Конверсионный элемент

 

Изобретение относится к аппаратам химической, нефтехимической технологии и позволяет увеличить произ водительность конверсионного элемента . Конверсионный элемент состоит из внутренней гладкой и наружной (выполненной в виде сильфонов) труб, в кольцевом зазоре которых расположен слой катализатора. Парогазовая смесь, подаваемая на катализатор, получает тепло от сильфонной поверхности, обогреваемой снаружи греющим теплоносителем , и преобразуется в конверсионный газ. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

А1 (51)4 В 01 Д 8 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4184724/23-26 (22) 26. 11.86 (46) 23. 10.88. Бюл. 11 39 (72) П.М. Парамонов, И.П. Лузин, В.Ф. Юдин, Б.В. 111аньгин и В.В. Поздеев (53) 66.012.46(088.8) (56) Юдин В.Ф,, Тохтарова Л.С. Влияние геометрических параметров гофр сильфонных поверхностей на теплоотдачу и сопротивление. - Энергомашиностроение, 1973, В 8, с. 5-7.

Касаткин А.Г. Основные процессы

И аппараты химической технологии.

М.: Химия, 1971, с. 348. (54) КОНВЕРСИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к аппаратам химической, нефтехимической технологии и позволяет увеличить производительность конверсионного элемента. Конверсионный элемент состоит иэ внутренней гладкой и нарумной (выполненной в виде сильфонов) труб, в кольцевом зазоре которых расположен слой катализатора. Парогазовая смесь, подаваемая на катализатор, получает тепло от сильфонной поверхности, обогреваемой снаружи греющим теплоносителем, и преобразуется в конверсионный газ ° 2 ил, 1431825

Изобретение может быть использоВано на нефтехимических, химических и металлургических комбинатах, использующих н широких масштабах во5 дород в технологических процессах.

Цель изобретения — повьппение производительности, конверсионног о элемента за счет увеличения объема катализатора в горячих зонах и хорошего 1р

}черемешивания смеси.

На фиг. 1 представлен конверсионный элемент с синусоидальной формой гофр сильфонной поверхности нагрева; ра фиг. 2 — то же, с компактной фор- 15 мой гофр сильфонной поверхности нагрева.

В верхней трубной доске 1 закрейлены внутренние трубы 2 меньшего диаметра, а к нижней трубной доске 3 2р крепятся наружные трубы, изготовленные из сильфонов 4. В кольцевом ! . зазоре между трубой 2 и сильфонной стенкой располагается слой катализатора 5. 25

Конверсионный элемент работает следующим образом.

Парогазовая смесь, подаваемая в .кольцевой зазор с катализатором 5, получает тепло от сильфонной поверхности, обогреваемой снаружи греющим теплоносителем, и преобразуется н конверсионный газ. Химические реакции протекают на поверхности зерен катализатора с поглощением тепловой энергии, поэтому интенсификация процессов теплообмена, обеспечивающая хороший прогрев зерен в слое„ способ-i ствует повышению производительности конверсионного элемента.

Расчеты, выполненные для синусоидальной поверхности, показали, что при увеличении значения Н/L сильфонная поверхность увеличивается и может в несколько раз превысить цилиндри- 45 ческую поверхность, рассчитанную по радиусу R. Объем V, заполненный катализатором, также увеличивается по сравнению с цилиндрическим вариантом

1 50

H ., Н»

tl R»L(1+ ) 1I R» .1, = V ill — L»

0 2R» ьч ц 2

Объем горячих зон, расположенных под гофрами, увеличивается еще быстрее

V„=7iHL(2R, — -), и при соответствующем выборе конструкции н них может содержаться сньппе

2/3 всего катализатора, что приводит к увеличению удельной производительности катали заторной засыпки. Эта особенность конверсионного элемента предлагаемой конструкции существенно отличает его от изнестного.

Другим существенным отличием является периодическое изменение скорости и направления движения потока в слое катализатора с переменным по длине проходным сечением, которое приводит к хорошему перемешинанию смеси. При этом происходит выравнивание концентрации компонентов парогазовой смеси и снижается неравномерность температуры смеси. Все это также способствует увеличению удельной производительности катализаторной засыпки.

Гофры сильфонной поверхности выполняют функции радиального оребрения и обеспечинают интенсификацию процессов теплообмена со стороны греющего теплоносителя о,81 о,43 Рта а

Pr, 2Н

Развитие поверхности теплообмена н сочетании с интенсификацией процесса теплообмена обеспечивает увеличение теплового потока ка погонный метр конверсионного элемента. Пройдя через стенку, имеющую постоянную толщину и низкое термическое сопротивление, это тепло расходуется на осуществление экдотермических реакцийь интенсивно протекающих в горячих зонах катализаторной засыпки. В этих условиях длина конверсионного элемента может бьггь уменьшена при сохранении его производительности. Габа" ритные размеры конвертора уменьшаются к снижается металлоемкость, а также объем катализаторной засыпки.

Следует отметить, что уменьшение общей длины слоя катализатора компенсирует некоторое увеличение гидравлического сопротивления слоя, связанное с периодическим изменением поперечного сечения. В целом затраты энергии на прокачку парогазовой смеси сохраняются, либо будут уменьшены эа счет выбора оптимальных параметров конструкции сильфонкого. конверсионного элемента.

1431825

Составитель Н. Захарова

Техр ед М. Дидык Корректор В. Романенко

Редактор А, Зайцева

Заказ 5369/7

Тйраж 519

П одпис ное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Одним из возможных вариантов такой;.:онструкции я вляется компактное расположение гофр сильфонной поверхности (фиг. 2). Уменьшение расстояния между гофрами до а/(2.Н) = 0,2-0,3 не приводит к снижению интенсивности процессов теплообмена. Величина теплообменной поверхности при этом увеличивается, соответственно увеличивается доля катализатора, расположенного в горячих зонах. Уменьшение длины участков с минимальным сечением приводит к снижению гидравлического сопротивления, В целом конвертор с такими конверсионными элементами будет более компактным.

Конверторы с конверсионными элементами предлагаемой конструкции как составная часть установки пароВоН каталнти .еской конверсии углеводородных газов с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором могут

5 быть внедрены в различных отраслях народного хозяйства: химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и др.

1ð Формула и з о бр ет ения

Конверсионный элемент с двойными трубами, кольцевое пространство между которыми запол неча катализатором, 15 отличающийся тем, что, с целью повьш ения производительности элемента за счет увеличения объема катализатора в горячих зонах и хорошего перемешивания смеси, наружная

20 труба выполнена в виде сильфонов.