Способ тепловой обработки рабочего тела и аппарат для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК F26B3/08 F26B17/10 F28C3/16 

|г

«AOL; Изобретение относится к технике кипящего слоя и может быть использовано в химической, металлургичес угольной и других отраслях прокктш но сти. Известен способ тепловой обработ ки рабочего тела путем его контакта с кипящим слоем дисперсной насадки при подаче рабочего тела в верхнюю часть слоя 1. Подвод тела в известном способе осуществляют от газообразного тепло носителя, являющегося одновременно псевдоожижающим агентом. Тепловую обработку рабоче.го тела и передачу тепла ведут в одном и том же кипящем слое. Температура газа и дисперсного материала в кипящем слое практически одинаковы и равны темпе ратуре слоя, что приводит к большим теплопотерям.поэтому для проведени процессов, протекающих при разных температурах, требуется несколько . последовательно расположенных кипящих слоев или секционирование слан по высоте Однако известный способ характеризуется низкой интенсивностью про цесса тепловой обработки и повышенными потерями тепла с отходящики га зами Цель изобретения интенсификация процесса и уменьшение потерь те ла. Поставленная цель достигается тем, что кипящий слой разделяют по высоте на зоны, к нижней зоне подво дят тепло, а в верхней рабочему телу передают от дисперсной насадки при непрерывной ее циркуляции между зонами, В секционированном кипящем слое движение дисперсного материала (насадки ) однонаправленное - сверху вниз в противотоке с разовой фазой. В двухзонном кипящем слое идет непр рывная циркуляция насадки между зон ми, которые составляют в целом один Ьипящий слой. Аппарат для тепловой обработки р бочего тела в кипящем слое дисперсн насадки содержит вертикальный корпу с газораспределительной и секционирующими решетками, последние вьшолн ны с живым сечением, составляющим 50-80%, а отверстия в них имеют диаметр, составляющий 2-10 диаметров частиц дисперсной насадки 2. Дополнительно над секционирующим решетками размещгиот слой инертных шаров с диаметром, большим размера частиц дисперсной насадки, и долей свободного объема при кипении, рав ной 60-85%, Кроме того, секционирукяцие решет ки выполняют также в виде пакета се ток, имеющего долю свободного объем равную 85-95%. На фиг. 1 схематически изображен аппарат с двухзонным кипящим слоем насадки с секционируквдей решеткой; на фиг. 2 - то же, со слоем инертных шаров на секционирукщей решетке, на фиг.о 3 - то же, что на- фиг. 1, но с выполнением секционирующей решетки и виде пакета сеток. При работе аппарата с двухзонным кипящим слоем тепло подводят в нижнюю зону слоя, а отвод тепла с помощью рабочего тела осуществляют в верхней зоне. При этом достигают более высокой температуры в нижней и более низкой в верхней зоне кипящего слоя. Пример 1. В реактор диаметром 80 мм, оборудованный снизу газо- распределительной решеткой, засыпают 2 литра дисперсной насадки на основе окиси алюминия в форме сферических : гранул в диаметре 2-3 мм. На высоте 200 мм над газораспределительной решёткой располагают решетку с размером ячеек 7x7 мм и живым сечением 50%. Насадку ожижают воздухом, подаваемым снизу в количестве 16,2 В нижнюю зону реактора подводят тепло в количестве 1400 ккал/ч. В верхнюю зону кипящего слоя распыляют во,цу в количестве 12 кг/ч. При равенстве количества подводимого и отводимого тепла устанавливается следующий температурный режим: в нижней зоне , а в верхней зоне , перепад температуре 60°С. Пример 2. Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве насадки используют мелкосферическую окись алюминия с фракционным составом 0,81,2 мм и решетку с размером ячеек 2,5x2,5 мм и живым сечением 60%. Отношение размера ячеек решетки к эквивалентному диаметру частиц - 2,0. Режимные паргьметры следующие: расход воздуха ,11,5 MV, количество подводимого тепла 9600 ккал/ч, расход испаряемой воды 10 кг/ч, температура в нижней зоне 700°С, температура в верхней зоне 400°С. Пример 3, Вьшолняется аналогично примеру 1 в реакторе 0 250 мм. В качестве решетки используется конструкция с живым сечением 65% и отно- шением размера ячеек к эквивалентному диаметру частиц равным 5, С помощью такой решетки при равенстве количеств подводимого и отводимого тепла (100000 ккал/ч достигается перепад температур между зонами, равный . Пример 4, Выполняется аналогично примеру 3, только решетка имеет живое сечение 80% и отношение диаметра ячеек к диаметру частиц 7,5. Тем пературный перепад на решетке равен 20°С, Пример 5. Выполняется аналогично примеру 1, только вместо шарикового теплоносителя используют мелкосферический 0,6-0,8 мм, решетка имеет следующие параметры: живое сечение , 50% , от ношение г диаметров ячейки и частиц 10. Перепад температур на решетке в этом случае-составляет . 5

Пример б, Выполняется аналогично примеру 5, только на решетку насьшают в один слой шарики диаметром 7-8 мм и насьшным весом 1,0 г/см. При кипении слой шаров становится под10 вижным и проницаемым для мелких частиц , создавая при этом необходимую . заторможенность движению частиц. Доля свободного объема слоя шаров/«60%. Температурный градиент между зонами 5 составляет .

Пример 7. Выполняется аналогично примеру 5, только на решетку на сыпают слой шаров диаметром 5-6 мм с, насыпным весом 0,80 г/см высотой 20-20 мм. Доля свободного объема слоя

шаров прикипении равна 85%. Температурный градиент составляет 50с.

Пример 8. Выполняется аналогично примеру 1, только в реакторе 0-124 мм и в качестве решетки используют объемную конструкцию пакет из двух сеток с долей свободного объема, 85%. ТемпературньШ первпад равен 320°С.

Пример 9. Выполнясется аналогично примеру 1, только в качестве решетки используют пакет из четырех сеток, который имеет долю свободного объема 95%. Температурный градиент равен .

Использование предлагаемого способа тепловой обработки рабочего тела и аппарата для его осуществления позволяет повысить теплонапряженност рабочего объема и снизить темпера- туру отходящих-газов, т.е. уменыоитьтеплопотери.

1. Способ тепловой обработки рабочего тела путем его контакта с кипящим слоем дисперсной насадки при подаче рабочего тела в верхнюю часть слоя, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и уменьшения потерь тепла, кипящий слой разделяют по высоте на ЗОНЫ, к нижней зоне подводят тепло. а в верхней рабочему телу тепло передают от дисперсной насадки при непрерывной ее циркуляции между зонами 2.Аппарат для тепловой обработки рабочего тела в кипящем слое дисперсной насадки, содержащий вертикальный корпус с газораспределительной и рекционирукедими решетками, о т л и чающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и создания неиЗотермичности слоя по высоте, секционирующие решетки вьшолнены с живым сечением, составляющим 50-80%, а отверстия в них имеют диаметр, составляющий 2-10 диаметров Частиц дисперсной насадки. 3.Аппарат по п.2, отличаюI щийся тем, что над секционирующими решетками размещен слой инертных шаров с диаметром, большим размера частиц дисперсной иасадки, и долей свободного объема при кипении, равной 60-85%. 4.Аппарат по п.2, отличающий с я тем, что.секционирующие решетки выполнены в виде пакета сеток, имеющего долю свободного объема равную 85-95%. оо Г СХ) ел QD ft

РТ

o.d

РТ

Г

Фиг.2