Induktioreaktorin lämmitys

Kuvaus

Induktioreaktorin lämmitys - kemiallisten astioiden lämmitys

Meillä on yli 20 vuoden kokemus induktio lämmitys ja olemme kehittäneet, suunnitelleet, valmistaneet, asentaneet ja ottaneet käyttöön alus- ja putkilämmitysjärjestelmiä moniin maihin ympäri maailmaa. Koska lämmitysjärjestelmä on luonnostaan ​​yksinkertainen ja erittäin luotettava, induktiolämmitystä tulisi pitää ensisijaisena vaihtoehtona.

Induktiolämmitys edustaa kaikkia sähkön mukavuuksia, jotka viedään suoraan prosessiin ja muunnetaan lämpöksi juuri siellä missä sitä tarvitaan. Sitä voidaan soveltaa onnistuneesti käytännössä kaikkiin astioihin tai putkijärjestelmiin, jotka tarvitsevat lämmönlähdettä.

Induktio tarjoaa monia etuja, joita ei voida saavuttaa muilla tavoin, ja se parantaa kasvien tuotannon tehokkuutta ja parempia käyttöolosuhteita, koska ympäristöön ei aiheudu merkittävää lämpöpäästöä. Järjestelmä soveltuu erityisen hyvin läheisiin kontrollireaktioprosesseihin, kuten synteettisten hartsien tuottamiseen vaara-alueella.

Kuten kukin induktiolämmitysastia on räätälöity jokaisen asiakkaan erityistarpeiden ja -vaatimusten mukaan, tarjoamme erikokoisia ja erilaisia ​​lämmitysnopeuksia. Insinööreillämme on ollut monen vuoden kokemus räätälöityjen rakenteiden kehittämisestä induktiolämmitysjärjestelmät moniin sovelluksiin monilla teollisuudenaloilla. Lämmittimet on suunniteltu vastaamaan prosessin tarkkoja vaatimuksia, ja ne on rakennettu nopeasti asennettaviksi alukseen joko töissämme tai työmaalla.

Ainutlaatuiset edut

• Ei fyysistä kosketusta induktiokelan ja astian lämmitetyn seinän välillä.
• Nopea käynnistys ja sammutus. Ei termistä hitautta.
• Alhainen lämpöhäviö
• Tuotteen ja astian seinämän tarkka lämpötilansäätö ilman ylivaloa.
• Suuri energiankulutus. Ihanteellinen automaattiseen tai mikroprosessorin ohjaukseen
• Turvallinen vaara-alue tai tavallinen teollisuuskäyttö verkkojännitteellä.
• Saastumaton tasainen lämmitys korkealla hyötysuhteella.
• Alhaiset käyttökustannukset.
• Matalan tai korkean lämpötilan työskentely.
• Yksinkertainen ja joustava käyttää.
• Vähimmäishuolto.
• Tasainen tuotteiden laatu.
• Lämmitin itsenäinen aluksella, mikä lattiapinta-alaa pienentää.

Induktiolämmityspatterin mallit on saatavana useimpien muotojen ja muotojen metalliastioihin ja säiliöihin. Vaihtelee muutamasta senttimetristä halkaisijaan tai pituuteen useisiin metreihin. Lievää terästä, pinnoitettua mietoa terästä, kiinteää ruostumatonta terästä tai ei-rautametalleja voidaan kaikki lämmittää onnistuneesti. Yleensä seinämän paksuus on vähintään 6 mm.

Yksikköarvoluokitukset vaihtelevat välillä 1 kW - 1500 kW. Induktiolämmitysjärjestelmissä tehon tiheyden syöttöä ei ole rajoitettu. Mahdolliset rajoitukset asetetaan tuotteen, lämmön imeytymiskyvyn, prosessin tai astian seinämän materiaalin metallurgisten ominaisuuksien perusteella.

Induktiolämmitys ilmentää kaikki sähkön mukavuudet, jotka viedään suoraan prosessiin ja muunnetaan lämpöksi juuri siellä missä sitä tarvitaan. Koska lämmitys tapahtuu suoraan astian seinämässä kosketuksessa tuotteen kanssa ja lämpöhäviöt ovat erittäin pienet, järjestelmä on erittäin tehokas (jopa 90%).

Induktiolämmityksellä on paljon etuja, joita ei voida saavuttaa muilla tavoin, ja se parantaa kasvien tuotannon tehokkuutta ja parempia käyttöolosuhteita, koska ympäristöön ei aiheudu merkittävää lämpöpäästöä.

Tyypilliset teollisuudenalat, jotka käyttävät induktioprosessilämmitystä:

• Reaktorit ja vedenkeittimet
• Liima- ja erikoispinnoitteet
• Kemikaalit, kaasu ja öljy
• Ruuan prosessointi
• Metallurginen ja metallin viimeistely

• Hitsauksen esilämmitys
• Pinnoitus
• Muotin lämmitys
• Asentaminen ja asentaminen
• Lämpökokoonpano
• Ruoan kuivaus
• Putkilinjan nestelämmitys
• Säiliöiden ja astioiden lämmitys ja eristys

HLQ Induction In-Line -lämmitinjärjestelyä voidaan käyttää seuraaviin sovelluksiin:

• Ilma- ja kaasulämmitys kemian ja elintarvikkeiden jalostukseen
• Kuumaöljylämmitys prosessi- ja ruokaöljyille
• Höyrystys ja ylikuumeneminen: Välitön höyrynosto, matala ja korkea lämpötila / paine (jopa 800 ºC 100 baarissa)

Aikaisempia aluksen ja jatkuvan lämmittimen hankkeita ovat:

Reaktorit ja vedenkeittimet, autoklaavit, prosessiastiat, säilytys- ja laskeutumissäiliöt, kylpyammeet, astiat ja asetetut astiat, paineastiat, höyrystimet ja tulistimet, lämmönvaihtimet, pyörivät rummut, putket, kaksoispolttoainelämmitetyt astiat

Aikaisempi In-Line Heater -projekti sisältää:

Korkeapaineiset erittäin lämmitetyt höyrylämmittimet, regeneratiiviset ilmanlämmittimet, voiteluöljylämmittimet, ruokaöljy- ja ruokaöljylämmittimet, kaasulämmittimet, mukaan lukien typpi-, typpi-argon- ja katalyyttisesti rikastetut kaasut (CRG).

Induktiolämmitys on kosketukseton menetelmä sähköä johtavien materiaalien selektiiviseen lämmittämiseen soveltamalla vaihtelevaa magneettikenttää sähkövirran, joka tunnetaan pyörrevirrana, indusoimiseksi materiaalissa, joka tunnetaan suseptorina, kuumennettaessa siten suseptoria. Induktiolämmitystä on käytetty metallurgisessa teollisuudessa monien vuosien ajan metallien lämmittämiseen, esim. Sulattamiseen, puhdistamiseen, lämpökäsittelyyn, hitsaukseen ja juottamiseen. Induktiolämmitystä käytetään laajalla taajuusalueella, vaihtovirtalähteen taajuuksista aina 50 Hz: stä aina kymmenien MHz: n taajuuksiin.

Annetulla induktiotaajuudella induktiokentän lämmitysteho kasvaa, kun esineessä on pidempi johtotie. Suuria kiinteitä työkappaleita voidaan lämmittää matalammilla taajuuksilla, kun taas pienet esineet vaativat suurempia taajuuksia. Jotta tietyn kokoinen esine lämmitettäisiin, liian matala taajuus tarjoaa tehottoman lämmityksen, koska induktiokentän energia ei tuota haluttua pyörrevirtojen voimakkuutta esineessä. Liian korkea taajuus puolestaan ​​aiheuttaa epätasaisen kuumenemisen, koska induktiokentän energia ei tunkeudu esineeseen ja pyörrevirrat indusoituvat vain pinnalla tai sen lähellä. Kaasua läpäisevien metallirakenteiden induktiolämmitystä ei kuitenkaan tunneta tekniikan tasossa.

Tunnetun tekniikan mukaiset prosessit kaasufaasikatalyyttireaktioita varten vaativat, että katalyytillä on suuri pinta-ala, jotta reagoivat kaasumolekyylit olisivat mahdollisimman kosketuksessa katalyytin pintaan. Tunnetun tekniikan prosesseissa käytetään tyypillisesti joko huokoista katalyyttimateriaalia tai monia pieniä, sopivasti tuettuja katalyyttisiä hiukkasia vaaditun pinta-alan saavuttamiseksi. Nämä tunnetun tekniikan prosessit perustuvat johtamiseen, säteilyyn tai konvektioon tarvittavan lämmön tuottamiseksi katalyytille. Kemiallisen reaktion hyvän selektiivisyyden saavuttamiseksi kaikkien reagenssien osien tulisi kokea tasainen lämpötila ja katalyyttinen ympäristö. Endotermistä reaktiota varten lämmönsiirtonopeuden on sen vuoksi oltava mahdollisimman tasainen koko katalyyttikerroksen tilavuudelle. Sekä johtuminen että konvektio samoin kuin säteily ovat luonnostaan ​​rajallisia niiden kyvyssä tuottaa tarvittava nopeus ja tasainen lämmönsiirto.

GB-patentti 2210286 (GB '286), joka on tyypillistä tekniikan tasolle, opettaa pienten katalyyttihiukkasten asentamisen, jotka eivät ole sähköä johtavia, metallisen alustan päälle tai seostamalla katalyyttiä tekemään siitä sähköä johtava. Metallikantaja tai seostusaine induktiolämmitetään ja puolestaan ​​lämmittää katalyytin. Tämä patentti opettaa ferromagneettisen ytimen käytön, joka kulkee keskitetysti katalyyttikerroksen läpi. Edullinen materiaali ferromagneettiselle ytimelle on piirauta. Vaikka GB-patentin 600 laite on käyttökelpoinen reaktioissa lämpötilaan noin 2210286 ° C saakka, se kärsii vakavista rajoituksista korkeammissa lämpötiloissa. Ferromagneettisen ytimen magneettinen läpäisevyys hajoaisi merkittävästi korkeammissa lämpötiloissa. Ericksonin, CJ: n, “Handbook of Heating for Industry”, s. 84–85, raudan magneettinen läpäisevyys alkaa heikentyä 600 C: ssa ja häviää käytännössä 750 C: n lämpötilassa. Koska GB '286: n järjestelyssä magneettinen magneettinen katalysaattorikerroksen kenttä riippuu ferromagneettisen ytimen magneettisesta läpäisevyydestä, tällainen järjestely ei kuumennaisi katalyyttiä tehokkaasti yli 750 ° C: n lämpötiloihin, puhumattakaan HCN: n tuottamiseksi tarvittavasta yli 1000 ° C: n lämpötilasta.

GB-patentin 2210286 laitteen uskotaan myös kemiallisesti sopimattomaksi HCN: n valmistukseen. HCN valmistetaan saattamalla ammoniakki ja hiilivetykaasu reagoimaan. Tiedetään, että rauta aiheuttaa ammoniakin hajoamisen korotetuissa lämpötiloissa. Uskotaan, että ferromagneettisessa ytimessä ja GB '286: n reaktiokammiossa olevassa katalyytin alustassa läsnä oleva rauta aiheuttaisi ammoniakin hajoamisen ja estäisi pikemminkin kuin edistäisi toivottua ammoniakin reaktiota hiilivedyn kanssa HCN: n muodostamiseksi.

Syaanivety (HCN) on tärkeä kemikaali, jota käytetään monissa käyttötarkoituksissa kemian- ja kaivosteollisuudessa. Esimerkiksi HCN on raaka-aine adiponitriilin, asetonisyaanihydriinin, natriumsyanidin ja välituotteiden valmistuksessa torjunta-aineiden, maataloustuotteiden, kelaatin muodostavien aineiden ja eläinten rehujen valmistuksessa. HCN on erittäin myrkyllinen neste, joka kiehuu 26 ° C: ssa, ja sellaisenaan siihen sovelletaan tiukkoja pakkaus- ja kuljetusmääräyksiä. Joissakin sovelluksissa HCN: ää tarvitaan etäisissä paikoissa, jotka ovat kaukana suurista HCN-tuotantolaitoksista. HCN: n lähettäminen tällaisiin paikkoihin aiheuttaa suuria vaaroja. HCN: n tuotanto paikoissa, joissa sitä käytetään, välttäisi sen kuljetuksessa, varastoinnissa ja käsittelyssä esiintyvät vaarat. HCN: n pienimuotoinen valmistus paikan päällä tekniikan tason prosesseja käyttäen ei olisi taloudellisesti kannattavaa. HCN: n pieni ja laajamittainen tuotanto paikan päällä on kuitenkin teknisesti ja taloudellisesti mahdollista käyttämällä esillä olevan keksinnön menetelmiä ja laitteita.

HCN: ää voidaan tuottaa, kun vetyä, typpeä ja hiiltä sisältävät yhdisteet yhdistetään korkeissa lämpötiloissa katalyytin kanssa tai ilman sitä. Esimerkiksi HCN valmistetaan tyypillisesti ammoniakin ja hiilivedyn reaktiolla, reaktio, joka on erittäin endoterminen. Kolme kaupallista prosessia HCN: n valmistamiseksi ovat Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), Andrussow ja Shawinigan. Nämä prosessit voidaan erottaa lämmöntuotanto- ja siirtomenetelmällä ja käyttämällä katalyyttiä.

Andrussow-prosessi käyttää lämpöä, joka syntyy polttamalla hiilivetykaasua ja happea reaktorin tilavuudessa reaktiolämmön tuottamiseksi. BMA-prosessi käyttää ulkoisen palamisprosessin tuottamaa lämpöä reaktorin seinämien ulkopinnan lämmittämiseen, mikä puolestaan ​​lämmittää reaktorin seinämien sisäpinnan ja tuottaa siten reaktiolämmön. Shawinigan-prosessi käyttää leijupedissä elektrodien läpi kulkevaa sähkövirtaa reaktiolämmön tuottamiseksi.

Andrussow-prosessissa maakaasun (hiilivetykaasuseos, jossa on paljon metaania), ammoniakin ja hapen tai ilman seoksen annetaan reagoida platinakatalyytin läsnä ollessa. Katalyytti käsittää tyypillisesti useita kerroksia platina / rodiumlangan sideharsoa. Hapen määrä on sellainen, että reaktanttien osittainen palaminen antaa riittävästi energiaa reaktanttien esilämmittämiseksi yli 1000 ° C: n käyttölämpötilaan sekä tarvittavan reaktiolämmön HCN: n muodostamiseksi. Reaktiotuotteet ovat HCN, H2, H2O, CO, CO2 ja pienet määrät korkeampia nitriittejä, jotka on sitten erotettava.

BMA-prosessissa ammoniakin ja metaanin seos virtaa huokoisten keraamisten putkien sisään, jotka on valmistettu korkean lämpötilan tulenkestävästä materiaalista. Jokaisen putken sisäpuoli on vuorattu tai päällystetty platinahiukkasilla. Putket asetetaan korkean lämpötilan uuniin ja lämmitetään ulkoisesti. Lämpö johdetaan keraamisen seinän läpi katalysaattorin pintaan, joka on kiinteä osa seinää. Reaktio suoritetaan tyypillisesti 1300 ° C: ssa reaktanttien kosketuksessa katalyytin kanssa. Vaadittu lämpövirta on korkea johtuen kohotetusta reaktiolämpötilasta, suuresta reaktiolämmöstä ja siitä, että katalyytin pinnan koksaus voi tapahtua reaktiolämpötilan alapuolella, mikä deaktivoi katalyytin. Koska kukin putki on tyypillisesti halkaisijaltaan noin 1 tuumaa, tarvitaan suuri määrä putkia tuotantovaatimusten täyttämiseksi. Reaktiotuotteet ovat HCN ja vety.

Shawinigan-prosessissa propaanista ja ammoniakista koostuvan seoksen reaktioon tarvittava energia saadaan sähkövirrasta, joka virtaa leijukerrokseen upotettujen ei-katalyyttisten koksihiukkasten upotettujen elektrodien välillä. Katalysaattorin puuttuminen samoin kuin hapen tai ilman puuttuminen Shawiniganin prosessista tarkoittaa, että reaktio on suoritettava erittäin korkeissa lämpötiloissa, tyypillisesti yli 1500 ° C: ssa. Vaaditut korkeammat lämpötilat asettavat vielä suurempia rajoituksia prosessin rakennusmateriaalit.

Vaikka, kuten edellä on esitetty, tiedetään, että HCN voidaan tuottaa NH3: n ja hiilivetykaasun, kuten CH4 tai C3H8, reaktiolla Pt-ryhmän metallikatalyytin läsnä ollessa, on edelleen tarvetta parantaa tällaiset prosessit ja niihin liittyvät prosessit HCN-tuotannon taloudellisuuden parantamiseksi, erityisesti pienimuotoisen tuotannon kannalta. On erityisen tärkeää minimoida energiankäyttö ja ammoniakin läpimurto samalla kun maksimoidaan HCN: n tuotantonopeus verrattuna käytettyjen jalometallikatalyyttien määrään. Lisäksi katalyytin ei tulisi vaikuttaa haitallisesti HCN: n tuotantoon edistämällä ei-toivottuja reaktioita, kuten koksaamista. Lisäksi on toivottavaa parantaa tässä prosessissa käytettyjen katalyyttien aktiivisuutta ja käyttöikää. On huomattavaa, että suuri osa HCN: n tuotantoon tehtävistä investoinneista tapahtuu platinaryhmän katalyytissä. Esillä oleva keksintö lämmittää katalyytin suoraan, ei epäsuorasti, kuten tunnetussa tekniikassa, ja siten saavuttaa nämä desidataatit.

Kuten aiemmin keskusteltiin, suhteellisen matalataajuisen induktiolämmityksen tiedetään tarjoavan hyvän tasaisuuden lämmönsiirrossa suurilla tehotasoilla kohteisiin, joilla on suhteellisen pitkät sähköjohtourat. Annettaessa reaktioenergiaa endotermiseen kaasufaasikatalyyttiseen reaktioon, lämpö on toimitettava suoraan katalyyttiin mahdollisimman pienellä energianhäviöllä. Vaatimukset tasaisesta ja tehokkaasta lämmönsiirrosta korkealle pinta-alalle, kaasua läpäisevälle katalyyttimassalle näyttävät olevan ristiriidassa induktiolämmityksen ominaisuuksien kanssa. Esillä oleva keksintö perustuu odottamattomiin tuloksiin, jotka on saatu reaktorikokoonpanolla, jossa katalyytillä on uusi rakennemuoto. Tässä rakennemuodossa yhdistyvät seuraavat ominaisuudet: 1) tehokkaasti pitkä sähköjohtoreitin pituus, joka helpottaa katalyytin suoraa induktiolämmitystä tasaisella tavalla, ja 2) suuren pinta-alan katalysaattorin; nämä ominaisuudet tekevät yhteistyötä endotermisten kemiallisten reaktioiden helpottamiseksi. Rautan täydellinen puuttuminen reaktiokammiossa helpottaa HCN: n tuotantoa NH3: n ja hiilivetykaasun reaktiolla.

Induktiolämmitysastioiden reaktorit