CN102740943A - 从液体中移除气体的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从过程溶液中移除气体特别是惰性气体气泡的方法和设备。容纳过程溶液的容器（1）设有用于将气体和溶液供给到容器中的装置和从容器中移除气体和溶液的装置，所述容器（1）包括设置在其中的单独的除气罐（2），在除气罐的下部（3）处沿切向将溶液供给到除气罐中，并且溶液在除气罐中按照螺旋形的向上运动被引导，同时从除气罐的顶部（14）移除气泡（7）。

Description

从液体中移除气体的方法和设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1所述的用于从过程溶液中移除气体特别是惰性气体气泡的方法。此外，本发明还涉及根据权利要求15所述的用于从溶液中移除气体的设备。
背景技术
通常，在湿法冶金工艺中，例如回收工艺中，溶液中包含气体。众所周知的是，未从过程中排出的气泡会在许多湿法冶金的溶解、冷却和沉淀工艺中引起问题。例如，当在浓缩器中分离包含在溶液中的固体时会出现问题，这是因为气泡减慢了矿浆的沉降并且把细小固体颗粒升高到浓缩器表面上并且进一步使其溢出。为了湿法冶金工艺的高效运行，例如为了使回收损失和环境排放最少，有效的液固分离并且特别是清澈的溢流是非常重要的。气泡会消耗试剂，从而例如在萃取中产生了问题。此外，当从反应器的液面处释放时，气泡导致了向环境中的气溶胶排放（例如，酸排放和金属排放）。当从过程条件下向环境排放可能有毒的气体时排放产生了健康危害，并且还会出现与腐蚀有关的问题。众所周知，从溶液中移除气泡是很难的，并且已经开发出多种不同设备来解决该问题。
从专利公开文件GB 1325816中，已知了一种用于给溶液除气的设备。根据所述方案，建议了除气设备包括圆筒形容器，液体被沿切向地供给到该圆筒形容器中，同时液体进行旋转的向下运动。从容器顶部逆流地移除所释放出的气泡，这是该发明的最本质的缺陷。
发明内容
本发明的目的是解决与除气有关的问题。本发明涉及当处理包含固体物质的液体时消除由气泡所引起的有害后果。在从属权利要求中给出了本发明的优选实施例。
本发明的目的是借助于根据独立权利要求1所述的用于从过程溶液中移除气体特别是惰性气体气泡的方法来实现的，其中，容纳过程溶液的容器设有用于将气体和溶液供给到容器中的装置和从容器中移除气体和溶液的装置，所述容器包括设置在其中的单独的除气罐，在除气罐的下部处将溶液沿切向地供给到除气罐中，并且溶液在除气罐中以螺旋形的向上运动引导，同时气泡从除气罐的顶部移除。优选是，溶液从罐的下部处移除。
根据本发明的一实施例，除气罐同心地安装在包围的容器中。在这种情况下获得了有利的设备，因为将溶液从除气罐移到包围的容器中。为了本发明的实施，还有利的是，将溶液相对于除气罐的纵轴沿大致水平方向供给到除气罐中。这样，按期望的运动方式引导除气罐内部溶液的螺旋流。
根据本发明的一实施例，通过供给管将溶液引入到除气罐中，至少在供给管连接至除气罐的位置处，所述供给管的横截面的最大宽度不大于除气罐直径的五分之一。根据本发明的一实施例，有利地，按1-6米/秒的速度将溶液供给到除气罐中，以便获得有利的螺旋流。选择除气罐的直径和高度，以使包含气泡的溶液在除气罐中的延迟时间有利地至少为10秒钟。所获得的螺旋流越快并且溶液在除气罐中所获得的延迟时间越长，气泡的合并就越有效。
根据本发明，在除气之后，将溶液导入到除气罐和容器之间的中间空间中。根据本发明，通过调节中间空间中的溶液流速来更有效地进行除气。根据本发明的一实施例，中间空间中溶液的最大流速不大于8cm/s，在该情况中，实现了气泡从溶液的良好分离。
根据一实施例，在浓缩溶液之前将除气罐放置到容器中。根据本发明的另一实施例，在沉淀溶液之前将除气罐放置到容器中。
根据本发明的一实施例，通过除气罐的下部移除包含在溶液中的固体。因此，有利地移除了否则会残留在除气罐底部的固体。根据本发明的一实施例，通过容器的下部移除溶液所携带的固体。
本发明的目的通过使用根据本发明的用于从过程溶液中移除气体特别是惰性气体的设备来实现，所述设备包括与容纳过程溶液的容器相连的用于将气体和溶液供给到容器中的装置和从容器中移除气体和溶液的装置，在该情况中，容器包括单独的除气罐，溶液供给管沿切向地设置在该除气罐的下部处，并且溶液在该除气罐中以螺旋形向上的运动引导，所述除气罐的顶部设有用于移除气体的装置。
对于本发明有利的是，容器的下部设有用于移除溶液的装置。根据本发明的一有利实施例，除气罐同心地安装在包围的容器中。除气罐的下部至少部分为圆锥形的并且是敞开的，以用于移除包含在溶液中的固体。因此，有利地移除了包含在溶液中的固体。根据本发明的一实施例，用于从容器中移除固体的装置设置成尽可能靠近除气罐的出口孔。根据本发明的一实施例，至少在供给管连接至除气罐的位置处，供给管的横截面的最大宽度不大于除气罐直径的五分之一。
根据本发明的设备能够从溶液中快速并可控地移除气泡。当除气是利用从下向上的运动时，有利地通过除气罐的顶部移除气泡群。可以根据要移除的气泡的期望直径来适当地选择包围除气罐的容器的直径。当现有工艺中发生除气问题时，根据本发明的实施例可以被包括到现有的工艺中。根据本发明，可以通过相对于现有工艺的要求调节溶液的流速并设计除气罐的尺寸来实现气泡的有效分离。
附图说明
以下参照附图来描述本发明的优选实施例，其中：
图1a是根据本发明的设备的原理图，
图1b是根据本发明的设备的原理图，
图2示出了根据本发明实施例的一实例，以及
图3示出了根据本发明实施例的一实例。
具体实施方式
图1a和图1b中更详细地示出了根据本发明的用于除气的设备，其中，图1b显示了从方向A观察的图1a的设备。溶液被供给到容器1中，该容器设有单独的圆筒形除气罐2，该除气罐相对于容器同心地安装并且在下部3处是圆锥形的。溶液通过下部3沿切向地供给到除气罐中，在该除气罐2中，由于离心力的作用，溶液4进行螺旋形的向上运动。将供给料流从供给管5引导到除气罐2中，以便在供给点处，供给料流垂直于除气罐的纵轴6。轻且较小的气泡7随着料流朝除气罐2的顶部上升并且进一步合并到较大的气泡群中，进一步增大了较大气泡群的流速。气泡通过容器1的表面8被释放，从此处，气泡作为溢流而通过安装在容器顶部的管道9回收。
液流从除气罐向容器1的底部返回，其中，未分离的气泡在容器1和除气罐2之间的中间空间10中向下流动。在容器1和除气罐2之间的中间空间10中的料流继续沿向下方向流动，此外，通过容器的下部11移除溶液和较大的固体颗粒。为了实现良好的气泡分离，合适地调节中间空间10中的溶液流速。因此，借助于根据本发明的设备，通过调节中间空间10中的流速可以更有效地从溶液中除气。有利地，中间空间中的最大流速不大于8cm/s，优选不大于5cm/s。有利的是，除气罐2的下部3是圆锥形的，以便通过除气罐2的出口孔13将溶液和固体进一步移除至容器1的下部11。在容器1的下部11中，设有用于将溶液送出的装置，例如管道12，并且所述用于将溶液送出的装置最有利地是设置成尽可能靠近除气罐的出口孔13。
供给管5的横截面的宽度B是与除气罐2的直径C的大小成比例的，以便在供给管连接至罐的连接点处供给管的横截面宽度有利地不大于罐直径的五分之一。通过以一定速度（例如，1-6m/s）将溶液供给到除气罐2中，溶液在除气罐中得到有利的延迟时间，所述延迟时间至少为10秒。通过增大除气罐中的螺旋流并且通过增加除气罐中的延迟时间可以进一步促进气泡分离。可以根据溶液的供给速度和溶液在除气罐中的湍流速度来按照需要调节根据本发明的除气罐2的大小。
借助于以下实例来进一步说明本发明。
实例1
在实验室级别的条件下测试根据本发明的设备的功能能力。在如下该实例中描述根据本发明的用于除气的设备。根据该实例的除气设备包括在该实例中被描述为旋流器的除气罐以及包围所述旋流器的罐。在根据该实例的除气设备中处理水，在该情况中，空气被供给到旋流器的供给管中。旋流器同心地设置在罐中，以便可以通过旋流器的下部沿切向地供给溶液。这样，溶液进行螺旋形的向上运动，以便在旋流器顶部移除气泡，而部分气泡随着料流一起被携带进入在罐和旋流器之间的中间空间中。用在根据该实例的设备中的旋流器的直径为300毫米且高度为700毫米；这些尺寸随着供给速度和湍流速度的变动而变动。在该情况中，溶液通过直径40毫米的供给管被供给到旋流器中。在实验中使用了三种不同的流量：5.1m3/h、7.4m3/h和10.6m3/h。与所述流量相应的供入旋流器的溶液供给速度为1.1m/s、1.6m/s和2.3m/s，并且旋流器和罐之间的中间空间中的流速为2.9cm/s、4.2cm/s和6.0cm/s。通过在距自由流体液面630毫米的深度处测量旋流器和罐之间的中间空间中的气泡大小来估算本发明的功能能力。通过浸没式灯来作为测量容积的背景照明，并且利用数码照相机来记录图像。可以通过图像强度的梯度来确定气泡的轮廓并从而确定气泡的大小。在该测试中发现，中间空间中的溶液流速对于气泡的分离能力有影响。通过减小中间空间中的所述流速，可以使较小的气泡从溶液中分离，如从图2中看到的。
此外，借助于计算流建模来估算工业规模除气罐的功能。进入除气罐的流量为6500m3/h。利用容许的压力损失（1.5米的水柱）作为边界条件，优化旋流器罐的直径。图3显示了三种不同直径的旋流器罐的结果。此处，图中示出了在除气罐之后残留在溶液中的供给气泡所占的百分比。如图所示，在该实例的情况中，在直径3米的旋流器罐中除气是最有效的。
对于本领域普通技术人员显而易见的是，随着技术的发展，可以按照许多不同方式来实现本发明的主要思想。因此，本发明及其实施例不限于上述实例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。

Claims (20)

1.一种用于从过程溶液中移除气体特别是移除惰性气体气泡的方法，在该情况中，容纳过程溶液的容器（1）包括用于将气体和溶液供给到容器中的装置和从容器中移除气体和溶液的装置，
其特征在于，
容器（1）包括安装在容器中的单独的除气罐（2），除气罐（2）的下部是圆锥形，在除气罐的下部（3）处沿切向将溶液供给到除气罐中，并且溶液在除气罐中进行螺旋形的向上运动，同时通过除气罐的顶部（14）移除气泡（7）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过除气罐的下部（11）移除溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将除气罐（2）同心地设置在包围的容器（1）中。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，将溶液相对于除气罐的纵轴（6）基本上水平地供给到除气罐（2）中。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，通过供给管（5）将溶液导入到除气罐（2）中，至少在供给管连接至除气罐的位置处，所述供给管的横截面的最大宽度（B）不大于供给管直径（C）的五分之一。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，有利地，以1-6m/s的速度将溶液供给到除气罐（2）中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，选择除气罐（2）的直径（C）和高度（D），以使含有气泡的溶液在除气罐中的延迟时间有利地为至少10秒。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在除气之后，将溶液引导进入到除气罐（2）和反应器之间的中间空间（10）中。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，通过调节所述中间空间（10）中的溶液流速来更有效地进行除气。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，溶液在所述中间空间（10）中的最大流速不大于8cm/s。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，在溶液浓缩之前将除气罐（2）放置到所述容器（1）中。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，在溶液浓缩之前将除气罐（2）放置到所述容器（1）中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过除气罐（2）的下部（3）移除包含在溶液中的固体。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述容器（1）的下部（11）移除溶液携带的固体。
15.一种用于从过程溶液中移除气体特别是惰性气体的设备，所述设备包括设置成与容纳过程溶液的容器（1）相连的用于将气体和溶液供给到所述容器中的装置和从所述容器中移除气体和溶液的装置，其特征在于：
容器（1）包括单独的除气罐（2），除气罐（2）的下部是圆锥形，在除气罐的下部（3）处沿切向地安装溶液供给管（5），并且溶液在除气罐（2）中进行螺旋形的向上运动，所述除气罐（2）的顶部（14）设有用于移除气体的装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，容器的下部设有用于移除溶液的装置。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其特征在于，除气罐（2）同心地设置在包围的容器（1）中。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的设备，其特征在于，除气罐的下部（3）至少部分地为圆锥形并且是敞开的，以用于移除包含在溶液中的固体。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的设备，其特征在于，用于从容器（1）中移除固体的装置（12）设置成尽可能靠近除气罐（2）的出口孔（13）。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的设备，其特征在于，至少在溶液供给管（5）连接至除气罐的位置处，溶液供给管的横截面的最大宽度（B）不大于除气罐的直径（C）的五分之一。
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