Тепломассообменный аппарат Советский патент 1993 года по МПК B01J8/02 

Изобретение относится к тепломассо- обменнрй аппаратуре.

Известны теплообменные прямотруб- ные гладкотрубные кожухотрубные аппараты. |

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

Известны аппараты с .теллообменной поверхностью типа труба в Tpy6e i кольце- вое пространство между которыми заполне- но Алюминиевой насадкой с прерывистыми ребрами, внешние и внутренние трубы за- дел аны в трубные решетки, это. приводит, однако, к существенному увеличению габаритов и технологическим сложностям.

Наиболее близким по технической сущности к решаемой задаче является конструкция теплообменника-конвертора трубное пространство которого заполнено катализатором орто-параконверсии водорода, а межтрубное, с целью интенсификации теплообмена -алюминиевой дробью.

Недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивность 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.

VJ

Ю

ю

XI

со ел

Поставленная цель достигается тем. что еплообменный аппарат для непрерывной рто-параконверсии водорода, содержащий обечайку, фланцы, трубные решетки, еплообменные 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 засыпано два слоя часиц 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 , : . ; h N -тУр г , :;.

.:. . Робх .. ; ..; . -:

где N - количество труб;

Ьр - площадь свободного сечения кольцевого пространства;.

Ооб-внутренний диаметр обечайки, а полость, образованная нижней трубной решеткой и нижней крышкой, заполнена каталитически пассивными зернистыми частицами. .; ..; . / : .. -; .

На чертеже изображен предлагаемый теплообменный аппарат,, продольный раз- рез. . .. :. .-.... - - ; . .;. ,. /

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

8, 9 посредством шпилек крепятся фланцы 13,15, снабженные патрубками 14,16. Пространство 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 параформой, затем поступает в полость 17, причем инертная насадка предотвращает неэффективное (адиабатическое) протекание процесса, меняет направление движения на противоположное, далее поступаете

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

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 пространство между внешними и внутренними трубами, заполненное гофрированной алюминиевой насадкой с прерывистыми ребрами 6, меняет свое направление в нижней части аппарата, заполненной зернистым

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 теплоносителей,

Двухходовая конструкция аппарата и

эффективное оребрение позволяет повы сить коэффициент теплоотдачи со стороны

потока низкого давления и тем самым повысить коэффициент теплопередачи, отнесенный к внутренней поверхности на 60%, что приводит к соответственному уменьшению габаритов.

Формула изобретения fennpMaccoo6MeHHbJH аппарат для непрерывной ортопароконверсии водорода, содержащий обечайку с фланцами, трубные решетки с размещенными в них теплооб- элементами в виде концентрически) труб, между которыми размещена гофр ированнаяI насадка с прерывистыми ребрами, при этом внутренняя труба заделана в трубные решетки и заполнена зернистыми частицами катализатора ортопароконверсии, а наружная труба плотно облегает на- , отличающ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, он дополнительно с набжен двумя слоями частиц катализатор, размещенными между наружными трубами на высоте, равной 0,8-0,9 высоты наружных труб, нижний из которых имеет

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 каталитически пассивных частиц, размещенных в пространстве между нижней трубной решеткой и нижним фланцем, и продольной перегородкой, закрепленной в верхней трубной решетке, при этом ее нижний конец расположен на расстоянии

h NfTp/D06. где N - количество труб;

ftp - площадь свободного сечения кольцевого пространства;

DOG-внутренний диаметр обечайки.

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 и- стыми 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.