Способ подачи газа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способу подачи газа в барботажный реактор и конструкции барботера, работающего в режиме барботажа.газом смеси жидкости с суспендированными в ней частицами твердой фазы , способной осаждаться и позволяет повысить качество продукта путем более равномерного распределения в нем твердых частиц.и увеличить производительность путем совмещения процесса очистки от слоя осадка с работой в барбртажном режиме . Способ подачи газа состоит во вводе его в нижнюю часть реактора в направлении сверху вниз в виде отдельных струй. Новым в способе является то, что скорость газа устанавливается в зависимости от плотности жидкости газа и от скорости оседания частиц твердой фазы. Барботер для реализации этого способа выполнен в виде отдельных цилиндрических сопел, соединенных входным коллектором. Новым в барботере является то, что диаметр сопел определяется в зависимости от расстояния от нижнего днища до сопла и угла его наклона к вертикали. 2 с.п.ф-лы, 1 табл., 4 ил.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 B 01 J 8/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V + 5/эж v pr (21) 4728607/26 (22) 11.08,89 (46) 15.03.92, Бюл. N. 10 (71) Днепропетровский химико-технологический институт, Гурьевский химический завод им, 50-летия Октябрьской революции и

Научно-производственное объединение

"Пластмассы" (72) Б.И.Мельников. О.Н.Лавриненко, В.И.Коновалов, A.À.Ñìèðíîâ, Ю,M.Êàýàêoâ и В.А.Оганисян (53) 66.096.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 251539, кл. В 01 J 8/22, 1969, (54).СПОСОБ ПОДАЧИ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО О СУЩЕ СТВЛ Е Н И Я (57) Изобретение относится к способу подачи газа в барботажный реактор и конструкции барботера, работающего в режиме барботажа газом смеси жидкости с суспенИзобретение относится к способу подачи газа в барботажный реактор и конструкции барботера, работающего в режиме барботажа газом смеси жидкости с суспендированными в ней частицами другой жидкости или твердой фазы.

Цель изобретения — повышение качества продукта путем более равномерного распределения в нем твердых частиц и увеличения производительности путем совмещения процесса очистки отслоя осадка с работой в барботажном режиме.

Способ подачи газа в барботажный реактор, включающий ввод газа в нижнюю часть реактора в направлении сверху вниз в

„„Я.(„„1719052 А1 дированными в ней частицами твердой фазы, способной осаждаться и позволяет повысить качество продукта путем более равномерного распределения в нем твердых частиц, и увеличить производительность путем совмещения процесса очистки от слоя осадка с работой в барботажном режиме. Способ подачи газа состоит во вводе его в нижнюю часть реактора в направлении сверху вниз в виде отдельных струй. Новым в способе является то, что скорость газа устанавливается в зависимости от плотности жидкости газа и от скорости оседания частиц твердой фазы, Барботер для реализации этого способа выполнен в аиде отдельных цилиндрических сопел, соединенных входным коллектором. Новым в барботере является то, что диаметр сопел определяется в зависимости от расстояния от нижнего днища до сопла и угла его наклона к вертикали. 2 с.п.ф-лы, 1 табл., 4 ил. виде отдельных струй, скорость газа устанавливается из соотн.: ения где V — скорость газа в выходном сечении газоввода, м/с; рж,ог плотности, соответственно, жидкости и газа, кгlм; з, ч — скорость оседания твердой фазы в жидкости, м/с, а также тем, что в барботере для реализации способа, выполенном в виде отдель1719052 ных цилиндрических сопл, диаметр сопл определяется из соотношения

d h/3cos а, где d — диаметр сопла, м;

h — высота расположения среза сопла над нижним днищем, м;

a — угол наклона оси.сопла в вертикали, Сопоставительный анализ с известным способом показал, что изобретение отличается новым скоростным режимом — установлением скорости ввода газа в зависимости от физических свойств веществ из приведенного выше соотношения.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью устройства, представленного на фиг. 1, на фиг. 2 — конструктивная схема экспериментального реактора, в котором использованы заявляемые,способ и устройство; на фиг. 3 и 4— гидродинамические картины распространения факелов на нижнем днище.

Устройство содержит сопла 1, введенные в нижнюю часть реактора через. боковую стенку 2 выше уровня расположения днища 3. В реакторе находится жидкость 4.

Выходные сечения А сопл имеют диаметр d и отстоят от днища на расстояние h, Оси выходных сечений сопл могут быть вертикальными или наклоненными к вертикали, под углом a . При работе устройства для ввода газа он сначала разделяется на несколько потоков (в устройстве типа коллектора, не показан), число которых равно числу сопл 1, затем подается на вход сопл.

В выходных сечениях А сопл 1 образуются газовые струи Б, которые, благодаря высо. кой скорости, достигают днища 3 и образуют на нем настильные газовые факелы В, которые оттесняют от поверхности днища 3 жидкость 4 вместе с находящимися в ней суспендированными частицами. Соударяясь между собой и со стенками 2, факелы В образуют восходящие факелы Г, которые уже распадаются на пузыри Д, всплывающие в жидкости 4. Вследствие достаточно высокого значения турбулентной составляющей динамического напора газа в настильных факелах- В они срывают с днища частицы, которые могут выпасть из жидкости 4 и уносят их, таким образом предотвращая образование и накопление осадка на днище 3 в процессе работы.

Предлагаемый способ был осуществлен на модели, барботажного реактора, чертеж нижней части которого представлен на фиг, 2, Число сопл в нем равнялось шести, угол наклона оси их выходных отверстий в вертикали составлял в варианте 10 (сопла были направлены в угол между днищем и кониче5 ской переходной частью между днищем и цилиндрическим корпусом), в варианте II—

45 (сопла были направлены параллельно образующей конуса), B эксперименте в качестве жидкости использовалась вода, га10 зом служил воздух. Скорость его истечения изменялась в широких пределах, указанных в таблице, В качестве суспендированных ча. стиц использовали песок в количестве 2.57 по объему.

15 В таблице приведены. результаты воздействий газового потока на осадок, создаваемый песком как до начала подачи газа. так и в процессе эксперимента. Видно, что достаточно эффективное размывание песка

20 наступает при скорости истечения 105 м/с при расчетных величинах (по заявленному соотношению) 81 м/с для варианта конструкции сопл I и 121 и 115 м/с для варианта

II соответстйенно. Указанные расчетные

25 значения скорости получены по заявляемому соотношению при подстановке в него экспериментально определенной скорости оседания частиц песка в воде ч = 0,018 м/с.

На фиг. 3, 4 представлены гидродинами30 ческие картины, образующиеся на нижнем днище при распространении по нему настильных газовых факелов (рисунки сделаны по фотографиям, полученным через

35 прозрачное днище). Как видно по фиг, 3, при недостаточной скорости (V =, 52 м /с, вариант

Ii) песок размывается не полностью — между факелами В (фиг. 1) имеются участки, занятые осадком, Е (темные области), а при пре40 вышении заявляемого скоростного режима (Ч = 137 м/с, вариант И) этих пятен почти нет (кроме того, границы между факелами нестабильны, перемещаются в значительном диапазоне, фиг, 4).

45 Использование заявляемого изобретения позволит предотвратить образование осадка тяжелых суспендированных частиц в реакторе в процессе его работы в барботажном режиме. Это приведет к увеличению

50 качества производного продукта вследст-. вие создания более равномерных гидродинамических условий для всех частиц. С другой стороны, увеличится, производительность реактора из-за ликвидации за55 трат времени на очистку его днища от слеживающихся за время работы осадков.

Формула изобретения

1. Способ подачи газа, включающий ввод газа в нижнюю часть барботажного реактора в направлении сверху вниз в виде отдельных струй, отличающийся тем, 1719052 ч — скорость оседания твердой фазы в жидкости, м/с.

2. Устройство для подачи газа, выполненное в виде отдельных цилиндрических

5 сопел,отличающеесятем,что,сцелью повышения производительности, диаметр сопел определяют из соотношения

d h/3cos а, где d — диаметр сопла, м;

10 h — высота расположения среза сопла над нижним днищем, м; а — угол наклона оси сопла к вертикали, \I ) 5рж ч/р,ъ

Связь характера размывания осадка и скорости газа

Скорость газа

Вариант

II

Характер размывания

137

105

Размывается ме-. стами, Неразмытые участки стабильны.

88,5

Размывается по большей части площади, неразмытые участки активно пе. ремещаются. что, с целью повышения качества продукта и увеличения производительности, сКорость газа устанавливается из соотношения где V — скорость газа в выходном сечении газовводов, м/с; ржр, — плотность жидкости и газа соответственно, кг/M

121

Чередование картин размыва по большей площади и практически полного уноса, 137

Размывание хорошее, унос песка практически полный, оставшийся осадок быстро перемеается .

1719052

Составитель АЛелесницкий

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор M.Òîâòèí

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 723 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5