SU902802A1 - Аппарат с псевдоожиженным слоем - Google Patents

Description

(5) АППАРАТ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

1

Изобретение относитс  к аппаратам химической и нефтехимической про(«шленности , предназначенным дл  проведени  массо- и теплообменных процессов в псевдоожиженном слое (катализатора , инерта) при химических реакци х , протекающих с выделением или поглощением тепла.

Известен аппарат дл  проведени  высокотемпературных процессов в кип щем слое, в котором газораспределительна  решетка одновременно служит дл  газораспределени  и смещени  воздуха с горючим газом. Смешение производитс  либо в камерах, либо в трубках, соедин ющих камеры 1J.

Недостатком таких газораспределительных и смесительных устройств  вл етс  сложность конструкции, высокое гидравлическое сопротивление, некоторые различи  состава смеСи, вызванное различием сопротивлений газовых и воздушных трактов и забиванием газоподвод щих элементов, а также смет

в больших объемах способствуихдее воспламенению горючей смеси до поступлени  ее в кип щий слой.

Расположение газораздающей система непосредственно в кип щем слое приводит к износу или закупорке частицами выходных отверстий, деформации конструктивных элементов системы и не обеспечивает необходимой степени перемешивани  газов до определеж   высоты сло .

Известно газораспределительное устройство дл  аппаратов с псевдоожиженным слоем, содержащее плиту с вытеснител ми 2J.

Claims (3)

1. Недостатком этого аппарата  вл етс  то, что дл  обеспечени  жесткости при использовании данной решетки в крупнотоиажных аппаратах ее необходимо изготавливать из толстого листового материала, что усложн ет технологию изготовлени  решетки, и, кроме того, в рабочих услови х из-за разности температур между ее нижней и верхней поверхност ми в такой решетке возникает изгибающий момент и происходит ее коробление. Известен вз тый за прототип аппарат с псевдоожиженным слоем катализатора , содержащий корпус с патрубками дл  звода и вывода сырь  и ожижающего агента, внутри которого установлена газораспределительна  решетка с псевдоожиженным слоем, и размещенные в нем по высоте теплообменных элементов з. Недостатками данногоаппарата, имеющего боковой подвод газа,  вл етс  отсутствие каких-либо спр мл ю щих и газораспределительных устройств в подрешеточиой камере, которые выравливали бы несимметричность потока перед набеганием его на тазораспределительную решетку и без которых невозможно изменением только одной конструкции решетки создать на выходе из нее равномерный ско ростей по сечению аппарата и соотве ственно однородное п евдоожижеиие. Установленные в слое решётки пр вального типа, гфикрепленные к низ каждой теплообмеиной секции, разрушают газовь е пузыри перед входом в кольцевой канал и способствуют улуч шению структуры сло . при этом ухудшаетс  продольное перемешивание частиц, вследствие чего возникает градиент температуры по высоте сло , при этом но решетках образуютс  застойные зоны малоподвижного материала, которые способст вуют спеканию и образованию агломератов .ч Кроме того, недостатком известного аппарата  вл етс  низка  интенсивность теплоотдачи, так как при обтекании р да плотно расположенных друг над другом труб (витков нижележащие трубы  вл ютс  экраном дл  выщележащих и последние попадают в гидродинамическую тень. Слабое радиальное перемешивание частиц при водит к образованию застойных зон в тыльной масти труб, расположенных в слое, и зон с низкой концентраци ей частиц в лобовой части. При высо котемпературных и теплонапр женных процессах наличие таких зон эжет гриводить к неравномерности теплос-ьема , перегреву и выходу из стро  теплообменников, спеканию зернистого материала и неполному превращени ( сгоранию) химических реагентов за счет неоднородности псевдоожиженного сло , вызванной прохождением через слой крупных пузырей. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  химического процесса и процесса теплообмена за счет создани  равномерной структуры сло . Цель достигаетс  тем, что в аппарате с псевдоожиженным слоем, содержащим корпус с патрубками дл  ввода и вывода сырь  и ожижающего агента, внутри которого установлена газораспределительна  решетка с псевдоожиженным слоем, и размещенные в нем по высоте секции теплообменных элементов, под газораспределительной рейеткой укреплены уголки, образующие между собой камеры смешени , а которых размещены газораспределительные трубы, а секции теплообменных элементов установлены в шахматном пор дке. Кроме того, в нижней части аппарата под газораспределительной решеткой установлен криволи .нейный кольцевой диффузор с последовательно размещенными над ним коллектором , соединенным посредством вертикально установленных патрубков с газораспределительными трубами, и перфорированна  р аетка, Криволинейный кольцевой диффузор с плавнорасшир ющимс  участком и углом раскрыти  от 8 до 20 образован соосно расположенными криволинейными ди-ффузором и обтекателем. Криволинейна  часть стенки диффузора строитс  по радиусу, а криволинейна  часть стенки обтекател  - по закону изменени  площади в оптимальном (безотрывном) диффузоре с углом раскрыти  8-12. Пр молинейный участок кольцевого диффузора имеет угол раскрыти  от 12 до 20 . При этом перемещением обтекател  эжно регулировать сопротивление его входного участка и, тем самым, измен ть профиль скорости потока на выходе из диффузора. Установка в подрешеточной камере аппарата системы криволинейных кольцевых диффузоров, которой можно регулировать расход газа по сечению аппарата , уменьшает высоту подрешеточно го пространства и упрощает технологию изготовлени  входного устройотва. На фиг.1 изображен цилиндрический аппарат, разрез; на фиг.2 - элемент распределител ьно-смесит ел ьного устройства; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг. - система диффузоров. Аппарат состоит из цилиндрической обечайки 1, в подрешеточной камере которой размещены криволинейный диффузор 2 с криволинейным обтекателем 3| расположенным внутри диффузора со осно с ним так, что они совместно образуют кольцевой диффузор с плавно расшир ющимс  участком и углом раскрыти  , газораспределительносмесительное устройство Л, которое состоит из двух тонких перфорированных решеток 5 и 6, причем ретешка 5 щелева  с уголковыми колпачками непровального типа, и трубчатого газораспределител , включающего в себ  подвод щий трубопровод 8, верти кальные трубчатые сто ки 9 и горизон тальные перфорированные трубы 10. На грузка от веса катализатора через ре шетку 5 воспринимаетс  уголками 11 и балками 12, которые свободно опираютс  своими концами на опорное кольцо 13 что обеспечивает им возможность перемещатьс  при температурных расширени х. Пространство зоны смеше Wffl, образованное между решеткой 5 и уголками 11, заполн етс  фарфоровыми шариками И, огнегас щий размер кото рых равен 6-12 мм. Секции теплообменника 15 могут быть выполнены или в виде кольцевых .змеевиков, или в виде горизонтальных труб и расположены относительно друг друга в шахматном пор дке. Экспериментально определено, что теплообменник с такой компоновкой труб в р дах с отношением шага по вертикали к диаметру трубы, равным 1,2-1,, и шага по горизонтали к диаметру трубы, равным между р дами 2,0-,0, способствует интенсификации процесса теплопередачи и организует слой. Секции змеевиков теплообменника, могут быть соединены друг с другом последовательно , параллельно или последовательно-параллельно при помощи коллекторов. Следует отметить, что конструктив ные элементы цилиндрического аппарата (см.фиг.1) например кольцевой диффузор, газор аспределител ьно-смесительное устройство, ширмовый трубчатый теплообменник, можно использовать и дл  пр моугольного аппарата. Кроме того, дл  обеспечени  равномерного подвода потока к газораспределительному устройству в пр моугольных аппаратах, имеющих достаточ но большую длину одной из сторон корпуса и один входной патрубок, можно Тсноке использовать принцип организации многодиффузорной системы, т.е. в лодрешеточной камере установить два ипи несколько кольцевых диффузоров пр моугольной формы. Аппарат с псевдоожиженным слоем катализатора работает следующим образом . Воздушный поток через боковой ввод 6 поступает в кольцевое пространство диффузора, мен   направление и предварительно распредел  сь по семению аппарата. Приближением или удалением внутреннего обтекател  3 относительно диффузора 2 можно регулировать расход и равномерность подачи воздушного потока под решетку 6. Воздушный поток, равномерно распределенный по сечению аппарата кольцевым ффузором и решеткой, поступает в сфостранство, образованное уголками И и решеткой 5. Струи газа , амтекаюцие из отверстий горизонтальных труб to трубчатого распределител , смешиваютс  в этих пространствах с воздушным потоком. Приготовленна  газо- воздушна  смесь через 1цели, с азоаанные гч)одольными планками 17 и колпачковые распределители 18, поступает в конта ктную зону аппарата. Степень равномерности распределени  газо-воздушной смеси по сечению аппарата регулируетс  изменением зазора между планками 17- Однородность сло , созданна  на его ;входе, поддерживаетс  оптимальным 1располржением труб теплообменника. Вертикальные р да труб образуют относительно узкие каналы, в которых происходит псевдоожижение частиц, близкое по однородности к слою в аппарате с малым диаметром. Трубы, расположенные в начале сло , образуют возмущени , которые передаютс  по высоте теплообменника и способствуют увеличению теплообмена между поверхностью труб и слоем. Так как рабоча  концентраци  смеси газов близка к взрывоопасной, то в цел х предотвращени  проникновени  пламени из контактной зоны в подрееточное пространство и предотвраени  самовоспламенени  смеси, пространства , разделенные уголками 11, з-аполн ютс  фарфоровыми шариками. Использование предложенного аппаата -дл  получени  фталевого ангидида на Рубежанском химическом комби7 нате, позволило увеличить выход нечного продукта на 7%-по сравнению с этим же реактором без спр мл ющего входного устройства. Использование данного реактора в качестве генератора тепла (КГТ) на 15 млн ккал/ч по гфедварительным расчетам позволит снизить капитальные затраты на эксплуатационные на и сэкономит топлива до 17% вг сравнении с cyvkftciвующими факельными печами. Формула изобретени  1. Аппарат с псевдоожиженным сло ем, содержащий корпус с патрубками дл  ввода и вывода сырь  и ожижапщего агента, внутри которого установлена газораспределительна  решетка с псевдоожиженным слоем, и разманенные в нем по высоте секции теплообменных элементов, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации про цесса за счет создани  равномерной структуры сло , газорасгфеделительна  решетка снабжена укрепленными под ней уголками, образующими мемчЕ собой камеры смещени  с размещенными них газораспределительными труба9028028 МИ, а секции теплообменных элементов установлены в шахматном пор дке. 2.Аппарат по п.1, отличающийс  тем, что в нижней части он снабжен установленным под газораспределительной решеткой (фиволинейным кольцевым диффузором с последовательно размещенными над ним коллектором, соединенным посредством вертикально установленных патрубков с газораспределительными трубами, и перфорированной решеткой. 3.Аппарат по пп.1 и 2, отличающийс  тем, что трубы в секци х положены с отношением шага по вертикали к диаметру трубы, равмлм 1,, и шага по горизонтали к днаметру трубы , равным 2-3. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР V 1| 16082, кл. В 01 J 8/18, 197.
2. 2.Авторское свидетельств} СССР If , к . S 01 J 8/18, 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 1Г 210(92, к . В 01 J 8/18, 1968.