Колпачковая решетка

Полезная модель направлена на обеспечение равномерности распределения водорода по всему объему слоя катализатора для увеличения эффективности использования катализатора и повышения срока его службы. Указанный технический результат достигают тем, что в колпачковой решетке, содержащей установленные в перфорированной плите неподвижные колпачки, снабженные отверстиями в боковых стенках, в перфорациях плиты жестко закреплены трубки, поверх которых соосно установлены колпачки, при этом отверстия в колпачках выполнены в виде продольных прорезей.

Полезная модель относится к конструкциям распределительных решеток и может быть использована в химической промышленности.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели, является колпачковая газораспределительная решетка, содержащая установленные в плите неподвижные колпачки с входными окнами, снабженные отверстиями, расположенными в боковых стенках колпачков на разных уровнях от плиты и подвижными сердечниками, каждый из которых помещен в полость каждого колпачка со стороны входного окна колпачка (патент РФ 2320922, МПК F23C 10/20).

Недостатком известной колпачковой газораспределительной решетки является относительная неравномерность распределения потока газа. Это объясняется зависимостью аэродинамического сопротивления колпачковых решеток от расхода потока агента, то есть газа.

Предлагаемой полезной моделью решается задача обеспечения равномерности распределения водорода по всему объему слоя катализатора для увеличения эффективности использования катализатора и повышения срока его службы.

Поставленная задача решается тем, что в колпачковой решетке, содержащей установленные в перфорированной плите неподвижные колпачки, снабженные отверстиями в боковых стенках, в перфорациях плиты жестко закреплены трубки, поверх которых соосно установлены колпачки, при этом отверстия в колпачках выполнены в виде продольных прорезей.

Техническим результатом является:

- однородное и равномерное распределение газожидкостного потока;

- максимальное использование активных центров катализаторного слоя в процессе гидрирования;

- увеличение срока службы катализатора.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид колпачковой решетки, на фиг.2 - колпачок, на фиг.3 - линии тока при течении потока через колпачок, на фиг.4 - зависимость гидравлического сопротивления колпачковой решетки от расхода потока.

Колпачковая решетка содержит разрезную перфорированную пластину 1, с жестко закрепленными трубками 2, поверх которых соосно установлены колпачки 3, с выполненными боковыми разрезами 4.

Колпачковая решетка работает следующим образом. Газожидкостный поток, подаваемый снизу, проходит через жестко закрепленные в разрезной перфорированной пластине 1 трубки 2 и поступает под колпачки и через боковые разрезы 4 равномерно распределяется по объему катализатора.

Конструкция предлагаемой колпачковой решетки позволяет устранить существенную неравномерность подачи избытка водорода в обрабатываемую жидкость (масло, дистиллированные жирные кислоты - ДЖК) по всему объему катализатора, что связано с уменьшением гидродинамического сопротивления колпачков решетки.

Перепад давления на решетке равен перепаду давления на одном колпачке, поэтому для определения гидравлического сопротивления решетки в целом определяется гидравлическое сопротивление одного колпачка в рабочих условиях. Оценка величины перепада давления выполнена с использованием численного моделирования трехмерного течения через колпачок на основе решения уравнений Навье-Стокса с применением специализированного пакета программ компьютерной гидродинамики Fluent 6.3.

Параметры потока жидкости:

Плотность потока - 916 кг/м³.

Температура на входе в колпачок 150°С.

Вязкость потока при 150°С - 5,2Е-03 кг/(м*с).

Расход потока на полное сечение реактора - 0,3, 1,0 и 1,4 м³ /ч

Число колпачков в решетке - 100.

Величина расхода в пересчете на один колпачок - 0,00065 м ³/ч, 0,0022 м³/ч и 0,00304 м³/ч

Максимальное число Рейнольдса, определенного по скорости на входе в колпачок и по диаметру входного отверстия, равно Re=9,5. Следовательно, расчет проводится для ламинарного типа течения.

На рис.3 показаны результаты гидродинамического моделирования газожидкостного потока.

На рис.4 показаны значения перепада давления на колпачке и, соответственно, на колпачковой решетке в целом для трех режимов работы с расходом потока 0,3, 1,0 и 1,3 м³/ч.

Так же показана зависимость критерия Эйлера =P/(p*W²) от расхода потока, где Р - перепад на колпачке (Па), , W² - плотность и скорость потока на входе в колпачок.

Результаты моделирования показали, что максимальная величина потери давления на колпачковой решетке при заданных расходах потока не превышает 0,16 Па.

Указанное выполнение колпачков обеспечивает создание более равномерного распределения сырья и оптимальных температурных и гидродинамических потоков подаваемой газожидкостной среды.

На боковой поверхности колпачка выполнены прорези, связывающие пространство под решеткой с полостью колпачка, что позволяет создать гидродинамическую обстановку, обеспечивающую лучший контакт гидрируемого реагента с водородом на поверхности катализатора.

Таким образом, выполнение данной колпачковой решетки позволяет равномерно распределить поток водорода по всему объему слоя катализатора. При прохождении потока водорода через колпачки решетки происходит перепад давления и распределение скорости потока, что способствует более тонкому распределению водорода в объеме жира. Интенсивный гидродинамический режим в зоне смешивания создает сдвиговые усилия и кавитацию, это приводит к уменьшению размеров пузырьков водорода, а, следовательно, и к увеличению площади контакта жира, водорода и катализатора. Совокупность этих факторов позволяет увеличить межрегенерационный срок службы стационарного катализатора, уменьшить избыток водорода, подаваемого на гидрирование.

Колпачковая решетка, содержащая установленные в перфорированной плите неподвижные колпачки, снабженные отверстиями в боковых стенках, отличающаяся тем, что в перфорациях плиты жестко закреплены трубки, поверх которых соосно установлены колпачки, при этом отверстия в колпачках выполнены в виде продольных прорезей.