Контактный элемент

 

(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