183437. lajstromszámú szabadalom • Folyadék elosztóbordák, folyadék vékony film formájában való elosztására, függőlegews hőcserélőben
1 183 437 2 A találmány folyadék elosztó bordákra vonatkozik, folyadék vékony film formájában való elosztására, függőleges hőcserélőkben. Közelebbről megjelölve, a találmány olyan folyadék elosztó bordákra irányul, amelyek film formájában oszlatják el a karbamidszintetizáló reaktorból távozó karbamid-oldatot az ammónium-karbamát lebontására szolgáló készülék nagy nyomású csöveiben. Ez az egyik legfontosabb felhasználási területek egyike a vegyiparban. Ismeretes, hogy nagy jelentősége van annak, hogy egy film-hőcserélő csöveibe elosztó bordák útján betáplált folyadék a csőrács egész felületén el legyen osztva, annak érdekében, hogy a berendezés megfelelően működjék, ha a csövekben a folyadék egyenletes sebességgel áramlik. Ezt az ismért megoldások gyakorlatilag két adagolótípussal kívánják elérni, mégpedig a) a folyadékot a csőrács közepén táplálják be és így ennek következtében a folyadék mozgása centrifugális (középről a kerület felé), vagy b) a folyadékot a csőrács kerülete mentén táplálják be és így a folyadék mozgása centripetális (kerülettől a közép felé). Mindkét megoldásnál a folyadék egyenlőtlenül oszlik el, mert a nyomásesés egy elosztó borda és a hozzá legközelebb álló borda között olyan emelőmagasságot hoz létre, amely a betáplálás helyén a legnagyobb és nagy mértékben csökken a betáplálás helyétől távolabb. Ennek eredményeképpen a folyadék nagyon egyenlőtlenül oszlik el a csöveken. A hagyományos berendezésekben levő csövek állapotának a vizsgálata olyan megállapításokhoz vezetett, hogy a csőfal vastagságának nagy mértékű csökkenése ott észlelhető, ahol az emelőmagasság nagyobb ahhoz a helyhez képest, ahol a betáplálási sebesség nagy. Ez valószínűleg azért van így, mert a csövek ezen a területen elárasztásos körülmények között dolgoznak, amelynek következtében korróziós jelenségek alakulnak ki a tetőzónában. Feltételezésünk szerint az elárasztás jelenségén kívül a csövek tetőzónájában erőteljes gázfejlődés van, egyrészt az oldatban levő közömbös gázok felszabadulásának, másrészt az oldatban levő szabad ammóniafrakció elpárolgásának köszönhetően. Ez a két tényező bizonyos korróziós jelenséget okoz. Az ismert megoldásoknál olyan elosztó bordákat használnak, amelyek tetőrészükön ki vannak fúrva, azért, hogy lehetővé tegyék a csőköteg csövei mentén film-formában leváló oldatból kinyert gázok és gőzök fejlődését. Ilyen csövek belső falán a film formájában való elosztást olyan oldattal valósítják meg, amely átfolyik az elosztó bordák külső felületén létesített furatokon. Ezek a furatok előnyösen tangenciális irányúak, az elosztó bordák belső felületéhez viszonyítva. A folyadéknak a csőfelületen való elosztását, az elosztó bordák formáját és a furatok kialakítását ismerteti például a 2 347 093 számú francia szabadalmi leírás. Meglepő módon azt találtuk, hogy a hőcserélő csövek korróziójának kedvező körülményeket teremt a folyadék magasságának nem-állandó (változó mértékű) emelkedése amiatt, hogy a bordák nyitottak a tetejükön. A találmány elosztó bordákra vonatkozik folyadéknak film-formában hőcserélőkben való elosztására, mely bordák tetejükön zártak, de oldalsó felületükön és zárt tetejük szomszédságában furatokkal vannak ellátva, ezenkívül oldalsó felületük tangenciális perforációkkal 2 rendelkezik középső szakaszukon, a folyadéknak a csőkötegbe való bevezetésére. A bordák úgy vannak elhelyezve, hogy egy, előnyösen négyzetes szemnyílású sodronyszöveten nyugvó töltetes ágyat tartanak, olyan módon, hogy a sodronyszövet olyan párhuzamos pálcákból kialakított rostélyra van ráhelyezve, amelyek mindegyike két szomszédos bordasor élein nyugszik. A feladatot sodronyszövet helyett 5 — 10 mm átmérőjű lyukakkal ellátott perforált lapokkal is meg lehet oldani. Ez utóbbi esetben a sodronyszövetet elvesszük, míg a rostélyt meghagyjuk. A bordák külső felületén, a tetőszakaszban kialakított perforációk látják el azt a feladatot, hogy a film-hőcserélőkből jövő gázok és gőzök számára nyomásesést létesítsenek. Ezzel kapcsolatban meglepő, hogy gátolni tudjuk a gázok és a gőzök fejlődését, holott a desztillációs műveleteknél általában szabály, hogy amennyire gyakorlatilag megengedhető, a lehető legkisebbre kell csökkenteni az érintkezési időt a gáz- vagy gőzfázis és a folyadékfázis között. A kialakított perforációk száma általában 2 és 8 között van. Ezeknek a tengelye előnyösen merőleges a borda tengelyére, és egyenletesen, szögben körkörösen helyezkednek el, mindegyik borda külső kerülete mentén. A nyomásesés várhatóan 0,1—2000 mm vízoszlopnak felel meg. Ami a töltetes ágyat illeti, ez töltetes tornyokban alkalmazott töltőelemekkel van töltve. Az ágy magassága általában 500—2000 mm, előnyösen 1000 mm. A rostély pálcáit egyik kiviteli alak szerint úgy is elhelyezhetjük, hogy azok nem a borda-élekre fekszenek rá, hanem a bordáktól távolabb vannak elhelyezve és így a fémalkotó teljes passzivitását valósítják meg, miközben egyidejűleg megakadályozzák, hogy a bordák eltörjenek, ha hirtelen nyomásesés következik be. Ilyen esetben a pálcák a köpenyhez nyomódnak és végeik a megfelelő tartón maradnak. A találmány szerinti megoldást az ábrák kapcsán mutatjuk be közelebbről, ahol az 1. ábra a film-hőcserélő tetőrészét mutatja, a 2. ábra egy borda hosszirányú metszete, a 3. ábra pedig a bordák elhelyezését szemlélteti. Az 1. ábra tehát a film-hőcserélő tetőrészét (kamra) ábrázolja. Az ábrán látható az 1 kamraköpeny, valamint a film-formában elosztandó folyadék betáplálására szolgáló 2 cső. A gázok és gőzök elvezetésére a 3 cső, a folyadék elosztására a 4 elosztócső szolgál. Az 5 töltetes ágy Raschig-gyűrűkkel vagy hasonló anyagokkal van megtöltve. Az 5 töltetes ágyat a 6 rács hordozza. A találmány szerinti 7 bordák, a 12 csőköteg — mely a 7 bordák alatt helyezkedik el — és a 11 tetőrács ugyancsak látható az 1. ábrán. A 2. ábra egyetlen, találmány szerinti, 7 borda hosszirányú metszeti rajza. A rajzon a gázok és a gőzök kiszellőztetésére szolgáló 8 bordafuratok és a folyadéknak a csőkötegbe való bevezetésére alkalmas 9 tangenciális perforációk is fel vannak tüntetve. A 3. ábra azt szemlélteti, hogy a 10 pálcák hogyan tartják a sodronyszövetet a két. szomszédos, 7 bordákból álló soron. A találmány szerinti, folyadéknak vékony film-formában való elosztására alkalmas bordák olyan hőcserélő készülékhez tartoznak tehát, mely egy külső 1 kamraköpenyt foglal magában. Az 1 kamraköpeny a 2 csövön érkező, az elosztandó folyadék betáplálására szolgáló 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
