Способ струйного смешения газообразных и жидких реагентов Советский патент 1983 года по МПК B01F3/04 

Из9Сретение относится к технологии смешения реагентов, находящихся в газообразном и жидком состоянях, и может быть использовано в раличных областях химической технологии.

Изв,естен способ смешения газовых и жидкостных потоков в струйном аппарате, согласно которому активным потоком является газ или жидкость, т.е. активный поток состоит из одной фазы. Активный поток подают через сопло в камеру смешения, где происходит обмен количеством движения с пассивным потоком и выравнивание их параметров. Смесь из камеры смешения направляют в диффузор, где кинетическая энергия потока преобразуется в энергию давления и направляется затем потребителю 1 .

Недостатком этого способа является низкая эффективность процесса вследствие ударных потерь из-за болычой разницы скоростей потока на входе в камеру смешения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спсоб струйного смешения газообразных и жидких реагентов, включающий инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной смеси в сужающемся сопле и инжекцию добавочного реагента полученной средой Г2 .

Для обеспечения стабильного истечения газожидкостного потока и равномерного каплеобразования жидкости создают условия, когда давление перед соплом по крайней мере в 2 раза превышает давление после сопла на его выходе потока. Сопло начинает работать в пульсационном режиме и вместе равномерного двухфазного потока из него истекают чередующиеся сгустки жидкости и,порции газа, что не может обеспечить нормальной работы струйного аппарата,,

Цель изобретения - повышение эффективности процесса смешения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу струйного смешения газообразных и жидких реагентов , включающему инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газржидкостной среды в сужающемся сопле с последующим

расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют и расширение газожидкос ной среды осуществляют в диффузоре.

На чертеже схематически изображен струйный аппарат с . характерными сечениями .проточной части (А-А; Б-Б; В-В; Г-Г; Д-Д, используемый 10 для осуществления способа.

Аппарат содержит смесител,ь 1 для предварительного смешивания активного газоврго реагента и добавляемого распыленного потока жидкого 5 реагента с получением двухфазного потока газо ;идкостной среды, поступающего в сужающееся сопло 2. Двухфазная смесь, выходя из сужающегося сопла 2, расширяется в диффузоре 3 Q и подсасывает пассивный поток добавочного реагента через сопло 4, который перемещается с двухфазной смесью в камере смещения 5. Выравнивание скоростей потоков происходит г в камере смешения 5 и диффузора б.

Пример. 234 кг/ч водорода, имеющего параметры: Р 40i-10%/м Т 373 К , смешивают перед сужающимся соплом 2. с 5800 кг/ч фенола ), имеющего К. Смесь подают в сужающееся сопло 2. На выходе из сопла 2 и диффузора 3 водородофенольную смесь, представляющую, собой двухфазный поток, подсасывают циркуляционным газом, состоящим в основном из водорода. В камере смешения 5 и диффузоре 6 реакционная смесь сжимается до 3-3,5 и поступает в реактор гидрирования. /

0 Поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют на отдельные струйки, которые как бы слизываются потоком газа и разбиваются затем на капли, которые в дальней5 .шем не коагулируются в сгустки, а разгоняются газовым потоком в сужающемся сопле 2 и диффузоре 3.

В табл. 1 показан объемный коэффициент инжекции отношение объема -. инжектируемого потока к объему рабочего потока Пу в зависимости от отношения давлейий (рабочего к инжектируемому PP/PJ, )для суживающегося и сужающе- р.асширяющегося (с диффузором.)сопел экспериментального 5 струйного адпарата. - .

,Т а б л и. ц а 1 . :.

СПОСОБ СТРУЙНОГО СМЕШЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ, включающий инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужающемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса смешения, поток жидкого реагента перед инжекцией распыляют и расширение газожидкостной среды осуществляют в. диффузоре. СО со ел оо ф

С у жающе- рас0,42 ширяющееся

1,73

0,91

2,81

4,22

Как видно из табл., 1, отношение давления Рр/Р 2 при сужающемся сопле не обеспечивает нормальной работы аппарата в то время, как при сужаюаде-расширяющемся сопле коэф-. фициент инжекции растет с ростом Рр|Р

Из сопла 2 и диффузора 3 выходит газожидкостная смесь, в которой мельчайшие капли жидкости равномерно распределены в газовом потоке, в результате чего смесь може служить значительно более эффективным рабочим потоком струйного аппарата, ем тот же самый газ без жидкости см.. табл. 2 ). В результате подачи потока жидкости, предварительно разбитого на отдельные струи, в ак-, тивный газообразный поток снижается скорость последнего на входе в камеру смешения и ее можно приблизить к скорости пассивного потока,

снизив тем самым разность их скоростей и их ударные потери.

Как показывают опытные данные, создание стабильного двухфазного потока, снижение ударных потерь обеспечивает стабильную работу струного аппарата при весьма широких, практически любых соотношениях жидкость - газ,

В табл. 2 приведены параметры работы струйных аппаратов с газовым и двухфазным рабочими потоками. Степень расширения в сопле рабочего потока для обоих адпаратов равна 20, 50 и 100. Условием сравнения работы струйных аппаратрв с газовым и двухфазным рабочими потоками является равенство давлений газа и.. двухфазной смеси перед активными соплами аппаратов.

Таблица 2.