أوعية صهاريج مفاعل التسخين الحثي

لدينا أكثر من 20 عاماً من الخبرة في التسخين بالحث الحثي وقمنا بتطوير وتصميم وتصنيع وتركيب وتشغيل أنظمة تسخين الأوعية والأنابيب في العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم.

نظرًا لكون نظام التدفئة بسيطًا وموثوقًا للغاية بطبيعة الحال، يجب اعتبار خيار التدفئة بالحث الخيار المفضل.

يجسد التسخين بالحث جميع مزايا الكهرباء التي يتم نقلها مباشرة إلى العملية وتحويلها إلى حرارة في المكان المطلوب بالضبط. ويمكن تطبيقه بنجاح على أي وعاء أو نظام أنابيب يحتاج إلى مصدر للحرارة.

يوفر الحث العديد من المزايا التي لا يمكن الحصول عليها بوسائل أخرى ويوفر كفاءة إنتاجية محسنة للمصنع وظروف تشغيل أفضل نظرًا لعدم وجود انبعاث كبير للحرارة إلى البيئة المحيطة. ويعد النظام مناسبًا بشكل خاص لعمليات التفاعل ذات التحكم الدقيق مثل إنتاج الراتنجات الاصطناعية في منطقة الخطر.

بما أن كل وعاء تسخين بالحث الحثي مصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات والمتطلبات الخاصة بكل عميل، فنحن نقدم أحجامًا مختلفة بمعدلات تسخين مختلفة. يتمتع مهندسونا بسنوات عديدة من الخبرة في تطوير أنظمة تسخين بالحث الحثي مصممة خصيصًا لمجموعة واسعة من التطبيقات في مجموعة كبيرة من الصناعات. يتم تصميم السخانات لتتناسب مع المتطلبات الدقيقة للعملية ويتم بناؤها للتركيب السريع على الوعاء إما في أعمالنا أو في الموقع.

مزايا فريدة من نوعها

- لا يوجد تلامس مادي بين ملف الحث وجدار الوعاء الساخن.
- سرعة بدء التشغيل والإغلاق. لا يوجد قصور حراري.
- فقدان منخفض للحرارة
- تحكّم دقيق في درجة حرارة المنتج وجدار الوعاء دون الإفراط في إطلاق النار.
- مدخلات طاقة عالية. مثالية للتحكم الآلي أو المعالج الدقيق
- منطقة الخطر الآمنة أو التشغيل الصناعي القياسي عند جهد الخط.
- تدفئة موحدة خالية من التلوث بكفاءة عالية.
- تكاليف تشغيل منخفضة.
- يعمل في درجات حرارة منخفضة أو عالية.
- بسيطة ومرنة في التشغيل.
- الحد الأدنى من الصيانة.
- اتساق جودة المنتج.
- سخان مستقل بذاته على الوعاء يولد الحد الأدنى من المساحة الأرضية المطلوبة.

تصميمات لفائف التسخين الحثي متوفرة لتناسب الأوعية المعدنية والصهاريج من معظم الأشكال والأشكال المستخدمة حاليًا. يتراوح قطرها أو طولها من بضعة سنتيمترات إلى عدة أمتار. يمكن تسخين الفولاذ الطري أو الفولاذ الطري المكسو بالفولاذ الطري أو الفولاذ الصلب غير القابل للصدأ أو الأوعية غير الحديدية بنجاح. وبصفة عامة يوصى بأن يكون الحد الأدنى لسُمك الجدار 6 مم.

تتراوح تصميمات تصنيف الوحدات من 1 كيلوواط إلى 1500 كيلوواط. مع أنظمة التسخين بالحث لا يوجد حد لمدخلات كثافة الطاقة. وأي قيود موجودة تفرضها القدرة القصوى لامتصاص الحرارة للمنتج أو العملية أو الخصائص المعدنية لمادة جدار الوعاء.

يجسد التسخين بالحث جميع مزايا الكهرباء التي يتم نقلها مباشرةً إلى العملية وتحويلها إلى حرارة في المكان المطلوب بالضبط. وبما أن التسخين يتم مباشرةً في جدار الوعاء الملامس للمنتج ويكون الفاقد الحراري منخفضًا للغاية، فإن النظام عالي الكفاءة (حتى 90%).

يوفر التسخين بالحث الحثي العديد من المزايا التي لا يمكن الحصول عليها بوسائل أخرى ويوفر كفاءة إنتاجية أفضل للمصنع وظروف تشغيل أفضل نظرًا لعدم وجود انبعاث كبير للحرارة إلى البيئة المحيطة.

الصناعات النموذجية التي تستخدم تسخين العملية الحثية:

- المفاعلات والغلايات
- المواد اللاصقة والطلاءات الخاصة
- الكيماويات والغاز والنفط
- تجهيز الأغذية
- تشطيب المعادن والفلزات

- اللحام بالتسخين المسبق
- الطلاء
- تسخين العفن
- التركيب والتركيب
- التجميع الحراري
- تجفيف الطعام
- تسخين سائل خط الأنابيب
- تسخين الخزانات والأوعية وعزلها

يمكن استخدام ترتيب السخان المدمج الحثي HLQ في الخط في تطبيقات تشمل:

- تسخين الهواء والغاز لمعالجة المواد الكيميائية والغذائية
- تسخين الزيت الساخن لزيوت المعالجة وزيوت الطعام
- التبخير والتسخين الفائق: رفع فوري للبخار، ودرجة حرارة/ضغط منخفضة وعالية (حتى 800 درجة مئوية عند 100 بار)

تشمل مشاريع السفن والسخان المستمر السابقة ما يلي:

المفاعلات والغلايات، وأجهزة الأوتوكلاف، وأوعية المعالجة، وخزانات التخزين والترسيب، والحمامات، والأحواض وأوعية الحوض وأوعية الحفظ، وأوعية الضغط، وأوعية التبخير والسخانات الفائقة، والمبادلات الحرارية، والأسطوانات الدوارة، والأنابيب، وأوعية الوقود المزدوج المسخنة

يشمل مشروع السخان الداخلي السابق ما يلي:

سخانات البخار فائقة الضغط العالي، وسخانات الهواء المتجدد، وسخانات زيت التشحيم، وسخانات زيت الطعام وزيت الطهي، وسخانات الغاز بما في ذلك سخانات النيتروجين والنيتروجين والأرجون النيتروجيني والغاز الحفزي الغني (CRG).

التسخين بالحث هو طريقة غير تلامسية لتسخين المواد الموصلة للكهرباء بشكل انتقائي عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي متناوب لاستحثاث تيار كهربائي، يُعرف باسم التيار الدوامي في المادة، المعروف باسم المستقبلات الكهربائية، وبالتالي تسخين المستقبل. وقد استُخدم التسخين بالحث في صناعة المعادن لسنوات عديدة لغرض تسخين المعادن، مثل الصهر والتكرير والمعالجة الحرارية واللحام واللحام. يُمارس التسخين بالحث على نطاق واسع من الترددات، بدءًا من ترددات خطوط التيار المتردد المنخفضة التي تصل إلى 50 هرتز وحتى ترددات تصل إلى عشرات الميجا هرتز.

عند تردد حث معين تزداد كفاءة تسخين مجال الحث عند وجود مسار توصيل أطول في جسم ما. يمكن تسخين قطع العمل الصلبة الكبيرة بترددات أقل، بينما تتطلب الأجسام الصغيرة ترددات أعلى. بالنسبة لجسم ذي حجم معين يتم تسخينه، يوفر التردد المنخفض جدًا تسخينًا غير فعال لأن الطاقة في مجال الحث لا تولد الكثافة المطلوبة من التيارات الدوامة في الجسم. ومن ناحية أخرى، يؤدي التردد المرتفع للغاية إلى تسخين غير منتظم لأن الطاقة في مجال الحث لا تتغلغل في الجسم ولا يتم إحداث تيارات دوامة إلا عند السطح أو بالقرب منه. ومع ذلك، فإن التسخين بالحث للهياكل المعدنية القابلة لنفاذ الغاز غير معروف في الفن السابق.

تتطلب العمليات الفنية السابقة للتفاعلات الحفازة في الطور الغازي أن يكون للعامل الحفاز مساحة سطح عالية حتى يكون لجزيئات الغاز المتفاعل أقصى قدر من التلامس مع سطح العامل الحفاز. وعادةً ما تستخدم العمليات الفنية السابقة إما مادة حفازة مسامية أو العديد من الجسيمات الحفازة الصغيرة، مدعومة بشكل مناسب، لتحقيق المساحة السطحية المطلوبة. وتعتمد هذه العمليات الفنية السابقة على التوصيل أو الإشعاع أو الحمل الحراري لتوفير الحرارة اللازمة للمحفز. ولتحقيق انتقائية جيدة للتفاعل الكيميائي يجب أن تتعرض جميع أجزاء المتفاعلات لدرجة حرارة موحدة وبيئة حفازة موحدة. وبالنسبة للتفاعل الماص للحرارة، يجب أن يكون معدل توصيل الحرارة منتظمًا قدر الإمكان على كامل حجم الطبقة الحفازة. ويعد كل من التوصيل والحمل الحراري، وكذلك الإشعاع، محدودين بطبيعتهما في قدرتهما على توفير المعدل اللازم وانتظام توصيل الحرارة.

تعلمنا براءة الاختراع GB 2210286 (GB '286)، التي تعتبر نموذجًا للفن السابق، تركيب جزيئات حفازة صغيرة غير موصلة للكهرباء على دعامة معدنية أو تخدير الحفاز لجعله موصلًا للكهرباء. يتم تسخين الحامل المعدني أو مادة التطعيم بالحث وبالتالي تسخين المحفز. تُعلِّم براءة الاختراع هذه استخدام قلب حديدي مغناطيسي يمر مركزيًا عبر طبقة المحفز. المادة المفضلة للقلب المغناطيسي الحديدي هي حديد السيليكون. على الرغم من أن الجهاز الوارد في براءة الاختراع GB 2210286 مفيد للتفاعلات التي تصل إلى حوالي 600 درجة مئوية، إلا أنه يعاني من قيود شديدة في درجات الحرارة الأعلى. حيث تتدهور النفاذية المغناطيسية للقلب المغناطيسي الحديدي المغناطيسي بشكل كبير في درجات الحرارة الأعلى. ووفقًا لإريكسون، C. J.، "كتيب التدفئة للصناعة"، ص 84-85، تبدأ النفاذية المغناطيسية للحديد في التدهور عند درجة حرارة 600 درجة مئوية وتختفي فعليًا عند 750 درجة مئوية. وبما أن المجال المغناطيسي في طبقة الحفاز في الترتيب الوارد في GB '286 يعتمد على النفاذية المغناطيسية للقلب المغناطيسي الحديدي، فإن مثل هذا الترتيب لن يسخن الحفاز بفعالية إلى درجات حرارة تزيد عن 750 درجة مئوية، ناهيك عن الوصول إلى أكثر من 1000 درجة مئوية المطلوبة لإنتاج HCN.

ويعتقد أيضًا أن الجهاز الوارد في براءة الاختراع GB 2210286 غير مناسب كيميائيًا لتحضير HCN. يُصنع HCN عن طريق تفاعل الأمونيا وغاز الهيدروكربون. ومن المعروف أن الحديد يتسبب في تحلل الأمونيا عند درجات حرارة مرتفعة. ويُعتقد أن الحديد الموجود في القلب المغناطيسي الحديدي وفي دعامة المحفز داخل غرفة التفاعل في GB '286 سيتسبب في تحلل الأمونيا وسيثبط، بدلًا من تعزيز، التفاعل المطلوب للأمونيا مع الهيدروكربون لتكوين HCN.

يعد سيانيد الهيدروجين (HCN) مادة كيميائية هامة لها العديد من الاستخدامات في الصناعات الكيميائية والتعدين. على سبيل المثال، يُعدّ HCN مادة خام لتصنيع الأديبونيتريل وسيانوهيدرين الأسيتون وسيانيد الصوديوم والمواد الوسيطة في تصنيع المبيدات الحشرية والمنتجات الزراعية والعوامل المخلبية وعلف الحيوانات. إن HCN سائل شديد السمية يغلي عند درجة حرارة 26 درجة مئوية، وعلى هذا النحو، يخضع للوائح صارمة للتعبئة والنقل. وفي بعض التطبيقات، يلزم وجود HCN في مواقع نائية بعيدة عن منشآت تصنيع HCN واسعة النطاق. وينطوي شحن HCN إلى هذه المواقع على مخاطر كبيرة. إن إنتاج HCN في المواقع التي سيتم استخدامها فيها من شأنه أن يجنب المخاطر التي تواجهها في نقلها وتخزينها ومناولتها. لن يكون الإنتاج على نطاق صغير في الموقع من النفثالينات السداسي الكلور سداسي الكلور باستخدام العمليات الفنية السابقة مجدياً من الناحية الاقتصادية. ومع ذلك، فإن إنتاج سداسي كلورو نيترو البنزين على نطاق صغير، وكذلك على نطاق واسع، في الموقع، ممكن من الناحية التقنية والاقتصادية باستخدام العمليات والأجهزة الخاصة بالاختراع الحالي.

يمكن إنتاج HCN عندما يتم تجميع مركبات تحتوي على الهيدروجين والنيتروجين والكربون معًا في درجات حرارة عالية، سواء مع عامل حفاز أو بدونه. على سبيل المثال، يُصنع HCN عادةً عن طريق تفاعل الأمونيا والهيدروكربون، وهو تفاعل ماص للحرارة بدرجة كبيرة. والعمليات التجارية الثلاث لصنع HCN هي عمليات Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA) وعمليات Andrussow وShawinigan. ويمكن التمييز بين هذه العمليات من خلال طريقة توليد الحرارة ونقلها، وما إذا كان يتم استخدام عامل حفاز.

تستخدم عملية أندروسو الحرارة الناتجة عن احتراق غاز الهيدروكربون والأكسجين داخل حجم المفاعل لتوفير حرارة التفاعل. وتستخدم عملية BMA الحرارة المتولدة من عملية احتراق خارجي لتسخين السطح الخارجي لجدران المفاعل، والذي بدوره يسخن السطح الداخلي لجدران المفاعل وبالتالي يوفر حرارة التفاعل. وتستخدم عملية شاوينيغان تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر أقطاب كهربائية في طبقة مميعة لتوفير حرارة التفاعل.

في عملية أندروسو، يتم تفاعل خليط من الغاز الطبيعي (خليط غاز هيدروكربوني غني بالميثان) والأمونيا والأكسجين أو الهواء في وجود محفز بلاتيني. يتألف المحفز عادةً من عدد من طبقات من شاش سلك البلاتين/الروديوم. تكون كمية الأكسجين بحيث يوفر الاحتراق الجزئي للمواد المتفاعلة طاقة كافية لتسخين المواد المتفاعلة إلى درجة حرارة تشغيل تزيد عن 1000 درجة مئوية بالإضافة إلى حرارة التفاعل المطلوبة لتكوين HCN. نواتج التفاعل هي HCN وH2 وH2 وH2O وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وكميات ضئيلة من النيتريتات العالية، والتي يجب فصلها بعد ذلك.

في عملية BMA، يتدفق خليط من الأمونيا والميثان داخل أنابيب خزفية غير مسامية مصنوعة من مادة حرارية عالية الحرارة. يتم تبطين أو طلاء الجزء الداخلي من كل أنبوب بجزيئات البلاتين. توضع الأنابيب في فرن بدرجة حرارة عالية ويتم تسخينها خارجيًا. يتم توصيل الحرارة من خلال الجدار الخزفي إلى سطح المحفز، الذي هو جزء لا يتجزأ من الجدار. ويتم التفاعل عادةً عند درجة حرارة 1300 درجة مئوية حيث تلامس المواد المتفاعلة المحفز. يكون التدفق الحراري المطلوب مرتفعًا بسبب ارتفاع درجة حرارة التفاعل والحرارة الكبيرة للتفاعل وحقيقة أن تكويك سطح المحفز يمكن أن يحدث تحت درجة حرارة التفاعل، مما يؤدي إلى تعطيل المحفز. ونظرًا لأن كل أنبوب يبلغ قطره عادةً حوالي 1 بوصة تقريبًا، فإن هناك حاجة إلى عدد كبير من الأنابيب لتلبية متطلبات الإنتاج. نواتج التفاعل هي HCN والهيدروجين.

في عملية شاوينيغان، يتم توفير الطاقة اللازمة لتفاعل خليط يتكون من البروبان والأمونيا بواسطة تيار كهربائي يتدفق بين أقطاب كهربائية مغمورة في طبقة مميعة من جزيئات فحم الكوك غير الحفازة. إن عدم وجود عامل حفاز، وكذلك عدم وجود الأكسجين أو الهواء، في عملية شاوينيجان يعني أنه يجب تشغيل التفاعل في درجات حرارة عالية جدًا، عادةً ما تزيد عن 1500 درجة مئوية.

وعلى الرغم من أنه من المعروف، كما تم الكشف عنه أعلاه، أنه يمكن إنتاج HCN عن طريق تفاعل NH3 وغاز هيدروكربوني، مثل CH4 أو C3H8، في وجود محفز من فلزات المجموعة Pt، إلا أنه لا تزال هناك حاجة إلى تحسين كفاءة هذه العمليات والعمليات ذات الصلة، وذلك لتحسين اقتصاديات إنتاج HCN، خاصةً للإنتاج على نطاق صغير. ومن المهم بشكل خاص تقليل استخدام الطاقة واختراق الأمونيا إلى الحد الأدنى مع زيادة معدل إنتاج HCN إلى الحد الأقصى مقارنةً بكمية المحفز المعدني الثمين المستخدم. وعلاوة على ذلك، يجب ألا يؤثر المحفز بشكل ضار على إنتاج HCN من خلال تعزيز التفاعلات غير المرغوب فيها مثل التكويك. وعلاوة على ذلك، من المرغوب فيه تحسين نشاط وعمر المحفزات المستخدمة في هذه العملية. ومن الجدير بالذكر أن جزءًا كبيرًا من الاستثمار في إنتاج HCN يتمثل في محفز مجموعة البلاتين. يعمل الاختراع الحالي على تسخين المحفز بشكل مباشر، وليس بشكل غير مباشر كما هو الحال في الفن السابق، وبالتالي يحقق هذه الرغبات.

كما نوقش سابقًا، من المعروف أن التسخين بالحث منخفض التردد نسبيًا يوفر انتظامًا جيدًا لتوصيل الحرارة بمستويات طاقة عالية إلى الأجسام التي لها مسارات توصيل كهربائية طويلة نسبيًا. عند توفير طاقة التفاعل لتفاعل حفاز في الطور الغازي الماص للحرارة، يجب توصيل الحرارة مباشرةً إلى المحفز بأقل قدر من فقدان الطاقة. ويبدو أن متطلبات التوصيل المنتظم والفعال للحرارة إلى كتلة حفازة عالية السطح ومنفذة للغاز تتعارض مع قدرات التسخين بالحث. ويستند الاختراع الحالي على نتائج غير متوقعة تم الحصول عليها مع تكوين مفاعل حيث يكون للمحفز شكل هيكلي جديد. يجمع هذا الشكل الهيكلي بين ميزات: 1) طول مسار توصيل كهربائي طويل بشكل فعال، مما يسهل التسخين الحثي المباشر الفعال للمحفز بطريقة موحدة، و2) محفز ذو مساحة سطح عالية؛ وتتعاون هذه الميزات لتسهيل التفاعلات الكيميائية الماصة للحرارة. ويسهل النقص الكامل للحديد في غرفة التفاعل إنتاج HCN عن طريق تفاعل NH3 وغاز الهيدروكربون.