Chauffage du réacteur à induction

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Chauffage du réacteur à induction - Chauffage des récipients chimiques

Nous avons plus de 20 ans d'expérience dans chauffage par induction et ont développé, conçu, fabriqué, installé et mis en service des systèmes de chauffage de cuves et de tuyaux dans de nombreux pays du monde entier.Le système de chauffage étant naturellement simple et très fiable, l'option de chauffage par induction doit être considérée comme le choix préféré.

Le chauffage par induction incarne toutes les commodités de l'électricité apportée directement au processus et transformée en chaleur exactement là où elle est nécessaire. Il peut être appliqué avec succès à pratiquement n'importe quel navire ou système de canalisation nécessitant une source de chaleur.

L'induction offre de nombreux avantages impossibles à obtenir par d'autres moyens et donne une efficacité de production améliorée de l'usine et de meilleures conditions de fonctionnement car il n'y a pas d'émission significative de chaleur vers l'environnement. Le système est particulièrement adapté aux processus de réaction de contrôle rapproché tels que la production de résines synthétiques dans une zone à risque.

Comme chacun cuve de chauffage par induction est fait sur mesure pour les besoins et les exigences spécifiques de chaque client, nous proposons différentes tailles avec des taux de chauffage différents. Nos ingénieurs ont de nombreuses années d'expérience dans l'évolution de la fabrication sur mesure systèmes de chauffage par induction pour une large gamme d'applications dans un large éventail d'industries. Les appareils de chauffage sont conçus pour répondre aux exigences précises du processus et sont construits pour un montage rapide sur le navire dans nos usines ou sur site.

AVANTAGES UNIQUES

• Aucun contact physique entre la bobine d'induction et la paroi de la cuve chauffée.
• Démarrage et arrêt rapides. Pas d'inertie thermique.
• Faible perte de chaleur
• Contrôle précis de la température du produit et de la paroi de la cuve sans surpression.
• Entrée d'énergie élevée. Idéal pour le contrôle automatique ou par microprocesseur
• Zone dangereuse sûre ou fonctionnement industriel standard sous tension secteur.
• Chauffage uniforme sans pollution à haut rendement.
• Faibles coûts de fonctionnement.
• Fonctionnement à basse ou haute température.
• Simple et flexible à utiliser.
• Maintenance minimale.
• Qualité de produit constante.
• Appareil de chauffage autonome sur le navire générant un minimum d'espace au sol.

Conceptions de serpentins de chauffage par induction sont disponibles pour convenir aux récipients et réservoirs métalliques de la plupart des formes et des formes actuellement utilisées. Allant de quelques centièmes à plusieurs mètres de diamètre ou de longueur. L'acier doux, l'acier doux plaqué, l'acier inoxydable solide ou les récipients non ferreux peuvent tous être chauffés avec succès. En général, une épaisseur de paroi minimale de 6 mm est recommandée.

Les conceptions de puissance des unités vont de 1KW à 1500KW. Avec les systèmes de chauffage par induction, il n'y a aucune limite sur l'entrée de densité de puissance. Toute limitation qui existe est imposée par la capacité maximale d'absorption de chaleur du produit, du procédé ou des caractéristiques métallurgiques du matériau de la paroi du récipient.

Le chauffage par induction incarne toutes les commodités de l'électricité apportée directement au processus et transformée en chaleur exactement là où elle est nécessaire. Comme le chauffage a lieu directement dans la paroi de la cuve en contact avec le produit et que les pertes de chaleur sont extrêmement faibles, le système est très efficace (jusqu'à 90%).

Le chauffage par induction offre de nombreux avantages impossibles à obtenir par d'autres moyens et donne une efficacité de production améliorée de l'usine et de meilleures conditions de fonctionnement car il n'y a pas d'émission significative de chaleur vers l'environnement.

Industries typiques utilisant le chauffage par induction:

• Réacteurs et bouilloires
• Revêtements adhésifs et spéciaux
• Chimie, gaz et pétrole
• Préparation des aliments
• Finition métallurgique et métallique

• Préchauffage de la soudure
• Enrobage
• Chauffage du moule
• Ajusté et non ajusté
• Assemblage thermique
• Séchage des aliments
• Chauffage des fluides de pipeline
• Chauffage et isolation des réservoirs et des navires

Le dispositif de chauffage en ligne à induction HLQ peut être utilisé pour les applications suivantes:

• Chauffage de l'air et du gaz pour la transformation chimique et alimentaire
• Chauffage au mazout chaud pour les huiles industrielles et comestibles
• Vaporisation et surchauffe: élévation instantanée de vapeur, basse et haute température / pression (jusqu'à 800 ° C à 100 bar)

Les projets précédents de navire et de chauffage continu comprennent:

Réacteurs et bouilloires, autoclaves, cuves de traitement, réservoirs de stockage et de décantation, bains, cuves et pots tranquilles, récipients sous pression, vapeurs et surchauffeurs, échangeurs de chaleur, tambours rotatifs, tuyaux, cuves chauffées à double combustible

Le précédent projet de chauffage en ligne comprend:

Réchauffeurs à vapeur super chauffés à haute pression, réchauffeurs d'air régénératifs, réchauffeurs d'huile de graissage, réchauffeurs d'huile comestible et d'huile de cuisson, réchauffeurs à gaz, y compris les réchauffeurs d'azote, d'azote, d'argon et de gaz catalytique riche (CRG)

Chauffage par induction est un procédé sans contact de chauffage sélectif de matériaux électriquement conducteurs en appliquant un champ magnétique alternatif pour induire un courant électrique, appelé courant de Foucault, dans le matériau, appelé suscepteur, chauffant ainsi le suscepteur. Le chauffage par induction est utilisé dans l'industrie métallurgique depuis de nombreuses années pour chauffer des métaux, par exemple la fusion, l'affinage, le traitement thermique, le soudage et le brasage. Le chauffage par induction est pratiqué sur une large gamme de fréquences, des fréquences de courant alternatif aussi basses que 50 Hz à des fréquences de dizaines de MHz.

A une fréquence d'induction donnée, l'efficacité de chauffage du champ d'induction augmente lorsqu'un chemin de conduction plus long est présent dans un objet. Les grandes pièces solides peuvent être chauffées à des fréquences plus basses, tandis que les petits objets nécessitent des fréquences plus élevées. Pour un objet de taille donnée à chauffer, une fréquence trop basse fournit un chauffage inefficace car l'énergie dans le champ d'induction ne génère pas l'intensité souhaitée des courants de Foucault dans l'objet. Une fréquence trop élevée, par contre, provoque un échauffement non uniforme car l'énergie dans le champ d'induction ne pénètre pas dans l'objet et les courants de Foucault ne sont induits qu'à ou près de la surface. Cependant, le chauffage par induction de structures métalliques perméables aux gaz n'est pas connu dans l'art antérieur.

Les procédés de l'art antérieur pour les réactions catalytiques en phase gazeuse nécessitent que le catalyseur ait une surface spécifique élevée pour que les molécules de gaz réactif aient un contact maximal avec la surface du catalyseur. Les procédés de l'art antérieur utilisent typiquement soit un matériau catalytique poreux, soit de nombreuses petites particules catalytiques, convenablement supportées, pour obtenir la surface spécifique requise. Ces procédés de l'art antérieur reposent sur la conduction, le rayonnement ou la convection pour fournir la chaleur nécessaire au catalyseur. Pour obtenir une bonne sélectivité de la réaction chimique, toutes les parties des réactifs doivent subir une température et un environnement catalytique uniformes. Pour une réaction endothermique, la vitesse de délivrance de chaleur doit donc être la plus uniforme possible sur tout le volume du lit catalytique. La conduction et la convection, ainsi que le rayonnement, sont intrinsèquement limités dans leur capacité à fournir la vitesse et l'uniformité nécessaires de fourniture de chaleur.

Le brevet GB 2210286 (GB '286), qui est typique de l'art antérieur, enseigne le montage de petites particules de catalyseur qui ne sont pas électriquement conductrices sur un support métallique ou le dopage du catalyseur pour le rendre électriquement conducteur. Le support métallique ou le matériau dopant est chauffé par induction et à son tour chauffe le catalyseur. Ce brevet enseigne l'utilisation d'un noyau ferromagnétique passant centralement à travers le lit de catalyseur. Le matériau préféré pour le noyau ferromagnétique est le fer silicium. Bien qu'utile pour des réactions allant jusqu'à environ 600 ° C, l'appareil du brevet GB 2210286 souffre de limitations sévères à des températures plus élevées. La perméabilité magnétique du noyau ferromagnétique se dégraderait considérablement à des températures plus élevées. Selon Erickson, CJ, «Handbook of Heating for Industry», pp 84–85, la perméabilité magnétique du fer commence à se dégrader à 600 C et disparaît effectivement de 750 C. Depuis, dans la disposition du GB '286, le Le champ dans le lit de catalyseur dépend de la perméabilité magnétique du noyau ferromagnétique, un tel agencement ne chaufferait pas efficacement un catalyseur à des températures supérieures à 750 C, et encore moins atteindre les plus de 1000 C nécessaires pour la production de HCN.

L'appareil du brevet GB 2210286 est également considéré comme chimiquement inapproprié pour la préparation de HCN. Le HCN est fabriqué en faisant réagir de l'ammoniac et un gaz hydrocarboné. On sait que le fer provoque la décomposition de l'ammoniac à des températures élevées. On pense que le fer présent dans le noyau ferromagnétique et dans le support de catalyseur à l'intérieur de la chambre de réaction du GB '286 provoquerait la décomposition de l'ammoniac et inhiberait, plutôt que favoriserait, la réaction souhaitée de l'ammoniac avec un hydrocarbure pour former HCN.

Le cyanure d'hydrogène (HCN) est un produit chimique important ayant de nombreuses utilisations dans les industries chimiques et minières. Par exemple, le HCN est une matière première pour la fabrication d'adiponitrile, d'acétone cyanohydrine, de cyanure de sodium et d'intermédiaires dans la fabrication de pesticides, de produits agricoles, d'agents chélateurs et d'aliments pour animaux. Le HCN est un liquide hautement toxique qui bout à 26 ° C et, en tant que tel, est soumis à des réglementations strictes en matière d'emballage et de transport. Dans certaines applications, le HCN est nécessaire dans des sites éloignés éloignés des installations de fabrication de HCN à grande échelle. L'expédition de HCN vers de tels endroits comporte des risques majeurs. La production du HCN sur les sites où il doit être utilisé éviterait les dangers rencontrés lors de son transport, de son stockage et de sa manutention. Une production sur site à petite échelle de HCN, en utilisant des procédés de l'art antérieur, ne serait pas économiquement réalisable. Cependant, la production sur site de HCN à petite et grande échelle est techniquement et économiquement réalisable en utilisant les procédés et l'appareil de la présente invention.

Le HCN peut être produit lorsque des composés contenant de l'hydrogène, de l'azote et du carbone sont réunis à des températures élevées, avec ou sans catalyseur. Par exemple, HCN est typiquement produit par la réaction de l'ammoniac et d'un hydrocarbure, une réaction qui est hautement endothermique. Les trois procédés commerciaux de fabrication de HCN sont les procédés Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), Andrussow et Shawinigan. Ces processus peuvent être distingués par la méthode de génération et de transfert de chaleur et par l'utilisation ou non d'un catalyseur.

Le procédé Andrussow utilise la chaleur générée par la combustion d'un gaz d'hydrocarbure et d'oxygène dans le volume du réacteur pour fournir la chaleur de réaction. Le procédé BMA utilise la chaleur générée par un processus de combustion externe pour chauffer la surface externe des parois du réacteur, qui à son tour chauffe la surface interne des parois du réacteur et fournit ainsi la chaleur de réaction. Le procédé de Shawinigan utilise un courant électrique circulant à travers des électrodes dans un lit fluidisé pour fournir la chaleur de réaction.

Dans le procédé Andrussow, un mélange de gaz naturel (un mélange de gaz d'hydrocarbure riche en méthane), d'ammoniac et d'oxygène ou d'air est mis à réagir en présence d'un catalyseur au platine. Le catalyseur comprend typiquement un certain nombre de couches de toile métallique en platine / rhodium. La quantité d'oxygène est telle que la combustion partielle des réactifs fournit une énergie suffisante pour préchauffer les réactifs à une température de fonctionnement supérieure à 1000 ° C ainsi que la chaleur de réaction requise pour la formation de HCN. Les produits de réaction sont HCN, H2, H2O, CO, CO2 et des traces de nitrites supérieurs, qui doivent ensuite être séparés.

Dans le processus BMA, un mélange d'ammoniac et de méthane s'écoule à l'intérieur de tubes en céramique non poreux constitués d'un matériau réfractaire à haute température. L'intérieur de chaque tube est doublé ou recouvert de particules de platine. Les tubes sont placés dans un four à haute température et chauffés de l'extérieur. La chaleur est conduite à travers la paroi en céramique jusqu'à la surface du catalyseur, qui fait partie intégrante de la paroi. La réaction est typiquement effectuée à 1300 ° C lorsque les réactifs entrent en contact avec le catalyseur. Le flux thermique requis est élevé en raison de la température de réaction élevée, de la grande chaleur de réaction et du fait qu'une cokéfaction de la surface du catalyseur peut se produire en dessous de la température de réaction, ce qui désactive le catalyseur. Etant donné que chaque tube a généralement un diamètre d'environ 1 ", un grand nombre de tubes est nécessaire pour répondre aux exigences de production. Les produits de réaction sont le HCN et l'hydrogène.

Dans le procédé de Shawinigan, l'énergie nécessaire à la réaction d'un mélange composé de propane et d'ammoniac est fournie par un courant électrique circulant entre des électrodes immergées dans un lit fluidisé de particules de coke non catalytiques. L'absence de catalyseur, ainsi que l'absence d'oxygène ou d'air, dans le processus de Shawinigan signifie que la réaction doit être conduite à des températures très élevées, généralement supérieures à 1500 degrés C.Les températures plus élevées requises imposent des contraintes encore plus importantes sur le matériaux de construction pour le processus.

Alors que, comme décrit ci-dessus, il est connu que HCN peut être produit par la réaction de NH3 et d'un gaz hydrocarboné, tel que CH4 ou C3H8, en présence d'un catalyseur métallique du groupe Pt, il existe toujours un besoin d'améliorer l'efficacité de ces procédés, et ceux qui y sont liés, afin d’améliorer l’économie de la production de HCN, notamment pour la production à petite échelle. Il est particulièrement important de minimiser la consommation d'énergie et la percée de l'ammoniac tout en maximisant le taux de production de HCN par rapport à la quantité de catalyseur de métal précieux utilisé. De plus, le catalyseur ne doit pas affecter de manière néfaste la production de HCN en favorisant des réactions indésirables telles que la cokéfaction. En outre, il est souhaitable d'améliorer l'activité et la durée de vie des catalyseurs utilisés dans ce procédé. De manière significative, une grande partie de l'investissement dans la production de HCN est dans le catalyseur du groupe du platine. La présente invention chauffe le catalyseur directement, plutôt qu'indirectement comme dans l'art antérieur, et accomplit ainsi ces desiderata.

Comme discuté précédemment, le chauffage par induction à fréquence relativement basse est connu pour fournir une bonne uniformité de fourniture de chaleur à des niveaux de puissance élevés à des objets qui ont des chemins de conduction électrique relativement longs. Lors de la fourniture de l'énergie de réaction à une réaction catalytique endothermique en phase gazeuse, la chaleur doit être directement fournie au catalyseur avec une perte d'énergie minimale. Les exigences d'une distribution de chaleur uniforme et efficace à une masse de catalyseur perméable aux gaz de grande surface semblent entrer en conflit avec les capacités du chauffage par induction. La présente invention est basée sur des résultats inattendus obtenus avec une configuration de réacteur dans laquelle le catalyseur a une nouvelle forme structurelle. Cette forme structurelle combine les caractéristiques de: 1) une longueur de trajet de conduction électrique effectivement longue, qui facilite un chauffage par induction directe efficace du catalyseur d'une manière uniforme, et 2) un catalyseur ayant une grande surface spécifique; ces caractéristiques coopèrent pour faciliter les réactions chimiques endothermiques. Le manque total de fer dans la chambre de réaction facilite la production de HCN par la réaction de NH3 et d'un gaz hydrocarboné.

Réacteurs de cuves de chauffage par induction