CZ285210B6 - Způsob přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování, při kterém se pracovní plyn vyrábí v katalyzátorové retortě umístěné v příslušné peci a vystavené teplotě pece, jakož i příslušného zařízení. Katalyzátorová retorta je v peci obklopena pláštěm (11), přičemž pracovní plyn v katalyzátorové retortě vznikající a z ní vystupující se nejdříve vede do tohoto pláště (11) a z tohoto pláště (11) do prostoru pece.ŕ

Description

Způsob přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování, při kterém se pracovní plyn vyrábí v katalyzátorové retortě, umístěné v příslušné peci a vystavené teplotě pece, jakož i příslušného zařízení k provádění tohoto způsobu, které zahrnuje v podstatě trubkovitou katalyzátorovou retortu, vytápění, katalyzátorový materiál a zařízení pro přívod a odvod plynu, jakož i výstupní otvory pro vyrobený pracovní plyn.

Dosavadní stav techniky

Je znám větší počet způsobů tepelných zpracování a zejména tepelných zpracování kovových obrobků, při kterých se pracuje s katalyzátorovou retortou k výrobě pracovního plynu, umístěnou v horké oblasti pece pro tepelné zpracování (ochranné nebo reakční plyny) (viz například DE-OS 36 30 833). Do těchto retort se v provozu přivádí plyn, aby se vlivem katalyzátoru, který se v nich nachází, a působením teploty z prostředí pece přeměnil v žádaný pracovní plyn. Pracovní plyn tvořící se při tom v katalyzátorovém materiálu retorty teče pak přímo z retorty do vnitřního prostoru pece. Při tepelném zpracování pod 800 °C okolní teploty však pro katalyzátorovou retortu začínají v důsledku relativně nízké teploty problémy při úplné přeměně vstupního plynu. Tyto se nechají u samostatně vytápěných katalyzátorových retort do určité míiy odstranit zvýšením výkonu hořáku umístěného uvnitř a okolo katalyzátorového materiálu. Od určité spodní mezní teploty, asi 750 °C, je však prohřívání katalyzátorové hmoty kvůli příliš velkému odtoku tepla do „příliš studeného“ prostoru pece nedostačující a následkem toho pak je přeměna vstupního plynu na plyn pracovní nedostatečná. Na druhé straně je pak při dalším zvyšování výkonu vytápění nebezpečí propálení katalyzátorové retorty, která je zpravidla vytvořena jako trubka s katalyzátorovým materiálem uloženým na vnější straně a topným hořákem na vnitřní straně. Takové trubkovité, vlastním vytápěním opatřené katalyzátorové retorty je možno poznat například v DE-OS 27 58 024 nebo DE-OS 36 32 577.

U takových katalyzátorových retort existuje mimo to problém, že se v případě nutnosti výměny musí pec předem odstavit z provozu.

Podstata vynálezu

Úkol předloženého vynálezu vychází z uvedených skutečností a spočívá ve zlepšení způsobu přípravy pracovního plynu k tepelným zpracováním, jakož i ve vylepšení známé katalyzátorové retorty tak, aby se při tepelných zpracováních rozšířila jejich použitelnost při nižších provozních teplotách.

Tento úkol se řeší způsobem přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování, při kterém se pracovní plyn vyrábí v katalyzátorové retortě, umístěné v příslušné peci a vystavené teplotě pece. Podle vynálezu se katalyzátorová retorta ve vnitřním prostoru pece obklopí stínícím krytem a v katalyzátorové retortě vznikající pracovní plyn se vede z katalyzátorové retorty nejprve skrze volný prostor, vytvořený mezi katalyzátorovou retortou a stínícím krytem, a teprve pak se zavádí do vnitřního prostoru pece.

Výhodné provedení způsobu spočívá v tom, že se pracovní plyn ve stínícím krytu od výstupu z katalyzátorové retorty ke vstupu do pece vede co nej delší cestou.

- 1 CZ 28521Ó B6

Tímto opatřením vzniká izolace katalyzátorové retorty proti plynové atmosféře nacházející se ve vnitřním prostoru pece tím, že se čerstvě vznikající pracovní plyn v mezidobí udržuje mezi kiycí trubkou a jím obalenou katalyzátorovou retortou. Následkem toho se také může při teplotách pece pod 750 °C v katalyzátorové retortě udržovat vyšší prohřívání katalyzátorové hmoty, čímž je pak také zajištěna úplná přeměna vstupního plynu na plyn pracovní. Nebezpečí propálení katalyzátorové retorty je při tom vyloučeno, poněvadž vytápění je možno nastavit na nižší výkon než bez takovéhoto stínícího krytu.

Úkol je rovněž řešen zařízením k provádění výše uvedeného způsobu. Toto zařízení zahrnuje v podstatě trubkovitou katalyzátorovou retortu, vytápění, katalyzátorový materiál a zařízení pro přívod a odvod plynu, jakož i výstupní otvory pro vyrobený pracovní plyn. Podle vynálezu je v podstatě trubkovitá katalyzátorová retorta obklopena stínícím krytem tvořeným krycí trubkou nebo jiným dutým profilem, přičemž katalyzátorová retorta i krycí trubka nebo jiný dutý profil jsou v průřezu uspořádané tak, že jsou vůči sobě koaxiální a vystředěné a ve vzájemné kombinaci tvoří volný prostor, a že krycí trubka nebo jiný dutý profil jsou opatřené průchozími otvory pro vstup pracovního plynu do vnitřního prostoru pece.

Zvlášť výhodné uspořádání spočívá v tom, že průchozí otvory v krycí trubce nebo profilu jsou umístěny tak, aby se v krycí trubce nebo v profilu vytvořila pokud možno dlouhá cesta proudění nově vznikajícího pracovního plynu.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že průchozí otvory jsou v krycí trubce nebo jiném dutém profilu umístěné na konci odvráceném od výstupních otvorů katalyzátorové retorty.

Tímto uspořádáním se dosáhne toho, aby pracovní plyn, nacházející se na vyšší teplotní úrovni a čerstvě vystupující z katalyzátorové retorty, zůstal pokud možno dlouho v blízkosti retorty a tuto tím udržoval na vyšší teplotě.

Přehled obrázků na výkresech

V následujícím se vynález příkladně blíže popisuje na schematicky zobrazeném průřezu katalyzátorové retorty podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Zobrazení ukazuje konstrukční uspořádání zařízení podle vynálezu, instalované mezi dvěma stěnami 6 a 7 zařízení pro tepelné zpracování, s katalyzátorovou retortou 1, vnitřním vytápěním 2 a krycí trubkou H. V podstatě trubkovitá katalyzátorová retorta 1 je vybavena přívodem 8 pro vstupní plyn, kterým například může být směs zemního plynu a vzduchu. Vnitřní objem katalyzátorové retorty 1 je z velké části naplněn katalyzátorovým materiálem 9, na kterém dochází k přeměně přiváděného vstupního plynu v plyn pracovní. U konce katalyzátorové retorty 1, ležícího naproti přívodu 8, jsou výstupní otvory 10 pro přeměnný plyn. Vstupní plyn protéká při provozu skrze katalyzátorový materiál 9, nacházející se v katalyzátorové retortě 1, a jako pracovní plyn z katalyzátorové retorty 1 vystupuje výstupními otvory 10. Vnitřní vytápění 2 je v katalyzátorové retortě 1 uloženo centrálně, přičemž může sestávat z hořáku s přívodem 16 směsi topného plynu a vedením 17 odpadních plynů. Celá katalyzátorová retorta 1 je obklopena krycí trubkou li a je v ní opěrným křížkem 12 a přírubou 13 koaxiálně a vystředěně upevněna. Při tom, jelikož má krycí trubka 11 větší, asi 1,1 násobný až dvojnásobný průměr, vzniká mezi katalyzátorovou retortou 1 a krycí trubkou 11 volný prostor 14. V krycí trubce 11, v blízkosti konce protilehlého konci, na kterém se na katalyzátorové retortě 1 nacházejí výstupní otvory 10

-2CZ 285210 B6 pro plyn, jsou průchozí otvory 15. Tím je venkovní stěna katalyzátorové retorty 11 téměř po celé délce ve styku se stále nově přitékajícím, čerstvě vznikajícím, ohřívaným pracovním plynem.

Činnost zařízení je podle vynálezu následující:

Má-li se provádět tepelné zpracování při teplotách například okolo 750 °C pod ochranným plynem, například žíhání kovových obrobků, přičemž se u zařízení pro tepelné zpracování může jednat o průběžnou pec, nastávají u konvenčního provedení s výrobou ochranného plynu prostřednictvím katalyzátorové retorty 1 úvodem vysvětlené problémy, tj. neúplná přeměna vstupního plynu na plyn pracovní a nebezpečí propálení při příliš vysokém vytápěcím výkonu. Při použití způsobu jakož i zařízení podle vynálezu je však možná bezproblémová příprava pracovního plynu. Při neměnném topném výkonu vlastního vytápění katalyzátorové retorty 1 se podle vynálezu dosáhne úroveň prohřívání katalyzátorového materiálu 9 v katalyzátorové retortě 1 o 10 až 20 % vyšší než při použití katalyzátorové retorty 1 bez krycí trubky 11 podle vynálezu. Vstupní plyn, směs zemního plynu a vzduchu, protéká přívodem 8 ve studeném stavu ke katalyzátorovému materiálu 9 a zde se po zahřátí mění v pracovní plyn, obsahující například CO/H2/N2, který výstupními otvory 10 pro plyn na konci katalyzátorové retorty 1 vtéká do volného prostoru 14 ohraničeného krycí trubkou 11. V tomto volném prostoru 14 teče pracovní plyn ke spodnímu konci katalyzátorové retorty 1 poněvadž se tam nacházejí průchozí otvory 15 krycí trubky 1_L Těmito průchozími otvory 15 vstupuje pak pracovní plyn do vnitřního prostoru pece. Tímto způsobem se dosáhne tepelné izolace katalyzátorové retorty 1 proti vnitřnímu prostoru pece, čímž se dosáhne shora uvedeného zvýšení úrovně teploty v katalyzátorové retortě

1.

Další výhodou pak je, že při způsobu podle vynálezu, popřípadě při realizaci vynálezu v zařízení podle vynálezu, je možno podstatně zjednodušit výměnu katalyzátorové retorty L Upraví-li se totiž zařízení podle vynálezu tak, aby krycí trubka 11 byla například na přírubě 13 spojena s katalyzátorovou retortou 1 rozebíratelným šroubovým spojením 18, zatímco přední konec katalyzátorové retorty 1 je uložen v krycí trubce 11 pouze volně ležící na opěrném kříži 12, tak se výměna katalyzátorové retorty 1 může provádět prakticky během provozu pracovní pece, poněvadž během této výměny krycí trubka 11 v peci zůstává a pec je současně v podstatě uzavřena. Tím je katalyzátorová retorta 1 velmi jednoduchým způsobem vyměnitelná během provozu ve vytápěné peci, čímž se snižují náklady spojené s tímto úkonem.

Vedle hlavní myšlenky vynálezu, totiž vytvořit izolační vrstvu mezi katalyzátorovou retortou 1, instalovanou v peci, a vnitřním prostorem pece, je toto zjednodušení údržby pecního zařízení s katalyzátorovými retortami konstruovanými podle vynálezu podstatným hlediskem při hospodářském hodnocení předloženého vynálezu.

Způsob podle vynálezu poskytuje tedy rozšíření možností přípravy pracovního plynu katalyzátorovými retortami 1, které ve většině praktických případů může být žádané a výhodné, přičemž se vzhledem k jednoduché údržbě a možnosti oprav tepelného pracovního zařízení dosahuje podstatného pokroku.

Claims (5)

1. Způsob přípravy pracovního plynu při tepelném zpracování, při kterém se pracovní plyn vyrábí v katalyzátorové retortě, umístěné v příslušné peci a vystavené teplotě pece, vyznačující se tím, že katalyzátorová retorta se ve vnitřním prostoru pece obklopí stínícím krytem a v katalyzátorové retortě vznikající pracovní plyn se vede z katalyzátorové retorty nejprve skrze volný prostor, vytvořený mezi katalyzátorovou retortou a stínícím krytem, a teprve pak se zavádí do vnitřního prostoru pece.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pracovní plyn ve stínícím krytu od výstupu z katalyzátorové retorty ke vstupu do pece vede co nejdelší cestou.

3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, zahrnující v podstatě trubkovitou katalyzátorovou retortu (1), vytápění (2), katalyzátorový materiál (9) a zařízení pro přívod a odvod plynu, jakož i výstupní otvory (10) pro vyrobený pracovní plyn, vyznačující se tím, že v podstatě trubkovitá katalyzátorová retorta (1) je obklopena stínícím krytem tvořeným krycí trubkou (11) nebo jiným dutým profilem, přičemž katalyzátorová retorta (1) i krycí trubka (11) nebo jiný dutý profil jsou v průřezu uspořádané tak, že jsou vůči sobě koaxiální a vystředěné a ve vzájemné kombinaci tvoří volný prostor (14), a že krycí trubka (11) nebo jiný dutý profil jsou opatřené průchozími otvory (15) pro vstup pracovního plynu do vnitřního prostoru pece.

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že průchozí otvory (15) jsou v krycí trubce (11) nebo jiném dutém profilu umístěné tak, že zajišťují vytvoření požadované co nej delší cesty proudění pracovního plynu mezi výstupem z katalyzátorové retorty (1), tvořeným výstupními otvory (10), a vstupem do vnitřního prostoru pece, tvořeným průchozími otvory (15).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že průchozí otvory (15) jsou v krycí trubce (11) nebo jiném dutém profilu umístěné na konci odvráceném od výstupních otvorů (10) katalyzátorové retorty (1).