ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕАКТОР

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники. Полезная модель может быть использована для генерации тепла и выработки электроэнергии, проведения химических реакций в конденсированной фазе, в частности, для плавления и термической переработки материалов, например, бытовых отходов.
Известен плазменный реактор /Патент РФ 2129343, МПК Н05В 7/18, опубликован 20.04.99/. В реакционную камеру реактора подается перерабатываемый продукт. Электродуговой разряд в реакторе формируется эффективным воздействием магнитного поля, сформированного электромагнитом за счет тока обмоток, расположенных на соответствующих полюсах, и тока дуги, не замыкающейся на стенку камеры и горящей между концами электродов. Обеспечивается эффективный управляемый нагрев перерабатываемых продуктов в объеме реакционной камеры.
Наличие высокой среднемассовой температуры в камере (до 3500°С и свыше) и нагрев ее стенок делает экономически нецелесообразным плавку и переработку продуктов с температурой плавления ниже 1800 С. Кроме этого, необходимое охлаждение реактора понижает его КПД и делает ненадежной его работу.
Известна также установка для термической переработки углеродосодержащего сырья с получением углеродистых сорбентов /Патент РФ 2174948; МПК С01В 31/08, С01В 49/02; опубликован 20.10.2001 года/. Установка содержит камеру смешения, выполненную в виде огнеупорной трубы, средство для ввода углеродосодержащего сырья, устройство для выделения из потока углеродосодержащего сырья совместно с пылевидной частью теплоносителя. Имеется также пиролизер и сепаратор-активатор, снабженный муфелем с горелкой для приготовления высокотемпературного активирующего парогазового агента. Горение осуществляется при многократном избытке отходов угля, который играет в процессе роль хладоагента. Обеспечивается высокий тепловой коэффициент переработки сырья (отходов) и практически безотходность производства. Однако охлаждение самой установки снижает достигнутый КПД, а активирующий парогазовой агент остается без использования.
Известен электромагнитный технологический реактор (Патент РФ №2225685 С2, МПК Н05В 7/22, опубликован 10.03.2004 г.), который по максимальному количеству сходных существенных признаков принимается за прототип.
В известном реакторе-прототипе перерабатываемые продукты поступают в реакционную камеру через устройство ввода в крышке и подвергаются обработке. Измельченный продукт подвергается нагреванию и плавлению. Образуется отработанный продукт и синтетический газ, концентрация водорода в котором невысокая. Синтетический газ отводится через патрубок в крышке камеры и может быть использован, например, в качестве топливного газа для генерации тепла. Отработанный продукт выводится через патрубок на дне камеры. При переработке продукта происходит нагревание реакционной камеры. Боковые стенки камеры выполнены из продольных водо- или воздухоохлаждаемых секций. Конструкция их достаточно сложная.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении качества синтетического газа и в упрощении устройства охлаждения. Технический результат для выполнения поставленной задачи может быть получен при наличии необходимых и достаточных существенных признаков. Технологический реактор снабжен каталитическим реактором, который расположен на крышке реакционной камеры прямо в устройстве вывода синтетического газа. Боковые стенки реактора снаружи окружены рубашкой охлаждения.
Сущность технического решения заключается в следующем.
Как и прототип, технологический реактор содержит реакционную камеру со стержневыми электродами внутри него. Электромагнитная катушка в виде ярма охватывает камеру снаружи. Боковые стенки камеры имеют устройство охлаждения. На крышке расположено устройство для ввода перерабатываемого продукта и устройство для отвода синтетического газа, а на дне камеры находится патрубок для вывода продукта переработки.
В отличие от прототипа технологический реактор снабжен дополнительным каталитическим реактором конверсии оксида углерода, расположенным прямо в устройстве вывода синтетического газа на крышке реакционной камеры. Устройством охлаждения боковых стенок камеры является рубашка водяного охлаждения, расположенная снаружи реакционной камеры и соединенная с каталитическим реактором.
Сущность технического решения поясняется рисунком, где на фигуре 1 схематично изображен заявляемый технологический реактор.
2
2
Технологический реактор выполнен следующим образом (фигура 1). Внутри реакционной камеры 1 расположеныстержневые электроды 2. Электромагнитная катушка 3 в виде замкнутого ярма охватывает снаружи камеру 1. Боковые стенки 4 камеры 1 окружены водяной рубашкой охлаждения. На крышке 5 камеры 1 расположено устройство ввода 6 для поступления перерабатываемого продукта (например, угля, отходов) и устройство для отвода синтетического газа 7. На дне 8 камеры 1 расположен патрубок 9 для отвода отработанного продукта. Дополнительно введенный каталитический реактор 10 конверсии оксида углерода находится прямо в выходном устройстве 7 для отвода синтетического газа. Каталитический реактор 10 соединен с рубашкой охлаждения 11 отводом для воды 12. Технологический реактор обеспечивает получение синтетического газа с дополнительным содержанием водорода в нем следующим образом. В центральной части камеры 1 между слоем перерабатываемого продукта формируется плоский слой мелкодисперсного электропроводного продукта, например графитового порошка, замыкающего электрода 2. Электромагнит 3 создает поперечное магнитное поле. Ток проводимости протекает по слою графита, разогревает его и передает тепло близлежащим слоям продукта. Далее происходит омический нагрев перерабатываемого продукта токами проводимости и формируется рабочая плавильная зона реакционной камеры 1. Движение перерабатываемого продукта вдоль оси камеры 1 и перемешивание его увеличивает скорость нагрева продукта, усреднение химического состава и температурных полей. Реакционная камера 1 при этом тоже нагревается и отдает свое тепло через боковые стенки 4 в наружную рубашку охлаждения 11. Вода в рубашке 11, охлаждая камеру 1, нагревается. Часть нагретой воды по отводу 12 подается в каталитический реактор 10, находящийся в устройстве для отвода синтетического газа 7. Вода смешивается с горячим синтетическим газом, испаряется и при температуре 200-500 градусов происходит химическая реакция. В отходящем синтетическом газе содержится большое количество окиси углерода СО - угарного газа. В результате химической реакции соединения СО с водой(СО+НO=Н2+СO), поступающей из рубашки охлаждения 11 боковых стенок 4 реактора 1 выделяется дополнительное количество водорода, которое смешивается с синтетическим газом. Отходящий из устройства 7 синтетический газ с дополнительным содержанием водорода обладает повышенными энергетическими и экологическими характеристиками.
Высококачественный синтетический газ может использоваться в качестве топливного газа для генерации тепла и выработки электроэнергии, в качестве сырья для производства метанола, диметилового эфира и водорода, а также как высокоэффективный регенератор в процессах металлизации, для запуска газогенераторных паровых котлов вместо дорогостоящих топливного мазута или углеводородного газа (метана или пропана).