CS211741B1 - Kontaktní zařízení pro heterogenní systémy - Google Patents

Abstract

Vynález se týká kontaktního zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vírovou vrstvou koncentrovaného mračna tuhých částic, které je tvořeno válcovitou komorou s potrubím pro přívod a odvod zpracovávaných fází a míchadlem, přičemž toto míchadlo je tvořeno plynulou nebo přerušovanou nejménč jednou šnekovnicí, která je uchycena pomocí radiálních a vertikálních lopatek k náboji míchadla. Šnekovnice je po vnšjší straně zkosena ke stěně komory pod úhlem beta.

Description

Vynález se týká kontaktního zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vírovou vrstvou koncentrovaného mračna tuhých částic ve válcovité komoře pro provádění fyzikálních, chemických a fyzikálně chemických procesů nepřetržitým způsobem.

Vývoj v oblasti kontaktních aparátů pro heterogenní systémy je charakterizován snahou o intenzifikaci a racionalizaci procesů a rozšíření aplikačních možností a zvýšení funkční spolehlivosti. Zejména v posledních letech je věnována pozornost intenzifikaci procesů z hlediska minimalizace investičních a výrobních nákladů, nákladů na údržbu a pracovních sil. Je obecnou snahou také zvyšování víceúčelnosti kontaktních zařízení pro heterogenní systémy. K velmi rozšířeným kontaktním zařízením pro heterogenní systémy patří zařízeni s fluidní vrstvou tuhých částic, často s vrstvou inertních částic s dobrými fyzikálně chemickými, mechanickými, termickými a fluidně dynamickými vlastnostmi. K perspektivním zařízením patří zařízení se symetrickou a asymetrickou tryskající vrstvou tuhých částic nebo s vibrofluidní vrstvou, zařízení se střetávajícími se proudy a jiné. K nevýhodám různých kontaktních aparátů s fluidní vrstvou tuhých částic patří malá průtočná množství lehčí, . . obyčejně plynně fáze, aby nedocházelo k únosu tuhých částic; například při sušení SiOg, stearanu vápenatého a zinečnatého je ve fluidní vrstvě nutno .pracovat s malými rychlostmi sušicího prostředí, čímž jsou nutné velké plochy rozdělovačích roštů, a tím velké stavební plochy a prostory. Často dochází ke špatné fluidaci a k zalepování roštu kondenzovanou fází. Nevýhody se výrazně projevují při práci s heterogenními systémy, jejichž kondenzovaná fáze při operaci probíhající v kontaktním zařízení má tendenci k nalepování na stěny aparátů nebo k nalepování na tuhé částice a jejich shlukování, čímž se narušuje hydrodynamika heterogenního systému a dochází k narušení ustáleného stavu, nebo nelze ustálený stav zajistit.

Problémy vznikají v případech, kdy malé množství kapalné fáze může způsobit změnu agregétního stavu v kontaktním zařízení ze zrnitého stavu na kašovitý, čímž dojde k výraznému zmenšení kontaktní plochy tuhá látka - plyn - kapalina nebo roztok. Takové případy jsou běžné u chemických reakcí, při chlazení tavenin za vzniku tuhých částic, při odpařování, při sušení roztoků, břeček, suspenzí a podobně a dosud chráněná obdobná zařízení (čs. pat. č. 135 364, A. 0. 184 586), používající míchadel s rovnými lopatkami, v těchto případech tedy nevyhovují.

Uvedené nevýhody odstraňuje kontaktní zařízení pro heterogenní systémy podle vynálezu s otáčivou vrstvou koncentrovaného mračna tuhých částic, které se skládá z uzavřené vertikální válcovité komory s míchadlm, potrubím pro přívod a odvod zpracovaných fází heterogenního systému a nejméně jednou tečnou tryskou pro přívod lehčí fáze, například plynné nebo její směsi s kondenzovanou fází. Válcovitá vertikální komora je opatřena ve vzdálenosti ode dna rovnající se nejvýše jednomu průměru válcovité komory nejméně jednou tečnou tryskou pro přívod lehčí fáze, například plynné nebo její směsi s kondenzovanou fází, ve svislé stěně válcovité komory přívodním potrubím pro přívod nejméně jedné kondenzované fáze a v horní části válcovité komory odvodním potrubím pro odvod heterogenního systému. Ve spodní části válcovité komory je symetricky umístěno na hřídeli otáčivé míchadlo vytvořené plynulou nebo přerušovanou nejméně jednou šnekovnicí.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že šnekovnice má šířku 0,1 až 0,3 průměru komory se stoupáním 0,1 až 1 průměru komory, a je uchycena pomocí radiálních a vertikálních lopatek k náboji míchadla. Šnekovnice je po vnější straně zkosena ke stěně komory pod úhlem beta - 5 až 45°.

Pro zlepšení míchání může být kontaktní zařízení opatřeno zarážkami uchycenými v tělese komory. Horní ěást komory může být opatřena vnitřním zdrojem tepla, například hady pro možnost vytápění nebo chlazení.

Kontaktní zařízení podle vynálezu splňuje všechny požadavky pro heterogenní systémy, zejména pro systémy plyn - kondenzovaná fáze. Zařízení lze použít jako chemický reaktor, sušicí zařízení pro roztoky, suspenze, pastovité a préškovité materiály, zařízení pro čištění lepivých prachů, pro zachycování organických rozpouštědel, škodlivých plynů pro absorpci plynů z kondenzované fáze, pro granulaci tavenin a práškovitých materiálů, pro odpařování kapalin, například bromu, HC1 apod. Zařízení zajištuje ve spodní části dobré radiální a ver tikální promíchávání tuhých částic s přiváděnou disperzí nebo roztokem a současně zajištuje neustálý vertikální transport do proudu lehčí fáze heterogenního systému, čímž se zajištuje aktivní promíchávání vrstvy tuhých částic a hydrodynamika heterogenního systému.

Dále toto zařízení umožňuje udržovat v kontaktním zařízeni statickou a dynamickou zádrž tuhé fáze a její dobré tokové a fyzikálně mechanické vlastnosti změnou frekvence otáček míchadla, geometrických rozměrů jednotlivých částí zařízení, zejména výškou umístění přívodu lehčí fáze a výškou umístění klasifikétoru. Další výhodou kontaktního zařízení podle vynálezu vzhledem k zařízením s lopatkovými a kotvovými míchadly je, že míchadlo vytvořené šnekovnicí nenarušuje otáčivý vírový tok heterogenního systému a neumožňuje vznik nálepů na stěnách zařízení, které u jiných míchadel zvyšovaly příkon elektrické energie pro míchadlo .

Kontaktní zařízení podle vynálezu v přikladém provedení s jednou tečnou tryskou pro přívod lehčí fáze a s přívodem kondenzované fáze ve svislé stěně komory při pohledu z boku se zviditelněním vnitřních částí tenkou čarou je znázorněno na obrázku ,. Totéž při pphledu shora je uvedeno na obrázku 2.

Lehčí fáze, obyčejně plynná nebo její směs s kondenzovanou fází, se do vertikální válcovité komory £ přivádí přes tečnou trysku £, která je umístěna ve spodní části komory. Potrubí 8 slouží pro odvod fází heterogenního systému z komory £. Ve spodní části komory £ je symetricky umístěno otáčivé míchadlo vytvořené šnekovnicí £, která je uchycena ke hřídeli míchadla £ radiálními £ a vertikálními 6 lopatkami. Šnekovnice £ je po vnější straně vzhledem ke stěně vertikální komory £ zkosena pod úhlem beta. Přívodní potrubí £ ve svislé stěně vertikální válcovité komory £ slouží pro přívod nejméně jedné kondenzované fáze, obyčejně tuhé,, jejího roztoku nebo disperze.

Příklad

Kontaktní zařízení podle vynálezu bylo použito pro sušení volně tekoucí disperze uhličitanu vápenatého, koncentrovaných disperzí ftalocyaninové modři - beta modifikace a čištěné ftalocyaninové modři.'

Průměr válcovité části kontaktního zařízení £ byl 0,22 m, výška 0,8 m, průměr potrubí 8 pro odvod úletového mračna 0,1 m, výška 0,02 m. Průměr šnekovnice míchadla £ 0,210 m, šířka šnekovnice £ 0,02 m, stoupání šnekovnice £ 0,1 m, radiální £ a vertikální lopatky £ o rozměrech v řezu 0,020 x 0,05 m.

Volně tekoucí disperze uhličitanu vápenatého byla do komory dopravována přes potrubí £ o světlosti 0,01 m, disperze ftalocyaninových modří dvoušnekovým dávkovačem s průměrem šneků 0,045 m, umístěným v potrubí £.

Claims (2)

1. Kontaktní zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vírovou vrstvou koncentrované ho mračna tuhých částic sestávající z uzavřené válcovité komory, opatřené potrubím pro přívod a odvod zpracovávaných fází heterogenního systému, nejméně jednou tečnou tryskou pro přívod lehčí fáze, například plynné nebo její. směsi s kondenzovanou fází a míchadlem ve tvaru plynulé nebo přerušované nejméně jedné šnekovnice, vyznačující se tím, že tato šnekovnice má šířku rovnající se 0,1 až 0,3 průměru komory (1) se stoupáním 0,1 až 1 průměr komory a k náboji míchadla je uchycena pomocí radiálních lopatek (5) a vertikálních lopatek (6), popřípadě je šnekovnice po vnějším obvodu zkosena k vertikální stěně komory pod úhlem beta, který s výhodou nabývá hodnot 5 až 45°.

2. Kontaktní zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že na radiálních lopatkách (5) jsou kromě vertikálních lopatek (6) na uchycení šnekovnice upevněny nejméně další dvě vertikální lopatky (6). ²