SU1460570A1

SU1460570A1 - Evaporator/condenser for ammonia synthesis cycle

Info

Publication number: SU1460570A1
Application number: SU874278548A
Authority: SU
Inventors: Олег Синанович Чехов; Василий Дмитриевич Продан; Марина Леонидовна Монахова; Винь Шанг Данг
Original assignee: Московский Институт Химического Машиностроения
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к конденсаторам-испарител м (вторичным конденсаторам ) цикла синтеза аммиака и может быть использовано при создании теплообменной аппаратуры, примен емой в химической и нефтехимической промышленности. Изобретение позвол ет снизить металлоемкость конденсатора при уменьшении его гидрав§ (Л 4 Од сл чThe invention relates to evaporator condensers (secondary condensers) of the ammonia synthesis cycle and can be used to create heat exchanging equipment used in the chemical and petrochemical industries. The invention makes it possible to reduce the metal capacity of a capacitor while decreasing its hydrop g (L 4 Od

Description

лического сопротивлени и улучшить услови теплообмена. Циркул ционный газ подаетс по патрубку 2 в кольцевой канал 12, где охлаждаетс аммиаком, кип щим в межтрубном пространстве теплаобменных труб 8. Охлаждение газа происходит также путем отвода тепла к потоку газа, проход щему по трубам 7. Конденсат сливаетс в нижнюю часть корпуса 1, а газ подаетс в сепаратор 9, где окон . чательно осушаетс . Конденсат по трубе 19 сливаетс в нижнюю часть корпуса 1 и отводитс через патрубок 6. Газ после сепаратора 9 через патрубок 10 подаетс в трубы 7 зоны рекуперации холода, где нагреваетс и отводитс по патрубку 3. Жидкий аммиак подводитс в межтрубное пространство через патрубок 4, а об- разовавпшйс при его. испарении газообразный аммиак отводитс из кор- resistance and improve heat transfer conditions. The circulating gas is supplied through the nozzle 2 to the annular channel 12, where it is cooled with ammonia boiling in the annular space of the heat exchange tubes 8. The gas is also cooled by removing heat to the gas stream passing through the pipes 7. The condensate is discharged into the lower part of the housing 1, and the gas is fed to a separator 9, where there are windows. thoroughly drained. The condensate through the pipe 19 is discharged into the lower part of the housing 1 and discharged through the pipe 6. The gas after the separator 9 through the pipe 10 is supplied to the pipes 7 of the cold recovery zone, where it is heated and discharged through the pipe 3. Liquid ammonia is supplied to the annulus through the pipe 4, and having formed at his. By evaporation, ammonia gas is removed from the core.

пуса 1 через патрубок 5. Дл увели- 1ени теплоотдачи путем увеличени скорости движени газа в трубах 7 с учетом большего количества газа, проход щего в кольцевом канале 12, по сравнению с обратным количеством газа, проход щего в трубах 7, соотношение поперечного сечени кольцевого канала и труб 7 составл ет 1,3-1,8. Заданна степень рекуперации холода достигаетс при покрытии наружной поверхности труб 8 термоизол цией 1-3 на входном участке длиной 0,3-0,5 от общей длины труб 8. Снижение металлоемкости достигаете за счет исключени толстостенной оболочки высокого давлени выделен ных теплообменных труб зоны рекуперации холода, при этом в указанной зоне снижаетс гидравлическое сопротивление и улучшаютс услови теплообмена, 2- з,п.ф-лы, 2 ил.1 through nozzle 5. To increase heat transfer by increasing the gas velocity in pipes 7, taking into account the greater amount of gas flowing in the annular channel 12, as compared with the reverse amount of gas passing in pipes 7, the ratio of the cross section of the annular channel and pipes 7 are 1.3-1.8. The specified degree of cold recovery is achieved by covering the outer surface of pipes 8 by thermal insulation 1-3 at the inlet section 0.3-0.5 in length from the total length of pipes 8. Reducing metal intensity is achieved by eliminating the thick-walled high pressure shell of the selected heat exchange pipes of the cold recovery zone while at the same time the hydraulic resistance is reduced and the heat exchange conditions are improved, 2-c, pfl, 2 sludge.

1one

Изобретение относитс к конденсаторам-испарител м (вторичным конденсаторам ) цикла синтеза аммиака и может быть использовано при создании теплообменной аппаратуры, примен емой в химической, нефтехимической и других отрасл х промьш1ленности.The invention relates to evaporator condensers (secondary condensers) of the ammonia synthesis cycle and can be used to create heat exchange equipment used in the chemical, petrochemical and other industries.

Целью изобретени вл етс снижение металлоемкости при уменьшении гидравлического сопротивлени и улучшение условий теплообмена.The aim of the invention is to reduce metal consumption while reducing hydraulic resistance and to improve heat exchange conditions.

На фиг .1 представлен конденсатор- испаритель, общий вид; на фиг.2 узел 1 на фиг.1.Fig. 1 shows the condenser-evaporator, a general view; in FIG. 2, node 1 in FIG.

Конденсатор-испаритель содержит вертикально установленный корпус J с патрубком 2 подвода газа и патрубком 3 отвода газа, патрубком 4 подвода жидкого аммиака и патрубком 5 отвода газообразного аммиака. К нижней части корпуса 1 подключен патрубок 6 отвода сконденсированного аммиака . Внутри корпуса 1 размещены теплообменные трубы 7 зоны рекуперации холода и теплообменные трубы 8 зоны конденсации. Мейструбное пространство труб 8 сообщено с патрубками 4 и 5. В нижней части корпуса The condenser-evaporator contains a vertically mounted housing J with a gas inlet nozzle 2 and a gas outlet nozzle 3, a liquid ammonia nozzle 4 and an ammonia gas outlet nozzle 5. To the bottom of the housing 1 is connected to the pipe 6 outlet of condensed ammonia. Inside the housing 1 there are heat exchange tubes 7 of the cold recovery zone and heat exchange tubes 8 of the condensation zone. The socket space of the pipe 8 is reported with the pipes 4 and 5. In the lower part of the body

f,f,

установлен сепаратор 9 с выходным патрубком 10. Он установлен в пространстве 11 , сообщенном .с трубами 8 зоны конденсации газа. Теплообмен- ные трубы 7 размещены внутри тепло- обменных труб 8 с образованием кольцевого канала 12 между внутренней поверхностью труб 8 и наружной поверхностью труб 7 (фиг.2). Патрубок 2 подвода газа сообщен с пространством внутри кольцевого канала 12, а патрубок 3 отвода газа - с внутренним объемом труб 7. При этом указанный объем труб 7 соединен с выход- ным патрубком 10 сепаратора 9.a separator 9 is installed with an outlet nozzle 10. It is installed in the space 11 communicated with pipes 8 of the gas condensation zone. Heat exchange tubes 7 are placed inside heat exchange tubes 8 with the formation of an annular channel 12 between the inner surface of the tubes 8 and the outer surface of the tubes 7 (Fig. 2). The gas inlet pipe 2 communicates with the space inside the annular channel 12, and the gas outlet pipe 3 communicates with the internal volume of pipes 7. At that, the specified volume of pipes 7 is connected to the outlet pipe 10 of the separator 9.

Наружна поверхность труб 8 зоны конденсации покрыта термоизол цией 13 на участке, прилегающем к патрубку 2 подвода газа.The outer surface of the pipes 8 of the condensation zone is covered with thermal insulation 13 in the area adjacent to the gas inlet nozzle 2.

Отношение площади поперечного сечени кольцевого канала 12 к площади поперечного сечени теплообменной трубы 7 зоны рекуперации холода составл ет 1,3-1,8. Отношение длины участка трубы 8, покрытого термоизол цией 13, к общей длине трубы 8 зоны конденсации газа составл ет 0,3-0,5.The ratio of the cross-sectional area of the annular channel 12 to the cross-sectional area of the heat exchange pipe 7 of the cold recovery zone is 1.3-1.8. The ratio of the length of the section of pipe 8 coated with thermal insulation 13 to the total length of pipe 8 of the gas condensation zone is 0.3-0.5.

Трубы 7 закреплены в трубной ре- шетке 14, а трубы 8 - в трубках решетках 15 и 16, В центральной части сепаратора 9 размещены кольца Ра- шига 17, На наружной поверхности труб 7 могут быть выполнены кольцевые ребра 18. Сепаратор 9 снабжен трубой 19 слива конденсата, нижний конец которой расположен под уровнем конденсата в нижней части корпуса 1,Tubes 7 are fixed in a tube grid 14, and tubes 8 are in tubes of grids 15 and 16. Raschig rings 17 are placed in the central part of separator 9, Ring fins 18 can be made on the outer surface of tubes 7. Separator 9 is equipped with tube 19 condensate drain, the lower end of which is located below the level of condensate in the lower part of housing 1,

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Циркул ционный газ после первичной конденсации с температурой 28- через патрубок 2 поступает в кольцевой канал 12. Проход по нему сверху вниз, газ охлаждаетс аммиаком , кип щим при температуре - 40 С в межтрубном пространстве теплооб- менных труб 8 зоны конденсации газа. Охлаждение газа происходит также путем отвода тепла к потоку газа, проход щему по трубам 7. При охлаждении газа происходит конденсаци паров аммиака. Конденсат сливаетс в нижнюю часть корпуса 1, а газ с капл ми конденсата подаетс в сепаратор 9, где окончательно осушаетс , проход через кольца Рашига 17. От- сепарированный конденсат по трубе 19 сливаетс в нижнюю часть корпуса 1 и отводитс через патрубок 6.After primary condensation, the circulating gas with a temperature of 28 is fed through the nozzle 2 into the annular channel 12. Passing from top to bottom through it, the gas is cooled with ammonia boiling at –40 ° C in the annular space of the heat-exchange pipes 8 of the gas condensation zone. Gas is also cooled by removing heat to the gas flow through pipes 7. When the gas is cooled, condensation of ammonia vapor occurs. The condensate is discharged into the lower part of the housing 1, and the gas with condensate drops is supplied to the separator 9, where the passage through the Raschig rings 17 is completely dried. The separated condensate through the pipe 19 is discharged into the lower part of the housing 1 and discharged through the nozzle 6.

Газ после сепаратора 9 через патрубок 10 подаетс в трубы 7 зоны рекуперации холода. Проход внутри труб 7, газ нагреваетс до температуры 18-20 С и через патрубок 3 отводитс из корпуса 1. - The gas after the separator 9 through the pipe 10 is fed into the pipe 7 of the cold recovery zone. The passage inside the pipes 7, the gas is heated to a temperature of 18-20 ° C and through pipe 3 is removed from the housing 1. -

Жидкий аммиак подводитс в межтрубное пространство труб 8 через патрубок 4, образовавщийс при его испарении газообразный аммиак отводитс из корпуса через патрубок 5.Liquid ammonia is supplied into the annular space of the pipes 8 through the pipe 4, gaseous ammonia formed during its evaporation is discharged from the body through the pipe 5.

Выбор отношени площади поперечного сечени кольцевого канала 12 к площади поперечного сечени труб 7, составл ющий 1,3-1,8, обусловлен большим количеством газа, проход щего в кольцевом канапе 12, по сравнению с количеством обратного потока газа, проход щего внутри труб 7. Необходимо также увеличение скорости движени газа в трубах 7 дл е- личени теплоотдачи к обратному потоку газа, что способствует, .более полной рекуперации холода.The choice of the ratio of the cross-sectional area of the annular channel 12 to the cross-sectional area of the pipes 7, which is 1.3-1.8, is due to the large amount of gas flowing in the annular canape 12 compared to the amount of reverse gas flow inside the pipes 7 It is also necessary to increase the gas velocity in the pipes 7 in order to emit heat transfer to the reverse flow of gas, which contributes to a more complete recovery of the cold.

Покрытие наружной поверхности труб 8 термоизол цией J3 на входномThe coating of the outer surface of pipes 8 by thermal insulation J3 at the inlet

участке необходимо дл более полной рекуперации холода. Расчетные исследовани показали, что заданна степень рекуперации холода (60-70%) достигаетс при отношении длины участка трубы с термоизол цией.J3 к общей длине трубы 8 0,3-0,5.The plot is necessary for more complete recovery of the cold. Calculation studies have shown that a given degree of cold recovery (60-70%) is achieved with the ratio of the length of the pipe section with thermal insulation. J3 to the total pipe length 8 0.3-0.5.

Предложенный конденсатор-испаритель цикла синтеза аммиака позвол ет снизить металлоемкость аппарата за счет исключени толстостенной оболочки высокого давлени выделенных тегшообменных труб зоны рекуперацииThe proposed condenser-evaporator of the ammonia synthesis cycle reduces the metal consumption of the apparatus by eliminating the thick-walled high pressure shell of the dedicated tag exchange tubes of the recovery zone.

холода. При этом снижаетс гидравлическое сопротивление потоку газа и улучшаютс услови теплообмена в зоне рекуперации холода.cold weather This reduces the hydraulic resistance to gas flow and improves the heat exchange conditions in the cold recovery zone.

Claims

1. The condenser-evaporator of the ammonia synthesis cycle, containing a vertically mounted case with gas inlet and outlet pipes, liquid ammonia and ammonia gas outlet pipes, condensed ammonia outlet pipe connected to the bottom of the case,

and the heat exchange pipes of the cold recovery zone and the gas condensation zone located inside the casing, the annular space of the latter being communicated with the supply pipes

liquid ammonia and gaseous removal of ammonia, and a separator - with an outlet nozzle installed in the lower part of the body in space, connected with the pipes of the condensation zone

gas, characterized in that, in order to reduce the metal intensity while reducing the hydraulic resistance and improving the heat exchange conditions,

cold recovery zone pipes are placed inside the heat exchange tubes of the condensation zone with the formation of annular channels, the gas inlet pipe is in communication with the specified annular

channels, and the gas outlet nozzle with an internal volume of cold recovery pipes connected to the separator outlet, and the outer surface of the condensation zone pipes

thermally insulated in the area adjacent to the gas inlet

2. Condenser evaporator according to n.Ji

about the fact that

514605706

the ratio of the cross-sectional area is 3, the condenser-evaporator along n.J, or the annular channel to the area is different in that the length of the pipe section of the condensation zone

if the cold recovery zone is thermally insulated, it is 0.3-0.5 of the total pipe length.

cross section of the heat exchange pipe of the zone of rivers: em 1,3-J, 8.

.2