Тепломассообменный аппарат

 

О П И С А Н И Е (1865377

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Совотсимк

Соцмалмстмчасимк

Рес убп (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 07.01. 80 (21) 2866068/23-26 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет(53)N. Кл.

В 013 8/10

3Ьеударстеснный квинтет

СССР

IIo делам наевретеннй н аткрнтнй

Опублнковано23.09.81 .. Бюллетень М 35 (53) ДК 66.023 (088. 8) Дата опубликования описания 25.09.81 (72) Авторы изобретения

О. В. Лебедев, В. К. Фомин, Ю. И. Журавл и Б. Ю. Ягуд

1 ....

1 (7l) Заявитель (54) ТЕПЛОМАССООБМ? ННЫЙ АППАРАТ

Изобретение 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 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 ЗХ от длины аппарата. Аппарат имеет на внутренней стороне барабана кольцевой порог высотой 0,3 м, что увеличивает время пребывания материала в аппаратуре и повьпнает его производительность на 1020Х, например при восстановлении окис" ла трехвалентного железа газообраз- . ным восстановителем степень восста"

26 новления возрастает с 80 до 90Х, а . количество гранул размером более 7 мм в поперечнике - с 45 до 70Х по сравнению с аппаратом без порога (1 ).

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 f2 ).

Недостатками известного аппарата являются его относительно низкая производительность иэ-за недостаточно хорошо организованного тепло- и массообмена и времени термообработки материала.

Цель изобретения — повышение про- . изводительности 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 плас865377

4 тип, наклоненных к образующей барабана.

Это увеличивает время пребывания массы в аппарате и значительно увеличивает теплопередачу через стенку барабана к обрабатываемому материалу.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемыи аппарат, разрез; на фиг.2то же вид, сбоку.

Аппарат содержит вращающийся бара бан 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 шпат и серная кислота, поступают в переднюю часть аппарата, имеющую наклон

1-37. в сторону от входа к выходу. Аппарат вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту и обогревается снаружи продуктами сгорания пролан-бутановой смеси в воздухе. Реакционная масса, соприкасаясь с внутренней стенкой аппарата и кольцевыми перегородками, перемешивается и нагревается, За счет кольцевых перегородок в аппарате происходит накопление обрабатываемого материала, увеличивается поверхность контакта материала со стенками барабана и кольцевыми перегородками, которые, в отличие от извстных, являются также дополнительной поверхностью тепломассообмена, так как на35 греваются изнутри. Их наличие создает дополнительную турбулизацию потока теплоносителя, что также увеличивает теплоотдачу от продуктов сгорания к поверхности барабана и, следовательно, о 40 увеличивает теплопередачу через стенку аппарата.

Полые перегородки в виде карманов снижают механическую прочность барабана аппарата. Псэтому над ними расположены с наклоном к образующей ба45 рабана ребра в виде пластин. Они завихряют поток теплоносителя (продуктов сгорания) вокруг барабана аппарата и увеличивают прочность. Наличие ребер, всдествие этого, дополнительно интенсифицирует теплопередачу через поверхность барабана, особенно в местах расположения кольцевых перегородок.

В результате отмеченных преимуществ эффективность 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 аппарате, имеют 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 0 13 от диа-. метра барабана. На смеси плавиковый шпат — серная кислота производительность аппарата возрастает на 20-407, расход топлива на обогрев аппарата за счет увеличения теплопередачи через стенку аппарата снижается на единицу целевого 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 иа 0,3-0,5% по сравнению с известным при равном числе кольцевых перегородок. Увеличение высоты 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 5-157 и повьппает содержание плавикоього шпата в отвале, а также снижает прочность барабана. При восстановлении окиси трехвалентного

865377

Составитель Н. Кацовская

Редактор Н. Альшина Техред А. Бабинец Корректор Г. Огар

Заказ 7922/12 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 железа твердым восстановителем — каменноугольной пылью степень восстановления достигается 93-94%, что на

12% выше, чем известная.

Увеличение высоты полых перегородок более 0,20 от диаметра барабана аппарата снижает степень восстановления, а уменьшение до значений менее

0,16 снижает производительность аппарата, которая при высоте перегородок 0,16 — 0,20, являющейся оптимальной для предлагаемых перегородок, на

70-95% выше, чем в известном аппарате.

Формула изобретения

Тепломассообменный аппарат, содержащий вращающийся барабан и размещенные кольцевые перегородки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности за счет интенсификации тепло- и массообмена, кольцевые перегородки выполнены полыми в виде карманов с отношением их высоты к диаметру барабана, равным 0,16-0,20 и снабжены установленными снаружи барабана наклонно к образующей ребрами.

1Î

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 11 - 52-11526, 15 кл.. 22 3) — А 412, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

И 636005, кл. В 01 0 3/30, 1977.