CS226776B1 - Způsob desorpce plynů.z vícefázové případně vícesložkové směsi kapalné a plynné fáze a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

^Vynález se týká nového způsobu a zařízení pro intensifikaci desorpce plynů ze směsi kapalné a plynné fáze, vhodné zejména pro použití u fermentorů a aeračních zařízení, kde se požaduje účinná cirkulace odpěněné vsádky a odvod plynu ochuzeného o spotřebovaný kyslík nebo jiný plyn.

Dosud známé způsoby a zařízení pro rozdělování pěny a pro intensifikaci desorpce plynů pohlcených v kapalinách spočívající v působení přidávaných povrchově aktivních látek do směsi, což má za následek snížení dynamického napětí na mezifázovém rozhraní a následnou desorpci plynu. V těch případech, kdy není vhodné anebo přípustné přidávat do směsi kapaliny a plynu odpěnovací přísady, používá se principu, kde účinkem silového působení na soustavu kapaliny s plynem, v zařízení typu odstředivky nebo hydrocyklonu, se dosahuje požadovaného rozdělení fází. Jsou známa i zařízení pracující jako míchadla nejrůznějších provedení a čerpadla ve speciálních úpravách. Známy jsou i způsoby odpěnování pulzací proudu kapaliny, zahříváním, ultrafialovým a roentgenovým zářením, dmýcháním vzduchu a změnami tlaku. U těchto dosud známých způsobů a zařízení pro intensifikaci desorpce plynů je třeba dávkovat přídavky látek, které zvyšují provozní náklady výroby a v některých případech znehodnocují produkt. Při aplikaci silového působení na pěnu, potřebná zařízení významně zvyšují nároky na investice.

Nedostatky výše uvedených způsobů a zařízení jsou odstraněny u způsobu pro desorpci plynu ze směsi kapalné a plynné fáze a zařízení 'k.provádění.tohoto způsobu podle, vynálezu,.

226 776

226 776

Podstata způsobu desorpce plynů z vícefázové a případně vícesložkové směsi kapalné a plynné fáze ve vodícím válci se zabudovaným posuvným vodícím válcem s ^tangenciálním a axiálním míchadlem ve spodní části vodícího válce, při přenosu hybnosti míchadla na kontinuálně přitékající a odtékající směs plynů a kapaliny zejména usměrňovacím válcem aeračního zařízení, podle vynálezu spočívá v tom, že přítok směsi je regulován v závislosti na odtoku při zachování stále nebo měnící se výšky hladiny směsi nad tangenciálním míchadlem, kte rá je nižší než výška usměrňovaoího válce. Desorbovaný plyn se odvádí středovým prostorem usměrňovaoího válce a odplyněná kapalina se odvádí ode dna vodícího válce a cirkuluje k jeho horní části vnějším prostorem.

Podstatou způsobu podle vynálezu tedy je, že vhodnou regulací úrovně hladiny směsi v usměr ňovacím válci, například přestavováním polohy přepadové hrany usměrnovacího válce, se dosáhne stavu, kdy tangenciální míchadlo vytvoří ve směsi kapaliny s plynem povrch podobný rotačnímu paraboloidu s přechodem'do hyperboloidu. Vznikle tak příznivé silové působení, které mění dynamické napětí na mezifázovém rozhraní v mediu a vznikne příznivý povrch pro účinný odvod desorbovaného-plynu. V důsledku toho dochází k intenzivnímu rozdělování kapalné a plynné fáze, a to jak v oblasti volného přepadu směsi na hladinu, tak i rotující kapaliny. Zařízení podle vynálezu sestává z míchadla s převažujícím axiálním nebo radiálním tokem a z usměrnovacího válce s posuvným nástavcem. Zařízení je charakterizováno tím, že u hladiny kapalné směsi je umístěno čidlo pro snímání polohy hladiny kapalné směsi a pro ovládání akčního členu, který je spojený s mechanismem změny tlakové ztráty v cirkulačním okruhu dopravy míchané kapalné směsj.. čidlo je v provedení tlakového kontaktního nebo kcvpacitního snímače.

Zařízení podle vynálezu pracuje tak, že proplyněná a pěnící směs přepadá přes hranu usměrnovacího válce do prostoru míchadla s převažujícím tangenciálním pohybem směsi kapaliny a plynu. Toto míchadlo má za účel vytvářet v mediu předrotaci, která je nutná pro účelnou funkci cirkulačního míchadla, resp. oběžného kola, které směs nasává a dopravuje v cirkulačním okruhu k přepadové hraně cirkulačního válce.

Výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že je možno pouhým investičně málo náročným regulováním nátoku směsi kapaliny s plynem (u zařízení pro míchání směsi kapaliny s plynem podle AO 189 415 a dále podle čs. pat. 148 540 a 136 438) dosáhnout účinného odpěnování bez potřeby použití dalšího zařízení pro odpěnování anebo pro přidávání odpěnovadel, čímž je odstraněno i nebezpečí možného poškození konečného produktu.

Příkladné provedení zařízení pro desorpci plynů ze směsi kapalné a plynné fáze podle vynálezu je dále schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Na rotujícím hřídeli i umístěné v nádobě aeračního zařízení je pevně umístěno míchadlo 2 s převažujícím tangenciálním tokem směsi kapaliny s plynem a míchadlo 2 ⁸ převažujícím axiálním tokem míchané kapaliny. Pod axiálním míchadlem 2 j® oddělující přepážka £ a souose s hřídelí £ je usměrňovači válec 2 toku kapalné směsi s přestavitelnou polohou horní hrany £ tohoto válce 2· Směs kapaliny s plynem a případně i s tuhou fází rozptýlenou ve formě zrnek, shluků apod., přepadá přes horní hranu 6 usměrnovacího válce 2 ^a dopadá na rotující hladinu 2 kapalné směsi. Pohyb této kapalné fáze způsobuje tangenciální míchadlo

226 776

2, které uvádí do předrotace kapalinu na sací straně axiálního míchadla které směs dopravuje v cirkulačním okruhu k přepadové hrané 6 cirkulačního válce 2· Čidlo 8 pro snímání polohy povrchu hladiny 7 působí svým signálem na akční člen 9, který představuje polohu horní hrany £ usměrňovacího válce Odvozením regulace nátoku kapaliny do usměrňovacího válce 5. oá polohy povrchu hladiny 7 se dosýhne účinkem obou míchadel 2, 1, nejen požadovaného homogenizačního míchání ve fermentoru anebo v jiném podobném zařízení, ale i odpéňování, tj. intenzifikace desorpce plynu ze směsi kapaliny a plynu.

Způsob a zařízení pro desorpci plynu podle vynálezu nalezne uplatnění zejména u fermentorů a reaktorů s heterogenní vícefázovou a vícesložkovou vsádkou. Zařízení podle vynálezu bylo úspěšně odzkoušeno ve fermentorech o objemu 50 1, 1 m a 10 m . U všech tří velikosti zařízeni byla prokazana spolehlivá funkce odpěnovaci. Ve fermentorech se provozovaly vsádkové i kontinuální mikrobiální kultivace pro produkci bílkovin ze syntetického etanolu. Ve všech případech bylo mechanické odpěnování dostatečně účinné, takže nebylo třeba pridavat odpenovaci látky anebo zařazovat odpenovaci'zařízeni.

Claims (2)

1. Způsob desorpce plynů z vícefázové a případně vícesložkové směsi kapalné a plynné fáze ve vodicím válci se zabudovaným posuvným vodícím válcem s tangenciálním a axiálním míchadlem ve spodní části válce, při přenosu hybnosti míchadla na kontinálně přitékající a odtékající směs plynů a kapaliny zejména usměrnovacím válcem aeračního zařízení vyznačený tím, že přítok směsi je regulován v závislosti na odtoku při zachování stálé anebo měnící se výšky hladiny směsi nad tangenciálním míchadlem, která je nižší než výš ka usměrňovacího válce, přičemž desorbovaný plyn se odvádí středovým prostorem usměrňovacího válce a odplyněná kapalina se odvádí ode dna vodícího válce a cirkuluje k jeho horní části vnějším prostorem.

2. Zařízení pro desorpci plynů ve směsi kapalné a plynné fáze sestávající z míchadla s převažujícím tangenciálním tokem, pod ním umístěného míchadla s převažujícím axiálním nebo radiálním tokem a z usměrňovacího válce s posuvným nástavcem k provedení způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že u hladiny kapalné směsi (7) je umístěno čidlo (S) pro snímáni polohy hladiny kapalné směsi (7) a pro ovládání akčního členu (9), přičemž akční člen (9) je spojený s mechanismem změny tlakové ztráty v cirkulačním okruhu dopravy míchané kapalné směsi a čidlo (8) je v provedení tlakového kontaktního nebo kapacitního snímače.