Inductieverwarmingsvaten Reactoren

Omschrijving

Inductieverwarmingsreactoren Tankschepen

We hebben meer dan 20 jaar ervaring in inductieverwarming en hebben scheeps- en buisverwarmingssystemen ontwikkeld, ontworpen, vervaardigd, geïnstalleerd en in gebruik genomen in vele landen over de hele wereld.

Omdat het verwarmingssysteem van nature eenvoudig en zeer betrouwbaar is, verdient de optie van verwarming door inductie de voorkeur.

Inductieverwarming omvat alle gemakken van elektriciteit die rechtstreeks naar het proces wordt geleid en wordt omgezet in warmte, precies daar waar het nodig is. Het kan met succes worden toegepast op vrijwel elk vat of leidingsysteem dat een warmtebron nodig heeft.

Inductie biedt vele voordelen die met andere middelen niet kunnen worden bereikt en geeft een verbeterde productie-efficiëntie van de fabriek en betere bedrijfsomstandigheden aangezien er geen significante emissie van warmte naar de omgeving is. Het systeem is met name geschikt voor nauwkeurige reactieprocessen zoals de productie van kunstharsen in een gevarenzone.

Zoals elke inductie verwarmingsvat is op maat gemaakt voor de specifieke behoeften en vereisten van elke klant, we bieden verschillende maten met verschillende opwarmsnelheden. Onze ingenieurs hebben jarenlange ervaring met het ontwikkelen van op maat gemaakte inductieverwarmingssystemen voor een breed scala aan toepassingen in een breed scala van industrieën. Verwarmers zijn ontworpen om te voldoen aan de precieze vereisten van het proces en zijn geconstrueerd om snel op het vat te passen, hetzij in onze fabriek, hetzij ter plaatse.

UNIEKE VOORDELEN

• Geen fysiek contact tussen inductiespoel en verwarmde vatwand.
• Snelle start en stop. Geen thermische inertie.
• Laag warmteverlies
• Nauwkeurige regeling van de temperatuur van het product en de vaatwand zonder overspuiten.
• Hoge energie-input. Ideaal voor automatische of microprocessorbesturing
• Veilige gevarenzone of standaard industriële werking bij netspanning.
• Verontreinigingsvrije gelijkmatige verwarming met hoog rendement.
• Lage gebruikskosten.
• Werken bij lage of hoge temperaturen.
• Eenvoudig en flexibel te bedienen.
• Minimaal onderhoud.
• Constante productkwaliteit.
• Zelfstandige verwarming op het schip waardoor er minimaal vloeroppervlak nodig is.

Inductie verwarmingsspiraal ontwerpen zijn beschikbaar voor metalen vaten en tanks van de meeste vormen en vormen die momenteel worden gebruikt. Variërend van enkele centimeters tot enkele meters in diameter of lengte. Zacht staal, bekleed zacht staal, massief roestvrij staal of non-ferro vaten kunnen allemaal met succes worden verwarmd. Over het algemeen wordt een minimale wanddikte van 6 mm aanbevolen.

Eenheidsclassificatieontwerpen variëren van 1KW tot 1500KW. Bij inductieverwarmingssystemen is er geen limiet aan de input van vermogensdichtheid. Elke bestaande beperking wordt opgelegd door de maximale warmteabsorptiecapaciteit van het product, het proces of de metallurgische eigenschappen van het materiaal van de vaatwand.

Inductieverwarming omvat alle gemakken van elektriciteit die rechtstreeks naar het proces wordt gevoerd en wordt omgezet in warmte, precies daar waar het nodig is. Omdat de verwarming direct in de vatwand in contact met het product plaatsvindt en de warmteverliezen extreem laag zijn, is het systeem zeer efficiënt (tot 90%).

Inductieverwarming biedt een groot aantal voordelen die met andere middelen niet kunnen worden bereikt en geeft een verbeterde productie-efficiëntie van de installatie en betere bedrijfsomstandigheden aangezien er geen significante emissie van warmte naar de omgeving is.

Typische industrieën die inductieprocesverwarming gebruiken:

• Reactoren en waterkokers
• Lijm en speciale coatings
• Chemie, gas en olie
• Voedselverwerking
• Metallurgische en metalen afwerking

• Voorverwarmen van lassen
• Coating
• Vormverwarming
• Aanpassen en uit elkaar halen
• Thermische montage
• Voedsel drogen
• Pijpleiding vloeistof verwarming
• Verwarming en isolatie van tanks en vaten

De HLQ Induction In-Line Heater-opstelling kan worden gebruikt voor onder meer:

• Lucht- en gasverwarming voor chemische en voedselverwerking
• Hete olie verwarming voor proces- en eetbare oliën
Verdamping en oververhitting: onmiddellijke stoomverhoging, lage en hoge temperatuur / druk (tot 800 ° C bij 100 bar)

Eerdere projecten voor vaartuigen en continue verwarming omvatten:

Reactoren en ketels, autoclaven, procesvaten, opslag- en bezinktanks, baden, vaten en kookpotten, drukvaten, dampen en oververhitters, warmtewisselaars, roterende vaten, leidingen, verwarmde vaten met dubbele brandstof

Eerdere In-Line Heater-projecten omvatten:

Hogedruk superverwarmde stoomverwarmers, regeneratieve luchtverwarmers, smeeroliekachels, eetbare olie- en bakoliekachels, gaskachels inclusief stikstof, stikstofargon en katalytisch rijk gas (CRG) kachels.

Inductieverwarming is een contactloze methode voor het selectief verwarmen van elektrisch geleidende materialen door een wisselend magnetisch veld aan te leggen om een ​​elektrische stroom op te wekken, bekend als een wervelstroom, in het materiaal, bekend als een susceptor, waardoor de susceptor wordt verwarmd. Inductieverwarming wordt in de metallurgische industrie al vele jaren gebruikt voor het verwarmen van metalen, zoals smelten, raffineren, warmtebehandeling, lassen en solderen. Inductieverwarming wordt toegepast over een breed frequentiebereik, van AC-powerline-frequenties zo laag als 50 Hz tot frequenties van tientallen MHz.

Bij een gegeven inductiefrequentie neemt het verwarmingsrendement van het inductieveld toe wanneer een langer geleidingspad aanwezig is in een object. Grote massieve werkstukken kunnen worden verwarmd met lagere frequenties, terwijl kleine objecten hogere frequenties nodig hebben. Voor een te verwarmen object van een bepaalde grootte levert een te lage frequentie inefficiënte verwarming op, aangezien de energie in het inductieveld niet de gewenste intensiteit van wervelstromen in het object genereert. Een te hoge frequentie veroorzaakt daarentegen een ongelijkmatige verwarming, aangezien de energie in het inductieveld niet in het object doordringt en wervelstromen alleen op of nabij het oppervlak worden geïnduceerd. Inductieverwarming van gasdoorlatende metalen constructies is echter niet bekend in de stand van de techniek.

Werkwijzen volgens de stand van de techniek voor katalytische reacties in de gasfase vereisen dat de katalysator een groot oppervlak heeft opdat de reactiegasmoleculen maximaal contact hebben met het katalysatoroppervlak. De bekende werkwijzen gebruiken typisch ofwel een poreus katalysatormateriaal of vele kleine katalytische deeltjes, op geschikte wijze ondersteund, om het vereiste oppervlak te bereiken. Deze bekende werkwijzen berusten op geleiding, straling of convectie om de nodige warmte aan de katalysator te leveren. Om een ​​goede selectiviteit van de chemische reactie te bereiken, moeten alle delen van de reactanten een uniforme temperatuur en katalytische omgeving ervaren. Voor een endotherme reactie moet de snelheid van warmteafgifte daarom zo gelijkmatig mogelijk zijn over het gehele volume van het katalytische bed. Zowel geleiding als convectie, evenals straling, zijn inherent beperkt in hun vermogen om de noodzakelijke snelheid en uniformiteit van warmteafgifte te verschaffen.

GB octrooi 2210286 (GB '286), dat typerend is voor de stand van de techniek, leert het monteren van kleine katalysatordeeltjes die niet elektrisch geleidend zijn op een metalen drager of het doteren van de katalysator om deze elektrisch geleidend te maken. De metalen drager of het doteringsmateriaal wordt door inductie verwarmd en verwarmt op zijn beurt de katalysator. Dit octrooi leert het gebruik van een ferromagnetische kern die centraal door het katalysatorbed gaat. Het voorkeursmateriaal voor de ferromagnetische kern is siliciumijzer. Hoewel nuttig voor reacties tot ongeveer 600 ° C, lijdt het apparaat van GB octrooi 2210286 aan ernstige beperkingen bij hogere temperaturen. De magnetische permeabiliteit van de ferromagnetische kern zou aanzienlijk verslechteren bij hogere temperaturen. Volgens Erickson, CJ, "Handbook of Heating for Industry", pp 84-85, begint de magnetische permeabiliteit van ijzer af te nemen bij 600 ° C en is deze effectief afgenomen met 750 ° C. Aangezien, in de opstelling van GB '286, de magnetische veld in het katalysatorbed afhangt van de magnetische permeabiliteit van de ferromagnetische kern, een dergelijke opstelling zou een katalysator niet effectief verhitten tot temperaturen boven 750 ° C, laat staan ​​de meer dan 1000 ° C bereiken die nodig is voor de productie van HCN.

Aangenomen wordt dat het apparaat van GB octrooi 2210286 ook chemisch ongeschikt is voor de bereiding van HCN. HCN wordt gemaakt door ammoniak en een koolwaterstofgas te laten reageren. Het is bekend dat ijzer de ontleding van ammoniak veroorzaakt bij verhoogde temperaturen. Aangenomen wordt dat het ijzer dat aanwezig is in de ferromagnetische kern en in de katalysatordrager in de reactiekamer van GB '286 ontleding van de ammoniak zou veroorzaken en de gewenste reactie van ammoniak met een koolwaterstof om HCN te vormen eerder zou remmen dan bevorderen.

Waterstofcyanide (HCN) is een belangrijke chemische stof met veel toepassingen in de chemische en mijnindustrie. HCN is bijvoorbeeld een grondstof voor de productie van adiponitril, acetoncyaanhydrine, natriumcyanide en tussenproducten bij de productie van pesticiden, landbouwproducten, chelaatvormers en diervoeder. HCN is een zeer giftige vloeistof die kookt bij 26 graden Celsius en als zodanig onderworpen is aan strenge verpakkings- en transportvoorschriften. In sommige toepassingen is HCN nodig op afgelegen locaties ver weg van grootschalige HCN-productiefaciliteiten. Het verzenden van HCN naar dergelijke locaties brengt grote gevaren met zich mee. De productie van het HCN op locaties waar het zal worden gebruikt, zou de gevaren vermijden die optreden bij het transport, de opslag en de behandeling. Kleinschalige productie van HCN ter plaatse, met gebruikmaking van werkwijzen volgens de stand van de techniek, zou economisch niet haalbaar zijn. Zowel kleinschalige als grootschalige productie van HCN op locatie is echter technisch en economisch haalbaar met gebruikmaking van de werkwijzen en apparatuur van de onderhavige uitvinding.

HCN kan worden geproduceerd wanneer verbindingen die waterstof, stikstof en koolstof bevatten bij hoge temperaturen worden samengebracht, met of zonder katalysator. HCN wordt bijvoorbeeld typisch gemaakt door de reactie van ammoniak en een koolwaterstof, een reactie die zeer endotherm is. De drie commerciële processen voor het maken van HCN zijn de Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), de Andrussow en de Shawinigan-processen. Deze processen kunnen worden onderscheiden door de methode van warmteopwekking en -overdracht, en door of een katalysator wordt gebruikt.

Het Andrussow-proces gebruikt de warmte die wordt gegenereerd door verbranding van een koolwaterstofgas en zuurstof in het reactorvolume om de reactiewarmte te leveren. Het BMA-proces gebruikt de warmte die wordt gegenereerd door een extern verbrandingsproces om het buitenoppervlak van de reactorwanden te verwarmen, dat op zijn beurt het binnenoppervlak van de reactorwanden verwarmt en zo de reactiewarmte levert. Het Shawinigan-proces gebruikt een elektrische stroom die door elektroden in een wervelbed stroomt om de reactiewarmte te leveren.

In het Andrussow-proces wordt een mengsel van aardgas (een koolwaterstofgasmengsel met een hoog methaangehalte), ammoniak en zuurstof of lucht omgezet in aanwezigheid van een platinakatalysator. De katalysator omvat typisch een aantal lagen platina / rhodium draadgaas. De hoeveelheid zuurstof is zodanig dat de gedeeltelijke verbranding van de reactanten voldoende energie levert om de reactanten voor te verwarmen tot een werktemperatuur boven 1000 ° C, evenals de vereiste reactiewarmte voor HCN-vorming. De reactieproducten zijn HCN, H2, H2O, CO, CO2 en sporenhoeveelheden hogere nitrieten, die vervolgens moeten worden afgescheiden.

Bij het BMA-proces stroomt een mengsel van ammoniak en methaan in niet-poreuze keramische buizen die zijn gemaakt van vuurvast materiaal voor hoge temperaturen. De binnenkant van elke buis is bekleed of bedekt met platina-deeltjes. De buizen worden in een oven op hoge temperatuur geplaatst en extern verwarmd. De warmte wordt door de keramische wand naar het katalysatoroppervlak geleid, dat een integraal onderdeel van de wand is. De reactie wordt typisch uitgevoerd bij 1300 ° C terwijl de reactanten in contact komen met de katalysator. De vereiste warmteflux is hoog vanwege de verhoogde reactietemperatuur, de grote reactiewarmte en het feit dat verkooksing van het katalysatoroppervlak kan optreden onder de reactietemperatuur, waardoor de katalysator wordt gedeactiveerd. Omdat elke buis typisch ongeveer 1 in diameter is, is een groot aantal buizen nodig om aan de productievereisten te voldoen. Reactieproducten zijn HCN en waterstof.

In het Shawinigan-proces wordt de energie die nodig is voor de reactie van een mengsel bestaande uit propaan en ammoniak geleverd door een elektrische stroom die tussen elektroden stroomt die zijn ondergedompeld in een gefluïdiseerd bed van niet-katalytische cokesdeeltjes. De afwezigheid van een katalysator, evenals de afwezigheid van zuurstof of lucht, in het Shawinigan-proces betekent dat de reactie moet worden uitgevoerd bij zeer hoge temperaturen, meestal hoger dan 1500 ° C.De vereiste hogere temperaturen leggen nog grotere beperkingen op de constructiematerialen voor het proces.

Hoewel, zoals hierboven beschreven, bekend is dat HCN kan worden geproduceerd door de reactie van NH3 en een koolwaterstofgas, zoals CH4 of C3H8, in aanwezigheid van een Pt-groepmetaalkatalysator, is er nog steeds een behoefte om de efficiëntie van dergelijke processen, en aanverwante processen, om de economie van HCN-productie te verbeteren, vooral voor kleinschalige productie. Het is vooral belangrijk om het energieverbruik en de ammoniakdoorbraak te minimaliseren en tegelijkertijd de HCN-productiesnelheid te maximaliseren in vergelijking met de hoeveelheid gebruikte edelmetaalkatalysator. Bovendien mag de katalysator de productie van HCN niet nadelig beïnvloeden door ongewenste reacties zoals verkooksing te bevorderen. Verder is het gewenst om de activiteit en levensduur van katalysatoren die bij deze werkwijze worden gebruikt, te verbeteren. Het is veelbetekenend dat een groot deel van de investering in de productie van HCN in de platinagroepkatalysator zit. De onderhavige uitvinding verwarmt de katalysator direct, in plaats van indirect zoals bij de stand van de techniek, en bereikt aldus deze wensen.

Zoals eerder besproken, is bekend dat inductieverwarming met relatief lage frequentie een goede uniformiteit van warmteafgifte bij hoge vermogensniveaus verschaft aan objecten die relatief lange elektrische geleidingspaden hebben. Wanneer de reactie-energie wordt geleverd aan een endotherme katalytische reactie in de gasfase, moet de warmte rechtstreeks aan de katalysator worden geleverd met minimaal energieverlies. De vereisten van uniforme en efficiënte warmteafgifte aan een gasdoorlatende katalysatormassa met een groot oppervlak lijken in strijd te zijn met de mogelijkheden van inductieverwarming. De onderhavige uitvinding is gebaseerd op onverwachte resultaten die zijn verkregen met een reactorconfiguratie waarin de katalysator een nieuwe structurele vorm heeft. Deze structurele vorm combineert de kenmerken van: 1) een effectief lange elektrische geleidingspadlengte, die efficiënte directe inductieverwarming van de katalysator op een uniforme manier mogelijk maakt, en 2) een katalysator met een groot specifiek oppervlak; deze kenmerken werken samen om endotherme chemische reacties te vergemakkelijken. Het volledige gebrek aan ijzer in de reactiekamer vergemakkelijkt de productie van HCN door de reactie van NH3 en een koolwaterstofgas.

nductie verwarmingsvaten reactoren