PL81314B1 - - Google Patents

Description

Aparat do reakcji chemiczno-cieplnych Przedmiotem wynalazku jest aparat do reakcji chemiczno-cieplnych w mieszaninie wrzacej.Znane sa aparaty do reakcji chemiczno-ciepl¬ nych, w których zaleznie od procesów produkcyj¬ nych, stosowane sa rózne -nosniki ciepla, na przy¬ klad gazy spalinowe, para wodna, woda, olej, sto¬ pione metale, sole i inne ciala miedzy którymi zachodzi wymiana ciepla.Gazy spalinowe stosowane sa w postaci nosnika ciepla do bezposredniego ogrzewania róznych urza¬ dzen przemyslowych, na przyklad w aparatach do reakcji chemiczno-cieplnych.Zaleta stosowania gazów spalinowych jako nos¬ nika ciepla jest moznosc ogrzewania drugiego nosnika ciepla do wysokiej temperatury bez sto- stosowania cisnienia po stronie gazu grzejnego.Wada stosowania gazów spalinowych jest zlo¬ zonosc regulowania procesu roboczego w wymien¬ niku ciepla i stosunkowo szybkie zuzycie jego powierzchni wskutek dzialania mechanicznych uszkodzen wynikajacych z poslizgu spalin wzdluz tej powierzchni.W celu zapobiezenia tym uszkodzeniom stoso¬ wano wykladzine szamotowa, na wewnetrznej po¬ wierzchni wymiennika, zabezpieczajaca przed dzia¬ laniem spalin na powierzchnie tego wymiennika.Wada takiego lUikladu jest to, ze wykladzina sza¬ motowa na skutek zmiennych temperatur w wy¬ mienniku powstajacych podczas zmiany doplywu 10 15 20 25 30 ilosci gazu lub powietrza ulega kurczeniu sie lub rozszerzeniu, w wyniku czego w wykladzinie two¬ rza sie szczeliny powodujace nierównomierne na¬ grzewanie sie powierzchni wymiennika i przez to uszkodzenie jego scianek, .przy czym wykladzina na skutek powstalych szczelin ulega szybkiemu zniszczeniu, co wymaga ponownego jej nalozenia przy znacznym nakladzie kosztów i pracy.Znany jest równiez uklad zabezpieczenia we¬ wnetrznej powierzchni wymiennika przez stoso¬ wanie siatki lub okratowania umieszczonego w bliskiej odleglosci od tej powierzchni i majacego za zadanie utworzenie wirów dla tych gazów i zmniejszenia ich poslizgu po powierzchni wymien¬ nika.Wada takiego ukladu jest to, ze cienka kon¬ strukcja siatki lub okratowania ulegla pod wply¬ wem wysokiej temperatury szybkiemu odksztal¬ ceniu lub zniszczeniu, przy czym odksztalcone okratowanie przylegalo do powierzchni wymien¬ nika tworzac warunki do gromadzenia sie popio¬ lów izolujacych doplyw ciepla do sciany wymien¬ nika.Celem wynalazku jest usuniecie tych wad.Afoy osiagnac ten cel postanowiono zgodnie z wynalazkiem wykonac aparat do reakcji chemicz¬ no-cieplnych, wyposazony w sciane wewnetrzna, odporna na scieranie o duzej zdolnosci wymiany ciepla, przy czym sciana ta wyposazona jest w wypusty umocowane do wewnetrznych powierzch- 81314M 314 ni sciany tworzace zawirowania dla przeplywaja¬ cego gazu i akumulacje ciepla.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania .na rysunku, przedstawia reaktor w przekroju pionowym z 5 wypustami, fig. Ib — widok wewnetrznej sciany w powiekszonej skali, fig. lc — widok boczny w powiekszonej skali sciany wewnetrznej z wypusta¬ mi, fig 2a — przedni widok sciany w powiekszo¬ nej skali przedstawiajacy odmiane. wypustów i 10 fig. 2b — widok boczny w powiekszonej skali, przedstawiajacy odmiane wypustów wedlug fig. 2a. Rozmieszczenie wypustów jest dobierane na podstawie wymiaru wypustów 1, który oznacza najdluzszy poziomy wymiar równolegly do plasz- 15 czyzny wewnetiznej sciany reaktora oraz wy¬ miar t, który jest wymiarem poziomym wykla¬ dziny. Gdy do^ór rozmieszczenia zostanie doko¬ nany, to oznacza sie go piecioma liniami narysowa¬ nymi na scianie reaktora lub wypustu. Dwie rów- 20 nolegle linie „A" i „B", sa symetryczne w sto¬ sunku do pionowej srodkowej linii wypustu, która to linia jest zbiezna z kierunikiem oplywu zawie¬ szonych czastek, której wymiary wynosza (1X1) do (2X1). Linia obwodowa „C" oznacza obrys 25 odleglosci miedzy srodkowymi punktami wypustów przy zachowaniu odstepów 5 do (6,5 Xt) najlepiej (4Xt).Na wewnetrznej scianie reaktora jest obryso¬ wana linia pozioma „D" styczna w stosunku do 30 wierzcholka ksztaltki „p" i styczna w stosunku do kierunku przeplywu czastek oraz linii „E", która przechodzi przez dwa konce ksztaltki „P".Gdy ksztaltka „P" posiada dwa lub wiecej ustalen majacych najwiejkszy wymiar, który zostal 35 okreslony w 'kierunku poziomym, to linia „E" jest przeznaczona dla najwyzszego ustalenia. Strefa zabezpieczajaca jest ustalona miedzy linia „A" i „B" w granicach obwodowej linii „C" ponizej li¬ nii „D" i ponizej (wspomnianej linii „E". 40 Reaktor wedlug fig. 1 o srednicy R zawiera wypusty rozmieszczone w postaci szachownicy na wewnetrznej stronie sciany reaktora, przy czym wypusty te sa o srednicy r i dlugosci 1. Zgodnie z fig. lib przedstawiono powiekszony widok sciany wewnetrznej reaktora z rozmieszczonymi wypusta¬ mi, podczas gdy na fig. lc przedstawiono wypusty w ukladzie schodkowo-trójkatnym, równiez w czesciowym powiekszeniu przedstawiajacym gdzie boczna sciana 1 przewidziana z wypustami 2 w widoku bocznym, które dó sciany 1 umocowane sa za pomoca spawu 3 lab warstwy ognioodpornego cementu. Dlugosc wypustów 1 o srednicy w sto¬ sunku do srednicy R reaktora wynosi jak 1/500 do 1/20. Odleglosc F miedzy srodkami wypustów wynosi od (1-r) do (2-r) w przypadku rozmieszcze¬ nia szachowego lub od (1-r) do (1-415-r) w przy¬ padku rozmieszczenia kwadratowego.Linie A i B sa w stosunku do siebie równolegle 60 i symetryczne w stosunku do linii srodkowej X.Przedzial X miedzy liniami A i B miesci sie w granicach (2-r) 4o (1-r). Dookola wypustów 2 ob¬ wodowa linia „C" jest obrysem dla ustalonego przedzialu „Y". Przedzial „Y" jest mniejszy od 65 55 dlugosci 1 1 a linia obwodowa jest mniejsza od 4-1 1. Linia D, która jest styczna do wierzcholka wypustu 2 jest równolegla do lini „E", przecho¬ dzacej przez wypust 2.W ten sposób zgodnie z ustaleniem strefa „S" okreslona przez piec linii A, B, C, D i E (powierz¬ chnia zakreskowana na fig. Ib) jest strefa zabez¬ pieczajaca poszczególne wypusty. Analogicznie do tego strefy zabezpieczajace moga byc oznaczone dla innych wypustów.Rozmieszczenie wypustów jest tak dobrane, ze ich przestrzenie beda w znacznym stopniu pokry¬ wac powierzchnie sciany wewnetrznej wylaczajac powierzchnie zajmowana przez same wypusty.Na fig. 2a i 2;b przedstawiono przyklad aparatu, w którym wypusty sa w postaci prostokatnych plaskowników z których kazdy zawiera dlugosc „M" i szerokosc „1 2" oraz grubosc ,rt", przy czym wykladziny te polaczone sa z wewnetrzna sciana 1 za pomoca cementowej warstwy lub spawania.Na fig. 2a przedstawiono wzór rozmieszczenia wypustów na scianie wewnetrznej reaktora, a na fig. 2b przedstawiono widok boczny rozmieszczenia wypustów. Prostokatny wymiar „M" wypustu 2 jest prostopadly do kierunku przeplywu czynnika i równolegly ido powierzchni sciany o wewnetrznej srednicy „R" aparatu. Prostokatny wypust zawiera wymiar „M" w zakresie od ^0,01-R do ^200-R.Szerokosc 1 2 wypustu jest w granicach od R/1000 do R/20.Pionowy wymiar „t" wypustu jest dowolny i moze byc dobrany zgodnie z wymaganiami.Odstepy a i b miedzy wypustami dobierane sa na podstawie wartosci „M" i „1 2", przy czym naj¬ lepsza wartosc dla „a" jest od „o" do „M" i dla „b" (O do 1 2) lub najlepiej gdy jest ponizej 4-1 2.W nawiazaniu do fig. 2a „X" jest srodkowa li¬ nia wypustów 2/, natomiast linie „A" i „B" sa liniami równoleglymi w stosunku do siebie i sa symetryczne w stosunku do linii „X".Odleglosc „X" dwu równoleglych linii „A" i „B" jest w zakresie od (2-M) do i(l-M).Dookola wypustu 2' linia „C" jest obrysem usta¬ lonego odcinka „Y". Odcinek „Y" jest w zakresie od (0-l2) do (6,5 -12) przy czym lepiej, gdy jest mniejszy niz (4-12).Linia „D" jest styczna do najwyzszego punktu wykladziny 2' w odniesieniu do kierunku prze¬ plywu zawieszonych czastek stalych i linii „E", która przechodzi przez dwa konce wykladziny 2, dajace najdluzsza pozioma odleglosc.Strefa „S" okreslona przez linie A, B, C, D i E jest strefa zabezpieczajaca wykladzine 2'.Aparat do wytwarzania reakcji chemiczno- cieplnych wykonany zgodnie z niniejszym wyna¬ lazkiem jest omówiony na podstawie nastepuja¬ cych przykladów: Przyklad 1. Do apairatu wedlug fig. lr do¬ prowadzono metan, który byl termicznie chlorowa¬ ny dla róznych chlorometanowych próbek. Naczy¬ niem pojemnosciowym dla aparatu byl cylinder wykonany ze stopu niklu o wewnetrznej srednicy 1100 mm. Okragle wypusty ze stali odpornej na81314 5 korozje sa o srednicy 10 mim i dlugosci 20 mm, które umieszczone sa na wewnetrznej scianie. Wy¬ pusty tworzace wykladzine sa przyspawane do wearcnietrzej sciany w trójkatnym schodkowym ukladzie,, w odleglosci 15 mm. Piasek tworzacy 5 warstwe wrzaca wypelnia aparat do wysokosci 2000 nim.Do aparatu doprowadzony jest gaz chlorowy w ilosci 100 m3/h, metanowy 50 m8/h, azotowy 150 m8/h, przy czym doprowadzane sa one od dolu 10 aparatu, w celu ich skraplania w czasie przeply¬ wu przez czastki piasku. Warstwa wrzaca osiaga wysokosc 2600 mm.Reakcja termicznego chlorowania odbywa sie przy temperaturze do 350°C i atmosferycznym cis- 15 nieniu.Stopien zuzycia sciany wewnetrznej aparatu wy¬ konanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem wy¬ nosi 0,05 mm/rok, a wspólczynnik przenikania ciepla miedzy warstwa wrzaca i strona zewnetrzna 20 reaktora jest 340 Kcal/m2/h/°C.Przy braku wykladzin na scianie wewnetrznej stopien zuzycia sciany od strony wewnetrznej byl 1,5 imcm/rok a wspólczynnik przenikania ciepla miedzy warstwa wrzaca i strona zewnetrzna reak¬ tora byl 300 Kcal/m2/h/°C.Stopien zuzycia sciany wewnetrznej aparatu mierzony (byl dwa razy rocznie przez okres dwóch lat w czterech punktach, przy czyni kazdy z punk¬ tów byl na poziomie 500, 1000, 1500 i 2000 mm od dolnego poziomu urzadzenia.Przyklad 2. W aparacie do reakcji chemicz- no-cieplnych podobnie jak w przykladzie 1 zasto¬ sowano okragle prety ze stali odpornej na korozje 35 o srednicy 2,9 mm i dlugosci 20 min, które byly przyspawane do wewnetrznej sciany zbiornika w kwadratowym ukladzie.Skraplajacy metan byl termicznie chlorowany w tych samych warunkach jak w przykladzie I. 40 Wspólczynnik przenikania ciepla miedzy war¬ stwa wrzaca i powierzchnia zewnetrzna byl 330 Kcal/m2/h/°C, przy czym stopien zuzycia sciany wewnetrznej aparatu byl 0,03 mm/rok, a stopien zuzycia wykladzin byl 0,6 nim/rok. 45 Przyklad 3. Aparat podobnie jak i w przy¬ kladzie I, byl zaopatrywany w gaz chlorowy w ilosci 50 m3/h, gaz metanowy 25 m8/h, gaz azoto¬ wy 75 m3/h.Pozostale dane podobne jak w przykladzie I.Stopien zuzycia sciany wewnetrznej reaktora byl 0,04 mm/rok, wykladzin 0,5 mm/rok, a wspólczyn¬ nik przeinikaniia ciepla imiedzy warstwa .wrzaca i powierzchnia zewnetrzna byl 280 Kcal/m2/h/°C.Przyklad 4. Aparat podobnie wykonany jak w przykladzie 1, który rózni sie tylko tym, ze wy¬ pusty przyspawane sa po stronie wewnetrznej sciany w ukladzie szachowo-trójkatnym. Stopien zuzycia sciany wewnetrznej byl 0,05 mm/rok a zuzycie wykladzin 0,8 mm/rok.Przyklad 5. Aparat wyposazono w plaskie paski ze stali odpornej na korozje o dlugosci 100 mm, szerokosci 20 mm i grubosci 4 mm, które ulozone sa w formie wypustów przyspawanych do 6 wewnetrznej sciany naczynia wedlug ukladu przedstawionego na fig. 2.Poziome odstepy „a" i pionowe odstepy „b" zgod¬ nie z fig. 2 sa 70 i 30 mm. Pozostale ustalenia za¬ stosowane sa podobnie jak w przykladzie I. Sto¬ pien zuzycia sciany wewnetrznej apara/tu jest 0,05 jmm/rok, a stopien zuzycia wykladzin 0,6 mim/rok, a wspólczynnik przenikania ciepla 280 Kcal/m2/h/°C.Przyklad 6. Apanait podobnie jak w przy¬ kladzie 5 zaopatrzono w plaskie paski ze stali od¬ pornej na korozje, o dlugosci 400 mm, szerokosci 20 mm i grubosci 4 mm, które przyspawane do wewnetrznej sciany naczynia przy rozmieszczeniu szachowym w odstepach poziomych 70 mim i pio¬ nowych 30 mm.Reakcja przeprowadzona byla przy podobnych warunkach jak w przykladzie 1. Stopien zuzycia sciany wewnetrznej byl 0,04 mm/rok a wykla¬ dzina 0,5 mm/rok.Przyklad 7. Plaskowniki podobne jak w przykladzie 6 wykonane ze stali odpornej na ko¬ rozje byly przyspawane do wewnetrznej sciany przy rozmieszczeniu w uklaldzie szachowym w od¬ stepie poziomym 350 mm i pionowym 150 mm.Reakcja przeprowadzona byla przy jednakowych warunkach jak w przykladzie 1.Stopien zuzycia sciany wewnetrznej aparatu byl 0,3 mm/rok i wykladzin 1,0 mm/rok. PL PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Aparat do reakcji chemiczno-cieplnych, zna¬ mienny tym, ze jego wewnetrzna sciana, uksztal¬ towana w postaci cylindra, wyposazona jest w wypusty o ksztalcie okraglym luib prostokatnym, które umocowane sa do wewnetrznej sciany apa¬ ratu za pomoca spawania luib cementowania w ukladzie kwadratowym, lub schodkowym.

2. Aparat wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wypusty rozmieszczone na scianie wewnetrznej aparatu wykonane sa w postaci pretów lub plas¬ kowników.

3. Aparat wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przekrój poprzeczny przedniego zakonczenia kaz¬ dego okraglego wypustu wynosi 1/400 do 1/250000 powierzchni wewnetrznej sciany aparatu na któ¬ rej umieszczone sa wpusty.

4. Aparat wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze calkowita powierzchnia wszystkich przednich za¬ konczen wypustów miesci sie w granicach 1/20 do 1/500 wewnetrznej powierzchni aparatu. 5. Aparat wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze przekrój poprzecznego zakonczenia kazdego pro¬ stokatnego wypustu wynosi w zakresie 0,01—0,5 w stosunku do wewnetrznej srednicy aparatu w zakresie 200-0,

5.

6. Aparat wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dlugosc wypustów prostopadlych do sciany we¬ wnetrznej jest w zakresie od 5 do 200 mm.

7. Aparat wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wypusty o ksztalcie okraglych pretów rozmiesz¬ czone sa na wewnetrznej scianie w ukladzie 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6081314 schodkowo-trójkatnym przy zachowaniu kata na¬ chylenia w zakresie od zewnetrznej srednicy wy¬ kladziny x-l do (zewnetrznej srednicy wykladzi¬ ny x-2).

8. Aparat wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze wypusty o ksztalcie okraglymi rozmieszczone sa na wewnetrznej scianie w ukladzie szachowo-kwa- dratowym i posiadaja kat nachylenia w granicach od zewnetrznej srednicy wypustu 1 do (zewnetrz¬ nej srednicy wypustu x* 1,415).

9. Aparat wedlug zastrz. 1 do 8, znamienny tym, ze zawiera wypusty rozmieszczone na czesci scia¬ ny wewnetrznej, okreslajacej granice powierzchni wrzacej i ksztaltujacej strefe zabezpieczajaca za pomoca wypustów pokrywajacych w czesci te sciane. Fig. I Fig 2 LZG, Zakl. Nr 3 w Pab., zam. 2037-76, nakl. 115+20 egz. Cena 10 zl PL PL