Контактный элемент
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
А.С. Пушнов, В.С. Бесков, A.M. Каган, И.8 .Гальперин и В.В. Платонов
1 (71) Заявитель (4) КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к трубчатым контактным элементам для аппаратов с неподвижным зернистым слоем, предназначено для осуществления тепло- и массообменных процессов и может
5 ,наити применение, например, в каталитических или адсорбционных аппаратах химической технологии, а также в атомной и других отраслях промышленности.
Известен контактный элемент для аппаратов конверсии углеводородов, выполненный в виде трубы, заполненной катализатором, при этом внутри трубы установлены газораспределительные устройства, состоящие из двух перфорированных конусов, полностью перекрывающих поперечное сечение трубы (11.
Недостаток этого устройства - высокое гидравлическое сопротивление газовому потоку.
Известен контактный элемент, включающий трубу, заполненную слоем зернистого материала, и газораспределительные устройства, выполненные в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности трубы (2 .
В этом устройстве выступы имеют треугольную форму. При работе аппарата, например, с шаровым катализатором наблюдается недостаточное выравнивание скорости газового потока по сечению труб.
Цель изобретения - повышение равномерности газораспределения по сечению трубы.
Указанная цель достигается тем, что в контактном элементе, включающем трубу, заполненную слоем зернистого материала, и газораспределительные устройства, выполненные в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности трубы, форма выступов аналогична форме зерен, при этом диаметр трубы в местах выступов определяется по формуле
О О.- nd
Формула изобретения
3 9235 где 0 — диаметр трубы в месте выступов;
0 диаметр трубы; средний диаметр зерен;
n - коэффициент, который выбирается в пределах 0,5-2.
Такое соотношение позволяет за счет перекрытия пристенной области выравнять поле скоростей по сечению трубы, значения коэффициента и пере- 10 крывают оптимальный диапазон линейных размеров выступов для зерен различной формы. Значение коэффициента.
n =- 0,5 соответствуют кольцам Рашига, à n = 2 - шарам. 15
Выполнение выступов в форме, соответствующей форме зерен, загруженных в трубу, обеспечивает устойчивое выравнивание поля скоростей на оптимальной протяженности зернистого слоя.
Целесообразно выполнять выступы с шириной, соизмеримой с размером зерна и равнои 0,5-2 d, а шаг между
25 выступами выбрать в пределах 1-10 d> .
При шаге выступов, меньшем чем 1 d и ширине больше 2d сильно возрастает общее сопротивление аппарата. А при шаге большем; чем 10 d> в резуль30 тате перераспределения потока и нового возникновения всплесков скорости вблизи стенок трубы, эффект выравнивания поля скоростей резко уменьшается.
На фиг. 1 представлен контактный элемент.с прямоугольными выступами; на фиг, 2 — то же, со сферическими выступами; на фиг. 3 — то.же, с трапецеидальными выступами; на фиг. 4вариант выполнения контактного элемента, полученного методом обкатки, на фиг. 5 — вариант выполнения контактного элемента с прямоугольными выступами; на фиг. 6 - разрез A-A на
Фиг. 5.
Контактный элемент включает трубу 1, выступы 2, слой зернистого материала 3, стержни 4.
В процессе работы поток газа проходит через контактный элемент и равномерно распределяется по слою зернистого материала 3.
Пример 1. Печь парового риформинга, включающая в себя трубчатые контактные элементы 1, внутренним диаметром 0 = 98 мм, имеющие выступы, выполненные диаметром 0 = 85 мм с шагом Н = 100 мм, загруженные катализатором ГИАП-Н16 размером 16 Х
82 4
Х 10 мм (средний размер зерна 13 мм) . Здесь 0 и Н находятся по формулам
0 =0 - nd>=98 мм - 1Х13 мм= 85 мм;
Н = 7,6)(д5 = 7,64 13 мм = 100 мм.
Форма„ выступа прямоугольная, что соответствует форме зерна (кольца
Рашига), а ширина выступа равна
10 мм, т.е. соизмерима с одним диаметром зерна.
Пример 2. Трубчатый конвертор, состоящий из трубчатых контактных элементов 1 диаметром D -=
= 25 мм, загруженных шаровым катализатором 3 фракции 3-5 мм (средний размер зерна d> = 4 мм), Трубчатые элементы 1 имеют выступы 2, которые находятся в следующем соотношении с диаметром трубы 0, 0 =D - пд =25 мм-0,514 мм= 23 мм.
А шаг между выступами равен Н =
505 = 5 Õ 4 мм = 20 мм. Форма выступов 2 круглая, т.е. идентична форме зерен-шаров. Ширина выступа
b= 1 d = 4MMM.
Пример 3 ° Трубчатый конвертор, состоящий из трубчатых;контактных элементов 1 диаметром D
= 20 мм, загруженных кусковым силикагелем 3 фракции 3-5 мм (d = 4 им) .
Выступы 2 этих элементов имеют размер 0 = 0 - nd = 20 мм - 0,5 Х 4 мм= — 18 мм. Шаг между выступами Н
= 4Хд5 = 4Х4 MM = 16 MM.
Форма выступов трапецеидальная, соответствует форме зерен. — куски, ширина основания трапеции = l д5=
= 4 мм, а ширина вершины трапеции
2 мм. Угол оС = 30
Пример 4. Реактор 1 диаметром 0 = 50 мм с шаровыми тепловыделяющими элементами 3 диаметром 20 мм выполнен с выступами 2 размером
Dg=D - nd>=50 мм - 0,5420 мм-40 мм.
Шаг между выступами Н = 2 d3 =
= 2 320 мм = 40 мм. Форма выступов круглая. Ширина выступов b =- 0,5 dp
= l0 мм.
Предлагаемое устройство позволяет за счет снижения коэффициента неравномерности газораспределения повысить эффективность процесса контактирования газа и зернистого материала.
Контактный элемент, включающий трубу, заполненную слоем зернистого
5 923582 6 материала, и газораспределительные где D - диаметр трубы в местах выустройства, выполненные в виде высту- ступов; пов, равномерно расположенных на внут- D - диаметр трубы; ренней поверхности трубы, о т л u- dy - средний диаметр зерен; ч а ю шийся тем, что, с целью s n - коэффициент (п = 0 5 - 2). повышения равномерности газораспреде- Источники информации, ления по сечению трубы, форма высту- принятые во внимание при экспертизе пов аналогична форме зерен, при этом 1. Авторское свидетельство СССР диаметр трубы в местах выступов опре- У 303093, кл. В 01 J 8/10, 1970. деляется по формуле 2. Авторское свидетельство СССР
11 753454, кл. В 01 0 53/04, 1976.
Pve.l
923582
Тираж 577 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 2663/11 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель Л, Эпштейн
РедактоР А, Мотыль ТехРед M.Tenep Корректор A. ференц