NO166211B - Plog. - Google Patents

Abstract

Plog med en innretning for forstilling av dreiepunktet (37) for plogen og for forstilling av traktorens faringspunkt (46). Innretningen innbefatter en leddfirkant. (35) med to langsgående stenger (2,3) og med et innstillingselement (16) for forstilling av leddfirkanten. Videre består innretningen av et på plogrammen (15) avstøttet innstillingselement (22) for innstilling av arbeidsbredden pr. legeme ved hjelp av et på rammen (15) lagret stillelement (64) som via en overføringsvektarm (67) korrigerer forstillingen av leddfirkanten og innstillingselementet, slik at arbeidsbredde og føringspunkt forblir uendret. Overføringsvektarmen er opplagret på leddfirkanten (35).

Description

Elektrodeanordning.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret elektrodeanordning for elektrisk opphetede lag eller sjikt. Mere spesielt vedrører den en forbedret elektrodeanordning for et elektrisk opp-hetet fluidumlag ved forgassing av hydrocarboner til koks og hydrogen. Og oppfinnelsen tar spesielt sikte på å- fjerne kortslutninger

mellom elektrodene og de omgivende isolerende vegger i elektrisk opphetede forgassingsreaktorer, hvilke tilslutt resulterer i at isolasjonen svikter.

På dette område er det kjent en rekke fremgangsmåter til

å omdanne petroleumfraksjoner til lette gassformige produkter, f.eks. hydrogen. Mens det i og for seg er en velkjent kjemisk prosess å omdanne f.eks. metan, eller sluttgass fra raffineringen, til hydrogen og koks, så vil de høye temperaturer som.kreves for å gi de forlangte

ydelser, ha til følge forholdsvis store omkostninger for tilførsel av den nødvendige varmeenergi. En rekke prosesser som teoretisk har vist seg å holde mål, vil når de betraktes fra et industrielt og kommersielt synspunkt, være uten praktisk verdi.i

Nyere fremskritt på dette område har visjt at på steder

■med forholdsvis billig elektrisk energi, f.eks. 4 til 6 øre/kwh, kan denne reaksjon utføres økonomisk ved å anvende elektrisk opphetede, tette fluidiserte lag av faste stoffer som holdes på reaksjonstempe-raturen.. Faststoffet opphetes ved å påføre en styrt elektrisk potensial eller spenning tvers over et eller flere partier av faststoff laget , idet dettes elektriske motstand har til' følge at det opphetes til de forlangte temperaturer. Størrelsen på spenningen Jigger normalt mellom 0,0/] og 400 volt/cm, fortrinnsvis mellom 1,2

og 8 volt/cm og styres :;lik at faststoffet motstandsopphetes uten påfølgende gnistutladninger inne i massen av faststoff. Den elektriske energi tilføres gjennom et flertall elektroder stukket inn i siden \ <k en tett fase av den fluidiserte koks. Elektro-fluid-reaktor-in arbeider i temperaturområdet mellom 1040 og 1540°C og i trykkområdet mellom 0,3<r>> og 35 kg/cm trykk. Hydrocarbon mates under driften inn i det tette lag i reaktoren og omjiannes kvantita-tivt til koks og hydrogengass etter en oppholdstid på ca. 0,2 til 30 sek. Faststoffet i det fluidiserte lag er fortrinnsvis kokspar-tikler fra en, fluid-forkoksning eller koks produsert etter oppfinnelsen

Men selv om disse elektrisk opphetede reaktorer med fluidiserte lag eller sjikt representerer en stor forbedring i forhold til tidligere kjente metoder og anlegg, så er de fremdeles en kilde til alvorlige driftsproblemer. Den vesentligste vanskelighet ved drift av elektriskopphetede fluidiserte lag ved'høye temperaturer, skyldes elektriske mangler og svikt, som følge av at i eller nær ved det fluidiserte lag nedbrytes den elektriske isolasjons egen-skaper hos de konstruksjonselementer som adskiller elektroder som arbeider med forskjellige potensialer. Disse nedbrytinger skyldes kortslutninger og har vist seg å smelte endog keramiske konstruksjonselementer som tjener til å oppta elektrodene og det,fluidiserte lag.

Kortslutninger oppstår når ledende materiale, såsom koks, fra det fluidiserte lag avsetter seg nær ved elektrodens område på eller inne i det isolerende ildfaste materiale som danner reaktorens vegg. Dette muliggjør en tiltagende strømgjennomgang gjennom det isolerende materiale. Ftterhvert som strømmen tiltar bevirker den at veggens temperatur stiger fordi veggen har et høyt opprinnelig motstandsnivå. Når derfor temperaturen stiger, vil de isolerende veggers motstand synke (materialets elektriske motstand er omvendt proporsjonal med dets' temperatur). Mere strøm vil således passere ved den lavere motstand og ytterligere øke temperaturen. Resultatet blir en hurtig tiltagende temperaturstigning som vil slutte bare når den fra isolasjonsmaterialet fjernede varme oppveier den varme som frembringes elektrisk, eller til materialet smelter.

Svikten i isolasjonsmaterialet i reaktorveggen på grunn

av kortslutninger fra elektrodene kan delvis reduseres ved at disse anbringes et lite stykke fra den isolerende vegg. En gasstrøm blåses mellom dette mellomrom og inn i reaktoren. Denne rensegass tjener til å fjerne varme fra den isolerende vegg og hindrer derved at motstand-temperatursyklusen kan akselerere på ikke kontrollerbar måte. Gasstrømmens energi tjener dessuten til å fjerne fluidisert materiale i laget, spesielt hydrocarboner, fra tomrommene i eller klaringene på den isolerende veggs overflate, og forebygger derved at der på disse steder samles opp elektrisk ledende materiale,

f.eks. koks. Gassen kan omfatte returhydrogen fra anlegget, inerte gasser (eksempelvis nitrogen, helium, argon etc), samt carbondioksyd, oksygen, luft, blandinger av disse gasser, eller hvilken som helst gass som ikke har en uheldig innvirkning på forgassingens reaktanter eller produkter. Det kan være heldig å bruke en gassblanding, som returhydrogen og luft eller damp. Luften eller dampen vil oksydere ethvert carbon som kan ha heftet seg til veggens eller elektrodens overflate, mens hydrogenet vil gjøre det mulig å opprettholde høyt gasstrykk i rensestrømmen uten at det anvendes overdrevne mengder av de aktive luft- eller dampkomponenter. Dette vil redusere uheldig gjensidig påvirkning mellom rensegassblandingen og materialet som behandles i det fluidiserte lag.

Det har nå vist seg at en elektrodeanordning, hvor hver enkelt elektrode skjermes av et porøst eller ikke porøst, ikke-

ledende ildfast materiale, eksempelvis elektrokorund, beryllium etc,

er langt mindre utsatt for elektrisk svikt selv ved forgassingstempe-raturer. Den ikke ledende hylse eller skjerm omgir elektroden mellom denne og den isolerende vegg og tjener som sperring eller barriere mot elektriske kortslutninger gjennom den isolerende foring. Hertil kommer at ved hylsens ikke porøse natur unngår man de ledningspro-blerner som oppstår når ledende materiale avsetter seg på veggflater.

Bruken av disse hylser muliggjør en sterk reduksjon1 i den mengde rensegass som kreves for å hindre elektrisk svikt eller sammenbrudd. Kombinasjonen av en ikke porøs, ikke ledende hylse med gassrensing eller -utblåsing er meget fordelaktig fordi den 'resulterer i den lengst mulige levetid for elektrodene med minimale utstyrs- og vedlikeholdsomkostninger.

Andre modifikasjoner og endringer av foreliggende oppfinnelse er mulige og lett å gjennomføre. Eksempelvis er det således mulig å anvende en ikke ledende hylse av porøst ildsfast materiale, f.eks. elektrokorund. Rensegassen føres da inn i reaktoren gjennom den porøse hylse. Strømmen av rensegass hindrer at ledende materiale avsetter seg i hylsens porer, samtidig som den tjener til å kjøle hylsen, elektroden og isolasjonen. På den annen side kan det anvendes porøse og ikke porøse, ikke ledende ildfaste hylser for å sikre mot elektrisk svikt selv under de mest stringente arbeidsforhold.

For å minske forbruket av rensegass er det også mulig å anvende kjøleinnretninger, f.eks. et kjøleelement eller en kjølekveil, for å bevirke kjøling av isolasjonen og elektroden. | I denne utførelse brukes det derfor bare så meget kjølegass som er tilstrekkelig til å hindre materialnedslag. Et hvilket som helst kjenjt kjølemiddel kan anvendes i elementet, men vann må ansees som det, beste på grunn av dets store spesifikke varme, lave pris og ikke korroderende egen-skaper. ■

Oppfinnelsen er i det følgende beskrevet under henvisning til tegningene som viser en rekke utførelser av elektrodeanordningen i en fluidsjikt-reaktor, forsynt med innløp for faststoff som skal fluidiseres, innløp for hydrocarboner som skal krakkes, utløp for • produktet og krakkede dampformige' produkter, samt med et flertall elektroder»

Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en elektrodeanordning med rensegassinnretning, kjøleelement og en ikke ledende, jikke porøs ildfast hylse. Fig. 2 er et lengdesnitt svarende til fig.j 1 gjennom en rensegassinnretning kombinert med en ikke ledende po^øs hylse. Fig. 3 viser en rensegassinnretning kombinert med av-vekslende porøse og ikke porøse, ikke ledende ildfaste hylser. Fig. 4 viser rensegassinnretningen kombinert med ikke porø.3 3, ikke ledende ildfaste hylser, mellom hvilke er anbi-agt et varmeledende element. Fig. 5 viser rensegassinnretningen kombinert med to typer av kjøleelementer.

Som vist i fig. 1 strekker en kompakt, langstrakt, sylindrisk elektrode 10 seg gjennom en horisontal åpning i reaktorveggen 11. Denne, består av to seksjoner, metallkappen 12 og isolasjonsmaterialet 13. Fortrinnsvis er isolasjonen 13, som har kontakt med det fluidiserte sjikt, glasert for å minske nedslaget av koks eller lignende partikler. Energi til elektroden 10 tilføres gjennom ledningen 14. En klemme 15 eller lignende bestående av elektrisk ikke ledende materiale og forsynt med isolasjon på steder hvor den har kontakt med elektroden 10 eller metallkappen 12, holder elektroden 10 på plass og tjener dessuten til tetning mot faststoff-lekasje og til elektrodeforbindelse. Elektroden er anbragt i veggens 11 åpning-på sådan måte at det b~lir et rom eller en kanal mellom dens sylindriske overflate og. veggåpningens innerside. Til denne kanal er tilsluttet innløp for rensegass som strømmer videre gjennom kanalen og inn i det fluidiserte sjikt i reaktorens indre 18.

Det nye trekk i fig. 1 utgjøres av den ikke porøse., ikke ledende ildfaste hylse 22 som omgir elektrodens 10 innstikkende endeparti. Hylsen 22 består av ildfas^materiale, som elektrokorund, beryllium eller lignende. Etter denne utførelse er et kjøleelement 19, med innløp og utløp 20 resp. 21 for kjølemiddel, anbragt rundt elektroden 10, men bakenfor hylsen 22. Rensegass strømmer inn i kanalen 16 gjennom innløp 17. Hylsen 22 kan anbringes slik at den deler kanalen i to konsentriske sylindre l6a og 16 Det er derfor nødvendig å anvende et ekstra rensegassinnløp ly for å

kunne føre gass inn i begge de to kanaler l6a og 16 . Imidlertid kan hylsen 22 også ligge an mot innersiden av isolasjonen 13 slik at man bare får en enkelt rensekanal 16 mellom elektroden 10 og hylsen 22. Det skal bemerkes at hylsen 22 strekker seg forbi reaktorens vegg og inn i dennes indre. Herved forøkes hylsens virkning som elektrisk sperring eller barriere mellom elektroden og reaktorveggen. Videre kan hylsen 22 strekke seg lengere inn i reaktorens indre enn elektroden 10.

. Fig. 2 viser bruken av en porøs ildfast hylse

22a rundt elektroden 10. Et passende materiale for en slik hylse er aluminiumoksyd med porer hvis diameter ligger mellom 50 og 50C mikroner. Rensegassens innløp 1" er ført direkte inn i den porøse hylse. Gassen, som brukes både til kjøling og til å hindre

I

avsetning av koks eller lignende strømmer gjennom hylsen 22a og derpå inn i reaktorens indre 18. Gassen virker som en effektiv isolator mellom det fluidiserte sjikt og hylsen- og reduserer hastigheten av varmeoverføringen ved ledning fra sjiktet og inn i hylsen 22a. Rensegassen kan også tjene til å forgasse carbonav-setninger og ellers til å kontrollere og styre atmosfæren rundt elektroden for å beskytte elektroden og/eller isolasjonen mot å angripes. Hylsen 22a ligger an mot såvel isolasjonens innerside som mot enden av elektroden. Men som i fig. 1 kan det også anbringes kanaler 16 som ekstra rensegass kan føres gjennom.

Fig. 3 viser en konsentrisk hylsealnordning. Her er elektroden 10 omgitt av rensegasskanalen 16, den :ikke porøse, ikke ledende ildfaste hylse 22 omgitt av den porøse,j ikke ledende ildfaste hylse 22a som på sin side er omgitt av en ikke porøs,

ikke ledende ildfast hylse 22'. Rensegass tilføres kanalen 16 gjennom ledningen 17, mens ledningen 17' tilfører den gass som skal passere gjennom den porøse hylse 22a. Som tidligere utnyttes også her rensegassen til såvel kjøling av isolasjonens og elektrodens overflater som til å hindre avsetting av fremmedstoff eller

-materiale i rommet mellom elektroden og den isolerende vegg.

Den indre ildfaste hylse 22 danner.en skillevegg mellom gassene som strømmer inn i reaktoren gjennom kanalen 16 og de som strømmer gjennom den porøse hylse 22a.

Elektrodeanordningen etter fig. 4 omfatter en innretning for rensegass med to konsentrisk adskilte1, sylindriske, ikke porøse, ikke ledende hylser 22 og 22' og et varmeledende kjøle-element 19 i rommet mellom disse hylser. Rensegassen tjener til såvel kjøling av isolasjonens og elektrodens overflate som til å hindre at fremmedstoff avsetter seg i mellomrommet mellom den isolerende vegg og elektroden. Den ikke porøse; ikke ledende ildfaste sylindriske hylse 22 ligger konsentrisk rundt elektroden 10 og gasskanalen 16. Den ikke porøse, ikke ledende hylse 22' ligger utenfor og i avstand fra hylsen 22, men i samme forhold til elektroden 10 og gasskanalen 16. Rensegassen tjener her til å kjøle elektroden 10 og hylsen 22. Kjøleelementet 19 slutter i samme avstand fra reaktorens indre 18 som elektroden 10 og 'tjener til å kjøle de to hylser 22 og 22'. Kjølegassen føres inn 1 og ut av kjøleelementet gjennom ledningen 20 resp. 21.

Elektrodeanordningen etter fig. 5 omfatter en sylindrisk, ikke porøs, ikke ledende, ildfast hylse 22' som Ugger béliggende sylindrisk, ikke porøst kjøleelement 22 som delvis består av et varmeledende parti - eksempelvis av metall med en indre kanal - og delvis av et ikke elektrisk ledende ildfast hylseparti beliggende ved elektrodens 10 forende. Mellom de to hylser 22 og 22' er det anbragt et porøst kjøleelement 22a av den foran beskrevne type. Også her kan kanalen 16 for rensegassen rundt elektroden 10 danne en ekstra kjøleinnretning. Det varmeledende parti av kjøleelementet 22 beliggende rundt elektroden 10 kjøler hylsene 22a og 22' ved sirkulasjon av kjølevæske gjennom den inn-vendige kanal via innløpsledningen 20 og utløpsledningen 21.

Ved en prøve med utførelsen etter fig. 1 hersket følgende driftsforhold: HOnvVtime (5000 SCF/Hr) metan ble ved 1150°C krakket eller spaltet ved å føre elektrisk strøm gjennom et fluidisert lag av koks for å frembringe °S koks. Hylsen 22 av ikke porøst, ikke ledende ildfast materiale av den foran beskrevne type, hadde en avstand fra elektroden 10 og fra isolasjonen 13 på 0,75 mm' Rensegass .bestående av hydrogen strømmet gjennom kanalene 16a og 16 med en hastighet på 0,57 til 5.7 m^/time (20 - 200 CFH) fortrinnsvis 1,7 m^/time (60 CFH). Videre raget hylsen 22 ca. 19mm forbi veggen 11 inn i reaktorens indre 18. Kjøleelementet 19 omgår elektroden på samme måte som hylsen 22, men var anbragt foran denne i forhold til reaktoren, og kjølevann sirkulerte gjennom elementet med en hastighet på 4 lit./min (.1,0 gpm) .

I fig. 2 består hylsen 22a av porøs, ikke ledende ildfast elektrokorund som i det vesentlige fyller rommet mellom elektroden 10 og den isolerende vegg 11. Rensegassen er hydrogen som passerer gjennom porer med en størrelse på 100 til 200 mikroner i hylsen 22a med en hastighet på 8,5 m^/time (300 SCF/Hour) ved krakking under de samme forhold som nevnt i forbindelse med fig. 1.

Ved utførelsen etter fig. 3 °le under de samme driftsforhold som i fig. 1, en rensegass bestående av hydrogen med en hastighet på 8,5 nP/time (300 SCF/Hour) ført gjennom kanalen 16 som hadde en tykkelse på 0,75 :m- Hylsene 22, 22a og 22' samt veggen 11 ligger uten mellomrom an mot hverandre. Den samme gass ble ført gjennom den porøse hylse 22a med en hastighet på 8,5 m^/time. Hylsene 22 og 22a raget ca. 19 mm innover forbi veggen 11.

Ved utførelsen etter fig. 4 hadde kanalen 16, mellom elektroden 10 og den ikke porøse, ikke ledende hylse 22, en tykkelse på 0,75 ram °S ble gjennomstrømmet av en av hydrogen be-

stående rensegass med en hastighet på 8,5 m^/time. i Hylsene 22

og 22' raget 19 mm inn forbi veggen 11 i reaktoren. I det mellom

1

hylsene 22 og 22' beliggende kjøleelement 19 sirkulerte kjølemidlet med en hastighet på 4 liter/min.

Ved utførelsen etter fig. 5 hadde'kanalen 16,

mellom elektroden 10 og hylsen 22 og kjøleelementet,19, en tykkelse på 0,75 rnm° I kjøleelementet sirkulerte kjølemidlet med en hastig-

het på 4 liter/min. Rensegassen av hydrogen hådde en hastighet på

8,5 m^/time gjennom kanalen 16 og hylsene 22 og 22a stakk 19 mm inn i reaktorens indre.

Tilslutt skal bemerkes at foreliggende oppfinn-

else- har følgende fordeler like over for tidligere kjente apparater på dette område: 1

1. Den forebygger effektivt elektrisk svikt' som

skyldes kortslutning mellom elektrodene gjennom, eller på over-

flaten av isolasjonen ved hjelp av forholdsvis billig materiale.

2. Den forebygger avsetting eller nedslag av

fremmedpartikler på eller ved elektrodeanordningen.;

3. Elektroden og den tilstøtendei isolerende vegg

får effektiv kjøling hvorved fortløpende akkumulerende motstands-

temperatur blir forhindret. j

Selv om oppfinnelsen spesielt egner seg til

bruk ved elektrisk opphetede fluidiserte lag til forgassing av hydrocarboner, så kan den også anvendes ved elektrisk opphetede faste og bevegelige lag. Reaksjonsprosesser med elektrisk opphetede lag, som ved fremstillingen av carbondisulfid, hydrogencyanid,

kalsiumkarbid, samt andre prosesser som avsvovling,; kalsinering,

røstning og stålfremstilling, er ytterligere områder hvor fore-

liggende oppfinnelse med fordel kan anvendes.

Claims (17)

1. Elektrodeanordning til en med høy temperatur arbeidende reaktor for fluidiserte lag eller sjikt, omfattende en reaktorvegg med en gjennomgående åpning og en langstrakt elektrode som står på tvers og har sin forreste ende stikkende gjennom åpningen, karakterisert vedet kjøleelement (19) hvis diameter ligger mellom elektrodens- og veggåpningens diameter,,

og som omgir elektroden periferielt og delvis omfatter en elektrisk ikke ledende varmebestandig hylse (22) som omgir den forreste del av elektroden og delvis en varmeledende hylse(22a) med en indre passasje, hvilket kjøleelement er anbragt på sådan måte at det dannes en ringformet kanal (16) mellom kjøleelementets innside og elektroden, samt gassinnløp (17) som på kjent måte tjener til å føre rensegass til den ringformede kanal for å bevirke kjøling.

2. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at kjøleelementets (19) ytre diameter er så meget mindre enn veggåpningens diameter at det mellom veggåpningens inn side og hylsenes utside fremkommer en ekstra ringformet kanal (16».) som også tjener til.gjennomstrømning av rensegass.

3. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ikke ledende ildfaste hylseparti av kjøleelementet (15) ikke er porøst.

4. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ikke ledende ildfaste hylseparti av kjøleelementet (19) er den eneste hylse som er anbragt inne i veggåpningen.

5. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ikke ledende ildfaste hylseparti (22) av kjøleelementet (19) strekker seg forbi elektrodens forende.

6. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ikke ledende ildfaste hylseparti (22) av kjøleelementet (19) er porøst og tjener til å oppta en rensegasstrøm gjennom dets indre.

7. Elektrodeanordning etter krav 6, karakterisert ved at den porøse hylse (22a) danner hele kjøleele-mentet og utfyller hele den ringformede kanal (16) i reaktorens vegg.

8. Elektrodeanordning etter krav 6,karakterisert ved at den porøse ildfaste hylse (22a) er anbragt inne i den ringformede kanal (16) sammen med minst en elektrisk ikke ledende, ikke porøs ildfast hylse (22) av mindre dimensjon slik at denne hylse blir liggende mellom den porøse hylse og elektroden (10).

9. Elektrodeanordning etter krav 6, karakterisert ved at den porøse ildfaste hylse er anbragt mellom flere elektrisk ikke ledende, ikke porøse ildfaste hylser.

10. Elektrodeanordning etter krav 9>karakterisert ved at der er anordnet to elektrisk ikke ledende, ikke porøse ildfaste hylser.

11. Elektrodeanordning etter krav 9»karakterisert ved at der mellom elektroden (10) og den nærliggende elektrisk ikke ledende, ikke porøse ildfaste hylse (22) er anordnet en ringformet kanal eller et ringformet rom (16).

12. Elektrodeanordning etter krav 9 eller 11, k a r a k-" terisert ved at den nærliggende elektrisk ikke ledende, ikke porøse ildfaste hylse (22) utgjøres delvis av et,varmeledende parti (19) med en indre passasje for gjennomstrømning av et kjøle-middel for å bevirke effektiv kjøling.

13. Elektrodeanordning etter krav 1, karakterisert ved at flere enn ett kjøleelement (17,19) periferielt omgir elektroden (10), hvilke elementer omfatter en elektrisk ikke ledende ildfast hylse (22) som omgir elektroden og en varmeledende hylse (19) med en indre passasje og anbragt periferielt på sådan måte at et parti av dens utside blir liggende i flukt med et parti av den ildfaste hylses (22) overflate, hvilke kjøleele-menter er slik beliggende inne i veggåpningen at det fremkommer en ringformet kanal (16) mellom kjøleelementenes innsider og elektroden.

14. Elektrodeanordning etter krav 13, karakterisert ved to ildfaste hylser (22,22a) en på hver side av den varmeledende hylse.

15. Elektrodeanordning etter krav 14, karakterisert ved at de ildfaste hylser (22) ikke er porøse.

16. Elektrodeanordning etter krav 14, karakterisert ved at den ildfaste hylse (22') med større diameter enn den varmeledende hylse (19) ligger an mot reaktorens vegg (13) så det ikke dannes noen kanal for rensegasstrøm mellom veggen og den varmeledende hylse (19)-

17. Elektrodeanordning etter krav 13, karakterisert ved at den ildfaste hylse (22) strekker seg forbi elektrodens indre ende og at elektroden (10) rager godt og vel inn i reaktorens indre.