Induktionsheizreaktortankbehälter

Wir haben über 20 Jahre Erfahrung in Induktionsheizvorrichtung und haben Schiffs- und Rohrheizungssysteme in vielen Ländern auf der ganzen Welt entwickelt, entworfen, hergestellt, installiert und in Betrieb genommen.

Da das Heizsystem von Natur aus einfach und sehr zuverlässig ist, sollte die Option des Heizens durch Induktion als bevorzugte Wahl angesehen werden.

Induktionsheizung verkörpert alle Annehmlichkeiten von Elektrizität, die direkt in den Prozess geleitet und genau dort in Wärme umgewandelt wird, wo sie benötigt wird. Es kann erfolgreich auf praktisch jedes Gefäß- oder Rohrsystem angewendet werden, das eine Wärmequelle benötigt.

Die Induktion bietet viele Vorteile, die auf andere Weise nicht zu erreichen sind, und führt zu einer verbesserten Effizienz der Anlagenproduktion und besseren Betriebsbedingungen, da keine signifikante Wärmeabgabe an die Umgebung erfolgt. Das System eignet sich besonders für Reaktionsprozesse mit enger Kontrolle wie die Herstellung von Kunstharzen in einem Gefahrenbereich.

Wie jeder Induktionsheizgefäß ist auf die spezifischen Bedürfnisse und Anforderungen jedes Kunden zugeschnitten und bietet unterschiedliche Größen mit unterschiedlichen Aufheizraten. Unsere Ingenieure verfügen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung kundenspezifischer Induktionsheizsysteme für eine Vielzahl von Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen. Die Heizungen sind auf die genauen Anforderungen des Prozesses zugeschnitten und können entweder in unseren Werken oder vor Ort schnell auf das Gefäß montiert werden.

EINZIGARTIGE VORTEILE

• Kein physischer Kontakt zwischen Induktionsspule und beheizter Behälterwand.
• Schnelles Starten und Herunterfahren. Keine thermische Trägheit.
• Geringer Wärmeverlust
• Präzise Produkt- und Gefäßwandtemperaturregelung ohne Überschuss.
• Hoher Energieeinsatz. Ideal für die automatische Steuerung oder die Steuerung von Mikroprozessoren
• Sicherer Gefahrenbereich oder industrieller Standardbetrieb bei Netzspannung.
• Verschmutzungsfreie gleichmäßige Erwärmung bei hohem Wirkungsgrad.
• Niedrige Betriebskosten.
• Arbeiten bei niedriger oder hoher Temperatur.
• Einfach und flexibel zu bedienen.
• Minimale Wartung.
• Gleichbleibende Produktqualität.
• Heizung in sich geschlossen auf dem Schiff, wodurch ein Mindestbedarf an Bodenfläche entsteht.

Induktionsheizspulenkonstruktionen sind für metallische Gefäße und Tanks der meisten Formen und Formen erhältlich, die derzeit verwendet werden. Angefangen von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern Durchmesser oder Länge. Flussstahl, plattierter Weichstahl, massiver Edelstahl oder Nichteisengefäße können erfolgreich erhitzt werden. Im Allgemeinen wird eine Mindestwandstärke von 6 mm empfohlen.

Die Nennwerte reichen von 1 kW bis 1500 kW. Bei Induktionsheizsystemen gibt es keine Begrenzung für die Eingabe der Leistungsdichte. Jede bestehende Einschränkung wird durch das maximale Wärmeabsorptionsvermögen des Produkts, den Prozess oder die metallurgischen Eigenschaften des Gefäßwandmaterials auferlegt.

Die Induktionsheizung verkörpert alle Annehmlichkeiten von Elektrizität, die direkt in den Prozess geleitet und genau dort in Wärme umgewandelt wird, wo sie benötigt wird. Da die Erwärmung direkt in der Behälterwand in Kontakt mit dem Produkt erfolgt und die Wärmeverluste extrem gering sind, ist das System hocheffizient (bis zu 90%).

Induktionsheizung bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die auf andere Weise nicht zu erreichen sind, und verbessert die Effizienz der Anlagenproduktion und die Betriebsbedingungen, da keine nennenswerte Wärmeabgabe an die Umgebung erfolgt.

Typische Industrien mit Induktionsprozessheizung:

• Reaktoren und Wasserkocher
• Klebe- und Spezialbeschichtungen
• Chemie, Gas und Öl
• Lebensmittelverarbeitung
• Metallurgische und Metallveredelung

• Vorheizen Schweißen
• Glasur
• Schimmelheizung
• Anpassen und Nichtanpassen
• Thermische Baugruppe
• Lebensmitteltrocknung
• Rohrleitungsflüssigkeitsheizung
• Tank- und Behälterheizung und -isolierung

Die HLQ-Induktions-Inline-Heizungsanordnung kann für folgende Anwendungen verwendet werden:

• Luft- und Gasheizung für die Chemie- und Lebensmittelverarbeitung
• Heißölheizung für Prozess- und Speiseöle
• Verdampfen und Überhitzen: Sofortiges Anheben des Dampfes, niedrige und hohe Temperatur / hoher Druck (bis zu 800 ° C bei 100 bar)

Frühere Projekte für Schiffe und Durchlauferhitzer umfassen:

Reaktoren und Kessel, Autoklaven, Prozessbehälter, Lager- und Absetzbehälter, Bäder, Behälter und Destilliergefäße, Druckbehälter, Verdampfer und Überhitzer, Wärmetauscher, Rotationstrommeln, Rohre, beheizte Zweistoffbehälter

Vorheriges Inline-Heizungsprojekt umfasst:

Überhitzte Hochdruckdampfheizungen, regenerative Lufterhitzer, Schmierölheizungen, Speiseöl- und Speiseölheizungen, Gasheizungen einschließlich Stickstoff-, Stickstoffargon- und katalytisch reicher Gasheizungen (CRG).

Induktionserwärmung ist ein berührungsloses Verfahren zum selektiven Erhitzen elektrisch leitender Materialien durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes, um einen elektrischen Strom, der als Wirbelstrom bekannt ist, in dem als Suszeptor bekannten Material zu induzieren, wodurch der Suszeptor erwärmt wird. Induktionserwärmung wird in der metallurgischen Industrie seit vielen Jahren zum Erhitzen von Metallen eingesetzt, z. B. zum Schmelzen, Raffinieren, Wärmebehandeln, Schweißen und Löten. Induktionserwärmung wird über einen weiten Frequenzbereich praktiziert, von Wechselstromfrequenzen bis zu 50 Hz bis zu Frequenzen von einigen zehn MHz.

Bei einer gegebenen Induktionsfrequenz steigt der Heizwirkungsgrad des Induktionsfeldes, wenn in einem Objekt ein längerer Leitungsweg vorhanden ist. Große feste Werkstücke können mit niedrigeren Frequenzen erhitzt werden, während kleine Objekte höhere Frequenzen erfordern. Damit ein Objekt einer bestimmten Größe erwärmt werden kann, sorgt eine zu niedrige Frequenz für eine ineffiziente Erwärmung, da die Energie im Induktionsfeld nicht die gewünschte Intensität der Wirbelströme im Objekt erzeugt. Eine zu hohe Frequenz führt andererseits zu einer ungleichmäßigen Erwärmung, da die Energie im Induktionsfeld nicht in das Objekt eindringt und Wirbelströme nur an oder in der Nähe der Oberfläche induziert werden. Eine Induktionserwärmung von gasdurchlässigen Metallstrukturen ist im Stand der Technik jedoch nicht bekannt.

Verfahren nach dem Stand der Technik für katalytische Gasphasenreaktionen erfordern, dass der Katalysator eine große Oberfläche aufweist, damit die Reaktantengasmoleküle einen maximalen Kontakt mit der Katalysatoroberfläche haben. Die Verfahren des Standes der Technik verwenden typischerweise entweder ein poröses Katalysatormaterial oder viele kleine katalytische Partikel, die geeignet unterstützt werden, um die erforderliche Oberfläche zu erreichen. Diese Verfahren des Standes der Technik beruhen auf Leitung, Strahlung oder Konvektion, um dem Katalysator die notwendige Wärme zuzuführen. Um eine gute Selektivität der chemischen Reaktion zu erreichen, sollten alle Teile der Reaktanten eine gleichmäßige Temperatur und katalytische Umgebung aufweisen. Für eine endotherme Reaktion muss daher die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe über das gesamte Volumen des katalytischen Bettes so gleichmäßig wie möglich sein. Sowohl die Leitung als auch die Konvektion sowie die Strahlung sind in ihrer Fähigkeit, die erforderliche Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Wärmeabgabe bereitzustellen, von Natur aus begrenzt.

Das für den Stand der Technik typische GB-Patent 2210286 (GB '286) lehrt das Anbringen kleiner Katalysatorteilchen, die nicht elektrisch leitend sind, auf einem metallischen Träger oder das Dotieren des Katalysators, um ihn elektrisch leitend zu machen. Der metallische Träger oder das Dotierungsmaterial wird induktionserhitzt und erwärmt wiederum den Katalysator. Dieses Patent lehrt die Verwendung eines ferromagnetischen Kerns, der zentral durch das Katalysatorbett verläuft. Das bevorzugte Material für den ferromagnetischen Kern ist Siliziumeisen. Obwohl die Vorrichtung des GB-Patents 600 für Reaktionen bis zu etwa 2210286 ° C nützlich ist, leidet sie bei höheren Temperaturen unter starken Einschränkungen. Die magnetische Permeabilität des ferromagnetischen Kerns würde sich bei höheren Temperaturen signifikant verschlechtern. Laut Erickson, CJ, „Handbook of Heating for Industry“, S. 84–85, beginnt sich die magnetische Permeabilität von Eisen bei 600 ° C zu verschlechtern und geht effektiv um 750 ° C verloren. Da in der Anordnung von GB '286 das magnetische Das Feld im Katalysatorbett hängt von der magnetischen Permeabilität des ferromagnetischen Kerns ab. Eine solche Anordnung würde einen Katalysator nicht effektiv auf Temperaturen von mehr als 750 ° C erwärmen, geschweige denn die für die Herstellung von HCN erforderlichen Werte von mehr als 1000 ° C erreichen.

Es wird auch angenommen, dass die Vorrichtung des GB-Patents 2210286 für die Herstellung von HCN chemisch ungeeignet ist. HCN wird durch Umsetzen von Ammoniak und einem Kohlenwasserstoffgas hergestellt. Es ist bekannt, dass Eisen bei erhöhten Temperaturen die Zersetzung von Ammoniak verursacht. Es wird angenommen, dass das im ferromagnetischen Kern und im Katalysatorträger in der Reaktionskammer von GB '286 vorhandene Eisen eine Zersetzung des Ammoniaks verursachen und die gewünschte Reaktion von Ammoniak mit einem Kohlenwasserstoff unter Bildung von HCN eher hemmen als fördern würde.

Cyanwasserstoff (HCN) ist eine wichtige Chemikalie mit vielen Verwendungsmöglichkeiten in der Chemie- und Bergbauindustrie. Beispielsweise ist HCN ein Rohstoff für die Herstellung von Adiponitril, Acetoncyanhydrin, Natriumcyanid und Zwischenprodukten bei der Herstellung von Pestiziden, landwirtschaftlichen Produkten, Chelatbildnern und Tierfutter. HCN ist eine hochgiftige Flüssigkeit, die bei 26 ° C siedet und als solche strengen Verpackungs- und Transportvorschriften unterliegt. In einigen Anwendungen wird HCN an entfernten Standorten benötigt, die von großen HCN-Produktionsanlagen entfernt sind. Der Versand von HCN an solche Orte ist mit großen Gefahren verbunden. Die Herstellung des HCN an Standorten, an denen es verwendet werden soll, würde Gefahren vermeiden, die bei Transport, Lagerung und Handhabung auftreten. Eine Produktion von HCN in kleinem Maßstab vor Ort unter Verwendung von Verfahren des Standes der Technik wäre wirtschaftlich nicht realisierbar. Die Herstellung von HCN im kleinen Maßstab sowie im großen Maßstab vor Ort ist jedoch unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen technisch und wirtschaftlich machbar.

HCN kann hergestellt werden, wenn Verbindungen, die Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthalten, bei hohen Temperaturen mit oder ohne Katalysator zusammengebracht werden. Zum Beispiel wird HCN typischerweise durch die Reaktion von Ammoniak und einem Kohlenwasserstoff hergestellt, eine Reaktion, die stark endotherm ist. Die drei kommerziellen Verfahren zur Herstellung von HCN sind das Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), das Andrussow- und das Shawinigan-Verfahren. Diese Prozesse können durch das Verfahren der Wärmeerzeugung und -übertragung und durch die Verwendung eines Katalysators unterschieden werden.

Das Andrussow-Verfahren nutzt die durch Verbrennung eines Kohlenwasserstoffgases und Sauerstoffs im Reaktorvolumen erzeugte Wärme, um die Reaktionswärme bereitzustellen. Das BMA-Verfahren nutzt die durch einen externen Verbrennungsprozess erzeugte Wärme, um die Außenfläche der Reaktorwände zu erwärmen, was wiederum die Innenfläche der Reaktorwände erwärmt und somit die Reaktionswärme liefert. Das Shawinigan-Verfahren verwendet einen elektrischen Strom, der durch Elektroden in einem Fließbett fließt, um die Reaktionswärme bereitzustellen.

Beim Andrussow-Verfahren wird ein Gemisch aus Erdgas (ein kohlenwasserstoffreiches Kohlenwasserstoffgasgemisch), Ammoniak und Sauerstoff oder Luft in Gegenwart eines Platinkatalysators umgesetzt. Der Katalysator umfasst typischerweise eine Anzahl von Schichten aus Platin / Rhodium-Drahtgewebe. Die Sauerstoffmenge ist derart, dass die teilweise Verbrennung der Reaktanten ausreichend Energie liefert, um die Reaktanten auf eine Betriebstemperatur von mehr als 1000 ° C sowie die für die HCN-Bildung erforderliche Reaktionswärme vorzuwärmen. Die Reaktionsprodukte sind HCN, H2, H2O, CO, CO2 und Spurenmengen höherer Nitrite, die dann abgetrennt werden müssen.

Beim BMA-Verfahren fließt eine Mischung aus Ammoniak und Methan in nicht porösen Keramikrohren aus einem feuerfesten Hochtemperaturmaterial. Das Innere jedes Rohrs ist mit Platinpartikeln ausgekleidet oder beschichtet. Die Rohre werden in einen Hochtemperaturofen gestellt und von außen beheizt. Die Wärme wird durch die Keramikwand zur Katalysatoroberfläche geleitet, die ein integraler Bestandteil der Wand ist. Die Reaktion wird typischerweise bei 1300ºC durchgeführt, wenn die Reaktanten den Katalysator berühren. Der erforderliche Wärmefluss ist aufgrund der erhöhten Reaktionstemperatur, der großen Reaktionswärme und der Tatsache, dass unterhalb der Reaktionstemperatur eine Verkokung der Katalysatoroberfläche auftreten kann, die den Katalysator deaktiviert, hoch. Da jedes Rohr typischerweise einen Durchmesser von etwa 1 Zoll hat, wird eine große Anzahl von Rohren benötigt, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Reaktionsprodukte sind HCN und Wasserstoff.

Beim Shawinigan-Verfahren wird die für die Reaktion eines Gemisches aus Propan und Ammoniak erforderliche Energie durch einen elektrischen Strom bereitgestellt, der zwischen Elektroden fließt, die in ein Fließbett aus nichtkatalytischen Kokspartikeln eingetaucht sind. Das Fehlen eines Katalysators sowie das Fehlen von Sauerstoff oder Luft im Shawinigan-Verfahren bedeutet, dass die Reaktion bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt werden muss, typischerweise über 1500 ° C. Die erforderlichen höheren Temperaturen stellen noch größere Einschränkungen für das Verfahren dar Konstruktionsmaterialien für den Prozess.

Während, wie oben offenbart, bekannt ist, dass HCN durch die Reaktion von NH 3 und einem Kohlenwasserstoffgas wie CH 4 oder C 3 H 8 in Gegenwart eines Metallkatalysators der Pt-Gruppe hergestellt werden kann, besteht immer noch ein Bedarf zur Verbesserung der Effizienz von solche und verwandte Verfahren, um die Wirtschaftlichkeit der HCN-Produktion zu verbessern, insbesondere für die Produktion in kleinem Maßstab. Es ist besonders wichtig, den Energieverbrauch und den Durchbruch von Ammoniak zu minimieren und gleichzeitig die HCN-Produktionsrate im Vergleich zur Menge des verwendeten Edelmetallkatalysators zu maximieren. Darüber hinaus sollte der Katalysator die Produktion von HCN nicht nachteilig beeinflussen, indem er unerwünschte Reaktionen wie Verkokung fördert. Darüber hinaus ist es erwünscht, die Aktivität und Lebensdauer der in diesem Verfahren verwendeten Katalysatoren zu verbessern. Bezeichnenderweise entfällt ein großer Teil der Investitionen in die Herstellung von HCN auf den Katalysator der Platingruppe. Die vorliegende Erfindung erwärmt den Katalysator direkt und nicht indirekt wie im Stand der Technik und erreicht somit diese Ziele.

Wie zuvor diskutiert, ist bekannt, dass eine Induktionserwärmung mit relativ niedriger Frequenz eine gute Gleichmäßigkeit der Wärmeabgabe bei hohen Leistungspegeln an Objekte mit relativ langen elektrischen Leitungswegen liefert. Bei der Bereitstellung der Reaktionsenergie für eine katalytische Reaktion in der endothermen Gasphase muss die Wärme mit minimalem Energieverlust direkt an den Katalysator abgegeben werden. Die Anforderungen einer gleichmäßigen und effizienten Wärmezufuhr zu einer gasdurchlässigen Katalysatormasse mit großer Oberfläche scheinen im Widerspruch zu den Fähigkeiten der Induktionserwärmung zu stehen. Die vorliegende Erfindung basiert auf unerwarteten Ergebnissen, die mit einer Reaktorkonfiguration erhalten wurden, bei der der Katalysator eine neue Strukturform aufweist. Diese Strukturform kombiniert die Merkmale von: 1) einer effektiv langen elektrischen Leitungsweglänge, die eine effiziente direkte Induktionserwärmung des Katalysators auf gleichmäßige Weise ermöglicht, und 2) eines Katalysators mit einer großen Oberfläche; Diese Merkmale wirken zusammen, um endotherme chemische Reaktionen zu erleichtern. Der vollständige Mangel an Eisen in der Reaktionskammer erleichtert die Herstellung von HCN durch die Reaktion von NH 3 und einem Kohlenwasserstoffgas.