Аппарат для физико-химических процессов с сыпучим материалом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН В 01 1 19/28 447687,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ ОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ(54) (57) 1. АППАРАТ ДЛЯ ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С СЫПУЧИМ МАТЕРИАЛОМ, содержаший врашаюшийся горизонтальный цилиндрический барабан, внутри которого по длине размещены круговые поперечные перегородки с эксцентричным отверстием каждая, и пита- тели, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет исключения и 801139495 проскока исходного газа, каждая поперечная перегородка снабжена желобом, размешенным в отверстии симметрично относительно плоскости перегородки, при этом в соседних перегородках желоба смешены с образованием Х-образного канала.2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что каждый питатель выполнен в виде шнека переменного диаметра, при этом витки большого диаметра снабжены втулкой, установленной коаксиально виткам меньшего диаметра.3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что желоба снабжены нагревателями, расположенными с нижней стороны.4. Аппарат по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что эксцентричные отверстия выполнены в виде усеченного сектора или усеченного Е сегмента.Изобретение относится к нефтехимическому машиностроению и может быть использовано в нефтехимических производствах для интенсификации гетерогенных физико-химических процессов в проточной системе с тепломассопередачей между парогазовыми потоками и сыпучим материалом сшироким интервалом дисперсности (катализаторами, шихтой, твердым сорбентом),Известен реактор, содержащий горизонтально вращающийся цилиндрический корпус с перегородками, имеющими сегментноеотверстие и диаметрально противоположнорасположенный отогнутый сегментный конецтолкатель в сторону движения сыпучегоматериала, В полости корпуса перегородкиравно удалены друг от друга и развернутына угол 180 так, что каждый толкательрасположен против сегментного отверстия.Аппарат оборудован шнековым и спиральным питателями. Он предназначен для термической обработки сыпучего материалагазами (отжиг, сушка и т. д.) 1.Так как пара толкатель - сегментноеотверстие лежит в продольной плоскости,аппарат допускает проскок и смешение исходного газа с проконвертированными газами и не пригоден для процессов с большойстепенью конверсии по газу,Наиболее близким к изобретению является аппарат для проведения катализа, адсорбции и термической обработки материала,содержащий наклонный вращающийся относительно своей оси сосуд с патрубкомв нижнем торце для подачи газа и с приспособлением у верхнего конца сосуда дляподачи твердого материала, а также с двумярядами сегментных перегородок, Каждаяперегородка размещена относительно смежного и своего ряда относительно оси вращения сосуда на угол 360 и 180 соответственно. При прерывистом ил и колебательномвращении твердый материал периодическипадает на нижележащую перегородку другого ряда- и контактирует с восходящим потоком газа. В этом устройстве улучшенныйконтакт газа с сыпучим материалом достигается тем, что при колебательном вращениичасть газа, проходящая над поверхностьюсыпучего материала, контактирует на порогах ссыпания на нижележащую перегородку 12. Однако основная масса газа, проходящая над поверхностью сыпучего материала, проскакивает непроконвектировав по незаполненным материалом и открытым при некоторых углах поворота каналам и, кроме того, скорость вращения (колебания) корпуса аппарата связана с скоростью движения материала, а значит и временем контакта.Цель изобретения - интенсификация процесса за счет исключения проскока исходного газа. Указанная цель достигается тем, чтов аппарате для физико-химических процессов с сыпучим материалом, Содержащемвращающийся горизонтальный цилиндриче-ский барабан, внутри которого по длинеразмещены круговые поперечные перегородки с эксцентричным отверстием каждая,и питатели, каждая поперечная перегородка снабжена желобом, размещенным в отверстии симметрично относительно плоскос 1 О ти перегородки, при этом в соседних перегородках желоба смещены с образованием2-образного канала, а эксцентричное отверстие выполнено в виде усеченного сегмента.Каждый питатель выполнен в виде шнекапеременного диаметра, при этом витки большего диаметра снабжены втулкой, установленной коаксиально виткам меньшего диаметра.Желоба снабжены нагревателями, рас 20 положенными с нижней стороны.На фиг.приведен предлагаемый аппарат, общий вид в разрезе; на фиг, 2разрез А-А на фиг. .Аппарат содержит барабан 1 и круговыеперегородки 2. Каждая перегородка имеетэксцентрически расположенное отверстие 3,через которое продет желоб 4. Желоб 4герметично соединен по контуру отверстияс перегородкой 2 и по образующей 5 с барабаном 1. Форма отверстия может бытьусеченным. сектором или усеченным сегментом в зависимости от угла раскрытия гранейжелоба ко 80. Сторона отверстия, обращенная к центру перегородки, лежит на стороне правильного многогранника (лучшепятигран ника),35 Два сочленения перегородка - желоб присмещении на угол (720/и, где и - числосторон многогранника) образуют контактную ячейку. Два желоба в ячейке образуют2-образный канал. Наращивание сочленений40 по длине барабана создает спиралеобразныйканал. Если и =5, то сочетания ячеек повторяются в фазе поворота через 5 элементов.В ячейках ввода и вывода имеется поодной желобообразной вставке 4.и несколько45 продольно установленных пластин 6. Ширина каждой пластины равна секторной стороне вставки, а длина пластины укороченана величину ширины радиальных, уголкового профиля, черпаков 7, укрепленных на50днищах барабана. Оба элемента - устройства для выравнивания температуры. В ячейках ввода через . днище барабана по осивращения концентрически смонтированствол шнекового питателя 8 и канал парогазовой смеси 9, который переходит в об 55 щий шнековый канал 10, сочлененный с днищем через сальниковое уплотнение, Шнекввода 11 выполнен из составных одинакового шага винтовых линий, причем в началь20 25 30 35 40 45 50 ном участке диаметр меньше, а под конец больше. Такая конструкция обеспечивает исключение забивания пылью канала парогазовой смеси при прямоточной работе ап-. парата и создание подвижного фильтра при противоточной работе аппарата.В ячейке вывода через днище барабана и сальниковое уплотнение по оси вращения пропущен канал шнекового питателя вывода 12 с устройством коллекторной разводки высокотемпературного органического теплоносителя 13, и канал 14 ввода в выво парогазового потока 14. Для обеспечения совмещенного и независимого пропуска сыпучего материала и парогазового потока шнековому питателю вывода придана ступенчатая конструкция, участки которой служат для забора шихты 15, ввода в выво газовой фазы и вывода избытка шихты при повышении уровня через окно 16, ввода (вывода) парогазового потока в аппарат. При одинаковом шаге витков их наружные диаметры ступенчато изменяются от участка к участку. Каждая начальная часть участка с большим диаметром выполнена в зоне перехода с насунутым числом витков большего диаметра на направляющую втулку с витками мень. шего диаметра, образуя подвижные фильтры 18 для парогазового потока. Последнему участку шнека 19 придан конический спад диаметра, витков, обеспечивающий вывод спрессованной шихты в бункер и отдувку парогазовой смеси из шихты водяным паром или инертным газом. Шихта вводится через патрубок 20, а выводится через патрубок 21. Вращение барабана осуществляется от механизма привода, шнековых питателей - от редукторов и вариаторов с электромоторами. С помощью домкратов регулируют наклон оси вращения барабана. Крепление шнековых питателей с приводами осуществляется на общей раме с опорными катками барабана. Независимые приводы позволяют поддерживать уровень сыпучего материала в полости барабана, соответствующий степени заполнения 0,55 - 0,7.Аппарат работает следующим образом.Парогазовый поток сырья в зависимости от выбранной схемы работы аппарата в режиме противотока или прямотока направляется либо в штуцер 22, либо в штуцер 17. Из рукава ввода шихты сыпучий материал подается в шнековый питатель ввода. Смешанный поток шихты и газов проходит в ячейку ввода. Скорость перетока шихты устанавливается по выбранной скорости вращения барабана наклоном опорной рамы домкратами.В ячейках сыпучий материал (шихта) взрыхляется и переносится желобами в вертикальной и горизонтальной плоскостях,при этом в каждой ячейке в любой фазе цикла осуществляется контакт взаимодействующих масс и, следовательно, повышается тепломассообмен.Отработанная шихта шнековым питателем вывода 12 отводится из аппарата через патрубок 21 вывода шихты. Парогазовый поток продуктов процесса в зависимости от выбранного режима работы аппарата отводится из штуцера 17 (или 22) в бункер- циклон и систему разделения (не показаны). Для отсечения тока парогазового потока и сыпучего материала в патрубки 23 и 24 подается водяной пар или инертный газ (по технологическому выбору), Скорость подачи шихты регулируется изменением режима работы вариаторов. Для подвода и отвода тепла в ячейках имеются змеевики 35, конструкция которых повторяет изгиб желобообразных вставок, причем змеевики 25 соединены через распределительные коллектора 26, и устройство 27 коллекторной разводки с внешней системой высокотемпературного теплоносителя. Форсированный подогрев осуществляется теплоэлектронагревательными элементами, проложенными вдоль цилиндрической поверхности барабана. Контроль за температурой в ячейках осуществляется с помощью термопар, встановленных в каждую ячейку.Конструкционное сочетание круговых перегородок с усеченными секторными отверстиями и пропущенными через них желобообразными вставками, разделяющими контактную полость аппарата на отдельные ячейки, создает постоянный вскрытый контакт парогазового потока со свежими грану- лами сыпучего материала, равномерное рассеивание тепла по объему сыпучего материала, турбулизацию перемещающихся масс, улучшая условия тепломассообмена, Совокупность таких ячеек создает новый технологический эффект контактного аппарата- ступени конта ктирования и вытеснения, Описанная конструкция позволяет интенсифицировать процессы нефтехимической технологии, идущие на поверхности сыпучего материала разной дисперсности и изменяющегося в процессе насыпного весаудлиняя рабочий цикл использования катализаторных, реагирующих и сорбционных материалов в 1,5 - 2 раза. Независимость подач ввода - вывода и вращение барабана аппарата позволяют подобрать наилучшие условия проведения конкретного гетерогенного процесса.139495 г,2 Редактор Т. ПарфеноваЗаказ 22/5ВНИИПИ Гпо дел113035, МоскФилиал ППП сП Составитель В. ЯковлевТехред И. Верес Корректор О. БилакТираж 541 Подписноеосударстве нного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5атент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4