Барботажный аппарат для обработки суспензий газом Советский патент 1988 года по МПК B01D11/02 

Слой udKocm j

КОбйхВХ.;:

Жидкости

.4 й

сд

nt

00

Жидкость

Изобретение относится к устройствам для обработки суспензий газом, в частности для процессов экстракции, извлечения металлов из руд и отходов, окисления кислородом воздуха сульфидных соединений, содержащихся в гранулированных шлаках, и для других процессов, и может быть использовано в химической промышленности, металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки твердых частиц в суспензии газом, предотвращение осаждения твердых частиц из суспензии и уменьшение расхода газа.

На фиг. 1 изображен предлагаемый бар- ботажный аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 - барботаж- ный аппарат для случаев подачи небольшого количества газа; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Барботажный аппарат для обработки суспензий газом содержит емкость 1 с днищем 2, патрубками для подвода газа 3 и для отвода газа 4, патрубками для подвода 5 и для отвода 6 жидкости (суспензии). В емкости содержится слой (или несколько слоев) жидкости - суспензии. В слой жид- кос-ти погружено газораспределительное устройство 7 с размещенными примерно в одной плоскости отверстиями 8 и 9 для прохождения газа в слой суспензии. Газорас- пределHTejibHoe устройство соединено с газо- подводящим патрубком 3 посредством подвижной (например, гибкой) муфты 10 и выполнено периодически перемещаемым в плоскости размещения отверстий 8 и 9.

Барботажный аппарат работает следующим образом.

Через патрубок 5 в емкость 1 заливают суспензию, т.е. жидкость, содержащую частицы твердого материала, подлежащего обработке (например, выщелачиванию метал- .юв из руд или отходов, ок;гслению или иной обработке). Общая толш.ина слоя жидкости должна обеспечивать требуемую по условиям осуществляемого технологического процесса толщину слоя жидкости над отверстиями 8 и 9 для прохождения газа. Газ (в том числе это может бшть и воздух) через патрубок 3 и муфту 10 поступает в газораспределительное устройство 7 и через отверстия 8 и 9 проходит в слой жидкости, сквозь которую он барботирует струями или пузырьками (в зависимости 3т требуемого гидродинамического режима). При барботи- ровании струи и пузырьки газа интенсивно перемешивают жидкость и взвещенные в ней частицы твердого материала, что обеспечивает интенсивный процесс массопередачи от газовой фазы к жидкой и от жидкой фазы к твердой (или наоборот). Отработанный газ отводится через патрубок 4, а обработанную суспензию отводят через патрубок 6. При неподвижном газораспреде

5

0

5

лительном устройстве крупные и имеющие повышенную плотность частицы осаждаются

в пассивных (застойных) зонах слоя жидкости, особенно у стенок емкости и в промежутках между отверстиями газораспределительного устройства. Для предотвращения такого осаждения твердых частиц газораспределительное устройство периодически перемещают в плоскости размещения отверстий для прохождения газа.

Для осуществления возвратно-поступательного или более сложного перемещения газораспределительного устройства может быть использовано любое известное устройство (не показано) с механическим, гидравлическим, пневматическим, электрическим или иным приводом.

На фиг. 1-4 показано промежуточное положение газораспределительного устройства. Перемещающее устройство должно быть отрегулировано так, чтобы максимальная амплитуда перемещения газораспределительного устройства в любую сторону (в плоскости размещения отверстий 8 и 9 для прохождения газа) достигала половины максимального расстояния между соседними одинаково (т.е. вертикально, горизонтально или наклонно) направленными отверстиями, т.е. половины качений 1; и Ь (фиг. 2 и 4). При такой амплитуде перемещений как вдоль, так к поперек элементов газораспределительного устройства струи барботи- рующего газа обрабатывают практически весь объем суспензии, вызывая его интенсивное г еремешивание, полностью предотвращающее осаждение частиц из жидкости. При этом достаточно эффективное перемещение твердой фазы в суспензии может быть достигнуто при гораздо меньшем расходе газа, чем в барботажном аппарате с неподвижным газораспределительным устройством. Увеличение амплитуды перемещений свыше ПОЛОВИНЫ расстояний I| и Ь- не дает дополнительного эффекта перемешивания жидкости, посгсольку при таком перемешивании начинают накладываться друг на друга зоны ВЛИЯНИЙ струй газа соседних одинаково (т.е. вертикально, горизонтально или наклонно) направленных отверстий.

л с

При в личине амплитуды значительно меньше половины расстояний li и Ь еще могут оставаться ненарушенными застойные зоны в слое жидкости, что снижает интенсив- кость перемешивания суспензии, вызывает

Q частичное осаждение твердых частиц в застойных зонах, что в свою очередь снижает эффективность обработки твердых частиц газом. Для фиксирования отверстий периодически перемещаемого газораспределительного устройства, преимущественно в одной

5 плоскости, в принципе можно использовать известные опорные устройства любого типа (подвесные-качающиеся, опорно-скользящие опорно-катающиеся и т.д.).

0

5

0

Для уменьшения объема застойных зон в слое жидкости отверстия для прохождения газа из газораспределительного устройства в слой жидкости следует размещать по возможности ближе к поверхности днища. Площадь поперечного сечения и взаимное расположение отверстий в газораспределительном устройстве принимаются в зависимости от конкретных условий осуществляемого технологического процесса. Например, для процессов извлечения марганца из руд и отходов путем обработки отходящими газами, содержащими окислы серы (преимущественно SO2 и следы 5Оз) когда одним из основных назначений процесса является санитарная очистка газа, газораспределительное устройство выполняется с достаточно больщим поперечным сечением его элементов и отверстий, чтобы уменьщить гидравлическое сопротивление газового тракта. В этом случае барботаж- ный аппарат целесообразно выполнять так, как показано на фиг. 1 и 2,с по возможности частым расположением элементов и отверстий газораспределительного устройства.

В других случаях, когда для обработки твердой фазы в суспензии требуется относительно небольшой расход газа (например, при продувке водно-шлаковой пульпы воздухом для окисления сульфидных соединений, содержащихся в гранулированном шлаке), газораспределительное устройство выполняют в виде ряда трубопроводов небольшого диаметра с относительно редко расположенными отверстиями (фиг. 3 и 4). В этом случае периодическое перемещение газораспределительного устройства позволяет существенно уменьшить расход газа, не снижая интенсивности перемешивания суспензии и эффективности обработки твердых частиц газом, а также предотвращая осаждение твердых частиц из суспензии. При обработке водно-шлаковой пульпы с крупностью частиц гранулированного доменного шлака в пределах 1-5 мм периодическое перемещение газораспределительного

устройства (амплитуда колебаний до 100 мм, период перемещения несколько секунд) позволяет в несколько раз сократить расход воздуха, сохраняя такую интенсивность

перемешивания суспензии, при которой исключается осаждение самых крупных частиц шлака (порядка 4-5 мм в поперечнике). При необходимости аппарат снабжают устройствами для регулирования и поддержания требуемого уровня жидкости и пре0 дотвращения образования волн.

Предлагаемый барботажный аппарат для обработки суспензий газом повышает интенсивность перемешивания твердых частиц во всем объеме суспензии и исключает

5 возможность образования пассивных (застойных) слоев и зон, предотвращает осаждение твердых частиц из суспензии, повышает эффективность обработки твердых частиц газом за счет повышения интенсивности массообменных процессов между таер0 дои, жидкой и газовой фазами, уменьшает расход газа на обработку суспензии при обеспечении достаточно интенсивного пере- мещивания всех фаз (твердой, жидкой и газообразной).

25

Формула изобретения

Барботажный аппарат для обработки суспензий газом, содержащий емкость с днищем, патрубками для подвода и отвода

газа и суспензии, газораспределительное устройство с размещенными в нем преимущественно в одной плоскости отверстиями для прохождения газа в слой суспензии, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки твердых частиц в

суспензии газом, предотвращения осаждения твердых частиц из суспензии и уменьшения расхода газа, газораспределительное устройство установлено с возможностью периодического перемещения в плоскости размещения отверстий для прохождения газа,

с амплитудой перемещения не более половины расстояния между соседними одинаково направленными отверстиями.

Фиг. 2.

V В 9

Изобретение относится к устройствам для обработки суспензий газом, может быть использовано в различных отраслях промышленности и обеспечивает повышение эффективности обработки твердых частиц Б суспензии за счет интенсификации .мас- сообнеккых процессов, предотвращение осаждения твердых частиц из суспензий, уменьшение расхода газа при обеспечении ДЛЯ достаточно интенсивного перемешивания суспензии. Борботажный аппарат содержит емкость 1 с днищем 2, патрубками для подвода газа 3 и для отвода газа 4, патрубками для подвода 5 и для отвода 6 жидкости (суспензии). В емкости содержится слой жидкости (суспензии), в который погру- газораспределительное устройство 7 с размещенными примерно в одной плоскости отверстиями для прохождения газа в слой суспензии. Газораспределительное устройство соединено с газоподводящим патрубком посредством подвижной (например, гибкой) муфты 10 и выполнено периодически перемещаемым в плоскости размещения отверстий с амплитудой перемещения относи- re/ibHO промежуточного положения, достигающей половины максимального расстояния между соседними, одинаково направленными отверстиями. 4 ил. (Л

Газ

Ч

.1

°и°цДиОт1зЯц| -в и gr Жидкость

I 7 89

№SSS SS Mi SWSiSiS IS S &MSfSWS

Лыдкость

-eg

&

10

7

Фи9Л