Способ контактирования жидкости с твердым зернистым материалом и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК B01D15/04 

Изобретение относится к области химической промьшшенности и смежньм. отраслям и может быть использовано при проведении процессов, связанных с обработкой двухфазных систем жидкость-твердое, таких как ионный обме выщелачивание, промывка, растворение реакции с применением твердых зернис тых катализаторов и т.п. Известен способ контактирования жидкости с твердым зернистым материа лом с использованием пульсации с помощью сжатого газа, включающий контакт восходящего потока твердого зер нистого материала с жидкостью и последующее отделение жидкости от твердого зернистого материала П I. Известно устройство для контактирования жидкости с твердым зернистым материалом, включающее узел загрузки твердого зернистого материала, связанный подводящей трубой с углом пульсации, расположенным ниже уровня твердого зернистого материала в узле загрузки и соединерсным с импульсной трубой пульсатора, узел выгрузки твердого зернистого материала, связанный с углом пульсации отводящей трубой, снабженной патрубками ввода и вывода жидкости 1 J. Недостатком известного способа и устройства являются нер1авномерность выгрузки твердого зернистого материала и высокое влагосодержание выгружаемого твердого зернистого материа-. Ла. Цель изобретения - повьпиение эффективности влагоотделения, Поставленная цель достигается тем, что в способе контактирования жидкости с твердым зернистым материалом и с использованием пульсации с помощью сжатого газа, включающем контакт восходящего потока твердого зернистого материала с жидкостью и последующее отделение жидкости от твердого материала, пульсацию осуществляют в пилообразном режиме, при ;)г(.1М :ip. ии;1,ачи сжатого газг на нульспцилт меньше времени его отвода а отвод жидкости осуи1ествляют в верх нкх слоях носходящего потока, а образовавшийея обезвоженный слой зернистого материала удаляют током отходящего газа. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для контактировани жн/дкости с твердым зернистым материа лом, включающем узел загрузки твердого зернистого материала, связанный подводящей трубой с узлом пульсадии, расположенные ниже уровня твердого зернистого материала, в узле, загрузки и соединенным с импуль ной трубой пульсатора, узел выгрузки твердого зернистого материала, связанный с узлом пульсации отводящей трубой, снабженной патрубками ввода и вьшода жидкости, отводящая труба снабжена дренажным элементом с кожухом, а узел выгрузки твердого зернис того материала и кожух снабжен трубопроводом, соединенным с пульсатором . На чертеже изображено устройство для контактирования жидкости с твердым материалом, общий вид. Устройство содержит загрузочньш узел 1 с патрубком 2, соединенный подводящей трубой 3 с узлом пульсаци состоящим из дренажной сетки 4 и пульскамеры 5, сообщенной с импульсной трубой пневматического пульсатора 6. Узел пульсации соединен отводящей трубой 7 с узлом 8 выгрузки, имеющим патрубок 9. Отводящая труба снабжена дренажньм элементом 10 с кожухом 11, а также патрубком 12 вво да жидкости и патрубком 13 для вьшода жидкости. Узел 8 выгрузки и кожух 11 снабжены разветвленные трубопроводом, сообщающим их с трубой пневматического пульсатора 6 для выпуска воздуха. Кроме того, кожух 11 снабжен патрубками для отвода обработанной жидкости 4. Устройство работает следующим об разом. Твердый зернистый материал непре рьшно подается в узел загрузки по патрубку 2 и выводится из узла выгр ки по патрубку 9. В прот-ивоточном режиме работы жидкость непрерьшно п дается по патрубку 12 ввода жидкост и выводится по патрубку 13 вьшода жидкости. Возможен также прямоточны режим работы. Твердый зернистый ма34териал занимает весь объем отводящей трубы 7 в виде сплошного слоя, движение которого осуществляется под действием пульсации. Жидкость попадает в пульскамеру 5 через дренажную сетку 4, Пневматический пульсатор 6 представляет из себя распределительный механизм , попеременно сообщающий магистраль подводимого к пульсатору сжатого воздуха (газа) то с пульскамерой 5 (импульсная труба пульсатора) , то с узлом выгрузки и кожухом 1 1 (труба пульсатора для выпуска воздуха) , Пульсатор 6 создает в пульскамере 5 импульсы повышенного и пониженного давления заданной формы и частоты. Под действием пульсации контактной жидкости в пульскамере сплошной влагонасыщенный слой зернистого материала перемещается по отводящей трубе аппарата. Причина передвижения слоя под действием пульсации заключается в различном соотношении движущихся сил и сил сопротивления движению слоя в тактах повьшенного и пониженного давления пульсации. . В такте повышенного давления движу- щей силой является скоростной напор жидкости, а силами сопротивления - еила веса слоя, сила трения частиц о стенки и местные потери. В такте пониженного давления движущей силой перемещения слоя в обратном направлении является только сила веса слоя, а силами сопротивления - силы трения и местные потери. Сползание слоя может быть уменьшено путем установки диодных элементов (например сопел Борда) на пути движения слоя. Приближаясь .к узлу выгрузки, материал имеет высокое влагосодержание. Жидкость из пор слоя проходит через дренажный элемент 1 О и выводится из кожуха 11 по патрубку 14 отвода обработанной жидкости. Степень обезвоживания материала может быть довольно высокой за счет принудительного отсоса жидкости из пор слоя. Жидкость из кожуха I1 при необходимости может быть возвращена в технологический процесс. Следует отметить, что пульсация позволяет поднимать слой материала вьипе уровня материала в узле загрузки, что повышает степень обезвоживания выгружаемого материала. Обезвоженный материал в узле вьц-рузки обладает высокой связностью частиц, поэтому в предлагаемом устройстве осуществляется его принудитель.

ный сдув под действием импульсов , отработанного воздуха, поступающих в узел выгрузки с выхлопной трубы пульсатора. Кроме того, под действием этих импульсов производится очистка пор дренажного элемента. Таким образом, обеспечивается утилизация отработанного воздуха, что повышает экономичность устройства. Скорость движения зернистого материала в аппарате легко регулируется интеисивностью пульсации.

Способ бьш осуществлен на установке, показанной на чертеже.

Модельная установка состояла из контактного устройства V-образной формы, диаметром 36 мм и пневматического пульсатора золотникового типа. Нами быпи проведены гидравлические испытания устройства на системе ионообменная смола КУ-2х8 чс - вода (диаметр частиц смолы 0,4 - 1,2 мм, уд.вес. 1,2 г/см).

Испытания проводились следующим образом.

У-образник заполняли водой и смолой, затем включался пульсатор, генерировавший импульсы давления сжатого воздуха пилообразной формы.

В такте повьппенного давления пуль сации жидкость в левом колене V-образ ника (пульскамере) опускалась вниз с уровня А на уровень Б,причем сдвиг фаз колебаний жидкости и давления газа в пульскамере зависел от инерционного и гидравлического сопротивления системы и доходил до 90 .

Жидкость, перемещаясь из пульскамеры в правое колено У-образника, способствовала перемещению частиц смолы,

В такте пониженного давления пульсации отработанный сжатый воздух поступал из пульскамеры через пульсатор в узел выгрузки, расположенный в верхней части правого колена V-образиика, При этом жидкость в пульскамере возвращалась с уровня Б в свое первоначальное верхнее положение (уровень А), присачиваясь сквозь смолу в правом колене. Эта смола задерживалась за счет сводообразования, причем ее слой слегка опускался под действием собственного веса. Верхняя обезвоженная часть слоя смолы в узле выгрузки удалялась потоком сжатого воздуха, поступающего при выхлопе из пульсационной камеры, и через ворон740936

ку-возвращалась в нижнюю часть пульскамеры.

Таким образом, фаза колебаний давления сжатого воздуха в узле выгрузки (такт пониженного давления

пульсации) противоположна фазе колебаний давления воздуха в пульскамере (такт пониженного давленияпульса- ции ) ,

10 Скорость движения слоя смолы в правом колене вверх зависела от интенсивности пульсации жидкости в пульскамере следующим образом,

Интенсивность,мм/мин Скорость,м/ч ,5 3-2А-

,3001,0

15003,0

60006,0

90004,0

20 Максимальная скорость дв1сже ия слоя имела место при интенсивно-(:ти пульсации мм/мин размах колебаний мм, частота 120 1/мин При дальнейшем возрастании иитсисин25 ности скорость уменьшалась, видною, вследствие возрастания инерционного, сопротивления слоя.

TexHi-tKO-экономическое обоснование обусловлено наличием новых элемен3Q тов - дренажа с кожухом на отводящей трубе, а также трубопровода, сообщающие кожух и узел выгрузки с выходной трубой пульсатора вьцодно отличает предлагаемое устройство от известных, так как умен 111астся сте5пень влажности выI pyжлe Oгo зернистого материала и достигается равномер ность его выгрузки.

Формула изобретения

40

1 . Способ контактирования жидкости с твердым зернистым материалом с использованием пульсации с помощью сжатого газа, включающий контакт восходящего потока твердого зернистого материала с жидкостью и последующее отделение жидкости от твердого зернистого материала, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности влагоотделения, пульсацию осуществляют в пилообразном режиме, при этом время подачи сжатого газа на пульсацию меньше времени

его отвода, отвод жидкости осуществляют в верхних слоях восходящего потока, а образовавшийся обезвоженный слой зернистого материала удаляют потоком отходящего газа.

7

2. Устройство для контактирования жидкости с твердым материалом, включающее узел загрузки твердого зернистого материала, связанный подводящей трубой с узлом пульсации, расположенным ниже уровня твердого зернистого материала в узле загрузки и соединенным с импульсной трубой пульсатора, узел выгрузки твердого зернистого материала, связанный с узлом пульсации отводящей трубой, снабженной патрубками ввода и вьшо-

/

fl

/

./

740938

да жвдкости, отличающееся тем, что, с целью повьппения эффективности влагоотведения, отводящая труба снабжена дренажным элементом с кожухом, а узел выгрузки твердого зернистого материала и кожух снабжены трубопроводом, соединенным с пульса- , тором.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

}. Патент США № 3092515, кл. J 34-25,1959,