Тепломассообменный аппарат

п 1865377 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсимкСоцмалмстмчвсимкРесяубпми(23) Приоритет(5 . л. В 011 8/10 3 Ьеударстеснный квинтет СССР но делан наебретеннй и аткрмтнй(54) ТЕПЛОМАССООБМ ННЫЙ АППАРАТ 1Изобретение относится к химической промышленности, а именно к устройст вам для осуществления процессов в системе жидкость-твердое тело, газтвердое тело, например, для разложения плавикового шпата серной кислотой з с целью получения фтористого водорода для обжога сыпучих материалов.Известен тепломассообменный аппарат в виде вращающегося цилиндра диаметром 1,7 м и длиной 31 м с накло- тО ном к горизонту в 33 от длины аппарата. Аппарат имеет на внутренней стороне барабана кольцевой порог высотой О,З м, что увеличивает время пребывания материала в аппаратуре и по- ф вышает его производительность на 10" 207., например при восстановлении окис" ла трехвалентного железа газообраз- . ным восстановителем степень восста"26 новления возрастает с 80 до 907, а . количество гранул размером более 7 мм в поперечнике вс 45 до 703 по сравнению с аппаратом без порога 11 ). Наиболее близким к предлагаемому является барабанный массообменный аппарат с внутренними кольцевыми перегородками, в котором для интенсификации тепло- и массообмена за счет увеличения времени пребывания реакционной массы в аппарате отношение высоты кольцевой перегородки к диаметру барабана составляет 0,12-0,14 1.2 .Недостатками известного аппарата являются его относительно низкая производительность иэ-за недостаточно хорошо организованного тепло- и массообмена и времени термообработки материала.Цель изобретения - повышение производительности эа счет интенсификации тепло. и массообмена.Поставленная цель достигается тем, что кольцевые перегородки выполнены полыми в виде карманов с отношением. их высоты к диаметру барабана, равным 0,16-0,20, а над перегородками на барабане установлены ребра в виде плас 86537тин, наклоненных к образующей барабана,Это увеличивает время пребываниямассы в аппарате и значительно увеличивает теплопередачу через стенкубарабана к обрабатываемому материалу,На фиг. 1 схематически изображенпредлагаемыи аппарат, разрез; на фиг.2 то же вид, сбоку.Аппарат содержит вращающийся бара 10бан 1, кольцевые полые перегородки 2,и укрепленные над ними на внешней стороне барабана ребра 3 в виде пластин,наклоненных к образующей барабана.Аппарат работает следующим образом,Из смесителя реагенты, например начинающие реагировать плавиковый шпати серная кислота, поступают в переднюю часть аппарата, имеющую наклон1-3% в сторону от входа к выходу. Аппарат вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту и обогревается снаружипродуктами сгорания пролан-бутановойсмеси в воздухе. Реакционная масса,соприкасаясь с внутренней стенкой аппарата и кольцевыми перегородками,перемешивается и нагревается, За счеткольцевых перегородок в аппарате происходит накопление обрабатываемогоматериала, увеличивается поверхностьконтакта материала со стенками барабана и кольцевыми перегородками, которые, в отличие от извстных, являются также дополнительной поверхностью тепломассообмена, так как нагреваются изнутри, Их наличие создаетдополнительную турбулизацию потокатеплоносителя, что также увеличиваеттеплоотдачу от продуктов сгорания кповерхности барабана и, следовательно,о 40увеличивает теплопередачу через стенку аппарата,Полые перегородки в виде кармановснижают механическую прочность барабана аппарата, Псэтому над ними рас 45положены с наклоном к образующей барабана ребра в виде пластин, Они завихряют поток теплоносителя 1 продуктов сгорания) вокруг барабана аппарата и увеличивают прочность. Наличиеребер, всдествие этого, дополнительно50интенсифицирует теплопередачу черезповерхность барабана, особенно в местах расположения кольцевых перегородок.В результате отмеченных преимуществ 55эффективность теплообмена и производительность аппарата значительно возрастают, что позволяет также, в свою очередь, увеличить высоту кольцевых перегородок, и, следовательно, увеличить степень заполнения барабана аппарата обрабатываемым материалом.Увеличение степени заполнения аппарата приводит к возрастанию времени пребывания обрабатываемого материала в аппарате и его производительности. Так как физико-химические процессы протекающие в аппаратеимеют зависимость от времени пребывания, то с увеличени". ем последнего увеличивается, например, степень превращения или конверсии, Так,при обработке плавикового шпата серной кислотой увеличивается процесс выхода целевого продукта - безводного фтористого водорода,Прореагировавшая масса специальным устройством выгружается из тепломассообменного аппарата, а образующиеся газы отсасываются в абсорбционную или конденсационную систему.Барабанный тепломассообменный аппарат испытан в вцце модели, адекватной промышленному аппарату, Ниже приводятся результаты испытания модели в сравнении с моделью аппаратау содержащей сплошные кольцевые перегородки с высотой, равной 013 от диа-. метра барабана, На смеси плавиковый шпат - серная кислота производительность аппарата возрастает на 20-40%, расход топлива на обогрев аппарата за счет увеличения теплопередачи через стенку аппарата снижается на единицу це-левого продукта на 10-15%, снижается температура отработанных газов, повьппается выход целевого продукта,что соответствует снижению потерь основного реагента - плавикового шпата с отвалом. Содержание плавикового шпата в отвале снижается на 0,3-0,5% по сравнению с известным при равном числе кольцевых перегородок. Увеличениевысоты кольцевых перегородок более 0,20 от диаметра барабана увеличивает содержание плавикового шпата в отвале, снижая тем самым выход целевого продукта, что нецелесообразно. Уменьшение высоты полых кольцевых перегородок менее 0,16 от диаметра барабана снижает производительность аппарата по целевому продукту, что также нецелесообразно. Отсутствие ребер в виде пластин над полостями перегородок снижает производительность аппарата на 5-15% и повьппает содержание плавикоього шпата в отвале, а также снижает прочность барабана. При восстановлении окиси трехвалентногоректор Г, Огар Подписи аж 570енного комитета СССРтений и открытий-35, Раушская наб., д 12ТиПИ Государстпо делам иэобр 1 13035, Иосква,акаэ 7922/ВНИИ 4 Патент", г. Ужгород, ул. Прое илиал железа твердым восстановителем - каменноугольной пылью степень восстановления достигается 93-94%, что на12% выше, чем известная,Увеличение высоты полых перегородок более 0,20 от диаметра барабанааппарата снижает степень восстановления а уменьшение до значений менее0,16 снижает производительность аппарата, которая при высоте перегородок 0,16 - 0,20, являющейся оптимальной для предлагаемых перегородок, на70-95% выше, чем в известном аппарате,Формула изобретенияТепломассообменный аппарат, содержащий вращающийся барабан и размещенные кольцевые перегородки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительностиза счет интенсификации тепло- имассообмена, кольцевые перегородкивыполнены полыми в виде карманов сотношением их высоты к диаметру барабана, равным 0,16-0,20 и снабженыустановленными снаружи барабана наклонно к образующей ребрами.1 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии 11 52-11526,15 кл., 2213) - А 412, 1977.2. Авторское свидетельство СССРВ 636005, кл. В О 1 0 3/30, 1977.