serbatoi per reattori con riscaldamento a induzione

Abbiamo oltre 20 anni di esperienza in riscaldamento a induzione e ha sviluppato, progettato, prodotto, installato e messo in funzione sistemi di riscaldamento di serbatoi e tubazioni in molti paesi del mondo.

Poiché il sistema di riscaldamento è naturalmente semplice e molto affidabile, l'opzione del riscaldamento a induzione dovrebbe essere considerata la scelta preferenziale.

Il riscaldamento a induzione racchiude tutti i vantaggi dell'elettricità portata direttamente al processo e trasformata in calore esattamente dove è richiesto. Può essere applicato con successo a qualsiasi recipiente o sistema di tubature che necessiti di una fonte di calore.

L'induzione offre molti vantaggi non ottenibili con altri mezzi e consente di migliorare l'efficienza produttiva dell'impianto e le condizioni operative, poiché non vi è alcuna emissione significativa di calore nell'ambiente circostante. Il sistema è particolarmente adatto per processi di reazione a stretto controllo, come la produzione di resine sintetiche in un'area a rischio.

Come ogni recipiente di riscaldamento a induzione è personalizzato in base alle esigenze e ai requisiti specifici di ciascun cliente; offriamo varie dimensioni con diverse velocità di riscaldamento. I nostri ingegneri hanno maturato molti anni di esperienza nello sviluppo di sistemi di riscaldamento a induzione personalizzati per un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori industriali. I riscaldatori sono progettati per soddisfare i requisiti precisi del processo e sono costruiti in modo da poter essere montati rapidamente sul recipiente presso la nostra sede o in loco.

VANTAGGI UNICI

- Nessun contatto fisico tra la bobina di induzione e la parete del serbatoio riscaldato.
- Avvio e spegnimento rapidi. Nessuna inerzia termica.
- Bassa perdita di calore
- Controllo di precisione della temperatura del prodotto e della parete del serbatoio senza sovraccarichi.
- Elevato apporto di energia. Ideale per il controllo automatico o a microprocessore
- Area di pericolo sicura o funzionamento industriale standard a tensione di rete.
- Riscaldamento uniforme e privo di inquinamento ad alta efficienza.
- Costi di gestione ridotti.
- Funzionamento a bassa o alta temperatura.
- Semplice e flessibile da utilizzare.
- Manutenzione minima.
- Qualità costante dei prodotti.
- Riscaldatore autonomo sul recipiente, che richiede uno spazio minimo al suolo.

Design delle bobine di riscaldamento a induzione sono disponibili per adattarsi a recipienti e serbatoi metallici della maggior parte delle forme in uso. Il diametro e la lunghezza variano da pochi centimetri a diversi metri. È possibile riscaldare con successo recipienti in acciaio dolce, acciaio dolce rivestito, acciaio inox massiccio o non ferroso. In genere si raccomanda uno spessore minimo delle pareti di 6 mm.

La potenza delle unità varia da 1KW a 1500KW. Nei sistemi di riscaldamento a induzione non vi sono limiti alla densità di potenza in ingresso. Qualsiasi limite esistente è imposto dalla capacità massima di assorbimento del calore del prodotto, dal processo o dalle caratteristiche metallurgiche del materiale della parete del recipiente.

Il riscaldamento a induzione racchiude tutti i vantaggi dell'elettricità portata direttamente al processo e trasformata in calore esattamente dove è richiesto. Poiché il riscaldamento avviene direttamente nella parete del recipiente a contatto con il prodotto e le perdite di calore sono estremamente ridotte, il sistema è altamente efficiente (fino a 90%).

Il riscaldamento a induzione offre numerosi vantaggi non ottenibili con altri mezzi e consente di migliorare l'efficienza produttiva dell'impianto e le condizioni operative, poiché non vi sono emissioni significative di calore nell'ambiente circostante.

Industrie tipiche che utilizzano il riscaldamento di processo a induzione:

- Reattori e bollitori
- Rivestimenti adesivi e speciali
- Chimica, gas e petrolio
- Lavorazione degli alimenti
- Metallurgia e finitura dei metalli

- Preriscaldamento della saldatura
- Rivestimento
- Riscaldamento della muffa
- Adattamento e disadattamento
- Gruppo termico
- Essiccazione degli alimenti
- Riscaldamento del fluido della condotta
- Riscaldamento e isolamento di serbatoi e recipienti

Il riscaldatore in linea a induzione HLQ può essere utilizzato per applicazioni quali:

- Riscaldamento ad aria e gas per il settore chimico e alimentare
- Riscaldamento ad olio caldo per oli di processo e commestibili
- Vaporizzazione e surriscaldamento: Innalzamento istantaneo del vapore, a bassa e alta temperatura/pressione (fino a 800ºC a 100 bar)

Tra i progetti precedenti relativi a serbatoi e riscaldatori continui figurano:

Reattori e bollitori, autoclavi, recipienti di processo, serbatoi di stoccaggio e decantazione, vasche, tini e alambicchi, recipienti a pressione, vaporizzatori e surriscaldatori, scambiatori di calore, tamburi rotanti, tubi, recipienti riscaldati a doppio combustibile

I precedenti progetti di riscaldatori in linea includono:

Riscaldatori di vapore super riscaldati ad alta pressione, riscaldatori di aria rigenerativa, riscaldatori di olio lubrificante, olio alimentare e olio da cucina, riscaldatori di gas tra cui riscaldatori di azoto, azoto argon e gas ricco catalitico (CRG).

Il riscaldamento a induzione è un metodo senza contatto per riscaldare selettivamente i materiali elettricamente conduttivi applicando un campo magnetico alternato per indurre una corrente elettrica, nota come corrente parassita, nel materiale, noto come suscettore, riscaldando così il suscettore. Il riscaldamento a induzione è utilizzato da molti anni nell'industria metallurgica per il riscaldamento dei metalli, ad esempio per la fusione, la raffinazione, il trattamento termico, la saldatura e la brasatura. Il riscaldamento a induzione è praticato in un'ampia gamma di frequenze, da frequenze di rete a 50 Hz fino a frequenze di decine di MHz.

A una determinata frequenza di induzione, l'efficienza di riscaldamento del campo di induzione aumenta quando in un oggetto è presente un percorso di conduzione più lungo. I pezzi solidi di grandi dimensioni possono essere riscaldati con frequenze più basse, mentre gli oggetti piccoli richiedono frequenze più elevate. Per un oggetto di determinate dimensioni da riscaldare, una frequenza troppo bassa fornisce un riscaldamento inefficiente, poiché l'energia del campo di induzione non genera l'intensità desiderata di correnti parassite nell'oggetto. Una frequenza troppo alta, invece, provoca un riscaldamento non uniforme, poiché l'energia del campo di induzione non penetra nell'oggetto e le correnti parassite vengono indotte solo in superficie o in prossimità di essa. Tuttavia, il riscaldamento a induzione di strutture metalliche permeabili ai gas non è conosciuto nell'arte precedente.

I processi tradizionali per le reazioni catalitiche in fase gassosa richiedono che il catalizzatore abbia un'elevata area superficiale affinché le molecole di gas reagenti abbiano il massimo contatto con la superficie del catalizzatore. I processi precedenti utilizzano tipicamente un materiale catalitico poroso o molte piccole particelle catalitiche, opportunamente supportate, per ottenere l'area superficiale richiesta. Questi processi si basano sulla conduzione, sulla radiazione o sulla convezione per fornire il calore necessario al catalizzatore. Per ottenere una buona selettività della reazione chimica, tutte le porzioni dei reagenti devono avere una temperatura e un ambiente catalitico uniformi. Per una reazione endotermica, il tasso di erogazione del calore deve quindi essere il più uniforme possibile sull'intero volume del letto catalitico. Sia la conduzione che la convezione, così come l'irraggiamento, sono intrinsecamente limitate nella loro capacità di fornire la velocità e l'uniformità di erogazione del calore necessarie.

Il brevetto GB 2210286 (GB '286), tipico dell'arte precedente, insegna a montare piccole particelle di catalizzatore non elettricamente conduttivo su un supporto metallico o a drogare il catalizzatore per renderlo elettricamente conduttivo. Il supporto metallico o il materiale drogante vengono riscaldati a induzione e a loro volta riscaldano il catalizzatore. Questo brevetto insegna l'uso di un nucleo ferromagnetico che passa centralmente attraverso il letto di catalizzatore. Il materiale preferito per il nucleo ferromagnetico è il ferro al silicio. Sebbene sia utile per reazioni fino a circa 600 gradi C., l'apparato del brevetto GB 2210286 soffre di gravi limitazioni a temperature più elevate. La permeabilità magnetica del nucleo ferromagnetico si deteriora notevolmente a temperature più elevate. Secondo Erickson, C. J., "Handbook of Heating for Industry", pagg. 84-85, la permeabilità magnetica del ferro inizia a degradarsi a 600 C ed è effettivamente esaurita a 750 C. Poiché, nella disposizione di GB '286, il campo magnetico nel letto di catalizzatore dipende dalla permeabilità magnetica del nucleo ferromagnetico, tale disposizione non riscalderebbe efficacemente un catalizzatore a temperature superiori a 750 C, per non parlare di raggiungere i più di 1000 C necessari per la produzione di HCN.

Anche l'apparecchio del brevetto GB 2210286 è ritenuto chimicamente inadatto alla preparazione dell'HCN. L'HCN si ottiene facendo reagire l'ammoniaca e un gas idrocarburo. È noto che il ferro provoca la decomposizione dell'ammoniaca a temperature elevate. Si ritiene che il ferro presente nel nucleo ferromagnetico e nel supporto del catalizzatore all'interno della camera di reazione del GB '286 provocherebbe la decomposizione dell'ammoniaca e inibirebbe, anziché favorire, la reazione desiderata dell'ammoniaca con un idrocarburo per formare HCN.

L'acido cianidrico (HCN) è un importante prodotto chimico che trova numerosi impieghi nell'industria chimica e mineraria. Ad esempio, l'HCN è una materia prima per la produzione di adiponitrile, acetone cianoidrina, cianuro di sodio e intermedi per la produzione di pesticidi, prodotti agricoli, agenti chelanti e mangimi. L'HCN è un liquido altamente tossico che bolle a 26 gradi C. e come tale è soggetto a severe norme di imballaggio e trasporto. In alcune applicazioni, l'HCN è necessario in località remote, distanti da impianti di produzione di HCN su larga scala. Il trasporto dell'HCN in queste località comporta rischi notevoli. La produzione dell'HCN nei siti in cui deve essere utilizzato eviterebbe i rischi legati al trasporto, allo stoccaggio e alla manipolazione. La produzione in loco di HCN su piccola scala, utilizzando i processi tradizionali, non sarebbe economicamente fattibile. Tuttavia, la produzione in loco di HCN su piccola e grande scala è tecnicamente ed economicamente fattibile utilizzando i processi e gli apparecchi della presente invenzione.

L'HCN può essere prodotto quando composti contenenti idrogeno, azoto e carbonio vengono uniti ad alte temperature, con o senza catalizzatore. Ad esempio, l'HCN è tipicamente prodotto dalla reazione tra ammoniaca e un idrocarburo, una reazione altamente endotermica. I tre processi commerciali per la produzione di HCN sono il Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), l'Andrussow e lo Shawinigan. Questi processi si distinguono per il metodo di generazione e trasferimento del calore e per l'impiego o meno di un catalizzatore.

Il processo Andrussow utilizza il calore generato dalla combustione di un gas idrocarburo e dell'ossigeno all'interno del volume del reattore per fornire il calore di reazione. Il processo BMA utilizza il calore generato da un processo di combustione esterno per riscaldare la superficie esterna delle pareti del reattore, che a sua volta riscalda la superficie interna delle pareti del reattore, fornendo così il calore di reazione. Il processo Shawinigan utilizza una corrente elettrica che scorre attraverso elettrodi in un letto fluido per fornire il calore di reazione.

Nel processo Andrussow, una miscela di gas naturale (una miscela di idrocarburi gassosi ad alto contenuto di metano), ammoniaca e ossigeno o aria viene fatta reagire in presenza di un catalizzatore di platino. Il catalizzatore comprende tipicamente un certo numero di strati di garza di filo di platino/rodio. La quantità di ossigeno è tale che la combustione parziale dei reagenti fornisce energia sufficiente per preriscaldare i reagenti a una temperatura di esercizio superiore a 1000° C. e il calore di reazione necessario per la formazione di HCN. I prodotti di reazione sono HCN, H2, H2O, CO, CO2 e tracce di nitriti superiori, che devono essere separati.

Nel processo BMA, una miscela di ammoniaca e metano scorre all'interno di tubi ceramici non porosi realizzati con un materiale refrattario ad alta temperatura. L'interno di ciascun tubo è rivestito con particelle di platino. I tubi vengono collocati in un forno ad alta temperatura e riscaldati esternamente. Il calore viene condotto attraverso la parete di ceramica fino alla superficie del catalizzatore, che è parte integrante della parete. La reazione avviene tipicamente a 1300° C. quando i reagenti entrano in contatto con il catalizzatore. Il flusso di calore richiesto è elevato a causa dell'elevata temperatura di reazione, dell'elevato calore di reazione e del fatto che al di sotto della temperatura di reazione può verificarsi il coking della superficie del catalizzatore, che disattiva il catalizzatore. Poiché ogni tubo ha in genere un diametro di circa 1″, è necessario un gran numero di tubi per soddisfare i requisiti di produzione. I prodotti di reazione sono HCN e idrogeno.

Nel processo Shawinigan, l'energia necessaria per la reazione di una miscela composta da propano e ammoniaca è fornita da una corrente elettrica che scorre tra elettrodi immersi in un letto fluido di particelle di coke non catalitico. L'assenza di un catalizzatore, così come l'assenza di ossigeno o aria, nel processo Shawinigan significa che la reazione deve avvenire a temperature molto elevate, tipicamente superiori a 1500 gradi C. Le temperature più elevate richieste pongono vincoli ancora maggiori ai materiali di costruzione del processo.

Sebbene, come illustrato in precedenza, sia noto che l'HCN può essere prodotto dalla reazione di NH3 e di un idrocarburo gassoso, come CH4 o C3H8, in presenza di un catalizzatore metallico del gruppo Pt, vi è ancora la necessità di migliorare l'efficienza di tali processi e di quelli correlati, in modo da migliorare l'economia della produzione di HCN, soprattutto per la produzione su piccola scala. È particolarmente importante ridurre al minimo il consumo di energia e la penetrazione di ammoniaca, massimizzando al contempo il tasso di produzione di HCN rispetto alla quantità di catalizzatore di metalli preziosi utilizzato. Inoltre, il catalizzatore non deve influire negativamente sulla produzione di HCN promuovendo reazioni indesiderate come il coking. Inoltre, si desidera migliorare l'attività e la durata dei catalizzatori utilizzati in questo processo. È significativo che gran parte dell'investimento per la produzione di HCN riguardi i catalizzatori del gruppo del platino. La presente invenzione riscalda il catalizzatore direttamente, anziché indirettamente come nell'arte precedente, e quindi realizza questi desideri.

Come discusso in precedenza, il riscaldamento a induzione a frequenza relativamente bassa è noto per fornire una buona uniformità di erogazione del calore a livelli di potenza elevati a oggetti che hanno percorsi di conduzione elettrica relativamente lunghi. Quando si fornisce l'energia di reazione a una reazione catalitica endotermica in fase gassosa, il calore deve essere fornito direttamente al catalizzatore con una perdita minima di energia. I requisiti di erogazione uniforme ed efficiente del calore a una massa di catalizzatore ad alta superficie e permeabile ai gas sembrano in conflitto con le capacità del riscaldamento a induzione. La presente invenzione si basa su risultati inaspettati ottenuti con una configurazione del reattore in cui il catalizzatore ha una forma strutturale innovativa. Questa forma strutturale combina le caratteristiche di: 1) un percorso di conduzione elettrica effettivamente lungo, che facilita un efficiente riscaldamento a induzione diretta del catalizzatore in modo uniforme, e 2) un catalizzatore con un'elevata area superficiale; queste caratteristiche cooperano per facilitare le reazioni chimiche endotermiche. La completa assenza di ferro nella camera di reazione facilita la produzione di HCN dalla reazione tra NH3 e un gas idrocarburico.