CH645031A5 - Dispositivo per la distribuzione di liquido sotto forma di film in apparecchiature verticali di scambio termico. - Google Patents

Description

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la distribuzione del liquido sotto forma di film in apparecchiature verticali di scambio termico secondo la parte generale della rivendicazione 1.

Più particolarmente la presente invenzione può essere utilizzata in un dispositivo per la distribuzione a film della soluzione di urea uscente dal reattore di sintesi dell'urea nei tubi del decompositore ad alta pressione del carbammato d'ammonio. Anche se l'invenzione non è limitata al caso sopra detto faremo riferimento ad esso in quanto esso è uno dei più importanti dell'industria chimica. Come è noto la distribuzione del liquido sulla piastra tubiera per alimentare i vari tubi di uno scambiatore a film, attraverso dei cannotti,

è di fondamentale importanza per raggiungere un buon funzionamento dell'apparecchiatura ed avere i tubi alimentati con una uguale quantità di liquido.

Per ottenere questo la tecnica nota ha suggerito soluzioni che però si possono sintetizzare in due soli tipi di alimentazione:

a) alimentazione del liquido al centro della piastra tubiera e quindi moto centrifugo del fluido (dal centro verso la periferia)

b) alimentazione del liquido alla periferia della piastra tubiera e quindi moto centripeto del fluido (dalla periferia verso il centro).

Entrambe queste soluzioni portano ad una distribuzione del liquido non uniforme poiché la perdita di carico per il passaggio del liquido tra connotto e cannotto dà origine ad un battente che è massimo in prossimità dell'alimentazione e diminuisce sensibilmente con l'allontanarsi dalla zona di alimentazione con conseguente non uniforme distribuzione del liquido in tutti i tubi.

Osservazioni sullo stato dei tubi delle apparecchiature della tecnica nota mostrano una sensibile diminuzione di spessore dove il battente è più alto, in corrispondenza dell'elevata portata di alimentazione, probabilmente dovuto al fatto che detti tubi operano in condizioni di overflooding, causando così il fenomeno di erosione nella zona alta. Oltre al fenomeno di flooding si ritiene che nella parte alta dei tubi si abbia un elevato sviluppo di fase gassosa, dovuto sia alla liberazione degli inerti contenuti nella soluzione che all'evaporazione di parte dell'ammoniaca libera contenuta nella soluzione.-

Questi fattori concomitanti concorrono a produrre un certo fenomeno di erosione.

La tecnica nota utilizza per la distribuzione cannotti forati superiormente per permettere la liberazione dei gas e vapori che si allontanano dalla soluzione che scende a film all'interno dei tubi del fascio tubiero; la distribuzione a film viene effettuata facendo passare la soluzione attraverso fori praticati sulla superficie laterale di cannotti, detti fori essendo preferibilmente tangenziali alla superficie interna dei cannotti. Per quanto riguarda la distribuzione del liquido sulla piastra tubiera, la forma dei cannotti e dei fori si può fare riferimento al brevetto francese n. 2 347 093 della stessa richiedente.

È stato ora sorprendentemente trovato che è la combinazione del battente liquido non costante e l'apertura superiore dei cannotti che crea le condizioni per l'erosione dei tubi dello scambiatore.

Secondo la presente invenzione un dispositivo per la distribuzione del liquido sotto forma di film in un'apparecchiatura verticale di scambio termico è caratterizzato dalla combinazione dei caratteri della rivendicazione 1. Sviluppi vantaggiosi dell'invenzione si danno dalle rivendicazioni dipendenti.

Il letto di riempimento è appoggiato sopra una rete metallica che può essere a maglie quadrate, detta rete metallica essendo adagiata su una griglia formata da barre parallele ognuna delle quali è appoggiata su due file di cannotti adiacenti; la funzione del riempimento può essere esercitata anche da uno o più piatti forati con fori da 5 a 10 mm. In tale caso la rete metallica viene tolta mentre la griglia rimane.

Per quanto riguarda i fori praticati sulla superficie laterale dei cannotti nella parte superiore essi hanno lo scopo di creare una perdita di carico ai gas e vapori provenienti dai tubi dello scambiatore e film; è sorprendente a tale riguardo che debba essere creato un ostacolo alla fuoriuscita dei gas e vapori quando invece è normale nelle operazioni di distillazione ridurre al massimo il tempo di contatto tra fase vapore - gas e quella liquida.

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Il numero di detti fori è generalmente compreso tra 2 e 8; essi possono avere l'asse perpendicolare all'asse del cannotto e sono uniformemente spaziati l'uno all'altro lungo la circonferenza esterna di ogni cannotto. La perdita di carico che essi devono creare è nell'intervallo da 0,98 a 19 600 Pa.

Per quanto riguarda il letto di riempimento esso è costituito da convenzionali elementi di riempimento utilizzati nelle colonne a riempimento; il suo spessore è generalmente da 500 mm a 2000 mm, preferibilmente essendo di 1000 mm. C'è da osservare che le barre della griglia in alternativa possono non essere appoggiate sui cannotti, ma distare di uno spazio tale da permettere la passivazione completa delle parti metalliche, ed impedire allo stesso tempo l'uscita dei cannotti in caso di sbalzi di pressione. In tal caso le barre sono appoggiate alla parete dell'involucro con le estremità su mensole adatte.

Il dispositivo in accordo con l'invenzione verrà ora illustrato con l'ausilio delle figure allegate, le quali non devono essere intese come limitative dell'invenzione e ne rappresentano una forma d'esecuzione. Nella fig. 1 viene illustrata la parte superiore (testata) dell'apparecchiatura di scambio termico a film. Con 1 è stato indicato l'involucro della testata, con 2 il tubo di introduzione del liquido da distribuire a film, con 3 il tubo di scarico dei gas e vapori, con 4 un distributore convenzionale del liquido, con 5 il pacco di riempimento ad anelli, con 6 la griglia su cui è appoggiata la rete di sostegno del pacco di riempimento, con 7 due cannotti chiusi in accordo con l'invenzione, con 11 la piastra tubiera superiore del fascio di tubi 12 (sono rappresentati solo due tubi).

Nella fig. 2 viene riportata una vista in sezione longitudinale di un cannotto 7 in accordo con l'invenzione.

Nella fig. 2, 8 indica uno dei fori di scarico dei gas e dei vapori e 9 alcuni fori tangenziali per l'introduzione del liquido nei tubi del fascio tubiero. Nella fig. 3 viene rappresentata la maniera con la quale le barre di sostegno della rete 10 sono appoggiate ciascuna a due file adiacenti di can-5 notti 7. Nel complesso l'apparecchiatura verticale di scambio termico con distribuzione di liquido a film secondo la suddetta forma d'esecuzione dell'invenzione risulta comprendere un involucro esterno fornito di un'apertura per l'introduzione del liquido da trattare, di un'apertura per lo io scarico del liquido trattato, di un'apertura per lo scarico dei gas e dei vapori che si sono liberati dal liquido o che eventualmente sono stati introdotti per strippare detto liquido ed, all'interno, dall'alto verso il basso, un distributore di liquido avente la funzione di sparpagliare il liquido per l'in-15 tera sezione trasversale interna di detta apparecchiatura e mezzi per sostenerlo, un pacco di riempimento attraverso il quale cola il liquido sparpagliato, una rete su cui poggia detto pacco di riempimento, una griglia su cui poggia detta rete, i cannotti superiormente chiusi ed internamente vuoti 20 per la distribuzione del liquido a film in un sottostante fascio tubiero sui quali poggia detta griglia, una piastra tubiera superiore che è fissata alla parete di detto involucro, nella quale sono inserite le parti terminali superiori dei tubi di detto fascio tubiero, i cannotti essendo inseriti dentro i 25 tubi di detto fascio tubiero nella parte superiore di detta piastra tubiera, detto fascio tubiero, una piastra tubiera inferiore che è fissata alla parete di detto involucro nella quale sono inserite le parti terminali inferiori dei tubi di detto fascio tubiero, il mezzo di riscaldamento essendo introdotto nella 30 zona delimitata dall'involucro e da dette piastre tubiere superiore ed inferiore tramite un'apposita apertura dell'involucro esterno in corrispondenza di detto fascio tubiero e scaricato tramite un'apertura nella stessa zona.

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1 foglio disegni

Claims (9)

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1. Dispositivo per la distribuzione del liquido sotto forma di film sottile in un'apparecchiatura verticale di scambio termico comprendente un involucro esterno (1) fornito di una apertura (2) per l'introduzione del liquido da trattare, di un'apertura per lo scarico del liquido trattato, di un'apertura (3) per lo scarico di gas e dei vapori, di un'apertura per l'introduzione del mezzo di riscaldamento e di un'apertura per lo scarico dello stesso ed all'interno dall'alto verso il basso, un distributore di liquido (4) avente la funzione di sparpagliare il liquido per l'intera sezione trasversale interna di detto involucro e mezzi per sostenerlo, cannotti (7) internamente vuoti per la distribuzione del liquido a film in un sottostante fascio tubiero (12), forniti di fori tangenziali (9) nella parte mediana della parete laterale, una piastra tubiera (11) superiore che è fissata alla parete di detto involucro, nella quale sono inserite le parti terminali superiori dei tubi (12) di detto fascio tubiero, i cannotti (7) essendo inseriti dentro i tubi di detto fascio tubiero nella parte superiore di detta piastra tubiera, una piastra tubiera inferiore essendo fissata alla parete di detto involucro (1) nella quale sono inserite le parti terminali inferiori dei tubi di detto fascio tubiero, caratterizzato dal fatto che i cannotti per la distribuzione del liquido sono superiormente chiusi e provvisti di fori (8) per lo scarico dei gas e vapori sulla parete laterale in prossimità della testa e che detti cannotti (7) sostengono una griglia (6) costituita da barre (10) parallele e dette barre sostengono un letto di riempimento (5).

2. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove il letto di riempimento ha uno spessore da 500 a 2000 mm, preferibilmente di 1000 mm.

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RIVENDICAZIONI

3. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove i fori del cannotto per lo scarico dei gas e vapori sono in numero da 2 a 8.

4. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove i fori del cannotto per lo scarico dei gas e vapori provocano una perdita di carico da 0,98 a 19 600 Pa.

5. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove i fori del cannotto per lo scarico dei gas e vapori hanno l'asse perpendicolare all'asse del cannotto.

6. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove ciascuna barra è appoggiata su due file di cannotti adiacenti.

7. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove le barre sono appoggiate alla parete dell'involucro con le estremità appoggiate su mensole adatte.

8. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove il letto di riempimento è costituito da elementi di riempimento ed è sostenuto da una rete che a sua volta è sostenuta dalle barre.

9. Dispositivo come da rivendicazione 1 dove il letto di riempimento è costituito da uno o più piatti forati con fori da 5 a 10 mm.