RU11096U1 - Тепломассообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Тепломассообменный аппарат, включающий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, внутри которого вертикально установлены теплообменные трубки и контактные элементы, плоскости которых образуют по высоте аппарата зигзагообразный канал для движения фаз, отличающийся тем, что теплообменные трубки выполнены синусоидально изогнутыми и установлены в отверстиях в плоскостях контактных элементов таким образом, что направления их изгибов в местах минимума и максимума синусоиды совпадают с изгибами плоскостей контактных элементов, образующих зигзагообразные каналы.

Description

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Решение относится к тепломассобменной технике, а именно, к аппаратам капельно-пленочного типа для противоточного взаимодействия газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в химической, нефтехимической , нефтяной и смежных отраслях промышленности для проведения тепломассообменных процессов.

Достигнутый уровень техники аппаратов заявляемого типа характеризуют известные решения, получившие защиту на территории СССР и РФ, а именно:

Тепломассообменный аппарат по авт. свид. СССР № 1.327897, МПК 4 B01D3/28, БИ №29, 87г., включающий корпус с штуцерами ввода и вывода контактирующих агентов, вертикальные зигзагообразные перегородки и расположенные между ними контактные устройства. Недостатком конструкций подобного типа является-НИЗКИи коэффициент теплообмена.

Пленочный трубчатый Тепломассообменный аппарат по пат. РФ № 2104755, МПК 6 В 01Д 53/18, БИ №5,98 г., содержащий вертикальный корпус и трубные решетки с закрепленными в них теплообменными трубами. Но аппараты данной конструкции работают только при небольших расходах жидкости. При увеличении расхода жидкости нарушается пленочный режим работы, аппарат «захлебывается, резко снижается коэффициент массообмена.

Тепломассообменный адсорбер непрерывного действия по пат. РФ №2098169 МПК 6 В 01Д 53/06, БИ № 34, 97 г., включающий вертикальный корпус с штуцерами ввода и выводы контактирующих агентов, тепломассообменные трубчатые устройства в виде змеевиков с насадкой тарельчатого тапа для контакта

Й1ПК6В01 D 53/18; 3/28

Взаимодействующих агентов. Недостатком аппарата является сложность его конструкции, засоряемость конструкции примесями, т.е. требовательность к чистоте контактирующих сред, делающая невозможным использование его в подготовке нефти и газа.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности заявляемых признаков является аппарат для фракционной конденсации по а.с. № 1.058570, МПК В 01Д 5/00, 3/28, БИ № 45, 83 г., принятый за прототип.

Аппарат включает корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, внутри которого по высоте размещены контактные элементы с пропущенными через них теплообменными трубками, причем контактные элементы образуют по вертикали зигзагообразный канал. Недостатком аппарата является высокое сопротивление, оказываемое контактными элементами взаимодействующим фазам. Подвижность контактирующих элементов на теплообменных трубках, требует дополнительных затрат на их крепление. Основным из недостатков является низкая производительность аппарата за счет вынужденного расширения канала горизонтальными участками зигзагообразных перегородок. Это снижает количество каналов и количество теплообменных трубок, которые можно разместить в аппарате стандартного диаметра.

Задачей предлагаемого решения является создание аппарата для тепломассообмена, конструкция которого повысит его тепловую производительность, пропускную способность, надежность и технологичность изготовления.

Поставленная задача решается в предлагаемом тепломассообменном аппарате. Аппарат включает вертикальный

корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз. Внутри корпуса вертикально установлены теплообменные трубки и контактные элементы. Контактные элементы изготовлены и

установлены таким образом, что своими плоскостями образуют зигзагообразный канал для вертикального движения фаз. Отличием является выполнение теплообменной трубки и ее установка по отношению к контактным элементам, а именно: теплообменные трубки выполнены изогнутыми синусоидально. В каждой плоскости зигзагообразных контактных элементов выполнены одно или несколько отверстий, через которые пропущены теплообменные трубы таким образом, что направления их изгибов, в местах минимума и максимума синусоиды, совпадают с изгибами контактных элементов. В результате увеличиваются теплопередающая поверхность и время контакта фаз с теплообменными трубами при движении их по Зигзагообразным каналам, обеспечивается достаточно равномерный прогрев жидкостей, эффективнее используется тепло, поступающее от труб, повышается коэффициент теплоотдачи труб. Все это, при равных с прототипом размерах аппарата, позволяет повысить тепловую производительность, пропускную способность и качество его работы. Кроме того повышаются надежность и долговечность аппарата, снижаются энергетические затраты. Совпадение направлений изгиба контактных элементов и теплообменных трубок позволяет систематизировать движение потоков контактирующих фаз и предотвратить излишнюю турбулизацию, приводящую к снижению производительности аппарата за счет возникновения процессов вихреобразования.

На фиг.1 представлен схематический разрез внутренней части аппарата, на фиг. 2 - разрез участка вертикального контактного зигзагообразного элемента.

Аппарат состоит из корпуса, штуцеров ввода и вывода контактирующих сред и тепло - хладоагента (не показаны), зигзагообразных перегородок 1, образующих канал 2, с отверстиями 3, синусоидально изогнутых теплообменных трубок 4 и контактных

решеток 5. Решетки, трубы и перегородки установлены в аппарате вертикально.

Аппарат работает следующим образом ( на примере процесса конденсации углеводородного газа).

Углеводородный газ(природный, нефтяной), подводят в каналы 2 снизу аппарата. В трубки 4 подают хладоагент. Газ поднимается по каналам 2, охлаждается трубками 4 и конденсируется. Конденсат оседает на трубках, плоскостях зигзагообразных перегородок 1 и контактных решетках 5. Решетки 5 повышают эффективность процесса аналогично а.с. СССР № 1327897. Трубки 4 вставлены в отверстия 3 без зазора, поэтому конденсат стекает по трубкам на плоскости перегородок 1, распределяется по ним и стекает в низ аппарата, переходя с вершин зигзагообразных перегородок на решетки 5 и диспергируясь на капли потоком восходящего газа, проходящего через отверстия этих решеток. Капли вновь оседают на поверхностях перегородок 1, трубок 4 и решеток 5, увеличивая кратность тепломассообмена по высоте аппарата. С верха аппарата отводят отбензиненный углеводородный газ, с низа - газовый конденсат.

Аппарат хорошо показал себя при испытаниях:

1.В процессах стабилизации нефти и нефтепродуктов. При их проведении жидкую контактирующую среду подают в зигзагообразные каналы с верха аппарата, а трубки 4 поступает теплоноситель. С верха аппарата в парообразном виде отводят легкие фракции, с низа стабильный жидкий продукт.

2.В процессах регенерации моноэтаноламина (МЭА) и диэтиленгликоля (ДЭГ), насыщенных N28 при очистке от него углеводородных газов. МЭА (или ДЭГ) подают в верх аппарата в зигзагообразные каналы, а в трубки 4 - теплоноситель. С верха аппарата отводят N28, а с низа - регенерированный МЭА (или ДЭГ).

99/0/ /

Испытания показали, что аппараты данной конструкции на 3040% эффективнее аналогичных аппаратов того же объема, т.к. увеличиваются теплопередающая поверхность и коэффициент теплопередачи от трубки к движущейся по каналу среде, а также за счет изменения траектории движения ее капель и увеличения числа контакта их с поверхностями трубок, перегородок, решеток. 5

Claims (1)

1. Тепломассообменный аппарат, включающий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, внутри которого вертикально установлены теплообменные трубки и контактные элементы, плоскости которых образуют по высоте аппарата зигзагообразный канал для движения фаз, отличающийся тем, что теплообменные трубки выполнены синусоидально изогнутыми и установлены в отверстиях в плоскостях контактных элементов таким образом, что направления их изгибов в местах минимума и максимума синусоиды совпадают с изгибами плоскостей контактных элементов, образующих зигзагообразные каналы.