indukcyjne ogrzewanie zbiorników ciśnieniowych

Mamy ponad 20 lat doświadczenia w ogrzewanie indukcyjne Ze względu na to, że system grzewczy jest naturalnie prosty i bardzo niezawodny, opcja ogrzewania indukcyjnego powinna być uważana za preferowany wybór. Ogrzewanie indukcyjne obejmuje wszystkie udogodnienia energii elektrycznej pobieranej bezpośrednio do procesu i przekształcanej w ciepło dokładnie tam, gdzie jest to wymagane. Może być z powodzeniem stosowane do praktycznie każdego zbiornika lub systemu rur wymagającego źródła ciepła.

Indukcja oferuje wiele korzyści nieosiągalnych innymi metodami i zapewnia lepszą wydajność produkcji w zakładzie oraz lepsze warunki pracy, ponieważ nie ma znaczącej emisji ciepła do otoczenia. System ten jest szczególnie odpowiedni do ściśle kontrolowanych procesów reakcyjnych, takich jak produkcja żywic syntetycznych w strefie zagrożonej wybuchem.

Jak każdy indukcyjne naczynie grzewcze jest dostosowany do specyficznych potrzeb i wymagań każdego klienta, oferujemy różne rozmiary z różnymi szybkościami nagrzewania. Nasi inżynierowie mają wieloletnie doświadczenie w opracowywaniu niestandardowych rozwiązań. indukcyjne systemy grzewcze dla szerokiego zakresu zastosowań w wielu gałęziach przemysłu. Grzałki są zaprojektowane tak, aby dokładnie odpowiadały wymaganiom procesu i są skonstruowane tak, aby można je było szybko zamontować na zbiorniku w naszym zakładzie lub na miejscu.

WYJĄTKOWE KORZYŚCI

- Brak fizycznego kontaktu między cewką indukcyjną a ogrzewaną ścianą zbiornika.
- Szybkie uruchamianie i wyłączanie. Brak bezwładności cieplnej.
- Niskie straty ciepła
- Precyzyjna kontrola temperatury produktu i ścianek zbiornika bez nadmiernego nagrzewania.
- Wysoki pobór energii. Idealny do sterowania automatycznego lub mikroprocesorowego
- Bezpieczny obszar zagrożenia lub standardowa praca przemysłowa przy napięciu sieciowym.
- Równomierne ogrzewanie bez zanieczyszczeń przy wysokiej wydajności.
- Niskie koszty eksploatacji.
- Praca w niskiej lub wysokiej temperaturze.
- Prosta i elastyczna obsługa.
- Minimalna konserwacja.
- Stała jakość produktu.
- Samodzielna nagrzewnica na statku generująca minimalną wymaganą powierzchnię podłogi.

Konstrukcje indukcyjnych cewek grzewczych są dostępne w wersjach pasujących do metalowych naczyń i zbiorników o większości form i kształtów będących obecnie w użyciu. Od kilku centymetrów do kilku metrów średnicy lub długości. Zbiorniki ze stali miękkiej, platerowanej stali miękkiej, litej stali nierdzewnej lub nieżelaznej mogą być z powodzeniem ogrzewane. Generalnie zalecana jest minimalna grubość ścianki wynosząca 6 mm.

Moc znamionowa urządzeń wynosi od 1 kW do 1500 kW. W przypadku indukcyjnych systemów grzewczych nie ma limitu gęstości mocy wejściowej. Wszelkie ograniczenia wynikają z maksymalnej zdolności pochłaniania ciepła przez produkt, proces lub właściwości metalurgiczne materiału ścianek zbiornika.

Ogrzewanie indukcyjne łączy w sobie wszystkie zalety energii elektrycznej doprowadzanej bezpośrednio do procesu i przekształcanej w ciepło dokładnie tam, gdzie jest ono wymagane. Ponieważ ogrzewanie odbywa się bezpośrednio w ścianie zbiornika w kontakcie z produktem, a straty ciepła są bardzo niskie, system jest bardzo wydajny (do 90%).

Ogrzewanie indukcyjne oferuje wiele korzyści nieosiągalnych innymi metodami i zapewnia lepszą wydajność produkcji i lepsze warunki pracy, ponieważ nie ma znaczącej emisji ciepła do otoczenia.

Typowe branże wykorzystujące ogrzewanie indukcyjne:

- Reaktory i czajniki
- Klej i powłoki specjalne
- Chemikalia, gaz i ropa naftowa
- Przetwarzanie żywności
- Metalurgia i wykańczanie metali

- Spawanie z podgrzewaniem
- Powłoka
- Ogrzewanie formy
- Dopasowanie i niedopasowanie
- Zespół termiczny
- Suszenie żywności
- Ogrzewanie cieczy w rurociągach
- Ogrzewanie i izolacja zbiorników i naczyń

Indukcyjna nagrzewnica liniowa HLQ może być używana w następujących zastosowaniach

- Ogrzewanie powietrzne i gazowe dla przemysłu chemicznego i spożywczego
- Ogrzewanie gorącym olejem dla olejów procesowych i jadalnych
- Parowanie i przegrzewanie: Natychmiastowe podnoszenie pary, niska i wysoka temperatura / ciśnienie (do 800ºC przy 100 barach)

Poprzednie projekty związane ze zbiornikami i podgrzewaczami ciągłymi obejmują:

Reaktory i kotły, autoklawy, zbiorniki procesowe, zbiorniki magazynowe i osadowe, wanny, kadzie i kotły destylacyjne, zbiorniki ciśnieniowe, parowniki i przegrzewacze, wymienniki ciepła, bębny obrotowe, rury, zbiorniki ogrzewane podwójnym paliwem

Poprzednie projekty grzałek In-Line obejmują:

Wysokociśnieniowe podgrzewacze parowe, regeneracyjne podgrzewacze powietrza, podgrzewacze oleju smarowego, oleju jadalnego i oleju kuchennego, podgrzewacze gazowe, w tym azotowe, azotowo-argonowe i katalityczne (CRG).

Ogrzewanie indukcyjne to bezkontaktowa metoda selektywnego ogrzewania materiałów przewodzących prąd elektryczny poprzez zastosowanie zmiennego pola magnetycznego w celu indukowania prądu elektrycznego, znanego jako prąd wirowy, w materiale, znanym jako susceptor, a tym samym ogrzewanie susceptora. Ogrzewanie indukcyjne jest stosowane w przemyśle metalurgicznym od wielu lat w celu ogrzewania metali, np. topienia, rafinacji, obróbki cieplnej, spawania i lutowania. Ogrzewanie indukcyjne jest praktykowane w szerokim zakresie częstotliwości, od częstotliwości sieci prądu przemiennego tak niskich jak 50 Hz do częstotliwości dziesiątek MHz.

Przy danej częstotliwości indukcji wydajność nagrzewania pola indukcyjnego wzrasta, gdy w obiekcie występuje dłuższa ścieżka przewodzenia. Duże elementy stałe mogą być nagrzewane przy niższych częstotliwościach, podczas gdy małe obiekty wymagają wyższych częstotliwości. Dla danego rozmiaru obiektu, zbyt niska częstotliwość zapewnia nieefektywne nagrzewanie, ponieważ energia w polu indukcyjnym nie generuje pożądanej intensywności prądów wirowych w obiekcie. Z drugiej strony zbyt wysoka częstotliwość powoduje nierównomierne nagrzewanie, ponieważ energia pola indukcyjnego nie przenika do obiektu, a prądy wirowe są indukowane tylko na powierzchni lub w jej pobliżu. Nagrzewanie indukcyjne przepuszczalnych dla gazu struktur metalowych nie jest jednak znane w stanie techniki.

Wcześniejsze procesy reakcji katalitycznych w fazie gazowej wymagają, aby katalizator miał dużą powierzchnię, aby cząsteczki reagującego gazu miały maksymalny kontakt z powierzchnią katalizatora. W celu osiągnięcia wymaganego pola powierzchni, w procesach tych zazwyczaj stosuje się porowaty materiał katalizatora lub wiele małych cząstek katalitycznych, odpowiednio podpartych. Te wcześniejsze procesy polegają na przewodzeniu, promieniowaniu lub konwekcji w celu dostarczenia niezbędnego ciepła do katalizatora. Aby osiągnąć dobrą selektywność reakcji chemicznej, wszystkie części reagentów powinny mieć jednakową temperaturę i środowisko katalityczne. W przypadku reakcji endotermicznej szybkość dostarczania ciepła musi być zatem jak najbardziej równomierna w całej objętości złoża katalitycznego. Zarówno przewodzenie, jak i konwekcja, a także promieniowanie, mają z natury ograniczoną zdolność do zapewnienia niezbędnej szybkości i równomierności dostarczania ciepła.

Patent GB 2210286 (GB '286), który jest typowy dla stanu techniki, uczy montażu małych cząstek katalizatora, które nie przewodzą prądu elektrycznego na metalicznym podłożu lub domieszkowania katalizatora, aby uczynić go elektrycznie przewodzącym. Metaliczny nośnik lub materiał domieszkujący jest podgrzewany indukcyjnie, co z kolei podgrzewa katalizator. W niniejszym patencie opisano zastosowanie rdzenia ferromagnetycznego przechodzącego centralnie przez złoże katalizatora. Preferowanym materiałem na rdzeń ferromagnetyczny jest żelazo krzemowe. Chociaż urządzenie z patentu GB 2210286 jest przydatne w reakcjach zachodzących w temperaturze do około 600 stopni Celsjusza, w wyższych temperaturach ma ono poważne ograniczenia. Przenikalność magnetyczna rdzenia ferromagnetycznego uległaby znacznemu pogorszeniu w wyższych temperaturach. Według Erickson, C. J., "Handbook of Heating for Industry", str. 84-85, przenikalność magnetyczna żelaza zaczyna się pogarszać w temperaturze 600 C i skutecznie zanika w temperaturze 750 C. Ponieważ w układzie GB '286 pole magnetyczne w złożu katalizatora zależy od przenikalności magnetycznej rdzenia ferromagnetycznego, taki układ nie mógłby skutecznie podgrzać katalizatora do temperatury przekraczającej 750 C, nie mówiąc już o osiągnięciu temperatury powyżej 1000 C wymaganej do produkcji HCN.

Aparatura z patentu GB 2210286 jest również uważana za chemicznie nieodpowiednią do przygotowania HCN. HCN jest wytwarzany w reakcji amoniaku i gazu węglowodorowego. Wiadomo, że żelazo powoduje rozkład amoniaku w podwyższonych temperaturach. Uważa się, że żelazo obecne w rdzeniu ferromagnetycznym i nośniku katalizatora w komorze reakcyjnej GB '286 spowodowałoby rozkład amoniaku i hamowałoby, a nie promowało, pożądaną reakcję amoniaku z węglowodorem z wytworzeniem HCN.

Cyjanowodór (HCN) jest ważnym związkiem chemicznym o wielu zastosowaniach w przemyśle chemicznym i wydobywczym. Na przykład HCN jest surowcem do produkcji adiponitrylu, cyjanohydryny acetonowej, cyjanku sodu i półproduktów do produkcji pestycydów, produktów rolnych, środków chelatujących i pasz dla zwierząt. HCN jest wysoce toksyczną cieczą, która wrze w temperaturze 26 stopni C. i jako taka podlega rygorystycznym przepisom dotyczącym pakowania i transportu. W niektórych zastosowaniach HCN jest potrzebny w odległych lokalizacjach, oddalonych od dużych zakładów produkcyjnych HCN. Transport HCN do takich miejsc wiąże się z poważnymi zagrożeniami. Produkcja HCN w miejscach, w których ma on być używany, pozwoliłaby uniknąć zagrożeń związanych z jego transportem, przechowywaniem i obsługą. Produkcja HCN na małą skalę na miejscu, przy użyciu wcześniejszych procesów, nie byłaby ekonomicznie wykonalna. Jednak produkcja HCN na małą skalę, a także na dużą skalę, na miejscu jest technicznie i ekonomicznie wykonalna przy użyciu procesów i aparatury niniejszego wynalazku.

HCN może być wytwarzany, gdy związki zawierające wodór, azot i węgiel są łączone w wysokich temperaturach, z katalizatorem lub bez niego. Na przykład, HCN jest zwykle wytwarzany w reakcji amoniaku i węglowodoru, która jest reakcją wysoce endotermiczną. Trzy komercyjne procesy wytwarzania HCN to Blausaure aus Methan und Ammoniak (BMA), Andrussow i Shawinigan. Procesy te można rozróżnić na podstawie metody generowania i przenoszenia ciepła oraz tego, czy zastosowano katalizator.

Proces Andrussowa wykorzystuje ciepło generowane przez spalanie gazu węglowodorowego i tlenu w objętości reaktora w celu zapewnienia ciepła reakcji. Proces BMA wykorzystuje ciepło generowane przez zewnętrzny proces spalania do ogrzewania zewnętrznej powierzchni ścian reaktora, co z kolei ogrzewa wewnętrzną powierzchnię ścian reaktora, a tym samym zapewnia ciepło reakcji. Proces Shawinigan wykorzystuje prąd elektryczny przepływający przez elektrody w złożu fluidalnym, aby zapewnić ciepło reakcji.

W procesie Andrussowa mieszanina gazu ziemnego (mieszanina węglowodorów o wysokiej zawartości metanu), amoniaku i tlenu lub powietrza jest poddawana reakcji w obecności katalizatora platynowego. Katalizator składa się zazwyczaj z kilku warstw siatki z drutu platynowo-rodowego. Ilość tlenu jest taka, że częściowe spalanie reagentów zapewnia wystarczającą ilość energii do wstępnego podgrzania reagentów do temperatury roboczej przekraczającej 1000 ° C, a także wymagane ciepło reakcji do tworzenia HCN. Produktami reakcji są HCN, H2, H2O, CO, CO2 i śladowe ilości wyższych azotynów, które następnie należy oddzielić.

W procesie BMA mieszanina amoniaku i metanu przepływa wewnątrz nieporowatych rur ceramicznych wykonanych z wysokotemperaturowego materiału ogniotrwałego. Wnętrze każdej rurki jest wyłożone lub pokryte cząstkami platyny. Rury są umieszczane w piecu wysokotemperaturowym i ogrzewane zewnętrznie. Ciepło jest przewodzone przez ceramiczną ściankę do powierzchni katalizatora, która jest integralną częścią ścianki. Reakcja jest zwykle przeprowadzana w temperaturze 1300°C, gdy reagenty stykają się z katalizatorem. Wymagany strumień ciepła jest wysoki ze względu na podwyższoną temperaturę reakcji, duże ciepło reakcji oraz fakt, że koksowanie powierzchni katalizatora może wystąpić poniżej temperatury reakcji, co dezaktywuje katalizator. Ponieważ każda rura ma zazwyczaj średnicę około 1″, do spełnienia wymagań produkcyjnych potrzebna jest duża liczba rur. Produktami reakcji są HCN i wodór.

W procesie Shawinigan energia wymagana do reakcji mieszaniny składającej się z propanu i amoniaku jest dostarczana przez prąd elektryczny przepływający między elektrodami zanurzonymi w złożu fluidalnym niekatalitycznych cząstek koksu. Brak katalizatora, a także brak tlenu lub powietrza w procesie Shawinigan oznacza, że reakcja musi przebiegać w bardzo wysokich temperaturach, zwykle przekraczających 1500 stopni C. Wymagane wyższe temperatury nakładają jeszcze większe ograniczenia na materiały konstrukcyjne procesu.

Chociaż, jak ujawniono powyżej, wiadomo, że HCN można wytwarzać w reakcji NH3 i gazu węglowodorowego, takiego jak CH4 lub C3H8, w obecności katalizatora metalicznego z grupy Pt, nadal istnieje potrzeba poprawy wydajności takich procesów i procesów pokrewnych, aby poprawić ekonomikę produkcji HCN, zwłaszcza w przypadku produkcji na małą skalę. Szczególnie ważne jest zminimalizowanie zużycia energii i przebicia amoniaku przy jednoczesnej maksymalizacji szybkości produkcji HCN w porównaniu z ilością użytego katalizatora z metalu szlachetnego. Co więcej, katalizator nie powinien negatywnie wpływać na produkcję HCN poprzez promowanie niepożądanych reakcji, takich jak koksowanie. Co więcej, pożądana jest poprawa aktywności i żywotności katalizatorów stosowanych w tym procesie. Co istotne, dużą część inwestycji w produkcję HCN stanowi katalizator z grupy platynowców. Niniejszy wynalazek podgrzewa katalizator bezpośrednio, a nie pośrednio, jak w poprzednim stanie techniki, a tym samym osiąga te cele.

Jak wspomniano wcześniej, wiadomo, że nagrzewanie indukcyjne o stosunkowo niskiej częstotliwości zapewnia dobrą jednorodność dostarczania ciepła przy wysokich poziomach mocy do obiektów, które mają stosunkowo długie ścieżki przewodzenia elektrycznego. Podczas dostarczania energii reakcyjnej do endotermicznej reakcji katalitycznej w fazie gazowej, ciepło musi być dostarczane bezpośrednio do katalizatora przy minimalnych stratach energii. Wymagania dotyczące równomiernego i wydajnego dostarczania ciepła do katalizatora o dużej powierzchni i przepuszczalności gazu wydają się być sprzeczne z możliwościami nagrzewania indukcyjnego. Niniejszy wynalazek opiera się na nieoczekiwanych wynikach uzyskanych w konfiguracji reaktora, w której katalizator ma nową formę strukturalną. Ta forma strukturalna łączy w sobie cechy: 1) efektywnie długą długość ścieżki przewodzenia elektrycznego, co ułatwia wydajne bezpośrednie nagrzewanie indukcyjne katalizatora w jednolity sposób, oraz 2) katalizator o dużej powierzchni; cechy te współpracują w celu ułatwienia endotermicznych reakcji chemicznych. Całkowity brak żelaza w komorze reakcyjnej ułatwia produkcję HCN w reakcji NH3 i gazu węglowodorowego.

Reaktory z indukcyjnymi zbiornikami grzewczymi