Контактный элемент Советский патент 1982 года по МПК B01J8/06 B01D53/04 

(5) КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к трубчатым контактным элементам для аппаратов с неподвижным зернистым слоем, предназначено для осуществления тепло- и массообменных процессов и може ;найти применение, например, в катали тических или адсорбционных аппаратах химической технологии, а также в атомной и других отраслях промышленности. Известен контактный элемент для аппаратоп конверсии углеводородов, выполненный в виде трубы, заполненно катализатором, при этом внутри трубы установлены газораспределительные устройства, состоящие из двух перфорированных конусов, полностью перекры вающих поперечное сечение трубы . Недостаток этого устройства - высокое гидравлическое сопротивление газовому потоку. Известен контактный элемент, включающий трубу, заполненную слоем зернистого материала, и газораспределительные устройства, выполненные в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности трубы f2j. В этом устройстве выступы имеют треугольную форму. При работе аппарата, например, с шаровым катализатором наблюдается недостаточное выравнивание скорости газового потока по сечению труб. Цель изобретения - повышение равномерности газораспределения по сечению трубы. Указанная цель достигается тем, что в контактном элементе, включающем трубу, заполненную слоем зернистого материала, и газораспределительные устройства, выполненные в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности трубы, форма выступов аналогична форме зерен, при этом диаметр трубы в местах выступов определяется по формуле 0 D.- лбз где Of - диаметр трубы в месте выступов;О - диаметр трубы; d3 - средний диаметр зерен; п - коэффициент, который выбирается в пределах 0,. Такое соотношение позволяет за счет перекрытия пристенной области выравнять поле скоростей по сечению трубы, значения коэффициента п перекрывают оптимальный диапазон линейных размеров выступов для зерен различной формы. Значение коэффициента, п 0,5 соответствуют кольцам Рашига, а п 2 - шарам. Выполнение выступов в {)юрме, соответствующей форме зерен, загруженных в трубу, обеспечивает устойчивое выравнивание поля скоростей на оптимальной протяженности зернистого слоя. Целесообразно выполнять выступы с шириной, соизмеримой с размером зерна и равной 0, d., а шаг между выступами выбрать в пределах 1-10 d При шаге выступов, меньшем чем 1 d и ширине больше 2dj сильно возрастает общее сопротивление аппарата. А при шаге большем; чем 10 d3 в резуль тате перераспределения потока и ново го возникновения всплесков скорости вблизи стенок трубы, эффект выравнив ния поля скоростей резко уменьшается На фиг, 1 представлен контактный элемент с прямоугольными выступами; на фиг. 2 - то же, со сферическими выступами; на фиг. 3 то.жё,.с трапецеидальными выступами; на фиг. k вариант выполнения контактного элемента, полученного методом обкатки; на фиг. 5 - варИоГнт выполнения конtaKTHoro элемента с прямоугольными вы ступами; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 5Контактный элемент включает трубу 1, выступы 2, слой зернистого материала 3, стержни . В процессе работы поток газа проходит через контактный элемент и равномерно распределяется по слою зернистого материала . Пример 1. Печь парового риформинга, включающая в себя трубчаты контактные элементы 1, внутренним диаметром D 98 мм, имеющие выступы, выполненные диаметром D 85 мм с шагом Н 100 мм, загруженные катализатором ГИАП-Н16 размером 16 У X 10 мм (средний размер зерна uj 13 мм). Здесь Dy и Н находятся по формулам - мм - 1X13 мм 85 мм; Н 7,6Ad3 7,6)С13 мм 100 мм. Форма, выступа прямоугольная, что соответствует форме зерна (кольца Рашига), а ширина выступа равна 10 мм, т.е. соизмерима с одним диаметром зерна. Пример 2. Трубчатый конвертор, состоящий из трубчатых контактных элементов 1 диаметром О 25 мм, загруженных шаровым катализатором 3 фракции 3-5 мм (средний размер зерна da мм),Трубчатые элементы 1 имеют выступы 2, которые находятся в следующем соотношении с диаметром трубы D, D, 0 - мм-0,5Х4 мм 23 мм. А шаг между выступами равен Н 5Х 4 мм 20 мм. Форма выступов 2 круглая, т.е. идентична форме зерен-шаров. Ширина выступа 1 , dя мм. Пример 3. Трубчатый конвертор, состоящий из трубчатых контактных элементов 1 диаметром D 20 мм, загруженных кусковым силикагелём 3 фракции 3-5 мм (dj мм). Выступы 2 этих элементов имеют размер D - ndj 20 мм - 0,5- мм 18 мм. Шаг между выступами Н tX dj мм 16 мм. Форма выступов трапецеидальная, соответствует форме зерен- - куски, ширина основания трапеции § 1dj k мм, а ширина вершины трапеции 2 мм. Угол сз6 30. Пример А. Реактор 1 диаметром О 50 мм с шаровыми тепловыделяющими элементами 3 диаметром 20 мм выполнен с выступами 2 размером - мм - .0, мм. Шаг между выступами Н 2 d « 2 Л20 мм АО мм. Форма выступов круглая. Ширина выступов 0,5 d;j 10 мм. Предлагаемое устройство позволяет за счет снижения коэффициента неравномерности газораспределения повысить эффективность процесса контактирования газа и зернистого материала. Формула изобретения Контактный элемент, включающий трубу, заполненную слоем зернистого

материала, и газораспределительные устройства, выполненные в виде выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности газораспределения по сечению трубы, форма выступов аналогична форме зерен, при этом диаметр трубы в местах выступов определяется по формуле Of D - nd3,

где Оу - диаметр трубы в местах выступов;

D - диаметр трубы; dj - средний диаметр зерен; п - коэффициент (г 0,5 - 2).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР № , кл. в 01 D БЗ/О, 1976.

vJ

фиг.