Барботажное устройство для дегазации жидкостей Советский патент 1989 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессах десорбции из жидкости растворенных газов, а также при деаэрации и обезвоживании жидких углеводородов и масел.

Целью изобретения является повышение производительности устройства и снижение

затрат газа.

На фиг. 1 изображено барботажное устройство для дегазации жидкостей; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (увеличено).

Барботажное устройство содержит бак 1 для обводненного керосина и масла, запра- вочно-сливной 2 и дренажно-надувной 3 коллекторы.

В нижней чисти бака 1 на газовом коллекторе 4 установлен газовый ультразвуковой эжектор, содержащий профилированную камеру 5 смешения, газовое сопло 6, в котором на стержне 7 установлен цилиндрический резонатор 8, образующий с , соплом газоструйный стержневой излучатель ультразвука. Для улучшения циркуляции выходная часть камеры смешения вы- полнена в виде перфорированной газлифтной трубы 9.

Размеры резонатора и эжектора выбраны из условий

300-600;

dc - dcm

дЯ/сго 0,2-1,0,

где do - минимальный диаметр камеры смешения эжектора; dc - диаметр газового сопла; dew-диаметр стержня; д// осевое расстояние между торцом газового сопла и плоскостью минимального сечения камеры смешения. Устройство работает следующим образом. После заправки жидкости (керосин трансформаторное масло) в бак 1 в сопло b из коллектора 4 подают газ (азот с точкой росы -50°С) под давлением . Истекая из сопла 6, сверхзвуковая недо- расширенная струя газа за счет взаимодействия с резонат9ром 8 генерирует интенсивные ультразвуковые колебания, которые распыляют весь газ в виде мелкодисперсных (,OMM) пузырьков непосредственно вблизи излучателя (внутри зоны низ(Л

ю

о оо

СХ)

кого давления, т. е. вблизи минимального сечения камеры смешения). В результате пульсаций пузырьков, акустической турбули- зации среды, сочетания эффектов выпрямленной диффузии и струйного снижения давления керосин (масло) интенсивно (в 20- 30 раз быстрее, чем известным способом) обезвоживается до минимальной остаточной концентрации в течение времени прохож-. дения потока по камере 5 смешения. Всплывающие к поверхности пузырьки, выйдя из зоны озвучивания, не успевают восстановить диффузионное равновесие с керосином за время всплытия (низок коэффициент массо- отдачи) и уносят избыток влаги, что принизкого давления камеры смешения эжектора приводит к увеличению глубины дегазации даже при высоком уровне слоя жидкости (так как концентрационный напор в 2 зоне интенсивного массообмена определяется не гидростатическим давлением столба, а давлением эжекции).

Выбор соотношения размеров резонатора и камеры смешения из условий

10 о/ Д- Д ЗОО-бОО;

ДЯ/а о 0,2-1,0

по результатам экспериментов позволил исключить захлебывание ультразвукового

водит к более глубокому. обезвоживанию. .|5 эжектора при максимальном расходе газа,

При этом за счет сокращения длительности процесса затраты газа уменьщаются в 10-15 раз.

После окончания процесса подачу газа выключают, а обезвоженный керосин из бака сливают.

Размещение на стержне в газовом сопле эжектора цилиндрического резонатора, образующего со срезом сопла стержневой газоструйный излучатель, позволяет при подаче

определяемом при заданной площади сечения сопла давлением подачи 3-4 ати. При этом первое условие можно объяснить тем, что объем жидкости может быть заполнен газовыми пузырьками не выше 20 некоторого максимального предела. При значении комплекса более 600 резко увеличивается давление эжекции, что уменьшает концентрационный напор. Снижение значения комплекса ниже 300 ограничено максимальбарботируемого газа создать внутри камеры js ° возможным газосодержанием, смещения эжектора интенсивные ультразву-Второе условие определяется необходикоБые колебания, которые за счет пульса-мостью, чтобы размер зоны интенсивной

ций, дробления, акустической турбулизацииакустической турбулентности газожидкостсреды повышают коэффициент массопереда-ной эмульсии не выходил в зону восстачи .(в 10-15 раз по результатам экспе-новления давления эжектора, т. е. чтобы

риментов), увеличивают удельную поверх- ЗО интенсивный массообмен совершался в зоне ность контакта фаз за счет дополнитель-пониженного давления,

ного высокочастотного дробления всей газовой фазы в зоне, непосредственно примы- каюпдей в излучателю (т. е. в зоне низкого давления камеры смешения).

Пульсации пузырьков помимо увеличения з5 коэффициента массоотдачи приводят к эффекту выпрямленной диффузии (т. е. скорость дегазации в стадии расщирения оказывается для них выше скорости газонасыщения в стадии сжатия).

,. .- I ,... -

Высокая скорость массооб.мена приводит i дробления компактной -кольцевой газовой

к тому, что он завершается полностью вструи).

малом объеме камеры смешения, т. е. приРезультаты 3-х серий из 5 эксперименнизком давлении эжекции. Сочетание эффек-тов для резонатора с размерами мм,

та выпрямленной диффузии с высокоско-rftw 4 мм при подаче азота под давлением

ростным проведением массообмена в зоне3-5 кгс/см- представлены ниже.

Эксперименты проводились на прозрачной модели бака объемом 50 дм (вода) и в баке ,3 м (керосин с высотой слоя 7 м).

В экспериментах на прозрачных моделях визуально по плоской прозрачной стенке измеря-лись диаметр газожидкостного шлейфа й(о и расстояние А/г от торца газового сопла, на котором этот диаметр стабилизируется (длину начального участка

низкого давления камеры смешения эжектора приводит к увеличению глубины дегазации даже при высоком уровне слоя жидкости (так как концентрационный напор в зоне интенсивного массообмена определяется не гидростатическим давлением столба, а давлением эжекции).

Выбор соотношения размеров резонатора и камеры смешения из условий

о/ Д- Д ЗОО-бОО;

ДЯ/а о 0,2-1,0

по результатам экспериментов позволил исключить захлебывание ультразвукового

интенсивный массообмен совершался в зоне пониженного давления,

I ,... -

дробления компактной -кольцевой газовой

Эксперименты проводились на прозрачной модели бака объемом 50 дм (вода) и в баке ,3 м (керосин с высотой слоя 7 м).

В экспериментах на прозрачных моделях визуально по плоской прозрачной стенке измеря-лись диаметр газожидкостного шлейфа й(о и расстояние А/г от торца газового сопла, на котором этот диаметр стабилизируется (длину начального участка

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к процессам десорбции из жидкости растворенных газов. Целью изобретения является повышение производительности устройства и снижение затрат газа. Барботажное устройство содержит смеситель в виде струйного газового эжектора с соплом и камерой смешения. В газовом сопле эжектора на стержне установлен цилиндрический резонатор, образующий со срезом сопла газоструйный ультразвуковой излучатель. Соотношение размеров в устройстве выбрано из условий D_O/(D_C-D_CT)=300-600

ΔН/D_O=0,2,1,0, где D_O - минимальный диаметр камеры смещения эжектора

D_C - диаметр газового сопла

D_CT - диаметр стержня

ΔН - OCEBOE РАССТОяНиЕ МЕжду ТОРцОМ гАзОВОгО СОплА и плОСКОСТью МиНиМАльНОгО СЕчЕНия КАМЕРы СМЕшЕНия. 1 ТАбл., 2 ил.

Средняя величина лЬ в серии Разброс ве.пичин

Средняя величина соотношения дh/dгж Разброс величии

Средняя величина соотношения d

Разброс величин

rx/(d; - d,4

295663

15-3021-64 21-73

0,54 0,85 0,9 0,2-0,6 0,3-1,0 0,3-1,0

385 586 595 298-450 460-600 550-598

Значительный разброс параметров в сериях экспериментов объясняется наложенными пульсациями всего газожидкостного шлейфа.

Размеры устройства при опытной эксплуатации были выбраны по результатам экспериментов в прозрачной модели и составляли: ,72 мм; мм; rfc,4 мм; мм; мм - диаметр цилиндрической части камеры; мм - высота камеры.

Таким образом, проведенные эксперименты позволяют обосновать выбор опти- мальнь1х соотношений, которые не могли быть получены для излучателей ультразвука известными методами расчета.

В целом указанные особенности за счет использования сочетания эффектов выпрямленной диффузии, ультразвукового увеличения скорости массообмена и струйного снижения давления приводят к увеличению производительности и глубины дегазации.

Так, например, при барботажном удалении растворенной воды из керосина сухим (точка,росы -50°С) азотом ультразвуковое устройство на полупромышленной установке (объем м высота слоя м) позволило достигнуть глубины обезвоживания в 1,5 раза ниже, чем при использовании в этих условиях обычного барботажа (т. е. достигнуть температуры помутнения пробы керосина по ГОСТ 5066-56 в колбе дм не Т„ол -40°С как в известном устройстве, а Т«,н -60°С). При этом проГ -L-Фаг.1

изводительность установки была увеличена в 30-20 раз (длительность обезвоживания сократилась со 100 до 3-5 ч).

5Использование изобретения позволит повысить не менее чем в 20 раз производительность дегазационных установок и в 10- 15 раз сократить затраты газа на процесс.

Формула изобретения

Барботажное устройство для дегазации жидкостей, содержащее смесительный элемент, выполненный в виде струйного газового эжектора с соплом и камерой смешения, установленного в нижней части емкости, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и снижения затрат газа, устройство снабжено цилиндрическим резонатором, установленным в сазовом сопле эжектора при помощи стержня, при этом размеры резонатора и эжектора определяют из условия

do7d -d 300-600; ,2-1,0,

где cfo-минимальный диаметр каморы CMC

шения эжектора; dc- диаметр газового сопла; dcm - диаметр стержня; ДЯ - осевое расстояние между торцом газового сопла и плоскостью минимального сечения камеры смеиюния.

Фаг.1