CS200453B2 - Kontinuální způsob úpravy vody aktivním uhlím a přistroj k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká kontinuálního způsobu úpravy voáy pomocí aktivního uhlí a přístroje k provádění tohoto způsobu.

Pro úpravu vody aktivním uhlím je známo několik postupů: jde například o usazování při použití práškovaného aktivního uhlí, sloupcovou metodou, při níž v podstatě dochází k filtraci vody pevnou vrstvou granulovaného aktivního uhlí, o několikastupňový způsob prováděný po vsázkách, o polokontinuální způsob s použitím absorpčního sloupce s pohyblivou absorpční vrstvou nebo o jednostupňový způsob s použitím fluidizační vrstvy. Při provádění způsobu podle vynálezu se oproti tomu užívá několikastupňového absorpčního sloupce s fluidizačnl vrstvou, oož umožňuje velmi činnou úpravu vody při velmi malých nákladech. Způsob podle vynálezu je kontinuální, protože se při něm reaktivuje užité aktivní uhlí.

Způsob podle vynálezu bude popsán v souvislosti s přiloženými výkresy. Na obr. I je schematicky znázorněno provádění způsobu podle vynálezu. Voda k úpravě přichází potrubím 1 a je vháněna pumpou 2 do spodní části absorpčního sloupce J s obsahem aktivního uhlí v několikastupňových fluidizačních vrstvách. Voda k úpravě se dostává do styku s aktivním uhlím v řadě fluidizačních vrstev 2ji s obsahem aktivního uhlí, přičemž je zbavována absorpcí přítomných složek a vychází jako čisté voda z potrubí £ na vrcholu sloupce. Aktivní uhlí se dodává z míchacího zařízení 8 navrchol sloupce J čištěnou nebo čistou vodou, která je vháněna do potrubí 2 proudovým čerpadlem 6. V závislosti na přiváděném množství se aktivní uhlí pohybuje směrem shora dolů, po jednotlivých vrstvách spádovými trubkami 21. přičemž se dostává do styku s vodou, která obsahuje stále větší množství složek, které mají být absorbovány. Ve spodní části se pak uhlí dostává do styku s vodou k úpravě, které obsahuje ještě téměř veškeré původní složky, načež je odváděno proudovým čerpadlem £ ^ze spodní části sloupce do dehydrátoru £2, pak do násypnlku 13 a odtud je přiváděno rotačním ventilem 22 do regenerátoru 11. V regenerátoru 11 se použité aktivní uhlí reaktivuje při teplotě 600 až 1 000 °C stykem s fluidizačním plynem, který obsahuje páru, načež se mísí v míchacím zařízení 8 s čištěnou nebo čistou vodou z potrubí 9. Ztráty aktivního uhlí v průběhu regenerace jsou nahrazovány přidáváním ještě nepoužitého aktivního uhli z potrubí JO. Plyny, které vycházejí z regenerátoru 11 . obsahují velké množství vody, spalovacího plynu, absorbovaných látek, práškované aktivní uhlí apod. Po odstranění pevných látek cyklónem 14 se vede většina plynů do spalovací komory J_5., kde dochází ke spálení organických látek, uhlíku atd. Přebytek plynu se vede potrubím 20 do rozšířené šachty nebo do spalovny, kde dochází ke zneškodnění plynu spálením organických látek apod., načež je plyn vypuštěn do ovzduší. Spalovací komora má přívod 16 pro kapalné nebo plynné palivo, přívod 17 pro kyslík nebo vzduch a přívod 18 pro přívod páry, kterou je řízena teplota ve spalovací peci. Všechny tyto části se promísí s plynem z regenerační pece a spálen, čímž vzniká plyn s vysokou teplotou, který se vede do regenerátoru 11 zespodu a je užit k regeneraci použitého aktivního uhlí.

Při provádění způsobu podle vynálezu lze rovněž užít rotační vypalovací pece nebo několikastupňové rotační pece (například Herreshoffovy pražicí pece) místo regenerátoru 11. _Svrchu popsaný dehydrétor 12 je v podstatě odstředivka, dehydrataci lze však provést i prostou filtrací drátěným sítem nebo jakýmkoli jiným způsobem v závislosti na tvaru zrn uhlí.

Do absorpčního sloupce je uhlí přiváděno ve formě suspenze a tak je také odváděno po použití k úpravě vody. K odvádění aktivního uhlí po použití je rovněž možno užít pumpy místo proudových čerpadel j a 6.

Voda, upravená způsobem podle vynálezu je většinou upravena použitím granulovaného aktivního uhlí, lze však užít i uhlí práškovaného v případě, že se vhodně volí rychlost proudu vody. Mimoto v případě, že se místo regenerátoru 11 užije regenerační komory, je možno úpravu provádět při použití iontoměničových pryskyřic místo aktivního uhlí.

Úprava vody pomocí aktivního uhlí se dosud příliš nerozšířila, protože jde o způsob drahý, přestože je metoda jinak velmi účinná. Způsob se prodražoval z několika důvodů: zařízení byla taková, že nedovolovala využít celé absorpční kapacity použitého aktivního uhli, takže bylo nutno užít vyššího množství uhlí; regenerace aktivního uhlí nebyla prováděna přímo na místě okamžitě po absorpci, což zvyšovalo náklady na postup; při provádění způsobu podle vynálezu se však absorpce provádí ve sloupci nebo v absorpční věži, která nezaujímá velký prostor, a mimoto se voda a aktivní uhlí dostávají do styku velmi účinným způsobem v mnohonásobné fluidizační vrstvě. Systém je mnohastupňového protiproudového typu a aktivní uhlí může absorbovat adsorbovatelné složky,tak, že se téměř dosahuje rovnovážného stavu pro danou koncentraci látek ve vodě. V blízkosti vrcholu sloupce je koncentrace těchto látek velmi nízká a mimoto jsou zde tyto složky adsorbovány velmi účinně, nebol zde se voda dostává do styku s čerstvým aktivovaným uhlím, takže účinnost lze srovnat s účinností v jednostupňovém postupu. Použitím fluidizačních vrstev lze účinně zamezit ucpání sloupce, i když zůstane ve vodě malé množství suspendovaných látek. Mimoto kontinuální provádění způsobu omezuje na minimum množství použitého aktivního uhlí, čímž se opět snižují náklady na provedení postupu. Způsob podle vynálezu dovoluje snížit náklady na polovinu ceny běžně užívaných postupů pro použité uhli. Celková cena postupu i se zařízením se pohybuje mezi ?0 až 80 % ceny běžných postupů.

Regenerace aktivního uhlí byla až dosud velmi nákladná, protože postup se prodražoval zejména také náklady na dopravu. Cena provedení způsobu podle vynálezu, pokud jde o regeneraci aktivního uhlí, se rovná přibližně 1/5 běžné ceny.

Je zcela zřejmé, že způsob podle vynálezu umožňuje levnou úpravu vody. Mimoto lze tohoto způsobu, který byl dříve vyhrazen pro případy, kdy byly požadována velká čistota vody, nebo pro odstraňování zvláštních složek, užít nyní i pro primární nebo sekundární stadium úpravy (například u metody s použitím aktivovaných kalů).

' Jak již bylo uvedeno, lze užít při prováděni způsobu podle vynálezu i vypalovacích pecí, několikastupňových rotačních pecí a pecí s fluidizačnlmi vrstvami pro regeneraci aktivního uhlí, přičemž topný olej nebo plyn lze spalovat přímo nebo nepřímo.

Je však nutno uvést, že při použití vypalovacích pecí nebo několikastupňových rotačních pecí, v nichž je aktivované uhlí přímo zahříváno spalnými plyny, se nelze vyhnout sníženi aktivity uhlí i snížení jeho výtěžku, protože se uhlí samo spaluje při styku s kyslíkem ve spalovacím plynu při vysokých teplotách. I když se řídí poměr plynu: palivo, přece dochází vlivem kyslíku přítomného ve spalovacím plynu při vysoké teplotě v disociovaném stavu ke spálení určitého podílu uhlí. Takové zařízení tedy nelze uspokojivě zařadit k použití pro provádění způsobu podle vynálezu a jeho použití může způsobit nevhodný ehod celého zařízení. Nyní však bylo zjištěno, že určitý typ regenerátoru lze zařadit s úspěchem jako část celé linky, takže způsob podle vynálezu lze takto provést jeětě dokonaleji.

Tento nový způsob regenerace lze použít nejen při provádění způsobu podle vynálezu, nýbrž i nezávisle na něm, takže má i vlastní možnost použití v průmyslu.

Způsob podle vynálezu se týká převážně zahřívání spalovacích plynů. Aktivační komora je zahřívána nepřímo, zatímco sušicí komora je plněna spalovacím plynem, který byl užit pro zahřívání aktivační komory a odpadovým plynem z této komory (odpadový aktivační plyn) po zahřívání a fluidizaci aktivovaného uhlí. Regenerace se provádí přímým zahříváním desorpční části zařízeni. Výhoda spočívá ve využití tepla a ve snížení ztrát regenerovaného aktivního uhlí.

Na obr. 2 je znázorněn přístroj k provádění regenerace aktivního uhlí podle vynálezu. Aktivní uhlí s adsorbovanými látkami se kontinuálně přivádí do desorpční komory 32 otvorem Ji, v komoře se uhlí zahřívá spalnými plyny a odpadními plyny z aktivační komory 33. přičemž dochází k fluidizaci. Zahřátí se provádí na teplotu 100 až 700 °C tak dlouho, až dojde k odstranění vody a rozpustidel i k oddělení adsorbovaných látek. Pak se uhlí přivádí do aktivační komory 33 příslušným počtem spádových trubek 34. Doba, po kterou je uhlí v desorpční komoře 32. je různá v závislosti na druhu a množství adsorbovaných látek, obvykle se volí v rozmezí 5 až 180 minut.

Plyn sloužící v desorpční komoře k zahřátí a fluidizaci uhlí je směs spalných plynů, které se přivádějí přímo nebo přívodnou tryskou 37 do přívodně komory 3§ z topnéhb potrubí 35 a z odvodního potrubí 36 z aktivační komory, přičemž odpadní plyn z aktivační komory se dostává do komory 3§ perforovanou destičkou 40 a je užit k fluidizaci a k zahřívání aktivovaného uhlí, načež se vede do spalovací komory nebo do spalovny, spolu s desorbovanými látkami , odvodním otvorem 41.

Při dostatečném zahřátí aktivního uhlí lze řídit složení fluidizačního plynu přiváděním páry, horkých spalných plynů nebo dusíku tryskou 42. V případě přebytku tohoto plynu jej lze odvádět z desorpční komory trýskou 43 a tak dosáhnout jeho žádoucího množství.

V aktivační komoře je aktivní uhlí zahříváno spalovacím plynem. Spalný plyn nebo palivový olej se přivádí hořákem 44 a kyslík obsahující plyn nebo vzduch přívodem 45 do spalovací komory 46. kde dochází ke spálení na plyn o teplotě 1 500 až 2 300 °C. Tryskou 47 se přivádí pára nebo ředicí plyn, čímž se upravuje teplota těchto plynů na hodnotu 1 000 až 1 500 °C podle potřeby. Spalné plyny pak přicházejí do komory 48 a pak do topných potrubí 35 a potrubí 36. čímž dochází k nepřímému zahřívání aktivního uhlí stěnami těchto potrubí Takto nepřímo zahřáté aktivní uhlí se aktivuje za současné fluidizace párou nebo přehřátou párou, která se přivádí tryskou 49 do komory 5£?_, odkud se vede přes perforovanou destičku 31·

Aktivační pára se přivádí tryskou 49 a její množství se řídí tak, že se přivádí minimální množství, kterého je zapotřebí k aktivaci. Aktivní uhlí se v aktivační komoře aktivuje zahříváním na teplotu 500 až 1 000 °C ve fluidizovaném stavu v době 1 až 180 minut. Takto aktivované aktivní uhlí se přivádí spádovou trubkou 52 do trysky 53 a do míchací komory.

Aktivační teplota a doba, kterou zůstává aktivní uhlí v aktivační komoře, se volí v závislosti na povaze adsorbovaných látek a na schopnosti desorpce těchto látek.

Velikost desorpční a aktivační komory v přístrojích k provádění způsobu padle vynálezu závisí na množství aktivovaného aktivního uhlí a na množství a povaze adsorbovaných látek. V zařízení podle vynálezu má aktivační komora větší účinnost přenosu tepla tím, že rychlost proudění se zvětšuje přívodem horkého plynu mnoha topnými trubkami. Plyn v desorpční komoře má rovněž vysokou účinnost, protože zároveň dochází k fluidizaci. Tím je umožněno, že tyto jednotky mohou mít menší velikost ve srovnání s jejich velikostmi v běžně užívaných zařízeních. Rozměr jednotlivých komor je určován optimální rychlostí fluidizačního plynu k udržení aktivního uhlí ve fluidizovaném stavu. Topné trubky, jimiž procházejí horké plyny se zvýšenou rychlostí, musí mit vyšší koeficient přenosu tepla. Jejich rozměr je určen množstvím procházejícího plynu a plochou požadovanou pro přenos tepla. Obvykle se Β B pohybuje v rozmezí 1/4 a 3 . Spalovací komora má malý objem se zúženým výstupem, aby bylo 5 8 3 dosaženo vysoké intenzity spalování (například 1x10 až 1x10 kcal/m .hod).

Co se týče materiálu, z něhož jsou jednotlivé části zařízení provedeny, je aktivační komora vyrobena obvykle z 25 Cr-21Mi-oceli, 50 Co-20, Cr-oceli nebo z žáruvzdorných slitin, například z inconelu. Lze použít i jiných žáruvzdorných materiálů. Desorpční komora je provedena z běžné v chemickém průmyslu užívané oceli, například 18 Cr-8 Ni oceli nebo z některé ze svrchu uvedených proti teplu odolných slitin.Vnitřek spalovací komory je vyložen žáruvzdornými materiály s obsahem hliníku nebo zirkonu. Aby byly omezeny na minimum ztráty tepla, je celé zařízení uloženo do izolačního, materiálu 54. například z keramické plsti s obsahem kysličníku hlinitého a kysličníku křemičitého.

Při popisu aktivační komory bylo popsáno zahřívání spalovacími plyny. Mimoto je však možno užít jakéhokoli jiného způsobu, při němž se v průběhu zahřívání nedostává aktivní uhlí přímo do styku se spalovacími plyny, například elektrického vyhřívání, vysokofrekvenčního zahřívání nebo průchodem elektrického proudu přímo aktivním uhlím. V některých případech stačí vyhřívání odbočkou z aktivační komory a není již nutno užít topných trubek 35.

Při provádění způsobu podle vynálezu je aktivační komora nepřímo zahřívána na vysokou teplotu, přičemž dochází k aktivaci aktivního uhlí, které je zároveň fluidizováno minimálním nutným množstvím páry. Ztráty aktivního uhlí při aktivaci jsou proto velmi malé. Při provádění běžných metod jsou ztráty při regeneraci, a to zejména při aktivaci, 5 až 10 %. Při provádění způsobu podle vynálezu jde o ztráty nižší než 2 %, přičemž lze dosáhnout jejich snížení až na nulu v závislosti na povaze adsorbovaných látek.

Aby bylo efektivně využito tepla spalovacích plynů k zahřívání aktivační komory, jsou tyto plyny dále vedeny k desorpční komoře, kde je aktivní uhlí fluidizováno a zahříváno, přičemž zároveň dochází k desorpci adsorbovaných látek. Aktivační a desorpční komora jsou proto zařazeny za sebou vertikálně, čímž se snižují nároky na prostor.

Teplota v desorpční komoře je 100 až 700 °C, kdežto teplota plynů, které jsou vháněny k zahřívání a k zajištěni fluidizace, je nižší než 1 000 °C. Je-li tedy správně volen poměr vzduoh:palivo, je v plynu přítomno velmi malé množství kyslíku, takže nedochází ke spalování aktivního uhlí, i když je podrobeno fluidizaci za přítomného zahřívání.

V běžně používaných adsorpčních postupech s použitím aktivního uhlí představují náklady na regeneraci uhlí velký podíl celkových nákladů na provádění postupu. Čistí-li se tímto způsobem například odpadní vody, představuje tato regenerace 30 až 50 % ceny postupu. V případě použití způsobu podle vynálezu k témuž účelu lze provést celý postup při nákladech, které tvoří 50 áž 70 % původní ceny, přičemž zlevnění je dosaženo hlavně zlevněním regeneračního postupu a efektivním využitím tepla.

Zařadí-li se před desorpční komoru několik komor, v nichž se aktivní uhlí předehřeje a částečně vysuší, využiji se plyny ještě dokonaleji. Usnadní se tím i fluidizace v desorpční komoře, čímž se efektivněji provede i desorpoe a sníží se doba nutná k aktivaci v aktivační komoře, a tim i ztráty aktivního uhlí.

Při instalaci předehřívacích komor se berou v úvahu podmínky, v nichž se bude celý postup provádět.

Dále bude popsán přístroj, v němž se užívá mnohastupňové fluidizační vrstvy k uskutečnění styku mezi aktivním uhlím a vodou, která má být upravena.

Tento přístroj představuje sám o sobě zcela nový vynález a byl v tomto provedení poprvé uveden do chodu. Až dosud byly známy pouze jednostupňové přístroje s použitím fluidizační vrstvy.

Běžné přístroje, v niohž se užívá jednostupňové fluidizační vrstvy k uvedení ve styk kapaliny s pevnou látkou, byly již k adsorpci užity. Mnohastupňové přístroje byly až dosud vyhrazeny pro styk plynu s pevnou látkou, nikoli však pro styk kapaliny s pevnou látkou.

Mnohastupňové fluidizační vrstvy lze poměrně snadno užít v těch případech, kdy se specifická hmotnost obou látek uváděných ve styk od sebe velmi liší, jako je tomu například v případě, kdy jsou uváděny ve styk pevná látka a plyn, protože pevná látka prochází spádovými trubkami shora dolů. V případě kapaliny a pevné látky se však specifická hmotnost obou složek příliš neliší, takže je zde ta výhoda, že snadněji dochází k fluidizaci pevné látky, na druhé straně však naráží provádění postupu na obtíže, například na možnost postupu pevué látky zpět vzhůru spádovými trubkami s proudem kapaliny. Může rovněž dojít k nerovnoměrnému výstupu pevné látky ze zařízení. Mimoto není snadné provést v několikastupňovém zařízení spádové trublfy. Protože kapalina musí být ve spádových trubkách utěsněna, je proveden pod spádovými trubkami přepad nebo záklopka, takže dochází k zadržení kapaliny ve statické vrstvě pevné látky. V tomto případě je rychlost, kterou prochází pevná látka směrem dolů, určována plochou zúžené části, v níž je provedena záklopka nebo jiné zařízení s obdobnou funkci. Toto uspořádání omezuje pružnost, s jakou lze řídit rychlost průtoku zařízením. Mimoto někdy pevná látka neprostoupl spádovými trubkami, nýbrž vytvoří v nich přepážky.

Způsobem podle vynálezu lze zajistit kontinuální postup částic pevné látky v zařízení a je vyloučen zpětný pohyb pevné látky spádovými trubkami směrem vzhůru, a to zvláětnlm uspořádáním přepážek, sestávajících z perforovaných desek a spádových trubek, a to:

1. část perforované desky přiléhající ke spádové trubce není perforována koncentricky do vzdálenosti 2 až 4 vnitřních průměrů a mimoto je konec spádové trubky pod perforovanou destičkou umístěn ve vzdálenosti 1/2 až 4 vnitřních průměrů trubky, nebo

2. spodní konec spádové trubky je ve vzdálenosti nanejvýš 1/2 další fluidizační vrstvy, přičemž plocha průřezu této trubky nepřevyšuje 20 % plochy všech otvorů v perforovaná desce.

Kterýmkoli z těchto způsobů lze vyloučit nesnáze, k nimž dochází při provádění postupu běžným způsobem. Jsou- li splněny obě podmínky 1. a 2., dochází k nejdokonalejšímu využití přístroje.

V přístroji uspořádaném podle podmínky 1. se zadrženi kapaliny dosahuje pevnou látkou, rozloženou na neperforované části perforované destičky a nahromaděnou ve spádových trubkách. Pevná látka, která proudí spádovými trubkami směrem dolů vlastní hmotností je strhávána proudem vody s povrchu usazené vrstvy aktivního uhlí do fluidizační vrstvy. Tím se utvoří stabilní fluidizační vrstva. V tomto případě tedy jde o statickou vrstvu pevné látky.

Přístroj uspořádaný podle podmínky 2. pracuje tím způsobem, že se ve spádových trubkách vytvoří fluidizační vrstvy pevné látky. Tím je vzhledem k odporu této vrstvy vyloučeno příliš rychlé protékání kapaliny nebo plynu a dosahuje se pravidelnějšího průchodu pevné látky, takže se vytvoří stabilní fluidizační vrstva. Tímto způsobem lze pružněji řídit průchod pevné látky a usnadňuje se provádění celého postupu.

Na obr. 5 je znázorněno zařízení se šesti fluidizačními vrstvami. V dolní části sloupee 72 je otvor 61 pro přívod kapaliny a na vrcholu sloupce výstupní otvor 62 pro kapalinu, vstupní otvory 64. 64' pro pevnou látku s ve spodní části sloupce opět výstupní otvor 6j? pro pevnou látku. Mimoto je do sloupce zařazena řada perforovaných přepážek 66 a 66* a stejný nebo větší počet spádových trubek 67. 67'. které procházejí perforovanými destičkami uvnitř sloupce. Mimoto je každá z perforovaných destiček umístěna pod spádovou trubkou, která prochází výše uloženou perforovanou deskou a je koncentricky okolo procházející spádové trubky provedena bez perforací v okruhu 2 až 4 vnitřních průměrů spádové trubky. Mezi koncem spádové trubky a perforovanou destičkou je část trubky v délce 1/2 až 4 vnitřních průměrů trubky.

Kapalina přichází vstupní tryskou 61 , prochází řadou fluídizačních vrstev pevné látky 68'', 68''' atd. , čímž se kapalina á pevná látka dostávají do styku, načež se kapalina vypouští výstupním otvorem 62. Částice pevné látky jsou přiváděny vstupním otvorem 63 kontinuálně trubkou 64 k první fluidizační vrstvě 68 na vrcholu sloupce. Část pevné látky, která se dostává do fluidizační vrstvy, projde spádovou trubkou 67 do druhé fluidizační vrstvy 68'. Fluidizační vrstva 68 je udržována perforovanou destičkou 66. Částice pevné látky se pohybují shora dolů příslušnými spádovými trubkami a pak jsou odváděny výstupním otvorem 65 ve spodní části sloupce.

Na začátku postupu je nutné naplnit sloupec odspodu částicemi pevné látky trubkami 64 a 64'. přičemž se přivádí i malé množství kapaliny tryskou 61. Horní části sloupce se rovněž plní jedna po druhé.

Sloupec je nutno plnit svrchu uvedeným způsobem z těchto důvodů: Kdyby byly pevné částice ukládány bez přivádění kapaliny tryskou 61 . propadly by perforovanými destičkami.

Kdyby byl sloupec plněn odshora, proudila by voda příliš rychle spádovými trubkami 67. protože by jejich spodní konce nebyly uzavřeny vrstvičkami pevné látky. Tím by bylo znemožněno vytvoření fluídizačních vrstev. Přebytek pevných částic se pak odstraní ze spodní části sloupce, takže se zabrání ucpání spádových trubek. Jestliže s tomto případě kapalina počne neutěsněným otvorem do spádové trubky volně proudit a zabrání tak tvorbě fluidizač200453 nich vrstev v horních částech sloupce, lze fluidizační vrstvy obnovit přidáním pevné látky trubkami 64 a 64'. Na obr. 8 je znázorněn pohled shora na perforovanou destičku, na niž spádová trubka 69 destičkou prochází a jek ní upevněna, destička je opatřena perforačními otvory 70. Průměr těchto otvorů je 2 až 20 mm a jejich celková plocha tvoří 3 až 30 % plochy destičky. Vhodný průměr otvorů se volí v závislosti na průměru částic pevné látky, na rozdílu specifické hmotnosti obou složek, na viskozitě a rychlosti proudění kapaliny apod. Neperforovaná část 71 destičky se nachází koncentricky vzhledem ke spádové trubce. Aby bylo možno zajistit hladký průběh postupu, tato oblast musí mít šířku 2 až 4 vnitřních průměrů spádové trubky. Tato oblast má rovněž vztah ke vzdálenosti mezi spodním koncem spádové trubky a povrchem perforované destičky. Jestliže je tato vzdálenost malá a neperforovaná část plochy destičky veliká, nevystupuje pevná látka ze spádové trubky. Jestliže je naopak tato vzdálenost velká 8 neperforovaná plocha malá, proudí pevné látka spádovou trubkou příliš rychle. Je tedy nutno volit vhodnou velikost neperforovaná plochy podle tvaru částic pevné látky, schopnosti proudit apod. Mimoto mé být vzdálenost mezi perforovanou destičkou a spodním koncem spádové trubky v rozmezí 1/2 až 4 vnitřních průměrů spádové trubky. Jestliže je tato vzdálenost menší než 1/2 vnitřního průměru, zpomaluje se průchod pevných částic spádovou trubkou. Je-li tato vzdálenost větší než 4 vnitřní průměry spádové trubky, proudí pevná látka příliš rychle a nevytvoří se fluidizační vrstva.

Podle podmínky 2. nemá být uložen spqdní konec spádové trubky déle než v 1/2 výšky následující fluidizační vrstvy. Mimoto měrné tvořit plocha průřezu touto spádovou trubkou více než 20 % celkové perforované plochy destičky. Odstup destiček závisí na výšce fluidizačních vrstev pevné látky (H na obr. 7), které se vytvořily ve spádové trubce. Při stanovení této vzdálenosti je nutno dbát i toho, aby výška fluidizačních vrstev ve spádových trubkách nepřevýšila výšku fluidizační vrstvy na perforované destičce. Délka spádové trubky tedy nesmí přesáhnout hodnotu H.

Na obr. 6 je znázorněn pohled shora na perforovanou destičku, přičemž spádová trubka 69 prochází destičkou a destička má otvory 20. Spádových trubek může být větší počet, při vyšším průměru sloupce mohou být 2 nebo 3. Průměr otvorů je obvykle 0,5 až 10 mm, přičemž perforace činí 0,5 až 30 % celkové plochy destičky. Procento plochy se voli podle průměru částic pevné látky, rozdílu ve specifické hmotnosti mezi kapalinou a pevnou látkou, viskozity kapaliny, rychlosti proudění kapaliny apod. V tomto případě není nutno provést neperforovanou oblast v destičce koncentricky se spádovou trubkou jako v případě 1.

Obvykle se příliš rychlému průchodu kapaliny spádovou trubkou brání vytvořením vrstvy pevné látky zúžením výstupu ze spádové trubky nebo přepadem, umístěným pod ústím spádové trubky. V mnoha případech však naopak došlo k vytvoření přepážek pevné látky ve spádových trubkách nebo se částice pevné látky vůbec nedostaly za přepad.

Vynélez řeší tento problém zařízením, v němž pevná látka proudí směrem dolů, přičemž nedochází k příliš rychlému průchodu a fluidizační vrstvy jsou stálé,

Podle vynálezu se užívá perforovaných přepážek, místo nichž lze užít jakýchkoli běžných přepážek, používaných v destilačních kolonách apod. Při změně konstrukce přepážky však dochází i ke změně fluidizačních vrstev. Je tedy nutno volit přepážku v souladu s vlastnostmi celého postupu.

Všechny údaje, které byly v průběhu popisu uvedeny pro styk kapaliny s pevnou látkou, lze aplikovat i pro styk plynu s pevnou látkou.

Na obr. 7 je znázorněna zejména závislost mezi výškou fluidizační vrstvy a spádovou trubkou.

Podstata vynálezu spočívá ve vytvoření fluidizační vrstvy ve spádové trubce, takže dochází k zadržení kapaliny takto vytvořenou fluidizační vrstvou. V případě splnění podmínky 2. je však průměr spádové trubky poměrně veliký vzhledem k celkové ploše perforací přepážky, takže vzrůstá množství kapaliny, která prochází spádovou trubkou, a tím i klesá účinnost styku mezi kapalinou a pevnou látkou, protože fluidizace na přepážce je již nedostatečná. Je tedy nutno zajistit, aby průřez spádovou trubkou měl plochu, která odpovídá hodnotě poměru 0,2 průměru plochy průřezu trubky k ploše perforací přepážky. Kapalina, která prochází směrem vzhůru, se dostává do styku s pevnou látkou, která právě prošla vyšší fluidizační vrstvou. Výška fluidizační vrstvy ve spádové trubce je vyšší než na přepážce a účinnost obou vrstev je přibližně stejná. Spodní konec spádové trubky je ponořen do dolní fluidizační vrstvy na vzdálenost alespoň 1/2 výšky vrstvy ( KL/2). Není-li trubka dostatečně ponořena, bude se výška fluidizaění vrstvy v trubce zvětšovat a částice pevné látky přestanou proudit směrem dolů.

Vztah mezi výěkou fluidizační vrstvy ve spádové trubce a poklesem tlaku ve fluidizační vrstvě je vyjádřen následujícím vztahem a délka spádové trubky nebo vzdálenost přepážek je nutno volit, tak aby tomuto vztahu vyhovovaly:

ί [(' ~ t) ^ΔΡ1 ^{+ Δρ}2 ^+ΔΡ3^

Η = ---±P kde je 110

H výěka fluidizační vrstvy pevné látky ve spádové trubce v metrech, o gc faktor pro přeoočet tíže kgm/s kg, o g zrychlení zemské m/s , prostor mezi spodním koncem spádové trubky a přepážkou v metrech,

L výška fluidizační vrstvy na přepážce v metrech,

Δρ^ pokles tlaku ve fluidizační vrstvě kg/m

Δρ₂ pokles tlaku v horní fluidizační vrstvě kg/m²,

2jp^ pokles tlaku v horní přepážce kg/m² a hustota fluidizační vrstvy ve spádové trubce kg/m\

Pevná látka se spádovými trubkami postupně dostává do spodních částí sloupce za současné fluidizace, takže pohyb pevné látky směrem dolů je stejnoměrný jako proud kapaliny.

Tím je umožněno i zvýšit rychlost proudění' pevné látky i kapaliny.

Zařízení podle vynálezu lze užít jako zařízení, v němž lze uvést ve styk pevnou látku a kapalinu, například k adsorpci aktivním uhlím nebo iontoměničovou pryskyřicí, ale i k extrakci pevných látek, nebo jako zařízení, v němž lze uvést ve styk plyn a pevnou látku, například k adsorpci plynu, ke katalytickým reakcím apod. Mnohonásobná fluidizační vrstva zaručuje větší účinnost oproti známým postupům. Mimoto změna vsázkového způsobu na kontinuální znamená i zmenšení nutného prostoru pro celé zařízení.

Vynález bude osvětlen následujícími příklady.

Příklad 1

Byla upravována odpadní voda z petrochemické továrny. Obsah kontaminujících látek byl 60 ppm, voda procházela desetistupňovým sloupcem při použití fluidizačních vrstev aktivního uhlí, rychlost průtoku byla 20 m/h, voda setrvávala v zařízení 20 minut, byla získána voda s obsahem 15 ppm kontaminujících látek.

Množství adsorbovaných kontaminujících látek aktivním uhlím bylo 0,4 g/g uhlí (80 % adsorpční mohutnosti).

Aktivní uhlí bylo regenerováno v regenerační peci s použitím smíšeného plynu o teplotě 900 °C s obsahem spalných plynů a páry po dobu 1 hodiny. Ztráty aktivního uhlí při regeneraci byly 5 %.

Když byla tatáž odpadní voda přefiltrována přes sloupec aktivního uhlí, byla vyčištěna až na zbytek 20 ppm kontaminujících látek. V tomto případě došlo k adsorpci 0,6 g/g C (60 % adsorpční mohutnosti). Takto bylo prokázáno, že vodu lze účinněji čistit způsobem podle vynálezu. Cena úpravy vody způsobem podle vynálezu byla 2,6 centů za tunu, cena úpravy dříve známým způsobem byla 9,3 centů za tunu vody.

Příklad 2

V tomto příkladu bylo použito způsobu podle vynálezu i k regeneraci aktivního uhlí.

Přibližně 40 kg aktivního uhlí za hodinu (obsah 400 mg kontaminujících látek z odpadní vody petrochemické továrny) bylo regenerováno za současné fluidizace průchodem desorpční komorou o teplotě 300 °C na dobu 30 minut s průchodem aktivační komorou o teplotě 800 °C na dobu 15 minut při přívodu 3 kg aktivační páry za hodinu. Bylo získáno 39,4 kg neaktivovaného aktivního uhlí, ztráta byla 1,5 %· Zahřívání bylo prováděno směsí propanu a vzduchu.

P ř ί k 1 a d 3

Voda z petrochemická továrny byla upravována zařízením podle vynálezu o 10 stupních při odstupu mezi přepážkami 400 mm, voda mála obsah 110 ppm kontaminujících látek a procházela rychlostí 10 tun za hodinu, čímž byla získána voda s obsahem 10 ppm kontaminujících látek. Množství adsorbovaných látek bylo 0,2 g na 1 g aktivovaného uhlí. Rychlost průtoku byla 20 m/h, SV.(prostorová rychlost) 3 1/h/l a procento perforované plochy na desce 15 %.

V připadá, že úprava vody byla prováděna v jediném stupni při použití fluidizační vrstvy téhož aktivního uhlí, byla získána voda o 35 ppm kontaminujících látek (absorpce 0,14 g na 1 g aktivního uhlí). Zařízení podle vynálezu bylo tedy daleko účinnějSí.

Příklad4

Mnohastupňovým zařízením podle vynálezu při použití fluidizačních vrstev aktivního uhlí byla čiětěna odpadní voda z petrochemické továrny.

Adsorpce kontaminujících látek byla provedena v 8 stupních s fluidizačními vrstvami o výšce L 400 mm při odstupu přepážek 500 mm.

Sloupcem prošlo 10 tun za hodinu při obsahu 95 ppm těchto látek nebo méně. Množství adsorbovaných látek bylo 0,4 g na 1 g aktivního uhlí. Rychlost průtoku byla 15 metrů za hodinu, prostorová rychlost 4 1/h/l. Poměr průřezu spádové trubky k celkové perforované ploše destičky byl 3 %. Spodní konec spádové trubky byl umístěn 100 mm nad deskou. Byla-li úprava vody provedena jednostupňovým způsobem při použití téhož aktivního uhlí, byla získána voda o 20 ppm kontaminujících látek při adsorbovaném množství 0,08 g .na 1 g aktivního uhlí. Z toho je zřejmé, že způsob podle vynálezu má daleko vyšší adsorpční účinnost.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kontinuální způsob úpravy vody aktivním uhlím, vyznačující se tím, že se do absorpčního sloupce s obsahem stupňových fluidizačních vrstev přivádí v protiproudu a kontinuálně voda k úpravě a aktivní uhlí, přičemž čištěná voda se získá adsorpcí kontaminujících složek na aktivní uhlí a aktivní uhlí s adsorbovanými kontaminujícími látkami se odebírá z adsorpčního sloupce, regeneruje a vrací se do sloupce k dalšímu použití.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se zahřívá fluidizované použité aktivní uhlí na 100 až 700 °C v desorpční komoře spalnými plyny 5 až 180 minut k vysušení a desorpci adsorbovaných látek, načež se aktivní uhlí vede do aktivační komory, kde se reaktivuje nepřímým zahřátím na 500 až 1 000 °C velmi horkými spalnými plyny za současné fluidlzace párou nebo horkým plynem obsahujícím péru po dobu 1 až 180 minut.
3. 3. Přístroj k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z mnohastupňové fluidizační vrstvy, vyznačující se tím, že je tvořen sloupcem (3, 72) opatřeným přívodem kapaliny ve spodní části, výstupním otvorem pro kapalinu (4, 62) v horní části, přívodem pevné látky v každém stupni a výstupním otvorem pro pevnou látku v dolní části a obsahujícím dvě nebo více přepážek, tvořených perforovanými deskami a stejný nebo větší počet spádových trubek (21, 67)j procházejících perforovanými deskami.
4. 4. Přístroj podle bodu 3, vyznačující se tím, že koncentricky do vzdálenosti 2 až 4 vnitřních průměrů spádové trubky (21, 67) je perforovaná deska, měřená od středu spádové trubky (21, 67), provedena vcelku bez perforačních otvorů, přičemž spodní konec spádové trubky (21, 67) je vzdálen od perforované desky 1/2 až 4 vnitřní průměry této trubky.
5. 5. Přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že spodní konec spádové trubky (21, 67) zasahuje do vzdálenosti alespoň 1/2 výšky následující fluidizační vrstvy, přičemž průřez touto spádovou trubkou (21, 67) je menší než 20 % plochy tvořené perforačními otvory perforované desky.