Способ замещения газа в жидкостях и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B01F3/04 B01D53/18 

/ro ywficf

/7j7eHffa

вуа

. Изобретение относится к способам и устройствам для направленного воз- действия на массообмен между жидкостями и газами и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и металлообрабатывающей отраслях промышленности и сельском хозяйстве, Цель изобретения - снижение концентрации замещаемого газа в жидкостях, повышение эффективности процесса за счет уменьшения непроизводительности расхода замещающего газа.

Пример. Замещение воздуха, астворенного в воде, кислородом (для редпосевной обработки семян).

Осуществляют дегазацию воды (наример , с помощью цилиндрического ибратора на трубе), снижая концентрацию растворенного в ней воздуха с 0,025 до 0,002-0,0015 . Затем осуществляют насыщение воды, ля чего в нее через газораспределительное устройство вводят пузьфьки кислорода диаметром 2,4-2, см (собственные частоты колебаний 26 - 28 кГц). Пузырьки таких размеров можно получить, вдувая кислород в воду через мембрану из мелкопористого материала. Одновременно в воду вводят акустические колебания с частотой 27 кГц, под воздействием которых пузырьки совершают интенсивные колебания и растворяются, насыщая воду содержащимся в них кислородом до концентрации 0,026-0,035 cMVMJi.

Для предотвращения разгазирования воды на ее свободной поверхности образуют устойчивую пленку из более лег кой жидкости, имеющей плотность меньше плотности обрабатываемой жидкости и несмешивающейся с ней (например, из масла) . Она- растекается по свободной поверхности обрабатываемой жидкости и предохраняет ее от повторной дегазации после насыщения.

Па чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего способ замещения газа в жидкостях.

Устройство включает дегазатор 1, например ультразвуковой, насыщающую колонну 2, в днище которой установ- лен источник 3 акустических к.олеба- кий (например, ультразвуковой вибратор) , питаемьц4 генератором 4, В нижней части колонны предусмотрено газораспределительное устройство 5 в виде кольцевого коллектора с отверс

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тиями, соединенное магистралью с газовым аккумулятором 6 давления. В верхнюю часть колонны встроены емкость 7 для пленкообразующей жидкости с подводящей трубкой и запорным вентилем 8, предохранительный клапан 9 для сброса избыточного давления и сливная магистраль с запорным вентилем 10, соединенная с емкостью 11 для хранения насьш;енной жидкости, включающей газовый аккумулятор 12 давления.

Устройство работает следующим образом.

Вначале осуятествляют дегазацию, для чего обрабатываемая жидкость по входному трубопроводу поступает в дегазатор 1, где освобождается от растворенного в ней газа. Предварительная дегазация жидкости позволяет максимально снизить концентрацию растворенного в ней газа и тем самым создает условия для более глубокого и интенсивного насыщения.

После де1 азации осуществляют насы- ;щение, для чего жидкость из дегазато- ра 1 по соединительному трубопроводу поступает в нижнюю часть насьщающей колонны 8. Одновременно от газового аккумулятора 6 давления через газораспределительное устройство 5 в нее вводят пузырьки замещающего газа, которые под воздействием акустических волн, излучаемых источником 3 колебаний, совершают интенсивные колебательные движения на резонансной частоте. При введении в дегазированную жидкость пузырьков замещающего газа в результате направленной диффузии происходит их растворение (газ диффундирует в недонасьш(енную им жидкость) , значительно ускоряющееся при наложении акустических колебаний в силу действия ряда специфических нелинейных эффектов (колебания пузырьков микропотоки), а резонанс- ньй режим колебаний, характеризующийся увеличением их амплитуды при минимальном расходе внешней энергии и мак,симальной эффективностью акустических воздействий, еще более ускоряет массообменные процессы. В результате пузырьки, практически полностью растворяясь (что позволяет в несколько раз сократить расход з.амещающего газа), насыщают жидкость содержащимся в них газом.

Для предотвращения выделения газа из насыщенной им жидкости на ее свободной поверхности образуют устойчивую пленку из более легкой, чем обра- батываемая, и несмешивающейся с ней жидкости. Для этого, плавно регулируя расход насыщенной жидкости в сливной магистрали запорным вентилем 10, добиваются подъема и установления ее свободной поверхности на контролируемом визуально сквозь смотровую щель (на рисунке не показана) уровне,чуть превышающем уровень сливной магистрали. После этого, открывая запорный вертиль 8, добиваются истечения из емкости 7 пленкообразующей жидкости, которая, раБНОмерно растекаясь по свободной поверхности насыщающейся

при значительном снижении непроизводительного расхода насыщающего газа; снижение остаточной концентрации замещенного газа в жидкости.

Формула изобретения

1. Способ замещения газа в жидкостях путем насьщ;ения их другим газом, отличающий с-я тем, что, с целью снижения концентрации замещаемого газа в жидкостях, поЬышения эффективности процесса за счет уменьшения непроизводительного расхода замещающего газа, жидкости предварительно подвергают глубокой дегазации до достижения максимально низкой концентрации растворенного в них газа.

Изобретение относится к способам и устройствам для направленного воздействия на массообмен между жидкостями и газами, может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и металлообрабатьшающей отраслях промьпиленности и сельском хозяйстве и позволяет повысить производительность и эффективность процесса и уменьшить непроизводительный расход незамещающего газа. Жидкости предварительно подв.ергают глубокой дегазации до достижения максимально низкой концентрации растворенного в них газа, а затем насьщают замещающим газом под воздействием акустических колебаний, которые вводят в жидкость на частоте, близкой к собственной частоте колебаний пузырьков замещающего газа. Устройство для осуществления способа включает насыщающую колонку с предохранительным клапаном давления, газораспределительное устройство, дегазатор, соединенный трубопроводом с насьщающей-колонкой, источник акустических колебаний с питающим его генератором, установленный внутри колонки. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил. х (Л

жидкости, образует изолирующую пленку.20 затем насыщают замещающим газом

После этого вентиль 8 закрывается.

Если в результате коалесценции возникает некоторое количество нерастворившихся пузырьков, они всплывают и, пробив изолирующую пленку, переходят в газовую подушку, давление в которой регулируется предохранительным клапаном 9. Применение жидкостной изолирующей пленки позволяет к тому же вести насыщение без наддува замещающим газом практически в любой атмосфере. Далее насыщенная жидкость через сливную магистраль поступает к потребителю или в емкост 111 для временного хранения, которая оснащена системой наддува замещающим газом от аккумулятора 12 давления для предотвращения разгазирования жидкости. Наддув емкости 11 может быть заменен изолирующей поверхностной пленкой. Генератор 4, имея плавную регулировку.мощности и частоты, повышает универсальность устройства, т.е. обеспечивает обработку разнообразных жидкостей с различными физи- ко ; 1еханичёскими свойствам -.

При использовании изобретения обеспечивается возможность насыщения жидкостей газом, обладающим более низкой растворимостью в них по сравнению с замещенным газом; повышение производительности процесса замеще ния; повышение эффективности процесс

0 затем насыщают замещающим газом

5

0

5

0

5

0

под воздействием акустических колебаний, причем последние вводят в жидкость на частоте, близкой к собственной частоте колебаний пузырьков замещающего газа.

ее части газораспределительным устройством, соединенным магистралью с газовым аккумулятором давления, о т- личающееся тем, что, с целью повьниения эффективности процесса, оно снабжено дегазатором, связанным соединительным трубопроводом с насыщающей колонной и источником акустических колебаний с питающцм его генератором, ус тановленным внутри насыща-п ющей колонны.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что насыщающая колонна снабжена емкостью для пленкообразующей жидкости с подводящей ее трубкой и запорным вентилем.