Способ подачи газа и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B01J8/22 

Изобретение относится к способу подачи газа в барботажный реактор и конструкции барботера, работающего в режиме барботажа газом смеси жидкости с суспендированными в ней частицами другой жидкости или твердой фазы.

Цель изобретения - повышение качества продукта путем более равномерного рас- пределения в нем твердых частиц и увеличения производительности путем совмещения процесса очистки отслоя осадка с работой в барботажном режиме.

Способ подачи газа в барботажный реактор, включающий ввод газа в нижнюю часть реактора в направлении сверху вниз в

виде отдельных струй, скорость газа устанавливается из соотношения

V 5/Эж ,

где V - скорость газа в выходном сечении газоввода, м/с;

РЖ РС плотности, соответственно, жидкости и газа, кг/м ;

v - скорость оседания твердой фазы в жидкости, м/с,

а также тем, что в барботере для реализации способа, выполенном в виде отдельных цилиндрических сопл, диаметр сопл определяется из соотношения

d h/3cos«,

где d - диаметр сопла, м;

h - высота расположения среза сопла над нижним днищем, м;

а- угол наклона оси.сопла в вертикали.

Сопоставительный анализ с известным способом показал, что изобретение отличается новым скоростным режимом - установлением скорости ввода газа в зависимости от физических свойств веществ из приведенного выше соотношения.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью устройства, представленного на фиг. 1; на фиг. 2 - конструктивная схема экспериментального реактора, в котором использованы заявляемые .способ и устройство; на фиг. 3 и 4 - гидродинамические картины распространения факелов на нижнем днище.

Устройство содержит сопла 1, введенные в нижнюю часть реактора через боковую стенку 2 выше уровня расположения днища 3. В реакторе находится жидкость 4. Выходные сечения А сопл имеют диаметр d и отстоят от днища на расстояние h. Оси выходных сечений сопл могут быть вертикальными или наклоненными к вертикали. под углом а . При работе устройства для ввода газа он сначала разделяется на несколько потоков (в устройстве типа коллектора, не показан), число которых равно числу сопл 1, затем подается на вход сопл. В выходных сечениях А сопл 1 образуются газовые струи Б, которые, благодаря высокой скорости, достигают днища 3 и образуют на нем настильные газовые факелы В, которые оттесняют от поверхности днища 3 жидкость 4 вместе с находящимися в ней суспендированными частицами. Соударяясь между собой и со стенками 2, факелы В образуют восходящие факелы Г, которые уже распадаются на пузыри Д, всплывающие в жидкости 4. Вследствие достаточно высокого значения турбулентной составляющей динамического напора газа в настиль- ных факелах- В они срывают с днища частицы, которые могут выпасть из жидкости 4 и уносят их, таким образом предотвращая образование и накопление осадка на днище 3 в процессе работы.

Предлагаемый способ был осуществлен на модели, барботажного реактора, чертеж нижней части которого представлен на фиг.

2. Число сопл в нем равнялось шести, угол наклона оси их выходных отверстий в вертикали составлял в варианте 10° (сопла были направлены в угол между днищем и конической переходной частью между днищем и цилиндрическим корпусом), в варианте II - 45° (сопла были направлены параллельно образующей конуса). В эксперименте в качестве жидкости использовалась вода, га0 зом служил воздух. Скорость его истечения изменялась в широких пределах, указанных в таблице. В качестве суспендированных частиц использовали песок в количестве 2.5% по объему.

5 В таблице приведены, результаты воздействий газового потока на осадок, создаваемый песком как до начала подачи газа, так и в процессе эксперимента. Видно, что достаточно эффективное размывание песка

0 наступает при скорости истечения 105 м/с при расчетных величинах (по заявленному соотношению) 81 м/с для варианта конструкции сопл I и 121 и 115 м/с для варианта И соответственно. Указанные расчетные

5 значения скорости получены по заявляемому соотношению при подстановке в него экспериментально определенной .скорости оседания частиц песка в воде v 0,018 м/с, На фиг. 3,4 представлены гидродинами0 ческие картины, образующиеся на нижнем днище при распространении по нему настильных газовых факелов (рисунки сделаны по фотографиям, полученным через

5 прозрачное днище). Как видно по фиг. 3, при недостаточной скорости (V-52 м/с, вариант II) песок размывается не полностью - между факелами В (фиг. 1) имеются участки, занятые осадком, Е (темные области), а при пре0 вышении заявляемого скоростного режима (V 137 м/с, вариант II)этих пятен почти нет (кроме того, границы между факелами нестабильны, перемещаются в значительном диапазоне, фиг. 4).

5 Использование заявляемого изобретения позволит предотвратить образование осадка тяжелых суспендированных частиц в реакторе в процессе его работы в барботаж- ном режиме. Это приведет к увеличению

0 качества производного продукта вследствие создания более равномерных гидродинамических условий для всех частиц. С другой стороны, увеличится 4 производительность реактора из-за ликвидации за5 трат времени на очистку его днища от слеживающихся за время работы осадков. Формула изобретения 1. Способ подачи газа, включающий ввод газа в нижнюю часть барботажного реактора в направлении сверху вниз в виде отдельных струй, отличающийся тем.

что, с целью повышения качества продукта и увеличения производительности, скорость газа устанавливается из соотношения

V 5/эж ,

где V - скорость газа в выходном сечении газовводов, м/с;

рж/V плотность жидкости и газа соответственно, кг/м ;

0

v - скорость оседания твердой фазы в жидкости, м/с.

2. Устройство для подачи газа, выполненное в виде отдельных цилиндрических сопел, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, диаметр сопел определяют из соотношения

d h/3cos«, где d - диаметр сопла, м;

h - высота расположения среза сопла над нижним днищем, м;

а - угол наклона оси сопла к вертикали,

Изобретение относится к способу подачи газа в барботажный реактор и конструкции барботера, работающего в режиме барботажа.газом смеси жидкости с суспендированными в ней частицами твердой фазы, способной осаждаться и позволяет повысить качество продукта путем более равномерного распределения в нем твердых частиц.и увеличить производительность путем совмещения процесса очистки от слоя осадка с работой в барбртажном режиме. Способ подачи газа состоит во вводе его в нижнюю часть реактора в направлении сверху вниз в виде отдельных струй. Новым в способе является то, что скорость газа устанавливается в зависимости от плотности жидкости газа и от скорости оседания частиц твердой фазы. Барботер для реализации этого способа выполнен в виде отдельных цилиндрических сопел, соединенных входным коллектором. Новым в барботере является то, что диаметр сопел определяется в зависимости от расстояния от нижнего днища до сопла и угла его наклона к вертикали. 2 с.п.ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Связь характера размывания осадка и скорости газа

Bepuots/rfl

Фие.Ј

фиг.З

Sv/H/w/n Ж