PL198747B1

PL198747B1 - Rurowy wymiennik ciepła, zwłaszcza do procesów transformacji termokatalitycznej

Info

Publication number: PL198747B1
Application number: PL356490A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Tokarz
Original assignee: Zbigniew Tokarz
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2008-07-31
Also published as: AU2003274853A1; WO2004031674A1; PL356490A1

Abstract

1. Rurowy wymiennik ciep la, zw laszcza do procesów transformacji termokatalitycznej, w szczególno sci do utylizacji odpadów z two- rzyw sztucznych poliolefinowych, sk ladaj acy si e ze zbiornika z p laszczem oraz z pokryw w któ- rych s a osadzone na sta le elementy rurowe, posiadaj acy wlot i wylot medium grzejnego oraz wlot i wylot masy reakcyjnej, a tak ze co naj- mniej jedn a przegrod e, znamienny tym, ze stale elementy rurowe maj a posta c rozbie znej ku górze wi azki rur (2). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy rurowego wymiennika ciepła, zwłaszcza do procesów transformacji termokatalitycznej w szczególności do utylizacji odpadów z tworzyw poliolefinowych. Przedmiotowy rurowy wymiennik ciepła ma szczególne zastosowanie w liniach produkcyjnych do ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych poliolefinowych w wysokojakościową mieszankę węglowodorów nienasyconych i nasyconych.

Rurowe wymienniki o ogólnej konstrukcji w postaci zbiornika z płaszczem, ze stałymi elementami rurowymi osadzonymi w dnach (lub pokrywach zbiornika wewnętrznego) są powszechnie znane i stosowane w instalacjach chemicznych. Typowy rurowy wymiennik ciepł a zawiera ponadto co najmniej po jednym wylocie i wlocie medium grzejnego oraz masy reakcyjnej.

W szczególnoś ci z opisu wzoru uż ytkowego Ru 30336 znany jest rurowy wymiennik ciepł a, który zawiera przegrody w postaci tacy, które usytuowane są ukośnie lub na przemian ukośnie w stosunku do pęku rur, przy czym każda przegroda zaopatrzona jest w spływową rynienkę, która utworzona jest z odgiętej części pobocznicy przegrody.

Ponadto ze zgłoszenia patentowego P 327213 znany jest rurowy wymiennik ciepła ciecz-gaz, który składa się z co najmniej jednego dna sitowego, w którym są osadzone na stałe elementy rurowe i jest wyposa ż ony w przegrody płaszcza, króć ce wlotu i wylotu cieczy i gazu oraz pokrywy dna sitowego. Rurowy wymiennik wyróżnia się tym, że jest zaopatrzony w dodatkowe, perforowane na całej długości, elementy rurowe, których końce, umocowane na stałe w dnie sitowym, są połączone kolektorem zbiorczym posiadającym kolektor odprowadzający opary gazu.

Znane rurowe wymienniki ciepła nie są odpowiednio dostosowane do specyficznych wymogów procesów transformacji termokatalitycznej odpadów z tworzyw sztucznych poliolefinowych prowadzonych na skalę przemysłową, a zwłaszcza nie zapewniają właściwego rozkładu temperatur oraz właściwej prędkości przepływu masy reakcyjnej znajdującej się wewnątrz wymiennika. Znane rurowe wymienniki ciepła nie są także przystosowane do zabudowy pionowej w układzie modułowym, stosowanej w nowoczesnych zakładach do utylizacji odpadów z tworzyw sztucznych.

Przedmiotowy wynalazek ma na celu zapewnienie rurowego wymiennika ciepła przystosowanego specjalnie do zastosowania w procesie transformacji katalitycznej tworzyw sztucznych poliolefinowych prowadzonym na urządzeniach zabudowanych pionowo w układzie modułowym pozbawionego powyższych wad.

Rurowy wymiennik ciepła, zwłaszcza do procesów transformacji termokatalitycznej, w szczególności do utylizacji odpadów z tworzyw sztucznych poliolefinowych, składający się ze zbiornika z płaszczem oraz z pokryw w których są osadzone na stałe elementy rurowe, posiadający wlot i wylot medium grzejnego oraz wlot i wylot masy reakcyjnej, a także co najmniej jedną przegrodę według wynalazku, charakteryzuje się tym, że stałe elementy rurowe mają postać rozbieżnej ku górze wiązki rur.

Korzystnie zbiornik ma postać bryły wielościennej o ścianach płaskich.

W korzystnym wykonaniu pokrywa górna i pokrywa dolna mają kształ t figury geometrycznej zł ożonej z prostokąta, do którego większą podstawą przylega trapez równoramienny, przy czym pokrywa dolna jest pochylona, korzystnie pod kątem 20 do 50°.

Korzystnie rury tworzą symetryczny układ pięciorzędowy, którego płaszczyzna symetrii pokrywa się z płaszczyzną symetrii zbiornika z tym, że w środkowym rzędzie znajduje się tylko jedna rura.

Rzędy rur równoodległe od płaszczyzny symetrii zawierają korzystnie równą liczbę rur, rozmieszczonych w równych odstępach, przy czym rzędy skrajne zawierają po trzy rury, a rzędy pośrednie rur pomiędzy rzędami skrajnymi i rzędem środkowym zawierają po trzy rury lub po cztery rury.

Korzystnie rury w przyległych rzędach przesunięte są względem siebie o pół odstępu międzyosiowego.

Korzystnie wylot medium grzejnego wychodzi z kolektora górnego, skrzynkowego, a wlot masy reakcyjnej ma postać rozszerzonej gardzieli.

Wylot masy reakcyjnej jest korzystnie skierowany ukośnie w dół, korzystnie pod kątem 20 do 50°.

W korzystnym wykonaniu przegroda ma postać poziomej pół ki wychodzą cej z dolnej krawędzi gardzieli i sięgającej do skrajnej rury w rzędzie środkowym albo bocznej kierownicy masy reakcyjnej, która ma postać powierzchni walcowej rozpiętej pomiędzy dolną krawędzią gardzieli i górną krawędzią wylotu masy reakcyjnej.

PL 198 747 B1

Ze względu na prostotę konstrukcji i efektywność działania, oraz przystosowanie do modułowej zabudowy pionowej, przedmiotowy wymiennik może znaleźć szerokie zastosowanie w różnych instalacjach chemicznych.

Przedmiotowy wynalazek zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pionowy przekrój wzdłużny wymiennika wzdłuż jego płaszczyzny symetrii, fig. 2 przedstawia widok wymiennika od strony wlotów i wylotów, fig. 3 przedstawia widok z góry rurowej górnej pokrywy wymiennika, a fig. 4 przedstawia wymiennik z fig. 1 z boczną kierownicą .

Jak pokazano na fig. 1 rurowy wymiennik ciepła według przedmiotowego wynalazku posiada zbiornik 1 w postaci wielościennej skrzynki o ścianach płaskich wykonanej z blachy kwasoodpornej 1H18N9T o grubości 10 mm i gabarytach 660 x 980 x 1500 mm wewnątrz której w górnej pokrywie 8 i w dolnej pokrywie 11, zamocowano przelotowo 13 rur 2 o średnicy zewnętrznej 133 mm i grubości ścianki 5 mm wykonany także ze stali kwasoodpornej 1H18N9T. Pokrywa górna 8 i pokrywa dolna 11 wykonane są także z blachy kwasoodpornej 1H18N9T w kształcie symetrycznej figury geometrycznej złożonej z prostokąta, do którego większą podstawą przylega trapez równoramienny. Pokrywy są szczelnie osadzone w zbiorniku 1. Pokrywa dolna 11 jest pochylona pod kątem około 40° w stronę wlotu medium grzejącego 6 stanowiąc przedłużenie jego górnej krawędzi. Wlot medium grzejącego 6 jest skierowany w górę pod kątem około 60° i przechodzi w kolektor dolny 18 wyznaczony przez pokrywę dolną 11 i dno dolne 16 zbiornika 1, a następnie medium grzejne wychodzi z wymiennika wylotem medium grzejnego 7.

Rury 2 mają postać wiązki prostych rur rozbieżnej ku górze. Rury 2 tworzą symetryczny układ pięciorzędowy (jak pokazano na fig. 3), którego płaszczyzna symetrii przebiegająca przez środkowy rząd 12, w którym znajduje się tylko jedna rura 2, pokrywa się z płaszczyzną symetrii S całego zbiornika 1. Rzędy rur 2 równoległe od płaszczyzny symetrii S (i od rzędu środkowego) mają różną liczbę rur 2, zwykle rzędy skrajne 13 zawierają po trzy rury 2, a rzędy pośrednie 14 zawierają po trzy lub cztery rury 2 tak, że ogólna liczba rur 2 w wymienniku wynosi trzynaście lub piętnaście. Rury 2 rozłożone są w każdym z rzę dów (oprócz środkowego) w równych odstępach mię dzyosiowych d, przy czym rury 2 w przyległych rzędach przesunięte są względem siebie o pół odstępu międzyosiowego d. Jak widać na fig. 3 najbardziej wysunięta jest rura 2 w rzędzie środkowym 12, najbardziej oddalona od ściany zbiornika 1 zawierającej wloty i wyloty, pokazanej bardziej dokładnie na fig. 2.

Wlot masy reakcyjnej 9 do zbiornika 1 ma postać rury o przekroju prostokąta o wymiarach 120 x 400 mm wykonanej z blachy kwasoodpornej 1H18N9T o grubości 10 mm, podobnie jak wszystkie elementy wymiennika, przechodzącej w rozszerzoną gardziel 14 o wymiarach 240 x 600 mm.

Wylot masy reakcyjnej 5 ma również postać rury prostokątnej i jest skierowany ukośnie w dół pod kątem około 40°.

Wewnątrz zbiornika 1 masa reakcyjna jest kierowana przegrodą w postaci poziomej półki 3 wychodzącej ze ściany zbiornika 1 zawierającej wloty i wyloty tak, że stanowi ona przedłużenie dolnej krawędzi gardzieli 4 i sięga do skrajnej przeciwległej rury 2 w rzędzie środkowym 12. Alternatywnie, jak pokazano na fig. 4 masa reakcyjna jest kierowana w zbiorniku 1 boczną kierownicą 10 mającą postać powierzchni walcowej, z osią usytuowaną poziomo, rozpiętej pomiędzy dolną krawędzią gardzieli 4 i górną krawędzią wylotu masy reakcyjnej 5, o kącie opasania korzystnie od 40 do 90 deg.

Wymiennik według przedmiotowego wynalazku przystosowany jest zwłaszcza do procesów wymiany ciepła przeciwprądowych, z temperaturą grzejnych rur 2 w zakresie od 300 do 500°C i półpłynną masą reakcyjną podawaną ciśnieniowo i wychodzącą grawitacyjnie.

Claims

1. Rurowy wymiennik ciepła, zwłaszcza do procesów transformacji termokatalitycznej, w szczególności do utylizacji odpadów z tworzyw sztucznych poliolefinowych, składający się ze zbiornika z płaszczem oraz z pokryw w których są osadzone na stałe elementy rurowe, posiadający wlot i wylot medium grzejnego oraz wlot i wylot masy reakcyjnej, a także co najmniej jedną przegrodę, znamienny tym, że stałe elementy rurowe mają postać rozbieżnej ku górze wiązki rur (2).

2. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik (1) ma postać bryły wielościennej o ścianach płaskich.

PL 198 747 B1

3. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa górna (8) i pokrywa dolna (11) mają kształt figury geometrycznej złożonej z prostokąta, do którego większą podstawą przylega trapez równoramienny.

4. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, ż e pokrywa dolna (11) jest pochylona, korzystnie pod kątem 20 do 50°.

5. Rurowy wymiennik wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e rury (2) tworzą symetryczny ukł ad pięciorzędowy, którego płaszczyzna symetrii pokrywa się z płaszczyzną symetrii (S) zbiornika.

6. Rurowy wymiennik wedł ug zastrz. 5, znamienny tym, ż e w ś rodkowym rzę dzie (12) znajduje się tylko jedna rura (2).

7. Rurowy wymiennik według zastrz. 5, znamienny tym, że rzędy rur (2) równoodległe od płaszczyzny symetrii (S) zawierają równą liczbę rur (2), rozmieszczonych w równych odstępach.

8. Rurowy wymiennik wedł ug zastrz. 7, znamienny tym, ż e rzę dy skrajne (13) zawierają po trzy rury (2).

9. Rurowy wymiennik według zastrz. 7, znamienny tym, że rzędy pośrednie (14) rur (2) pomiędzy rzędami skrajnymi (13) i rzędem środkowym (12) zawierają po trzy rury (2).

10. Rurowy wymiennik według zastrz. 7, znamienny tym, że rzędy pośrednie (14) rur (2) pomiędzy rzędami skrajnymi (13) i rzędem środkowym (12) zawierają po cztery rury (2).

11. Rurowy wymiennik według zastrz. 7, znamienny tym, że rury (2) w przyległych rzędach przesunięte są względem siebie o pół odstępu międzyosiowego (d).

12. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot medium grzejnego (7) wychodzi z kolektora górnego (17), skrzynkowego.

13. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że wlot masy reakcyjnej (9) ma postać rozszerzonej gardzieli (4).

14. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot masy reakcyjnej (5) jest skierowany ukośnie w dół, korzystnie pod kątem 20 do 50°.

15. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że przegroda ma postać poziomej półki (3) wychodzącej z dolnej krawędzi gardzieli (4) i sięgającej do skrajnej rury (2) w rzędzie środkowym (12).

16. Rurowy wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że ma boczną kierownicę (10) masy reakcyjnej.

17. Rurowy wymiennik według zastrz. 16, znamienny tym, że kierownica (10) ma postać powierzchni walcowej rozpiętej pomiędzy dolną krawędzią gardzieli (4) i górną krawędzią wylotu masy reakcyjnej (5).