Контактное устройство для газа с жидкостью Советский патент 1984 года по МПК C02F1/78 B01D3/04 C02F3/04 

Изобретение относится к обработке природных и сточных вод озоном и МО- , жет быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для смешения газа с жидкостью

Известно устройство для ввода пу- 5 зырей газа в жидкость в виде расположенного у дна камеры пористого элемента. С целью интенсификации процесса смешений - увеличе(1ия линейной скорости движения фаз, пористый эле- 10 мент снабжен коническим дефлектором, удлиняющим путь газовых пузырей в идкости и способствуюйщм более равномерному распределению газа в объеме жидкости Г13.15

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет регулировать в)емя контакта газовой фазы, определяем.ое постоянными скоростью подъема пузырей и высотой камеры. Кроме того,-., один такой дефлектор, расположенный у дна камеры, не облада.ет способностью в значительной степени интенсифицировать процесс смешения по всей ее высоте: в камере образуются восхо - дящие и нисходящие гидродинамические потоки, способствующие нежелательному смешению обработанной и необработанной воды.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и по достигаеЗО мому результату является контактное устройство для газа, обогащенного озоном, с водой, представляющее собой камеру с расположенными по высоте наКлонными перегородками, рассеиваю- i35 хпйм устройством для подвода газа,трубопроводами для подвода отвода воды и вывода отработанного газа. Увеличение длины прохождения газа в устройстве достигается за счет смещения 40 его движущимся потоком жидкости, Размеры камеры обеспечивают минимальное время контакта жидкости С 5-8 мин и позволяют при максимальном расходе воды наиболее мелким пузырь- с кам подняться до перегородки перед рассеивающим устройством 2.

Недостатки известного устройства заключаются в следй ющем,

Устройство не позволяет регули- рбвать.Время контакта как жидкой, так и газовой фаз. Для сноса пузырей газа необходимы высокие скорости движения .жидкости, сравнимые со скоростями подъема пузырей. При высокой скорости движения жидкость не огиба- 55 ет перегородки, а по пути наименьшего сопротивления проходит.через отверстия в перегородке у рассеивающего устройства. В результате камера работает неполным сечением, 60

Количество подводимого газа через пористые головки, расположенные на различных по высоте уровнях камеры, ра&лично вследствие неодинакового гидростатического давления - к верх- j

ним больше, Чем к нижним. Для нормалной работы рассеивающих устройств необходимо обеспечить соответствующее давление подводимого .к ним газа. Такой подвод газа не экономичен также вследствие его различного времени контакта и поглощаемости. Подведенный к нижним уровням, он будет поглощаться намного полнее, чем к верхним.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки воды путем интенсификации и регулирова.ния процесса смешения фаз,

Поставленная цель достигается тем Что в устроство, содержащее корпус, расположенные внутри него по.высоте наклонные перегородки, узел распределения газа, трубопроводы для подвода отвода, воды и газа, .снабжено соединительными пластинами, жестко прикрепленными к перегородкам и образующими с ними щелевые каналы, приспособлением для изменения угла наклона перегородок в виде направляющих стоек, при этом соедини тельные; пластины шарнирно присоединены к направляющим стойкам, а нижняя поверхность перегородок покрыта слоем катализатора.

На фиГ, 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг, 2 -то же, вид сверху; на фиг, 3 - крепление соединительной пластины к- неподвижной угловой направляющейстойке; на фиг. 4 - то же,, к подвижной боковой направляющей стойке,

Устройство включает вытянутый по вертикали корпус 1, перфорированные трубопроводы для подачи 2 и отвода З воды, рассеивающее устройство 4 дл подвода газа в виде пористого элемента, трубопровод 5 для отвода отработанного газа, наклоненные к боковым Ьтенкам корпуса перегородки в виде j щелевых насадок - нижней 6 и верхней 7 перегородок, покрытых с нижней поверхности слоем катализатора 8 и жестко соединенных между собой соединительной пластиной 9, которая шарниром 10 прикреплена к угловым направляющим стойкам 11 и имеет паз 12 для перемещения в нем оси 13 боковой направляющей стойки 14,

Устройство работает следующим образом.

Исходная вода поступает в верхнюю часть камеры 1 через перфорированный трубопровод 2, равномерно распределяется по ее ширине и направляется вниз к такому же трубопроводу 3 для отвода воды. Одновременно газ в виде мельчайших пузырей выходит из пористого элемента устройства 4, поднимается вверх под действием выталкивающей силы, достигает наклонных перегородок б и 7 и продолжает движение вдоль их нижней поверхности. Благодаря тому, что уклон перегородок выполней к боковым стенкам камеры 1, пузыри свободно огибают их и двигаются вверх до следующих перегородок и т.д. Отрабртанный газ удаляется вверхуЧерез трубопровод 5. Проходимый пузырями путь L с учетом огибания HNOI перегородок 6 и 7 определяется из соотношения т Н 5l где Н - высота камеры 1; d - угол наклона перегородок 7 Таким образом, интенсификация про цесса смешения путем удлинения пути прохождения пузырей достигается пут огибания ими перегородок и не зависит от скорости движения воды в камере. Это позволяет регулировать вре мя пребывания воды в камере, повысйт эффект ее отработки. Двигающиеся вверх пузыри увлекайт за собой жидкость и создают вокруг перегородки 7 интенсивную циркуляцию воды, способствующую усилению ,смешения фаз и препятствующую скоплению пузырей у нижней поверхнос ти перегородки 7, Благодаря тому, что перегороДки выполнены в виде щелевых насадков, создается подсос воды через щелевое отве,рстие, приводящий j использованию всего объема устройства. Наряд с интенсивной местной циркуляцией наличие перегородок 7 препятствует образованию восходящих и нисходящих гидродинамических потоков, способствующих смииению обработанной и необработанной воды . Отношение минимальной ширины насадки и расстояния между перегородками б и 7 к его длине выбрано в пределах 1:3-1;б, угол конусности насадка составляет 1-45 Такая конструкция насадка позволя ет установить не только наиболее благоприятные условия его работы для интенсивной циркуляции водыц но и для рециркуляции мелких пузырей вокруг перегородки 7, Перегородки б и ,7 жестко прикреплены к соединитель-; ной Пластине 9« Движение потоков жид кости у перегородок б и 7 показано стрелками на фиг. 1. Нижняя поверхность перегородки б 7, с которой контакт пузырей газа максимальный, покрыта слоем катализа тора 8, например, выбранного из окис лов металлов переменной валентности ускоряющего в несколько раз процессы взаимодействия фаз и повышающего эффект обработки воды. Время пребывания газа в воде t определяется из соотнсаиения где V - линейная скорость движения пузырей где Vg - скорость подъема пузырей газа, величина постоянная в определенных пределах для CHCTevbi газ-жидкость. Подставляя значения V и L из формул (1) и (3) в (2), находим Из формулы (4) видно, что время пребывания газа в жидкости определяется только постоянными значениями скорости подъема пузырей V, и высоты камеры Н и не зависит от угла наклона перегородок. Однако при определенных значениях угла наклона время пребываИия пузырей газа в камере увеличивается в несколько раз из-за сопротивления движению пузырей у перегородок и рециркуляции мелких пузырей вокруг перегородки 7. Поэтому в формулу (4) вводится коэффициент, учитывающий удлинение времени контакта газовой фазы и зависящий от угла наклона перегородок, материала, шероховатости, длины и их взаимного расположения. Изменяя угол наклона перегородок, в определенных пределах регулируется время контакта газовой фазы. Изменение угла нгислона осуществляется при помощи конструкции, изображенной на фиг. 3 и 4.. Соединительная пластина 9, к которой жестко прикреплены перегородки б и 7, шарниром 10 соединена со свободно упирающимися в дно камеры 1 угловыми направляющими стойками 11. Соединительная пластина имеет паз 12 для перемещения оси 13 боковой направляющей стойки 14, которые свободно перемещаются, в вертикальном направлении, изменяя угол наклона перегородок б и 7, и фиксируются на боковых стенках камеры 1 .Зная необходимое время контакта газа в жидкости для полного его использования, высота камеры идеального смешения определяется по формуле Н ktVo , где Н - расчетная высота камеры иде- апьного смешения; t - необходимое время контакта газа с жидкостью для его полного использования; VB - скорость подъема пузырей газа; :К - коэффициент, учитывающий уд- линение времени контакта rjaЭО8ОЙ фазыг сопротивление движению пузырей газа и рециркуляцию 4eлкиx пузырей бокруг перегородки 1, npti котором время контакта газа с ж)1дкостью в устройстве максималь- 5

НО4

Предлагаемая конструкция контактного устройства для газа с жидкостью позволяет значительно интенсифицировать, регулировать прсщесс смешения фаз благодаря конструкции и расположению перегородок найти высоту камеры идеального смешения.

КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ, содержащее корпус, расположенные в нем по высоте перегородки, узел распределения газа, трувопроводы подвода и вывода обрабатываемой воды и газа, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки воды путем интенсификации и регулирования процесса смешения фаз, оно снабжено соединительными пластинами, жестко прикреп- ленными к перегородкам и образующими с ними щелевые каналы, приспособлением для изменения угла наклона перегородок в виде направляющих стоек, при этом соединительные пластины шарнирно присоединены к направляющим стойкам, a нижняя поверхность перегородок покрыта споем катализатора.

П 4 7 J J J