RU2657079C1 - Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation - Google Patents
Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657079C1 RU2657079C1 RU2016125701A RU2016125701A RU2657079C1 RU 2657079 C1 RU2657079 C1 RU 2657079C1 RU 2016125701 A RU2016125701 A RU 2016125701A RU 2016125701 A RU2016125701 A RU 2016125701A RU 2657079 C1 RU2657079 C1 RU 2657079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- oxygen
- iron oxide
- melts
- molten
- Prior art date
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 21
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 29
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N manganate Chemical compound [O-][Mn]([O-])(=O)=O LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения восстановительных газов и кислорода.The invention relates to the field of chemical technology and can be used to produce reducing gases and oxygen.
Известен способ обработки кислородсодержащих газов, преимущественно водяного пара и/или диоксида углерода, содержащих небольшие количества оксидов азота, включающий их контактирование с расплавленным щелочным манганатом при 200-600°С и термическое разложение образовавшегося многокомпонентного расплава на щелочной манганат для повторного использования на стадии контактирования, об этом см., например, заявку ФРГ №2307619 кл. В01D 53/14, 1975 г.A known method of treating oxygen-containing gases, mainly water vapor and / or carbon dioxide, containing small amounts of nitrogen oxides, comprising contacting them with molten alkaline manganate at 200-600 ° C and thermal decomposition of the resulting multicomponent melt into alkaline manganate for reuse at the contacting stage, about this, see, for example, the application of Germany No. 2307619 class. B01D 53/14, 1975
Способ осуществляется на установке, содержащей два реакционных аппарата со штуцерами ввода и вывода газообразных продуктов, в которых осуществляется контактирование кислородсодержащих газов с расплавленным щелочным манганатом и термическое разложение образовавшегося расплава с получением щелочного манганата, теплообменники для охлаждения отходящих газов, соединенные с трубопроводами для вывода газов из аппаратов, соединительный и подводящий трубопроводы.The method is carried out in a facility containing two reaction apparatus with gaseous product inlet and outlet fittings, in which oxygen-containing gases are contacted with molten alkaline manganate and the melt is thermally decomposed to produce alkaline manganate, heat exchangers for cooling exhaust gases connected to pipelines for removing gases from apparatuses, connecting and supply pipelines.
Недостаток известного способа состоит в невысокой его эффективности: при обработке кислородсодержащих газов восстанавливаются лишь оксиды азота, а водяной пар и диоксид углерода не подвергаются переработке в полезные продукты и в таком виде удаляются из аппарата.The disadvantage of this method is its low efficiency: when processing oxygen-containing gases, only nitrogen oxides are restored, and water vapor and carbon dioxide are not processed into useful products and are removed from the apparatus in this form.
Недостаток известной установки состоит в том, что процесс термического разложения многокомпонентного расплава до его первоначального состояния осуществляется в две стадии, каждая из которых отличается низкой производительностью и КПД.A disadvantage of the known installation is that the process of thermal decomposition of a multicomponent melt to its initial state is carried out in two stages, each of which is characterized by low productivity and efficiency.
Известен способ обработки кислородсодержащих газов, в частности водяного пара и/или диоксида углерода, включающий стадию контактирования исходных газов с расплавленной закисью железа, подаваемых на нее сверху, и стадию термического разложения образовавшейся расплавленной магнитной окиси железа с получением расплавленной закиси железа для повторного использования на стадии контактирования, об этом см., например, патент РФ №2065763, кл. МПК 7, В01D 53/34, 1992 г.A known method of processing oxygen-containing gases, in particular water vapor and / or carbon dioxide, comprising the step of contacting the source gases with molten ferrous iron fed to it from above, and the step of thermal decomposition of the formed molten magnetic iron oxide to produce molten ferrous oxide for reuse in the step contacting, see, for example, RF patent No. 2065763, class. IPC 7, B01D 53/34, 1992
Контактирование расплавленной закиси железа с кислородсодержащими газами ведут при остаточном давлении 760-300 мм рт.ст. по реакциям:Contacting molten iron oxide with oxygen-containing gases is carried out at a residual pressure of 760-300 mm Hg. by reactions:
При этом выделяются водород или оксид углерода и образуется расплавленная магнитная окись железа, термическое разложение которой осуществляют при температуре расплава 1600-2200°С и при остаточном давлении не ниже 100 мм рт.ст. При этом образуется расплавленная закись железа и выделяется кислород:In this case, hydrogen or carbon monoxide is released and molten magnetic iron oxide is formed, the thermal decomposition of which is carried out at a melt temperature of 1600-2200 ° C and at a residual pressure of at least 100 mm Hg. In this case, molten iron oxide is formed and oxygen is released:
По окончании разложения на образовавшуюся расплавленную закись железа снова подают кислородсодержащие газы и такие процессы осуществляют поочередно в одном реакционном объеме при непрерывной турбулизации расплавов, например, с помощью их электромагнитного перемешивания, обеспечивая в качестве товарных продуктов восстановительные газы и кислород. При этом термическое разложение расплавленной магнитной окиси железа в известном способе осуществляют электрическим или индукционным нагревом расплава.At the end of the decomposition into the formed molten iron oxide, oxygen-containing gases are again fed and such processes are carried out alternately in the same reaction volume with continuous turbulization of the melts, for example, by means of their electromagnetic stirring, providing reducing gases and oxygen as marketable products. In this case, the thermal decomposition of the molten magnetic iron oxide in the known method is carried out by electric or induction heating of the melt.
Известный способ осуществляется на установке, содержащей два реакционных футерованных аппарата цилиндрической формы, снабженных источниками нагревания и устройствами для турбулизации расплавов, в каждом аппарате установлены патрубки и штуцеры для отвода газообразных продуктов реакций, соединенные трубопроводами с теплообменниками и источниками разрежения, в каждом аппарате установлены распределительные трубы с закрепленными снизу под углом к оси каждой трубы соплами, каждая из которых через коллекторы и клапаны для поочередной подачи кислородсодержащего газа в каждый из аппаратов соединена с подводящим трубопроводом, на каждом из отводящих трубопроводов установлены клапаны для поочередного соединения с теплообменниками и источниками разрежения. При этом источник нагревания выполнен в виде электрических или индукционных нагревателей.The known method is carried out on an installation containing two cylindrical reaction lined apparatus equipped with heating sources and devices for melt turbulence, in each apparatus there are pipes and fittings for removing gaseous reaction products, connected by pipelines to heat exchangers and rarefaction sources, distribution tubes are installed in each apparatus with nozzles fixed from below at an angle to the axis of each pipe, each of which through manifolds and valves for alternating the supply of oxygen-containing gas to each of the devices is connected to the inlet pipe, valves for alternating connection with heat exchangers and rarefaction sources are installed on each of the outlet pipelines. In this case, the heating source is made in the form of electric or induction heaters.
Известный способ расширяет область применения - переработке подвергаются водяной пар и диоксид углерода. При этом на обеих стадиях производятся полезные продукты - на одной стадии кислород, на другой - восстановительные газы. При этом высокие температуры на обеих стадиях обеспечивают, наряду с высокой скоростью осуществленния процессов, высокие степени переработки кислородсодержащих газов, и, как следствие, более высокие производительности обеих стадий.The known method expands the scope of application - water vapor and carbon dioxide are processed. At the same time, useful products are produced at both stages - oxygen at one stage, and reducing gases at the other stage. At the same time, high temperatures at both stages provide, along with a high speed of implementation of the processes, high degrees of processing of oxygen-containing gases, and, as a result, higher productivity of both stages.
Известная установка для обработки кислородсодержащих газов отличается простотой технологической схемы по сравнению с установкой аналога, более высокой призводительностью и КПД.The known installation for the treatment of oxygen-containing gases is characterized by the simplicity of the technological scheme in comparison with the installation of the analogue, higher productivity and efficiency.
Известный способ обработки кислородсодержащих газов и установка для его осуществления являются наиболее близкими заявляемым по характеризующим признакам и достигаемому результату.The known method of processing oxygen-containing gases and installation for its implementation are the closest claimed by characterizing characteristics and the achieved result.
Недостаток известного способа и установки состоит в ограниченной производительности и сложности осуществления процессов.The disadvantage of this method and installation is the limited performance and complexity of the processes.
Этот недостаток обусловлен тем, что контактирование и термическое разложение осуществляют с расплавами небольшой толщины их слоев (60 мм) и коротким временем, затрачиваемым на осуществление каждой стадии, порядка 25-30 сек, что ограничивает производительность известного способа и установки. При этом частые переключения каждой стадии из одного аппарата в другой, более 100 в час, усложняют осуществление процесса и снижают его КПД.This disadvantage is due to the fact that the contacting and thermal decomposition is carried out with melts of a small thickness of their layers (60 mm) and the short time spent on each stage, about 25-30 seconds, which limits the performance of the known method and installation. Moreover, the frequent switching of each stage from one apparatus to another, more than 100 per hour, complicates the process and reduces its efficiency.
Для устранения отмеченных недостатков известного способа контактированию и термическому разложению подвергают слои расплавов толщиной 100-300 мм, а каждую стадию осуществляют в течение 1-6 мин.To eliminate the noted drawbacks of the known method, layers of melts with a thickness of 100-300 mm are subjected to contacting and thermal decomposition, and each stage is carried out for 1-6 minutes.
Другое отличие состоит в том, что термическое разложение осуществляют солнечными, электронными или лазерными лучами.Another difference is that thermal decomposition is carried out by solar, electronic or laser beams.
Способ осуществляют в установке, в которой оба аппарата выполнены квадратной или прямоугольной формы. При этом оба аппарата в установке могут быть соединены между собой общей или своими стенками.The method is carried out in an installation in which both apparatuses are square or rectangular in shape. In this case, both devices in the installation can be interconnected by a common or their own walls.
Подвергаемые контактированию и термическому разложению расплавы с толщиной их слоев 100-300 мм при непрерывном и многократном обновлении их слоев с помощью электромагнитного перемешивания обеспечат большее их количество при осуществлении обеих стадий, большее количество восстановительных газов и кислорода образуется, что обеспечит более высокую производительность заявляемому способу. При этом осуществление каждой стадии за больший промежуток времени от 1 до 6 мин обеспечит значительно меньшее по сравнению с известным способом количество переключений каждой стадии из одного аппарата в другой, что значительно упростит осуществление процесса и повысит его КПД.Subjected to contacting and thermal decomposition of melts with a layer thickness of 100-300 mm during continuous and multiple renewal of their layers by means of electromagnetic stirring, they will provide a greater number of them during both stages, more reducing gases and oxygen are formed, which will provide higher performance of the claimed method. Moreover, the implementation of each stage for a longer period of time from 1 to 6 minutes will provide a significantly smaller compared to the known method, the number of switches of each stage from one device to another, which will greatly simplify the process and increase its efficiency.
Использование для термического разложения расплавленной магнитной окиси железа солнечных, электронных или лазерных лучей, обладающих высокой плотностью энергии, позволяющих за несколько секунд нагреть расплав до нужной температуры, обеспечит снижение электроэнергии и, как следствие, снижение себестоимости получаемых продуктов.The use of solar, electronic or laser rays with a high energy density for thermal decomposition of molten magnetic iron oxide, which allows the melt to be heated to the desired temperature in a few seconds, will provide a reduction in electricity and, as a result, a reduction in the cost of the products obtained.
Использование аппаратов квадратной или прямоугольной формы позволит разместить большее количество расплавов по сравнению с аппаратами цилиндрической формы, что повысит их производительность, а соединение их общей или своими стенками обеспечит более компактное их расположение в установке.The use of square or rectangular apparatus will make it possible to place a larger number of melts in comparison with cylindrical apparatus, which will increase their productivity, and connecting them together or with their own walls will provide a more compact arrangement in the installation.
Пример 1. 1300 нм3 диоксида углерода при Т=250° и при атмосферном давлении подавали через керамические сопла сверху под углом на расплавленную закись железа в количестве 12 т (2,1 м3), имеющую температуру 1480°С, расположенную в виде слоя толщиной 110 мм в футерованном аппарате, снабженном электронагревателями и устройством для электромагнитного перемешивания расплава. В результате взаимодействия диоксида углерода с поверхностными слоями расплавленной закиси железа при непрерывном электромагнитном перемешивании расплава в течение 2 мин при остаточном давлении в аппарате 700 мм рт.ст. получили 12,6 т (2,38 м3) расплава с толщиной слоя 125 мм, содержащего 8,4 т магнитной окиси железа и 4,2 т закиси железа, и газовую смесь, содержащую 810 нм3 оксида углерода и 490 нм3 непрореагировавшего диоксида углерода, которую после охлаждения откачивали компрессором на использование.Example 1. 1300 nm 3 carbon dioxide at T = 250 ° and at atmospheric pressure was fed through ceramic nozzles from above at an angle to molten iron oxide in an amount of 12 tons (2.1 m 3 ), having a temperature of 1480 ° C, located in the form of a layer 110 mm thick in a lined apparatus equipped with electric heaters and a device for electromagnetic mixing of the melt. As a result of the interaction of carbon dioxide with the surface layers of molten iron oxide with continuous electromagnetic stirring of the melt for 2 minutes at a residual pressure in the apparatus of 700 mm Hg received 12.6 tons (2.38 m 3 ) of a melt with a layer thickness of 125 mm containing 8.4 tons of magnetic iron oxide and 4.2 tons of iron oxide, and a gas mixture containing 810 nm 3 carbon monoxide and 490 nm 3 unreacted carbon dioxide, which, after cooling, was pumped out by the compressor for use.
После полной откачки продуктов восстановления в том же аппарате включили электронагреватели, подняли температуру расплава до 1800°С, отключили нагрев и в течение 2 мин при остаточном давлении в аппарате 400 мм рт.ст. через клапан вывода кислорода (при закрытых клапанах ввода диоксида углерода и вывода восстановительного газа) и при непрерывном перемешивании расплава получили 405 нм3 кислорода, которые после охлаждения откачивали вакуум-насосом на использование. При этом образовалось 12 т расплавленной закиси железа. После полной откачки кислорода из аппарата клапан вывода кислорода закрыли, открыли клапаны ввода диоксида углерода и вывода продуктов восстановления и снова на расплав подали диоксид углерода.After the recovery products were completely pumped out, electric heaters were turned on in the same apparatus, the melt temperature was raised to 1800 ° C, the heating was turned off and for 2 min at a residual pressure in the apparatus of 400 mm Hg. 405 nm 3 oxygen was obtained through the oxygen outlet valve (with the carbon dioxide inlet and recovery gas inlet valves closed) and with continuous mixing of the melt, which, after cooling, were pumped out using a vacuum pump. In this case, 12 tons of molten iron oxide were formed. After complete evacuation of oxygen from the apparatus, the oxygen outlet valve was closed, the carbon dioxide inlet and recovery product outlet valves were opened, and carbon dioxide was again applied to the melt.
В пересчете на часовую производительность при проведении обеих стадий поочередно в одном аппарате из 19500 нм3/час диоксида углерода получили в час: оксида углерода 12150 нм3, кислорода 6075 нм3.In terms of hourly productivity, when carrying out both stages, in an apparatus from 19500 nm 3 / hour, carbon dioxide was obtained per hour: carbon monoxide 12150 nm 3 , oxygen 6075 nm 3 .
Пример 2. 3800 нм3 водяного пара с Т=200° и под давлением 2 атм подавали через керамические трубки под углом на расплавленную закись железа в количестве 36 т (6,3 м3), имеющую температуру 1500°С, расположенную в виде слоя толщиной 220 мм в футерованном аппарате, снабженном вводами электронных лучей и устройством для электромагнитного перемешивания расплавов. В результате взаимодействия дросселируемого водяного пара с расплавленной закисью железа при непрерывном электромагнитном перемешивании расплава в течение 4 мин при остаточном давлении в аппарате 720 мм рт.ст. получили 37,8 т (7,1 м3) расплава с толщиной слоя 245 мм, содержащего 27 т магнитной окиси железа и 10,8 т закиси железа, выделялось 2600 нм3 водорода и 1200 нм3 непрореагировавшего водяного пара, после охлаждения и конденсации которого водород компрессором откачивали на использование.Example 2. 3800 nm 3 water vapor with T = 200 ° and under a pressure of 2 ATM was applied through ceramic tubes at an angle to the molten iron oxide in an amount of 36 tons (6.3 m 3 ) having a temperature of 1500 ° C, located in the form of a layer 220 mm thick in a lined apparatus equipped with electron beam inputs and a device for electromagnetic mixing of melts. As a result of the interaction of throttled water vapor with molten ferrous iron with continuous electromagnetic stirring of the melt for 4 min at a residual pressure in the apparatus of 720 mm Hg 37.8 tons (7.1 m 3 ) of melt were obtained with a layer thickness of 245 mm containing 27 tons of magnetic iron oxide and 10.8 tons of iron oxide, 2600 nm 3 of hydrogen and 1200 nm 3 of unreacted water vapor were released, after cooling and condensation whose hydrogen was pumped out by compressor for use.
После полной откачки водорода клапаны подачи водяного пара и вывода продуктов восстановления закрыли, открыли клапан вывода кислорода, открыли ввод подачи электронных лучей на расплав, подняли температуру расплава до 2000°С, отключили нагрев и в течение 4 мин при остаточном давлении в аппарате 500 мм рт.ст. и при непрерывном перемешивании расплава получили 1300 нм3 кислорода, который после охлаждения вакуум-насосом откачивали на использование. При этом образовалось 36 т расплавленной закиси железа. После полной откачки кислорода из аппарата клапан вывода кислорода закрыли, открыли клапан ввода водяного пара и вывода продуктов восстановления и снова на расплав закиси железа подали водяной пар.After complete evacuation of hydrogen, the valves for supplying water vapor and withdrawing the products of reduction were closed, the valve for oxygen output was opened, the input for feeding electron beams to the melt was opened, the melt temperature was raised to 2000 ° C, the heating was turned off and for 4 min at a residual pressure in the apparatus of 500 mm RT .art. and with continuous stirring of the melt, 1300 nm 3 of oxygen was obtained, which, after cooling with a vacuum pump, was pumped out for use. In this case, 36 tons of molten iron oxide were formed. After complete evacuation of oxygen from the apparatus, the oxygen outlet valve was closed, the valve for introducing water vapor and withdrawing reduction products was opened, and water vapor was again applied to the iron oxide melt.
В пересчете на часовую производительность при проведении обеих стадий поочередно в одном аппарате из 28500 нм3/час водяного пара получили в час: водорода - 19500 нм3, кислорода - 9750 нм3.In terms of hourly productivity, when carrying out both stages, in a single apparatus, from 28500 nm 3 / hour of water vapor was obtained per hour: hydrogen - 19500 nm 3 , oxygen - 9750 nm 3 .
При этом осуществление обеих стадий поочередно в двух аппаратах позволит вдвое увеличить количество подаваемых кислородсодержащих газов, вдвое больше получить продуктов восстановления и кислорода, описанных в примерах 1 и 2.In this case, the implementation of both stages in turn in two devices will double the amount of oxygen-containing gases supplied, double the amount of reduction products and oxygen described in examples 1 and 2.
Следует отметить, что обработке могут быть подвергнуты другие кислородсодержащие газы, например дымовые и отходящие газы ряда производств, содержащие диоксид углерода, водяной пар, оксиды азота, воздух и паровоздушные смеси.It should be noted that other oxygen-containing gases can be processed, for example, flue and exhaust gases of a number of industries containing carbon dioxide, water vapor, nitrogen oxides, air and steam-air mixtures.
Способ реализуется на установке, изображенной на чертеже. Принцип работы установки состоит в том, что для осуществления непрерывности обеих стадий установка содержит два аппарата, в которых поочередно осуществляются стадии контактирования кислородсодержащего газа с расплавленной закисью железа и термического разложения расплавленной магнитной окиси железа.The method is implemented on the installation shown in the drawing. The principle of operation of the installation is that for the continuity of both stages, the installation contains two apparatuses in which the stages of contacting the oxygen-containing gas with molten ferrous oxide and thermal decomposition of molten magnetic iron oxide are alternately carried out.
Установка содержит два реакционных футерованных аппарата квадратной формы 1 и 21, соединенных между собой своими стенками, снабженными индукционными нагревателями (не показаны), в полости которых установлены распределительные трубы 2 и 22 с прикрепленными к ним снизу под углом соплами 3 и 23, соединенные через коллекторы 4 и 24 с подводящим трубопроводом с клапанами 5 и 25 для поочередной подачи кислородсодержащего газа, снабженные расплавами закиси и магнитной окиси железа 6 и 26 и устройствами для турбулизации расплавов (не показаны). Аппараты снабжены патрубками 8 и 28 с клапанами 7 и 27 для поочередного вывода кислорода, соединенные с теплообменнником 31 и вакуум-насосом 32, штуцерами 9 и 29 с клапанами 10 и 30 для поочередного вывода продуктов восстановления кислородсодержащего газа, соединенные последовательно с теплообменником 11 и компрессором 12.The installation contains two reaction lined apparatuses of
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Кислородсодержащий газ, например водяной пар, с температурой 250°С и под давлением 2,5 атм подавали по подводящему трубопроводу через клапан 5 в коллектор 4, расположенный снаружи футерованного аппарата 1. Из коллектора водяной пар направляли в распределительные трубы 2, размещенные по всему сечению аппарата, откуда он через сопла 3, расположенные снизу под углом к оси каждой трубы, поступал сверху под углом на слой расплавленной закиси железа 6.Oxygen-containing gas, such as water vapor, with a temperature of 250 ° C and a pressure of 2.5 atm was supplied through a supply pipe through a
Выходя из сопел 3, водяной пар резко нагревался и дросселировался, увеличивая свой объем, интенсивно контактировал с турбулизуемыми и обновляемыми слоями расплавленной закиси железа с помощью электромагнитного перемешивания расплава, восстанавливаясь до водорода, после чего продукты восстановления через штуцер 9 и клапан 10, пройдя теплоообменник 11, при остаточном давлении 700 мм рт.ст. компрессором 12 откачивались из аппарата 1 на использование.Coming out of nozzles 3, water vapor sharply heated and throttled, increasing its volume, intensively contacted with turbulizable and renewable layers of molten iron oxide using electromagnetic stirring of the melt, reducing to hydrogen, after which the reduction products through nozzle 9 and
Одновременно с восстановлением в аппарате 1 водяного пара в аппарате 21 осуществлялось термическое разложение расплавленной магнитной окиси железа, для чего с помощью индукционных нагревателей подняли температуру до 1900°С, отключили нагрев, с помощью вакуум-насоса 32 установили разрежение в аппарате до остаточного давления 450 мм рт.ст. и при непрерывной турбулизации слоев расплавленной магнитной окиси железа с помощью их электромагнитного перемешивания осуществляли ее термическое разложение. Выделяющийся кислород через патрубок 28, клапан 27, теплообменник 31 вакуум-насосом 32 откачивали на использование. После полной откачки кислорода из аппарата 21 клапан 27 автоматически закрывался, клапаны 25 и 30 автоматически открывались и в аппарате 21 осуществлялось восстановление водяного пара расплавленной закисью железа, аналогичное описанному для аппарата 1.Simultaneously with the restoration of water vapor in
Одновременно с этим в аппарате 1 осуществлялось термическое разложение расплавленной магнитной окиси железа, для чего клапаны 5 и 10 автоматически закрывались, клапан 7 автоматически открывался, включались индукционные нагреватели и в аппарате осуществлялось термическое разложение, аналогичное описанному в аппарате 21.At the same time, in
Такие чередующиеся процессы происходят непрерывно, обеспечивая непрерывное восстановление кислородсодержащих газов, в данном случае водяного пара, расплавленной закисью железа и термическое разложение расплавленной магнитной окиси железа.Such alternating processes occur continuously, providing continuous recovery of oxygen-containing gases, in this case water vapor, molten iron oxide and thermal decomposition of molten magnetic iron oxide.
Следует отметить, что прямоугольные или квадратные аппараты в заявленной установке могут быть расположены не только соединенными общей или своими стенками, но, как и в установке прототипа, отдельно друг от друга.It should be noted that rectangular or square devices in the claimed installation can be located not only connected by a common or their walls, but, as in the installation of the prototype, separately from each other.
В качестве источника нагревания для термического разложения расплавленной магнитной окиси железа могут быть использованы высокочастотные электрические и индукционные нагреватели как косвенного, так и прямого действия, а также солнечные печи, электронно-лучевые и лазерные генераторы, а для турбулизации расплавов могут также быть использованы устройства для ультразвукового или вибрационного перемешивания.As a heat source for the thermal decomposition of molten magnetic iron oxide, high-frequency electric and induction heaters of both indirect and direct action, as well as solar furnaces, electron beam and laser generators can be used, and devices for ultrasonic melting can also be used or vibratory mixing.
Новый технический эффект изобретения состоит в увеличении производительности и КПД. Этот эффект причинно связан с отличительными признаками заявляемого изобретения: стадии контактирования и термического разложения проводят с расплавами закиси и магнитной окиси железа с толщиной их слоев 100-300 мм, а время осуществления каждой стадии составляет 1-6 мин. При этом термическое разложение расплавленной магнитной окиси железа проводят также солнечными, электронными или лазерными лучами, обе стадии проводят на установке в аппаратах квадратной или прямоугольной формы, расположенных раздельно или соединенных между собой общей или своими стенками.A new technical effect of the invention is to increase productivity and efficiency. This effect is causally associated with the distinctive features of the claimed invention: the contacting and thermal decomposition stages are carried out with molten oxide and magnetic iron oxide with a layer thickness of 100-300 mm, and the implementation time of each stage is 1-6 minutes. In this case, the thermal decomposition of molten magnetic iron oxide is also carried out by solar, electronic or laser beams, both stages are carried out on a unit in square or rectangular devices, located separately or connected by a common or their own walls.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125701A RU2657079C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125701A RU2657079C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016125701A RU2016125701A (en) | 2018-01-09 |
| RU2657079C1 true RU2657079C1 (en) | 2018-06-08 |
Family
ID=60965211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125701A RU2657079C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657079C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929966A (en) * | 1972-02-19 | 1975-12-30 | Mitsubishi Metal Corp | Method for removing oxides of nitrogen from gaseous mixtures |
| RU2065763C1 (en) * | 1992-03-25 | 1996-08-27 | Геннадий Васильевич Говоров | Method and plant for processing oxygen-containing gases |
-
2016
- 2016-06-27 RU RU2016125701A patent/RU2657079C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929966A (en) * | 1972-02-19 | 1975-12-30 | Mitsubishi Metal Corp | Method for removing oxides of nitrogen from gaseous mixtures |
| RU2065763C1 (en) * | 1992-03-25 | 1996-08-27 | Геннадий Васильевич Говоров | Method and plant for processing oxygen-containing gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016125701A (en) | 2018-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060116543A1 (en) | Method and apparatus for steam cracking hydrocarbons | |
| HRP20151090T1 (en) | Process and system for conversion of carbon dioxide to carbon monoxide | |
| CN102057239A (en) | Method for manufacturing a cement clinker, and cement clinker manufacturing facility | |
| RU2010149770A (en) | ENERGY REGENERATION | |
| KR920701627A (en) | Method of generating mechanical energy and apparatus thereof | |
| CN202595161U (en) | Blast furnace top gas recovery system | |
| WO2020176296A3 (en) | Method and apparatus for net-zero-water power plant cooling and heat recovery | |
| KR101520174B1 (en) | Gas scrubber | |
| RU2657079C1 (en) | Method for processing oxygen-containing gases and installation for its implementation | |
| KR20210145007A (en) | Drying and exhaust gas treatment system for graphitic coal using superheated steam | |
| JP3390788B2 (en) | Method of generating high-frequency induction thermal plasma and method of decomposing organic halogen compound | |
| JP5788421B2 (en) | Method and integrated device for separating air and heating air gas generated from the air separation device | |
| CN107433102B (en) | Method and device for purifying yellow phosphorus tail gas by microwave heating | |
| CN211445616U (en) | Tire cracked gas recovery device | |
| DK1492617T3 (en) | Reaction apparatus with heat exchanger | |
| JP2004216231A (en) | Method for decomposing compound by high frequency plasma and compound decomposing apparatus | |
| RU2065763C1 (en) | Method and plant for processing oxygen-containing gases | |
| WO2017139906A1 (en) | Plasma heater | |
| EP3551383A1 (en) | Arrangement and process for treating a surface | |
| JP2004123992A (en) | Carbonization treatment method and carbonization treatment system | |
| JP2013139959A (en) | Heat utilization method and heating apparatus using the same | |
| JP3845690B2 (en) | Fusion reactor vacuum exhaust system | |
| US20220126249A1 (en) | Multi-autoclave lateral conversion module | |
| JPS61192816A (en) | Compound type power generation system | |
| RU2723816C1 (en) | Apparatus for recycling wastes and generating energy |