Насадка для аппаратов с псевдоожиженным слоем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ИЗОБРЕТЕНявидят еяьству ОПИСАН К, АВТОРСКСИ ки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(21) 3492388/23-26 . (22) 26.07.82 (46) 30,04.84. Бюл. Ир 16 (72) В.Д, Мещеряков, В.С. Шеплев, Ю.П. Ермаков и А.А. Иванов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт катализа СО АН СССР ,(53) 66.074,5 13 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР И 1 331601, кл. В 01 О, 53/20, 1978,2. Авторское свидетельство СССР У 242146, кл. В 01 Р 53/20, 1969.3, Авторскре свидетельство СССР У 306867, кл. В 01 0 53/20, 1971.4. Китаин Ю.В., фомин В.Я, Насад массообменных колонн для системыгаз-жидкость. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва,1980 (прототип)5. Тамарин А.И., Бородуля В.А, Исследование мгновенного источника тепла для изучения перемешивания частиц в псевдоожиженном слое, ИФЖ, В 11, 1962,В 01 Р 53/20 В О 1 Л 8/34(54)(57) НАСАДКА ДЛЯ АППАРАТОВ С , ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ,представляю- . щая собой тонкостенное металличес"кое кольцо с высотой равной диаметру,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью достижения равного гидравлического сопротивления насадки двухфазному потоку дисперсного матерна" ла независимо от ее ориентации и исключения образования застойных зон,насадка имеет пары рядов прямоугольных отверстий, при этом отверстияв ряду сдвинуты относительно друг друга на 60 по окружности, а пере-.омычки каждой. пары вдавлены вовнутрь.1088762 50 Изобретение относится к конструкциям насадок для аппаратов с псевдоожиженным слоем и может испольэо" ваться для интенсификации процессов межфаэного массообмена в системах 5 гаэ-твердое при проведении каталитических процессов в псевдоожиженном слое.Известна насадка для псевдоожиженного слоя, способная образовывать1 О однородную пространственную структуру ео свободным объемом не менее 903 и, .во избежание снижения степени использования катализатора вследствие образования застойных зон на 5 элементах насадки поперечный размер последних не должен превышать 4 мм при проведении большинства каталитических реакций, при этом насадка должна обладать достаточной механи ческой. прочностью, чтобы не деформироваться под действием статических и динамических нагрузок, возникающих в процессе псевдоожижения. Конструкция насадки должна обеспечнвать легкую загрузку и выгрузку насадки при наличии в аппарате различных внутренних теплообменных и гаэораспределительных устройств Я ,Известна конструкция насадки, 30 предназначенной для интенсификации процессов тепломассообмена в системах газ-твердое в аппарате с псевдоожиженным слоем, Насадка представляет собой проволочные спирали, свободно засыпанные в псевдоожиженный слой, Такие насадки позволяют существенно интенсифицировать процесс массообмена газа с плотной частью дисперсного материала 2, 40Однако вследствие большой разницы гидравлических сопротивлений насадки в осевом и поперечном направлениях, а также сцепления отдельных спиралей друг с другом при их свободной засыпке, получается неоднородная структура слоя насадки и возникает проблема выгрузки ее из аппарата. Различные меры, направленные на устранение последнего недостатка и заключающиеся в приварке вдоль образующей спирали ребер или изготовления двойных спиралей с противоположной навивкой, сильно усложняют процесс изготовления насадки..Насадки, выполненные в виде пропеллера с углом атаки большим чем угол естественного откоса дисперсного материала, не могут быть испольеованы в каталитических .реакторах с псевдоожиженным слоем, вследствие ,экранировки рабочими поверхностями насадки частиц от газового потока и тем самым снижения интенсивности процесса межфазного обмена 3 .Известны также конструкции насадок для массообменных аппаратов сис" темы гаэ-жрдкость, Такие насадки в виде металлических перфорированных колец с язычками, отогнутыми вовнутрь (кольца Паля), или изогнутых перфорированных пластин (насадка "ИНТАЛОКС") по ряду параметров отвечают требованиям, предъявляемым к насадкам для аппаратов с псевдоожиженным слоем 4.Однако на пластинчатых злементах на такие насадки оседает значительное количество днсперсного материала и в слое образуется большоечисло застойных зон, в результате чего резко снижается избирательностьхимического процесса и продольныйтеплоперенос.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является насадка типа колец Паля 51,Указанная насадка неприемлема дляреакторов с псевдоожиженным слоем.1Цель изобретения - достижениеравного гидравлического сопротивления насадки двухфазному потоку дисперсного материала независимо от ееориентации и исключения образованиязастойных зон.Указанная цель достигается тем,что насадка, выполненная в виде тонкостенного металлического кольцавысотой равной диаметру, имеет парырядов прямоугольных отверстий, приэтом отвеРстия в ряду сдвинуты относительно друг друга на 60 по окружности, а перемычки каждой пары вдавлены вовнутрь.С целью увеличения механической жесткости продольные перемычки усилены за счет материала отверстий загибанием вдвое или втрое.На фиг.1 показана насадка, общий вид, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг,З - усиленная насадка, на фиг.4 - то же, вид сверху, на фиг.5 " развертка насадки.Насадка выполнена в виде кольца 1 с отверстиями 2 и перемычками 3.Насадка работает следующим образом.Ее загружают в аппарат, после 5 чего туда же засыпают твердые час-. тицы. При подаче газового потока насадка затормаживает движение твер- . дых частиц и тем самым предотвращает образование крупных газовых пузырей.П р и м е р 1. Насадку диаметром и высотой равными 30 мм с толщи" ной стенки 0,5 мм с 12 прямоугольными отверстиями размером 23 х 3 мм 5 испытывают методом теплового импуль-са 5 в аппарате диаметром 190 мм и высотой 2 мм при псевдоожижении кварцевого песка фракции 0,2-0,4 мм. Параллельно в этом же аппарате испы тана насадка типа колец Паля аналогичного размера. В трех сечениях слоя на высотах 80, 380 и 680 мм регистрируется распространение фрон-. та температурной волны. Полученные, 25 данные обрабатывают по циркуляционной модели перемешивания твердых частиц в псевдоожиженном слое.Для предлагаемой насадки наблюдается согласование расчета и экспери мента, в то время как для насадки типа колец Паля среднеквадратичные отклонения расчетных температурных кривых от экспериментальных на поря-. док выше, при этом значения оценок коэффициента эффективной температуро. проводности в случае колец Паля в 2 раза ниже, чем в случае использования предлагаемой насадки. Это указывает на факт существенной задержки твердых частиц на более широких эле- ментах колец Паля и на отсутствие образования застойных зон при использовании насадки (фиг.).П р и м е р 2. Насадку по приме" ру 1 загружают в аппарат, описанный в примере 1 до уровня 0,5 мм, на нее укладывают тканевую прокладку и засы" пают слой кварцевого песка высотой 1,3 м, что имитирует статическую нагрузку слоя насадки высотой 10 м. После снятия нагрузки не обнаружено заметной деформации насадки, что указывает на ее достаточную механическую жесткость,Таким образом, предлагаемая кон" струкция насадки позволяет получать однородную структуру слоя при ее свободной засыпке, гидравлическое сопротивление не зависит от ориентации насадки по отношению к потоку твердых частиц, отсутствуют застойные зоны твердых частиц при их псевдо" ожижении в слое насадкиПредлагаемая насадка характе" ризуется достаточной механической прочностью при засыпке в слой высотой до 10 м, легкой загрузкой и выгрузкой при наличии в аппарате различных внутренних устройств, воэможностью автоматизации ее производства.1088762 2 Составитель А. Сондорактор А. Мотыль Техред А. Кикемезей Корректор ьин ак Ужгород, ул. Проектная,4 Патент илиал 2755/5 ВНИИПИ и 113035Тираж 682 Государственного коелам изобретений и оосква, Ж, Раушска.Подписное митета СССР крытий наб., д. 4/