CS216149B1

CS216149B1 - Cell for contacting liquids with gases

Info

Publication number: CS216149B1
Application number: CS41280A
Authority: CS
Inventors: Ondrej Wein
Original assignee: Ondrej Wein
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1982-10-29

Abstract

Vynález se týká cely pro kontaktování kapalin a plyny podle tohoto vynálezu složená, z kontaktovaeího válce s perforovaným dnem, spojeného hnací hřídelí se zdrojem vibrací a z membrány, která je středem připojena k perforovanému dnu kontaktovacího válce a přiléhá k jeho obvodové hraně. Cela je vhodná zejména pro práci s koncentrovanými suspenzemi a jinými pseudoplastlckýml kapalinami.The invention relates to a cell for contacting liquids and gases according to the invention, consisting of a contacting cylinder with a perforated bottom, connected by a drive shaft to a vibration source and a membrane, which is centrally connected to the perforated bottom of the contacting cylinder and abuts its peripheral edge. The cell is particularly suitable for working with concentrated suspensions and other pseudoplastic liquids.

Description

Vynález se týká cely pro kontaktováni kapalin s plyny.The invention relates to a cell for contacting liquids with gases.

Rozpustnost, difuzivitu, popřípadě i kinetiku chemických reakcí při rozpouštění plyaa v kapalině je v zásadě možno stanovit jediným neustáleným experimentem, při kterém se dané množství kapaliny sytí plynem za definovaných hydrodynamických podmínek a sleduje se úbytek plynné fáze. Na zařízení pro kontaktování kapaliny β plynem je věak kladena řada požadavků, které lze eouěasně jen s obtížemi uspokojit. Na jedné straně je požadována dostatečně vysoká intenzita procesu, zaručující dostatečně krátké trvání experimentu. Na druhé straně nutným předpokladem je možnost přesného měření a kontrolovatelného nastavení základních hydrodynamických parametrů, jako je velikost mezifázové plochy, penetrační tloušťka, doba kontaktu • a atp. Pro nízkoviekózní kapaliny lze tyto protichůdné požadavky uspokojit vhodným zařízením s vytékajícím paprskem nebo s filmem stékajícím po zkrápěné stěně, popsaných např. v monografii Ρ. V. Danckwerts: Reakoe v soustavě plyn-kapalina, SNTL Praha 1975» jestliže je vhodným čerpadlem zajištěna recirkulace a míchání recirkulující kapaliny bez kavitačního uvolňování pohlceného plynu. Pro případy, kdy kapalná fáze je vysoce konzistentní, nebo dokonce vykazuje nenewtonské pseudoplastické chování, nebylo vhodné kontaktovaci zařízení, zaručující dostatečně vysokou intenzitu procesu při definované hydrodynamice toku kapalné fáze, dosud popsáno. Mezi typické obtíže spojené s používáním těchto zařízení, které se dosud nedařilo překonat, patří tvorba pěny, zadržování bublin plynu v kapalině, nerovnoměrné promíchávání kapalné fáze a nízké intenzity přestupu na jednotkový objem kapaliny.In principle, the solubility, diffusivity, and possibly the kinetics of chemical reactions when dissolving a gas in a liquid can be determined by a single continuous experiment in which a given amount of liquid is gas saturated under defined hydrodynamic conditions and the gas phase loss is monitored. However, a number of requirements are placed on a device for contacting a liquid β with a gas which is difficult to satisfy. On the one hand, a sufficiently high process intensity is required to guarantee a sufficiently short duration of the experiment. On the other hand, a prerequisite is the possibility of accurate measurement and controllable adjustment of basic hydrodynamic parameters such as the size of the interfacial area, penetration thickness, contact time and so on. For low-viscosity fluids, these contradictory requirements can be met by a suitable device with a jet or a film running down the sprinkled wall, as described, for example, in monograph Ρ. V. Danckwerts: Reakoe in the Gas-Liquid System, SNTL Prague 1975 »if a suitable pump provides for recirculation and mixing of the recirculating liquid without the cavitational release of the absorbed gas. For cases where the liquid phase is highly consistent or even exhibits non-Newtonian pseudoplastic behavior, a contacting device guaranteeing a sufficiently high process intensity at a defined liquid phase hydrodynamics has not been described so far. Typical problems associated with the use of these devices that have not been overcome so far include foam formation, gas bubble retention in the liquid, uneven mixing of the liquid phase, and low transfer rates per unit volume of liquid.

Otyto obtíže lze řešit použitím cely pro kontaktování kapalin s plyny podle vynálezu, která se skládá z kontaktovacího válce s perforovaným dnem, spojeného hnací hřídelí se zdrojem vibrací a z membrány, která je pevným středovým připojením k perforovanému dnu kontaktovacího válce přitlačována k jeho obvodové hraně.These problems can be solved by using the gas contacting cell of the present invention, which comprises a perforated bottom contacting cylinder, a drive shaft coupled to a vibration source, and a diaphragm that is pressed against its peripheral edge by a rigid central connection to the perforated bottom of the contacting cylinder.

Pružná membrána vhodné tuhosti funguje při oscilacích jako zpětné klapka, kapalina je proto účinkem oscilací vyčerpávána k hornímu okraji kontaktovacího válce a vlastní tíží stéká nazpět po jeho druhé straně ve formě rovnoměrného filmu, jehož povrch je uváděn do styku a atmosférou rozpouštěného plynu. Kapalina mimo objem stékajícího filmu je účinkem oscilací kontaktovacího válce intenzívně promíchávána. Kontaktovaci válec tak splňuje současně tři funkce - je čerpadlům, míchadlem a současně zkrápěnou stěnou.The resilient diaphragm of suitable stiffness acts as a non-return valve in oscillations, the liquid is therefore pumped to the upper edge of the contacting roll by oscillations and flows back under its own weight in the form of a uniform film whose surface is brought into contact with the atmosphere of dissolved gas. The liquid outside the flowing film volume is vigorously stirred by oscillating the contact roll. The contact roller thus fulfills three functions at the same time - it is a pump, a mixer and a sprayed wall.

Umožňuje konstruovat kompaktní cely s malým celkovým objemem kapalné vsádky a vysokými intenzitami přestupu při pevně nastavitelné mezifázové ploše i době kontaktu na jeden průchod filmu a při dokonalém promíchávání kapalné vsádky. Tato zařízení jsou použitelná pro současné stanovení rozpustnosti a difuzity plynu v kapalinách, zvláěť výhodné jsou pro práci s koncentrovanými suspenzemi a jinými pseudoplaatickými kapalinami, neboť oscilace kontaktovacího válce silně snižují jejich zdánlivou viskozitu.It makes it possible to construct compact cells with a small total volume of liquid charge and high transfer rates with a fixed interfacial area and contact time per film pass and with perfect mixing of the liquid charge. These devices are useful for simultaneously determining the solubility and diffusivity of gases in liquids, and are particularly advantageous for working with concentrated suspensions and other pseudoplasmic liquids, since oscillations of the contact roll greatly reduce their apparent viscosity.

Podstatou vynálezu je tedy cela pro kontaktování kapalin s plyny, která se skládá z kontaktovacího válce s perforovaným dnem, spojeného hnací hřídelí se zdrojem vibrací a z membrány, která je středem připojena k perforovanému dnu kontaktovacího válce a přiléhá k jeho obvodové hraně.Accordingly, the present invention provides a gas contacting cell comprising a perforated bottom contacting cylinder connected by a drive shaft to a source of vibration and a diaphragm that is connected in the middle to the perforated bottom of the contacting cylinder and adjoins its peripheral edge.

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklady uspořádání cely podle vynalezu, kde na obr. 1 je znázorněna recirkulaSní cela pro současné měření difuzity a rozpustnosti s filmem vytvořeným na vnitřní stěně kontaktovacího válce a na obr. 2 je znázorněna průchodová cela s filmem vytvářeným na vnějěí stěně kontaktovacího válce, uváděného do oscilací elektrodynamlckým pohonem.In the accompanying drawings, two examples of the arrangement of the cell according to the invention are shown, in which Fig. 1 shows a recirculation cell for simultaneously measuring diffusion and solubility with a film formed on the inner wall of a contact roll; a contact roller introduced into the oscillations by an electrodynamic drive.

Membrána 1 je pevně spojena s kontaktovacím válcem 2 přitažením k osovému náboji v jeho perforovaném dně a vlastním pnutím přiléhá k obvodu perforovaného dna kontaktovacího válce 2. Vestavba 2· která usměrňuje tok kapaliny a snižuje objem plynu v cele, je pevně spojena s kontaktovacím válcem 2a s hnací hřídelí £· Objem rozpouštěného plynu je vymezen pláštěm 2 a víkem 6 cely, které je opatřeno přívodní trubkou £ plynu. Na obr. 1 je membrána 1 připojena na vnějěí straně kontaktovacího válce 2 a hnací hřídel £, procházející víkem 6 přes pružný uzávěr 8, je opatřena přívodní trubkou 17 pjynu a připojena ke zdroji oscilací 9. Na obr. 2 je membrána 1 připojena na vnitřní straně kontaktovacího válce 2, plášť 2 °^βλ7 je opatřen perforací pro odtok jednorázově prošlé kapaliny pod vnější hladinu kapaliny, nasávané do cely zdola, a zdrojem oscilací £ je solenoid pevně spojený s hnací hřídelí £, umístěný v poli magnetu 10 a buzený střídavým proudem, přičemž pružný uzávěr 8 nese celou váhu kontaktního válce 2 s příslušenstvím a při vhaině zvolené tuhosti s výhodou zaručuje dosažení podmínek rezonance oscilující části zařízení.The diaphragm 1 is rigidly connected to the contacting roll 2 by pulling to the axial hub in its perforated bottom and is self-tensioned to the periphery of the perforated bottom of the contacting roll 2. The volume of the dissolved gas is defined by the housing 2 and the cell cover 6, which is provided with a gas supply pipe 6. In FIG. 1, the diaphragm 1 is attached to the outside of the contact roll 2 and the drive shaft 6 passing through the cover 6 through the resilient closure 8 is provided with a supply tube 17 and connected to the source of oscillations 9. In FIG. on the side of the contact roll 2, the jacket 2 ° ^β λ7 is provided with a perforation for draining of the once-passed liquid below the external liquid level sucked into the bottom cell, and the source of oscillations £ is a solenoid fixed to the drive shaft umístěný wherein the resilient closure 8 carries the full weight of the accessory contact roller 2 and, at a selected stiffness, advantageously guarantees the achievement of resonance conditions of the oscillating part of the device.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Liquid-gas contacting cell, characterized in that it consists of a perforating anode contacting roller (2), connected by a drive shaft (4) to a vibration source (9) and a diaphragm (1) which is centrally connected to the perforated contacting bottom (2) and adjacent to its peripheral edge.