АППАРАТ КИПЯЩЕГО СЛОЯ Российский патент 1994 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для осуществления химических, физико-химических и тепломассообменных процессов в псевдоожиженном (кипящем) слое.

Известен аппарат кипящего слоя, содержащий внутри корпуса вертикальные стойки с жалюзи, размещенными по периферии аппарата [1] .

Недостатками данной конструкции является то, что кипящий слой, заторможенный на периферии аппарата жалюзийной насадкой, становится неоднородным, в частности, в пристеночном пространстве из-за разности скоростей ожижающего агента по сечению аппарата.

Неоднородность кипящего слоя и наличие газовых пузырей ухудшают тепло- и массообмен между стенками аппарата и твердой фазой, а также увеличивается унос мелкой фракции твердого материала, не исключена возможность налипания частиц твердого материала на поверхности жалюзи.

Известны вертикальные вставки в аппаратах КС различий конфигурации (трубы, полукруглые и плоские элементы, ребристые трубы) [2] .

При подъеме газовых пузырей возникают силы, вызывающие интенсивную поперечную вибрацию вертикальных стержней.

Недостатками вертикальных вставок является то, что невозможно регулировать амплитуду их колебаний при различных числах псевдоожижения, что не позволяет добиться максимальной вибрации , кроме того, существует вероятность передачи вибрации на корпус аппарата, приводящая к его разрушению.

Целью изобретения является, повышение эффективности характеристик псевдоожиженного слоя. В частности, повышение интенсивности тепломассообмена и однородности слоя, а также снижения уноса мелкодисперсных фракций.

Поставленная цель достигается тем, что насадка аппарата псевдоожиженного слоя выполнена в виде отдельных эластичных полос из углепластика на основе углеволокнистых армирующих материалов и эпоксидно-фенолформальдегидных смол. Полосы расположены параллельно друг другу в горизонтальной плоскости и концы которых закреплены в аппарате.

На фиг. 1 схематически изображен описанный аппарат кипящего слоя, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат кипящего слоя содержит корпус 1, газораспределительную решетку 2, загрузочное и выгрузное устройства соответственно 3, 4, насадку 5, выполненную в виде остальных эластичных полос 6 из углепластика на основе углеволокнистых армирующих материалов и эпоксидно-фенолформальдегидных смол, концы которых закреплены в аппарате.

Аппарат работает следующим образом.

Для ведения процесса в псевдоожиженном (кипящем) слое зернистый твердый материал поступает в аппарат из загрузочного устройства 3 на газораспределительную решетку 2, через которую проходит ожижающий агент и переводит твердый материал в псевдоожиженное состояние. Под воздействием восходящих потоков газа и пузырей, а также твердых частиц эластичные полосы 6 насадки 5 начинают колебаться и на них устанавливается стоячая волна - автоколебательный процесс.

Под воздействием механических колебаний эластичных полос увеличивается подвижность частиц в слое, повышается его однородность, приводит к повышению коэффициента теплоотдачи, кроме того, колеблющиеся полосы изменяют направление и скорость газового потока, разрушают восходящие газовые пузыри, что сокращает количество уносимой из аппарата мелкой фракции твердых частиц.

Узлы стоячей волны при этом расположены на закрепленных концах полос, а пучность в середине полос. Восходящие газовые пузыри, встречая на своем пути колеблющиеся полосы 6 насадки 5, разрушаются за счет обрушения частиц с крыши пузыря, увеличивается подвижность частиц, повышается интенсивность тепломассообмена и однородность кипящего слоя. Ударяясь о колеблющиеся полосы 6, частицы вместе с восходящим потоком газа изменяют траекторию движения и выпадают обратно в слой.

Насадка из эластичных параллельных полос, выполненная из углепластика, способна совершать автоколебания в кипящем слое и над ним, обеспечивая высокую интенсивность теплообмена между газом и твердыми частицами, а также повышение однородности слоя при низком гидравлическом сопротивлении.

Выполнение насадки из эластичных полос толщиной 0,6-1,0 мм и шириной 50-100 мм и размещение ее в несколько горизонтальных рядов по высоте аппарата, занимая при этом все его сечение, позволяет получить более качественные показатели процесса.

Изготовление эластичных полос из углепластика повышает долговечность насадки в агрессивных средах и стойкость к разнопеременным деформациям, кроме того, отсутствует передача вибрации на корпус аппарата, так как узлами стоячей волны являются места крепления концов полос в аппарате, причем натяг полос может регулироваться. (56) 1. Авторское свидетельство СССР, N 638358 кл. В 01 J 8/18, 1977.

2. Псевдоожижение. Под ред. И. Ф. Девидсона и Д. Харисона. М. : Химия, 1979, с. 531-536.

Аппарат кипящего слоя относится к области обработки материалов в кипящем слое. Аппарат кипящего слоя состоит из корпуса, газораспределительной решетки, загрузочного и выгрузочного устройства и насадки, расположенной над газораспределительной решеткой и выполненной из эластичных полос, расположенных параллельно одна другой в горизонтальной плоскости, концы которых закреплены в аппарате. Полосы выполнены из углепластика на основе углеволокнистых армирующих материалов и эпоксидно-формальдегидных смол. Данная конструкция позволяет снизить унос мелкодисперсных фракций, улучшить тепломассообмен между ожидающим агентом и твердой фазой слоя и увеличить долговечность аппарата. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. АППАРАТ КИПЯЩЕГО СЛОЯ , содеpжащий коpпус и газоpаспpеделительную pешетку с pазмещенной над ней насадкой, отличающийся тем, что насадка выполнена из эластичных полос, pасположенных паpаллельно дpуг дpугу в гоpизонтальной плоскости, концы котоpых закpеплены в коpпусе. 2. Аппаpат по п. 1, отличающийся тем, что полосы выполнены из углепластика на основе углеволокнистых аpмиpующих матеpиалов и эпоксидно-фоpмальдегидных смол. 3. Аппаpат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что полосы выполнены толщиной 0,6 - 1,0 мм и шиpиной 50 - 100 мм.