Пульсационно-перемешивающееуСТРОйСТВО Советский патент 1981 года по МПК B01F13/10 

1

Изобретение относится к оборудо-. ванию химических процессов и аппара- турного оформления процесса физического перемешивания в системах жидкость-жидкость, жидкость-твердое тео и может быть использовано в процессах .экстракции, выщелачивания при осуществлении химических процессов, в частности, сопровождающихся образованием твердой фазы или требующих применения в качестве катализатора , или одного из реагентов твердой фазы, скорость протекания которых ограничена диффузионными параметрами, В промышленности широко применяют для интенсификации перемешивания в системах жидкость-жидкость, жид кость-твердое тело механическую энергию вращающейся мешалки Ш.

Однако для системы жидкость-тверая фаза снабжение емкостных аппараов и реактивов мешалками недостаточно эффективно, так как твердая фаза концентрируется практически в жидкости нижней части реактора. При перемешивании коррозионноагрессивных, токсичных или ядовитых сред при помои механических мешалок требуется применение сложных мер для изоляции

(герметизации) объема реактора, от атмосферы, .

Известно также пульсационно-перемешивающее устройство (ППУ), содержащее камеру смешения и размещенный в ней диспергатор, выполненный в виде коаксиально расположенных и сообщающихся между собой пульсационной трубы и наружной трубы с размещен0ными на ее поверхности наклонными соплами.

Сжатый воздух в пульсационную трубу подается при помощи пневматического пульсатора через р ессиве|, регулирующий вентиль, золстниково-распределительную камеру. При обратном ходе пульсатора воздух из пульсационной трубы сбрасывается через штуцер выхлопа пульсатора 21,

0 к недостаткам известной конструкции ППУ следует отнести недостаточную герметичность аппарата от атмосферы, так как реактор через штуцер выхлопа пульсатора имеет соединение

5 с атмосферой, и ограниченность применения, так как подача воздуха в . аппарат не всегда возможна по условиям техники безопасности из-за образования взрывоопасных смесей с па0 рами продукта повышенной пожароопдскости и т.д. Кроме того, в корроэионноактивных средах использование известного устройства эaтpyднeнo так как пары продукта контактируют с золотниково-распределительным механизмом и пневматическим пульсатором.

Сложность схемы требует наличия компрессора, рессивера, золотниковораспределительного устройства, диспергатора. Кроме того, требуется дополнительное оборудование для улавливания паров продукта из его смесей с воздухом,; выбрасываемых из систелм через выхлопы пульсатора.

Эффективность перемешивания недостаточная, всзледствие ограниченного объема пульсирующей жидкости через пульсационную трубу в аппарат относительно невысоких скоростей жидкостных потоков на выходе из сопел наружной трубы диспергатора.

Цель изобретения - интенсификация прсадесса перемешивания, повшяение герметизаций систе№л, упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено конденсаторо установленным над камерой смешения, испарителем, установленным под камерой сме11гения, и верхней и нижней перегородками с патрубками, отделяющими конденсатор и испаритель соответственно от камеры смешения, при этом отводящий патрубок нижней перегородки соединен с пульсационной трубой, а нижний конец отводящего патрубка верхней перегородки размещен над испарителем и снабжен регулирующим клапаном и разбрызгивателем. Регулирующий клапан выполнен в виде обратного клапана, а конденсатор и испаритель - в виде кожухотрубных вертикальных теплообменников.

При конструктивном выполнении пулсационно-перемешивающего устройства указанным образом достигается герметизация системы, ее полное изолирование от атмосферы. Расширяется область применения, так как пулсационное перемешивание вызывается прами перемешиваемой жидкости, а не путем импульсной подачи воздуха в пульсационную камеру внутреннего цилиндра диспергатора.Упрощение устройства достигается за счет исключения пульсатора компрессора)j рессивера, и использования только простейшего .теплообменного оборудования - типовых теплообменников. Использование в качестве перемешивающего агента парового потока вместо ограниченного объема жидкости, импульсно-поступаю«него в аппарат через сопла диспергатора, обеспечивает более высокие скор.сти перемешивающих потоков,периодичекий перевод жидкофазной системы в пенный режим, что приводит к интенсификации процесса перемешивания в целом.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из камеры 1 смешивания, в которой осуп1ествляется перемешивание жидкости, раствора или суспензии вертикальными кожухотрубными теплообменниками 2 и 3 .соответственно.Верхний теплообменник отделе от камеры глухой перегородкой 4 с подводящими патрубками 5, отводящим патрубком б, который по оси аппарата пронизывает последний и заканчивается регулирующим клапаном 7 и разбрызг-ивателем жидкости 8 над верхней труной решеткой нижнего теплообменника. Нижний теплообменник отделен от емкостного аппарата глухой перегородкой 9 с отводящим патрубком 10, коаксиальным отводящему патрубку 6 и расположенным таким образом, что последний заключен в ней. Патрубок

10переходит в пульсационную трубу

и заканчивается выше уровня жидкости в камере смешения.

Устройство содержит также трубу

11с наклонными соплами 12,штуцеры 1 для загрузки и штуцеры 14 для его рагрузки,

Работа устройства осуществляется с/тедующим образом.

Паровая фаза из камеры 1 через патрубки 5 поступает в вертикальный теплообменник 2, в котором конденсируется. ,

Конденсат заполняет патруеюк о и собирается на глухой перегородке 4. Регулирующий клапан 7 периодически с заданной частотой пропускает конденсат через разбрызгиватель 8 на 1зер.хнюю трубную решетку теплообменника 3.

в последнем жидкость испаряется и пары из теплообменника поступают в слой раствора камеры 1 (по патрубку 10 глухой перегородки 9 через трубу 11), в трубе 11 паровая фаза распределяется по объему жидкости, обеспечивая ее равномерное перемешивание.

Благодаря импульсному поступлению конденсата в теплообменник 3 достигается пульсационное перемешивание жидкости в камере 1. Для того/чтобы исключить проскок паров из теплообменника 3 по патрубку 6 в теплообменник 2, между последним и регулируквдим клапаном необходимо поддерживать столб жидкости вьк;отойу достаточной для компенсации давления, требующегося для прохода жидкости через трубу 11 в камеру 1.

В случае использования в качаетве регулирующего клапана обратного клапана/ обеспечивающего пропуск жидкой фазы из конденсатора в испаритель и исключающего проскок паров 43 испарителя в конденсатор, эаявляемое устройство работает в сгинонастраивающемся режиме. По достижении определенной высоты столба жидкости над клапаном, создающим больиюе давление, чем за клапаном, последний открьшается. Жидкость при этом поступает в теплообменник 3, где испаряется, за счет этого давление за клапаном увеличивается, и клапан закрывается. Пары из теплообменника 3 через трубу 11 поступают в жидкост камеры 1 и перемешивают ее. Из камеры пары поступают через патрубки 5 в теплообменник 2, где конденсируются. Давление в системе уменьшается а столб жидкости над клапаном увеличивается. Клапан открывается и цикл повторяется.

Технико-экономический эффект предлагаемого пульсационно-перемешивающего устройства достигается путем полной герметизации устройства от атмосферы, в результате чего не тре(буется дополнительного оборудования и стадий на улавливание паров продукта, выбрасываемых в атмосферу; путем упрощения схемы исключения ком-- прессора, рессивера и т.д.; путем интенсификации процесса перемешивания, увеличения скоростей истечения жидкости через сопла диспергатора и последующего перемешивания содержимого паровьин потоком, обеспечивающего импульсный перевод жидкофазной системы или системы жидкость - твердое тело в газожидкостную.

Формула изобретения 1. Пульсационно-перемешивающее устройство, содержащее камеру смешения и размещенный вней диспергатор, выполненный в виде коаксиально расположенных и сообщающихся меж-ду собой пульсационной трубы и наружной трубы с размещенными на ее поверхности на- . клонными соплами, отлнчающ ее с я тем, что, с целью интенсифика;ции процесса перемешивания с однрвре;манным упрощением и расширением функциональных возможностей,оно снабжено конденсатором,установленным над каме|рой смешения,испарителем,установленным под камерой смешения,и верхней и ниж,ней перегородкакм с подводящими, и от:водящими патрубками,отделяющими кон денсатор и испаритель соответственно

5 от камеры смешения,при этом отводящий патрубок нижней перегородки соединен- . с пульсационной трубой, а нижний конец отводящего патрубка верхней перегородки размещен над испарителем и

0 снабжен регулирующим клапаном и разбрызгивателем.

2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что регулирующий клапан выполнен в виде обратного клапана.

5

3.Устройство по п. 1, .о т л и ч ающе ее я тем, что конденсатор и испаритель выполнены в виде вертикальных кожухотрубных теплообменников.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л., Химия, 1975, с. 117.

2.Авторское свидетельство СССР

5

212229, кл. В 01 F 7/12, 1961 (про-, тотип).