Способ перемешивания газа с жидкостью

 

СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ, включающий поцачу газа в аппарат и.циркуляцию жипкости через переливную пе{ гороаку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания и снижения энергозатрат, перемешивание ведут при отжхиении ббьема жидкости 6 аппарате к объему аппарата на уровне переливной перегородки, равном О,8-О,9.

- СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИН з

ÄÄSUÄÄ 1042781

В 01 F 3/04

С

)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, ""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3231193/23-26 (22) 06,01.81 (46) 23.09.83. Бюл, hh 35 (72) В. М. Сидоров, В. H. Добряков, М. П. Уманский, В. И. Лосик, Л. Д. Не стеров и П. В. Вострецов (53) 66.063 (088.8) . (56) 1. Патент Франции % 1554578, кл. G 06 f, 1969.

2. Патент.ГДР М 62304, кл. 12е 4/01, 1968. — AvAei арам (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ, включаюший по дачу газа в аппарат и.циркуляцию жидкости через перэливную перегородку, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса переме шивания и снижения энергозатрат, пере мешивание ведут при отношении обьема . жидкости в аппарате к обьему аппарата на уровне переливной перегородки, рав ном 0,8-0,9.

-0,9. стей и

ut а не м ра» ие иватьция рости и иперно, д» ржа» ра» равно, вня м ржание газа держание образующейся газожидкостной смеси непрерывно возрастает и составляет 5 % пляж/V д 1,0 и 32M3% и дшф,! V ö =0,72; дальнейшее: уменьше» ние объема жидкости в аппарате приводит к разрыву сплошности газожидкостно го потока при его повороте через верхний край переливной перегородки. Заполнение аппарата, соответствуюшее V /V „W 72, является минимально допустимым для

Целью изобретения является интенси фикация процесса перемешивания и сни жение энергозатрат.

Поставленная цель достигается .тем, . что согласно способу перемешивания газа с жидкостью, включающему подачу газа в аппарат и циркуляцию жицкости через переливную перегородку, переМешивание ведут при отношении объема жидкости з

1042781 2 . Изобретение относится к способам пе- аппарате-к объему аппарата на уровне ремешивания газа с жидкостью в емкостных переливной перегородки, равном 0,8

I,, аппаратах и может быть использовано в -На фиг. 1 изображена схема осуше

: химической, нефтехимической, микробио- . вления способа в аппарате с внутренн логической и других отраслях промышлен- 5 переливной кольцевой перегоропкой 1 ности, винтовой мешалкой, на фиг. 2 - завис

Известно, что эффективность протека мость газосодержания .от скорости во ния химической реакции:между газом. и духа; на фиг. 3 - зависимости мощи жидкостью, при прочих равных условиях, сти, потребляемой винтовой мешалкой в большой степени зависит от величины fthm и скорости реакции. от коэффициента э межфазной поверхности контакта, которая полнения аппарата. в основном определяется газосодержани- Аппарат заполняют жипкостью об ем жидкости, Газосодержание жидкости момЧ, меньшим его объема на уров зависит от способа перемешивания газа .. переливной перегородкиЧп„, При это

: с жидкостью, исходный уровень жидкости Н„ в аппа

Широкое распространение получил спо- те находится ниже уровня переливной соб перемешивания газа с жидкостью в перегородки Н,. Приводят во врашен аппарате путем циркуляции жидкости по винтовую мешалку 2. Поп ее воздейс замкнутому контуру через переливную вием жидкость поднимается по кольце перегородку и попачи.газа в аппарат. рц soft перегородке 1 и начинает перел

Известен способ, в котором циркуля ся через ее верхний край. В результа цию жидкости по замкнутому контуру осу этЬго возникает непрерывная циркуля ществляют с помощью различных турбин- жидкости s аппарате по замкнутому ных устройств. (1). контуру.

Однако недостатком этого способа g5 .. За счет достаточно высокой око является низкая удерживающая. способ-, циркуляции жидкости газ, заключенны ность по газу циркулирующего потока жид в объеме между исходным уровнем ж кости вследствие малой скорости цирку . кости в статическом состоянии Ц,„и ляции ее, создаваемой устройствами тур уровнем ее перелива через переливну бинного типа. 30 перегоропкуН<.,, увлекается, потоком

Известен также способ перемешивания жидкости, дисцергируется и равном газа с жидкостью, включающий подачу в ней расйределяется, образуя опноро газа в аппарат и циркуляцию жидкости ную газожидкостную смесь. Гаэосоде через переливную перегородку. Указан- ние жидкости при этом опрепеляется ный способ благодаря. довольно высоким, отношением обьема жидкости в аппа 35 скоростям циркуляции жидкости, создава те Ч =H к обьему газожипкостной емой винтовой мешалкой, позволяет смеси Ч-,„=Н Р„, образующейся при увеличить. удерживающую способность . циркуляции жидкости. Пля одинаково жидкости по газу, а следовательно, и сечения аппарата газосодержание 9 ее газосодержание (2g . 4 отношению высот Н к Н, х.

Наяоотатком этого ояоооба яаяяатоя невысокое газосопержание жидкости 5-6% V=

Нг,а и большая зависимость газосодержанияот расхода газа через аппарат, а также . При eaHGaHeHHN аппарата выше уро значительные энергозатраты. Это обьяс переливной перегородки в статическо няется тем, что при осуществлении спо состоянии (Ч„ Ч„„, 7 1,2) газосоде

45 соба объема жипкости поддерживают циркулирующей жидкости без подачи равным или большим объема аппарата на в аппарат равно нулю. По мерв умен уровне переливной перегородки. ния объема жидкости s аппарате газ

3 1042 обеспечения эффективного перзмешивания газа с жидкостью. Таким образом, при изменении отношения Ч /Ч„„от 1,2 до 0,72 гаэосодержание циркулирующего.. потока может меняться от 0 по 33%. В диапазоне V /Ч„ц, =0,8-О,9 обеспечивается эффективное перемешивание газа с жидкостью и достигается высокое газосодержание 15 — 25% циркулирующего потока образующейся газожипкостной . $Q смеси даже беэ подачи газа. Причем по»

Ъ дача газа в аппарат в этом случае мало влияет на величину суммарного.газосодериания, повышая его на 2-5%. Таким: образом, предлагаемый способ перемеши вания газа с жидкостью путем циркуля ции ее через переливную перегородку при поддержании величины 1заполнения ап% парата в диапазоне Ч /Чп =б,8-0,9 поз- -. волит значительно повысить газосопержа 2О ние жидйости и снизить расход газа для получения требуемой величины газосодержания, т.е. снизить энергозатраты.

Заданный объем жидкости в аппарате при циркуляции ве по замкнутому конту 2 ру поддерживают известными способами, регулируя, например, скорость вывода жидкости из емкости по весу столба газожипкостной смеси или используя свободный перелив с заданной высотой перелива Н,, как показано на фиг. 1.

Пример 1 . Проводят переме шивание воздуха с водой в аппарате обьемом 200 л и диаметром 400 мм, имеющем кольцевую перегородку пиамев ром 250 м и винтовую мешалку диамет . 3S ром 150 мм с шаговым отношением винтовой мешалки 0,8. Частота вращения вала мешалки составляет 46,7 1/с.

Скорость воздуха, отнесенную к попереч . 4О ному сечению корпуса аппарата, Ме няют от О до 0,07 м/с. Отношение ме няют от 1,2 по 0,75.

На фиг. 2 приведены опытные зави симости газосодержания от скорости воэ духа в аппарате для различных его еа . полнений: 1 -.Чк/Чпй 1,2; 2 1/ /Чпд=1,0; 3 /Чпд=Оф9 4е ;4 -Ч /V„ ô88ý ;5

М /Чщ, =0,85; 6 -Ч®/ д=0,82; 50

7 Чж:/Яви=О,78; 8 -1 V„„W,75.

Гаэосодержание при заполнении аппа рата йа уровне или выше уровня перелив ной перегородки составляет 0«15% и зависит от скорости воздуха (крийыв 1:55 и 2).

При /,„ / /,ф 1,0 газосодержание жид .: кости значительно возрастает и в мвиь

781 4 шей степени зависит от скорости воздуха в аппарате. B предлагаемом.диапазоне1/ /V =0,8 - 0,9 (кривые 4-7) обеспечивается эффективное перемешивание и высокое газоссдержание 17-30%.

Пример 2 . Проводят процесс гиприрования водного раствора глюкозы в аппарате объемом 0,63 м с внутренней кольцевой переливной перегородкой и винтовой мешалкой. Исходный уровень раствора глюкозы в статическом состоянии устанавливали ниже переливной перегородки на 500 мм. Водород для гиприрования глюкозы подавали в газовую фазу аппарата. Давление в ап- . парате составляет 60 кгс/см2. Процесс периодический без протока жидкости.

После выключения винтовой мешалки водород, нахопящийся в обьеме между исходным уровнем раствора глюкозы в аппарате и уровнем перелива вго через кольцевую перегородку, вовлекается в циркуляцию .и писнергируется в растворе

Среднее гаэосопержание составляет 20%.

Благодаря высокому газосопержанию уменьшился расхоп водорода. При этом расход водорода определяется только скоростью химической реакции. В этих условиях продолжительность процесса гиприрования не превышает 1,2-1,5 ч.

В случае же ведения процесса при исходном уровне раствора глюкозы выше переливной перегородки, несмотря на значительное увеличение расхода водорода сверх потребности химической реакции, газосодержание жидкости впвов: меньше, а продолжительность процесса составляет 2,0 - 2,5 ч, 1

Проведены испытания на различных срепах: гиприрование водного раствора глюкозы в аппарате РГ 0,63-6,4 объемом 0,63 м ; восстановление нитросоединений водородом в аппарате РГ 2,55,4 обьемом 2,,5 мЗ; сульфирование масел углекислым газом в аппарате РГ 4-.

0,6 объемом 4 м .

В результате проведения испытаний установлено, что во всех аппаратах независимо от состава рабочей среды имеет место одинаковый экстремальный характер зависимости мощности, потребляемой винтовой мешалкой, от коэффициента заполнения с явно выраженным минимумом в диапазоне (0,8 - 0,9) К (фиг. 3); аналогичный вид имеет зависимость времени реакции от коэффициента запол

1042781 нения аппарата К, Минимальное время реакции постигается также при К=0,80,9, а величина его определяется кинетикой процесса (фиг. 3).

Таким образом, преилагаемый способ неремешивания газа с жидкостью позво ляет значительно интенсифицировать процесс и снизить энергрзатраты.

1042781

N абдт

ВНИИПИ Заказ 7181/8 Тираж 668

Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

МФ

ar 10

За жииосОРИ Ц= (Я Р ((К)р иОя чРикья фйl осущест8леиии газо-жидкосщкых процессо8 ма различных федак Р акиараячах А"Р.И-6.4, РГ2,5-6.Ф и РГМ-0.6