Тепломассообменный аппарат

 

Область использования: криогенная техйика. Сущность изобретения: теплообi .- -- . менные элементы выполнены в виде концентрических труб, между которыми установлена гофрированная насадка с прерывистыми ребрами, причем внутренняя труба заделана в трубную решетку и за п ол н ей а Катал итическ и а Ктм ё н и ми зер н истыми частицами, а наружное пояотню облегчает насадку. Между наружными засыпано два слоя зернй стого материала. Поток высокого давления поступает во внутренние трубы, где, выступая во взаимодействие с катализатором, обогащается парафорной, Отведение выделяющегося в результате реакции тепла, а также понижение температуры потока высокого давления происходит за счет взаимодействия с потоком низкого давления, движущимся противотоком в концентрическом пространстве, заполненном гофрированной насадкой. 1 ил.

ное бъединение криогенного машиностроени им. 40-летия Октября (72) .Л.Шуяков, B,Ï.Åëü÷èíoâ, В.И,Друненков, А.И.Смородин и В,E.Ïîçéÿê (56) вторское свидетельство СССР

М I 02795, кл. F 28 07/10, 1981. ейлас С. Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов. М.: Химия, .

196, с. 354-357. ихаил P.. Кырлогану К. Реакторы в химич еской промышленности. Л.: Химия, 1958, с, 298.

1 (54) TEllllOMACC006MEHHblA АППАРАТ (57) Область использования: криогенная тех ика. Сущность изобретения: теплооб1 !

1

Изобретение относится к тепломассообменной аппаратуре.

Известны теплообменные прямотрубны1 гладкотрубные кожухотрубные аппараты.

Одним из их основных недостатков является низкая интенсивность теплообмена и, к к следствие, значительные габариты.

Известны аппараты с,тейлообменной поверхностью типа "труба в трубе"; кольцевое пространство между которыми заполнено люминиевой насадкой с прерывистыми ребрами, внешние и внутренние трубы заделаны в трубные решетки. зто приводит, од ако, к существенному увеличению габаритов и технологическим сложностям, I няя труба заделана в трубную решетку и заполнена каталитич2ески акгивРнь1ми зернистыми частицами, а наружное полотйо облегчает насадку. Между наружными засыпано два слоя зернйстого матерйала .

Поток высокого давления поступает во внутренние трубы, где, выступая во взаимодействие с катализатором, обогащается парафорной, Отведение выделяющегося в результате реакции тепла, а также понижение температуры потока высокого давления происходит за счет взаимодействия с потоком низкого давления, движущимся противотоком в концентрическом пространстве, заполненном гофрированной насадкой, 1 ил.

Наиболее близким по технической сущности к решаемой задаче является конструкция теплообмен ника-конвертора трубное пространство которого заполнено катализатором орто-параконверсии водорода, а межтрубное, с целью интенсификации теплообмена — алюминиевой дробью, Недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивйость теплообмена в межтрубном пространстве, вследствие того, что алюминиевая дробь, имеющая значительное контактное сопротивление не несет функцию оребрения. Это приводит к увеличению габаритов аппарата.

Целью изобретения является интенсификация тепло- и массообмена.

1792735

Поставленная цель достигается тем. что теплообменный аппарат для непрерывной орто-параконверсии водорода, содержащий обечайку, фланцы, трубные решетки, теплообменные элементы в виде концентрических труб, между которыми установлена гофрированная насадка с прерывистыми ребрами, причем внутренняя труба заделана в трубную решетку и заполнена каталитически активными зернистыми частицами, а наружная плотно облегает насадку. Между наружными трубами засыпаемо два слоя частиц зернистого материала на высоту, равную 0,8-0,9 высоты наружных труб, первый слой, засыпанный в нижней части межтрубного пространства имеет диаметр зерна равный и более эквивалентному диаметру каналов насадки, и высоту засыпки равную расстоянию от наружной трубы до нижней трубной решетки, а второй, слой, засыпанный в верхней части межтрубного пространства имеет размер зерна, равный 0,3 — 0,4 эквивалентного диаметра каналов насадки; причем теплообменник имеет продольную перегородку, прикрепленную к верхней части трубной решетки, отстоящую от нижней трубной решетки, на расстояние ь= — — е, - об, где М вЂ” количество труб; тр — площадь свободного сечения кольцевого пространства;

Ом — внутренний диаметр обечайки, а полость, образованная нижней трубной решеткой и нижней крышкой, заполнена каталитически пассивными зернистыми частицами.

На чертеже изображен предлагаемый теплообменный аппарат,. продольный разрез.

Аппарат включает в себя обечайку 1, размещенные в ней концентрические теплообменные трубы 2, 3, 4, 5, состоящие из внутренней трубы 3, 5, внешней трубы 2, 4 и заключенной между ними гофрированной насадки.с прерывистыми ребрами 6.

Внутренние трубы 3, 5 заполняются каталитически активным. материалом 7 и закрепляются в трубных решетках 8, 9.

Пространство между внешними трубами заполнено двумя слоями алюминиевой дроби.

Нижний слой 10 состоит из частиц крупной фракции, а верхний слой 11 из частиц мелкой фракции. Крупная фракция засыпается до уровня выше нижней кромки внешней трубы 2, 4, а мелкая фракция ниже верхней кромки внешней трубы 2, 4, что обеспечивает движение потока низкого давления, преимущественно в кольцевом межтрубном пространстве. Аппарат снабжен продольной перегородкой 12, приваренной к верхней трубной решетке 8. К трубным решеткам

"0 8, 9 посредством шпилек крепятся фланцы

13, 15, снабженные патрубками 14, 16. Про странство между нижней трубной решеткой и нижним фланцем 17 заполнено каталитически пассивным зернистым материалом.

Аппарат работает следующим образом, Поток высокого давления, проходя через патрубок 16 поступает в первую группу внутренних труб 5, где вступая во взаимодействие с материалом 7 обогащается пара20 формой, затем поступает в полость 17, . причем инертная насадка предотвращает неэффективное (адиабатическое) протека.ние процесса, мейяет направление движения на противоположное, далее поступает в группу труб 3, где происходит дальнейшее повышение содержания пара-формы, После прохождения внутренних труб 3, 5, поток высокого давления покидает аппарат через патрубок 14. Отведение выделяющегося в

30 результате реакции тепла, а также понижение температуры прямого потока, происходит за счет взаимодействия с потоком низкого давления, Поток низкого давления .поступает в патрубок 18, а затем в про35 странство между внешнйми и внутренни- ми трубами, заполненное гофрированной алюминиевой насадкой с прерывистыми ребрами 6, меняет свое направление в нижней части аппарата, заполненной зернистым

40 материалом крупной фракции 17 и двигаясь далее снизу вверх, выходит через патрубок

19. Таким .образом, на всей поверхности теплообмена обеспечивается самая эффективная, противоточная схема движения теп45 .лоносителей.

Двухходовая конструкция аппарата и эффективное оребрение позволяет повы сить коэффициент теплоотдачи со стороны потока низкого давления и тем самым повы50 сить коэффициент теплопередачи, отнесенный к внутренней поверхности на 60, что приводит к соответственному уменьшению габаритов.

1792735 диаметр зерна, равный и больший эквивалентного диаметра каналов насадки. и высоту, равную расстоянию от нижнего края наружной трубы до нижней трубной решетки, а верхний слой имеет размер зерен равный 0,3-0,4 эквивалентного диаметра каналов насадки, слоем каталйтически пассивных частиц, размещенных в пространстве между нижней трубной решеткой и нижним фланцем, и продольной перегородкой, закрепленной в верхней трубной ре- шетке. при этом ее нижний конец расположен на расстоянии и = ч ттр®об где N — количество труб;

f7ð — площадь свободного сечения кольцевого пространства;

Do6 — внутренний диаметр обечайки.

Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат для непрерывной ортопароконверсии водорода, содержащий обечайку с фланцаали, трубные реш тки с размещенными в них теплообменными элементами в виде концентрически труб, между которы 1и размещена гофрированная насадка с прерывистыми ребрак и, при этом внутренняя труба заделана в т бные решетки и заполнена зернистыми ру част цами катализатора ортопароконверсии, а наружная труба плотно облегает насадку, отличающийся тем, что, с целью инт нсификации процесса, он дополнительно с абжен двумя слоями частиц катализатор, размещенными между наружными трубами на высоте, равной 0,8-0,9 высоты наружных труб, нижний иэ которых имеет (о!

l

I о

Составитель А.Шуляков

Техред М.Моргентал Корректор ЛЯукач

Реда кто р

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 470 Тираж Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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