Циркуляционный смесительный аппарат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В Oi F 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3776130/23-26 (22) 31.07.84 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (72) Н. И. Бессарабов и Б. В. Кузьмин (53) 66.063 (088.8) (56) Штербачек 3. и Тауск П. Перемешивание в химической промышленности. — Л.:

Госхимиздат, 1963, с. 288, рис. 127. (54) (57) ЦИРКУЛЯЦИОННЫй СМЕСИТЕЛЬНЫЛ АППАРАТ преимущественно для проведения физико-химических процессов, содержащий два вертикальных трубчатых участка, плавно соединенных

„Я0„„1284591 А1 между собой верхним и нижним трубопроводами, и средство создания циркуляции потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, средство создания циркуляции потока выполнено в виде устройства для нагрева и устройства для охлаждения, установленных на вертикальных трубчатых участках, а верхний трубопровод размещен на расстоянии от их верхних торцов с образованием вверху трубчатых участков буферных полостей и снабжен уравнительными трубками, сообшающими его верхнюю точку с буферными полостями.

1284591

Изобретение относится к аппаратам для перемешивания реагентов, в частности жидкостей, эмульсий, суспензий, при проведении различных физико-химических процессов, и может быть использовано в нефтехимической, химической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата.

На чертеже изображен циркуляционный аппарат, продольный разрез.

Аппарат содержит два вертикальных трубчатых участка — подъемный 1 и опускной 2, плавно сопряженных между собой верхним 3 и нижним 4 трубопроводами, средство создания циркуляции потока, которое выполнено в виде устройства 5 для нагрева и устройства 6 для охлаждения, установленных на вертикальных трубчатых участках 1 и 2. Верхний трубопровод 3 размещен на расстоянии от верхних торцов трубчатых участков с образованием вверху этих участков буферных полостей 7 и 8 и снабжен уравнительными трубками 9, сообщающими его верхнюю точку с буферными полостями. Дополнительно циркуляционный аппарат имеет запорное устройство с манометром 10, воздушник 11, фланцевые разъемы 12, дренажное устройство с прочисткой 13, патрубок 14 входа, патрубок 15 выхода продукта, карманы для термопар (не показаны) .

В зависимости от назначения аппарата количество патрубков и их расположение может быть изменено применительно к конкретному проводимому процессу.

Устройства для нагрева и охлаждения выполняют роль теплового насоса. Плавно сопрягающиеся участки трубопроводов обеспечивают минимальное гидравлическое сопротивление. А буферные полости служат для компенсации температурных расширений среды и предотвращают аппарат от разрушения при проведении процесса с повышенными температурами и давлениями. Дополнительно буферные полости обеспечивают удобный доступ внутрь аппарата для осмотра и очистки.

Газовое пространство буферных полостей и верхняя точка верхнего трубопровода сообщаются между собой уравнительными трубками для выравнивания давлений

il в обеих полостях и удаления из колена газовых пробок, мешающих нормальной циркуляции смешиваемых реагентов.

Отсутствие уравнительных трубок приводит к нестабильной работе аппарата, вплоть до полного прекращения циркуляции. Причина в том, что в жидкости всегда имеется в растворенном виде незначительное количество воздуха и других газов. Растворимые газы при нагреве, особенно в момент пуска аппарата, выделяются из жидкости в первую очередь в подъемном участке. Скопившись в буферной полости подъем ного

5 !

О !

55 участка, газы создают давление, например, на 0,05 — О,1 кг/см больше, чем в буферной полости опускного участка (при давлении в аппарате 16 — 20 кг/см " и Т = 200 С). Это приводит к опусканию уровня жидкости в подъемном участке ниже образующей верхнего трубопровода, в результате чего циркуляция прекращается. Уравнительные трубки позволяют уравнивать давление в обеих полостях.

Для обеспечения максимально возможной скорости потока с целью предупреждения образования осадков на внутренней поверхности плавно сопрягающихся трубопроводов площадь поперечного сечения каждого трубопровода составляет 30 — 1ОУ/р площади участка с устройством для нагрева, т.е. подьемного. Конкретная величина площади сечения трубопровода подбирается расчетным путем или экспериментально в зависимости от вида твердой фазы, образующей осадок. Принимать площадь сечения менее

30 /o не рекомендуется из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления и, как следствие, падения объемной скорости циркуляционного потока, что подтверждается экспериментом. При отсутствии возможности образования осадков площадь сечения трубопровода может быть равной площади сечения подъемного участка. Принимать площадь сечения более 100 /> нерационально из-за конструктивных соображений и увеличения гидравлического сопротивления.

Аппарат может работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме.

Аппарат работает следующим образом.

Аппарат заполняют перемешиваемой средой до верхней образующей трубопровода 3 (или на 100 — 200 мм выше образующей) .

Затем к подъемному участку 1 с помощью устройства 5 для нагрева подводят тепловую энергию для обеспечения заданных рабочих условий. После подогрева аппарата до заданной температуры включают в работу устройство 6 для охлаждения опускного участка 2. Соотношение подводимого и отводимого тепла регулируется таким образом, чтобы разность температур между подъемным и опускным участками составляла, например, 5 — 10 С. В результате возникает движущий напор р, определяемый разностью давлений столба среды в опускном и подъемном участках, который можно определить по формуле

Лр = H (3"Д вЂ” 3 „), где Н вЂ” высота циркуляционного контура от нижней образующей трубопровода 4 до верхней образующей трубопровода 3;

Ъ", — плотность среды в опускном участке 2;

3;, — плотность среды в подъемном участке 1.

1284591

72

Редактор О. Бугир Текред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 7480/7 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Движущий напор создает упорядоченное движение среды (перемешиваемых реагентов) по замкнутому контуру, что и обеспечивает перемешивание при условии Ар) Ь h, где Л h — гидравлическое сопротивление движению среды, которое определяется по известным формулам гидравлики.

Смещение суспензий обеспечивается при дополнительном соблюдении условия W )i /, где Жс — линейная скорость движения суспензии в подъемном участке 1; Ws — скорость витания (транспортирования) частиц твердой фазы.

В предлагаемом устройстве осуществляется контакт смешиваемых реагентов без применения механических циркуляционных средств v. без использования воздуха или инертных газов, что исключает разрушение твердых частиц в суспензиях, влияние дополнительных элементов на перемешиваемую среду (окисление, унос, испарение жидкой фазы). При этом сокращаются эксплуатационные затраты на проведение процесса.