Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АППАРАТ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ГАЗОВ ДИСТИЛЛЯЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАРБАМИДА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Жданук Елена Николаевна Кротов Максим Викторович Бобров Виктор Васильевич Леонов Олег Владимирович Покачайло Иван Тадеушевич Амелькович Вячеслав Александрович Волков Виталий Петрович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) Аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида, включающий цилиндрические нижнюю и верхнюю камеры с крышками, соединенные между собой цилиндрической камерой нагрева, содержащей внутри систему вертикальных теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках, штуцеры ввода и вывода раствора карбамида, штуцеры ввода и вывода газов дистилляции, штуцер вывода парогазовой смеси, внутри верхней камеры установлен сепаратор, выполненный из конфузора со статическим цилиндрическим лопастным завихрителем на верхнем конце, отличающийся тем, Фиг. 1 101052014.06.30 что статический цилиндрический лопастной завихритель жестко соединен с верхней камерой посредством равномерно размещенных однонаправленных пластин с частичным взаимным перекрытием в плане с образованием статического конического завихрителя,при этом внутри статического конического завихрителя на нижней кромке пластины жестко размещен насадок, а направление крутки в статическом цилиндрическом лопастном завихрителе и статическом коническом завихрителе выполнено однонаправленным. Устройство относится к аппаратам химической технологии и может быть использовано в процессах выпаривания растворов, установках для разделения систем газ - жидкость физическими методами и может найти применение в химической, нефтехимической промышленности, производстве минеральных удобрений, например для утилизации тепла газов дистилляции в процессе предварительного выпаривания водного раствора карбамида в технологическом производстве карбамида. Известен аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида,включающий цилиндрические нижнюю и верхнюю камеры с крышками, соединенные между собой камерой нагрева, содержащей внутри систему вертикальных теплообменных труб, закрепленных в нижней и верхней трубных решетках, штуцеры ввода и вывода газов дистилляции, штуцеры ввода и вывода раствора карбамида, штуцер вывода парогазовой смеси 1. Основным недостатком известного устройства является недостаточная производительность, что обусловлено комплексом аппаратурных факторов. Так как исходный раствор подается сверху и стекает по стенкам теплообменных труб в пленочном режиме,требуется очень высокая точность изготовления аппарата, в частности все трубы должны быть строго параллельны между собой, чтобы работать в одинаковом режиме. Одновременно требуется и высокая точность вертикальной установки аппарата, чтобы пленочный режим создавался по всей высоте аппарата. Выполнить одновременно два этих конструктивных условия на практике обычно невозможно. Поэтому часть теплообменной поверхности трубок оказывается сухой и исключается из процесса теплопередачи, что снижает производительность устройства. Отсутствие в аппарате сепарационного устройства также существенно ограничивает его производительность. В качестве прототипа полезной модели выбран аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида, включающий цилиндрические нижнюю и верхнюю камеры с крышками, соединенные между собой камерой нагрева, содержащей внутри систему вертикальных теплообменных труб, закрепленных в нижней и верхней трубных решетках, штуцеры ввода и вывода газов дистилляции, штуцеры ввода и вывода раствора карбамида, штуцер вывода парогазовой смеси, в верхней камере установлен сепаратор, выполненный в виде в виде конфузора со статическим цилиндрическим лопастным завихрителем на верхнем конце 2. Недостатками прототипа являются недостаточная производительность и эксплуатационная надежность из-за недостаточной жесткости внутренних элементов конструкции и недостаточной эффективности сепаратора. Пульсации газожидкостной фазы, возникающие при работе аппарата, особенно на изменяющихся нагрузках, вызывают знакопеременные колебания внутренних элементов сепаратора (цилиндрического лопастного завихрителя и конфузора), что в условиях существующей недостаточной жесткости конструкции является причиной разрушения этих элементов в месте сварных швов. Это тре 2 101052014.06.30 бует остановки и ремонта внутренних устройств аппарата, что снижает производительность и эксплуатационную надежность. При работе аппарата на высоких и переменных нагрузках образуется значительное количество мелкодисперсных капель из-за интенсивных пульсаций газожидкостной смеси. В этих условиях цилиндрический лопастной завихритель не обеспечивает эффективное отделение мелкодисперсных капель (размером менее 50 мкм). Это является физической причиной снижения производительности аппарата. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение производительности и эксплуатационной надежности за счет увеличения жесткости конструкции и повышения эффективности отделения мелкодисперсных капель. Поставленная задача решается в аппарате для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида, включающем цилиндрические нижнюю и верхнюю камеры с крышками, соединенные между собой цилиндрической камерой нагрева, содержащей внутри систему вертикальных теплообменных труб, закрепленных в нижней и верхней трубных решетках, штуцеры ввода и вывода раствора карбамида, штуцеры ввода и вывода газов дистилляции, штуцер вывода парогазовой смеси, внутри верхней камеры установлен сепаратор, выполненный из конфузора со статическим цилиндрическим лопастным завихрителем на верхнем конце, в котором, согласно полезной модели, статический цилиндрический лопастной завихритель жестко соединен с верхней камерой посредством равномерно размещенных однонаправленных пластин с частичным взаимным перекрытием в плане с образованием статического конического завихрителя, при этом внутри статического конического завихрителя на нижней кромке пластины жестко размещен насадок, а направление крутки в статическом цилиндрическом лопастном завихрителе и статическом коническом завихрителе выполнено однонаправленным. Существенность отличительных признаков состоит в следующем. Статический цилиндрический лопастной завихритель жестко соединен с верхней камерой посредством равномерно размещенных однонаправленных пластин с частичным взаимным перекрытием в плане. Наличие пластин повышает жесткость конструкции сепаратора путем дополнительного крепления завихрителя к стенке верхней камеры, что предотвращает вибрацию и смещение цилиндрического завихрителя, исключая, таким образом, разрушение элементов сепаратора в условиях пульсаций газожидкостного потока при работе на переменных нагрузках, обеспечивая повышение эксплуатационной надежности аппарата. Образование статического конического завихрителя создает дополнительную зону сепарации мелкодисперсных капель, что является новым функциональным свойством в устройстве и позволяет повысить эффективность отделения парогазовой фазы от жидкой фазы и исключить унос раствора карбамида из зоны сепарации и тем самым увеличить производительность аппарата. Внутри статического конического завихрителя на нижней кромке пластины жестко размещен насадок. Такое решение повышает разделительную способность сепаратора за счет организации эффективного отвода осевших капель и предотвращения вторичного попадания отделенной жидкой фазы в парогазовый поток. Направление крутки в статическом цилиндрическом лопастном завихрителе и статическом коническом завихрителе выполнено однонаправленным. Такое решение позволяет повысить эффективность отделения газопаровой фазы от жидкой фазы за счет повышения центробежного эффекта, при этом гидравлическое сопротивление сепаратора практически не увеличивается (из-за одинакового направления крутки), что повышает производительность аппарата и обеспечивает его стабильную работу при переменных нагрузках. Сущность устройства поясняется фигурами. На фиг. 1 показан общий вид устройства,фронтальный разрез фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1 на фиг. 3 - насадок в виде стержня, разрез по Б-Б - фиг. 1 на фиг. 4 - вариант выполнения насадка в виде профилированного листа. 3 101052014.06.30 Аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида включает цилиндрические нижнюю и верхнюю камеры 1 и 2 с крышками 3 и 4 соответственно, соединенные между собой цилиндрической камерой нагрева 5, содержащей внутри систему вертикальных теплообменных труб 6, закрепленных в нижней и верхней трубных решетках 7 и 8 соответственно. Штуцер ввода 9 раствора карбамида размещен в нижней крышке 3 и может быть снабжен распределителем 10 для равномерного распределения потока по сечению аппарата. Устройство 10 может быть выполнено в виде перфорированного листа. Штуцер вывода 11 раствора карбамида размещен в нижней части верхней камеры 2. Штуцеры ввода 12 и вывода 13 газов дистилляции размещены на боковой поверхности камеры нагрева 5. Штуцер вывода парогазовой смеси 14 размещен в верхней крышке 4. Внутри верхней камеры 2 установлен сепаратор 15, выполненный из конфузора 16 и статического цилиндрического завихрителя 17, жестко закрепленного на верхнем конце конфузора 16. Завихритель 17 жестко соединен с верхней камерой 2 по высоте выше завихрителя 17 посредством равномерно размещенных однонаправленных пластин 18. Пластины 18 размещены друг относительно друга с частичным взаимным перекрытием в плане с образованием статического конического завихрителя 19. На нижней кромке пластины 18 жестко размещен насадок 20, который может быть выполнен цельным в виде стержня или, как вариант, в виде профилированного листа. Направление крутки в завихрителях 17 и 19 выполнено однонаправленным. Аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида работает следующим образом. Водный раствор карбамида поступает в устройство через штуцер 9 и посредством распределителя 10 равномерно распределяется в поперечном сечении нижней камеры 1. Затем раствор поступает в камеру нагрева 5, входит в трубное пространство теплообменных труб 6 и, проходя его снизу вверх, нагревается теплом газов дистилляции и вскипает. Образовавшаяся парогазожидкостная смесь, перемещаясь по высоте аппарата,поступает в сепаратор 15, проходит конфузор 16 и ускоряется, затем проходит завихритель 17 и закручивается, образуя вихревой поток в пространстве завихритель 17 - верхняя камера 2. Под действием инерционно-центробежных сил жидкостная фаза, представляющая собой упаренный раствор карбамида, отбрасывается к стенке верхней камеры 2,отделяется от парогазового потока и стекает под действием силы тяжести в нижнюю часть верхней камеры 2. Далее парогазовый поток, содержащий мелкодисперсные капли размером менее 50 мкм, проходит конический завихритель 19, где дополнительно закручивается с помощью направляющих пластин 18. В результате под действием инерционно-центробежных сил (величина центробежной составляющей силы повышена) капли раствора отбрасываются к стенке верхней камеры 2 и оседают на ней, отделяясь таким образом от парогазовой смеси. Осажденная жидкость стекает на лопасти 18, поступает в пространство насадок 20 - лопасть 18, представляющее собой гидродинамически спокойную зону,и стекает в этом пространстве на завихритель 17, откуда эжектируется скоростным потоком, выходящим из завихрителя 17, и в составе этого потока осаждается на стенке верхней камеры 2, стекает в нижнюю часть верхней камеры 2 и затем через штуцер 11 выводится из устройства на следующую технологическую стадию. Парогазовая смесь, освобожденная от капель упаренного раствора карбамида, выводится из верхней камеры 2 через штуцер 14. Газы дистилляции подаются в межтрубное пространство камеры нагрева 5 через штуцер 12 и, проходя его сверху вниз, отдают тепло проходящему противотоком через трубное пространство раствору карбамида, затем выводятся из устройства через штуцер 13 и поступают на следующую технологическую стадию для переработки и утилизации аммиака и двуокиси углерода. Использование полезной модели на стадии предварительного упаривания раствора карбамида теплом газов дистилляции позволяет снизить удельное потребление тепла на 0,05 Гкал/т продукции и увеличить производительность производства карбамида на 7 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: B01D 1/22

Метки: дистилляции, производстве, карбамида, утилизации, газов, тепла, аппарат

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-u10105-apparat-dlya-utilizacii-tepla-gazov-distillyacii-v-proizvodstve-karbamida.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Аппарат для утилизации тепла газов дистилляции в производстве карбамида</a>

Похожие патенты