Способ охлаждения сажегазовых продуктов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к производству сажи, а именно к технике охлаждения сажегазовых продуктов (СГП), и может быть использовано в химической промышленности, в металлургии, в теплообменных процессах. Цель - повышение эффективности охлаждения сажегазовых продуктов. Изобретение представляет собой способ охлаждения СГП путем теплопередачи через стенку в окружающую среду таким образом, что исходный поток СГП разделяют на 2 - 5 равных потоков при линейной скорости движения каждого потока относительно стенки 30 - 120 м/с. Изобретение описывает также устройство для охлаждения СГП, включающее цилиндрическую продольно оребренную снаружи теплообменную поверхность, состоящую из 2 - 5 труб U-образных в вертикальной плоскости; соотношение площади поперечного сечения патрубка для подачи СГП и суммарной площади поперечного сечения труб 1,7 - 6,8, соотношение наружной теплоотдающей поверхности оребренных труб и внутренней тепловоспринимающей поверхности 1,5 - 3,5. Изобретение имеет высокую эффективность охлаждения СГП, оцениваемую по среднему снижению температуры СГП в расчете на единицу поверхности газоохладителя, порядка 0,43 - 0,78 с/м², что характеризует повышение эффективности охлаждения в 2 - 3 раза. Устройство для охлаждения СГП (газоохладитель) просто по конструкции, надежно в эксплуатации. 2 с. п. ф-лы, 2 з. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к производству сажи, а именно к технике охлаждения сажегазовых продуктов, и может быть использовано в металлургии и химической промышленности в теплообменных процессов. Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения сажегазовых продуктов. На фиг. 1 показана общая схема устройства для охлаждения сажегазовых продуктов (СГП) газоохладителя; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 зависимости числа Рейнольдса (Re) потока сажегазовых продуктов при разном числе труб (n) в газоохладителе и гидравлического сопротивления (ΔР) газоохладителя от скорости (ω) потока сажегазовых продуктов. Газоохладитель включает последовательно соединенные патрубок 1 для подачи сажегазовых продуктов, U-образные трубы 2 с наружными ребрами 3 и патрубок 4 для вывода сажегазовых продуктов. Газоохладитель работает следующим образом. Поток СГП подают в патрубок 1 и затем разделяют его на 2-5 равных потоков по трубам 2 с наружными ребрами 3. Благодаря тому, что соотношение площади поперечного сечения патрубка 1 для подачи сажегазовых продуктов и суммарной площади поперечного сечения труб 2 составляет 1,7-6,8, поток ускоряется и его скорость в трубах составляет 30-120 м/с. За счет теплопередачи через стенку происходит охлаждение СГП с рассеиванием тепла от поверхности оребренных труб в окружающую среду. Охлажденные ГСП затем поступают в патрубок 4 вывода СГП и далее направляются в систему отделения сажи от газообразных продуктов реакции. П р и м е р. В газоохладитель, состоящий из оребренных труб с соотношением наружной и внутренней поверхностей, равным 3,0, через входной патрубок диаметром 0,9 м подают СГП в количестве 13200 нм³/ч с температурой 550^оС. Наружная поверхность газоохладителя во всех опытах составляла 200 м² за счет изменения длины оребренных труб. Результаты опытов, при числе труб в газоохладителе от 2 до 6, с трубами диаметром от 0,6 до 0,18 м при соотношении площадей поперечного сечения входного патрубка и труб от 1,1 до 8,3 при скорости сажегазовых продуктов относительно стенки труб от 18,9 до 145,8 м/с приведены в сравнении с прототипом в таблице. Эффективность работы газоохладителя оценивается величиной среднего снижения температуры сажегазовых продуктов в расчете на единицу наружной поверхности газоохладителя. Результаты опытов 2-4, 6-8, 11-12, а также анализ графиков приведенных на фиг. 4, подтверждают, что при разделении потока сажегазовых продуктов на 2-5 равных потоков при скорости их относительно стенки 30-120 м/с и при соответствующем соотношении площадей поперечного сечения патрубка для подачи сажегазовых продуктов и труб 1,7-6,8 достигается повышение эффективности охлаждения в 2-3 раза. При скорости потока менее 30 м/с и соотношении площадей поперечного сечения входного патрубка и труб менее 1,7 (опыты 1 и 5) эффективность охлаждения по сравнению с прототипом повышается незначительно. Также невысока эффективность охлаждения в опыте 9 при разделении потока на 6 частей. При скорости потока сажегазовых продуктов более 130 м/с и соотношении площадей поперечного сечения входного патрубка и труб более 6,8 (опыт 10) наблюдается очень высокое значение гидравлического сопротивления газоохладителя. При этом отсутствует практически отложение сажи на стенке труб газоохладителя. Предлагаемый газоохладитель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и обеспечивает высокую эффективность охлаждения сажегазовых продуктов. Описанный способ охлаждения СГП и устройство для его осуществления позволяют резко снизить влажность отходящих газов производства сажи, что способствует существенному снижению расхода топлива, подаваемого на подсветку при сжигании отходящих газов, снижению затрат электроэнергии на транспортирование отходящих газов, снижению нагрузки на ткань рукавных фильтров и соответственно повышению их стойкости. Кроме того, снижение удельного газообразования процесса позволит повысить производительность установки по саже.

Формула изобретения

1. Способ охлаждения сажегазовых продуктов путем теплопередачи от их потока через стенку в окружающую среду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, исходный поток сажегазовых продуктов разделяют на 2 5 равных по расходу потоков при линейной скорости движения каждого потока относительно стенки 30 120 м/с. 2. Устройство для охлаждения сажегазовых продуктов, включающее цилиндрическую продольно оребренную снаружи теплообменную поверхность, соединенную с патрубками для подачи и вывода сажегазовых продуктов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, теплообменная поверхность состоит из 2 5 труб при соотношении площади поперечного сечения патрубка для подачи сажегазовых продуктов и суммарной площади поперечного сечения труб 1,7 6,8. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно имеет соотношение наружной теплоотдающей поверхности оребренных труб и внутренней тепловоспринимающей поверхности 1,5 3,5. 4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что теплообменная поверхность состоит из U-образных труб, расположенных в вертикальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---