Способ проведения процессов в струйно-фонтанирующем слое Советский патент 1977 года по МПК B01J8/18 

1

Изобретение относится к технике организации процессов в системе газтвердые частицы и может быть использовано в химической промышленности и смежных с ней отраслях народного хозяйства.

Известен способ проведения процессов в системе газ - твердые частицы путем подачи газа в слой через отверстия газораспределительной решетки в режиме псевдоожижения. действующих аппаратах, вследствие малого начального импульса струй, длина струи в слое мала, по сравнению с высотой слоя. Величина отношения длины струи к высоте слоя имеет значение порядка ХФ/Нр- О,, В этих условиях истечение газовых струй из отверстий газораспределительной решетки происходит в пузурьковом режиме, характеризующемся зарождением пузырей над отверстием решетки, их ростом и подъемом tl3

Слияние зародившихся пузырей приводит к образованию в непосредственной близости от решетки газовых неоднородностей более крупного размера и дальнейшему развитию неоднородности слоя, что отрицательно влияет на протекание ряда технологических процессов, снижает интенсивность межфазного. взаимодействия, увеличивает динамический унос из слоя и др.

Известен также способ проведения процессов в струйно-фонтанирующем слое, включающий подачу в слой через отверстия газораспределительной решетки струй газа длиной (0,6-1,1) высоты слоя 23.

Для гидродинамического состояния слоя по этому спрсобу характерно наличие двух различных форм межфазного взаимодействия газа с частицами: взаимодействие в струях и взаимодействие в псевдоожиженном слое, расположенном между струями.

Недостатком известного способа является низкая интенсивность процессов переноса в межструйных зонах слоя что объясняется ограниченным рАДЦусоп интенсифицирующего влияния струи в слое, имеющего порядок половины длины струи и существенно зависящего от физических свойств частиц, их размера, состояния поверхности и др. Тесное расположение струй также снижает интенсивность межфазного взаимодействия вследствии слияния струй и пузырей с образованием крупных газовых прослоек и даже поршней. Ufe/ibfo iiiudpeicHMH является интенснфикааия зегшомассооомена в слое. Поставленная цель дости1ается тем что струи гага подают при соблюдении сое-.ношения шага между струями к их л--1и«-г t /л (0,3-0,5) . 11ОЫ-шенная интенсивность процессов перекоса в слое при указанных соотноа;ен лх шага между струями к их длине обусловлена вводом всего псевдоожижающего агента в слой при начальных условиях. Обеспечивающих образование сравнимых по протяженности с высотой слоя мощных струй, создание интенсивной циркуляции частиц через струю и более интенсивное, чем в псевдоожижен ном слое, движение частиц в межструйных зонах. На чертеже показано устройство для осуществления способа. Устройство состоит из корпуса 1 ап парата с зернистым слоем, снабженного 1-азораспределительной решеткой 2 с от верстиями 3 (круглой или прямоугольной формы). Способ осуществляется следующим об разом. В аппарат загружают зернистый слой и под газораспределительную решетку 2 подают воздух для псевдоожижения слоя. Сжижающий агент вводят в слой через отверстия 3 и создают в слое сравнимые по длине с высотой слоя стру В этих условиях реализуется струйный режим истечения газа, индуцирующий интенсивную циркуляцию частиц через струю. При шаге между струями, равным 0,3-0,5 их длины, обеспечивается неслияние струй, а также высокая интенсивность циркуляции частиц в межструй ной зоне и создается гидродинамическое состояние, отличное от классического псевдоожиженного слоя и характеризующегося организованным высокоинтенсивным циркуляционным движением частиц, низкой флуктуацией давления в слое, отсутствием динамического уноса и проскока пузырей. Длину струи определяют по уравнеX - Ф - о,зббЩс/ Где X - длина струи, мм; Пример 1

Организованная интенсивная циркуляция частиц по всей высоте слоя в струйной и межструйной зонах

Организованная интенсивная циркуляция частиц по всей высоте слоя в струйной и межструйной зонах Слияние истекающих струй, образование крупных газовых пузырей в верхней части слоя, резкое колебание поверхности слоя и интенсивное движение частиц в прирешеточной зоне И - начальная скорость истечения г-аза из отверстия, м/сек; Чо - начальный радиус отверстия, И - скорость ьитания частиц,м/сек; GI - коэффициент струи. Пример 1. Цилиндрический аппарат из оргстекла диаметром 125 мм снабжен сменной перфорированной газораспределительной решеткой с параметрами: диаметр отверстий dg-l, мм, число отверстий h -55, шаг между отверстиями -15 мм. В аппарат загружают слой сферического алюмосиликатного катализатора фракции 2-2,5 мм(скорость витания частицИ -5,8 м/сек, коэффициент ,82), высотой 92 мм, подают ожижающий агент в количестве 0,0147 и создают в слое струи длиной Хф-60мм при значении параметра t, 0,25. Через прозрачную стенку аппарата наблюдают за движением частиц слоя в струях и межструйных зонах. Пример 2. Условия проведения опыта аналогичны примеру 1, а решетка имеет следующие параметры: диаметр отверстий do - 2,8 мм, число отверстий , шаг между отверстиямиi 20,2 мм, длина струи составляет 64 мм, а параметр t/Хф 0,31. Пример 3. Условия проведения опыта аналогичны примеру 1, а решетка имеет следующие параметры: диаметр отверстий dp- 6 мм, число отверстийм 15, шаг между отверстиямиi 28,6 мм, длина стоуи составляет 61 мм, а параметр i / Хф о , 4 7. Пример 4, Условия проведения опыта аналогичны примеру 1, а решетка имеет следующие параметры: диаметр отверстий dj, 1,5 мм, число, отверстийп 5, шаг между отверстиями i - 50 мм, длина струи составляет 92 мм, а параметр 1/Х -0,53. Пример 5. Условия проведения опыта аналогичны примеру. 1, а решетка имеет следующие параметры: диаметр отверстийс1д 14 мм, число отверстий и 5, аг между отверстиямиt 50 мм, длина струи составляет 80 мм, а параметр t/V °б2. Результаты наблюдений за состоянием слоя следующие. Характеристика состояния слоя

Пример

Организованная интенсивная циркуляция частиц по всей высоте слоя в струйной зоне и пониженная интенсивность движения частиц в центре межструйных зон, образование застойных зон между отверстиями на решетке, провал частиц через отверстия

Организованная интенсивная циркуляция частиц по всей высоте слоя в струйной зоне с образованием застойных зон в межструйной зоне, провал частиц через отверстия Анализ результатов показывает, чт ввод всего ожижающего агента в слой при начальных условиях, обеспечивающих образование в слое струй длиной (0,6-1,1) высоты слоя, оптимален при соблюдении соотношения шага между струями к их длине 0,3-0,5. В этих условиях формируется струйнофонтанирующее состояние слоя практически без проскока пузырей и с интен сивной циркуляцией частиц по всей вы соте слоя в струйной и межструйной зонах. При отклонении от этого соотношения влево, т.е. при О , 3 , проис ходит слияние струй с зарождением в верхней части слоя газовых неоднород ностей, приводящих к резкой пульсаци давления в слое и выбросу частиц в сепарационное пространство. При отклонении вправо, т.е. при i /Хф 3-0,5, интенсивность движения

Продолжение таблицы

Характеристика состояния слоя частиц в межструйных зонах снижается вплоть до образования застойных зон. Формула изобретения Способ проведения процессов в струйно-фонтанирующем слое, включающий подачу в слой через отверстия газораспределительной решетки струй газа с соотношением длины струй к высоте слоя Хф/Нр (0,6-1,1), отличающийс я тем, что, с целью интенсификации тепломасообмена в слое, струи газа подают при соблюдении соотношения шага между струями к их длине (0,3-0,5). Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Минаез Г.А. Дис.на соиск.учен. степени канд.наук,МИХМ, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 298366, кл. В 01 J 8/18,19.10.67.