загрузочное устройство
Классы МПК: | B01J4/00 Загрузочные устройства; регуляторы загрузки и разгрузки |
Автор(ы): | Колескин В.Н., Матвеев Е.Р. |
Патентообладатель(и): | Ярославский государственный педагогический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-03-24 публикация патента:
25.07.1995 |
Загрузочное устройство относится к оборудованию по загрузке твердого катализатора в контактные аппараты и может найти применение в химической, нефтехимической и смежных с ними отраслях промышленности. Загрузочное устройство содержит цилиндрический корпус с заправочной воронкой, под выходным отверстием которого соосно установлен распределитель в виде конусной воронки. Распределитель выполнен в виде ярусами установленных одна под другой конических воронок, ориентированных по ходу подачи исходного материала вершиной вниз и состоящих из расположенных рядами концентричных колец, связанных соединенными под углом 90° образующими конусов (воронок). Число колец 1-го ряда каждого яруса равно удвоенному числу колец 1-го ряда предыдущего яруса, а число рядов колец каждой воронки равно удвоенному числу колец 1-го ряда этого яруса. 2 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цилиндрический корпус с заправочной воронкой, под выходным отверстием которой соосно установлен распределитель в виде конусной воронки, отличающееся тем, что распределитель выполнен в виде ярусами установленных одна под другой конических воронок, ориентированных по ходу подачи исходного материала вершинами вниз и состоящих из расположенных рядами концентрических колец,связанных соединенными под углом 90o образующими конусов воронок, при этом число колец первого ряда каждого яруса равно удвоенному числу колец первого ряда предыдущего яруса, а число рядов колец каждой воронки равно удвоенному числу колец первого ряда этого яруса.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оборудованию по загрузке твердого катализатора в контактные аппараты и может найти применение в химической, нефтехимической и смежных с ними отраслях промышленности. Известно распределительное устройство в виде сита, площадь которого равна площади поверхности катализаторного слоя, который необходимо получить. Выполнение распределительного устройства в виде сита приводит к неравномерному распределению частиц по сечению аппарата, поскольку, если размер катализатора много меньше размера ячеек сита, то просыпание частиц будет происходить только под загрузочным бункером. Если размер частиц сопоставим с размером ячеек сита, то для просыпания частиц необходимо приложить вибрацию, утряхивание к катализатору или ситу [1]Наиболее близким к предлагаемому является устройство [2] предназначенное для загрузки катализатора и содержащее заправочную воронку (в виде перевернутого конуса с отверстием в вершине), выходное отверстие которого соединено с полым конусовидным распределителем. Вершина конусовидного распределителя установлена в центре выходного отверстия заправочной воронки. При этом на поверхности распределителя, начиная от вершины до основания, выполнены отверстия на одинаковом расстоянии. Высоту вертикального положения этого конусовидного распределителя меняют с помощью различных приспособлений, например, продетого через центр загрузочной воронки и распределителя металлического стержня. Частицы катализатора через заправочную воронку попадают на распределитель и через отверстия в нем попадают в реактор. Выполнение распределительного устройства в виде воронки с отверстиями приводит к неравномерному перераспределению частиц по сечению аппарата, поскольку у стенки аппарата частиц будет просыпаться меньше, чем в центре (фиг. 2, гистограмму а). Это приводит к неравномерному распределению газового потока по сечению аппарата, неоднородные температурные условия приводят к закоксовыванию катализаторного слоя, что влечет к снижению производительности аппаратов. Целью изобретения является создание устройства, позволяющего равномерно распределять частицы катализатора по сечению аппарата. Это достигается тем, что загрузочное устройство содержит цилиндрический корпус с заправочной воронкой, под выходным отверстием которого соосно установлен распределитель в виде конусной воронки. В отличие от прототипа распределитель выполнен в виде ярусами установленных одна под другой конических воронок, ориентированных по ходу подачи исходного материала вершиной вниз и состоящих из расположенных рядами концентричных колец, связанных соединенными под углом 90о образующими конусов (воронок). Число колец 1-го ряда каждого яруса равно удвоенному числу колец 1-го ряда предыдущего яруса, а число рядов колец каждой воронки равно удвоенному числу колец 1-го ряда этого яруса. На фиг. 1 изображено загрузочное устройство, продольный разрез на фиг. 2 гистограммы распределения сферических частиц. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с заправочной воронкой 2, под отверстием которой соосно установлен на креплениях 3 распределитель, состоящий из ярусами установленных конических воронок 4, выполненных из концентричных колец 5, связанных соединенными под углом 90о образующими конусов 6. Загрузочное устройство работает следующим образом. Катализатор через заправочную воронку 2 цилиндрического корпуса 1 поступает на 1-й ярус распределителя и начинает равномерно распределяться, отскакивая с равной вероятностью от кольца или вершины конуса. Попадая на 2-ой ярус устройства, частицы также распределяются на кольцах или вершинах образующих и попадают на 3-й ярус и т.п. вылетая из последнего яруса вниз с небольшой скоростью. Описанная конструкция загрузочного устройства дает в каждом ярусе равномерное распределение частиц, которое равно (1/2)N, где N номер яруса. Математически это обосновывается и рассчитывается аппаратом в теории вероятностей (примеры 1 и 2). Процесс движения частиц по конусной воронке распределителя происходит следующим образом. В результате столкновения частицы с кольцом частица может с одинаковой вероятностью 1/2 отлететь как влево, так и вправо. Вероятность попадания частицы на кольца одной воронки составляет (1/2)N, где N номер яруса. Особенность такой воронки состоит в том, что если вероятность попадания частиц в воронку равна Р, то вероятность попадания частицы на любое кольцо воронки равна также Р:
![загрузочное устройство, патент № 2040327](/images/patents/432/2040327/2040327t.gif)
![загрузочное устройство, патент № 2040327](/images/patents/432/2040327/2040327-2t.gif)
Диаметр кольца воронки 1-го яруса (dr)1=2,5 dз. (1)
Диаметр кольца 1-го ряда воронки (dr)i=(dr)i-1+5dз, (2) где i число колец в ряду яруса
Число колец в 1-м ряду яруса воронки (nr)N=2(nr)N-1, (3) где N номер яруса (1-4). Число рядов в ярусе воронки (nh)j=2(nr)i, (4) где j число рядов в ярусе. Расстояние между воронками
![загрузочное устройство, патент № 2040327](/images/patents/432/2040003/916.gif)
а гистограмма распределения частиц прототипа;
б гистограмма распределения сферических частиц dз=4 мм;
в гистограмма распределения цилиндрических частиц dзэфф.=4 мм. П р и м е р 2. Рассчитывают параметры загрузочного устройства для аппарата D=3 м, загружаемого частицами цилиндрической формы с эффективным диаметром зерна 6 мм. Воспользовавшись формулами (3), (4), (6) примера 1 можно рассчитать число колец в каждом из 4 рядов в каждом ярусе и высоту каждой воронки (табл. 2). Поскольку вероятность распределения в каждой воронке постоянна, то последнюю воронку (N 8) можно использовать на 1/6 высоты. Расчет диаметров колец аналогичен примеру 1.
Класс B01J4/00 Загрузочные устройства; регуляторы загрузки и разгрузки