Аппарат для аэрирования

Авторы патента:

B01J8/10 - приводимыми в движение мешалками или во вращающихся барабанах или в других вращающихся сосудах

Владельцы патента RU 2381059:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

Изобретение относится к устройствам для аэрирования и может быть использовано в гидрометаллургической, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях техники, в частности, для осаждения марганца аммиаком с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя, а также для аэрационной очистки сточных вод. Аппарат состоит из корпуса, перемешивающего устройства с валом, патрубков подачи газового реагента и отвода отходящих газов, патрубков подачи исходного раствора и отвода образовавшейся суспензии и нагревательного устройства. На внешней поверхности корпуса размещена спиралевидная трубка, закрытая полукольцом. Вал перемешивающего устройства расположен в патрубке подачи газового реагента соосно. Обеспечивается стабилизация теплового режима процесса взаимодействия между газом и жидкостью, повышение эффективности массообмена и степени использования подаваемого газового реагента. 1 ил.

Изобретение относится к способам аэрирования жидкости и может быть использовано в гидрометаллургической, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях техники, в частности, для осаждения марганца аммиаком с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя, а также для аэрационной очистки сточных вод.

Известно самовсасывающее перемешивающее устройство (Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками / Польша, 1971. Пер. с польск. Под ред. Щупляка И.А. Л.: Химия, 1975, с.328-337), имеющее в своей конструкции лопастную мешалку, всасывающую трубу, направляющий аппарат, в котором газ подводится к мешалке по всасывающей трубе, где встречает на своем пути жидкость, поступающую от направляющего аппарата; при этом газ разбивается на мелкие пузыри в результате вращательного движения мешалки.

Также известны способы интенсификации перемешивания пульпы с аэрацией (Панин В.В. и др. Интенсификация бактериального выщелачивания пирита из золотосодержащих концентратов вибрационным перемешиванием // Цветные металлы. 2004, №2, с.55-58), в которых применяются аппараты с вибрационным перемешиванием - виброаппараты, где процесс протекает с вибрационным и пневматическим перемешиванием.

Известно изобретение (патент РФ №2132726, кл. B01J 8/10 от 1999.07.10), выбранное в качестве прототипа, состоящее из корпуса, перемешивающего устройства, патрубков подачи газового реагента и отвода отходящих газов, патрубков подачи исходного раствора и отвода образовавшейся суспензии, нагревательного устройства.

Недостатками прототипа является то, что за счет помещенного внутрь реактора змеевика осуществляется нагрев раствора, а нагрев газового реагента, который обладает худшей теплопроводностью по сравнению с жидкостью, отсутствует, что приводит к нестабильному распределению температуры по объему аппарата.

Технический результат заключается в стабилизации теплового режима процесса взаимодействия между газом и жидкостью, создание эффективного в технико-экономическом отношении массообмена в системе жидкость-газ-твердое и повышение экономичности процесса, а также в повышении степени использования газового реагента, подаваемого в раствор.

Технический результат достигается тем, что аппарат для аэрирования, состоящий из корпуса, перемешивающего устройства с валом, патрубков подачи газового реагента и отвода отходящих газов, патрубков подачи исходного раствора и отвода образовавшейся суспензии, нагревательного устройства, в котором, согласно изобретению, на внешней поверхности корпуса размещена спиралевидная трубка, закрытая полукольцом, а вал перемешивающего устройства расположен в патрубке подачи газового реагента соосно.

Предварительный нагрев газового реагента, подаваемого в аппарат, имеющий патрубки для подачи газового реагента и раствора, позволяет эффективнее использовать газовый реагент.

На чертеже представлен аппарат для аэрирования, в котором: 1 - корпус аппарата для аэрирования; 2 - перемешивающее устройство; 3 - патрубок для подачи газового реагента; 4 - патрубок для отвода отходящих газов; 5 - патрубок для подачи исходного раствора; 6 - патрубок для отвода образовавшейся суспензии; 7 - нагревательное устройство; 8 - вал перемешивающего устройства; 9 - спиралевидный стержень: 10 - полукольцо; 11 - диффузор; 12 - патрубок для подачи теплоносителя; 13 - патрубок для отвода отработанного теплоносителя; 14 - внутреннее пространство теплообменного устройства; 15 - внешнее пространство теплообменного устройства.

Аппарат для аэрирования состоит из корпуса 1, перемешивающего устройства 2, патрубка для подачи газового реагента 3, патрубка для отвода отходящих газов 4, патрубка для подачи исходного раствора 5, патрубка для отвода образовавшейся суспензии 6, нагревательного устройства 7; при этом вал перемешивающего устройства 8 расположен в патрубке подачи газового реагента 3 соосно и расстояние между лопастями перемешивающего устройства 2 и выходным отверстием патрубка подачи газового реагента равно 10-15 мм, а по ходу движения газового реагента, поступающего в аппарат, газовый реагент проходит через металлический спиралевидный стержень 9, охватывающий всю боковую поверхность аппарата и закрытый металлическим полукольцом 10, прикрепленным к корпусу аппарата 1.

Патрубок для подачи газового реагента 3 в нижней части снабжен диффузором 11, обеспечивающим циркуляцию суспензии и раствора по всему объему аппарата.

Теплообменное устройство 7 представляет собой теплообменник, непосредственно размещенный на боковой стенке корпуса 1 аппарата по всей его поверхности в виде спиралевидного металлического стержня 9, а на расстоянии 5-10 мм от стенки металлического стержня расположено металлическое полукольцо 10. Таким образом, спиралевидный металлический стержень и полукольцо образуют внутреннее 14 и внешнее 15 теплообменные пространства. По внутреннему пространству 14 теплообменного устройства проходит газовый реагент, который по мере прохождения нагревается до температуры исходного раствора, поступающего в аппарат. По внешнему пространству 15 теплообменного устройства протекает теплоноситель (например, пар или перегретая вода), который служит для предварительного нагрева газового реагента, поступающего в аппарат, и для восполнения тепловых потерь от поверхности аппарата во внешнюю среду. Таким образом, осуществляется теплообмен между газовым реагентом и теплоносителем через металлическую стенку и происходит предварительный нагрев газового реагента, поступающего в аппарат. Длина теплообменного устройства выполнена таким образом, что за время прохождения воздуха он нагревается до температуры, равной температуре раствора, поступающего в аппарат.

Устройство работает следующим образом.

Газовый реагент поступает в нижнюю часть теплообменного устройства 7, где движется по внутреннему пространству 14 теплообменного устройства и нагревается до температуры, равной температуре исходного раствора, поступающего в аппарат, за счет тепла, получаемого от теплоносителя (например, пар или перегретая вода) поступающего в аппарат через патрубок для подачи теплоносителя 12, двигающегося противоточно по внешнему пространству 15 теплообменного устройства. Отработанный теплоноситель отводится из аппарата через патрубок для отвода отработанного теплоносителя 13.

Далее газовый реагент, нагретый до температуры исходного раствора, поступает в рабочее пространство аппарата для аэрирования.

Таким образом, предварительно нагретый до температуры суспензии газовый реагент поступает в аппарат, туда же по патрубку 5 поступает исходный раствор. Далее по патрубку для газового реагента 3 он направляется непосредственно к лопастям перемешивающего устройства 2, где происходит диспергирование газового реагента в растворе с образованием пузырьков газа. При этом суспензия непрерывно циркулирует по всему объему аэратора за счет вихревых движений, создаваемых перемешивающим устройством 2 и диффузором 11. После этого отработанные газы выводятся из аппарата через патрубок для отвода отходящих газов 4, а суспензия, после нахождения в аппарате в течение заданного времени, отводится через патрубок для отвода суспензии 6.

Такое решение тепловой работы аппарата для аэрирования позволяет достичь более высоких степеней превращения процессов, протекающих в аппарате.

Изложенное подтверждается следующими примерами.

Пример 1 (согласно прототипу). В раствор сульфата марганца (концентрация Мn²⁺ равна 35-36 г/л) непрерывно подается воздух, без предварительного нагрева, и раствор аммиака. Содержание свободного аммиака в растворе равно 0,15 моль/л. В результате опыта (осаждения при рН=8,2) образуется суспензия солей марганца в сернокислом растворе. Содержание марганца в просушенной твердой фазе суспензии равно 46,5%.

Пример 2 (согласно изобретению). В раствор сульфата марганца (концентрация

Мn²⁺ равна 35-36 г/л) непрерывно подается подогретый до температуры исходного раствора воздух и раствор аммиака. Содержание свободного аммиака в растворе равно 0,15 моль/л. В результате опыта (осаждения при рН=8,2) образуется суспензия солей марганца в сернокислом растворе. Содержание марганца в просушенной твердой фазе суспензии равно 61%.

Аппарат для аэрирования, состоящий из корпуса, перемешивающего устройства с валом, патрубков подачи газового реагента и отвода отходящих газов, патрубков подачи исходного раствора и отвода образовавшейся суспензии, нагревательного устройства, отличающийся тем, что на внешней поверхности корпуса размещена спиралевидная трубка, закрытая полукольцом, а вал перемешивающего устройства расположен в патрубке подачи газового реагента соосно.

Изобретение относится к регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты или стиролсодержащих мономеров, а именно к устройству для регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты или стиролсодержащих мономеров из содержащего соответствующие структурные единицы полимерного материала, включающему обогреваемый реактор для генерирования содержащего мономер газа из полимерного материала и передвигающее устройство для приведения в движение содержащегося в реакторе передвигаемого продукта, которое скомбинировано с реактором или является частью реактора, причем передвигаемый продукт содержит полимерный материал и теплоноситель.

Технологический комплекс производства алкидных лаков // 2354674

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к технологическому комплексу производства алкидных лаков с использованием автоматизированной системы управления всем технологическим процессом, и может быть использовано при получении различных лакокрасочных материалов на его основе и покрытий различного назначения, в частности применяемых для окраски металлических, деревянных и других поверхностей, эксплуатируемых в атмосферных условиях и внутри помещений.

Установка и способ термоударной обработки сыпучих материалов // 2343970

Изобретение относится к области химической промышленности. .

Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов // 2332256

Изобретение относится к реакторам и тепломассообменным аппаратам и может быть использовано в кремний органической промышленности для получения алкоксисиланов. .

Реактор // 2330715

Изобретение относится к химическому машиностроению, к конструкциям реакционных аппаратов и может быть применено для интенсификации гетерогенных процессов при избыточном давлении с большим газо- и тепловыделением.

Способ тепловой обработки текучих продуктов и устройство для его осуществления // 2267350

Изобретение относится к области проведения тепловой обработки текучих продуктов. .

Реактор для термохимической обработки материалов // 2222374

Установка и способ термоударной обработки сыпучих материалов // 2186616

Изобретение относится к химической промышленности и касается установки для термоударной обработки сыпучих материалов, содержащей емкость для исходного материала, нагреватели и привод вращения, при этом она включает вертикальный вал с закрепленной на нем тарелью, установленный в корпусе, регулятор расхода материала, установленный в нижней части емкости для исходного материала, при этом привод вращает вал, имеется система охлаждения-закалки продуктов термоударной обработки, а рабочая поверхность тарели выполнена конической или с кривизной, обеспечивающей расширение кверху.

Способ осуществления физических процессов и устройство реализации их // 2169611

Изобретение относится к способам и устройствам, позволяющим проводить физические и химические процессы с жидкими средами. .

Реакционный аппарат для проведения гетерогенных процессов // 2158176

Изобретение относится к оборудованию урановых производств и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. .

Химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах // 2429063

Изобретение относится к конструкциям реакционных аппаратов малого объема периодического действия и может быть использовано для интенсификации гетерогенных процессов с большим газо- и тепловыделением в производствах химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности

Установка для проведения нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессов на гетерогенных катализаторах // 2444401

Изобретение относится к установке для проведения термокаталитических процессов нефтепереработки и нефтехимии

Центробежный массообменный аппарат // 2464082

Изобретение относится к центробежному массообменному аппарату, предназначенному для проведения процессов, осложненных химическими превращениями, как в системах "жидкость-твердое", так и в системах "жидкость-жидкость" и может быть использовано в химической, фармацевтической, биотехнологической и других отраслях промышленности

Реактор пиролиза биомассы // 2473662

Изобретение относится к устройству для осуществления пиролиза биомассы

Устройство для тепловой обработки и выпаривания текучих продуктов // 2500465

Изобретение относится к оборудованию для реализации различных способов проведения тепловой обработки и концентрирования текучих продуктов. Устройство включает подшипниковый узел 1 с вертикальным приводным валом 2 и приводом, нагреватель. Устройство дополнительно содержит выпарной контур, который включает в качестве нагревателя насос 6, по крайней мере, одно инжекторное устройство 11, замыкающее выпарной контур, связанные линией трубопроводов, для установки элементов выпарного контура в нижней части подшипникового узла 1 совместно с ним или раздельно выполнен опорный фланец 4, под подшипниковым узлом 1 расположена консоль 5 произвольной конструкции, на которой установлен корпус насоса 6 соосно приводному валу 2, насос 6 состоит из неподвижного разъемного корпуса 8, закрепленного на консоли 5, и ротора 9, установленного на приводном валу 2, насос 6 имеет центральное входное отверстие 7 для забора продукта и по крайней мере одно выходное отверстие из насоса 6 для подачи продукта через линию трубопроводов в инжекторное устройство 11 для обратного впрыска продукта в емкость. Техническим результатом устройства является то, что с его помощью можно выполнять тепловую обработку и выпаривание любых текучих продуктов и смесей без перегрева. При необходимости устройство позволяет также наряду с тепловой обработкой осуществлять гомогенизацию продукта. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Реактор для жидкофазной очистки стирольной фракции от примеси фенилацетилена методом каталитического селективного гидрирования стирольной фракции // 2520461

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов с механическими перемешивающими устройствами и может быть использовано в химических и смежных с ней промышленностях для проведения различных каталитических процессов, в частности для жидкофазной очистки стирольной фракции от примеси фенилацетилена методом каталитического селективного гидрирования стирольной фракции. Реактор содержит вертикальный корпус, патрубки для подвода стирольной фракции и водорода, привод механической мешалки, установленный на крышке корпуса по его оси, с вертикальным валом, пропущенным через крышку корпуса, и катализатор, загруженный в корпус, при этом катализатор изготовлен из стеклотканого материала в форме ленты, размещенной на цилиндрической сетчатой обечайке, которая установлена вертикально соосно валу механической мешалки в средней части корпуса. Катализатор содержит в своем составе каталитически активные металлы из ряда Ni, Cu и металлы платиновой группы на уровне 0,05-1,0 мас. %. Реактор снабжен системой термостатирования, выполненной в виде охватывающего корпус кожуха, обеспечивающего при прокачке через его рубашку теплоносителя поддержание в реакторе температуры гидрируемой стирольной фракции не выше 50°C. Изобретение обеспечивает увеличение производительности реактора и упрощение его конструкции. 2 ил., 1 табл.

Реактор, включающий ротор // 2543200

(57) Настоящее изобретение относится к реактору (1) для сепарации вещества, включенного в составной материал. Реактор включает по меньшей мере одну реакционную камеру (2) и по меньшей мере один ротор (3), причем упомянутая реакционная камера (2) включает по меньшей мере один корпус (6, 6а, 6b, 7), который уплотнен относительно окружающей среды и имеет по меньшей мере одно входное отверстие (8), а также по меньшей мере одно выходное отверстие (9). Ротор (3) включает по меньшей мере один вал (5). По меньшей мере первая часть ротора (3) расположена в корпусе (6, 6а, 6b, 7), а упомянутый вал (5) протяжен только в одном направлении от упомянутой первой части ротора через корпус (6, 6а, 6b, 7) и выходит за его пределы. Изобретение позволяет облегчить доступ к лопастям ротора и к изношенным поверхностям в реакционной камере, подлежащим обслуживанию и/или замене. 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полиуретановый форполимерный лак, способ и установка для его получения // 2574624

Изобретение относится к полиуретановым лакам и способу его получения и может быть использовано для защиты металлических, бетонных, железобетонных и деревянных строительных конструкций, морских сооружений, внутреннего и наружного покрытия трубопроводов и емкостей, насосно-компрессорного оборудования при добыче и транспортировке нефти и газа от воздействия атмосферных и агрессивных сред. Способ получения полиуретанового форполимерного лака включает смешение компонентов в процентно-массовом соотношении: простой полиэфир Лапрол 3003 20-30, стирол 40-50, акрилонитрил 20-30 и гексаметилдиизоцианат 5-7, при избыточном давлении углекислого газа, смесь которых синтезируют перемешиванием при температуре 50-55°C. Затем смесь охлаждают с последующей фильтрацией и расфасовкой в герметичные тары. Перед применением в смесь вводят диизоцианат или полимердиизоцианат в количестве 20-25 мас.ч. на 100 мас.ч. лака и перемешивают. При необходимости в лак вводят необязательные добавки из одного или нескольких представителей пигментов или модификаторов реологии и неактивных наполнителей. Также изобретение относится к установке для получения полиуретанового форполимерного лака, которая содержит реактор, снабженный циркуляционной системой нагрева, включающей емкость воды, подогреватель и водяной насос, последовательно соединенные трубопроводами с нагревательной рубашкой реактора, последний соединен с многокомпонентным дозатором и емкостью для загрузки сырья, оснащенной весами, и сборником с емкостью для легкой фракции, и системой охлаждения, включающей обратный холодильник, снабженный вакуумным насосом с гидрозатвором, соединенный с рубашкой реактора, а снизу реактор соединен трубопроводами с помощью вентилей параллельно с баллоном для сжатого газа, снабженным газовым редуктором и через фильтр с тарой для готовой продукции. Технический результат - повышение стойкости от воздействия атмосферных и агрессивных сред, термостойкости и гидроизоляции, электрической прочности. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Аппарат для производства твердого топлива и способ производства твердого топлива // 2598375

Изобретение раскрывает аппарат (10; 110; 210; 310) для производства твердого топлива, включающий в себя: средство (10А; 210A; 310A) для изготовления смеси, выполненное чтобы изготавливать смесь (3) путем перемешивания горючих отходов (1), содержащих влагу, и дегидрирующего агента (2), служащего для ускорения удаления влаги из горючих отходов; средство (30; 130; 230) для хранения смеси, выполненное в виде цилиндра и с возможностью его вращения, и с возможностью хранения смеси (3) во внутреннем пространстве (30S; 130S, 230S); средство (33) для забора воздуха, выполненное с возможностью подачи атмосферного воздуха в средство для хранения смеси; средство (41; 241) отвода воздуха, выполненное с возможностью выпуска отработавшего воздуха из средства для хранения смеси; приводное устройство (51; 151; 251), выполненное с возможностью вращения средства для хранения смеси; средство (60; 160; 260) управления, выполненное с возможностью управления работой приводного устройства; и средство (72; 272) для измельчения, выполненное с возможностью измельчения смеси (3), содержащейся в средстве для хранения смеси, при этом дегидрирующий агент представляет собой вещество для обработки, изготовленное из эмульсии, содержащей синтетическую смолу; и средство для измельчения размещено вдоль внутренней периферийной стены (31; 231) средства для хранения смеси и выполнено с возможностью перемещения смеси (3) вверх во внутреннем пространстве и с обеспечением смеси (3) возможности свободного падения сверху во внутреннем пространстве с помощью вращения средства для хранения смеси. Также раскрывается способ производства твердого топлива, включающий сушку и измельчение горючих отходов для производства гранулированного твердого топлива (4), которые выполняются с использованием аппарата для производства твердого топлива. Технический результат заключается в получении гранулированного твердого топлива из отходов, которое обладает высокой энергетической ценностью. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 33 ил., 1 табл.