Насадка для аппаратов с псевдоожиженным слоем

Насадка для аппаратов с псевдоожиженным слоем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

НАСАДКА ДЛЯ АППАРАТОВ С ПСЕВДООЖЙЖЕННЫМ СЛОЕМ, представляюI щая собой тонкостенное металличесМкое кольцо с высотой равной диаметру, о.тличающа, яся тем, что, с целью достижения равного гидравлического сопротивления насадки двухфазному потоку дисперсного материала независимо от ее ориентации и исключения образования :эастойных зон, насадка имеет пары рядов прямоуголь ньк отверстий, при этом отверстия в ряду сдвинуты относительно друг друга на 60° по окружности, а перемычки каждой пары вдавлены вовнутрь. 8 (Л 2 -t -Е fuf.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН я

К:АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в в

Ма

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3492388/23-26 . (22) 26.07.82 (46) 30.04.84. Бюл. И 16 (72) В.Д. Мещеряков, В.С. Шеплев, Ю.П. Ермаков .и А.А. Иванов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт катализа СО АН СССР ,(53) 66.074.5 13 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Й" 331601, кл. В 01 D, 53/20, 1978, 2. Авторское свидетельство СССР

У 242146, кл. В 01 е 53/20, 1969.

3. Авторскре свидетельство СССР

У 306867, кл. В 01 D 53/20, 1971.

4.. Китаин Ю.В., Фомин В.Я. Насадки массообменных колонн для системы гaэ-жидкость. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва,1980 (прототип

5. Тамарин А.И., Бородуля В.А.

Исследование мгновенного источника тепла для изучения перемешивания частиц в псевдоожиженном слое. ИФЖ, В 11, 1962.

3(50 В 01 Р 53/20 В О1 J 8/34 (54)(57) НАСАДКА ДЛЯ АППАРАТОВ С, ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, представляю щая собой тонкостенное металличес"кое кольцо с высотой равной диаметру, ) о т л и ч а ю щ а, я с я тем, что, с целью достижения равного гидравлического сопротивления насадки двухфазному потоку дисперсного матерна" ла независимо от ее ориентации и исключения образования застойных эон, насадка имеет пары рядов прямоуголь ных отверстий, при этом отверстия в ряду сдвинуты относительно друг друга на 60 по окружности, а пере= о мычки каждой. пары вдавлены вовнутрь. а

1088762

55

Изобретение относится к конструкциям насадок для аппаратов с псевдоожиженным слоем и может использоваться для интенсификации процессов межфаэного массообмена в системах гаэ-твердое при проведении каталитических процессов в псевдоожиженном слое.

Известна насадка для псевдоожиженного слоя, способная образовывать

1О однородную пространственную структуру со свободным объемом не менее 90Х и, .во избежание снижения степени использования катализатора вследствие образования застойных зон на l5 элементах насадки поперечный размер последних не должен превышать 4 мм при проведении большинства каталитических реакций, при этом насадка должна обладать достаточной механи- 20 ческой. прочностью, чтобы не деформироваться под действием статических и динамических нагрузок, возникающих в процессе псевдоожижения. Конструкция насадки должна обес-25 печнвать легкую загрузку и выгрузку насадки при наличии в аппарате различных внутренних теплообменных и гаэораспределительных устройств И .

Известна конструкция насадки, З0 предназначенной для интенсификации процессов тепломассообмена в системах газ-твердое в аппарате с псевдоожиженным слоем. Насадка представляет собой проволочные спирали, свободно засыпанные в псевдоожиженный слой. Такие насадки позволяют существенно интенсифицировать процесс массообмена газа с плотной частью дисперсного материала (2), 40

Однако вследствие большой разницы гидравлических сопротивлений насадки в осевом и поперечном направлениях, а также сцепления отдельных спиралей друг с другом при их свободной засыпке, получается неоднородная структура слоя насадки и возникает проблема выгрузки ее из аппарата.

Различные меры, направленные на устранение последнего недостатка и заключающиеся в приварке вдоль образующей спирали ребер или изготовления двойных спиралей с противоположной навивкой, сильно усложняют процесс изготовления насадки. .Насадки, выполненные в виде пропеллера с углом атаки большим чем угол естественного откоса дисперсного материала, не могут быть исполь soBBHbl в каталитических реакторах с псевдоожиженным слоем, вследствие ,экранировки рабочими поверхностями насадки частиц от газового потока и тем самым снижения интенсивности процесса межфазного обмена j31 .

Известны также конструкции насадок для массообменных аппаратов системы гаэ-жрдкость. Такие насадки в виде металлических перфорированных колец с язычками, отогнутыми вовнутрь (кольца Паля), или изогнутых перфорированных пластин (насадка "ИНТАЛОКС") по ряду параметров отвечают требованиям, предъявляемым к насадкам для аппаратов с псевдоожиженным слоем $4j.

Однако на пластинчатых злементах на такие насадки оседает значительное количество днсперсного материала и в слое образуется большое число застойных зон, в результате чего резко снижается избирательность химического процесса и продольный теплоперенос.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является насадка типа колец Паля (51.

Указанная насадка неприемлема для реакторов с псевдоожиженным слоем.

Цель изобретения — достижение равного гидравлического сопротивления насадки двухфазному потоку дисперсного материала независимо от ее ориентации и исключения образования застойных зон.

Указанная цель достигается тем, что насадка, выполненная в виде тонкостенного металлического кольца высотой равной диаметру, имеет пары рядов прямоугольных отверстий, при этом отверстия в ряду сдвинуты отно-. сительно друг друга на 60 по окружности, а перемычки каждой пары вдавлены вовнутрь.

С целью увеличения механической жесткости продольные перемычки усилены за счет материала отверстий загибанием вдвое или втрое.

На фиг.1 показана насадка, общий вид, на фиг.2 — то же, вид сверху, на фиг.3 — усиленная насадка, на фиг.4 - то же, вид сверху, на фиг.5развертка насадки.

1088762

Насадка выполнена в виде кольца 1 с отверстиями 2 и перемычками 3.

Насадка работает следующим образом.

Ее загружают в аппарат, после 5 чего туда же засыпают твердые час-. тицы. При подаче газового потока насадка затормаживает движение твер- . дых частиц и тем самым предотвращает образование крупных газовых пузырей.

Пример 1. Насадку диаметром и высотой равными 30 мм с толщиной стенки 0,5 мм с 12 прямоугольными отверстиями размером 27х3 мм испытывают методом теплового импуль- са (5) в аппарате диаметром 190.мм и высотой 2 мм при псевдоожижении кварцевого песка фракции 0,2-0,4 мм.

Параллельно в этом же аппарате испы- 2О тана насадка типа колец Паля аналогичного размера. В трех сечениях слоя на высотах 80, 380 и 680 мм регистрируется распространение фрон-. та температурной волны. Полученные, данные обрабатывают по циркуляционной модели перемешивания твердых частиц в псевдоожиженном слое.

Для предлагаемой насадки наблюда1 ется согласование расчета и экспери- 30 мента, в то время как для насадки типа колец Паля среднеквадратичные отклонения расчетных температурных кривых от экспериментальных на поря-. док выше, при этом значения оценок коэффициента эффективной температуропроводности в случае колец Паля в

2 раза ниже, чем в случае использования предлагаемой насадки. Это указывает на факт существенной задержки твердых частиц на более широких элементах колец Паля и на отсутствие образования застойных зон при использовании насадки (фиг.!).

Пример 2. Насадку по примеру 1 загружают в аппарат, описанный в примере 1 до уровня 0,5 мм, на нее укладывают тканевую прокладку и засы" пают слой кварцевого песка высотой

1,3 м, что имитирует статическую нагрузку слоя насадки высотой 10 м.

После снятия нагрузки не обнаружено заметной деформации насадки, что указывает на ее достаточную механическую жесткость.

Таким образом, предлагаемая кон" струкция насадки позволяет получать однородную структуру слоя при ее свободной засыпке, гидравлическое сопротивление не зависит от ориентации насадки по отношению к потоку твердых частиц, отсутствуют застойные зоны твердых частиц при их псевдо" ожижении в слое насадки..

Предлагаемая насадка характеризуется достаточной механической прочностью при засыпке в слой высотой до 10 м, легкой загрузкой и выгрузкой при наличии в аппарате различных внутренних устройств, воэможностью автоматизации ее производства.

1088762

1088762

Составитель А. Сондор

Техред А. Кикемезей Корректор А. Ильин

Редактор А. Мотыль

Тираж 682 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2755/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4