Технология утилизации жидких органических отходов в электрической дуге с получением углеродных материалов (1091355), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Для пироуплотнения предлагаетсяиспользовать газ, образующийся в процессе электрокрекинга (газ I).Следует отметить, что композиты (I) и (II) и газы (I) - (V) отличаются по составу ихарактеристикам.Предлагаемая технология многостадийна, не все её этапы изучены одинаково подробно.Тем не менее, результаты проведенных исследований и анализа научно-технологической ипатентнойлитературыпозволяютдатьнекоторыерекомендациипоаппаратурномуоформлению отдельных стадий.В основе технологии лежит процесс электрокрекинга. Следует отметить, чтоконструкция реакционного устройства, зависит от типа электрического разряда.Так,дляразложенияуглеводородовиспользовалисьреакторы,вкоторыхпредусматривается применение высоковольтный дуговой разряд (ВДР). Конструкция аппарата,основанного на таком типе разряда, предложена в работе [25].8687Авторами предложена конструкция аппарата, в котором корпус реактора, выполненныйв виде конуса, несет дополнительную функцию электрода.

Второй электрод, выполненныйтакже в виде конуса, закрепляется внутри аппарата. Такое расположение электродов в корпусепозволяет использовать всю конструкцию реактора как длинную линию, разомкнутую на конце.При этом корпус аппарата является заземленным электродом, а внутренний электрод –высоковольтным.Схема реактора, приведенная в работе, представлена на рисунке 33.1 – корпус-электрод, 2 – высоковольтный электрод, 3,4 – изоляторы, 5 – штуцер для вводасырья, 6 – штуцер для отбора продуктов разложенияРисунок 33.

Реактор для разложения углеводородов в высоковольтной дугеЭлектрод закреплен симметрично в корпусе с помощью изоляторов, что позволяетиспользовать конструкцию реактора как длинную линию, разомкнутую на конце. При этомкорпус аппарата является заземленным электродом, а внутренний электрод – высоковольтным.Реактор работает следующим образом. За счет постоянного отношения диаметра корпуса кдиаметру высоковольтного электрода (2) волновое сопротивление такой линии остаетсяпостоянным, а расстояние между электродами при этом увеличивается в десятки раз.88Углеводородное сырье равномерно поступает через штуцер (5) и движется сизменяющейся скоростью в корпусе реактора так, что минимальная скорость движенияприходится на область, в которой расстояние между электродами оказывается максимальным.При подаче высокого напряжения вдоль линии оси распространяется волна напряжения. Послетого как волна достигает разомкнутого конца, она отражается с тем же знаком и движется вобратном направлении, т.е.

напряжение удваивается. Когда волна напряжения достигает тогоучастка, где благоприятны все условия для пробоя, то происходит пробой углеводороднойсреды. В месте пробоя выделяются ацетиленсодержащие газы и углерод. Этот углерод образуетслабое звено для последующих электрических пробоев. За счет постоянной подачи сырья черезштуцер слабое звено перемещается в область больших межэлектродных расстояний. Приподаче последующих импульсов пробой осуществляется по образовавшемуся мостику извзвешенных частиц углерода уже при больших расстояниях за счет перемещения разложенногосырья.Таким образом, с увеличением межэлектродного промежутка увеличивается объемобрабатываемого углеводорода, а, следовательно, растет КПД установки.

Так как в работереактора принимает участие вся поверхность электродной системы, то это приводит кзначительномунедостаткамиувеличениюданногодолговечностиреактора,кромеиработоспособностибольшогорасходаустановки.электроэнергии,Однакоявляютсянеравномерный износ коаксиальных электродов за счет эрозии, значительные затруднения приразложении углеводородного сырья тяжелых фракций, а также сырья с большим содержаниемнеотфильтрованного углерода, что приводит к снижению производительности данногореактора.Для снижения расхода электроэнергии, напрашиваются аппараты, использующиенизковольтный дуговой разряд (НДР) рисунок 34.

Конструкции аппаратов рассмотреныавторами работ [20–22]. Принцип генерированияразряда в реакторах основывается навозникновении низковольтного дугового разряда между двумя стационарно расположеннымиэлектродами, к которым подводится электроток.891 – сосуд, 2, 3 – крышки, 4, 5 – электроды, 6 – штуцер, 7 – корпус,8 – съемные крышки, 9 – вспомогательные электродыРисунок 34. Реактор для получения ацетилена в низковольтной дугеОсновным недостатком такого способа является небольшое межэлектродное расстояние.Это обусловлено тем, что стабильное горение низковольтной дуги возможно лишь при малыхмежэлектродных расстояниях (доли миллиметра) ввиду высокой диэлектрической прочностижидкого углеводородного сырья.

Малоерасстояние между электродами приводит кзатрудненному удалению газообразных продуктов из реакционной зоны, в результате чегопроисходит их разложение. Образующиеся частицы сажи, образуя мостики между электродами,замыкают их, что приводит к прекращению процесса.Для облегчения эвакуации продуктов реакции из зоны разряда, а также предотвращениякоротких замыканий исследователями совершенствовался блок электродов реактора. Так, вработе [20] предлагается выполнять электроды в виде вращающихся конусов, вершины которыхобращены в противоположные стороны, а рабочими поверхностями служат боковыеповерхности электродов.В работе [21] предложено выполнить электроды в виде дисков, на периферийных частяхкоторых имеются сквозные отверстия для дополнительного отвода газообразных продуктовразложения, причем отверстия расположены на одной или нескольких окружностях, центрыкоторых совпадают с осью вращения электрода.90Электроды в форме дисков предлагается использовать и в работе [22].

Отличительнойособенностью конструкции электродного блока реактора являлось смещенное относительнодруг друга расположение электродов.Следует отметить, что, несмотря на совершенствование конструкции электродного блокареакторов использующих НДР направленное на улучшение эвакуации продуктов реакции иззоны разряда, основной недостаток реакторов сохраняется.Более простым и эффективным способом генерирования прерывистых дуговых разрядовявляетсяпроцессразложенияжидкогосырьявмикродугах,образующихсямеждутокопроводящими электродами и многочисленными промежуточными контактами (рисунок35).Достоинством данного метода является возможность использования низкого напряжения, атакже простота аппаратурного оформления.Так в работах [31-34] разложение осуществлялось в низковольтных нестационарныхразрядах (ННР), возникающих в результате короткого замыкания стационарных электродов вподвижном контакте.

“Стационарные” электроды выполнялись в форме “беличьего” колеса илирешеток (одно- или многоуровневых), в качестве промежуточных контактов использовалиськуски кокса или графита.Оригинальный способ генерирования ННР был предложен в работе [37]. В корпусереактора были размещены подвижные шарообразные электроды, к которымподводилсяэлектрический ток. При подключении электрического тока в точках контакта междуэлектродами возникал дуговой разряд, а электроды приобретали колебательное движение.1 – барабан, 2 – металлическая ось барабана, 3 – ось загрузки кокса,4, 5 – металлические диски, 6 – фарфоровые стержниРисунок 35.

Реактор Татаринова91Конструкции реакторов, основанных на ННР, характеризуются относительной простотойи невысоким потреблением электроэнергии для проведения процесса. Это является ихпреимуществом. Тем не менее, невозможность контролировать частоту следования разрядов искорость опускания промежуточных контактов на стационарные электроды, приводит к нестабильной работе реактора и колебаниям в потреблении электроэнергии.

Кроме того, врезультате неконтролируемого движения промежуточных контактов отмечался неравномерныйизнос электродов, что также является существенным недостатком реакторов, использующихННР.Следует отметить, что для промышленного применения, в качестве реакционногоустройства для проведения крекинга органического сырья может быть использованаконструкция аппарата, которая достаточно подробно рассмотрена в работах [18, 52].

Принципработы основан на процессе разложения сырья в аппарате с использованием низковольтнойдуги переменного тока с высоковольтным поджигом. Подобное сочетание высокого илинизкого напряжений позволяет, по мнению авторов работ [31–34] минимизироватьэнергозатраты на проведение процесса. Поэтому, в случае реализации предлагаемой технологиидля проведения стадии электрокрекинга следует выбирать аппарат именно этой конструкции[23].При выполнении экспериментальной части работы выделение сажевой пасты изсуспензии осуществлялось на фильтре, как это показано в главе 1.При промышленной реализации процесса для этих целей можно предложить рамныйфильтр-пресс [159, 160].

Характеристики

Список файлов диссертации