Способ регулирования газопроницаемости слоя сыпучих материалов

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ СЛОЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ , включающий разделение его компонентов по крупности и их последукицую двухслойную укладку, о т л ич ающи и ся тем, что, с целью увеличения количества газа, вступающего во взаимодействие со слоем при повьппении его газопроницаемости, определяют сорбциониую активность всех компонент, после чего структуру суммарного слоя формируют таким образом, чтобы в каждом из составляющих присутствовала хоть одна компонента с неравной нулю сорбционной активностью, при этом нижним по ходу газа укладывают слой с низкой газо§ проницаемостью, а разность высот верхнего и нижнего слоев выдерживают (Л равной обратному значению величины сорбционной активности нижнего слоя.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5ц4 С 22 В 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3695590/22-02 (22) 31.01.84 (46) 23.09.85. Бюл. 35 (72) А.Г.Захаров, В.О.Вейшедель, Б.Г.Пластинин и С.В.Лагутин (71). Химико-металлургический институт АН КазССР (53) 622.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 265134, кл. С 22 В 1/20, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 827571, кл. С 22 В 1/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1059013, кл. С 22 В 1/16, 1982. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ СЛОЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий разделение его комÄÄSUÄÄ 1180395 А понентов по крупности и их последующую двухслойную укладку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения количества rasa, вступающего во взаимодействие со слоем при повышении его газопроницаемости, определяют сорбционную активность всех компонент, после чего структуру суммарного слоя формируют таким образом, чтобы в каждом из составляющих присутствовала хоть одна компонента с неравной нулю сорбционной активностью, при этом нижним по ходу газа укладывают слой с низкой газопроницаемостью, а разность высот верхнего и нижнего слоев выдерживают равной обратному значению величины сорбционной активности нижнего слоя.

1180395 2

= Г г, а для более газопроницаемого давление над слоем, Р— давление под ним.

5 Проведя подстановки в уравнение (2), получают

= (Ро о(Ро Гн г- о(Рмтк+

4 Рилакс Гр.r или

n> — и„= о (1-Г,„, ) (P — P ). (3)

Анализируя уравнение (3), видим, что его правая часть отрицательна (Ы(1-Г„ ),всегда больше нуля, а

P s — P „(0), значит n> — и., <О, 15 т ° е. при загрузке менее газопроницаемого материала в нижний слой увеличивается по сравнению с обратной загрузкой количество молекул газа, вступивших во взаимодействие

20 с частицами материала. Выражение (3) применимо для слоев единичной длины.

С учетом различия их высот последнее примет вид где 6 — высота слоя с высокой ras,ã зопроницаемостью; — общая высота слоя; — высота слоя с низкой газоН.г

30 .проницаемостью, г-м

Условие максимальности n - n

1 выполняется при

Изобретение относится к области подготовки сырья и может использоват ся в металлургической и химической промышленности, т.е. на всех агрегатах, работа которых основывается на,взаимодействии газового потока со слоем сыпучего материала (агломерационные машины, шахтные печи, слоевые химические реакции).

Цель изобретения — увеличение количества газа, вступающего во взаимо действие со слоем при повышении его газопроницаемости.

Сорбционную активность материала Г определяют, вводя в его слой определенное количество N газа и фиксируя одновременно на выходе из слоя количество прошедшего И„, по формуле

Г—

6 где N — количество сорбированного (Ns — Ип)

При линейностй изотерм сорбции количество поглощенных слоем единичной длины молекул рассчитывается по закону Генри

N = Г Ив, (1) где N — количество поглощенных сло( ем молекул;

à — коэффициент Генри (сорбцион ная активность);

N — количество введенных в слой о молекул.

При двухслойной загрузке количество молекул, прошедших через верхний слой, равно

И = И, — Гв.г. Ив где à — коэффициент Генри (слоя с

s.ã высокой газопроницаемостью).40

Это количество молекул входит в нижний слой, сорбируется в нем

И вЂ” 1 к г N (1 rsr)9 где à — коэффициейт Генри (слоя с

Н,t низкой газопроницаемостью). 45

Суммарное количество молекул газа сорбированных слоем, равно сумме N и . N, т.е.

Гн.г И s + Гв.г И в „г Гв.г И s

При обратной загрузке слоев материала 50

n = ГвгИв I H.ãN6 — Гвг Г Ns

Разница их

1 I

И в(в.г- Гв,г. "H.r "в.г+

+ rS.r P„ã+ "н.г r„.r ).

Так как коэффициент Генри линейно 55 зависит от давления Г = olP, то для менее газопроиицаемого материала эта зависимость позволяет записать Г„„

f .— E (5)

sг н г Г„

Следует оптимально выдерживать такие высоты слоев с высокой и низкой газопроницаеиостью, чтобы их разница была равна обратной величине коэффициента Генри для слоя с низкой газопроницаемостью.

Пример 1. Предлагаемым способом проводят регулирование газопроницаемости слоя сыпучего материала, состоящего из двух компонент

Лисаковского обжиг-магнитного (ЛОИК) и гравитационно-магнитного (ЛГИК) концентратов. Исследуют три способа загрузки — внизу крупный материал (ЛГИК), вверху мелкий (ЛОИК); внизу мелкий материал, вверху крупный; смешанная загрузка — обе компоненты равномерно перемещены друг с другом.

При раздельной загрузке высота слоя мелкого материала 50 мм, крупного 100 мм. Разделение материалов проводят на ситах, а перемешивание— на лабораторном тарельчатом окомкоКоличество сорбированного газа, X

Газопроницаемость, м с /Ра 108

Скорость гелия, мм/с

СО т Воздух

Водород

I II

I II I II

z (zz

6

6

4,9

4,9

4,9

4,9

4,9

О 68

8 72

17 78

21 80

11 85

6

6

10 74

9 77

15 80

31 78

24 65

10 59

16 76

12 77

20 79

22 82

12

19

23

27

4,9

21 83 8 80

41 86

3 1180 вателе. Газопроницаемость определяют по стандартной методике.

Сорбционную активность каждой компоненты по отношению к заданному газу (СО, Н и воздух) определяют t пропуская через ее слой высотой

100 мм поток гелия, в который им пульсно вводят 20 см исследуемого газа. Количество его на выходе фиксируют детектором хроматогра- t0 фа ЛХМ8-МД. В данном случае сорбционная активность обеих компонент сыпучего материала по отношению ко всем изучаемым газам не равна нулю.

Результаты экспериментов по опре- t5 делению газопроницаемости и количества сорбированного газа при различных скоростях газоносителя. сведены в табл. 1, где I — внизу крупный материал (ЛГМК), II — внизу мелкий материал (ЛОМК), III — смешанная загрузка.

Анализ табл. 1 показывает, что раздельная загрузка материалов при- 25 водит к повышению газопроницаемости, а при формировании структуры суммарного слоя по предлагаемому способу увеличивается количество газа, всту- пившего во взаимодействие с поверхностью частиц слоя.

Пример 2. Предлагаемым способом проводят формирование структуры суммарного слоя из ЛОМК и ЛГМК с подбором оптимального соотношения

35 высот составляющих слоев по уравнению (5). Перед экспериментом определяют коэффициент Генри слоя из мелких частиц по отношению к Н, СО, воздуху. Для исследованных газов численные значения оказываются близкими и их среднее значение равно 50 м . Тогда при длине слоя

395 4

ЛГМК 0,085 м слой ЛОМК необходимо взять длиной 0,085 — E< i= 0,02 или 3р = 0,065 м. Высота суммарного слоя равна 15 см, т.е. такая как и в предыдущем случае.

Полученные по определению количества газа, вступившего во взаимодействие со слоем, результаты приведены в табл. 2.

Анализ табл. 2 показ; вает, что переход к структуре слоя, сформированной по предлагаемому способу, позволяет значительно увеличить количество газа, вступившего во взаимодействие с частицами материала.

Причем разница в количествах сорбированных газов при их загрузке по первому и второму способам в среднем составляет для водорода, СО и воздуха 58, 63 и 697.

Эти цифры в примере 1, когда не производят подбор оптимального соотношения между высотами составляющих слоев, соответственно равны 55, 59 и 667, т.е. эффективность подбора предлагаемого соотношения между высотами слоев равна в данном случае

3 — 4X °

При отклонении от оптимального соотношения в сторону увеличения высоты слоя с низкой газопроницаемос(8 = 7,5 см; 0„„= 7,5 см) меченная разница в количествах сорбированных газов меньше, чем в оптимальном случае и равна 51, 56 и 607.

Применение предлагаемого способа при формировании структуры слоев сыпучих материалов обеспечивает повышение в 2-4 раза количества газа, вступающего во взаимодействие с его частицами, при сохранении эффекта ,повышения газопроницаемости по сравнению со смешанной загрузкой.

Т а б л и ц а 1

1180395

Таблица 2

Количество сорбированного газа, %

Газопроницаемость, м с/Pa - 10

Скорость гелиями мм/с

Водород

СО Воздух

J T

I II

I II I II

I II

5,1

5,1

5,1

5,1

5,1

5,1

5,1

27 36

5,1

5,1

5,1

5,1

45 89

Редактор Н.Гунько

Заказ 5855/23 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

12 75

11 80.

18 80

30 85

32 84

5 60 0 70

6 75 7 72

10 80 15 80

23 80 18 84

20 84 12 85

20 83 10 85

Составитель В.Чижикова

ТехредЖ.Кастелевич Корректор И.Муска