УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ Российский патент 1994 года по МПК B01F3/04 B01F5/04 

Изобретение относится к обработке жидкости газообразным агентом, который вдувают с помощью газового инжектора, погруженного в ванну с указанной жидкостью. Этот способ переноса, который осуществляется в результате образования множества пузырьков газа в жидкости, позволяет максимально увеличить поверхность раздела газ-жидкость, обеспечить наибольшее возможное время нахождения газа в ванне и создать режим турбулентного истечения, благоприятный для теплового обмена и массообмена.

Однако бывает, что образованные таким образом пузырьки с трудом проникают в ванну и имеют тенденцию к возвращению для скопления у выходного отверстия инжектора, образуя крупные пузыри, которые в этом случае быстро поднимаются на поверхность ванны, не выполнив своих функций. Это нежелательное явление объясняют тем, что газовый поток, выходящий из инжектора, не обладает количеством движения, которое было бы достаточным для создания необходимой турбулентности. Именно так обстоит дело с обработкой неньютоновских жидкостей, таких как жидкие металлы или вязкие пасты. Кроме слабого использования обрабатываемого газа, отмечают, что при обработке при высокой температуре с использованием кислорода, реагирующего экзотермические с жидкостью, имеет место образование горячих точек на уровне выхода инжектора с опасностью разрушения кончика инжектора.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для обработки жидкости газом, содержащая бак для жидкости, инжектирующее устройство, погруженное в жидкость, трубопроводы для циркуляции жидкости, насос. Трубопровод для циркуляции жидкости входным участком размещен вблизи дна бака. Само инжектирующее устройство выполнено в виде трубы с рядом отверстий, снабженной козырьком, под который введена труба для подвода газа. Отверстия в трубе выполнены так, что исходящее из них струи жидкости направлены под углом к днищу ванны.

Указанное устройство характеризуется недостаточной эффективностью процесса массообмена из-за малой поверхности контактирования газа с жидкостью.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса.

Для этого в установке, содержащей бак, циркуляционные трубопроводы, насос, инжектор, снабженный патрубком подвода газа, патрубок подвода газа в инжектор размещен в патрубке подвода жидкости, коаксиально последнему, а их выходные торцы размещены на одном уровне. При этом продольная ось инжектора образует с вертикалью угол 40^о, а трубопровод для циркуляции жидкости размещен в баке под уровнем жидкости.

На чертеже изображена установка для контактирования газа с жидкостью.

Установка включает полусферический бак 1, заполненный жидкостью 2. Патрубок 3 подвода газа глубоко погружается в ванну и окружен на небольшом расстоянии коаксиальным кожухом инжектора 4, который на расстоянии от выпускного отверстия 5 патрубка 3, но еще в жидкости 2 соединен через трубопровод 6 с выходом рециркуляционного приводного насоса 8 с приводным валом, выходящим в точке 9 и приводимым в движение двигателем 10. При этом насос отбирает жидкость через трубопровод 7, проходящий вблизи от дна бака 1. Патрубок 3 подвода газа содержит линейную концевую часть, которая наклонена по отношению к вертикали на угол примерно 40^о.

Рециркуляционный насос выполнен из стали, нержавеющей стали или металлического сплава, или же он выполнен из керамики или графита, или же рецеркуляционный насос и трубопроводы 6 и 7 выполнены из металла или металлического сплава с внутренней футеровкой из керамики или графита, или из так называемого композиционного материала во избежание химического или термического повреждения насоса и трубопроводов.

При работе, например, во время рафинирования свинца подают промышленный кислород, т.е. почти чистый кислород, в ванну жидкого свинца. Одновременно рециркуляционный насос 8 подает в кольцевой трубопровод 11, между патрубком 3 и кожухом инжектора 4, струю жидкого свинца из ванны, которая выходит вокруг потока кислорода, поступающего из патрубка 3. Воздействие потока свинца является защитным для конца патрубка благодаря явлению удаления пузырьков кислорода, которое он создает, и этот эффект еще усиливается благодаря наклону патрубка. Кроме того, циркуляция свинца благоприятствует перемешиванию ванны.

Хотя в большинстве случаев применения выпускные отверстия газопроводов и защитной жидкости являются коаксиальными, из-за более низкой плотности газа относительно плотности жидкости иногда желательно расположить выпускное отверстие газа на одном уровне с нижней частью сечения трубопровода защитной жидкости для лучшего использования увеличения пузырьков и из-за максимально длительного времени нахождения газа в жидком потоке. По той же самой причине всегда предпочтительнее сохранять выходные оси в одной и той же вертикальной плоскости.

Предлагаемая установка может быть использована в процессе рафинирования свинца, в пищевой промышленности для охлаждения жидкостей с пищевыми пульпами с помощью криогенных жидкостей, в процессе делигнификации целлюлозы, в процессе дегазации алюминия, в производстве в жидкой фазе серы из сернистого водорода, при обработке или регенерации различных жидкостей.

Использование: при обработке жидкости газом. Сущность изобретения: установка содержит бак для жидкости, в который погружен инжектор, соединенный с циркуляционным трубопроводов. Для повышения эффективности процесса массообмена патрубок подвода газа в инжектор размещен внутри коаксиально патрубку подвода жидкости. Выходные торцы обоих патрубков размещены на одном уровне вблизи дна бака. Инжектор установлен в баке под углом 40° к вертикали. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ, содержащая бак, трубопровод для циркуляции жидкости, входной участок которого размещен вблизи дна бака, а выходной выполнен в виде инжектора, снабженного патрубком подвода газа, циркуляционный насос, отличающаяся тем, что патрубок подвода газа в инжекторе размещен в патрубке подвода жидкости коаксиально последнему, а их выходные торцы расположены на одном уровне. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что продольная ось инжектора образует с вертикалью угол 40^o. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что трубопровод для циркуляции жидкости размещен в баке под уровнем жидкости.