for treating coking wastewater | |
CN102557229A (en) | Constant volume internal combustion type supercritical fluid oxidation device and oxidation method thereof | |
RU156632U1 (en) | CONTINUOUS TYPE REACTOR FOR PRODUCING BiodIESEL FUEL | |
CN105693010B (en) | A kind of ferrikinetics and the iron-carbon reduction life assemblage processing method and its device of mud decrement | |
CN203558901U (en) | Supercritical water oxidization treatment device for coking waste water | |
RU135088U1 (en) | LOW-VOLT ELECTRIC THREE-PHASE DIRECT ACTION NATURAL GAS HEATER | |
CN208345835U (en) | Dangerous waste water is subcritical/supercritical catalyst oxidator | |
JP2001121167A (en) | Batchwise supercritical water reaction apparatus | |
RU185703U1 (en) | Flow reactor for supercritical water oxidation | |
RU139141U1 (en) | INSTALLATION FOR PREPARATION OF BiodIESEL FUEL IN A MICROWAVE FIELD |