(54) КОНТАКТНЫЙ ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ
Изобретение относится к химической технологии, а именно к массо обменным или реакционным процессам. в жидкофазных системах. Известен контактный пульсационный аппарат, включающий корпус с :патрубками ввода и вывода реагентов, контактную зону, расположенную в сред ней части аппарата, генератор импульсов , соединенный патрубком для подвода переменного давления с верхней частью аппарата, упругий элемент Для интенсификации процесса необходимо устанавливать в рабочем объе ме аппарата сложные перемешивающие узлы; данный аппарат не позволяет регулировать процесс, так как вся масса жидкой среды реагентов колеблется с одной и той же амплитудой по всему рабочему объему аппарата (по всей зоне контактирования) } упругий элемент, находящийся в пульсационной камере, ограничен в упругих характеристиках, так как воспринимает динамическую нагрузку от движения всей массы жидкой среды реагентов, в данном аппа рате возникают значительные динами; ческие нагрузки ( гидравлический удар), что приводит к необходимости затрат конструкционных материалов по условию прочности и наличию разделительной нижней камеры для разделения реагентов после проведения процесса, которые при таких условиях перемешиваются также при выходе из рабочего объема аппарата. Целью изобретения является интенсификация и возможность регулирования процесса за счет генерирования локальных импульсов. Указанная цель достигается тем, что в контактном пульсационном аппарате, включаняцем корпус с патрубками ввода и вывода реагентов, контактную зону, расположенную в средней части аппарата, генератор импульсов, соединенный патрубком для подвода переменного давления с верхней частью аппарата, упругий элемент, согласно изобретению, упругий элемент расположен в контактной зоне аппарата. Упругий элемент целесообразно выполйять в виде трубок, запаянных с одной стороны. Таким образом, в рабочий объем аппарата помещен пульсационно-контактный узел, в который заключены упругие элементы. Пульсационно-контактный узел выполнен в виде трубок, запаянных с одной стороны. При заполнении рабочего объема аппарата жидкой средой реагентов в трубках замыкаются объемы воздуха, которые и являются упругими элементами - источниками локальных импульсов. На фиг. 1 представлен вид аппарата; на фиг. 2 - узел Г фиг. 1; на фиг. 3 - упругий элемент, заполненный жидкостью; на фиг., 4 - упругий элемент, не заполненный жидкость на фиг. 5 - график изменения значения суммарной амплитуды линейной сос тавляющей колебательного движения реа гентов по высоте рабочего объема апп рата (зоны контактирования). Аппарат включает корпус 1, к верх ней части которого подсоединен генератор пульсаций 2 через подводящий патрубок 3, контактную зону 4, размещенный в которой упругий элемент в виде трубок 5, запаянных с одной стороны, опирается на решетку 6. Патрубки 7 и 8, подсоединенные к вер ней части аппарата, и патрубки 9 и 10, подсоединенные к нижней части аппарата, служат для ввода и вывода реагентов. I Аппарат работает следующим образом. Корпус 1 заполняют реагентами до заданного уровня через патрубки ввода 7 и 9 и избыток реагентов выводят через патрубки 8 и 10« При этом в трубки 5, запаянные с одной стороны частично входит жидкая среда реагентов под действием гидростатического давления, тем самым локализуя внутри трубок замкнутый объем воздуха-упругий элемент. Через патрубок 3 в верх нюю часть аппарата подводят переменное, давление от генератора 2, т. е. генерируют пневматический импульсв верхней части аппарата. При импуль се избыточного давления (пневматическом импульсе} , генерируемом в верхней части аппарата, жидкая ереда реагентов импульсно заполняет . трубки 5 (фиг. З), сжимая замкнутые объемы воздуха (упругие элементы) в них, т. е. объем жидкой среды реаген тов в рабочем объеме аппарата (в зоне контактирования) в пространстве между трубками 5 уменьшается. При этом общий уровень жидкой среды реагентов движется вниз. При сбросеизбыточного давления верхней части аппарата (спаде пневм т| ческого импульса) сжатые упругие элементы (сжатые объемы воздуха) в трубках 5, расширяются,- т. е. генери руют Локальные импульсы, отстающие от пневматического импульс;, на половину периода, в рабочем объеме аппарата (зоне контактирования), которые импульсно вытесняют жидкую среду реагентов из трубок 5 (фиг. 4 При этом объем жидкой среды реагентов в пространстве между трубками 5 увеличивается, и общий уровень дви- жется вверх. Таким образом, в аппарате происходит попеременное уменьшение (под действием пневматического импульса) и увеличение ( при противодействии локальных импульсов) объема жидкой среды реагентов в пространстве менщу трубками 5 в контактной зоне (рабочем объеме) апарата, т. е. происходит объемная пульсация, амплитуда которой дифференцирована по рабочему объему (зоне контактирования) аппарата, т. е. является дифференциальной совокупностью амплитуд локальных импульсов, создаваемых упругими элементами. При этом упругие элементы перемешивают реагенты (фиг. 3,4). Интенсивность перемешивания характеризуется величинами амплитуд локальных импульсов, а также частотой. При.увеличении частоты амплитуды локальных импульсов практически не-меняются, т, к. энергия упругих элементов компенсирует гидравлическое сопротивление. Наличие объемной пульсации вызывает попеременное движение жидкой среды реагентов по направлению оси аппарата (движение общего уровня вверх-вниз} в пространстве между трубками 5, т. е. возникает линейная пульсация, которая в данном случае характеризуется переменным значением суммарной амплитуды в направлении оси аппарата. Это значит что в верхней части рабочего объема аппарата амплитуда линейной пульсации жидкой среды реагентов максимальна, т, к. является суммой смещений при импульсных заполнении и вытеснении жидкой средой реагентов всех трубок 5 (фиг. 3, 4) рабочего объема аппарата. В нижней части контактной зоны (рабочего объема аппарата значение суммарной амплитуды линейной пульсации минимально и близко к нулю, т. к. оно складывается из смещений, получаемых при действии упругих элементов (источников локальных импульсов в трубках .5, находящихся непосредственно на решетке б.; Изменение величины суммарной- амплитуды линейной пульсации представлено на фиг..5. Движение жидкой среды реагентов в линейной.пульсации позволяет проводить их дополнительное перемешивание в пространстве между трубками 5, которые в данном случае работают еще как насадка. Это также интенсифицирует процесс. Наличие линейной пульсации с переменной суммарной амплитудой и является регулировкой процесса, т. е, максимальная интенсивность процесса поддерживается в
