Способ сепарации газожидкостного потока

 

Изобретение относится к способам сепарации газожидкостного потока в химической, микробиологической и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повьшезше производительности и эффективности сепарации газа, обладающего парамагнитными свойствами. Газожндкостный поток направляют под острым углом на фильтрующий элемент. Б потоке создают магнитное поле с максимальным значением напряженности в области после фильтрующего элемента. Прошедший через фильтр парамагнитный газ нагревают до температуры-вьш1е точки Кюри. Магнитное поле предпочтительнее создавать электромагнитом. Це,песообразнб также использовать периодическую очистку фильтра промывочной жидкостью , которая подается в напр нлешп, обратном направлению движения газа. 1 3.п. ф-лы, 2 ил. S (Л е со о: О 05 со

о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 D 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4099754/31-26 (22) 30.05.86 (46) 23.12.87. Бюл. У 47 (71) Московский институт. химического машиностроения (72) M.Ì.Èçìàéëoâ и А.M.Êóòåïîâ (53) 66.066.8(088.8) (56) Патент Англии Ф 1401382, кл. BIN, 1975. (54) СПОСОБ СЕПАРАЦИИ ГАЗОЖИДКОСТНОГо ПотбКА

{57) Изобретение относится к способам сепарации газожидкостного потока в химической, микробиологической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение произ„„SU„„1360769 А1 водительности и эффективности сепарации газа, обладающего парамагнитными свойствами. Газожидкостный поток направляют под острым углом на фильто рующий элемент. В потоке создают магнитное поле с максимальным значением напряженности в области после филътрующего элемента. Прошедший через фильтр парамагнитный газ нагревают до температуры. выше точки Кюри. Магнитное поле предпочтительнее создавать электромагнитом. Целесообразнб также использовать периодическую очистку фильтра промывочной жидкостью, которая подается в напр .нлении, обратном направлению движения газа.

Я

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1360769

Изобретение предназначено .для сепарации газожидкостного потока, в том числе для пеногашения, и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение производительности и эффективности сепарации газа, обладающего парамагнитными свойствами.

На фиг.1 представлена схема устройства, осуществляющего способ се-. парации газожидкостного потока; на фиг.2 — вид А на фиг.1.

Устройство для осуществления способа сепарации газожидкостного потока включает в себя трубопровод 1, полюса магнита 2, расположенные таким образом, что максимальная напряженность магнитного или электромагнитного поля создается в области после фильтрующих элементов 3. Отсепарированную жидкость отводят через патрубок 4„ а газ нагревают нагревателем

5 и отводят по трубопроводу 6. Такое устройство может быть установлено на выходе из аппарата, например ферментера, при этом жидкость можно возвращать в ферментер, а газ сбрасывать в атмосферу.

Способ сепарации газожидкостного потока осуществляют следующим образом.

Газожидкостный поток поступает по трубопроводу 1 и достигает фильтрующих элементов 3, отталкивающих жидкость. Фильтрующие элементы могут быть изготовлены в виде пористых пластин или в виде двух и более сеток, между которыми целесообразно поместить насадку в виде отталкивающих жидкость волокон, имеющих преиму. щественное расположение под углом к потоку с наклоном в направлении движения потока. Жидкость при этом.увлекается в нижнюю часть фильтрующего элемента, где расположен выходной патрубок 4 для жидкости. Газ, обладающий парамагнитными свойствами, притягивается полюсами магнита, при этом он стремится попасть в область с максимальным значением напряженносTH магнитного поля (созданного полюсами магнита), находящуюся за фильтрующими элементами.

Использование для создания магнитного поля электромагнита удобнее, так как позволяет плавно регулировать процесс в зависимости от технологических условий. Затем газ нагревают электрическим или иным нагревателем и удаляют.

При прохождении парамагнитного газа через фильтрующий элемент на него действует дополнительная сила, способствующая преодолению гидравлического сопротивления фильтра. Создание максимального значения напряженности . в области после фильтрующего элемента способствует прохождению газа через фильтр, так как парамагнитный

11- газ стремится попасть в область с максимальным значением напряженности.

Такое взаимное расположение магнитного поля и фильтра равносильно снижению гидравлического сопротивления фильтра и способствует повышению про,изводительности процесса.

Создание максимального значения напряженностИ магнитного поля перед фильтром затруднило бы прохождение

25 газа через фильтр, что привело бы к снижению производительности. Если газожидкостной поток при этом нагревать, эффективность сепарации резко снижается. Поэтому максимальное знаЗ0 чение напряженности магнитного поля необходимо создавать в области после фильтра и нагрев осуществлять также в этой области.

Нагрев парамагнитного газа до температуры вьппе точки Кюри (для кислоо рода выше 80 C) необходим для того, чтобы создать конвективный поток газа. Холодный парамагнитный газ (для кислорода ниже 80 С) притягивается о через фильтр в область с максимальным значением напряженности магнитного поля. Нагревание газа до температуры выше точки Кюри приводит к тому, что исходный парамагнитный газ приоб45 ретает диамагнитные свойства и выталкивается из магнитного поля. Под действием этой выталкивающей силы возникает термомагнитная конвекция газа.

Отсутствие нагрева выше точки Кюри привело бы к "закупорке" трубопровода парамагнитным газом и затруднило процесс сепарации. В случае работы с продуктами, которые быстро заг-. рязняют фильтр, целесообразно использовать периодическую очистку фильтра путем пропускания через него в направлении, обратном направлению газа, промывочной жидкости. Нагревание выходящего из аппарата газа, например

° 3 !360 из ферментера, может способствовать его стерилизации или обеззараживанию, что важно с точки зрения защиты окружающей среды.

Пример 1. Пена образовывается при барботировании в аппарате раствора пенообразователя ПΠ— ЗА. Фильтр из несмачиваемого материала установлен в выходном патрубке, в который поступает пена. Для барботирования используют азот, магнитная восприимэ чивость которого 0,58 10 м кг. с.

Перепад давления в выходном трубопроводе из аппарата до и после фильтра составляет 0,100 атм. Наложение магнитного поля вызывает некоторое увеличение перепада давления до

0,101 атм.. Нагревание газа до 100 С не изменяет ход процесса. Пена гасит- 20 ся на фильтрующих элементах.

Пример 2. Условия образования пены аналогичны примеру 1, но взамен азота для пенообразования используется воздух, магнитная восприимчивость которого 30,8 10 м кг с.

3 Без наложения магнитного поля перепад давления на фильтрующем элементе составляет 0,100 атм. Нагрев газа в области после фильтрующнх элементов 30 (без наложения магнитного поля) практически не влияет на изменение перепада давления. При наложении магнитного поля напряженчостью 50 10 А/м без нагрева перепад давления состав3.> ляет 0,097 атм. При одновременном наложении магнитного поля и нагреве гао за до 85 С наблюдается снижение перепада давления на фильтре до 0,080 атм.

1.7

Снижение перепада давления на фильт- 40 ре объясняется наличием в воздухе парамагнитного газа — кислорода. Точка

Кюри для кислорода соответствует

80 С. Эффективность пеногашения по сравнению с предыдущим гримером выше. 45

Пример 3. Условия образования пены аналогичны примерам 1 и 2.

Для барботирования используется технический кислород (95Z). Магнитная проницаемость чистого кислорода составляет 146 10 м кг-с. Нагрев газа

3 до 100 С без наложения магнитного поо ля не сказывается на перепаде давления на фильтре и составляет 0,100 атм.

При наложении магнитного поля напряженностью 50 10 А/м и нагреве отхо3 дящего газа до 90 С (выше точки Кюри. для кислорода) перепад давления на фильтре снижается до 0,090 атм. Эф 69

4 фективность пеногашения по сравнению с примером 1 увеличивается, что позволяет увеличить производительность процесса почти в 3 раза.

Эксперименты при культивировании пекарских дроюкей (Saccharomyces се—

revisiae) показывают, что увеличение концентрации кислорода в воздухе, подаваемом на аэрацию, позволяет увеличить производительность процесса выращивания дрожжей в 2-10 раз. По Мере увеличения концентрации кислорода в подаваемом на аэрацию воздухе эффективность процесса пеногашения по предлагаемому способу возрастает, что ПОЗВОляло пОВь1сить производитель ность процесса. Кроме того, это позволяет уменьшить расход газа, подаваемого на аэрацию, и, следовательно, уменьшить пенообразование. Эксперименты показывают вь;сокую эффективность использования способа сепарации газожидкостного потока при аэрации некоторых микробиологических процессов воздухом с повьппенным содержанием кислорода.

Экономический эффект от внедрения изобретения достигается за счет того, что повьппение эффективности сепарации газожидкостной системы позволяет увеличить производительность технологического процесса и повысить качество конечного продукта. Предлагаемый способ может быть использован в таких случаях, когда применение других способов неэффективно, например при извлечении пузырьков воздуха из вязких жидкостей.

К преимуществам предлагаемого способа сепарации газожидкостных потоков относятся простота и надежность конструкции, возможность плавной регулировки процесса за счет изменения напряженности магнитного поля. Способ легко поддается автоматизации.

Формула и з обретения

1. Способ сепарации газожидкостного потока, включающий пропускание потока через фильтрующие элементы из несмачнваемого материала, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности сепарации газа, обладающего парамагнитными свойствами, на поток накладывают магнитное поле с максимальным значением напряженности в области после фильтрующих элементов, после чего газ Яагревают до

ФигЛ по 1ернутс

Составитель О.Калякина

Техред N.Ìoðãåíòàë Корректор С.Иекмар

Редактор П. Гереши

Заказ 6174/9

Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий (113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 1360769 6 температуры выше точки Кюри пара- дическую очистку фильтрующих элеменмагнитной составляющей газа. тов промывочной жидкостью в направле" е 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю — нии, обратном направлению движения шийся тем, что производят перио- газа.