RU2481888C2 - Starting heater for ammonia synthesis reactors - Google Patents
Starting heater for ammonia synthesis reactors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481888C2 RU2481888C2 RU2010148542/05A RU2010148542A RU2481888C2 RU 2481888 C2 RU2481888 C2 RU 2481888C2 RU 2010148542/05 A RU2010148542/05 A RU 2010148542/05A RU 2010148542 A RU2010148542 A RU 2010148542A RU 2481888 C2 RU2481888 C2 RU 2481888C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- plate
- bars
- heating elements
- plates
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области реакторов для производства аммиака. В частности, изобретение относится ко внутреннему пусковому нагревателю с удлиненными электронагревательными элементами для использования в аммиачных реакторах.The present invention relates to the field of reactors for the production of ammonia. In particular, the invention relates to an internal starting heater with elongated electric heating elements for use in ammonia reactors.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время синтез аммиака выполняется в каталитическом реакторе или конвертере (колонне синтеза аммиака), в которых газообразные водород (H2) и азот (N2) вступают в реакцию при высоких давлении (обычно 130 бар и более) и температуре (около 500°C). Известны аммиачные реакторы различных типов; примером обычного варианта выполнения может служить цилиндрический сосуд (корпус) для радиального потока с тремя каталитическими слоями и расположенными между ними теплообменниками охлаждения.Ammonia synthesis is currently carried out in a catalytic reactor or converter (ammonia synthesis column) in which gaseous hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) react at high pressure (usually 130 bar or more) and temperature (about 500 ° C) Various types of ammonia reactors are known; An example of a typical embodiment can be a cylindrical vessel (housing) for radial flow with three catalytic layers and cooling heat exchangers located between them.
При пуске реактора необходимо подогреть подаваемые в реактор газообразные реагенты до температуры примерно 450-480°C с тем, чтобы начать химическую реакцию. Для этого в известных реакторах используется подходящий пусковой нагреватель, который может быть выполнен как внешний нагреватель, либо как внутренний электронагреватель, помещаемый внутри самого реактора.When starting up the reactor, it is necessary to heat the gaseous reactants supplied to the reactor to a temperature of about 450-480 ° C in order to start a chemical reaction. For this, in known reactors, a suitable starting heater is used, which can be performed as an external heater, or as an internal electric heater, placed inside the reactor itself.
Внутренний пусковой нагреватель представляет собой по существу цилиндрическое устройство, коаксиально вставляемое в реактор через отверстие в крышке высокого давления (рассчитанной на работу при повышенном давлении), и состоящее в основном из крепежного фланца с необходимыми электрическими контактами и пучком удлиненных нагревательных элементов.The internal starting heater is a substantially cylindrical device that is coaxially inserted into the reactor through an opening in the high pressure cap (designed to operate at elevated pressure), and consisting mainly of a mounting flange with the necessary electrical contacts and a beam of elongated heating elements.
В известном варианте осуществления, эти электрические элементы выполнены из неизолированной металлической ленты, проходящей вверх и вниз в продольном направлении вдоль электрического нагревателя, поддерживаемой керамическими изолирующими элементами. В другом известном варианте осуществления нагревательные элементы образованы металлическими стержнями в оболочке, обычно U-образной формы. Эти металлические стержни обычно изолированы, но в некоторых случаях используются и неизолированные стержни.In a known embodiment, these electrical elements are made of non-insulated metal tape extending up and down in the longitudinal direction along the electric heater supported by ceramic insulating elements. In another known embodiment, the heating elements are formed by metal rods in a shell, typically U-shaped. These metal rods are usually insulated, but in some cases uninsulated rods are also used.
В процессе работы, газообразные реагенты протекают вдоль сквозь подогреватель между нагревательными элементами перед тем, как войти в зону каталитической реакции, например в первый каталитический слой.In the process, gaseous reactants flow along the heater between the heating elements before entering the catalytic reaction zone, for example, into the first catalytic layer.
В крупном реакторе внутренний нагреватель может иметь длину несколько метров, и для него потребуются соответствующее пространство и средства крепления нагревательных элементов. В известных конструкциях нагревательные элементы фиксируются металлической решеткой или керамическими опорами, соединенными поперечинами. Каждая из этих решеток или керамических опор по существу состоит из кольца с пересекающимися брусьями, образующими квадратную решетку, фиксирующую каждый из нагревательных элементов с определенным зазором.In a large reactor, the internal heater may have a length of several meters, and it will require appropriate space and means of fastening the heating elements. In known designs, the heating elements are fixed with a metal grid or ceramic supports connected by cross members. Each of these gratings or ceramic supports essentially consists of a ring with intersecting bars forming a square lattice fixing each of the heating elements with a certain gap.
Такие внутренние нагреватели имеют недостатки, особенно в отношении надежности и срока службы. Отказы внутренних пусковых нагревателей встречаются особенно в современных агрегатах, обладающих высокой производительностью и, соответственно, высокой скоростью газового потока.Such internal heaters have disadvantages, especially with regard to reliability and service life. Failures of internal starting heaters are found especially in modern units with high performance and, accordingly, high gas flow rate.
Благодаря относительно большому зазору между нагревательными элементами и разделительными элементами и опорной решеткой, нагревательные элементы могут относительно свободно перемещаться в любом радиальном направлении, т.е. плоскости, перпендикулярной продольному направлению, и поэтому они очень чувствительны к вибрациям, создаваемым потоком, к связанному с ними механическому напряжению и износу вследствие относительных перемещений.Due to the relatively large gap between the heating elements and the separation elements and the support grid, the heating elements can move relatively freely in any radial direction, i.e. a plane perpendicular to the longitudinal direction, and therefore they are very sensitive to vibrations generated by the flow, to the associated mechanical stress and wear due to relative movements.
Механическое напряжение может приводить к остаточной деформации или механическому повреждению нагревательных элементов. Деформация нагревательных элементов приводит к повреждению самих этих элементов; соприкосновение нагревательных элементов также может привести к повреждению поверхностей нагревательных элементов; соприкосновение неизолированных нагревательных элементов может вызвать короткое замыкание; любое повреждение нагревательного элемента может привести к местному перегреву, из-за, например, локального уменьшения поперечного сечения, с возможным расплавлением и разрушением самого нагревательного элемента.Mechanical stress can lead to permanent deformation or mechanical damage to the heating elements. The deformation of the heating elements leads to damage to these elements themselves; the contact of the heating elements can also lead to damage to the surfaces of the heating elements; contact of uninsulated heating elements may cause a short circuit; any damage to the heating element can lead to local overheating, due, for example, to a local decrease in the cross section, with possible melting and destruction of the heating element itself.
В случае деформации некоторых нагревательных элементов также могут возникнуть трудности с извлечением пускового нагревателя из корпуса для обслуживания или замены. Также следует отметить, что в большинстве случаев повреждения пускового нагревателя не обнаруживаются сразу, например, из-за того, что реактор продолжает работать продолжительное время с неработающим пусковым нагревателем. Повреждения иногда обнаруживаются через некоторое время, когда нагревательные элементы непоправимо повреждены.If some heating elements become deformed, it can also be difficult to remove the starting heater from the housing for maintenance or replacement. It should also be noted that in most cases, damage to the starting heater is not immediately detected, for example, due to the fact that the reactor continues to work for a long time with the inoperative starting heater. Damage is sometimes detected after some time when the heating elements are irreparably damaged.
Повреждение пускового нагревателя может привести к продолжительной остановке аммиачного реактора с соответствующими затратами, выраженными в потерях продукции.Damage to the starting heater can lead to a prolonged shutdown of the ammonia reactor with corresponding costs, expressed in loss of production.
Следует также отметить, что внутренний пусковой нагреватель является критическим компонентом, поскольку общий диаметр должен быть как можно меньше, так как нагреватель отбирает часть объема, который может быть использован каталитическими слоями, и, следовательно, химической реакцией. По этой же причине, нагревательные элементы имеют сравнительно большую длину и расположены близко друг к другу, что позволяет выполнить требование малого диаметра с одновременным получением достаточного сечения между нагревательными элементами для газового потока. Обычно не представляется возможным разработать внутренний пусковой нагреватель бóльшего размера и более короткий, чтобы сделать его более устойчивым к вибрациям, создаваемым потоком.It should also be noted that the internal start-up heater is a critical component, since the total diameter should be as small as possible, since the heater selects part of the volume that can be used by the catalytic layers, and therefore the chemical reaction. For the same reason, the heating elements have a relatively large length and are located close to each other, which allows the small diameter requirement to be fulfilled while obtaining a sufficient cross section between the heating elements for the gas flow. It is usually not possible to design a larger and shorter internal starter heater to make it more resistant to the vibrations generated by the flow.
Аналогичные ограничения имеют место и при модернизации существующего аммиачного реактора. Максимальный размер внутреннего пускового нагревателя определяется имеющимся монтажным проемом в крышке корпуса: даже если реактор переоборудуется для более высокой производительности, обычно невозможно или не желательно установить подогреватель бóльшего размера, поскольку такая переделка включала бы дорогостоящую замену всей крышки высокого давления. С другой стороны, модернизация может потребовать увеличения скорости газовых реагентов для повышения производительности, но при этом возрастет риск повреждения пускового нагревателя вибрациями, создаваемыми потоком.Similar limitations apply when upgrading an existing ammonia reactor. The maximum size of the internal start-up heater is determined by the existing mounting opening in the housing cover: even if the reactor is retrofitted for higher performance, it is usually impossible or not desirable to install a larger heater, since such an alteration would include an expensive replacement of the entire high-pressure cover. On the other hand, modernization may require increasing the speed of gas reagents to increase productivity, but at the same time the risk of damage to the starting heater by vibrations created by the flow will increase.
Таким образом, имеется насущная потребность создания пускового нагревателя, в котором могут быть преодолены отмеченные недостатки, в особенности предотвращение отказов вспомогательного оборудования, например пускового нагревателя, влияющих на работу и надежность всего реактора и установки синтеза аммиака. Несмотря на существование такой потребности, сегодня, однако, отсутствует эффективное решение этих задач.Thus, there is an urgent need to create a start-up heater, in which the noted drawbacks can be overcome, in particular the prevention of failures of auxiliary equipment, for example, a start-up heater, affecting the operation and reliability of the entire reactor and ammonia synthesis unit. Despite the existence of such a need, today, however, there is no effective solution to these problems.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В основе настоящем изобретения лежит задача создания внутреннего пускового нагревателя для реактора синтеза аммиака (аммиачного реактора), более устойчивого к напряжениям, создаваемым газовым потоком и, в частности, менее чувствительный к вибрациям, создаваемым потоком.The present invention is based on the task of creating an internal starting heater for an ammonia synthesis reactor (ammonia reactor), more resistant to the stresses generated by the gas stream and, in particular, less sensitive to the vibrations generated by the stream.
Эта задача решается внутренним пусковым нагревателем для аммиачного реактора, содержащим несколько вытянутых электрических нагревательных элементов, проходящих вдоль продольной оси реактора, отличающимся тем, что:This problem is solved by an internal starting heater for an ammonia reactor containing several elongated electric heating elements passing along the longitudinal axis of the reactor, characterized in that:
- пусковой нагреватель содержит несколько опорных пластин для нагревательных элементов, каждая из которых имеет наружную раму и параллельно расположенные опорные брусья, противоположные концы которых закреплены в наружной раме, и которые расположены в плоскости, перпендикулярной упомянутой продольной оси, в проходах между нагревательными элементами, соприкасаясь с нагревательными элементами, и- the starting heater contains several support plates for the heating elements, each of which has an outer frame and parallel supporting bars, the opposite ends of which are fixed in the outer frame, and which are located in the plane perpendicular to the longitudinal axis, in the passages between the heating elements in contact with heating elements, and
- опорные пластины размещены по меньшей мере одной группой, имеющей по меньшей мере первую и вторую пластины, причем расположение опорных брусьев первой пластины отличается от расположения опорных брусьев второй пластины.- the support plates are arranged in at least one group having at least a first and second plate, wherein the arrangement of the support bars of the first plate is different from the arrangement of the support bars of the second plate.
По-разному расположенные опорные брусья опорных пластин, формирующих группу пластин, создают радиальную опору для нагревательных элементов с взаимоусиливающим эффектом. Согласно особенности изобретения, опорные брусья выбранной пластины действуют как средства фиксации для нагревательных элементов в выбранном радиальном направлении пускового нагревателя так, что группа опорных пластин, благодаря упомянутому взаимоусиливающему эффекту, может предотвратить смещение или вибрацию нагревательных элементов в любом направлении, перпендикулярном продольной оси.Differently arranged support bars of the support plates forming the group of plates create a radial support for the heating elements with a mutually reinforcing effect. According to an aspect of the invention, the support bars of the selected plate act as fixing means for the heating elements in the selected radial direction of the starting heater so that the group of support plates, due to the mutually reinforcing effect, can prevent the heating elements from moving or vibrating in any direction perpendicular to the longitudinal axis.
В варианте осуществления изобретения, нагреватель оборудован группой(-ами) опорных пластин, включающих перпендикулярные и (или) расположенные со смещением в шахматном порядке брусья, для создания опоры нагревательным элементам, предотвращающей смещение в любом радиальном направлении, перпендикулярном продольной оси нагревателя.In an embodiment of the invention, the heater is equipped with a group (s) of support plates, including perpendicular and (or) staggered beams, to support the heating elements, preventing displacement in any radial direction perpendicular to the longitudinal axis of the heater.
В соответствии с другой особенностью изобретения и при более детальном рассмотрении, подогреватель включает по меньшей мере одну группу опорных пластин, включающую по меньшей мере первую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в первом направлении в плоскости, перпендикулярной продольной оси нагревателя, и по меньшей мере вторую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными во втором направлении, перпендикулярном первому направлению.In accordance with another aspect of the invention and upon closer examination, the heater includes at least one group of support plates, including at least a first plate with parallel support beams arranged in a first direction in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the heater, and at least a second a plate with parallel support bars located in a second direction perpendicular to the first direction.
В соответствии с другой особенностью изобретения, подогреватель включает по меньшей мере одну группу опорных пластин, включающую по меньшей мере первую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в первом направлении, и по меньшей мере вторую пластину с параллельными опорными брусьями, расположенными в том же направлении со сдвигом относительно брусьев первой пластины.In accordance with another feature of the invention, the heater includes at least one group of support plates, including at least a first plate with parallel support bars located in the first direction, and at least a second plate with parallel support bars located in the same direction with a shift relative to the bars of the first plate.
В предпочтительном варианте осуществления, пластины имеют параллельные и расположенные с одинаковым интервалом опорные брусья.In a preferred embodiment, the plates have parallel and equally spaced support bars.
В соответствии с другой, предпочтительной особенностью изобретения, по меньшей мере некоторые из групп опорных пластин включают пластины с по-разному расположенными опорными брусьями с чередующимся расположением в проходах между рядами и (или) столбцами, образованными удлиненными нагревательными элементами так, что группа опорных пластин имеет по меньшей мере один опорный брус в каждом из этих проходов. Такая конфигурация обеспечивает необходимый контакт с нагревательными элементами, противодействующий смещению и вибрации в любом радиальном направлении, перпендикулярном продольной оси нагревателя.According to another preferred feature of the invention, at least some of the groups of support plates include plates with differently arranged support bars with alternating positions in the aisles between rows and / or columns formed by elongated heating elements so that the group of support plates has at least one support beam in each of these passages. This configuration provides the necessary contact with the heating elements, counteracting displacement and vibration in any radial direction perpendicular to the longitudinal axis of the heater.
В соответствии с указанной особенностью изобретения, в предпочтительном варианте осуществления, подогреватель имеет по меньшей мере одну группу из четырех пластин в следующей последовательности:In accordance with this feature of the invention, in a preferred embodiment, the heater has at least one group of four plates in the following sequence:
а) первая пластина с параллельными и расположенными с одинаковым интервалом опорными брусьями, проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами;a) the first plate with parallel and spaced along the same interval supporting bars passing in alternating passages between the heating elements;
б) вторая пластина с опорными брусьями, проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами, причем опорные брусья второй пластины перпендикулярны брусьям первой пластины;b) a second plate with support bars passing in alternating passages between the heating elements, the support bars of the second plate being perpendicular to the bars of the first plate;
в) третья пластина с опорными брусьями, параллельными и смещенными (в шахматном порядке) относительно брусьев первой пластины так, что брусья этой третьей пластины проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям первой пластины;c) a third plate with support bars parallel and offset (in a checkerboard pattern) relative to the bars of the first plate so that the bars of this third plate pass in parallel and alternating passages with respect to the bars of the first plate;
г) четвертая пластина с опорными брусьями, параллельными и смещенными относительно брусьев второй пластины так, что брусья этой четвертой пластины проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям второй пластины.d) a fourth plate with support bars parallel and offset relative to the bars of the second plate so that the bars of this fourth plate pass in parallel and alternating passages with respect to the bars of the second plate.
В еще более предпочтительном варианте, расположение нагревательных элементов пускового нагревателя образует квадратную сетку, а опорные брусья расположены в проходах в диагоналях между нагревательными элементами. В эквивалентном варианте осуществлений, опорные брусья проходят в ортогональных (взаимно перпендикулярных) проходах между нагревательными элементами.In an even more preferred embodiment, the arrangement of the heating elements of the starting heater forms a square grid, and the support bars are located in the aisles in the diagonals between the heating elements. In an equivalent embodiment, the support bars extend in orthogonal (mutually perpendicular) passages between the heating elements.
В предпочтительном варианте осуществления, наружная рама опорных пластин представляет собой кольцо, по существу перпендикулярное направлению расположения удлиненных нагревательных элементов. Опорные брусья выполнены, например, из металлических труб, приваренных на концах к этой наружной кольцевой раме. Как должно быть понятно специалисту, термины перпендикулярный и параллельный используются с учетом обычных допусков в конструкциях.In a preferred embodiment, the outer frame of the support plates is a ring substantially perpendicular to the direction of arrangement of the elongated heating elements. The supporting bars are, for example, made of metal pipes welded at the ends to this outer ring frame. As it should be clear to the specialist, the terms perpendicular and parallel are used taking into account the usual tolerances in the structures.
Нагревательные элементы выполнены в виде резистивных элементов (электрических сопротивлений). В предпочтительных вариантах выполнения изобретения, каждый из нагревательных элементов в основном включает внешнюю оболочку и электрический нагревательный элемент, расположенный внутри этой оболочки и электрически от нее изолированный для предотвращения возможности короткого замыкания.Heating elements are made in the form of resistive elements (electrical resistances). In preferred embodiments of the invention, each of the heating elements mainly includes an outer shell and an electric heating element located inside the shell and electrically isolated from it to prevent the possibility of a short circuit.
Объектом изобретения также является конвертер или реактор (колонна) синтеза аммиака, оборудованный упомянутым пусковым нагревателем. Другой задачей изобретения является способ модернизации реактора синтеза аммиака, включающий по меньшей мере шаги извлечения существующего пускового нагревателя и установки пускового нагревателя в соответствии с изобретением в исходный корпус реактора.The object of the invention is also a converter or reactor (column) for the synthesis of ammonia, equipped with said starting heater. Another object of the invention is a method for upgrading an ammonia synthesis reactor, comprising at least the steps of extracting an existing starting heater and installing a starting heater in accordance with the invention in the original reactor vessel.
Основное преимущество изобретения состоит в том, что удлиненные нагревательные элементы пускового нагревателя поддерживаются эффективно и надежно для противодействии напряжениям и вибрациям, создаваемым газовым потоком реагентов, подаваемых в аммиачный реактор. Более конкретно, непосредственный контакт с опорными брусьями обеспечивает нагревательным элементам опору, противодействующую любым радиальным смещениям в направлениях, перпендикулярных продольной оси подогревателя.The main advantage of the invention is that the elongated heating elements of the starting heater are supported efficiently and reliably to counteract the stresses and vibrations created by the gas stream of the reactants supplied to the ammonia reactor. More specifically, direct contact with the support bars provides the heating elements with a support that counteracts any radial displacements in directions perpendicular to the longitudinal axis of the heater.
Как было показано выше, пластины с по-разному расположенными опорными брусьями обладают взаимоусиливающим действием в предотвращении вибраций, создаваемых потоком. Чередующееся расположение опорных брусьев пластин, образующих группу пластин, является наиболее предпочтительным, поскольку любой нагревательный элемент закреплен от смещения в некотором направлении прямым контактом с по меньшей мере опорными брусьями одной из пластин из каждой группы пластин, с незначительным зазором или вовсе без зазора.As shown above, plates with differently arranged support bars have a mutually reinforcing effect in preventing the vibrations created by the flow. The alternating arrangement of the support bars of the plates forming the group of plates is most preferable, since any heating element is secured against displacement in some direction by direct contact with at least the support bars of one of the plates from each group of plates, with little or no clearance.
В результате, нагревательные элементы надежно защищены от разрушительных вибраций, создаваемых потоком.As a result, the heating elements are reliably protected from destructive vibrations created by the flow.
Эти и другие преимущества будут более очевидны при ознакомлении с приведенным далее описанием предпочтительного варианта и приложенными чертежами, где:These and other advantages will be more apparent when reading the following description of the preferred option and the attached drawings, where:
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
на фиг.1 представлен схематический вид разреза аммиачного конвертера, оборудованного внутренним пусковым нагревателем, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;figure 1 presents a schematic sectional view of an ammonia converter equipped with an internal starting heater, in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг.2 представлен фрагмент пускового нагревателя аммиачного конвертера, показанного на фиг.1;figure 2 presents a fragment of the starting heater of the ammonia converter shown in figure 1;
на фиг.3-6 представлены схемы расположения опорных брусьев и пластин пускового нагревателя, показанного на фиг.2;figure 3-6 presents the layout of the support bars and plates of the starting heater shown in figure 2;
на фиг.7 представлен вид типового поперечного сечения пускового нагревателя.7 is a view of a typical cross section of a starting heater.
Подробное описание осуществления изобретенияDetailed Description of the Invention
На фиг.1 представлен трехслойный аммиачный реактор или конвертер 1, имеющий корпус 2, содержащий слои катализатора 3, 4 и 5 с расположенными между ними теплообменниками 6 и 7 охлаждения. Реактор 1 оборудован внутренним электрическим пусковым нагревателем 10. На фиг.1 также показана крышка (днище) 12 высокого давления.Figure 1 shows a three-layer ammonia reactor or
Нагреватель 10 в общем представляет собой цилиндрическое устройство, коаксиальное с корпусом 2, окруженное стенкой 8.The
Основными компонентами пускового нагревателя 10 являются: крепежный фланец 13 для соединения с крышкой 12 высокого давления, электрические контакты 14, пластина 15 крепления нескольких удлиненных нагревательных элементов, проходящих в направлении, параллельном продольной оси X-X самого нагревателя 10. Ось X-X совпадает с осью основного корпуса 2.The main components of the starting
В процессе работы, газообразные реагенты входят в корпус 2 через верхнее впускное отверстие 11 и протекают в кольцевое пространство 2a, подвергаются предварительному нагреву, протекая вверх в теплообменниках 7 и 6, затем протекают по промежутку 8а вокруг стенки 8, входят в пространство 8 с сквозь впускное отверстие 8b, и далее, проходя вдоль оси через нагреватель 10 и соприкасаясь с его нагревательными элементами, достигают требуемой температуры примерно 450-480°C. С выхода пускового нагревателя 10 реагенты проходят к первому каталитическому слою 3, где начинается образование аммиака. Путь движения газообразных реагентов показан стрелками на фиг.1 и 2. Аммиачный конвертер этого типа хорошо известен специалистам и поэтому подробно описываться не будет.In the process, gaseous reagents enter the
В предпочтительном варианте осуществления, нагревательные элементы представляют собой электрические сопротивления в форме U-образных стержней 16 с металлической оболочкой, имеющих наружную тонкую оболочку и внутренний нагревательный элемент, электрически изолированный от этой наружной оболочки. В предпочтительном варианте, стержни заполнены уплотненным порошком оксида магния, изолирующим нагревательный элемент от наружной оболочки. Внутренний элемент нагревается проходящим электрическим током.In a preferred embodiment, the heating elements are electrical resistances in the form of metal-clad
В типовом поперечном сечении нагревателя 10, электрические стержни 16 расположены квадратной сеткой, то есть параллельными рядами и столбцами (фиг.2-7).In a typical cross section of the
У нагревателя 10 также имеются опорные пластины 20 для нагревательных элементов, т.е. для электрических нагревательных стержней 16. Опорные пластины 20 расположены в плоскостях, перпендикулярных продольной оси X-X, и соединены продольными поперечинами 23, образуя опорный каркас для стержней 16. Пластины 20 в общем состоят из наружной кольцевой рамы и параллельных брусьев, прикрепленных своими концами к этой кольцевой раме.The
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, пусковой нагреватель 10 включает опорные пластины 20 с перпендикулярными и смещенными брусьями, которые касаются нагревательных стержней 16.According to an embodiment of the invention, the starting
В приведенном примере, пластины 20 собраны группами по четыре пластины. Каждая группа пластин включает последовательность четырех пластин 20А, 20B, 20С и 20D с различной структурой. На фиг.2 показана группа 20' четырех пластин, включающая упомянутые пластины 20A-20D, и другая, смежная группа 20'' четырех пластин. Пластины 20A-20D второй группы 20'' расположены в той же последовательности, что и пластины первой группы 20', и так далее.In the above example,
Конфигурация первой пластины 20А подробно схематически показана на фиг.3. Пластина 20А в основном образована кольцом 21 и параллельными опорными брусьями 22А, проходящими в чередующиеся диагональные проходы N между стержнями 16. Размеры (например, диаметр или эквивалентный размер) брусьев 22А по существу совпадают с зазором "t" между диагональными рядами стержней 16 (фиг.3) так, что каждый брус 22А касается двух диагональных рядов, соседних с этим брусом 22А. В предпочтительном варианте, брусья 22А выполнены из труб, приваренных к кольцу 21, причем номинальный диаметр этих труб равен упомянутому зазору t.The configuration of the
Следующая пластина 20B группы 20' пластин показана на фиг.4. Опорные брусья 22B пластины 20B расположены по диагонали, но лежат в направлении, перпендикулярном брусьям пластины 20А. Таким образом, брусья 22B помещены в проходах Р между стержнями 16, образованных под углом 90° к проходам N, в которых помещены брусья 22А первой пластины 20А.The
Третья пластина 20С (фиг.5) включает параллельные брусья 22С, расположенные в том же направлении, что и брусья 22А первой пластины 20А, и проходящие в диагональных проходах N. Брусья 22С третьей пластины 20С, однако, смещены относительно брусьев 22А первой пластины 20А на расстояние, равное расстоянию между двумя последовательными диагональными рядами нагревательных стержней 16. Это можно видеть на чертежах, сравнивая фиг.3 и фиг.5, рассматривая стержень, имеющий обозначение 16*, который соприкасается с первым крайним правым брусом 22* пластины 20А, в то время как первый крайний правый брус 22С пластины 20С, пролегая в следующем диагональном проходе, не соприкасается с тем же самым стержнем 16*.The third plate 20C (FIG. 5) includes
Четвертая пластина 20D включает брусья 22D, проходящие в том же направлении, что и брусья 22B второй пластины 20B, расположенные в диагональных проходах Р и смещенные таким же образом.The
В зависимости от длины нагревателя 10 и расположения нагревательных элементов 16, число групп пластин может меняться, так же как и число пластин 20 в каждой группе. Некоторые группы пластин, например последняя группа, могут быть неполными, включая, например, только три пластины или менее.Depending on the length of the
Следует отметить, что в соответствии с описанным здесь в качестве примера вариантом осуществления опорные брусья пластин 22А и 22С или, соответственно, 22B и 22D являются взаимодополняющими, т.е. помещены во взаимодополняющие группы диагональных проходов N или P.It should be noted that, in accordance with the embodiment described here as an example, the support bars of the
На фиг.7 представлено типичное сечение подогревателя 10, которое показывает, что последовательность различных групп пластин позволяет создать радиальную опору нагревательным стержням 16 с каждой стороны. Стержень 16 поддерживается благодаря взаимодействию каждого из стержней 22A-22D, что предотвращает его возможные вибрации в любом направлении, перпендикулярном оси X-X.Figure 7 presents a typical section of the
Следует иметь в виду, что благодаря контакту с брусьями 22A-22D собственные колебания нагревательных стержней 16 сдвинуты на более высокие частоты, в результате чего пусковой нагреватель 10 значительно меньше чувствителен к разрушительным вибрациям, вызываемым потоком. В то же время, на стержни 16 не воздействуют какие-либо механические ограничения и, например, тепловое расширение может происходить свободно.It should be borne in mind that due to contact with the
На фиг.7 также показано, что нагревательные стержни 16 занимают около 50% имеющегося поперечного сечения подогревателя, оставляя другие 50% сечения для прохождения газового потока сквозь промежутки 24.7 also shows that the
В соответствии с изобретением, могут быть осуществлены конфигурации пластин и опорных брусьев с другой геометрией. Например, возможен эквивалентный вариант осуществления, в котором опорные брусья входят в ортогональные проходы L и M между нагревательными элементами 16 (фиг.3). Первая пластина 20А, в этом эквивалентном варианте осуществления, имеет вертикальные брусья в чередующихся проходах M, а вторая пластина 20B имеет горизонтальные брусья в чередующихся проходах L. Брусья третьей и четвертой пластин 20С и 20D в этом варианте осуществления параллельны брусьям пластин 20А и 20B и смещены относительно них.In accordance with the invention, configurations of plates and support bars with a different geometry can be made. For example, an equivalent embodiment is possible in which the support bars enter the orthogonal passages L and M between the heating elements 16 (FIG. 3). The
В других вариантах осуществления, брусья пластин 20 могут быть, например, помещены в два следующих прохода между нагревательными стержнями 16, затем два прохода могут быть пропущены, после чего установлены следующие два бруса и т.д., или какие-либо варианты такой конфигурации.In other embodiments, the bars of the
Предложенный пусковой нагреватель 10 может быть использован для замены существующего внутреннего нагревателя аммиачного реактора, при его модернизации. Согласно фиг.1, основными шагами модернизации являются извлечение существующего нагревателя сквозь верхнее отверстие в крышке 12, и установка нового нагревателя с тем же общим диаметром, что и у прежнего, сквозь имеющееся отверстие в крышке 12. Благодаря использованию нового нагревателя, менее чувствительного к вибрациям, вызываемым потоком, возможно увеличить входную скорость реагентов и их удельный массовый расход в слоях катализатора и производительность реактора 1 в целом. Следует заметить, что эти преимущества получаются без уменьшения реакционного пространства и без каких-либо изменений корпуса 2 или крышки 12.The proposed
Claims (13)
первую пластину (20А) с параллельными и расположенными с равным интервалом опорными брусьями (22А), проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами (16),
вторую пластину (20В) с опорными брусьями (22В), проходящими в чередующихся проходах между нагревательными элементами (16) и перпендикулярными брусьям первой пластины,
третью пластину (20С) с опорными брусьями (22С), параллельными и смещенными относительно первой пластины так, что они проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям (22А) первой пластины (20А), и
четвертую пластину (20D) с опорными брусьями (22D), параллельными и смещенными относительно второй пластины так, что они проходят в параллельных и чередующихся проходах по отношению к брусьям (22В) второй пластины (20В).6. The heater (10) according to claim 5, comprising at least one group (20 ') of four plates, sequentially containing:
the first plate (20A) with parallel and equally spaced support bars (22A) passing in alternating passages between the heating elements (16),
a second plate (20B) with support bars (22B) passing in alternating passages between the heating elements (16) and perpendicular to the bars of the first plate,
a third plate (20C) with support bars (22C) parallel and offset from the first plate so that they extend in parallel and alternating passages with respect to the bars (22A) of the first plate (20A), and
a fourth plate (20D) with support bars (22D) parallel and offset from the second plate so that they extend in parallel and alternating passages with respect to the bars (22B) of the second plate (20B).
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20080005252 EP1983063B1 (en) | 2007-04-20 | 2008-03-20 | Method for moulding and hardening a workpiece made from steel in a stamping machine |
EP08005252.2 | 2008-04-30 | ||
PCT/EP2009/054500 WO2009132961A1 (en) | 2008-04-30 | 2009-04-16 | Start-up heater for ammonia reactors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010148542A RU2010148542A (en) | 2012-06-10 |
RU2481888C2 true RU2481888C2 (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=46682974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148542/05A RU2481888C2 (en) | 2008-03-20 | 2009-04-16 | Starting heater for ammonia synthesis reactors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2481888C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4760210A (en) * | 1981-01-27 | 1988-07-26 | Sweeney Maxwell P | Partial oxidation system |
RU2228790C2 (en) * | 1999-01-08 | 2004-05-20 | Джонсон Мэтью Плс | Support for a catalyst |
US20040109794A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-06-10 | H2Gen Innovations, Inc. | Electrically heated catalyst support plate and method for starting up water gas shift reactors |
RU2243147C1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-27 | Открытое Акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева" | Hydrogen generator for transport power plant |
-
2009
- 2009-04-16 RU RU2010148542/05A patent/RU2481888C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4760210A (en) * | 1981-01-27 | 1988-07-26 | Sweeney Maxwell P | Partial oxidation system |
RU2228790C2 (en) * | 1999-01-08 | 2004-05-20 | Джонсон Мэтью Плс | Support for a catalyst |
US20040109794A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-06-10 | H2Gen Innovations, Inc. | Electrically heated catalyst support plate and method for starting up water gas shift reactors |
RU2243147C1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-27 | Открытое Акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева" | Hydrogen generator for transport power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010148542A (en) | 2012-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101055083B1 (en) | Method and apparatus for minimizing the adverse effects of thermal expansion in a heat exchange reactor | |
AU2009242319B2 (en) | Start-up heater for ammonia reactors | |
EP0334792B1 (en) | Reformer tube heat transfer device | |
RU2420348C2 (en) | System of walls for catalyst layers in synthesis reactors | |
KR101454141B1 (en) | Connection of two exhaust gas treatment device to each other | |
RU2684382C2 (en) | Method of implementation of the inside walls of catalytic reactors | |
BRPI0913649B1 (en) | reactance coil for reduced acoustic power supply grids | |
RU2481888C2 (en) | Starting heater for ammonia synthesis reactors | |
JPH0639910B2 (en) | Exhaust silencer for gas turbine | |
RU2399411C2 (en) | Reactor for catalytic conversion reaction | |
KR20090115979A (en) | Heating element and insert for electric furnaces | |
SE9602453L (en) | A nuclear fuel assembly | |
WO2014189577A1 (en) | Method and apparatus for pipe pressure measurements | |
CN100387935C (en) | Housing with reduced thermal conduction for a measuring instrument | |
US20230285929A1 (en) | Reactor and Method for Carrying Out a Chemical Reaction | |
EP4323098A1 (en) | An electrically heated apparatus | |
JP2012041875A (en) | Catalytic converter device | |
JP2012193726A (en) | Catalyst converter device | |
JP2010153440A (en) | Stationary induction electrical apparatus | |
US20240093942A1 (en) | An electrically heated apparatus | |
RU2784832C2 (en) | Catalyst support system for burners for ammonia oxidation | |
JP5863164B2 (en) | Power converter | |
US20230020187A1 (en) | Compact annular linear induction pump | |
SU1767620A1 (en) | Device for fastening front winding parts of electromotor stator | |
JPH04363133A (en) | Fuel reformer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 14-2013 FOR TAG: (30) |