SU1479090A1 - Устройство дл загрузки твердых частиц в колонны - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению. Цель изобретени  - увеличение равномерности распределени  частиц во всем объеме колонны, повышение производительности и улучшение техники безопасности. Устройство дл  загрузки твердых частиц содержит загрузочный бункер, цилиндрический питатель, распределительный конус, расположенный ниже и соосно питателю. Устройство также снабжено распределительным бункером, снабженным боковыми штуцерами: входным дл  подачи продувочного газа и выходным дл  удалени  газа, загр зненного пылью и мелкими осколками, Последний штуцер расположен выше первого, распределительный конус имеет угол при вершине в пределах от 110 до 135° и снабжен вверху резиновой прокладкой, причем остальна  его поверхность равномерно перфорирована продольными пазами длиной 5 - 20 D и шириной 1,2 - 2 D, где D - наибольший размера зерна, в несколько р дов со смещением отверстий в шахматном пор дке в каждом последующем р ду по отношению к предыдущему. При этом длина отверсти   вл етс  переменной по образующей распределительного конуса и увеличиваетс  по мере приближени  к периферии этого конуса. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для загрузки, например, в адсорбционные и каталитические аппараты химической технологии и может быть использовано в азотной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — увеличение равномерности распределения частиц по всему объему колонны, повышение производительности и улучшение техники безопасности.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известных устройств.

Устройство для загрузки включает в себя загрузочный бункер (не показан), распределительный бункер 1, имеющий коническое днище 2 с центральным отверстием, а также содержит загрузочный бункер, цилиндрический питатель, распределительный конус, расположенный ниже и соосно питателю. Устройство также снабжено распределительным бункером, снабженным боковыми штуцерами: входным для подачи продувочного газа и выходным для удаления газа, загрязненного пылью и мелкими осколками. Последний штуцер расположен выше первого, распределительный конус имеет угол при вершине в пределах от НО до 135° и снабжен вверху резиновой прокладкой, причем остальная его поверхность равномерно перфорирована продольными пазами длиной 5—20<i и шириной 1,2—2d, где d — наибольший размер зерна, в несколько рядов со смещением отверстий в шахматном порядке в каждом последующем ряду по отношению § к предыдущему. При этом длина отверстия является переменной по образующей распределительного конуса и увеличивается по мере приближения к периферии этого конуса. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

штуцеры для подачи продувочного газа 3 и удаления пыли и мелких осколков 4 из основной массы загружаемых частиц. Бункер 1 жестко соединен с питателем 5 с помощью опорного диска 6, установленного в горловине аппарата 7. В своей нижней части питатель 5 имеет ребра 8, жестко связывающие питатель 5 с распределительным конусом 9. В верхней части распределительного конуса 9 расположена антифрикционная накладка 10.

Распределительный конус перфорирован отверстиями 11 в форме продольных пазов, равномерно расположенных по его поверхности в несколько рядов, причем в каждом последующем ряду отверстия смещены в шахматном порядке по отношению к предыSU 1479090

дущему ряду. Выполнение перфорации указанной формы и расположение отверстий на поверхности конуса позволяет увеличить количество загружаемого в аппарат зернистого материала на 15—20%, снизить неоднородность структуры слоя по радиусу, увеличить время цикла адсорбции, а следовательно, уменьшить количество циклов адсорбции и десорбции.

Кроме того, угол при вершине распределительного конуса находится в пределах 110—135°. Это обеспечивает оптимальный режим движения (траекторию) частиц различной формы и размера по поверхности распределительного конуса и без разрушения этих частиц.

При величине угла конуса более 135° большая часть зерен будет попадать в центральную область аппарата, а вблизи стенок аппарата будет образовываться менее плотная. При величине угла конуса менее 110° центральная часть аппарата будет иметь более рыхлую структуру укладки зерен по сравнению с периферийной частью аппарата с зернистым материалом.

Кроме того, ширина каждого отверстия на распределительном конусе составляет 1,2—2,0 наибольшего размера зерна (d). Если паз имеет ширину меньше 1,2с/, то произойдет заклинивание отверстия, если больше 2,0d, то не обеспечивается равномерная загрузка по поперечному сечению аппарата.

Длина каждого отверстия постоянна в каждом ряду и находится в пределах от 5d до 20d наибольшего размера зерна. При длине отверстия меньше 5d частицы будут проскакивать по поверхности конуса к стенке, не просыпаясь в отверстия, если длина отверстия будет больше 20d зерна, то большинство частиц упадет в центре, создав тем самым рыхлую структуру слоя в периферийной области. Экспериментально подобранные размеры отверстий на поверхности распределительного конуса обеспечивают благоприятные условия для плотной и однородной упаковки зерен.

Кроме того, длина отверстия является переменной величиной от ряда к ряду по образующей распределительного конуса и увеличивается по мере приближения к периферии конуса. Это позволяет управлять локальной структурой слоя по радиусу аппарата и обеспечить равномерную и плотную загрузку зерен.

Устройство работает следующим образом. Загрузочное устройство закрепляют в верхнем фланце аппарата 7 с помощью опорного диска 6 и устанавливают его соосно аппарату 7.

Зернистый материал подается в процессе загрузки всего объема аппарата непрерывно в загрузочный бункер (не показан), а из него в распределительный бункер 1, где под действием восходящего потока продувочного газа, подаваемого через нижний боковой штуцер 3 бункера 1, происходит отделение основной массы зернистого материала 12 от пыли и мелких осколков. Пыль и осколки с потоком продувочного газа выносятся из бункера 1 через верхний боковой штуцер 4.

Основная масса зернистого материала 12 очищенная от пыли, попадает из бункера 1 через питатель 5 на резиновую накладку 10 распределительного конуса 9 и далее равномерно растекается по всей поверхности конуса, где часть зерен просыпается через отверстия — пазы 11 в распределительном конусе. Другая часть зерен 12 скатывается по образующей конуса 9 в аппарат 7.

Проводились сравнительные испытания предлагаемого и известных устройств при загрузке угля СКТ-2 в аппарат диаметром 1,9 м. Результаты этих испытаний приведены на фиг. 2 в виде зависимости ty=f(Re,), где ф — статический параметр, характеризующий неравномерность газораспределения в поперечном сечении аппарата с зернистым материалом

И где Wi — локальная скорость газового потока, м/с;

Wo — средняя скорость в аппарате;

п — число точек замера скорости;

Re₃ = = W₀-d₃/v—число Рейнольдса.

Кривая 1 соответствует обычной загрузке вьавал, кривая 2 соответствует загрузке через воронку бункера. Точка 3 получена при использовании предлагаемого устройства. Из данных фиг. 2 видно, что данное устройство обеспечивает на 29% большую равномерность газораспределения, а следовательно, и более равномерную структуру зернистого слоя при числах Рейнольдса Re₃ — = 15 (см. фиг. 2).

При использовании данного устройства для загрузки таким образом получается более плотный и однородный слой зернистого материала. Проведенные опыты по загрузке угля СКТ-2 в аппарат 0 2м показали, что использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить порозность (или увеличить плотность) загрузки зерен на 18,9%. Равномерность структуры слоя при этом также возрастает (см. фиг. 2). В результате выравнивается время контакта газа с зернистым материалом по всему объему слоя, что снижает вероятность возникновения нежелательных проскоков непрореагировавшего газа и застойных зон. Время контакта выдерживается оптимальным, что ведет к увеличению производительности контактного аппарата. Кроме того, появляется возможность увеличить количество зернистого материала (адсорбента или катализатора) в данном объеме аппарата (адсорбера или реактора) или уменьшить его габаритные размеры.

Дополнительный положительный эффект от применения данного устройства заключается в том, что гидравлическое сопротивление аппарата после отделения основной массы загружаемых зерен от пыли и мелких ₄ осколков в сопоставимых условиях снижает- ся на 60—70%.

Кроме того, данное устройство обеспечивает экологическую чистоту окружающего пространства. Проведенный в промышлен- 1 ных условиях эксперимент показал, что содержание пыли в единице объема окружающего аппарата пространства при загрузке угля СКТ-2 обычным способом внавал составляет 1,6 г/м³. Использование предлагаемого устройства позволяет снизить концентрацию пыли в цехе до 0,1 г/м³ и локализировать и утилизировать отходы (пыль).

При создании новых аппаратов использование данного устройства позволяет уменьшить объем аппарата на 15—20% и металлоемкость аппаратов на 10—15%.

Claims (5)

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  загрузки, например, в адсорбционные и каталитические аппараты химической технологии и может быть использовано в азотной, химической , пищевой и других отрасл х промышленности .

Цель изобретени  - увеличение равномерности распределени  частиц по всему объему колонны, повышение производительности и улучшение техники безопасности.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; ла фиг. 2 - результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известных устройств .

Устройство дл  загрузки включает в себ  загрузочный бункер (не показан), распределительный бункер 1, имеющий коническое днище 2 с центральным отверстием, а также

штуцеры дл  подачи прод во -пюго газа 3 и удалени  пыли и мелких осколков 4 из основной массы загружаемых части. Бункер 1 жестко соединен с питателем 5 с помощью опорного диска 6, установленного в горловине аппарата 7. В своей нижней части питатель 5 имеет ребра 8, жестко св зывающие питатель 5 с распределительным конусом 9. В верхней части распределительного конуса 9 расположена антифрикционна  накладка 10.

Распределительный перфорирован отверсти ми 11 в форме продольных пазов, равномерно расположенных по его поверхности в несколько р доь. в кажюм последующем р ду отвсрс н  смещены в шахматном пор дке по отношению к преды-U

СО

о

СО

дущему р ду. Выполнение перфорации указанной формы и расположение отверстий на поверхности конуса позвол ет увеличить количество загружаемого в аппарат зернистого материала на 15-20%, снизить неоднородность структуры сло  по радиусу, увеличить врем  цикла адсорбции, а следовательно , уменьшить количество циклов адсорбции и десорбции.

Кроме того, угол при вершине распределительного конуса находитс  в пределах 110-135°. Это обеспечивает оптимальный режим движени  (траекторию) частиц различной формы и размера по поверхности распределительного конуса и без разрушени  этих частиц.

При величине угла конуса более 135° больша  часть зерен будет попадать в центральную область аппарата, а вблизи стенок аппарата будет образовыватьс  менее плотна . При величине угла конуса менее 110° центральна  часть аппарата будет иметь более рыхлую структуру укладки зерен по сравнению с периферийной частью аппарата с зернистым материалом.

Кроме того, ширина каждого отверсти  на распределительном конусе составл ет 1,2-2,0 наибольшего размера зерна (d). Если паз имеет ширину меньше ,2d, то произойдет заклинивание отверсти , если больше 2,0d, то не обеспечиваетс  равномерна  загрузка по поперечному сечению аппарата.

Длина каждого отверсти  посто нна в каждом р ду и находитс  в пределах от 5rf до 20d наибольшего размера зерна. При длине отверсти  меньше 5d частицы будут проскакивать по поверхности конуса к стенке, не просыпа сь в отверсти , если длина отверсти  будет больше 20d зерна, то большинство частиц упадет в центре, создав тем самым рыхлую структуру сло  в периферийной области. Экспериментально подобранные размеры отверстий на поверхности распределительного конуса обеспечивают благопри тные услови  дл  плотной и однородной упаковки зерен.

Кроме того, длина отверсти   вл етс  переменной величиной от р да к р ду по образующей распределительного конуса и увеличиваетс  по мере приближени  к периферии конуса. Это позвол ет управл ть локальной структурой сло  по радиусу аппарата и обеспечить равномерную и плотную загрузку зерен.

Устройство работает следующим образом.

Загрузочное устройство закрепл ют в верхнем фланце аппарата 7 с помощью опорного диска 6 и устанавливают его соосно аппарату 7.

Зернистый материал подаетс  в процессе загрузки всего объема аппарата непрерывно в загрузочный бункер (не показан), а из него в распределительный бункер 1, где под действием восход щего потока продувочного газа, подаваемого через нижний боковой

штуцер 3 бункера 1, происходит отделение основной массы зернистого материала 12 от пыли и мелких осколков. Пыль и осколки с потоком продувочного газа вынос тс  из бункера 1 через верхний боковой штуцер 4.

Основна  масса зернистого материала 12 очищенна  от пыли, попадает из бункера 1 через питатель 5 на резиновую накладку 10 распределительного конуса 9 и далее равномерно растекаетс  по всей поверхности конуса , где часть зерен просыпаетс  через отверсти  - пазы 11 в распределительном конусе. Друга  часть зерен 12 скатываетс  по образующей конуса 9 в аппарат 7.

Проводились сравнительные испытани 

с предлагаемого и известных устройств при загрузке угл  СКТ-2 в аппарат диаметром 1,9 м. Результаты этих испытаний приведены на фиг. 2 в виде зависимости ty-f(Re9), где ф - статический параметр, характеризующий неравномерность газораспределени 

0 в поперечном сечении аппарата с зернистым материалом

kw,-W0) 0/ n-W, /0

5 где W, - локальна  скорость газового

потока, м/с;

Wo - средн   скорость в аппарате; п - число точек замера скорости; Re3 Wo d3/v-число Рейнольдса.

0 Крива  1 соответствует обычной загрузке вьавал, крива  2 соответствует загрузке через воронку бункера. Точка 3 получена при использовании предлагаемого устройства . Из данных фиг. 2 видно, что данное устройство обеспечивает на 29% большую рав5 номерность газораспределени , а следовательно , и более равномерную структуру зернистого сло  при числах Рейнольдса Re3 15 (см. фиг. 2).

При использовании данного устройства

Q дл  загрузки таким образом получаетс  более плотный и однородный слой зернистого материала. Проведенные опыты по загрузке угл  СКТ-2 в аппарат 02м показали, что использование предлагаемого устройства позвол ет уменьшить порозность (или увели5 чить плотность) загрузки зерен на 18,9%. Равномерность структуры сло  при этом также возрастает (см. фиг. 2). В результате выравниваетс  врем  контакта газа с зернистым материалом по всему объему сло , что снижает веро тность возникновени 

0 нежелательных проскоков непрореагировавшего газа и застойных зон. Врем  контакта выдерживаетс  оптимальным, что ведет к увеличению производительности контактного аппарата. Кроме того, по вл етс  возможность увеличить количество зернистого

5 материала (адсорбента или катализатора) в данном объеме аппарата (адсорбера или реактора) или уменьшить его габаритные размеры.

Дополнительный положительный эффект от применени  данного устройства заключаетс  в том, что гидравлическое сопротивление аппарата после отделени  основной массы загружаемых зерен от пыли и мелких осколков в сопоставимых услови х снижаетс  на 60-70%.

ности и улучшени  техники безопасности, оно снабжено дополнительно распределительным промежуточным бункером с расположенными на его боковой поверхности штуцерами: входным дл  подачи продувочного газа и выходным дл  удалени  пыли, при этом выходной расположен выше входного, распределительный конус снабжен установленной на его верхней части, антифрикционной накладкой, причем поверхность распреКроме того, данное устройство обеспечивает экологическую чистоту окружающего

пространства. Проведенный в промышлен- Ю делительного конуса перфорирована про- ных услови х эксперимент показал, что со-дольными пазами в несколько р дов со смедержание пыли в единице объема окружаю-щением отверстий в каждом последующем

щего аппарата пространства при загрузке р ду.

угл  СК.Т-2 обычным способом внавал со-

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем,

ставл ет 1,6 г/м3. Использование предла- 15 что отверсти  на распределительном конусе гаемого устройства позвол ет снизить кон-в каждом последующем р ду смещены в

центрацию пыли в цехе до 0,1 г/м3 и локали-шахматном пор дке по отношению к предызировать и утилизировать отходы (пыль). дущему.

При создании новых аппаратов исполь-

3. Устройство по п. 1, ог.и чающеес  тем,

зование данного устройства позвол ет умень- что угол при вершине распределительного шить объем аппарата на 15-20% и метал- 20 конуса выполнен в пределах 110-135°. лоемкость аппаратов на 10-15%.

4. Устройство по п. 1, отличающеес  тем,

что ширина каждого отверсти  на распределительном конусе выполнена в пределах 1,2-2,0 наибольшего диаметра частиц, а длина отверстий в каждом р ду посто нна и выполнена в пределах 5-20 наибольшего диаметра частиц.

5. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что длина отверстий по образующей распределительного конуса выполнена переменной

мерности распределени  частиц по всему 30 с Увеличением по мере приближени  к -ери объему колонны, повышени  произв одитель-ферии конуса.

Формула изобретени 

1. Устройство дл  загрузки твердых частиц в колонны, включающее загрузочный бункер, цилиндрический питатель, распределительный конус, соединенный с питателем в нижней его части соосно с ним, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  равно25

ности и улучшени  техники безопасности, оно снабжено дополнительно распределительным промежуточным бункером с расположенными на его боковой поверхности штуцерами: входным дл  подачи продувочного газа и выходным дл  удалени  пыли, при этом выходной расположен выше входного, распределительный конус снабжен установленной на его верхней части, антифрикционной накладкой, причем поверхность распределительного конуса перфорирована про- дольными пазами в несколько р дов со сме25

10

го

Фиг. г

ьо

60 100 .