BE1003626A3

BE1003626A3 - Werkwijze voor het oplossen van een gas in een volume vloeistof en daarbij gebruikte inrichting.

Info

Publication number: BE1003626A3
Application number: BE8901035A
Authority: BE
Inventors: Den Bogaert Bernard Van
Original assignee: Den Bogaert Bernard Van
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1992-05-05

Abstract

Werkwijze en daarbij gebruikte inrichting voor het oplossen van een gas (1) in een volume vloeistof (2), volgens welke werkwijze men ten minste op één plaats (5) in het volume vloeistof, in het bijzonder onderaan in dit volume, het gas (1) toevoegt, waarbij men ten minste in een eerste vloeistofzone die zich nagenoeg boven genoemde plaats (5) in het volume vloeistof (2) bevindt, een vloeistofstroming (14) met een neerwaarts gerichte component creërt en men in een tweede vloeistofzone (15), die zich nagenoeg tussen genoemde plaats en genoemde eerste vloeistofzone bevindt, een turbulentie creëert.

Description

"Werkwijze voor het oplossen van een Ras in een volume vloeistof en daarbij gebruikte inrichting"
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het oplossen van een gas in een volume vloeistof volgens dewelke men ten minste op een plaats in het volume vloeistof, in het bijzonder onderaan in dit volume, het gas toevoegt.

Een probleem dat zieh bij dergelijke, algemeen bekende werkwijzen stelt, is dat het grootste gedeelte van het onderaan toegevoegde gas volgens voorkeursstromen doorheen de vloeistof borrelt en bovenaan uit de vloeistof ontsnapt. Slechts een klein gedeelte van het toegevoegde gas zal door de vloeistof opgenomen worden. Het rendement van zulk een algemeen bekende werkwijze is bijgevolg klein.

Het zal duidelijk zijn dat een laag rendement, de kosten voor het oplossen van het gas sterk doet stijgen en dit vooral wanneer men gebruik maakt van duurdere gassen zoals bijvoorbeeld zuivere zuurstof.

Het voorgaande probleem stelt zieh bijvoorbeeld bij het beluchten van vervuild water in waterzuiveringsinstallaties en bij allerhande aërobe microbiële groeiprocessen in een vloeibaar medium zoals bijvoorbeeld bij de gistpropagatie tijdens het brouwen van bier.

Een doel van de uitvinding bestaat er dan ook in een werkwijze voor het oplossen van een gas in een volume vloeistof te realiseren die een oplossing biedt aan dit belangrijk probleem.

Tot dit doel creëert men in de werkwijze, volgens de uitvinding, ten minste in een eerste vloeistofzone die zieh nagenoeg boven genoemde plaats in het volume vloeistof bevindt, een vloeistofstroming met een neerwaarts gerichte component creëert en men in een tweede vloeistofzone, die zich nagenoeg tussen genoemde

plaats en genoemde eerste vloeistofzone bevindt, een turbulentie creëert.

De stijgsnelheid van het opborrelen gas, die bij de bedoelde algemeen bekende werkwijzen relatief hoog is, wordt hierdoor gereduceerd en in sommige gevallen zelfs tot nul herleid. Aldus blijft het gas veel langer in contact met de vloeistof en wordt het aldus met een groter rendement door deze vloeistof opgenomen. Ook het feit dat door de gecreëerde vloeistofstroming zieh in genoemde eerste zone continu een andere hoeveelheid vloeistof, die nog niet zo veel gas opgenomen heeft, aanbiedt, draagt bij tot een rendementsverhoging.

Verder is ook de tweede vloeistofzone of turbulentiezone belangrijk voor een hoog rendement aangezien in deze zone het toegevoegde gas onder vorm van gasbelletjes over een groter oppervlak verspreid wordt.

De uitvinding heeft verder nog betrekking op een inrichting voor het oplossen van een gas in een vloeistof, waarbij genoemde inrichting een gastoevoer voor het toevoegen van het gas bevat, welke gastoevoer bestemd is om in het volume vloeistof, in het bijzonder onderaan in dit volume vloeistof, uit te monden, daardoor gekenmerkt dat genoemde inrichting een agitator voorzien van ten minste een aandrijfbare, rond een as draaibare schroef bevat, welke agitator voorzien is om ten minste in een eerste vloeistofzone, die zieh boven de uitmonding van genoemde gastoevoer bevindt, een vloeistofstroming met een neerwaarts gerichte component te creëren en om in een tweede vloeistofzone die zieh nagenoeg tussen genoemde uitmonding en genoemde eerste vloeistofzone bevindt, een turbulentie te creëren.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is genoemde schroef bestemd om excentrisch in genoemd volume opgesteld te worden.

Verdere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een werkwijze voor het oplossen van een gas in een volume vloeistof en van een daarbij gebruikte inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers hebben betrekking de enige figuur die een vooraanzicht

met gedeeltelijke doorsnede van een inrichting volgens de uitvinding Jaat zien.

In het algemeen voegt men volgens een werkwijze voor het oplossen van een gas in een volume vloeistof ten minste op een plaats, bij voorkeur onderaan in het volume vloeistof, het gas toe. Ten einde te verhinderen dat dit gas te snel uit de vloeistof ontsnapt, creëert men, volgens de uitvinding, ten minste in een eerste vloeistofzone, die zieh nagenoeg boven de plaats waar men het gas toevoegt, een vioeistofstroming met een neerwaarts gerichte componente waardoor het opstijgen van het gas in de vloeistof afgeremd of bij voorkeur zelfs verhinderd wordt. Hiertoe is het aangewezen de neerwaartse stroomsnelheid tussen 5 en 9 meter per seconde in te stellen.

Volgens de uitvinding creëert men verder nog in een tweede vloeistofzone een turbulentie. Deze tweede vloeistofzone of turbulentiezone bevindt zieh nagenoeg tussen de eerste vloeistofzone met neerwaartse vloeistofstroming en de plaats waar het gas wordt toegevoegd. In deze turbulentiezone wordt het gas onder vorm van kleine luchtbelletjes verspreid. Het gas wordt bij voorbeeld op deze plaats opwaarts in de vloeistof gespoten, tegen de neerwaartse vloeistof stroming .

Door de combinatie van de neerwaartse vloeistofstroming en de daaronder gelegen turbulentiezone wordt het gas met een grote efficiëntie in de vloeistof opgelost. Op een dergelijke manier kunnen tevens hoge gasconcentraties in de vloeistof verkregen worden.

Het zal duidelijk zijn dat de werkwijze volgens de uitvinding meerdere toepassingsgebieden heeft, waaronder de waterzuivering en microbille produktieprocessen. Een inrichting die geschikt is om de werkwijze volgens de uitvinding te realiseren, wordt hierna beschreven aan de hand van bijgaande figuur.

In deze figuur wordt een inrichting getoond voor het oplossen van een gas 1 in een volume vloeistof 2, in het bijzonder voor het oplossen van steriele lucht of zuurstof in een gistingstank met gesteriliseerde wort. In het brouwproces is het inderdaad noodzakelijk dat de gesteriliseerde en hierdoor ook gedeeltelijk ontluchte wort terug belucht wordt ten einde de gistpropagatie te kunnen starten.

De in de figuur weergegeven gistingstank bestaat in hoofdzaak uit een houder 3, een daarin opgestelde agitator 4 en een gastoevoer 5 die uitmondt in de bodem van de houder 3.

De houder 3 wordt gevormd door een cilindrische, opstaande wand 6 die bovenaan afgesloten is door een deksel 7 en onderaan door een konische bodem 8 die in dwarsdoorsnede een hoek vormt van nagenoeg 120 . De verhouding tussen de hoogte H van de cilindrische wand 6 en de diameter D ervan is bij voorkeur gelegen tussen 1 en 1, 5.

De agitator 4 bestaat uit een opstaande as 9 die aan haar bovenste uiteinde via een overbrenging 10 aangedreven wordt door een motor 11 en die onderaan voorzien is van een schroef 12. De lengte van de as is hierbij zo gekozen dat de schroef 12 zieh nagenoeg ter hoogte van de overgang tussen de konische bodem 8 en de cilindrische wand 6 in de houder 3 bevindt. Belangrijk is dat de agitator 4 excentrisch in de houder 3 opgesteld is. Ter hoogte van deze schroef 12 bevindt de as 9 zieh op een afstand A van de cilindrische wand 6, die bij voorkeur nagenoeg gelijk is aan een derde van de diameter D van de houder 3.

De diameter van de schroef 12, die in het geval van de figuur voorzien is van twee diametraal tegenover elkaar gelegen schroefbladen 13, bedraagt bij voorkeur eveneens nagenoeg een derde van de diameter D van de houder 3.

De gastoevoer 5 mondt nagenoeg vertikaal onder de as 9 van de schroef 12 uit in de bodem 8 van de houder 3 en is naar deze as 9 gericht.

De motor 11 en de overbrenging 10 zijn voorzien om de schroef 12 met een toerental van bij voorkeur 300 tot 400 toeren per minuut te laten draaien, zodanig dat in de vloeistof 2 een vloeistofstroming 14 gecreëerd wordt. Op deze wijze is het, volgens de uitvinding, mogelijk het vloeistofvolume praktisch volledig met gas te verzadigen. Meer bepaald wordt de vloeistof 2 in de omgeving van de schroef 12 met een snelheid van bij voorkeur 5 à 9 meter per seconde naar beneden gestuwd. Hierdoor ontstaat er in het volume vloeistof 2 een vloeistofcirculatie 14. In langsdoorsnede gezien treedt er naast de as

9 van de schroef 12 een neerwaartse vloeistofstroming 14 op die onderaan naar de zijwanden van de houder 3 afbuigt en, langs de zijwanden terug omhoog keert.

Belangrijk is ook dat er onder de schroef 12 een turbulentiezone 15 ontstaat waarin allerlei wervelingen van de vloeistof 2 optreden.

Het gas 1, dat via de gastoevoer 5 opwaarts in deze turbulentiezone 15 gespoten wordt, wordt door deze wervelingen onder vorm van gasbelletjes nagenoeg over de ganse turbulentiezone 15 verspreid. Door de neerwaartse vloeistofstroming 14 langsheen de as 9 wordt verhinderd dat deze gasbelletjes in de vloeistof opstijgen. Op deze wijze is het, volgens de uitvinding, mogelijk het vloeistofvolume praktisch volledig met gas te verzadigen. Bovendien gebeurt deze opname van het gas relatief snel, wat een hoger rendement van de installatie met zieh meebrengt..

Het zal duidelijk zijn dat aan de hiervoor beschreven werkwijze en inrichting volgens de uitvinding allerlei wijzigingen kunnen aangebracht worden zonder buiten het kader van deze uitvinding te treden.

In het bijzonder kan de houder allerlei vormen vertonen. Bij voorkeur wordt de houder echter gevormd door een omwentelingslichaam zodanig dat er tegen de zijwanden van de houder nagenoeg geen dode zones zonder vloeistofstroming gevormd worden.

Claims

CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het oplossen van een gas (1) in een volume vloeistof (2), volgens dewelke men ten minste op een plaats (5) in het volume vloeistof, in het bijzonder onderaan in dit volume, het gas (1) toevoegt, daardoor gekenmerkt dat men ten minste in een eerste vloeistofzone die zieh nagenoeg boven genoemde plaats (5) in het volume vloeistof (2) bevindt, een vloeistofstroming (14) met een neerwaarts gerichte component creëert en men in een tweede vioeistofzone (15), die zieh nagenoeg tussen genoemde plaats en genoemde eerste vioeistofzone bevindt, een turbulentie creëert.
2. Werkwijze volgens conclusie l, daardoor gekenmerkt dat men genoemde neerwaarts gerichte component zodanig groot maakt dat in genoemde eerste vloeistofzone een opstijgen van het gas (1) nagenoeg verhinderd wordt, waarbij de grootte van genoemde neerwaarts gerichte component in het bijzonder nagenoeg tussen 5 en 9 meter per seconde ingesteld wordt.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat men genoemde vioeistofstroming (14) en genoemde turbulentie (15) creëert door middel van een agitator (14) voorzien van een rond een opstaande as (9) draaibare schroef (12), in het bijzonder door deze schroef (12) bij 300 à 400 toeren per minuut boven genoemde plaats (5) te laten draaien.
4. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat men het gas (1) vanaf genoemde plaats (5) opwaarts in het volume vloeistof (2) spuit.
5. Inrichting voor het oplossen van een gas (1) in een volume vloeistof (2), in het bijzonder geschikt voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een der conclusies 1 tot 4, waarbij genoemde inrichting een gastoevoer (5) voor het toevoegen van het gas (1) bevat, welke gastoevoer (5) bestemd is om in het volume vloeistof (2), in het bijzonder onderaan in dit volume vloeistof (2), uit te monden, daardoor gekenmerkt dat genoemde inrichting een agitator (4) voorzien van ten <Desc/Clms Page number 7> minste een aandrijfbare, rond een as (9) draaibare schroef (12) bevat, welke agitator (4)

voorzien is om ten minste in een eerste vloeistofzone die zieh boven de uitmonding van genoemde gastoevoer (5) bevindt, een vloeistofstroming (14) met een neerwaarts gerichte component te creëren en om in een tweede vloeistofzone (15) die zieh nagenoeg tussen genoemde uitmonding en genoemde eerste vioeistofzone bevindt, een turbulentie te creëren.
6. Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat genoemde schroef (12) bestemd is om excentrisch in genoemd volume vloeistof (2) opgesteld te worden.
7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat genoemde as (9) een opstaande as is terwijl genoemde gastoevoer nagenoeg vertikaal onder deze as (9) uitmondt.
8. Inrichting volgens een der conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat genoemde inrichting een houder (3) voor de vloeistof (2) bevat welke houder (3) nagenoeg door een omwentelingslichaam gevormd wordt.
9. Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de as (9) van genoemde schroef (12) zieh, ter hoogte van deze schroef (12) op een afstand van nagenoeg een derde van de diameter (D) van genoemde houder (3), eveneens ter hoogte van genoemde schroef (12), van de wand van deze houder (3) bevindt.
10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, daardoor gekenmerkt dat de diameter van genoemde schroef (12) nagenoeg een derde van de diameter (D) van de houder (3), ter hoogte van deze schroef (12), bedraagt.
11. Inrichting volgens een der conclusies 8 tot 10, daardoor gekenmerkt dat genoemde houder (3) een cilindrische wand (6) vertoont die onderaan door een konische bodem (8) afgesloten is, waarbij genoemde schroef (12) nagenoeg ter hoogte van de overgang tussen de cilindrische wand (6) en de konische bodem (8) in de houder (3) opgesteld EMI7.1 is.
12. Inrichting volgens een der conclusies 8 tot 11, daardoor gekenmerkt dat genoemde gastoevoer (5) nagenoeg in de bodem (8) van genoemde houder (3) uitmondt.