Induksjonsreaktoroppvarming

Beskrivelse

Induksjonsreaktoroppvarming-kjemiske fartøyoppvarming

Vi har over 20 års erfaring i induksjonsoppvarming og har utviklet, designet, produsert, installert og bestilt fartøy- og rørvarmesystemer til mange land over hele verden. På grunn av at varmesystemet er naturlig enkelt og veldig pålitelig, bør muligheten for oppvarming ved induksjon betraktes som det foretrukne valget.

Induksjonsoppvarming legemliggjør alle bekvemmeligheter med elektrisitet som blir tatt direkte til prosessen og transformert til varme akkurat der den er nødvendig. Den kan brukes med hell på praktisk talt ethvert fartøy eller rørsystem som trenger en varmekilde.

Induksjon gir mange fordeler som ikke kan oppnås på andre måter, og gir forbedret produksjonseffektivitet i anlegget og bedre driftsforhold, siden det ikke er betydelig utslipp av varme til omgivelsene. Systemet er spesielt egnet for reaksjonsprosesser med tett kontroll, slik som produksjon av syntetiske harpikser i et fareområde.

Som hver induksjonsvarmekar er skreddersydd for hver kundes spesifikke behov og krav, tilbyr vi forskjellige størrelser med forskjellige oppvarmingshastigheter. Ingeniørene våre har hatt mange års erfaring med å utvikle spesialbygging induksjonsvarmesystemer for et bredt spekter av applikasjoner i et bredt spekter av bransjer. Varmeapparater er designet for å dekke de nøyaktige kravene til prosessen og er konstruert for rask montering på fartøyet enten i våre arbeider eller på stedet.

UNIKE FORDELER

• Ingen fysisk kontakt mellom induksjonsspole og oppvarmet karvegg.
• Rask oppstart og nedleggelse. Ingen termisk treghet.
• Lavt varmetap
• Temperaturkontroll av presisjonsprodukt og karvegg uten overskudd.
• Høy energiinngang. Ideell for automatisk eller mikroprosessorkontroll
• Sikkert fareområde eller standard industriell drift ved linjespenning.
• Forurensningsfri uniform oppvarming med høy effektivitet.
• Lave driftskostnader.
• Arbeid ved lav eller høy temperatur.
• Enkel og fleksibel å betjene.
• Minimum vedlikehold.
• Konsekvent produktkvalitet.
• Varmeapparat selvstendig på fartøy som genererer et minimum gulvplassbehov.

Induksjon varmespiral design er tilgjengelige for å passe metallkar og tanker av de fleste former og former i dagens bruk. Fra noen få sentimeter til flere meters diameter eller lengde. Mild stål, kledd mild stål, solid rustfritt stål eller ikke-jernholdige kar kan alle varmes opp med hell. Generelt anbefales en minimum veggtykkelse på 6 mm.

Enhetsvurdering design varierer fra 1KW til 1500KW. Med induksjonsvarmesystemer er det ingen grense for inngang til effekttetthet. Eventuelle begrensninger pålegges av produktets maksimale varmeabsorpsjonskapasitet, prosess eller metallurgiske egenskaper.

Induksjonsoppvarming legemliggjør alle bekvemmeligheter med elektrisitet som blir tatt direkte til prosessen og transformert til varme akkurat der den er nødvendig. Siden oppvarming foregår direkte i karveggen i kontakt med produktet og varmetapene er ekstremt lave, er systemet svært effektivt (opptil 90%).

Induksjonsoppvarming gir mange fordeler som ikke kan oppnås på annen måte og gir forbedret produksjonseffektivitet i anlegget og bedre driftsforhold, siden det ikke er noe betydelig utslipp av varme til omgivelsene.

Typiske bransjer som bruker induksjonsprosessoppvarming:

• Reaktorer og vannkokere
• Lim og spesielle belegg
• Kjemikalier, gass og olje
• Matforedling
• Metallurgi og metall etterbehandling

• Forvarming av sveising
• Belegg
• Formoppvarming
• Montering og unfitting
• Termisk montering
• Tørking av mat
• Væskeoppvarming av rørledninger
• Oppvarming og isolasjon av tank og kar

HLQ Induction In-Line Heater-arrangementet kan brukes til applikasjoner inkluderer:

• Luft- og gassoppvarming for kjemisk og matforedling
• Varm oljeoppvarming for prosessoljer og spiselige oljer
• Fordamping og overoppheting: Øyeblikkelig dampheving, lav og høy temperatur / trykk (opptil 800 ° C ved 100 bar)

Tidligere prosjekter for fartøy og kontinuerlig varmeapparat inkluderer:

Reaktorer og vannkokere, autoklaver, prosessfartøy, oppbevaringstanker, oppbevaringstanker, badekar, kar og stillkanner, trykkfartøyer, fordampere og supervarmer, varmevekslere, roterende tromler, rør, doble drivstoffoppvarmede fartøy

Tidligere In-Line Heater-prosjekt inkluderer:

Høytrykks superoppvarmede dampvarmere, regenererende luftvarmere, smøreoljeovner, spiselige olje- og matoljeovner, gassvarmere inkludert nitrogen, nitrogen argon og katalytisk rik gass (CRG).

Induksjonsoppvarming er en ikke-kontaktmetode for selektiv oppvarming av elektrisk ledende materialer ved å påføre et alternerende magnetfelt for å indusere en elektrisk strøm, kjent som en virvelstrøm, i materialet, kjent som en susceptor, og derved varme opp susceptoren. Induksjonsoppvarming har vært brukt i metallindustrien i mange år med det formål å varme opp metaller, f.eks. Smelting, raffinering, varmebehandling, sveising og lodding. Induksjonsoppvarming praktiseres over et bredt spekter av frekvenser, fra vekselstrømslinjefrekvenser så lave som 50 Hz til frekvenser på titalls MHz.

Ved en gitt induksjonsfrekvens øker effektiviteten til induksjonsfeltet når en lengre ledningsbane er tilstede i et objekt. Store faste arbeidsstykker kan varmes opp med lavere frekvenser, mens små gjenstander krever høyere frekvenser. For at en gitt størrelse gjenstand skal varmes opp, gir en for lav frekvens ineffektiv oppvarming siden energien i induksjonsfeltet ikke genererer ønsket intensitet av virvelstrømmer i objektet. For høy frekvens forårsaker derimot ikke-ensartet oppvarming siden energien i induksjonsfeltet ikke trenger inn i objektet og virvelstrømmer bare induseres ved eller nær overflaten. Induksjonsoppvarming av gasspermeable metallstrukturer er imidlertid ikke kjent innen kjent teknikk.

Kjente fremgangsmåter for gassfasekatalytiske reaksjoner krever at katalysatoren har et høyt overflateareal for at reaktantgassmolekylene skal ha maksimal kontakt med katalysatoroverflaten. Kjente fremgangsmåter bruker typisk enten et porøst katalysatormateriale eller mange små katalytiske partikler, passende støttet, for å oppnå det nødvendige overflateareal. Disse kjente prosessene er avhengige av ledning, stråling eller konveksjon for å gi katalysatoren den nødvendige varmen. For å oppnå god selektivitet av kjemisk reaksjon, bør alle deler av reaktantene oppleve jevn temperatur og katalytisk miljø. For en endoterm reaksjon, må hastigheten på varmetilførselen være så jevn som mulig over hele volumet av det katalytiske sjiktet. Både ledning og konveksjon, så vel som stråling, er iboende begrenset i deres evne til å gi den nødvendige hastighet og ensartethet av varmeleveransen.

GB patent 2210286 (GB '286), som er typisk for kjent teknikk, beskriver montering av små katalysatorpartikler som ikke er elektrisk ledende på en metallisk bærer eller doping av katalysatoren for å gjøre den elektrisk ledende. Den metalliske bæreren eller dopingmaterialet er induksjonsoppvarmet og oppvarmer igjen katalysatoren. Dette patentet beskriver bruken av en ferromagnetisk kjerne som går sentralt gjennom katalysator-sjiktet. Det foretrukne materialet for den ferromagnetiske kjernen er silisiumjern. Selv om det er nyttig for reaksjoner opp til ca. 600 ° C, lider apparatet i GB patent 2210286 under alvorlige begrensninger ved høyere temperaturer. Den magnetiske permeabiliteten til den ferromagnetiske kjernen vil forringes betydelig ved høyere temperaturer. I følge Erickson, CJ, “Handbook of Heating for Industry”, s. 84–85, begynner den magnetiske permeabiliteten til jern å brytes ned ved 600 C og er effektivt borte med 750 C. Siden, i arrangementet av GB '286, felt i katalysator-sjiktet avhenger av den magnetiske permeabiliteten til den ferromagnetiske kjernen. Et slikt arrangement vil ikke effektivt varme opp en katalysator til temperaturer over 750 ° C, enn si nå mer enn 1000 ° C som kreves for produksjon av HCN.

Apparatet i GB patent 2210286 antas også kjemisk uegnet for fremstilling av HCN. HCN er laget ved å reagere ammoniakk og en hydrokarbongass. Det er kjent at jern forårsaker nedbrytning av ammoniakk ved forhøyede temperaturer. Det antas at jernet som er tilstede i den ferromagnetiske kjernen og i katalysatorbæreren i reaksjonskammeret i GB '286 ville forårsake nedbrytning av ammoniakken og ville hemme, i stedet for å fremme, den ønskede reaksjonen av ammoniakk med et hydrokarbon for å danne HCN.

Hydrogencyanid (HCN) er et viktig kjemikalie med mange bruksområder i kjemisk industri og gruvedrift. For eksempel er HCN et råmateriale for fremstilling av adiponitril, acetoncyanohydrin, natriumcyanid og mellomprodukter ved fremstilling av plantevernmidler, landbruksprodukter, chelateringsmidler og dyrefôr. HCN er en meget giftig væske som koker ved 26 grader C., og som sådan er den underlagt strenge emballasje- og transportbestemmelser. I noen applikasjoner er HCN nødvendig på fjerntliggende steder langt fra HCN-produksjonsanlegg i stor skala. Forsendelse av HCN til slike steder innebærer store farer. Produksjon av HCN på steder der den skal brukes ville unngå farer som oppstår ved transport, lagring og håndtering. Produksjon av HCN i liten skala på stedet ved bruk av tidligere kjente prosesser ville ikke være økonomisk gjennomførbart. Imidlertid er produksjon av HCN i liten skala, så vel som stor skala, teknisk og økonomisk gjennomførbar ved anvendelse av prosessene og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

HCN kan produseres når forbindelser som inneholder hydrogen, nitrogen og karbon bringes sammen ved høye temperaturer, med eller uten katalysator. For eksempel blir HCN vanligvis laget ved reaksjon av ammoniakk og et hydrokarbon, en reaksjon som er sterkt endoterm. De tre kommersielle prosessene for å lage HCN er Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), Andrussow og Shawinigan-prosessene. Disse prosessene kan kjennetegnes ved metoden for varmegenerering og overføring, og av om en katalysator benyttes.

Andrussow-prosessen bruker varmen som genereres ved forbrenning av hydrokarbongass og oksygen i reaktorvolumet for å gi reaksjonsvarmen. BMA-prosessen bruker varmen som genereres av en ekstern forbrenningsprosess for å varme opp den ytre overflaten av reaktorveggene, som igjen varmer opp den indre overflaten av reaktorveggene og dermed gir reaksjonsvarmen. Shawinigan-prosessen bruker en elektrisk strøm som strømmer gjennom elektroder i et fluidisert seng for å gi reaksjonsvarmen.

I Andrussow-prosessen reageres en blanding av naturgass (en hydrokarbongassblanding med mye metan), ammoniakk og oksygen eller luft i nærvær av en platinakatalysator. Katalysatoren omfatter typisk et antall lag av platina / rodiumtrådgasbind. Mengden oksygen er slik at delvis forbrenning av reaktantene gir tilstrekkelig energi til å forvarme reaktantene til en driftstemperatur over 1000 ° C, så vel som den nødvendige reaksjonsvarmen for HCN-dannelse. Reaksjonsproduktene er HCN, H2, H2O, CO, CO2 og spormengder av høyere nitritter, som deretter må skilles fra hverandre.

I BMA-prosessen strømmer en blanding av ammoniakk og metan i ikke-porøse keramiske rør laget av ildfast materiale med høy temperatur. Innsiden av hvert rør er foret eller belagt med platinapartikler. Rørene plasseres i en ovn med høy temperatur og varmes opp utvendig. Varmen ledes gjennom den keramiske veggen til katalysatoroverflaten, som er en integrert del av veggen. Reaksjonen utføres typisk ved 1300 ° C når reaktantene kommer i kontakt med katalysatoren. Den nødvendige varmestrømmen er høy på grunn av den forhøyede reaksjonstemperaturen, den store reaksjonsvarmen og det faktum at koksing av katalysatoroverflaten kan forekomme under reaksjonstemperaturen, som deaktiverer katalysatoren. Siden hvert rør vanligvis er omtrent 1 ″ i diameter, er det nødvendig med et stort antall rør for å oppfylle produksjonskravene. Reaksjonsprodukter er HCN og hydrogen.

I Shawinigan-prosessen tilføres energien som kreves for reaksjon av en blanding bestående av propan og ammoniakk av en elektrisk strøm som strømmer mellom elektroder nedsenket i et fluidisert sjikt av ikke-katalytiske kokspartikler. Fraværet av en katalysator, så vel som fraværet av oksygen eller luft, i Shawinigan-prosessen betyr at reaksjonen må kjøres ved svært høye temperaturer, typisk over 1500 grader C. Jo høyere temperaturer som kreves, legger enda større begrensninger på konstruksjonsmaterialer for prosessen.

Mens, som beskrevet ovenfor, er det kjent at HCN kan produseres ved omsetning av NH3 og en hydrokarbongass, slik som CH4 eller C3H8, i nærvær av en Pt-gruppe metallkatalysator, er det fortsatt et behov for å forbedre effektiviteten til slike prosesser, og relaterte, for å forbedre økonomien i HCN-produksjon, spesielt for produksjon i liten skala. Det er spesielt viktig å minimere energiforbruket og ammoniakkgjennombrudd mens man maksimerer HCN-produksjonshastigheten sammenlignet med mengden edelt metallkatalysator som brukes. Videre skal katalysatoren ikke påvirke produksjonen av HCN skadelig ved å fremme uønskede reaksjoner som koksing. Videre er det ønskelig å forbedre aktiviteten og levetiden til katalysatorer som brukes i denne prosessen. Det er betydelig at en stor del av investeringen i produksjon av HCN er i katalysatoren av platinagruppen. Den foreliggende oppfinnelse oppvarmer katalysatoren direkte, snarere enn indirekte som i kjent teknikk, og oppnår således disse ønskene.

Som tidligere diskutert er det kjent at induksjonsoppvarming med relativt lav frekvens gir god ensartethet av varmelevering ved høye effektnivåer til gjenstander som har relativt lange elektriske ledningsveier. Når du tilfører reaksjonsenergien til en endoterm katalytisk reaksjon i gassfasen, må varmen leveres direkte til katalysatoren med minimalt energitap. Kravene til jevn og effektiv varmetilførsel til en gassgjennomtrengelig katalysatormasse med høy overflate synes å være i konflikt med evnene til induksjonsoppvarming. Foreliggende oppfinnelse er basert på uventede resultater oppnådd med en reaktorkonfigurasjon hvor katalysatoren har en ny strukturell form. Denne strukturelle formen kombinerer egenskapene til: 1) en effektiv lang elektrisk ledningsbanelengde, som muliggjør effektiv direkte induksjonsoppvarming av katalysatoren på en jevn måte, og 2) en katalysator med høyt overflateareal; disse funksjonene samarbeider for å lette endotermiske kjemiske reaksjoner. Den komplette mangelen på jern i reaksjonskammeret letter produksjonen av HCN ved reaksjon av NH3 og en hydrokarbongass.

Induksjonsvarmefartøyreaktorer