Массообменный аппарат с дискретной подачей газовой среды


 


Владельцы патента RU 2510291:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" (RU)

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в энергетических и исследовательских установках с жидкометаллическим свинецсодержащим теплоносителем. Массообменный аппарат с дискретной подачей газовой среды состоит из емкости, образованной корпусом (8), днищем (3), кольцевой крышкой (9), внутри емкости размещены нижняя решетка (11), расположенная под уровнем теплоносителя (14), твердофазное средство окисления (13), помещенное над нижней решеткой (11), газового контура, включающего в себя побудитель расхода газа (7), трубопровод для подачи газовой среды (15), одна часть которого соединяет газовую полость (2) объема с теплоносителем (10) и входную часть побудителя расхода газа (7), а другая часть сообщает выходную часть побудителя расхода газа (7) через кольцевую крышку (9) с полостью емкости массообменного аппарата. Для предварительного окисления теплоносителя предусмотрена камера смешения, образованная нижней частью корпуса, днищем и нижней решеткой. Технический результат - обеспечение удобства обслуживания в процессе эксплуатации, уменьшение габаритных размеров емкости массообменного аппарата. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в исследовательских и энергетических установках с жидкометаллическим свинецсодержащим теплоносителем.

Известно устройство для поддержания заданной концентрации растворенного кислорода в стальном циркуляционном контуре со свинецсодержащим теплоносителем [патент РФ на изобретение №2246561. «Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем и устройство для его реализации (варианты)». МПК C23F 11/00. Опубл. 20.02.2005].

Известное устройство по п.7 формулы указанного патента включает прямоточный участок, установленный в разъеме стального циркуляционного контура, эжектор, расположенный в прямоточном участке, реакционную емкость со средством окисления, установленную в разъеме линии возврата. Входная и выходная части линии возврата соединены соответственно с выходной частью прямоточного участка и с сужением эжектора.

Недостатком известного массообменного аппарата является относительно ограниченная область применения, т.к. его можно использовать только в петлевых контурах установок.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для поддержания заданной концентрации растворенного кислорода в стальном циркуляционном контуре со свинецсодержащим теплоносителем [патент РФ на изобретение №2246561. «Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем и устройство для его реализации (варианты)». МПК C23F 11/00. Опубл. 20.02.2005].

Известное устройство по п.10 формулы указанного патента включает реакционную емкость, содержащую средство окисления и снабженную регулируемой системой обогрева, линию возврата части окисленного теплоносителя с выхода из реакционной емкости на вход в нее. Реакционная емкость выполнена открытой с торцов для прохода теплоносителя и вертикально размещена в подключенной к контуру емкости.

К недостаткам известного массообменного аппарата можно отнести:

- наличие устройства системы обогрева, которое находится под уровнем теплоносителя и может выйти из строя, что приведет к необходимости его замены, а следовательно, к остановке и разгерметизации установки;

- наличие линии возврата части окисленного теплоносителя с выхода из реакционной емкости на вход в нее уменьшает полезный объем массообменного аппарата для размещения твердофазного средства окисления.

Предложенное техническое решение позволяет исключить указанные недостатки, а именно исключить необходимость размещения каких-либо устройств под уровнем теплоносителя, которые могут выйти из строя в процессе эксплуатации, исключить линию возврата части окисленного теплоносителя с выхода из реакционной емкости на вход в нее.

Для исключения указанных недостатков в массообменном аппарате с дискретной подачей газовой среды, включающем емкость, образованную корпусом, днищем, кольцевой крышкой, внутри емкости размещены нижняя решетка, расположенная под уровнем теплоносителя, твердофазное средство окисления, помещенное над нижней решеткой, предлагается:

- использовать камеру смешения, образованную нижней частью корпуса, днищем и нижней решеткой, канал, соединяющий камеру смешения и объем с теплоносителем, верхний торец которого расположен выше камеры смешения, газовый контур, состоящий из побудителя расхода газа, трубопровода для подачи газовой среды,

- одну часть газового контура соединить с газовой полостью объема с теплоносителем и входной частью побудителя расхода газа, а другую часть сообщить с выходной частью побудителя расхода газа через кольцевую крышку и с полостью емкости;

- использовать клапан, подсоединенный к трубопроводу соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа.

В частных случаях реализации массообменного аппарата предлагается:

- массообменный аппарат дополнительно снабдить верхней решеткой, расположенной внутри емкости над твердофазным средством окисления под уровнем теплоносителя;

- массообменный аппарат дополнительно снабдить двумя вентилями, один из которых расположить в части трубопровода, соединяющего газовую полость объема с теплоносителем с входной частью побудителя расхода газа, а другой разместить в части трубопровода, сообщающего выходную часть побудителя расхода газа через кольцевую крышку с полостью емкости;

- массообменный аппарат дополнительно снабдить фильтром для очистки газовой среды, размещенным в трубопроводе перед входной частью побудителя расхода газа;

- массообменный аппарат дополнительно снабдить датчиком давления, подключенным соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа;

- в массообменном аппарате в качестве твердофазного средства окисления использовать оксид свинца в виде засыпки из гранул.

Схема варианта исполнения массообменного аппарата с дискретной подачей газовой среды представлена на чертеже, на котором приняты следующие обозначения: 1 - вентиль; 2 - газовая полость; 3 - днище; 4 - датчик давления; 5 - канал; 6 - клапан электромагнитный; 7 - побудитель расхода газа; 8 - корпус; 9 - крышка кольцевая; 10 - объем с теплоносителем; 11 - решетка нижняя; 12 - решетка верхняя; 13 - твердофазное средство окисления; 14 - теплоноситель, 15 - трубопровод для подачи газовой среды; 16 - фильтр.

Массообменный аппарат с дискретной подачей газовой среды состоит из емкости, камеры смешения, канала 5, газового контура, в состав которого входит побудитель расхода газа 7, трубопровод для подачи газовой среды 15 и клапан 6.

Емкость образована корпусом 8, днищем 3, кольцевой крышкой 9. Внутри емкости размещены нижняя решетка 11, расположенная под уровнем теплоносителя, твердофазное средство окисления 13, помещенное над нижней решеткой 11.

Нижняя решетка 11 предназначена для ограничения перемещения твердофазного средства окисления.

Камера смешения образована нижней частью корпуса 8, днищем 3 и нижней решеткой 11.

Канал 5 соединяет камеру смешения и объем с теплоносителем 10. Верхний торец канала расположен выше камеры смешения.

Через канал 5 осуществляется вход и выход теплоносителя.

Одна часть трубопровода для подачи газовой среды соединяет газовую полость 2 объема с теплоносителем и входную часть побудителя расхода газа 7, а его другая часть сообщает выходную часть побудителя расхода газа 7 через кольцевую крышку 9 с полостью емкости.

Клапан 6 подсоединен к трубопроводу соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа 7. Клапан 6 предназначен для возврата газовой среды из массообменного аппарата в газовую полость 2.

Частные случаи реализации массообменного аппарата

Массообменный аппарат дополнительно снабжен, во-первых, верхней решеткой 12, расположенной внутри емкости над твердофазным средством окисления 13 под уровнем теплоносителя; во-вторых, двумя вентилями 1, один из которых расположен в части трубопровода 15, соединяющего газовую полость 2 объема с теплоносителем с входной частью побудителя расхода газа 7, а другой размещен в части трубопровода 15, сообщающего выходную часть побудителя расхода газа через кольцевую крышку с полостью емкости; в-третьих, фильтром для очистки газовой среды, размещенным в трубопроводе перед входной частью побудителя расхода газа, в-четвертых, датчиком давления, подключенным соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа.

Кроме того, в частном случае выполнения массообменного аппарата в качестве твердофазного средства окисления используют оксид свинца в виде засыпки из гранул.

Твердофазное средство окисления 13 при взаимодействии с теплоносителем растворяется, обогащая теплоноситель кислородом.

Камера смешения необходима для исключения образования на поверхности твердофазного средства окисления соединений на основе присутствующих в теплоносителе примесей компонентов конструкционных материалов (Fe и в меньшей степени Cr), значительно замедляющих процесс растворения.

В камере смешения теплоноситель, прежде чем пройти через реакционную емкость, будет смешиваться с уже окисленным теплоносителем. Таким образом, в камере смешения производится "выжигание" отравляющих примесей, то есть перевод их в химически пассивную форму.

Работа предлагаемого массообменного аппарата основана на принципе газового поршня и заключается в следующем. С помощью побудителя расхода газа 7 газовая среда через трубопровод 15 из газовой полости 2 объема с теплоносителем, в котором расположен массообменный аппарат, нагнетается в полость емкости аппарата сверху и через канал 5 вытесняет дозу (порцию) теплоносителя, обогащенного кислородом, из массообменного аппарата в основной объем теплоносителя 14. При включении побудителя расхода газа клапан 6 закрывается. После подачи порции теплоносителя, обогащенного кислородом, побудитель расхода газа 7 отключается, клапан 6 открывается, газовая среда через клапан 6 возвращается в газовую полость 2, а теплоноситель из основного объема через канал 5 возвращается в полость емкости аппарата, проходя через камеру смешения, в которой он смешивается с уже окисленным теплоносителем. Через заданное время вышеописанный процесс повторяется.

Пример конкретного исполнения массообменного аппарата с дискретной подачей газовой среды

Конструктивные характеристики массообменного аппарата, используемые материалы и оборудование:

корпус 8: внутренний диаметр - 80 мм, высота - 305 мм; материал - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т;

решетки 11, 12: размер щелей - 2 мм, материал - нержавеющая рталь 12Х18Н1 ОТ, расстояние между решетками - 260 мм;

высота камеры смешения - 15 мм;

твердофазное средство окисления 13: шаровая засыпка из гранул диаметром 8-9 мм, материал - оксид свинца (PbO) марки «Ч», ТУ 6-09-5382-88;

газовый контур:

трубопровод газового контура 15 - труба 8×2 мм, материал - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т;

побудитель расхода газа 7 - компрессор Microwood M41BX А.С. в герметичном корпусе;

клапан 6 - электромагнитный ВФ 1/2Н-4;

вентиль 1 - ручной, Dy8;

датчик давления 4 - САПФИР-22МП-2450-02У2-(-30+50)-0.25-1,6 МПа/16-42-Н1.

Газовая среда: аргон.

Жидкометаллический теплоноситель: сплав Pb-Bi; температура - 400°С.

Производительность по кислороду (при 400°С) - до 0,2 г/ч.

1. Массообменный аппарат с дискретной подачей газовой среды, включающий емкость, образованную корпусом, днищем, кольцевой крышкой, внутри емкости размещены нижняя решетка, расположенная под уровнем теплоносителя, твердофазное средство окисления, помещенное над нижней решеткой, отличающийся тем, что массообменный аппарат содержит камеру смешения, образованную нижней частью корпуса, днищем и нижней решеткой, канал, соединяющий камеру смешения и объем с теплоносителем, верхний торец которого расположен выше камеры смешения, газовый контур, состоящий из побудителя расхода газа, трубопровода для подачи газовой среды, одна часть которого соединяет газовую полость объема с теплоносителем и входную часть побудителя расхода газа, а другая часть сообщает выходную часть побудителя расхода газа через кольцевую крышку с полостью емкости, клапана, подсоединенного к трубопроводу соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа.

2. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен верхней решеткой, расположенной внутри емкости над твердофазным средством окисления под уровнем теплоносителя.

3. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен двумя вентилями, один из которых расположен в части трубопровода, соединяющего газовую полость объема с теплоносителем с входной частью побудителя расхода газа, а другой размещен в части трубопровода, сообщающего выходную часть побудителя расхода газа через кольцевую крышку с полостью емкости.

4. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен фильтром для очистки газовой среды, размещенным в трубопроводе перед входной частью побудителя расхода газа.

5. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен датчиком давления, подключенным соответственно перед входной и после выходной частями побудителя расхода газа.

6. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердофазного средства окисления используют оксид свинца в виде засыпки из гранул.



 

Похожие патенты:

Способ карбонилирования для получения уксусной кислоты, включающий: (a) карбонилирование метанола или его реакционноспособных производных в присутствии катализатора - металла группы VIII и промотора йодистого метила для получения жидкой реакционной смеси, включающей уксусную кислоту, воду, метилацетат и йодистый метил; (b) подачу жидкой реакционной смеси при температуре питания в емкость мгновенного испарения, которую поддерживают под пониженным давлением; и (c) подогрев емкости мгновенного испарения, в то время как одновременно происходит мгновенное испарение реакционной смеси для получения парового потока неочищенного продукта, где реакционную смесь выбирают и расход реакционной смеси в емкость мгновенного испарения, а также количество тепла, подводимого к емкости мгновенного испарения, регулируют так, чтобы поддерживать температуру парового потока неочищенного продукта менее чем на 32,22°С (90°F) ниже температуры ввода жидкой реакционной смеси в испаритель мгновенного действия, и концентрация уксусной кислоты в паровом потоке неочищенного продукта была больше 70% от массы парового потока неочищенного продукта.

Способ получения метанола и установка для получения метанола путем паровой конверсии предлагаемым способом, при осуществлении которого синтез-газ, полученный путем паровой конверсии и имеющий некоторый избыток водорода, смешивают с частично окисленным синтез-газом, полученным в секции частичного окисления и имеющим низкое содержание водорода, для получения, таким образом, в контуре синтеза под высоким давлением газообразного реагента со сбалансированным стехиометрическим коэффициентом.

Изобретение относится к устройству для непрерывной подачи мелкоизмельченного топлива в систему газификации угля. Изобретение касается устройства для подачи твердых топливных материалов в реактор для газификации твердых топливных материалов, содержащего измельчительное устройство (2), пылеуловитель (3), резервуар-хранилище (4), по меньшей мере два шлюзовых питателя (5), одно или несколько соединительных устройств (12) для транспортировки плотным потоком, питающий резервуар (13), реактор для газификации (15), в котором измельчительное устройство (2) соединено с резервуаром-хранилищем (4) посредством соединительных устройств, причем пылеуловитель (3) размещен между измельчительным устройством (2) и резервуаром-хранилищем (4), содержащего устройство (18) для повышения давления, которое возвращает транспортирующий газ из питающего резервуара (13) в шлюзовой питатель (5), при этом резервуар-хранилище (4) соединен со шлюзовыми питателями (5) через соединительные устройства, выполненные с возможностью перемещения самотеком или транспортировки плотным потоком, а шлюзовые питатели (5) соединены с питающим резервуаром (13) посредством совместно используемых одного или нескольких соединительных устройств (12), которые пригодны в качестве трубопровода (12) непрерывной подачи для транспортировки плотным потоком, причем питающий резервуар соединен с реактором (15) для газификации через дополнительные топливные трубопроводы (14).

Изобретение относится к системам подачи катализатора и способам, в которых применяются такие системы. .

Изобретение относится к усовершенствованным способам получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты в качестве реакционного продукта, в частности к способу, в котором а) в одном или нескольких реакционных пространствах реакционную смесь, содержащую амид метакриловой кислоты, воду, серную кислоту и, по меньшей мере, один алканол, подвергают реакции этерификации, b) необработанный реакционный продукт, по меньшей мере, в одной ректификационной колонне подвергают операции разделения с получением реакционного продукта, содержащего воду, алкилметакрилат и алканол, с) реакционный продукт, полученный на стадии b), конденсируют в одном или нескольких теплообменниках, d) конденсат разделяют, по меньшей мере, в одном разделяющем устройстве на органическую и водную фазу, е) органическую фазу промывают водой с получением промытой органической фазы и промывочной воды и f) отделенную водную фазу вместе с промывочной водой снова возвращают, по меньшей мере, в одно реакционное пространство.

Изобретение относится к распределителю потоков внутри многоступенчатой колонны. .

Изобретение относится к устройствам для распределения массовых потоков, используемых в гидропроцессорных реакторах. .

Изобретение относится к области технологического оборудования для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других областях промышленности, использующих газофазные каталитические процессы.

Изобретение относится к устройству для выгрузки мелкозернистых или пылевидных твердых веществ из резервуара, в котором должно быть создано высокое давление или же уже находящегося под высоким давлением.

Изобретение относится к устройству для подготовки водного раствора соли, в частности хлорида кальция, для использования в качестве поверхностного антиобледенителя.

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии растворения химических концентратов природного урана, облученного или регенерированного ядерного топлива с целью получения растворов уранилнитрата, направляемых на экстракционный аффинаж для получения ядерно-чистых материалов, пригодных для производства гексафторида урана для обогащения.

Изобретение относится к биоцидному картриджу для использования в устройстве очистки воды, имеющему механизм автоматического перекрывания потока воды при окончании срока службы.

Изобретение относится к медицине и фармацевтической промышленности, а именно к системе для приготовления и приведения в готовый вид текучей среды (43), образованной смешиванием сухого вещества (39) и жидкости (41), в особенности среды для терапевтических целей, которая содержит следующие компоненты: а) первый контейнер (1) для приема жидкости (41) с участком (3) стенки, деформируемым для изменения объема против действия возвратного усилия; b) второй контейнер (35) для приема сухого вещества (39); с) передаточное устройство для установления сообщения между первым контейнером (1) и вторым контейнером (35).

Изобретение относится к технологии приготовления высокомолекулярных соединений и может быть использовано для приготовления растворов высокомолекулярных полимеров, например полиизобутилена в керосине.

Изобретение относится к технике управления процессом растворения хлорида калия в концентрированном растворе хлорида магния и может быть использовано в процессе получения синтетического карналлита при его синтезе и кристаллизации на установках вакуум-кристаллизации.

Изобретение относится к технике управления процессом растворения хлористого калия из электролита, образующегося при электролизе синтетического карналлита в производстве металлического магния.

Изобретение относится к технике управления процессами растворения карналлитовых руд, содержащих карналлит, хлориды калия и натрия и др. .

Изобретение относится к технике управления процессами растворения сильвинитовых руд, содержащих калийные соли, и может быть использовано в производстве хлористого калия методом растворения-кристаллизации.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, к производству специализированной технологической техники, предназначенной для перекачки и подогрева технологической жидкости при работах по гидроразрыву пластов как высокотехнологичное ресурсосберегающее устройство, удовлетворяющее требованиям промышленной экологической безопасности. Передвижной узел приготовления солевого раствора имеет два резервуара, выполненных с общей перегородкой, установленных на санях, насосы и паропровод для соединения с парообразующей установкой. Узел снабжен компрессором жидкостно-струйным для перекачивания технологической жидкости большого объема из внешних источников и нагрева ее до оптимальной расчетной температуры. Компрессор соединен паропроводом с двумя и более парообразующими установками. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей автономного узла приготовления солевого раствора. 2 ил.
Наверх