Способ струйного смешения газообразных и жидких реагентов

 

СПОСОБ СТРУЙНОГО СМЕШЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ, включающий инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужающемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса смешения , поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют и расширение газожидкостной среды осуществляют в. диффузоре. СО со ел оо ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН ((9) (И) з(5В В 01 F 3/О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ HSOEiPETEHHA И ОТНРЫТИЙ ф. 3

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ к АВТорсКОМУ свидетельству

Сй е (21) 3255755/23-26 (22) 27.02.81 (46) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72) Я.С. Теплицкий, И.Г. Вургафт, Е.А. Цукерман, Г.A. Горбенко, В.Г. Селиванов и С.Д. Фролов (53) 66.063(088.8) (56) 1. Соколов E.ß., Зингер Н.N.

Струйные аппараты. М., 1970, с. 72.

2. Патент Англии Р 1019204, кл. В 1 С, .1966. (54)(57) СПОСОБ СТРУЙНОГО СМЕШЕНИЯ

ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ, включающий инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужающемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса смешения, поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют и расширение газожидкостной среды осуществляют в диффузоре.

1039539

50 ич ю ю Т

Сопло

13,3 26,7

Пульсационный режим

0,38

Сужаюцееся

Сужающе-расширяющееся

1,73

4,22

2,81

0,91

0,42

Изобретение относится к технологии смешения реагентов, находящихся в газообразном и жидком состояниях, и может быть использовано в различных областях химической технологии. 5

Известен способ смешения газовых и жидкостных потоков в струйном аппарате, согласно которому активным потоком является газ или жидкость, т.е. активный поток состоит из одной фазы. Активный поток подают через сопло в камеру смешения, где происходит обмен количеством движения с пассивным потоком и выравнивание их параметров. Смесь из камеры смешения направляют в диффуэор, где кинетическая энергия потока преобразуется в энергию давления и направляется затем потребителю f1 ).

Недостатком этого способа является низкая эффективность процесса вследствие ударных потерь из-эа большой разницы скоростей потока на входе в камеру смешения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ струйного смешения газообразных и жидких реагентов, включающий инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением га- ЗО эожидкостной смеси в сужающемся сопле и инжекцию добавочного реагента полученной средой 2 j.

Для обеспечения стабильного истечения газожидкостного потока и рав- . 35 номерного каплеобраэования жидкости создают условия, когда давление перед соплом по крайней мере в 2 раза превышает давление после сопла на его выходе потока. Сопло начина-; 4p ет работать в пульсационном режиме и вместе равномерного двухфазного потока иэ него истекают чередующиеся сгустки жидкости и порции газа, что не может обеспечить нормальной работы струйного аппарата„

Цель изобретения — повышение эффективности процесса смешения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу струйного смешения газообразных и жидких реагентов, включающему инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужаюцемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют и расширение газожидкостной срецы осуществляют в диффузоре.

На чертеже схематически изображен струйный аппарат с, характерными сечениями проточной части (А-A

Б-Б; В-Вр Г-Г; Д-Д ), используемый для осуществления способа.

Аппарат содержит смеситель 1 для предварительного смешивания активного гаэоврго реагента и добавляемого распыленного потока жидкого реагента с получением двухфазного . потока газожидкостной среды, поступающего в сужающееся сопло 2. Двухфазная смесь, выходя иэ сужающегося сопла 2, расширяется в диффузоре 3 н подсасывает пассивный поток добавочного реагента через сопло 4, который перемещается с двухфазной смесью в камере смешения 5. Выравнивание скоростей потоков происходит в камере смешения 5 и диффуэора 6.

Пример. 234 кг/ч водорода, имеющего параметры: Р = 40-.10 Н /м

T = 373 К, смешивают перед сужающимся соилом 2.с 5800 кг/ч фенола (Г:Ж=1:20 ), имеющего Т=373 K. Смесь подают в сужающееся сопло 2. На выходе из сопла 2 и диффуэора 3 водородофенольную смесь, представляющую собой двухфазный поток, подсасывают циркуляционным газом, состоящим в основном из водорода. В камере смешения 5 и диффуэоре 6 реакционная смесь сжимается до 3-3,5ю

10 Н/м2 и поступает в реактор гидрирования, Поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют на отдельные струйки, ксторые как бы "слиэываются" потоком газа и разбиваются затем на калли, которые в дальней,шем не коагулируются в сгустки, а разгоняются газовым потоком в сужаюцемся сопле 2 и диффуэоре 3.

В табл. 1 показан объемный коэффициент инжекции отношение объема инжектируемого потока к объему рабочего потска > = †" в зависимости

Чю от отношения давлейий (рабочего к инжектируемому Рр/Р, )для суживающегося и сужающе-расширяюцегося (с диффузором )сопел экспериментального струйного аппарата.

Таблица 1.

1039539 снизив тем самым разность их скоростей и их ударные потери.

Как показывают опытные данные, создание стабильного двухфазного потока, снижение ударных потерь обеспечивает стабильную работу струйного аппарата при весьма широких, практически любых соотношениях жидкость — гаэ.

Степень расширения

1,68

1,70

1,40

1,08

1,08

0,48

0,75

0,21

1,92

1,70

1,75

1,10

0,7

1,6

1,35

0i33

1,82

100

2,15

1,45

0,75

0,61

1,81

1,69

U» коэффициент инжекции, равный отношению массы инжектируемого потока .к массе рабочего потока. Р давление-смешанного потока на: выходе из струйного аппарата. с

- Hs таблицы видно, что струйный. ших степеней сжатия пассивного аппарат с двухфазный рабочим пото- .,газа, -чем с. газовым рабочим, ком позволяет. достичь ;балл - ... потоком.

:ВНИИПИ Заказ 6775/5 1ираж 688 Подписное

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Нровктнав 4

Как видно из табл., 1, отношение давления P /Р > 2 при сужающемся, сопле не обеспечивает нормальной работы аппарата в то время, как при сужающе-расширяющемся сопле коэф-. фициент инжекции растет с ростом Р !Р . . 5

Из сопла 2 и диффуэора 3 выходйт газожидкостная смесь, в которой мельчайшие капли жидкости равномерно распределены в газовом потоке, в результате чего смесь может служить 10 значительно более эффективным рабочим потоком струйного аппарата, чем тот же самый гаэ без жидкости (см., табл. 2 ). В результате подачи потока жидкости, предварительно 15 разбитого на отдельиые струи, в ак-., тивный газообразный поток снижается скорость последнего на входе в камеру смешения и ее можно приблизить к скорости пассивного потока, В табл. 2 приведены параметры работы струйных аппаратов с газовым и двухфазным рабочими потоками.

Степень расширения в соцле рабочего потока для обоих аппаратов равна

20, 50 и 100. Условием сравнения работы струйных аппаратов с газовым и двухфазным рабочими потоками является равенство давлений газа и. двухфазной смеси перед активными соплами аппаратов. таблица 2.