CS196068B1 - Způsob dispergace kapaliny plynem - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu dispergace kapaliny plynem.

Neutralizace silně znečištěných minerálních kyselin plynným čpavkem je příkladem procesu, k j.ehož realizaci je nutno dosáhnout intenzivního kontinuálního směšování kapalného a plynného proudu za podmínek, kdy plyn je přiváděn pod relativně nízkým tlakem a kdy kapalinu nelze bez překonání mimořádných technických obtíží dávkovat če rpadlem.

Dosud nejběžnějším provozním řešením procesů tohoto typu je dispergace plynu, přiváděného potrubím většího průměru pod hladinu kapaliny, rychloběžným mechanickým míchadlem, které současně zajištuje cirkulací kapaliny v nádobě reaktoru.

V případě zmíněné neutralizace kyselin čpavke-.m je toto řešení neúměrně náročné jak na příkony mechanické energie na míchání, tak i na spotřebu topné páry a na konstrukční parametry reakčních nádob. V poslední době byla proto sledována možnost dosáhnout dostatečně intenzivního směšování plynu s kapalinou za popsaných omezení jejich souproudým kontaktováním v průtočných zařízeních bez mechanického promíchávání, vyznačujících se krátkými dobami prodlení vytvořené plynokapalinové směsi.

Experimentální průzkum možností dalšího zdokonalení těchto zařízení, označovaných jako trubkové, resp. dispergační reaktory, v nichž kapalina je dispergována výhradně účinkem plynu přicházejícího do reaktoru pod poměrně nízkým přetlakem, zhruba pod 500 kPa, ukázal, že intenzita a kvalita směšování kapalné a plynné fáze velmi výraz2 ně závisí na detailech způsobu přivádění kapaliny k ústí dispergační trysky a prostorového uspořádání stěn reaktoru v blízkosti ústí trysky.

Oproti dosavadním řešením, která jsou charakterizována přívodem kapaliny i plynu zdola, resp. z boku, se jako nejúčinnější ukázal způsob přivádění kapaliny shora, nátokem po vnější stěně svislé dispergační trysky, tvarované tak, aby měla co nejpovolnější zúžení směrem k ústí. Tento způsob zaručuje velice rovnoměrné rozdělení kapaliny po obvodu ústí dispergační trysky.

Oproti dosavadním řešením, která jsou dále charakterizována tím, že výstupní šachta, kterou je plynokapalinová disperze odváděna do ústí dispergační trysky, je poměrně úzká a často opatřena různými usraěrňovacími narážkami, se jako účinnější ukázalo vyústit svislou dispergační trysku do co největšího volného objemu s minimem vnitřních stěn. Tento způsob zaručuje nejdelší dobu existence mikrodisperzní plynokapalinové směsi, která stykem s jakoukoliv pevnou stěnou koaleskuje na kapky větších rozměrů nebo na film, stékající po stěně.

Podstatou navrhovaného způsobu dispergace kapaliny plynem při neutralizaci znečištěných směsí minerálních kyselin čpavkem v reakčním prostoru, do něhož zasahuje svislá tryska pro přívod čpavku podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že kapalná směs minerálních kyselin natéká k ústí trysky vlastní tíží po vnější stěně trysky a Čpavek přichází pod přetlakem 50 až 500 kPa ústím trysky v množství 3 až 30 kg na 100 kg kyselin.

96068

Výhoda tohoto způsobů čpavkování minerálních kyselin oproti dosavadním způsobům čpavkování spočívá v tom, že kyselina je za uvedených podmínek čpavkem dispergována do velmi jemné mlhy, která stačí proreagovat ve velmi krátké době, řádově do 1 s. Tyto extrémně krátké reakčni časy zaručují velmi malé objemy čpavkových reaktorů, zhruba 100 až 1000krát menší než u dosavadních reaktorů založených na uvádění čpavku do promíchané vsádky kyselin.

V dalším uvádíme příklady způsobu disper.gace kapaliny plynem podle vynálezu s přihlédnutím k výkresu, kde představuje: obr. 1 jednu z variant zařízení pro provádění způsobu dispergace kapaliny plynem a obr. 2 další variantu zařízení vhodnou pro kapalíny o vyšší konzistenci.

Na ohr, 1 je kapalina, proud L, přiváděna potrubím j_ do patérka 3, odkud natéká vlastní tíží přes přepad 4 k ústí 5 trysky 2, kterou je přiváděn atomizující plyn, proud G. Vzniklá disperze, proud D, je rozprašována do svislé válcové šachty -6. podstatně většího průměru, než je průměr přepadové trubky 4_.

Při průměru 2 mm ústí 5_ trysky a průměru 12 min tělesa 2_ trysky lze na zařízení dosáhnout. velmi kvalitní rovnoměrné dispergace v systémech kaolínová suspenze - vzduch” a “břečka z rozkladu apatitu kyselinou dusičnou - čpavek při průtocích 50 kg/h kapaliny a 5 kg/h plynu, přičemž přetlak přiváděného plynu na trysce nepřestoupí 200 až 300 kPa.

Na obr. 2 je znázorněno další možné uspořádání pro provádění navrhovaného způsobu vhodné pro větší průtoky kapaliny o vyšší konzistenci a pro menší přetlaky plynu na trysce. Kapalina, proud L natéká na trysku šachtou J_ se zúžením 3_ v dolní části. Plyn, proud G, je přiváděn z boku potrubím 2 do tělesa 4 válcové trysky, jejíhož zúžení na výstupu je dosaženo vnitřní clonkou 5, upevněnou v ose tělesa trysky držákem 7_. Vzniklá disperze, proud D, odchází svislou válcovou Šachtou 6.

V tomto uspořádání bylo možno při průměru 12 mm tělesa 4_ trysky dosáhnout kvalitní dispergace 200 kg/h kapaliny průtokem 15 až 20 kg/h plynu, přiváděného pod přetlake 50 až 100 kPa. Výstupní clonka 5 při vhodné volbě tuhostí držáku 7 mírně oscilovala, což vedlo k samovolnému čištění ústí trysky.

Využití vynálezu lze očekávat především pří výrobě průmyslových hnojiv čpavkováním zněčištěných směsí kyseliny fosforečné a kyseliny dusičné. Další možností použití lze předpokládat všude tam, kde je třeba silně znečistěné kapaliny, které nelze tlakově čerpat do atomizačních trysek běžného typu, dispergovat poměrně malým množstvím plynu o malém přetlaku.

Claims (1)

1. Způsob dispergace kapaliny plynem při neutralizaci znečištěných směsí minerálních kyselin čpavkem v reakčním prostoru, do něhož zasahuje svislá tryska pro přívod čpavku, vyznačený tím, že kapalná směs míYNÁLEZU nerálních kyselin natéká k ústí trysky vlastní tíží po vnější stěně trysky a čpavek přichází pod přetlakem 50 až 500 kPa ústím trysky v množství 3 až 30 kg na 100 kg kyselin.