CS216456B1 - Zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn-kapalina-pevná fáze, zejména pro oxidační čištěni odpadních vod za použití katalytické chemické nebo biochemické oxidace - Google Patents

Abstract

Zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn-kapalina-pevná fáze, zejména pro oxidační čistění odpadních vod za použití kytalytické chemické nebo biochemické oxidace. Komunikačně-odplyňovací systém, vytvořený mezi reakčním a separačním prostorem zařízení, je tvořen jednak odplynovací trubicí uspořádanou v separačním prostoru a sahající částečně do reakčního prostoru, v němž prochází nástavcem napojeným na spodní okraj kuželovité dělící stěny, v němž je propojená s reakčním prostorem alespoň jedním bočním vstupem a dále spodním průchodem, pod níž je umístšfta dona, jednak přepouštěcím prostorem vytvořeným v separačním prostoru mezi odplynovací trubicí a svislým pláštěm, jehož spodní okraj tvoří s protilehlou částí kuželovité dělící stěny pasáž a v němž je vytvořen alespoň jeden odplynovací o4tvor s výše uspořádanou stříškou, přičemž odplynovací trubióe je propojené s horní částí přepouštěcího prostoru alespoň jedním přepouštěcím otťorem.

Description

Vynález se týká zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn-kapalina-pevné fáze, zejména pro oxidační čistění odpadních vod za použiti katalytické chemické nebo biochemické oxidace, zahrnující vertikální nádrž, v níž je vytvořen reakční prostor s převodem kapaliny a kuželovitou dělící stěnou oddělený separační prostor s fluidní vrstvou a s odvodem kapaliny a dála komunikačně odplyňovací systém mezi reakčním prostorem a separačním prostorem, u kteréhožto zařízení po proběhnutí oxidační reakce je zapotřebí, pevnou fázi těžší nažil kapalina oddělit od kapaliny a vrátit zpět do reakce.

Uvedené zařízení je zejména vhodné pro případy, kdy pevná látka je od kapaliny těžko oddělitelná buď v důsledku malého rozměru částic nebo malého rozdílu specifických hmot pevné fáze s kapaliny a v případech, kdy plynná fáze po průběhu reakcí není zcela

I spotřebována.

Jako příklady tákových procesů mohou sloužit některé procesy oxidačního čištění odpadních vod a použitím kyslíku ze vzduchů, zejména chemické oxidace biorezistentních' organických látek za přítomnosti katalyzátoru - např. kysličníku vanadičitého - na pevném nosiči a biologické oxidace biodegradovatelných organických látek aktivovaných kalem.

Jiným známým příkladem takového procesu je katalytické hydroganace kapalných uhlovodíků za použití katalyzátorů na pevném nosiči.

Známá zařízení pro provádění výěe popsaných procesů již vesměs vychází z rozdělení celého procesu na dvě části, a to ne vlastní reakci s oddělením přebytečného plynu a na separaci pevné látky od kapaliny po reakci. Tomu odpovídají u tohoto zařízení dva samostatné funkční prostory τ reakční prostor pro zmíněnou první část procesu a separační prostor pro druhou část procesu. U technicky nejprogresivnějěích známých zařízení dochází při tom k separaci pevné létky ve fluidní vrstvě se samočinným vracením oddělené pevné látky do reakčního prostoru.

Při některých procesech čiětění vody, u kterých jsou extrémní nároky na separaci vzhledem k rychlosti reakcí - jak je tomu např. u katalytické chemické oxidace, nebo u biologické aktivace a vysokým zatížením kalu dochází u známých zařízení k nepoměru mezi kapacitou reakčního prostoru a kapacitou eeparačního prostoru, což ve svém důsledku vada k neoptimálnímu řešení zařízení pro čištění vody.

Dalěí nevýhodou dosavadních známých zařízení je i poměrně složitá konstrukce hydraulického systému oddělování* plynné a pevné frakce a jeho nesnadná regulace a i relativně nízká účinnoat tohoto systému.

Vynález si klada za cíl odstranění, nebo alespoň velmi podstatné snížení uvedených nedostatků.

Úkolem vynálezu je vytvořit zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn-kapallna-pevné fáze, zejména pro oxidační čiětění odpadních vod za použití katalytické chemické nebo biochemické oxidace, zahrnující vertikální nádrž, v níž je

216 456 vytvořen reakční prostor s převodem kapaliny a kuželovitou dělící stěnou oddělený separační prostor β fluidní Vrstvou a s odvodem kapaliny a dále komunikačně odplyňovací systém mezi reakčním prostorem a aeparačním prostorem, u něhož je komunikačně odplyňovací systém konstrukčně jednoduchý, přitom však vysoce účinný a kde jsou vytvořeny podmínky pro realizaci optimálního poměru mezi kapacitou reakčního prostoru a kapacitou separačního prostoru.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že komunikačně odplyňovací systém je tvořen jednak odplyňovací trubicí uspořádanou v aeparačním prostoru a sahající částečně do reakčního prostoru, v němž prochází nástavcem napojeným na spodní okraj kuželovité dělící stěny, v němž prochází nástavcem napojeným na spodní okraj kuželovité dělící stěny v němž je propojená s reakčním prostorem alespoň jedním bočním vstupem a dále spodním průchodem, pod nímž je umístěna clona, jednak přepouštěcím prostorem vytvořeným v separačním prostoru mezi odplyňovací trubicí a svislým pláštěm, jehož spodní okraj tvoří s protilehlou částí kuželovité dělící stěny pasáž a v němž je vytvořen alespoň jeden odplyňovací otvor s výše uspořádanou stříškou, přičemž odplyňovací trubice je propojená shorní částí přepouštěcího prostoru alespoň jedním přepouštěcím otvorem.

Dalším význakem je, že velikost průtočné plochy přepouštěcích otvorů je měnitelná a dále, že velikost průtočné plochy odplyňovací trubice je v rozmezí 1/200 až 1/100 velikosti průtočné plochy v úrovni hladiny separačního prostoru, popř. že velikost průtočné plochy přepouštěcích otvorů je menší nežli velikost průtočné plochy odplyňovací trubice.

Jiným význakem je, že velikost průtočné plochy pasáže činí 2,3 % až 10 % velikosti průtočné plochy v úrovni hladiny separačního prostoru a dále, že průtočný průřez přepouštěcího prostoru se směrem od přepouštěcích otvorů zvětšuje.

Podle vynálezu Je pro dosažení dobré účinnosti zařízeni výhodné, že ústí bočního vstupu je orientováno proti směru proudění kapaliny v reakčním prostoru.

Z konstrukčně výrobního i funkčního hlediska je výhodné, že odplyňovací trubice, nástavec, svislý plášt a kuželovitá dělící stěna jsou uspořádány vzájemně koaxiálně.

Výrobně a montážně je výhodné řešení podle něhož odplyňovací trubice, nástavec, svislý plášt, kuželovitá dělící stěna a clona tvoří kompaktní, vyjímatelný montážní celek.

Příklady provedení podle vynálezu jsou schematicky znázorněny ve svislých osových řezech, na připojených vyobrazeních, kde obr. 1 představuje zařízení a hydraulikou separace a dokonale vznášenou fluidní vrstvou a obr. 2 zařízení s hydraulikou separace s nedokonale vznášenou fluidní vrstvou.

Popis zařízení na obr. 1 je následující: Ve vertikální nádrži tvořené válcovým

216 456 pláStěm 1 dnem 100 e vlkem 101 je v její horní Sáetl umístěna kuželovitá dělící stěně 2, která v nádrži vymezuje separační prostor 2 β reakční prostor 4. Separační prostor £ je propojen β reakčním prostorem 4 komunikačně odplyňovecím systémem, sestávajícím z kolmá odplyňovací trubice 5 a z přepouětěcího prostoru £, vytvořeného mezi odplyňovací trubicí £ a svislým pláětěm 2 válcového tvaru, přecházejícím konickým přechodem 8 do odplyňovací trubice £.

Horní část přepouětěcího prostoru £ je propojena s odplyňovací trubicí £ přepouětěcími otvory £. Při tom velikost průtočné plochy odplyňovací trubice £ je větěí nežli 1/200, s výhodou cca 1/100 velikostiprůtočné plochy v úrovni hladiny i2 eeparačního prostoru £ a velikost průtočná plochy přspouitěcích otvorů £ je s výhodou měnitelná β pohybuje se s výhodou v rozmezí 1/400 až cca 1/100 velikosti průtočná ploohy v hladině 10 separačního prostoru

Svislý plášl 2 ukončen tak, že spodní okraj lj svislého pláětě 2 vymezuje e protilehlou kuželovitou etěnou 2 pasáž 12. tvořící vstup do směrem nahoru se rozšiřujícího separačního prostoru £ s fluidní vrstvou částic pevné fáze udržovaných ve vznosu vzestupným prouděním vody.

Kuželovitá dělící stěna 2 přechází ve své spodní části v nádstávec 13 trubkového tvaru, který ústí do reakčního prostoru 4· Stěnou nástavce 13 a pláětěm odplyňovací trubice £ js vytvořena vratná pasáž £4, pod níž je umístěna clona 27.

Na svislám plášti 2 J® vytvořena stříška 15. Pod stříškou 15 je ve svislám plášti 2 vytvořen alespoň jeden odplyňovací otvor 16. Hladina jO v separačním prostoru £ je fixována sběrným žlabem 17 vyčištěné vody, s odtokem 18. Nad hladinou 10 je v kuželovité dělící stěně 2 vytvořen odvod 19 plynné fáze.

Do reakčního prostoru 4 J® zaústěn přívod 20 surové kapaliny a dále systém rozvodu plynného media, sestávajícího např. z přívodu 2£ a známýoh rozdělovačích elementů 2g pro rovnoměrné rozdělení plynného media v reakčním prostoru 4. Ve dně 100 reakčního prostoru 4 J® vytvořen odpad 23.

Odplyňovací trubice £ js jr opojena déle s reakčním prostorem 4 alespoň jedním bočním vstupem 24. V provedení dle obr. 1 nebo 2 jsou tyto boční vstupy čtyři. Každý boční vstup 24 js nasměrován vzhledem k proudění v reakčním prostoru 4 tak, že část proudu do něj vstupuje, jak patrno z naznačeného směru proudění kapaliny. Odplyňovací trubice £ ee ve svá spodní části zužuje na relativně malý spodní průchod 25. na který navazuje případně trubka 26. Pod vyústěním vratná pasáže 14 do reakčního prostoru 4 js, jak již zmíněno, umístěna clona 27.

Vlastní uspořádání hydrauliky separačního prostoru £ je možná ve dvou řešeních.

V obr. 1 je znázorněno řešení β dokonale vznášenou fluidní separační vrstvou a na obr. 2 js znázorněno v řezu řešení e nedokonale vznášenou fluidní separační vrstvou.

216 456

U provedení e dokonale vznášenou fluidní vrstvou činí velikost průtočné plochy pasáže JL2, kterou je rozdělována kapalina e částicemi pevné fáze do separačního prostoru

2,3 až 2,5 % velikosti průtočné plochy v hladině 10 separačního prostoru J. Fři tomto řešení je v horní části kuželovité dělící stěny 2 separační prostor 2 propojen s aktivačním prostorem 4 převáděcími otvory 29. které jeou ze strany separačního prostoru 4 překryty krytem 30 opatřeným odvzdušněnim 31. Převáděcí otvory 29 jsou spojeny se spodní částí reakčního prostoru ± kanálem 32. tvořeným s výhodou vnější stranou kuželovité dělící stěny 2 a stěnou 22· U ústí 34 kanálu 32 je uspořádán urychlovač 35 proudění.

Při provedení zařízení pro separaci v nedokonale vznášené fluidní vrstvě podle ohr. 2 je e výhodou velikost průtočné plochy pasáže 12 cca kolem 10 % velikosti průtočné plochy v hladině 10 separačního prostoru 2·

Funkce zařízení zobrazeného na obrázcích 1 a 2 je následující:

Zařízení podle ohr. 1 s dokonale vznášenou fluidní separační vrstvou je zejména Vhodné pro kontaktní procesy v třífázovém systému plyn - kapalina - pevná fáze, kdy kinetika kontaktní reakce je relativně rychlá a hydraulické zatížení zařízení nevykazuje extrémní výkyvy.

Jako příklad může sloužit kontaktní oxidace blořesistentnich organických látek v odpadních vodách chemického průmyslu. Oxidace bioresistentních látek se v těchto odpadních vodách provádí zpravidla vzdušným kyslíkem za přítomnosti katalyzátoru kysličníku vanadičitého - fixovaného na nosiči, nejčastěji na aktivním uhlí. Surová odpadní voda vstupuje do reakčního prostoru £ přívodem 20. V reakčním prostoru J sestává reakční směs z čištěné kapaliny a nosiče katalyzátoru, částice nosiče katalyzátoru jeou udržovány v suspenzi znázorněným pohybem kapaliny mamutkovým efektem vháněného vzduchu, který je do reakční směsi vháněn jako zdroj kyslíku pro katalytické oxidační reakoe. Pro rovnoměrné rozděleni vzduchu.v reakčním prostoru 4 slouží pro' vzdušňovací systém, sestávající z přívodu 21 plynného media a z rozdělovačích elementů 22.

Při průchodu vzduchu reakční směsí přechází čáet kyslíku do kapaliny a slouží pro katalytickou oxidaci organických látek. Zbytek vzduchu je odváděn ze zařízení do volné atmosféry odvodem 19 plynné fáze.

Oxidací organických látek vzniká HgO a C0₂, který je odváděn spolu ee vzduchem. Vyčištěnou vodirje nutné v další čáeti čistícího procesu oddělit od nosiče katalyzátoru a katalyzátor znovu vrátit do reakčního prostoru £. Ztráty katalyzátoru muei být přitom z ekonomického hlediska co nejmenší. Pro zvýšení aktivního procesu katalyzátoru jsou výhodné co nejmenší rozměry zrn nosiče. To vše klade ovšem vysoké nároky na účinnost separačního procesu.

Velmi účinné oddělení suspenee nosiče poskytuje separace ve fluidní vrstvě,

216 456 zejména při její dokonalé fluidizaci. K tomu účelu je v horní části zařízení vytvořen eeparační prostor χ a hydraulikou, umožňující vytvoření dokonala vznášené fluidní vretvy, va které jaou zachyceny částice nosiče katalyzátoru. Podmínkou pro dosažení dokonalé fluidizaoe je doatatečná rychlost proudění v pasáži 12 do aeparačního prostoru X a fluidní vratvou a odběr zachycené suspenze noaiče katalyzátoru z hladiny g6 fluidní vretvy.

Pro navrácení auapenae nosiče katalyzátoru odebírané z hladiny 36 fluidní vrstvy zpět do reakčního prostoru 4, slouží převáděcí otvory 2g v kuželovité dělící stěně g a kanál 32 zaústěný do oblasti sestupného proudění v reakčním prostoru 4, vyvolaného jeho provzduěňováním. ft*o zabránění vstupu vzduchových částic z dmychaného vzduchu do kanálu gg ja jeho ústí 34 do reakčního prostoru 4 vyvedeno mimo dosah proudu vzduchu.

Převáděcí otvory 29 jsou chráněny krytem 30 s odvzduěněním 31 pro odvod vzduchových částio, které by eventuelně přece jen mohly proniknout kanálem j2. což odstraňuje nebezpečí narušení hladiny gg fluidní vrstvy.

R?o přívod reakční směsi do eeperačního prostoru g slouží již popsaný komunikačně odplyňovací systém, jehož účelem je zabránit vylučování vzduchových částic ze vzduchem přesycené reakční směsi, což by vážně narušovalo funkci separace ve fluidní vrstvě.

Funkce odplyňovacího systému je následující:

Reakční směs je nucena proudit vzhůru odplyňovací trubicí g a v její horní části je za přepouštěcími otvory g nucena změnit náhle směr proudění na sestupný proud. Dosažení maximálního odplyňovacího účinku pomáhá co největší zrychlení kapaliny, což 8e děje na hraně přepouštěcíoh otvorů g, kde dochází při náhlé změně proudění o 180° ke koncentraci proudnlc při ohybové hraně.

V důsledku zrychleni proudění vzniká podtlak, způsobující odplynění a vyloučení částic přebytečného vzduchu, který je odváděn odplyňovací trubicí g výše do atmosféry nad hladinou eeperačního prostoru 10 a odtud pak pryč odvodem 119. Velikost přepouštěcí ch otvorů jg je nastavitelná regulátorem 37. V přepouštšcím prostoru 6, který obklopuje odplyňovací trubici g, proudí reakční směs směrem kolmo dolů do trychtýřovité spodní části eeperačního prostoru g. Okolo spodního okraje 11 svislého pláště 2 se proud reakční emšsl obrací opět vzhůru do trychtýřovitě se rozšiřujícího eeperačního prostoru g, kde při vzestupném proudění ee utvoří fluidní vrstva částic nosiče katalyzátoru. Velikost pasáže gg mezi spodním okrajem lg hranou svislého pláště g a kuželovitou dělící stěnou 2 je volena tak, aby intenzita proudění v této pasáži 12 udržela veěkerou suspensi, vstupující do separečního prostoru g, ve fluidním stavu a zabránila propadávání euepenee zpět pasáží 12. Toho se dosáhne, je-li průtočné plocha pasáže 12 dostatečně malá, s výhodou 2,3 % průtočná ploohy eeperačního prostoru g v úrovni hladiny 10. Tyto podmínky charakterizují dokonalou fluidizaci. V takovém případě

216 456 veškerá euepense nosiče katalyzátoru, která vstupuje pasáží 12 do separačního prostoru X, zůstává v tomto prostoru a musí být z tohoto prostoru odváděna a recirkulována zpět do reakčního prostoru 4 jiným způsobem nežli je tomu u systému s nedokonalou fluidizací, kde vracení suspense se děje propadáváním suspenee zpět pasáží 12. K vracení zachycené suspense slouží zde již popsaný systém odvodu suspense z hladiny fluidní vrstvy 36. Aby se zabránilo usazování suspense pod pasáží 12, zejména při přerušení provozu, komunikuje trychtýřovitě dno separačního prostoru j s reakčním prostorem 4 vratnou pasáží 14, kterou se část aktivační směsi kontinuálně vrací z přepouštěclho prostoru 6 zpět do reakčního prostoru 4· ^při přerušení provozu propadne touto vratnou pasáží 14 i suspense z fluidního filtru zpét do reakčního prostoru. Stříška 15 slouží k odtržení vzestupného proudu, který přilne k povrchu stěny svislého pláětě J (Coanda efekt). Zároveň slouží i pro odvedení bublinek plynu případně vyloučených na hraně svislého pláště J, k čemuž slouží odplyňovací otvor 16. Hnací sílu pro cirkulační proudění kapaliny přes komunikačně odplyňovací systém, separační prostor j, vratnou pasáž 14 a kanál 32 vytváří tlak proudu vstupujícího do bočního vstupu 24 a současně sáni v ústí vratné pasáže 14 a v ústí kanálu 32. Toto vše je vyvoláno prouděním reakční směsi v reakčním prostoru 4· ^v případě potřeby lze využít k sání i urychlovačů a 28 proudění. Jak již uvedeno, je boční vstup 24 do odplyňovací trubice £ v její dolní části, která zasahuje do reakčního prostoru 4» takže část vstupujícího proudu proudí v důsledku popsané hnací síly směrem vzhůru a část spodním průchodem 25 zpět do reakčního prostoru 4, čímž je zabráněno usazování suspense v odplyňovací trubici Regulaci intenzity zpětného proudu spodním průchodem 25 lze provádět změnou délky trubky 26, navazující na spodní průchod 25 ve dně odplyňovací trubice j>. Při správných dimensích odplyňovací trubice £, přepouštěcích otvorů £, přepouštěcího prostoru 6 a vrstné pasáže 14 spodního průchodu 25 a trubky 26 je možné dosáhnout požadované intenzity vzestupného proudění v odplyňovací trubici £ toliko hydraulicky působením pohybu kapaliny v reakčním prostoru bez nutnosti přidání daláí hnací síly.

Cirkulační proudění musí být přitom tak veliké, aby při průtoku kapaliny zařízením zajistilo dostatečné vracení pevné fáze zpět do reakčního prostoru 4. Ve většině případů je toho dosaženo tehdy, když vzestupný průtok odplyňovací trubicí £ překračuje dvojnásobek maximálního celkového průtoku zařízením. Potřebnou intenzitu cirkulačního proudění lze nastavit regulátorem 37.

Clona 27 zabraňuje vylučování vzduchových částic, tvořených intenzivním prouděním reakční směsi v reakčním prostoru 4» ůo spodního průchodu 25 a do vratné pasáže 14.

Vyčištěná voda je v horní části separačního prostoru 3 odebírána sběrným žlabem 17 a odváděna odtokem 18. Vypuštění reakční směsi lze v případě potřeby provést odpadem 23 ve dně 100 nádrže.

Popsané uspořádání hydrauliky separace v dokonalé vznášené fluidní vrstvě je

216 456 vhodné pro procesy s vysokým hydraulickým zatížením a nižší koncentrací pevné látky v reakčním prostoru. Je tomu např. u katalytického chemického oxidačního čištění odpadních vod nebo u biologicky aktivačního čištění s vysokým zatížením aktivovaného kalu. Dále je toto zařízení vhodné pro případy, kde kolísání průtoku není provázeno náhlými krátkodobými změnami a kdy minimální průtok neklesne pod hranici 50 % nominálního výkonu, na který je zařízení navrženo. Je tomu často při čištění odpadních vod chemického průmyslu s nepřetržitým provozem. Výhodou separačního procesu v dokonale fluidizovaném loži je vysoká separační účinnost. Protože zejména tyto druhy vod obsahují velmi často bioresistentní organické látky, které lze odstraňovat ekonomicky pouze chemickou katalytickou oxidací, je popsané zařízení optimálním technickým řešením pro provádění uvedeného katalytického oxidačního čistícího procesu. Popsané zařízení není však omezeno'pouze na chemické oxidační procesy, ale lze je s výhodou použít i pro provádění jiných kontaktních oxidačních reakcí v třífázovém systému plyn - kapalíne - pevná fáze, např. pro biologickou, vysooe zstíženou aktivaci bez současné stabilizace kalu s hydraulickým zatížením separace až 2,5 m.h“·'·. Je-li v procesu výhodná vyšší koncentracesuspense a nižší hydraulické zatížení separace do 1 m.h^-\ jak je tomu např. při nízkozatěžované aktivaci se současnou stabilizací aktivovaného kalu, nebo jde-li o procesy s krétkodovým hydraulickým přetěžováním zařízení nad 100 % optimálního výkonu, nebo periodickým kolísáním zatížení pod 50 % nominálního výkonu, je výhodné použít hydrauliku separace na nedokonalou fluidizaci fluidní vrstvy, která je méně citlivá na okamžité prudké výkyvy hydraulického zatížení i na kolísání hydraulického zatížení pod 50 %, případně až na 0.

V takovém případě zařízení pracuje v provedení zobrazeném na obr. 2. Základní rozdíl od funkce zařízení popsaného v předcházející části je ve velikosti průtočné plochy pBsáže 12, která v tomto případě činí 10 % velikosti průtočné plochy separačního prostoru J v úrovni hladiny 10. Vracení suspense zachycené ve fluidní vrstvě se děje jejím propadáváním pasáží 12 a vratnou pasáží 14 zpět do reakčního prostoru Hnací síla pohybu reakční směsi v komunikačně odplyňovacím systému, sestávajícím z popsané odplyňovací trubice 2 ® přepouštěcího prostoru 6, je vytvářena vhodným nasměrováním bočních vstupů 24 do proudění v reakčním prostoru nebo vytvořením podtlaku na ústí pasáže 14 urychlením proudění u tohoto ústí urychlovačem proudění 28, umístěným do proudění v tomto prostoru.

Odběr recirkulované suspense ze separačního prostoru 2 se pak neděje z hladiny 36 fluidní vrstvy, ale ze spodní části separačního prostoru J, což je jak známo základní charakteristikou nedokonalé fluidizace. Ostatní funkce zařízení zůstávají stejné.

Účinnost nedokonalé vznášené fluidní vrstvy pro oddělování suspense je v tomto případě nižší než u dokonale vznášené fluidní vrstvy - viz obr. 1 - v důsledku rušivých vlivů protiproudu v pasáži 12. kdy vstupující reakční směs se kříží s částí vratného proudu suspense propadávající zpět pasáží 12 a také tím, že vratné propadávání

216 456 zřeňuje koncentraci suspense ve fluidní vrstvě a tím zhoršuje její separační funkci. Výhodou nedokonale vznášené fluidní vrstvy je však menší citlivost na extrémní změny hydraulického zatížení. Proto v případech, kdy nejsou kladeny enormní požadavky na kapacitu separace vzhledem k pomalejšíirkinetice kontaktních reakcí, například při biologické oxidaci organických látek při aktivačním čištění odpadních vod se současnou stabilizací kalu, kdy věak-naopak hydraulické zatížení čésto extrémně kolísá, je výhodné použit hydrauliky separace v nedokonale vznášené fluidní vrstvě podle obr. 2. Relativně vysoká účinnost uspořádání hydrauliky fluidní separace podle vynálezu, i když nedosahuje účinnosti dokonale fluidizace, je dána tím, že centrální vstup do fluidního filtru z přepouětěcího prostoru 6 snižuje intenzitu interakce protiproudu aktivační směsi a vratného kalu, což ae projevuje příznivě na výkonu zařízení.

Rozhodující pro funkci zařízení je zajištění dostatečné hnací síly v komunikačně odplyňovacím systému. Mimo uvedený čiStě hydraulický a automatický způsob vytvoření hnací síly, lze dosáhnout potřebného vzestupného proudění v odplyňovací trubici £ i vytvořením potřebné hnací síly jinými způsoby, např. přiváděním vzduchu do odplýňovací trubice pro dosažení proudění mamutkovým efektem, nebo použitím mechanicky poháněné vrtule apod. Obě tato řešení nejsou na výkrese zobrazena, nebol jsou obvykle méně výhodná nežli ryze hydraulické řešení. Regulace intenzity proudění v komunikačně odplyňovacím systému je prováděna regulátorem 37. který umožňuje během provozu nastavit velikost přepouštěcích otvorů j).

Intenzita odplyněné reakční směsi přesycené reakčnim plynem je dána rychlostí proudění reakční směsi. Proto velikost přepouštěcích otvorů J a jejich umístění vzhledem k přepouětěcímu prostoru 6 musí zajiělovat maximální zrychlení proudění.

Toho je v tomto případě docíleno již zmíněným obratem proudění o 180° na hraně přepouštěcích otvorů _g, kdy vzestupné proudění v odplyňovací trubici % ^se prudce mění na sestupné proudění. Nahromaděním proudnic na přepadové hraně přepouštěcích otvorů 2 způsobuje zrychlení, které zajistí dostatečné vyloučení převážné části plynu z reakční směsi, ve které byl ve stavu přesycení v důsledku poklesu tlaku při vzestupném proudění v odplyňovací trubici £.

Pro usměrnění proudu směsi do sestupného proudu ihned za přepouětěcími otvory JI slouží směrem dolů se rozšiřující kónický přechod 8 svislého pláště J. Při sestupném proudění se tlak opět zvyšuje a snižuje stupeň nasycení směsi plynem, takže při zrychlení proudění reakční směsi při vstupu do separačního prostoru 32 na spodním okraji 11 svislého pláště 2 přepouětěcího prostoru 6 nedojde k podstatnému vyloučení částic plynu, které by jinak flotačním efektem vážně porušily separační účinnost fluidní vrstvy. Stejně jako v předešlém případě slouží stříška 15 pro zachycení vyloučených částic plynu na spodním okraji 11 svislého pláětě 2; tyto jsou odváděny odplyňovacím otvorem 16 do přepouštěcího prostoru 6. Stříška 15 slouží rovněž k zamezení výskytu případného Coanda efektu;

2l6 456

Flexibllnoet provozu popsané alternativy zařízení β nedokonale vznáSenou fluictní vrstvou β poměrné vysokou kapacitou separace, převyšující kapacitu doposud používaných typů zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn - kapalina - pevné létka, určuje optimální využití popsaného zařízení např. pro aerobní aktivační čištění odpadních vod se současnou stabilizací aktivovaného kalu a v případech a velkounerovnoměrností hydraulického zatížení.

Uvedené aplikace neomezují použití těchto zařízení na tyto konkrétní příklady čištění odpadních vod a ani na použití v technologii čištěné vody. Lze je využít pro všechny případy kontaktních reakcí v třífázovém systému, pro něž mají odpovídající parametry.

Příkladem takové aplikace by mohla býti i již zmíněná katalytické hydrogenace kapalných uhlovodíků.

Claims (8)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zařízení pro kontaktní reakce v třífázovém systému plyn - kapalina - pevná fáze, zejména pro oxidační čištění odpadních vod za použití katalytické chemické nebo biochemické oxidace, zahrnující vertikální nádrž, v níž je vytvořen reakční prostor s přívodem kapaliny a kuželovitou dělící stěnou oddělený separační prostor s fluidní vrstvou a s odvodem kapaliny a dále komunikačně odplyňovací systém mezi reakčním prostorem a separačním prostorem, vyznačené tím, že komunikačně odplyňovací systém, je tvořen jednak odplyňovací trubicí (5) uspořádanou v separačním prostoru (3) a sahající částečně do reakčního prostoru (4), v němž prochází nástavcem (13) napojeným na spodní okraj (11) kuželovité dělící stěny (2),.v němž je propojená s reakčním prostorem (4) alespoň jedním bočním vstupem (24) a dále spodním průchodem (25), pod níž je umístěna clona (27), jednak přepouštěcím prostorem (6) vytvořeným v separačním prostoru (3) mezi odplyňovací trubicí (5) a svislým pláštěm (7), jehož spodní okraj (11) tvoří s protilehlou částí kuželovité dělící stěny (2) pasáž (12) a v němž je vytvořen alespoň jeden odplyňovací otvor (16) s výše uspořádanou stříškou (15), přičemž odplyňovací trubice (5) je propojená s horní částí přepouštěcího prostoru (6) alespoň jedním přepouštěcím otvorem (9).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že velikost průtočné plochy odplyňovací trubice (5) je v rozmezí 1/200 až 1/100 velikosti průtočné plochy v úrovni hladiny (10) separačního prostoru (3).
3. 3. Zařízení podle bodu 1 a 2, vyznačené tím, že velikost průtočné plochy přepouštěcích otvorů (9) je menší, nežli velikost průtočné plochy odplyňovací trubice (5).
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že velikost průtočné plochy pasáže (12) činí 2,3 až 10 % velikosti průtočné plochy v úrovni hladiny (10) separačního prostoru (3).
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že přepouštěeí prostor (6) je uspořádán mezi odplyňovací trubicí (5) a svislým pláštěm (7) válcového tvaru, na nějž navazuje směrem k přepouštěcím otvorům (9) konický přechod (8).
6. 6. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že ústí bočního vstupu (24) je orientováno proti směru proudění kapaliny v reakčním prostoru (4).
7. 7. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že odplyňovací trubice (5), nástavec (13), svislý pláší (7) a kuželovitá dělící stěna (2) jsou uspořádány vzájemně koaxiálně.
8. 8. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že odplyňovací trubice (5), nástavec (13), svislý pláší (7), kuželovitá dělící stěna (2) a clona (27) tvoří kompaktní montážní celek.