КОЖУХОТРУБНЫЙ РЕАКТОР-ТЕПЛООБМЕННИК12 Советский патент 1969 года по МПК F28D21/00 

Изобретение относится к аппаратам химической и нефтехимической промышленности, предназначенным для проведения теплообменных процессов или химических реакций с выделением тепла.

Известны кожухотрубные аппараты для проведения процессов, протекающих с выделением тепла, содержащие цилиндрический корпус с торцовыми крыш.ками к размещенные в нем теплообменные трубы, концы которых закреплены в трубных решетках и соответственно подключены к распределительному и собирающему коллекторам, и впускные устройства, установленные «а входных концах труб.

Предложенный реактор-теплообменник отличается от известных тем, что теплообменные трубы снабжены сопловыми камерами с тангенциальными каналам-и для ввода среды.

Такое выполнение реактора теплообменника позволяет осуществить температурное разделение .потока в теплообменной трубе и интенсифицировать процесс теплообмена.

Для отбора из теплообменной трубы холодного потока каждая сопловая камера может быть снабжена осевой трубой, выходной конец которой закреплен в трубной доске, установленной между рещеткой и крышкой.

тельными коллекторами для различных сред, в каждом из которых на трубах установлены сопловые камеры.

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор-теплообменник в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение по Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант реактора-теплообменника, снабженного устройством для отвода холодного потока; на фиг. 4 - сечение -по Б-Б на

фиг. 3; на фиг. 5 - вариант реактора-теплообменника, снабженного несколькими распределительными коллекторами.

Реактор-теплообменник содержит цилиндрический корпус / с крышками 2 и 3, размещенные в нем теплообменные трубы 4, закрепленные Б трубных решетках 5 и 6. Трубы подключены к распределительному 7 и собирающему 8 коллекторам. Трубы 4 снабжены впускными устройствами, выполненными в.

виде сопловой камеры 9 с тангенциальными каналами W, сообщающими потоку обрабатываемой среды вращательное движение.

Газ или смесь реакционных газов с давлением и температурой, определяемыми режимом той или иной реакции, поступают по патрубку 11 в распределительный коллектор, откуда через тангенциальные каналы 10 сопловых камер с высокой скоростью (порядка звуковой) плавно входят в трубы 4. Охлаждающая среда .поступает в межтрубное пространство через патрубок 12.

Благодаря завихрению газового потока в трубах происходит температурное разделение газов (эффект Ранка-Хильша). ПериферийНые слои нагреваются до оптимальной температуры .реакции, а слои, движущиеся вблизи геометрической оси, охлаждаются.

Таким образом, эти два потока внутри каждой трубы имеют температуру выше -и ниже, чем температура исходного потока. Регулируя .параметры газа (давление, температуру и расход) внутри труб 4 с помощью запорного устройства (на чертеже не показано), установленного за выходным патрубком 13, можно создать условия для возникновения той или иной химической реакции.

Образование потока газа с -пониженной температурой внутри вращающегося газового потока в трубах 4, с одной стороны, и действие хладагента в межтрубном пространстве 14, с другой, позволяют снимать температуру образования реакции и таким образом выравнивать температуру газа по поперечному сечению труб 4. Кроме того, организованный, быстро вращающийся напорный поток исключает образование местных завихрений, застойных зон и обеспечивает одинаковое время пребывания продуктов реакции в трубах 4. Таким образом, исключается опасность более глубоких превращений исходного сырья в трубках из-за возможного повыщения температуры IB зонах, удаленных от стенок реактора выще оптимальной.

Все это позволяет увеличить выход целевых, продуктов, например, при проведении процессов окисления природных газов кислородом воздуха или чистым кислородом.

Для .процессов, в которых необходимо осуществить отвод части охлажденного газа, предназначен аппарат, сопловые камеры 9 которого (см. фиг. 3) снабл ены осевыми трубками 15. Выходные концы трубок 15 закреплены в трубной доске 16. Обрабатываемый газ поступает в коллектор 17 по патрубку 75. Холодный поток газа отводят в камеру 19, откуда он выходит через патрубок 20 и поступает на рециркуляцию или используется для технологических нужд.

Для осуществления гетерогенных реакций, когда компонентами являются газ и жидкость, предназначен реактор-теплообменник, изображенный на фиг. 5. Реактор снабжен распределительным коллектором 21 для ввода жидкой среды, в котором на трубах установлены такие же сопловые камеры 9, сообщающие жидкОСти вращательное движение.

Газ поступает из коллектора 17. Поток жидкости, входя IB трубу с больщой скоростью, прижимается под действием центробежпых сил к стенке, образуя тонкую-пленку, и движется, вращаясь около стенок, к собирающему коллектору 8. Благодаря вращательно-поступательному движению в реакционной зоне поверхность контакта между газом и жидкостью значительно увеличивается, что обеспечивает хорощее взаимодействие фаз.

Количественное соотнощение газа и жидкого компонента легко регулируется путем из, менения входных параметров, потоков.

В таком аппарате жидкий компонент может служить как реагентом, так и катализатором.

Предмет изобретения

25

1. Кожухотрубный реактор-теплообменник для проведения окислительных процессов, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми крышками и размещенные в нем теплообменные трубы, концы которых закреплены в трубных рещетках и подключены к распределительному и собирающему коллекторам, отличающийся тем, что, с целью температурного разделения в трубах обрабатываемой среды и интенсификации теплообмена, теплообменные трубы на входных концах -снабжены сопловыми камерами с тангенциальными каналами.

2. Реактор-теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью отбора из теплообменной трубы холодного потока, каждая сопловая камера снабжена осевой трубой, выходной конец которой закреплен в трубной

доске, установленной между рещеткой и крышкой корпуса.

3. Реактор-теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен несколькими распределительными коллекторам.и для

различных сред, в каждом из которых па трубах установлены -сопловые камеры.

15 5.