CS214547B1

CS214547B1 - Contact devices for heterogeneous systems

Info

Publication number: CS214547B1
Application number: CS84181A
Authority: CS
Inventors: Ivan Holeci; Frantisek Navratil; Zdenek Simon
Original assignee: Ivan Holeci; Frantisek Navratil; Zdenek Simon
Priority date: 1981-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-04-09

Abstract

Vynálpz se týká kontaktního zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vrstvou tuhých částic. Zařízení se skládá z válcovité komory',, která je opatřená potrubím pro pří vod a odvod zpracovávaných fází a tryskami pro přívod lehčí fáze a dále otáčivým dnem, nad jehož střední částí je ukončeno potrubí pro přívod kondenzované fáze. Na tomto otáčivém dnu mohou být pevně uchyceny kolíčkyThe invention relates to a contact device for heterogeneous systems with a rotating bed of solid particles. The device consists of a cylindrical chamber, which is provided with a pipeline for the supply and discharge of the phases to be processed and nozzles for the supply of the lighter phase and further a rotating bottom, above the central part of which a pipeline for the supply of the condensed phase ends. On this rotating bottom, pins can be firmly attached

Description

Vynález se týká kontaktního zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vrstyou tuhých částic ve válcové kQmoře pro; provádění fyzikálních ? fyzikálně-chemiekých procesů, s výhodou nepřetržitým způsobem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a contact device for heterogeneous solid-particle rotary-layer systems in a cylindrical chamber; implementation of physical? physico-chemical processes, preferably in a continuous manner.

Vývoj v oblasti kontaktních aparátů pro heterogenní systémy je charakterizován snahou o intenzifikaci a racionalizaci procesů, pozšípení aplikačních možností a zvýšení funkpní spolehlivosti. Cílem, je minimalizace investičních, stavebních a výrobních nákladů, snížení spotřeby pracovní síly, snížení nákladů na údržbu, možnost automatizace procesů a dosažení kvalitativních vlastností produktu, 'Developments in the field of contact apparatuses for heterogeneous systems are characterized by efforts to intensify and rationalize processes, enhance application possibilities and increase functional reliability. The goal is to minimize investment, construction and production costs, reduce labor consumption, reduce maintenance costs, automate processes and achieve product quality.

Kontaktní zařízeni pro heterogenní systémy se používají pro provádění katalytických reakcí v plynné fáze, pro reakce, při nichž z kapalných nebo roztavených látek vznikají tuhé látky, pro odpařování, sublimace, pro zbavování kyselých nebo alkalických par nebo plynů za vzniku tuhých bezvodých látek, např, pro absorpci chlorovodíku, kysličníku siřičitého nebo jejich směsí z proudu plynů roztoky alkalicky reagujících látek (uhličitan sodný, hydroxid sodný, hydroxid vápenatý, uhličitan vápenatý, uhličitan hořečnaťý), pro sušení roztoků, disperzí a tuhých látek, pro zachycení prachů z proudu plynů, pro kalcinaci, granujaci tayenin, nabalování, míchání apod.Contact devices for heterogeneous systems are used for carrying out catalytic reactions in the gas phase, for reactions in which solid or liquid substances are formed, for evaporation, sublimation, for removal of acidic or alkaline vapors or gases to form solid anhydrous substances, e.g. for the absorption of hydrogen chloride, sulfur dioxide or mixtures thereof from the gas stream solutions of alkaline substances (sodium carbonate, sodium hydroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate), for drying solutions, dispersions and solids, for collecting dust from the gas stream, calcining, granulating tayenin, rolling, mixing, etc.

K rozšířeným kontaktním zařízením pro heterogenní systémy patří zařízení se statickou vestavbou, s pohyblivou vrstvou tuhých částic např. různé modifikace zařízení s fluidní vrstvou se symetricky nebo asymetricky tryskající vrstvou, zařízení s otáčivou prstencovou vrstvou, zařízení s mechanicky promíchávanou vrstvou apod.Expanded contact devices for heterogeneous systems include static installation devices with a movable layer of solid particles, eg various modifications of a fluidized bed device with symmetrically or asymmetrically spouted layer, a rotary annular layer device, a mechanically stirred layer device, etc.

K rozšířeným kontaktním zařízením pro heterogenní systémy plyn - kapalina, v nichž dochází ke vzniku tuhé fáze patří rozprašovací sušárny s jedno, nebo dvoulátkovýjni rozprašovacími tryskami, nebo s diskovými rozprašovači pro kapalnou fázi nebo tekoucí disperzi. Tyto zařízení se vyznačují malým prosazením zpracovaných fází na m³zařízení. Při zvětšování průtočných množství fází heterogenního systému dochází v těchto zařízeních k nedokonalému kontaktu mezí lehčí, obyčejně plynnou fází .a kondenzovanou obvykle kapalnou fází nebo jejich siriěsí.Extended solid-phase contact devices for heterogeneous gas-liquid systems include spray dryers with single- or double-fluid spray nozzles, or with liquid-phase or flow-dispersion disk atomizers. These devices are characterized by low throughput of processed phases per m ^{3 of} equipment. As the flow rates of the phases of the heterogeneous system increase, imperfect contact occurs in these devices between the lighter, usually gaseous, and condensed, usually liquid, or sulphurous phases.

Při zpracovávání kondenzované fáze, roztoků, disperzí nebo tavenin, které v procesu probíhajícím v kontaktním zařízení poskytují nejméně jednu tuhou fázi nebo když vznik tuhé fáze probíhá přes viskozní nebo gumovitou kapalnou fázi dochází ke slepování tuhých částic, rozstřikováni kapalné fáze na stěny kontaktního zařízení, čím se naruší ustálený stav probíhající v kontaktním zařízení.In the treatment of condensed phase, solutions, dispersions or melts that provide at least one solid phase in the process of the contact device, or when the solid phase occurs through a viscous or gummy liquid phase, solid particles stick together, spraying the liquid phase onto the contact device walls, the steady state in the contact device is disrupted.

Při použití inertních částic v kontaktním zařízení dochází k jejich slepování a naru214 547 šení ustáleného stavu. V těchto případech při použití různých míchadel v kontaktním zařízení dochází k rozbíjení inertních části,c nebo ke zvýšení otěru, čím, se znehodnocuje produkt a také narušuje ustálený stav.When the inert particles are used in the contact device, they stick together and disturb the steady state. In these cases, the use of different agitators in the contact device breaks down the inert parts c or increases the abrasion, thereby degrading the product and also disturbing the steady state.

Uvedené nevýhody odstraňuje kontaktní zařízení pro heterogenní systémy s otáčivou vrstvou tuhých částic podle vynálezu, které se skládá z uzavřené vertikální, válcovité komory opatřené potrubím pro přívod a odvod fází heterogenního systému 'a systémem trysek ve sppdní části komory pro přívod lehčí fáze, např. plynné nebo její směsi s kondenzovanou fází, jehož podstata spočívá v tom že dno válcovité komory, na němž je yrstva tuhých částic je otáčivé a opatřeno vertikálními kolíčky.These disadvantages are overcome by the contact device for the heterogeneous solid-particle revolving layer systems of the invention, which consists of a closed vertical, cylindrical chamber equipped with a heterogeneous phase inlet and outlet pipe and a nozzle system at the bottom of the lighter phase chamber, e.g. or a condensed phase mixture thereof, characterized in that the bottom of the cylindrical chamber on which the layer of solid particles is rotatable and provided with vertical pins.

Kontaktní zařízení podle vynálezu lze s výhodpu použít ppo provádění prpce§ů· kapalina ’— plyn s nejméňě jednou tuhou fází s výhodou v přítomnosti interních částic a dobrými fyzikálně-mechanickými a termickými vlastnostmi.. Princip funkce kontaktního zařízení podle vynálezu, spočívá y to|m, že otáčením dna kontaktního zařízení dochází k organizovanému pohybu tuhých částic — k radiálnímu pohybu od středu k tryskám pro přívod lehčí fáze, k vzestupnému pohybu částic podél stěny komory, k otáčivému pohybu a vracení částic do středu otáčivého dna. Rychlost pohybu tuhých částic je závislá na frekvenci otáčení dna, na množství plynné fáze, na množství a vlastnostech kondenzované fáze přiváděné . do kontaktního zařízení a. množství a vlastnostech. vznikající tuhé fáze a jejím chování. Současně dochází k intenzivnímu promíchávání kondenzované fáze s tuhými částicemi a ke vzniku aktivního hydrodynamického systému.The contacting device according to the invention can advantageously be used for carrying out the liquid-gas process with at least one solid phase, preferably in the presence of internal particles and good physico-mechanical and thermal properties. wherein the rotation of the bottom of the contacting device results in an organized movement of the solid particles - radial movement from the center to the lighter phase nozzles, upward movement of the particles along the chamber wall, rotational movement and return of the particles to the center of the rotating bottom. The velocity of motion of the solid particles is dependent on the rate of rotation of the bottom, the amount of gas phase, the amount and properties of the condensed phase supplied. to the contact device; and. quantity and characteristics. emerging solid phase and its behavior. At the same time, the condensed phase is intensively mixed with the solid particles and an active hydrodynamic system is formed.

Kontaktní zařízení podle vynálezu v příkladném provedení se 16 tryskami pro přívod lehčí fáze s přívodem kondenzované fáze přes svislou stěnu komory nad střední část otáčivého dna při pohledu z boku se zviditelněním vnitřních částí tenkou -čarou je znázorněno na obrázku 1, totéž při pohledu ze zhora je znázorněno na obrázku 2. Lehčí fáze obvykle plynná nebo její směs s kondenzovanou fází se do vertikální válcovité komory 1 přivádí potrubím 7 16-ti tryskami 6, které jsou rozmístěny po obvodu spodní části komory 1. Komora 1 je opatřena dnem 2, které je otáčivé na symetricky uložené hřídeli 8. Na dně 2 jsou uchyceny kolíčky 3. Potrubí 4 ve svislé stěně válcovité komory 1, které slouží pro přívod kondenzované fáze je ukončeno na střední části otáčivého dna 2. Potrubí 5 v horní části komory 1 slouží k odvodu fází heterogenního systému.The contacting device according to the invention in an exemplary embodiment with 16 lighter-phase nozzles with condensed phase feed through the vertical wall of the chamber above the central part of the rotating bottom viewed from the side with a thin line in the inside is shown in Figure 1; 2. The lighter phase, usually gaseous, or a condensed phase mixture, is fed into the vertical cylindrical chamber 1 via a line 7 through 16 nozzles 6 which are distributed around the periphery of the lower part of the chamber 1. The chamber 1 is provided with a bottom 2 which is rotatable. on the symmetrically mounted shaft 8. Pins 3 are attached to the bottom 2. The pipe 4 in the vertical wall of the cylindrical chamber 1, which serves for the condensed phase inlet, terminates on the central part of the rotating bottom 2. system.

PříkladExample

Kontaktní zařízení podle vynálezu v příkladném provedení d vrstvou kuliček se syn214 547 trovaného AI2O3 bylo použito pro sušéhí roztoků a disperzí organických a anorganických látek. Průměr válcovité části komory 1 je 220 mm, výška 800 mm. Počet trýsek 6 pro přívod lehčí fáze — směsi spalin, zemního plynu se vzduchem je 16. Vrcholový úhel trysky 6 ^;15°. Nejužší průřez trysky 6 4 x 80 mm. Délka trysek 6 50 mm. Otáčivé dno 2 má průměr 218-mm. Na otáčivém dnu 2 je na kružnici o průměru 120 mm přivařeno šest 'symetricky-rozmístěných kolíčků 3 o průměru 12 mm a délce 100 mm. Přes svislou stěnu komory 1 prochází trubka 4 pro přívod kondenzované fáze o vnitřním průměru 8 mm, která je ukončena ve středu nad otáčivým dnem 2 ve výšce 20 mm. Kondenzovaná fáze se přivádí do komory 1 přes trubku 4 monovřetenovým čerpadlem. Základní údaje při Sušení roztoků a disperzíThe contacting device according to the invention in an exemplary embodiment of a layer of beads of syn214 547 traced Al2O3 was used for drying solutions and dispersions of organic and inorganic substances. The diameter of the cylindrical part of the chamber 1 is 220 mm, the height 800 mm. The number of nozzles 6 for supplying the lighter phase - a mixture of flue gas, natural gas and air is 16. The top angle of the nozzle 6 ^; 15 °. Narrowest nozzle cross section 6 4 x 80 mm. Nozzle length 6 50 mm. The rotating base 2 has a diameter of 218 mm. Six symmetrically spaced pins 3 with a diameter of 12 mm and a length of 100 mm are welded on a rotary base 2 on a 120 mm diameter circle. A condensed phase conduit 4 with an inner diameter of 8 mm extends through the vertical wall of the chamber 1 and terminates in the center above the rotating bottom 2 at a height of 20 mm. The condensed phase is fed into the chamber 1 via the tube 4 by a mono-spindle pump. Basic data for drying solutions and dispersions

Sušící proces je řízen automaticky, udržováním teploty na výstupu z komory 1. Tuhá fáze vysušeného produktu spolu se sušícím prostředím ve formě úletového mračna je z komory i odváděna potrubím 5 do odlučovače', ve kterém je oddělován vysušený produkt. Ve spodní části komory 1 je 3,31 kg kuliček ze syntrovanéhó AlžCk o průměru 5 až 7 mm. Sypná hmotnost kuliček je lj923 kg/1. Měrná hmotnost kuliček je 3,31 kg/1. Celkový povrch kuliček je 1,74 m².. Frekvence otáčení dna 2 je závislá na vlastnostech kondenzované fáze přiváděné do komory 1 a charakteru vzniklé tuhé fáze a jejich vlastnostech napovrchu kuliček ze syntrovaného AI2O3 a je uvedena spolu se základními údaji získanými při sušení v následující tabulce:The drying process is controlled automatically by maintaining the temperature at the outlet of the chamber 1. The solid phase of the dried product together with the drying medium in the form of a drift cloud is discharged from the chamber 1 through a line 5 to a separator in which the dried product is separated. At the bottom of chamber 1 there are 3.31 kg of 5 to 7 mm diameter synthesized AlzCk beads. The bulk density of the beads is 1923 kg / l. The specific gravity of the beads is 3.31 kg / l. The total surface of the spheres is 1.74 m ^2. The frequency of rotation of the bottom 2 is dependent on the condensed phase feed to the chamber 1 and the nature of the solid phase formed and the surface properties of the synthesized Al 2 O 3 spheres. table:

na zařízení podle vynálezuto a device according to the invention

Číselná hodnotaNumerical value

.'Základní 'údaj .'Basic 'data jednotka unit CaSOi CaSOi CaCO3 CaCO3 NaCl NaCl NaCŇS NaCŇS Antra- chinon Antra- quinone Benzoan sodný Benzoan sodium 'Teplota směsi spalin methanu se vzduchem navstúpu do zařízeni The temperature of the methane / air flue gas mixture enters the apparatus (°C) (° C) 550 550 530 530 260 260 370 370 275 275 230 230 Teplota plynů na výstupu ze zařízení. Temperature of the gases at the outlet of the equipment. (°cj (° cj 115 115 125 125 118 118 127 · . 127 ·. 90 90 -104-114 -104-114 Množství plynů na vstupu do zařízení Amount of gases entering the plant (kg/h) (kg / h) 321 . 321 438 438 — - 241 241 523 523 361 361 Množství roztoku nebo disperze na vstupu do zařízení Amount of solution or dispersion at the inlet of the device (kg/h) (kg / h) 99,5 99.5 95,7 95.7 29,06 29.06 46,47 46.47 71,4 71.4 21,95 21.95 Obsah vody v roztoku, nebo disperzi Water content of solution or dispersion (% hmot.) (% by weight) 52,96 52.96 55,0 55.0 73,3 73.3 40,84 40.84 43,98 43.98 62,96 . 62.96. Teplota roztoku,.nebo disperze Temperature of solution or dispersion (°C) (° C) 24 24 20 20 May 20 20 May ' 54 '54 20 20 May 60 60 Množství vysušeného produktu Quantity of dried product (kg/h) (kg / h) 55,8 55.8 39,7 39.7 6,82 6.82 23,45 23.45 40,0 40.0 6,6 6.6 Vlhkost vysušeného produktu Moisture of the dried product (% hmot.) (% by weight) . 16,1 . 16.1 '0,05 0.05 1,98 1.98 0,58 0.58 1,54 1.54 , 0,064 , 0.064 Sypná hmotnost vysušeného produktu Bulk density of the dried product (kg/m³)(kg / m ³ ) 667 667 '588 '588 665 665 ' 670 '670 600 ·’ 600 · ’ 333 333 Množství odpařené vody Amount of evaporated water (kg/h) (kg / h) 43,68 43.68 55,95 55.95 21,14 21.14 18,49 18.49 '31,4' '31, 4 ' 15,35 15.35 Frekvence otáčení dna , Frequency of bottom rotation, (1/mín) (1 / min) 290 290 290 290 156 156 260 260 150 150 260 260 Teplota vysušeného produktu Temperature of the dried product (°C) (° C) 92 92 102 102 78 78 105 105 78 . 78. 70 70

PředmětSubject

Claims

A contact device for heterogeneous solid particle revolving systems comprising a closed cylindrical chamber provided with a conduit for the inlet and outlet of the phase to be treated of the heterogeneous system and the nozzles for supplying the lighter phase, characterized in that the chamber (1) is provided with

- 2 drawings of the invention with a rotating bottom (2) above whose central part the conduit (4 ') for the condensed phase supply is terminated.

Contact device for heterogeneous systems according to claim 1, characterized in that the pins (6) are fixedly fixed to the rotating base (2).