CS196068B1

CS196068B1 - Method of dispergation of the fluid by means of the gas

Info

Publication number: CS196068B1
Application number: CS827277A
Authority: CS
Inventors: Ondrej Wein; Kamil Wichterle
Original assignee: Ondrej Wein; Kamil Wichterle
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1980-02-29

Description

Vynález se týká způsobu dispergace kapaliny plynem.The invention relates to a process for dispersing a liquid with a gas.

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.The neutralization of heavily contaminated mineral acids with ammonia gas is an example of a process which involves intensive continuous mixing of the liquid and gaseous streams under conditions where the gas is supplied at relatively low pressure and the liquid cannot be dosed by pump without overcoming extreme technical difficulties.

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.The most common process solution of this type so far is the dispersion of gas supplied through a larger diameter pipe below the surface of the liquid by a high-speed mechanical stirrer which simultaneously ensures circulation of the liquid in the reactor vessel.

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.In the case of the said neutralization of ammonia acids, this solution is disproportionately demanding both in terms of mechanical energy input for mixing and heating steam consumption and in the design parameters of the reaction vessels. Recently, it has been investigated the possibility of achieving sufficiently intensive gas-liquid mixing under the described limitations by co-contacting them in flow-through devices without mechanical agitation, characterized by short residence times of the gas-liquid mixture formed.

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.Experimental exploration of the possibilities of further improvement of these devices, referred to as tubular, respectively. Dispersing reactors in which the liquid is dispersed solely by the action of the gas coming into the reactor under a relatively low overpressure, below about 500 kPa, have shown that the intensity and quality of the liquid and gaseous phase mixing is highly dependent on arrangement of reactor walls near the nozzle orifice.

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.Compared to the previous solutions, which are characterized by liquid and gas supply from below, respectively. from the side, the method of supplying the liquid from above by inlet along the outer wall of a vertical dispersion nozzle shaped to have the greatest possible constriction towards the mouth has proved to be most effective. This method ensures a very even distribution of the liquid around the periphery of the dispersion nozzle orifice.

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.In contrast to the prior art, which is further characterized in that the outlet shaft through which the gas-liquid dispersion is discharged into the mouth of the dispersing nozzle is relatively narrow and often provided with different baffles, it has proved to be more effective to discharge the vertical dispersing nozzle into as large free volume as possible walls. This method guarantees the longest existence of a microdisperse gas-liquid mixture which, by contact with any solid wall, coalesces into larger droplets or film running down the wall.

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.The principle of the proposed method of dispersing a gas by neutralizing the contaminated mineral acid mixtures with ammonia in the reaction space, which is intervened by the vertical ammonia supply nozzle according to the invention, is that the liquid mineral acid mixture flows to the nozzle orifice under gravity under a pressure of 50 to 500 kPa orifice of the nozzle in an amount of 3 to 30 kg per 100 kg of acid.

9606896068

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.The advantage of this method of ammonia mineralization over the previous methods of ammonia is that the acid is dispersed by ammonia under the given conditions into a very fine mist, which is sufficient to react in a very short time, of the order of 1 s. These extremely short reaction times guarantee very small volumes of ammonia 100 to 1000 times smaller than conventional ammonia-based reactors.

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.The following is an example of a gas dispersion process of the present invention with reference to the drawing, in which: Fig. 1 shows one variant of a device for performing a gas dispersion process; and Fig. 2 shows another variant of a device suitable for liquids of higher consistency.

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_.On heating 1, the liquid, stream L, is fed via line 1 to the base 3, from where it flows under its own weight through the overflow 4 to the mouth 5 of the nozzle 2 through which the atomizing gas, stream G is supplied. shafts -6. a substantially larger diameter than the diameter of the overflow pipe 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.At a diameter of 2 mm the nozzle mouth 5 and a diameter of 12 min of the nozzle body 2 can be achieved on the device. high quality uniform dispersion in kaolin slurry - air systems and “slurry from apatite decomposition decomposition - ammonia at flow rates of 50 kg / h of liquid and 5 kg / h of gas, while the gas supply pressure at the nozzle does not exceed 200-300 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.Fig. 2 shows another possible arrangement for carrying out the proposed method suitable for larger fluid flows of higher consistency and for smaller gas pressures at the nozzle. Liquid, stream L flows to the nozzle through a shaft 1 with a constriction 3 in the lower part. The gas, stream G, is fed from the side through a pipe 2 to a cylindrical nozzle body 4, whose narrowing at the outlet is achieved by an inner orifice 5, fixed in the nozzle body axis by the holder 7. The resulting dispersion, stream D, exits through a vertical cylindrical shaft 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.In this configuration, a good dispersion of 200 kg / h of liquid could be achieved at a diameter of 12 mm of the nozzle body 4 by flowing 15 to 20 kg / h of the gas supplied under an overpressure of 50 to 100 kPa. The outlet orifice 5 oscillated slightly when the stiffness of the holder 7 was appropriately selected, resulting in spontaneous cleaning of the nozzle orifice.

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.The use of the invention can be expected in particular in the production of industrial fertilizers by ammonia-contaminated mixtures of phosphoric acid and nitric acid. A further possibility of use can be envisaged wherever heavily contaminated liquids, which cannot be pumped into atomizing nozzles of the conventional type, need to be dispersed by a relatively small amount of gas at low pressure.

Claims

A method of dispersing a liquid by neutralizing a contaminated mineral acid mixture with ammonia in a reaction space, which is intervened by a vertical ammonia feed nozzle, characterized in that the liquid mixture of mineral melamine is flowing to the nozzle orifice under its own weight on the outer wall of the nozzle and 500 kPa orifice in an amount of 3 to 30 kg per 100 kg of acid.