NL8102439A

NL8102439A - Inrichting voor het verdelen van een vloeistof als een dunne laag in vertikale warmte-uitwisselaar.

Info

Publication number: NL8102439A
Application number: NL8102439A
Authority: NL
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1981-12-16
Also published as: DD158941A5; NO811645L; GB2077121A; GR75207B; DE3119059C2; AU7002981A; IT1148829B; KR830006649A; FR2482472A1; IT8022118A0; ZA812739B; LU83365A1; AT380804B; BE888826A; JPS5710083A; CA1166953A; NO151309C; NO151309B; ES502753A0; SU1114353A3

Description

81311O/BZ/vL

-1-

Korte aanduiding: Inrichting voor het verdelen van een vloeistof als een dunne laag in vertikale warmte-uitwisselaar

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verdelen van een vloeistof als een dunne laag in een vertikale warmte-uitwis-selaar, en meer in het bijzonder op een inrichting voor het verdelen van een ureumoplossing uit een reactor voor de bereiding van ureum als een 5 dunne laag in de buizen van een hoge druk-aimoniumcarbamaatontleedinrich-ting. Gndat dit in de chemische industrie éên van de belangrijkste uitvoeringsvormen is, heeft de beschrijving hierop betrekking zonder dat daardoor de uitvinding beperkt wordt.

Zoals bekend is het verdelen van een vloeistof over een buizen-10 plaat voor het voeden van de buizen van een dunnelaag-warmte-uitwisselaar via verdeelijpen van het grootste belang voor de goede werking van de inrichting in verband met de gelijkmatige voeding van de buizen met de vloeistof stroom.

Qn dit te bereiken heeft men een aantal oplossingen voorgesteld 15 die in de praktijk tot twee fundamentele toevoertypes behoren; a) Toevoer van de vloeistof in het midden van de buizenplaat, waardoor de beweging van de vloeistof centrifugaal verloopt (van het midden naar de ontrek), en b) Toevoer van de vloeistof aan de ontrek van de buitenplaat waar-20 door de beweging van de vloeistof centripetaal verloopt (van de ontrek naar het midden).

Beide oplossingen leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de vloeistof daar het drukverval tussen de ene verdeelpijpopening en de volgende een drukmaximum veroorzaakt nabij de plaats van toevoer die sterk 25 afneemt naarmate het toevoergebied verder af ligt, met als resultaat een ongunstige ongelijkmatige verdeling van de vloeistof over alle buizen.

Uit onderzoek naar de toestand van de buizen in de bekende inrichtingen is gebleken dat de buiswand aanzienlijk dunner is daar waar de druk hoger is, overeenkomende met de plaats waar de stroonsnelheid hoog 30 is, waarschijnlijk cmdat de straaing in de buizen in dit gebied sterk is zodat in het bovengedeelte erosie optreedt. Behalve de sterke stroming vindt in het bovengedeelte naar men aanneemt, ook een sterke gasontwikkeling plaats door het vrijkomen van inerte gassen uit de oplossing en het 8102439 * ·* ·ν* -2- verdampen van een deel van de vrije ammoniak in de oplossing.

Deze twee faktoren dragen bij tot het optreden van bepaalde cor-rosieverschijns elen.

Volgens de bekende teehniek maakt men voor de verdeling gebruik 5 van pijpen die aan de bovenkant doorboord zijn om het ontsnappen van gassen en dampen uit de oplossing, die in de vorm van een dunne laag langs de buizen van de buizenbundel stroomt, mogelijk te maken. De verdeling in de vorm van een dunne laag over de binnenwand van deze buizen wordt uitgevoerd door de oplossing door boringen in de wanden van de pijpen te la-10 ten stromen. Deze boorgaten zijn ten opzichte van binnenwand van de pijpen bij voorkeur tangentiaal aangebracht. De verdeling van de vloeistof over de buizenplaat, de vorm van de buizen en de boorgaten zijn beschreven in het Franse octrooischrift 2.3^7»093.

Men heeft nu geheel onverwachts vastgesteld dat de omstandigheden 10 die de corrosie van de uitwisselbuizen bevorderen, optreden bij de gecombineerde werking van een niet-constante druk van de vloeistof door het feit dat de pijpen aan de bovenkant open zijn.

De onderhavige uitvinding beoogt nu in de eerste plaats een inrichting te verschaffen voor het verdelen van een vloeistof als een dunne 15 laag in waimte-uitwisselaars, in hoofdzaak bestaande uit: 1) een aantal pijpen die aan de bovenkant gesloten zijn maar opzij in de nabijheid van de afgesloten bovenkanten van boorgaten zijn voorzien, terwijl bovendien tangentiale openingen in de zijkanten van de pijpen het tussenliggende gedeelte daarvan zijn aangebracht voor de toevoer 20 van de vloeistof in de buizenbundel, en 2) een bedvulling rustend op een bij voorkeur vierkant traliewerk dat op een rooster met evenwijdige staven geplaatst is, die op de randen van twee aan elkaar grenzende rijen van pijpen rusten. De functie van de vulling kan ook overgenomen worden door een of meer geperforeerde pla-25 ten met openingen van 5 tot 10 mm doorsnede waardoor men het traliewerk kan verwijderen en het rooster blijft liggen.

De openingen in het bovengedeelte van de cilindervormige wand van de pijpen dienen om de druk van de gassen en dampen afkomstig uit de buizen van de dunne-laag-uitwisselaar te verlagen. Het is verrassend dat de 30 ontwikkeling van gassen en dampen moet worden af geremd .terwijl het bij desillaties een vaste regel is het contact tussen de gasvormige dampfase en de vloeibare fase zo kort mogelijk te houden.

81 02 4 3 9 t 4

£ —«J

-3-

Deze opening en, waarvan het aantal gewoonlijk 2 tot 8 bedraagt en waarvan de assen bij voorkeur loodrecht op de as van de pijp staan, zijn onder een hoek en op gelijke afstand van elkaar in de cilindervormige wand van elke pijp aangebracht. Het drukverval dat daardoor ontstaat 5 ligt tussen 0,1 mm en 2.000 mm water.

De bedvulling bestaat uit gewone vulelementen, zoals die in vul-torens gebruikt worden, en bezitten hoogt éi van gewoonlijk 500 mm tot 2000 mm, bij voorkeur 1000 mm.

Opgemerkt wordt dat de staven van het rooster eventueel niet op 10 de pijpranden rusten, maar op enige afstand van de pijpen zijn geplaatst, waardoor de metaaldelen volledig gepassiveerd zijn en gelijktijdig voorkomen wordt dat de buizen bij plotselinge drukveranderingen worden weggedrukt. In dit geval raken de staven de mantelwand en rusten de uiteinden daarvan op geschikte steunen.

15 De inrichting volgens de uitvinding wordt nu aan de hand van een uitvoeringsvorm nader toegelicht.

In de tekening toont fig. 1 het bovengedeelte (de kamer) van de dunne-laag-warmte-uitwisselaar. Met 1 is de mantel van de kamer aangegeven, 2 is de buis voor de toevoer van de vloeistof die als een dunne laag moet 20 worden verdeeld, 3 is de afvoerbuis voor gassen en dampen, U is een normale verdeler voor vloeistoffen, 5 is het vulbed gevuld met Raschig-ringen of dergelijke en 6 is het rooster waarop het traliewerk rust dat het vulbed draagt. Met 7 zijn twee gesloten pijpen volgens de uitvinding aangegeven, terwijl 11 de bovenste buizenplaat is van buizenbundel 12, waarvan 25 slechts twee buizen in de tekening zijn weergegeven.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede in langsrichting van buis 7 volgens de uitvinding. In de tekening wordt met 8 êên van de opening en voor het lozen van gassen en dampen en met 9 Het tangentiale boorgat aangegeven bestemd voor de toevoer van vloeistof in de buizen van de buizenbundel.

30 Fig. 3 toont de maaier aan waarop de staven 10 voor het dragen van het traliewerk op twee aan elkaar grenzende rijen van pijpen 7 rusten.

De gehele vertikale warmte-uitwisselinrichting met de vloeistofver-deling tot een dunne laag volgens de uitvinding bestaat uit een huis of mantel met een opening voor de toevoer van de te behandelen vloeistof, een 35 opening voor het verwijderen van de behandelde vloeistof, een opening voor het lozen van uit de vloeistof afkomstige gassen en dampen, die eventueel zijn toegevoegd cm de vloeistof te strippen, en inwendig van de top tot de 8102439

Claims

1. Inrichting voor het verdelen van een vloeistof als een dunne laag in een vertikale warmt e-uitwisselinrichting bestaande uit een mantel met een opening voor de toevoer van de te behandelen vloeistof, een opening voor het verwijderen van de behandelde vloeistof, een opening voor het 5 lozen van gassen en dampen, een opening voor de toevoer van een verwar-mingsmedium, een opening voor het verwijderen van genoemd medium en, inwendig van de top tot de bodem, een vloei stof verdeler waarmee de vloeistof over het gehele inwendige oppervlak van de dwarsdoorsnede van de mantel verdeeld wordt en middelen voor het dragen van deze verdeler, inwen-10 dig holle pijpen voor het verdelen van de vloeistof in een dunne laag tot in de daaronder liggende buizen van de buizenbundel, waarbij deze holle pijpen voorzien zijn van taagentiale boorgaten door het tussenliggende deel van hun cilindervormige wand, een bovenste buizenplaat verbonden met de mantelwand waarin de boveneinden van de buizen van genoemde bundel zijn 15 aangebracht, waarbij de pijpen zich in het bovengedeelte van de buizen van deze buizenplaat bevinden, de genoemde buizenplaat, een onderste buizenplaat verbonden met de mantelwand waarin het ondereinde van de buizen van genoemde bundel zijn aangebracht, met het kenmerk, dat de vloeistof-verdelende pijpen aan hun boveneinde afgesloten zijn en in de nabijheid 20 van de afgesloten bovenkanten van openingen in het cilindervormige oppervlak voor het lozen van gassen en dampen zijn voorzien, waarbij deze pijpen een rooster van bij voorkeur evenwijdig lopende staven dragen die rusten op de randen van twee aan elkaar grenzende rijen van pijpen en de rooster-staven een traliewerk steunen waarboven zich de bedvulling bevindt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoogte van de bedvulling 500 tot 2000 mm, bij voorkeur 1000 mm bedraagt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aantal boorgaten in de pijpen voor het lozen van gassen en dampen 2 tot 8 bedraagt. 1*. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de boorgaten . 30 in de pijpen voor het lozen van gassen en dampen een drukverval veroorzaken van 0,1 mm tot 2000 mm waterkolom.

5· Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de boorgaten in de pijpen voor het lozen van gassen en dampen een as bezitten die loodrecht staat op de as van de pijp.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bedvulling 81 02 4 3 9 —— * -I+- bodem uit een verdeler voor vloeistoffen waamee de vloeistof over het gehele inwendige oppervlak van de dwarsdoorsnede van de inrichting verdeeld wordt en de dragers voor deze verdeler, een hedvulling waar doorheen de verspreide vloeistof sijpelt, een traliewerk waarop de hedvulling 5 rust, een rooster die het traliewerk draagt, de van hoven gesloten holle pijpen voor het verspreiden van de vloeistof in een dunne laag tot aan de daaronder liggende huizenhundel op welke huizen het genoemde traliewerk rust, een bovenste huizenplaat die verbonden is met de buitenwand waardoorheen de boveneinden van de huizen van deze bundel steken, de pijpen die 10 in de huizen van de huizenhundel in het bovengedeelte van de huizenplaat zijn aangebracht, de bui zenhundel, de bodemplaat die verbonden is met de mantelwand waarin de onderste gedeelten van de huizen van de bundel zijn aangebraeht, het verwarmingsmedium dat in de ruimte tussen de buitenwand en de bovenste en onderste huizenplaat wordt toegevoerd via een opening 15 die in verbinding met de huizenhundel hiervoor speciaal in de buitenwand is aangebraeht en via een opening in hetzelfde gebied wordt afgevoerd. 81 0 2 4 3 9 --·+Τ -6- - en het traliewerk vervangen zijn door iin of meer geperforeerde platen met een perforatiedoorsnede van 5 tot 10 mm.

7· Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerks dat de staven niet op de randen van de pijpen rusten doch op de, "buitenwand op daar-5 voor speciaal aangebrachte steunpunten. 81 024 3 9