RU169757U1 - Кожухотрубный реактор - Google Patents
Кожухотрубный реактор Download PDFInfo
- Publication number
- RU169757U1 RU169757U1 RU2016140067U RU2016140067U RU169757U1 RU 169757 U1 RU169757 U1 RU 169757U1 RU 2016140067 U RU2016140067 U RU 2016140067U RU 2016140067 U RU2016140067 U RU 2016140067U RU 169757 U1 RU169757 U1 RU 169757U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- pipe
- conical cover
- tube
- shell
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к химическим реакторам для проведения изотермических и неизотермических реакций и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.Техническим результатом предлагаемой конструкции кожухотрубного реактора является увеличение производительности.Технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе, содержащем корпус, трубные решетки, пучки труб, технологические патрубки и распределительные устройства, каждое из которых выполнено в виде конической крышки, жестко соединенной упругой цилиндрической пружиной с нижним торцом трубы и установленной осесимметрично с ней, при этом вершина конуса направлена на вход в трубу реакционной массы, причем под каждой конической крышкой закреплен осесимметрично с ней груз массой, определяемой из выражения:где m- масса груза, кг;- упругость цилиндрической пружины, Н/м;- длина трубы, м;с - скорость звука для газа в трубе, м/с;m- масса конической крышки, кг.
Description
Техническое решение относится к химическим реакторам для проведения изотермических и неизотермических реакций и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.
Известен кожухотрубный реактор с трубным пучком для проведения каталитических неизотермических реакций в газовой фазе, который состоит из корпуса с крышкой и днищем, труб трубного пучка, закрепленных в трубных решетках, и катализатора в виде зерен или гранул, засыпанных в трубки. Реакционная масса движется по трубам. Теплоноситель движется в межтрубном пространстве. Для равномерного распределения теплоносителя по всему поперечному сечению межтрубного пространства в нем установлены распределительные устройства, представляющие собой пластины с проходным сечением, изменяющимся в радиальном направлении [Патент ФРГ №2903582, В01Υ 8/02, 1980 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится отсутствие распределительного устройства, выравнивающего расход реакционной массы в трубках трубного пучка, что приводит к неодинаковой степени конверсии и температуры реакционной массы и в трубках, и снижению качества продуктов реакции на выходе.
Известна конструкция кожутрубного реактора для проведения экзо- и эндотермических реакций, содержащего корпуса, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор, технологические патрубки и распределительные устройства, выполненные в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установленные внутри каждой трубы у нижнего ее торца, при этом распределительные трубки снабжены подвижными регулируемыми крышками, расположенными над щелевыми прорезями [Авт. Св. СССР №1134230, В01Υ 8/00, 1985 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неодинаковый расход реакционной массы в трубках, так как распределительные устройства в виде трубок, установленных внутри каждой трубы у нижнего ее торца, просто делят попадающий в трубу расход на два потока, но никак не влияют на выравнивание расхода по всем трубам трубного пучка. Это приводит к неодинаковой степени конверсии и температуры реакционной массы и снижению качества продуктов на выходе.
Наиболее близким техническим решением по совокупности к заявляемому объекту и принятому за прототип является кожухотрубный реактор, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор, технологические патрубки и распределительные устройства, отличающийся тем, что каждое распределительное устройство выполнено в виде конической крышки, жестко соединенной упругой цилиндрической пружиной с нижнем торцом трубы и установленной осесимметричной с ней, при этом вершина конуса направлена на вход в трубу реакционной массы [Патент на полезную модель №133436, В01Υ 8/00, 2013 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится незначительные колебания конической крышки под действием потока газовой реакционной массы, что снижает скорости выравнивания расходов по всем трубам, снижению общей степени конверсии и качества продуктов реакции.
Техническим результатом предлагаемой конструкции кожухотрубного реактора является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе содержащем корпус, трубные решетки, пучки труб, технологические патрубки и распределительные устройства, каждое из которых выполнено в виде конической крышки, жестко соединенной упругой цилиндрической пружиной с нижним торцом трубы и установленной осесимметрично с ней, при этом вершина конуса направлена на вход в трубу реакционной массы, причем, под каждой конической крышкой закреплен осесимметрично с ней груз массой, определяемой из выражения:
где mr - масса груза, кг;
a - упругость цилиндрической пружины, Н/м;
с - скорость звука для газа в трубе, м/с;
мk - масса конической крышки, кг.
Жесткое осесимметричное закрепление под каждой конической крышкой груза, позволяет поддерживать осесимметричное расположение каждой крышки относительно оси сопряженной с ней трубы без переноса, что позволяет выравнивать подачу газовой реакционной массы в трубы с равным расходом и обеспечить высокую производительность на выходе из кожухотрубного реактора.
Установка груза массой, определяемой из выражения (1), позволяет обеспечить резонансный режим колебаний с большой амплитудой этого груза и конической крышкой (образующих с упругой цилиндрической пружиной физический маятник) с газовой реакционной массой, движущейся внутри трубы. Интенсивная вибрация конической крышки под каждой трубой способствует турбулизации газовой реакционной массы на входе в трубы, обеспечивающей свободные осевые перемещения конической крышки в зависимости от локального расхода, а значит скорости газовой реакционной массы на входе в трубу, изменению проходного сечения между конической крышкой и входам в трубу, и выравниванию локальных расходов этой массы и температуры, что приводит к увеличению производительности по продуктам реакции.
Выбор массы груза по выражению (1) приводит к равенству частот колебаний газовой реакционной массы в трубе и собственной частоты колебаний конической крышки с грузом, подвешенных на упругой цилиндрической пружине и образующих пружинный маятник.
где с - скорость звука в газе, м/с [Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, Справочник по физике. Для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963, с. 510],
а собственная частота колебаний пружинного маятника:
где mr - масса груза, кг;
a - упругость цилиндрической пружины, Н/м;
mk - масса конической крышки, кг [Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, Справочник по физике. Для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963, с. 102].
Приравнивая правые части уравнений (2) и (3) после алгебраических преобразований получаем выражение (1).
На фиг. 1 представлен общий вид кожухотрубного реактора в разрезе, на фиг. 2 - распределительное устройство на входе в реакционной массы в трубу.
Кожухотрубный реактор состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя в межтрубном пространстве, патрубками входа 4 и выхода 5 реакционной массы, трубных решеток 6, в которых закреплены трубы 7 трубного пучка. Осесимметрично с каждой трубой 7 на входе в нее реакционной массы установлено распределительное устройство в виде конической крышки 8, при этом вершина крышки 8 направлена на вход в трубу 7 реакционной массы. Коническая крышка 8 жестко соединена с нижнем торцом трубы 7 упругой цилиндрической пружиной 9. Под каждой конической крышкой 8 осесимметрично с ней закреплен груз 10. Крепление груза 10 может осуществляться, например, с помошью жестко закрепленного под конической 8 стержня 11 с резьбой на нижнем свободном конце, на котором подвешивается непосредственно груз 10.
Кожухотрубный реактор работает следующим образом. Газовая реакционная масса подается по патрубку 4 и трубы 7 трубного пучка, и выходит в виде продуктов реакции через патрубок 5 из реактора. Теплоноситель подается по патрубку 2 в межтрубное пространство и выводится из корпуса 1 по патрубку 3.
Выравнивание расходов реакционной массы в трубах 7 трубного пучка обеспечивает распределительное устройство в виде конической крышки 8. Если в одной из труб 7 расход реакционной массы возрастает, то возрастает и ее скорость в кольцевом зазоре между торцом трубы 7 и конической крышкой 8. Рост скорости приводит к снижению давления, под действием которого коническая крышка 8 перемещается вверх, сжимая витки упругой цилиндрической пружины 9. Проходное сечение для реакционной массы между торцом трубы 7 и конической крышкой 8 уменьшается, что способствует снижению расхода реакционной массы в трубу 7 и его выравниванию с расходом других трубах 7 трубного пучка, при этом упругая цилиндрическая пружина 9 ограничивает при сжатии ее витков перемещение конической крышки 8; и наоборот, если в трубе 7 расход реакционной массы становится меньше, чем в других трубках 7 трубного пучка, то скорость реакционной массы в кольцевом зазоре между торцом трубы и конической крышкой уменьшается. Уменьшение скорости приводит к росту давлению в этом зазоре, которое заставляет коническую крышку 8 опускаться вниз, увеличивая проходное сечение вышеназванного кольцевого зазора, что способствует возрастанию расхода в трубе 7, при этом упругая цилиндрическая пружина 9 ограничивает растяжение ее витков и перемещение конической крышки 8 вниз.
Кроме того, груз 10, подвешенный на стержне 11, жестко закрепленной закрепленный под конической крышкой 8 и имеющий массу mr которая определяется выражением (1), совершает резонансные вертикальные колебания на упругой цилиндрической пружине 9, частота которых равна частоте колебаний газовой реакционной массе в трубах 7. Эти резонансные колебания с высокой амплитудой еще в большей степени способствуют выравниванию локальных расходов газовой реакционной массы в трубах 7, что обеспечивает равные степени конверсии и температуры, а значит, повышают производительность по продуктам реакции. Такой резонансный режим непрерывных колебаний конической крышки 8 особенно важен, когда происходят общие изменения во время расхода газовой реакционной массы, подаваемой по патрубку 4. Именно в этом случае локальные расходы реакционной массы в трубы 7 становится крайне неодинаковыми, а непрерывные колебания конических крышек 8 с большой амплитудой позволяют такой недостаток быстро нивелировать.
Пример расчета.
В кожухотрубном реакторе под каждой трубой 7 трубного пучка установлена на упругой цилиндрической пружине 9 коническая крышка 8.
Коническая крышка 8 имеет массу mk=0,15 кг;
Упругость цилиндрической пружины 9: a=10400 Н/м.
Определим из выражения (1) массу груза 10 со стержнем 11, обеспечивающим резонансный режим их колебаний вместе с конической крышкой 8 на упругой цилиндрической пружине 9, то есть с частотой, совпадающей с частотой колебаний газовой реакционной массы в трубах 7. В трубах 7 движется реакционная масса, основой которой является воздух. Скорость звука в воздухе с=330 м/с.
Подставляем численные значения вышеназванных параметров в выражение (1) получаем массу груза 10 со стержнем 11:
Определяем по уравнению (2) частоту колебаний воздушной реакционной массы в трубах 7:
Определяем по уравнению (3) собственную частоту колебаний пружинного маятника, образованного упругой цилиндрической пружиной 9 с суммарной массой стержня 11 и груза 10:
То есть при массе груза 10 со стержнем 11, определяемой из выражения (1), частоты колебаний воздушной реакционной массы в трубах 7 совпадет с собственной частотой колебаний пружинного маятника, образованного упругой цилиндрической пружиной 9 с суммарной массой mr стержня 11 и груза 10.
Таким образом, осесимметрично с жестко закрепленные внутри каждой конической крышки 8 стержня 11 с резьбой на нижнем свободном конце, на котором подвешен груз 10 массой mr, определяемой из выражения (1) обеспечивает резонансный режим колебаний с высокой амплитудой конической крышки 8, стержня 11 и груза 10, совпадающей с частотой колебаний газовой реакционной массы в трубах 7, что способствует выравниванию локальных расходов этой массы в трубах 7 трубного пучка, средних скоростей и времени пребывания газовой реакционной массы внутри труб 7, равномерному и одинаковому температурному режиму по высоте труб 7, а значит одинаковой степени конверсии и высокой производительности продуктов реакции, особенно при колебаниях общего расхода газовой реакционной массы во времени.
Предлагаемая конструкция узла, включающего коническую крышку 8 со стержнем 11 и грузом 10, закрепленных на упругой цилиндрической пружине 9 несложна в изготовлении. Его можно установить как на вновь проектируемые реакторы, так и находящиеся в эксплуатации.
Claims (7)
- Кожухотрубный реактор, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб, технологические патрубки и распределительные устройства, каждое из которых выполнено в виде конической крышки, жестко соединенной упругой цилиндрической пружиной с нижним торцом трубы и установленной осесимметрично с ней, при этом вершина конуса направлена на вход в трубу реакционной массы, отличающийся тем, что под каждой конической крышкой осесимметрично с ней закреплен груз массой, определяемой из выражения:
- где mr - масса груза, кг;
- а - упругость цилиндрической пружины, Н/м;
- с - скорость звука для газа в трубе, м/с;
- mk - масса конической крышки, кг.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140067U RU169757U1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Кожухотрубный реактор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140067U RU169757U1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Кожухотрубный реактор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU169757U1 true RU169757U1 (ru) | 2017-03-31 |
Family
ID=58506214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140067U RU169757U1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Кожухотрубный реактор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU169757U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903582A1 (de) * | 1979-01-31 | 1980-08-07 | Basf Ag | Rohrbuendelreaktor zur durchfuehrung katalytischer reaktionen in der gasphase |
SU1134230A1 (ru) * | 1982-04-15 | 1985-01-15 | Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Кожухотрубный реактор |
RU133436U1 (ru) * | 2013-04-22 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
-
2016
- 2016-10-11 RU RU2016140067U patent/RU169757U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903582A1 (de) * | 1979-01-31 | 1980-08-07 | Basf Ag | Rohrbuendelreaktor zur durchfuehrung katalytischer reaktionen in der gasphase |
SU1134230A1 (ru) * | 1982-04-15 | 1985-01-15 | Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Кожухотрубный реактор |
RU133436U1 (ru) * | 2013-04-22 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE 2903582 A1, 0708.1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU148733U1 (ru) | Насадка для тепло- и массообменных процессов | |
RU167780U1 (ru) | Насадка для тепло-массообменных процессов | |
RU186315U1 (ru) | Насадка для массообменного аппарата | |
JP2005525986A5 (ru) | ||
KR20190070990A (ko) | 피셔-트롭쉬 공정에서 촉매 활성화 방법, 반응기 및 탄화수소를 얻는 방법 | |
RU169757U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
JP2007520341A (ja) | インサートを含む熱交換領域を有する反応器 | |
JP6173744B2 (ja) | 急冷液の接線方向注入を備えた急冷装置を有する触媒反応器 | |
NL8002172A (nl) | Reactor voor exotherme reacties. | |
RU154395U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
US20180169545A1 (en) | Gas-liquid separation apparatus suitable for gas hydrate slurry | |
RU133436U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
EP3733279A1 (en) | High pressure strippers for use in urea plants | |
US11154793B2 (en) | Apparatus for gas-liquid contacting | |
WO2014025668A1 (en) | Process for reactor catalyst loading | |
RU2497567C1 (ru) | Газожидкостный реактор | |
CN116637561A (zh) | 涓流床反应器及用其制备间苯二甲胺的方法 | |
CN203862223U (zh) | 一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板 | |
NO115954B (ru) | ||
RU150524U1 (ru) | Массообменный аппарат | |
RU200833U1 (ru) | Динамическая насадка для тепло- и массообменных процессов | |
US2492349A (en) | Carrying out catalytic reactions | |
RU196326U1 (ru) | Массообменный аппарат | |
RU208844U1 (ru) | Насадка для тепло-массообменных процессов | |
RU186248U1 (ru) | Кожухотрубный реактор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170622 |