Способ перемешивания газа с жидкостью Советский патент 1988 года по МПК B01F3/04 

со

00

со

1

Изобретение относится к способам перемешивания в емкостных аппаратах с механическими перемешивающими устройствами и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической, микро- биологической и других отраслях промып - ленности.

Цель изобретенияинтенсификация

газожидкостных процессов, повышение производительности реакционного объема за счет увеличения поверхности межфазного контакта, а также интенсификация процессов, протекающих на суспендированном катализаторе.

На чертеже представлена схема аппарата для перемешивания газа с жидкостью.

Аппарат содержит корпус 1, в котором установлена кольцевая переливная перегородка 2. Перегородка выполнена с распределенными по высоте переливными отверстиями (нижними 3, средними и верхними 4). В аппарате установлена винтовая мещалка 5.

.Аппарат заполняют жидкостью до уровня Н, , объемом , при отногпении к объему аппарата на верхнем уровне переливной

перег ородки 2 К ,,. 0,2 0.3, и соогиетствепно к обьему на уровне нижних ()гне1)стий 3 в переливной перегородке 0,8 0,9.

ри этом исходный уровень жидкости в аппарате находится ниже уровня нижних отверстий 3 в переливной не- рег()1)()дке Hi :. Включают мешалку 5.

Нонижение соотношения объемов ниже 0,2 нриводит к срыву работы винта и цир- куляционногч) движения в агтарате.

Увеличение верхнего предела отно пения объемов ,8- 0,9 умень пает об1)ем газа, заключенного между верхним уровнем жидкости в статическом состоянии и уровнем пере.шва газожидкостной смеси через пере,1ивную перегородку Н , что приводит к уме(П 111ени1О ()держания до Г) 7/о ниже ог1тимально -о значения, равного G 15- 20%, уменьшению интенсив 1остн проведения процессов, у1 еличению потребляе мой мощности электропривода.

Подкачивают ж дкость в аннараг до максимального рабочего объема, соотвегст- вуюшего заполнению до уровня Н., и отношению жидкости в аппарате V.. к объему аппарата на верхнем уровне переливной перегородки 2 (),Н 0,9. уие.-ц-чснии уровня заг1). 1нения аппарата благодаря наличию отверстий 3, 4 по всей высоте переливной перегородке возникает интенсивная циркуляция в агтарате на протяжении всего времени заполнения, не возникает разрь ва сплоЕпности газожидкостного слоя и оголения пинта.

При проведении процессов па суспендированном катализаторе одновременно с па

5

5

0

0

0

чалом перемешивания осуществляют подачу катализатора.

Понижение соотношения объемов ниже 0,2 приводит к возрастанию массовой доли твердого катализатора в начальный момент свыше 20% и увеличению плотности перемешиваемой смеси сверх допустимой 1800 кг/м

Кроме того, при 0,2, ввиду значи- ге:1ьной массовой концентрации гвердого катализатора происходит гашение твердыми частицами катализатора турбулентных пульсаций газожидкостной среды, что приводит к уменьшению коэффициента массоот- дачи в данном режиме перемешивания, у.меньщению интенсивности перемешивания.

Пример I. Проводят перемешивание газа с жидкостью в процессе получения альфа- разветвленной кислоты окислением альдегида кислородом воздуха в присутствии едкого натра. Процесс проводят в герметичном аппарате РГ 5,0-4,0, объемом 5 м с винтовым перемешивающим устройством с циркуляционным контуром и переливной перегородкой с прорезями по высоте. Процесс начинан;т с загрузки жидкой фазы, объемом I .м , соответствующи.м нижнему отношению об1,е.ма жидкости в аппарате к объему аппарата па верхнем уровне переливной перег-орг.дки, равном К -гг О 27

Vn.

1ричем это отношение объемов К одновременно соответствует отношению объема жидкости в аппарате к объему аппарата на уровне нижних сквозных прорезей К

0,9.

0

5

5

5

0

Исходный уровень жидкой фазы в статическом состоянии устанавливают ниже ниж них прорезей в переливной перегородке на 100 мм 150 мм.

Затем включают ме палку, возникает пир- ку. :яционное движение газожидкостной среди через нижние прорези в переливной перегородке. Газ, находящийся в объеме исходным уровне.м и уровнем нерелина через нижние прорези вовлекается в циркуляцию и диспер1 ируется в растворе. После начала циркуляции в аппарат по- дак1т воздух до достижения рабочего давле- и производят нагрев до рабочей температуры.

После начала падения давления и, следовательно, погло1цения газа, производят подачу воздуха и подкачку жидкости в аппарат до объема 3,5 м , соответствующего верхнему пределу отношения объема жидкости в аппарате к объему аппарата на нерхне.м уровне переливной перегородки,

равному К || 0,815. В статическом состоянии этот уровень жидкости в аппарате В. ниже верхнего уровня переливной перегородки на 100--200 мм.

Перемешивание ведут при возрастающем отношении объема жидкости в аппарате к объему аппарата от 0,27 до 0,815.

Газ, находяшийся в объеме между максимальным статистическим уровнем Нж... и уровнем перелива через перегородку, вовлекается в циркуляцию. Кроме того, возникает дополнительная циркуляция газожидкостной смеси через шели в вертикальной перегородке.

Массовые доли исходных веществ жидкой фазы 84,6%, воздуха 15,4%.

Время проведения непрерывного процесса 15,5 мин.

Процесс идет при оптимальном газосодерПри начале газожидкостных реакций в присутствии твердого катализатора, при минимальном объеме жидкой фазы в аппарате, соответствующей К тг 0,2-03

наблюдается повышение стабильности катализатора на протяжении всего процесса, уменьшение его расхода на единицу получаемой продукции. Если реакцию начинать с загрузки сразу максимального объема жидкой фазы свыше отношения К 0,8-0,9 Катализатор попадает в худшие условия в начале реакции ввиду высокой концентрации исходных реагентов, быстро дезактивируется и требуется подача его новой пор10

жании G 20%, необходимом для обеспе- ции

чения интенсификации.Кроме того, при начале реакции с макПример 2. Заполняют аппарат жидкимсимального объема жидкости при К 0.80,9, начало реакции идет бурно, реагирует вся реакционная масса, сразу выделяется

раствором глюкозы объемом 0,16 м , что соотV

ьетствч ет отношению

К

V. ;

0,25.

значительное количество тепла, которое

Формула изобретения I. Способ перемешивания газа с жидкоИсходный уровень жидкости в статическомтрудно отвести

состоянии устанавливают ниже нижних прорезей на 150-200 мм. Включают мешалку и загружают никельскелетный катализатор, подогревают рабочую среду до температуры реакции 90-120°С. Водород для гидри- 25 стью, включающий подачу газа и перемеширования подается в газовую фазу аппарата.

Давление в аппарате поддерживается равным 60 атм. После начала реакции, по мере поглощения водорода, подают водород и производят подкачку жидкой фазы в аппарат до максимального объема жидкой фазы, соответствующего соотношению объемов К

Уж,

/ 0,85- 0,9 и объему жидкой фазь

V п .2

370-420 л.

вание путем циркуляции жидкости через переливную перегородку при заполнении аппарата жидкостью до уровня, при котором отношение объема жидкости в аппарате к объему аппарата на уровне перелива 30 составляет 0,8-0,9, отличающийся тем, что, с целью интенсификации газожидкостных процессов, повышения производительности реакционного объема за счет увеличения поверхности межфазного контакта.

используют перегородку с распределенными Массовая доля катализатора уменьша- 35 по высоте переливными отверстиями, а пере- ется при возрастании объема жидкой фазымешивание начинают при заполнении аппаот 15% в начальный момент до 4% врата до уровня, при котором отношение

конце реакции без добавления катализато-объема жидкости к объему аппарата на верхра. Реакция идет при уменьшенном расходе катализатора, вследствие увеличения его стабильности и при оптимальном газосодержании на протяжении всего процесса 15-20%. что приводит к интенсификации процесса гидрирования, сокращению време40

ни реакции до 1 ч вместо 2,0- 2,5 ч, увеличению производительноти в 1,5 раза.

нем уровне перелива составляет 0,2-0,3, и ведут при возрастающем объеме жидкости в аппарате до максимального.

2. Способ по II. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов, протекающих на суспендированном катализаторе, подачу катализатора осуществляют одновременно с началом перемешивания.

При начале газожидкостных реакций в присутствии твердого катализатора, при минимальном объеме жидкой фазы в аппарате, соответствующей К тг 0,2-03

наблюдается повышение стабильности катализатора на протяжении всего процесса, уменьшение его расхода на единицу получаемой продукции. Если реакцию начинать с загрузки сразу максимального объема жидкой фазы свыше отношения К 0,8-0,9 Катализатор попадает в худшие условия в начале реакции ввиду высокой концентрации исходных реагентов, быстро дезактивируется и требуется подача его новой пор

ции

значительное количество тепла, которое

Формула изобретения I. Способ перемешивания газа с жидкою, включающий подачу газа и перемешистью, включающий подачу газа и перемеши

вание путем циркуляции жидкости через переливную перегородку при заполнении аппарата жидкостью до уровня, при котором отношение объема жидкости в аппарате к объему аппарата на уровне перелива составляет 0,8-0,9, отличающийся тем, что, с целью интенсификации газожидкостных процессов, повышения производительности реакционного объема за счет увеличения поверхности межфазного контакта.

40

нем уровне перелива составляет 0,2-0,3, и ведут при возрастающем объеме жидкости в аппарате до максимального.

2. Способ по II. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов, протекающих на суспендированном катализаторе, подачу катализатора осуществляют одновременно с началом перемешивания.

ёаза

дбод надности

Вы Sod 203 а

ч

Изобретение относится к способам перемешивания газа с жидкостью и может быть использовано в химической, микробиологической и других отраслях промышленности. Оно обеспечивает интенсификацию газожидкостных процессов, в том числе и процессов. протекающих на суспендированном катализаторе. Способ заключается в том, что в аппарат, оснащенный циркуляционной перегородкой с распределенными по высоте переливными отверстиями, заливают жидкость до уровня, при котором отношение объема жидкости к объему аппарата на верхнем уровне перелива составляет 0,2- 0,3. Начинают перемешивание мешалкой и ведут его при возрастающем объеме жидкости, который равен 0,8-0,9 от объема аппарата на уровне верхнего перелива. При прове дении процесса на суспендированном катализаторе подачу катализатора осуществляют одновременно с началом перемешивания. I з.п. ф-лы, 1 ил.