Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат Советский патент 1988 года по МПК B01D53/18 

05

а

Изобретение относиися к способам распределения жидкости в пленочных трубчатых тепломассообменных аппаратах различного назначения и устройст вам для их осуществления и может быть использовано в химической, неф- п ехимической и смежных отраслях про- йышленности для проведения процессов абсорбции, десорбции, выпаривания, а также при нагревании и охлаждении жидкостей в пленочных теплообменных аппаратах.

Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет глучшения равномерного распределения фидкости по трубам в условиях меняю- ейся нагрузки по орошению.

Обеспечение равномерности распре- еления жидкости по всем трубам аппа ата достигается тем, что градиенты УРОВНЯ жидкости, возникающие при ее Ьечении по полке и трубной решетке, Имеют противоположную направленность при этом сумма напоров двух уровней (верхнего и нижнего) над отверстиями всех труб постоянна. За счет этого во все трубы аппарата поступает оди наковое количество жидкости. При этом над питающими отверстиями труб (нижними и верхними) не требуется большая величина уровня жидкости (уровень может быть в пределах 20- 100 мм).

На фиг.1 приведена схема, поясняю щая данный способ; на фиг,2 - устройство для проведения данного способа с встречным диаметральным движением потоков жидкости; на фиг.3 - устройство для осуществления данного спосо ба с радиально-аксиальынм движением встречных потоков жидкости; на фиг.4 - распределитель, его креплени в трубе и сопряжение с полкой с бортами.

Устройство включает корпус 1 с рамещенными внутри него теплообменными трубами 2, концы которых закреплены в трубной решетке 3. Каждая труба 2 снабжена вставленным в нее распреде- лителем 4. Параллельно трубной решетке 3 установлена полка 5 с бортами 6, снабженная отверстиями, через которые с обеспечением герметичности пропущены распределители 4. Для под- держания полки 5 и обеспечения гер- метичности распределители 4 (см. фиг.4) имеют буртики 7, на которых размещены уплотнительные кольца 8.

5

0 0

5 0 5

Q 5

Кольца 8 выполняются из резины, фто- .ропласта, паронита или другого уплот- нительного материала. Для генерации на внутренней поверхности трубы 2 пленки жидкости распределители 4 снабжены тангенциальными отверстиями 9, которые размещены над трубной решеткой 3. Кроме того, над полкой 5 в рас- распределителях 4 выполнены такие же дополнительные отверстия 10. Отверс- тия 9 и 10 расположены соответствен- но над трубной решеткой 3 и над полкой 5 на одинаковой высоте. Поскольку необходимость поддержания высоких слоев жидкости у отверстий отпадает. их диаметр может быть больше (3- 6 мм), что повышает надежность работы и исключает возможность забивки отверстий.

Распределительное устройство размещено в корпусе распределительной камеры 11, который снабжен штуцерами для подвода жидкости 12 и 13. Для подвода жидкости в приемный карман полки 5 штуцер 13 имеет трубу 4. Для равномерного растекания жидкости по распределительной камере полка 5 и решетка 3 снабжены порогами 15, 16с зубчатыми верхними торцами, которые могут иметь форму плоских пластин (см.фиг.2) или форму цилиндрических . обечаек (см.фиг.3).

Распределительная камера снабжена газовым штуцером 17. При работе в обычном режиме при противотоке пленки жидкости и газа он служит для вывода газа йэ аппарата. При работе в высокоскоростном режиме при нисхо-, дящем прямотоке жидкости и газа штуцер 17 служит для подвода газа в аппарат.

Корпус 1 аппарата снабжен штуцерами для подвода и отвода теплоносителя в его межтрубное пространство (на фиг.2 и 3 показан штуцер 18).

При осуществлении способа реакционную жидкость делят любым извест - ным способом (например, с помощью тройника с автоматическими регуляторами расхода в выходных участках) на. . две (четыре, шесть,...) равные части и подают к штуцерам 12 и 13. По трубе 14 жидкость поступает на полку 5, переливается через порог 15 и движется по полке 5. Переливаясь через порог 16, жидкость поступает на трубную решетку и движется по ней. Места подачи жидкости размещены так.

314

что жидкость по полке 5 движется про тивотоком жидкости на решетке 3, обтекая распределители А.

В каждую трубу орошение поступает и с трубной решетки 3 по отверстиям 9, и с полки 5 по дополнительным отверстиям 10. Высота размещения отверстий 9 над трубной решеткой 3 и отверстий 10 над полками 5 одина- кова.

Истекая из отверстий 9 и 10 на внутреннюю поверхность распределителя А и трубы 2, верхние и нижние струи образуют тонкую жидкостную : пленку, стекающую вниз.

При истечении жидкости в полке 5 в решетке 3 возникает градиент уровня жидкости, однако за счет того, чт оба градиента равны.и имеют противо- положные направления сумМа напротив двух уровней над отверстиями всех труб одинакова (см.фиг.1)

(ь;+ hj) (ь; )

(hl + ) const.

За счет этого во все трубы поступает одинаковое количество жидкости

.

V; const.

5

0

5

0

складываясь даже при переменных плотностях орошения, они дают одинаковые суммарные подпоры жидкости и соответствующие им равные подачи жидкости в каждую трубу 2.

Предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества:

достигается высокая степень равномерности распределения жидкости и газа по всем трубам, включая и те процессы, где имеют место значительные изменения нагрузок по жидкости;

упрощается расчет аппарата, т.е. при расчете нет необходимости учитывать градиент уровня, так как имеет место его автокомпенсация;

становится возможным применять в распределителях отверстия большего диаметра, что исключает их забивку и повьш1ает надежность работы распределителя.;

снижаются уровни жидкости в рас - пределительной камере, что позволяет уменьшить ее габариты;

возможна работа аппарата в высокоинтенсивном режиме при больших скоростях газа в трубах (5-30 м/с).

Формула изобретения

Изобретение относится к трубчатым тепломассообменным аппаратам различного назначения, может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промьшшен- ности для проведения процессов абсорбции, десорбции, выпаривания и позволяет повысить эффективность работы аппарата за счет улучшения равномерного распределения жидкости по трубам в условиях меняющейся нагрузки по трубам. Пленочный трубчатый тепломассообменный аппарат.содержит распределительную камеру с распреде.« лителями, которые снабжены отверстиями для прохода жидкости и установлены в верхней части каждой вертикальной тепломассообменной трубы, закрепленной в трубной решетке. Аппарат снабжен также нечетным количеством полок с бортами по краям. Эти полки установлены в распределительной камере параллельно трубной решетке и снабжены отверстиями, через которые с обеспечением герметичности пропущены распределители. В этих распределителях имеются дополнительные отверстия для прохода жидкости в трубы, размещенные над полками на высоте, равной высоте размещения отверстий для прохода жидкости над трубной решеткой. При этом аппарат снабжен штуцерами, обеспечивающими попарно встречную подачу жидкости на полку и трубную решетку. 4 ил. i (Л с:

Газ вводят (отводят) по штуцеру 17, по распределителям 4 он поступает в трубы, где происходит процесс : контактирования газа и жидкости. Через стенку трубы 2 осуществляется подвод (отвод ) тепла, необходимого для ведения реакции. Теплоноситель подводят в межтрубное пространство по штуцеру 18. Гидравлическое сопротивление орошаемой трубы значительно зависит от количества подаваемой в нее жидкости. За счет равномерного распределения жидкости по трубам все они имеют практически равное гидравлическое сопротивление течению газового потока. Этим обеспечивается равномерное распределение газа по всем трубам аппарата, а это еще более повьштает эффективность работы аппарата. В случае изменения нагруз ки по жидкости меняется и градиент уровня на полке и трубной решетке, что вызьшает изменение подпора жидкости над отверстиями 9 и 10. Однако за счет того, что градиент уровня на полке 5 имеет направление, противоположное градиенту на решетке 3,

Пленочный трубчатый тепломассо- обменный аппарат, содержащий распределительную камеру с распределителя- йй, снабженными отверстиями для прохода жидкости и установленными в верхней части каждой вертикальной теплообменной трубы, закрепленной

в трубной решетке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата за счет улучшения равномерности распределения жидкости по его трубам

в условиях меняющейся нагрузки по орошению, он снабжен нечетным количеством полок с бортами по краям, установленных в распределительной камере параллельно трубной решетке

и вьтолненных с отверстиями, через которые проходят распределители, с дополнительными отверстиями для прохода жидкости в трубы, размещенньвчи над полками на высоте, равной высоте размещения отверстий для прохода жидкости над трубной решеткой, причем аппарат снабжен средством по парно встречной подачи жидкости на соседние полки и трубную решетку.

ю

л

фиг. г

6

5 -16

(ригЛ

Составитель Г.Урусова Редактор А.Долинич Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Заказ 4005/5

Тираж 642

ВЫИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное