CS229280B1

CS229280B1 - Apparatus for creating a homogeneous dispersion of gas in a liquid

Info

Publication number: CS229280B1
Application number: CS941982A
Authority: CS
Inventors: Milan Ing Csc Rylek; Jindrich Ing Csc Zahradnik; Jan Ing Csc Cermak; Vladimir Ing Csc Havlin
Original assignee: Milan Ing Csc Rylek; Jindrich Ing Csc Zahradnik; Cermak Jan; Havlin Vladimir
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Zařízení pro tvorbu homogenní disperze plynu v kapalině s velkou mezifázovou plochou, které je tvořeno ejektorem, sestávajícím z trysky, sací části, směšovací trubice a difusoru. Na výstupu z difusoru, tj. ve vstupní části reaktoru, je ve vzdálenosti 0 až 2D, kde D je průměr zařízení, zabudována různě tvarovaná přepážka umístěná symetricky v ose ejektoru ve tvaru různě profilovaného komolého kužele. Přepážka je umístěna na svislé hřídeli, což umožňuje její otáčení kolem této svislé osy.A device for creating a homogeneous dispersion of gas in a liquid with a large interfacial area, which is formed by an ejector, consisting of a nozzle, a suction part, a mixing tube and a diffuser. At the outlet from the diffuser, i.e. in the inlet part of the reactor, a differently shaped partition is installed at a distance of 0 to 2D, where D is the diameter of the device, located symmetrically in the axis of the ejector in the form of a differently profiled truncated cone. The partition is placed on a vertical shaft, which allows it to rotate around this vertical axis.

Description

Vynález-, ae. týká. zařízení pro- tvorbu, homogenní! dlspenzej bublin plynu v kapalině s velkou mezifázovou plochou a s lepším využitím příčného průřezu zařízení..The invention, ae. concerns. Equipment production, homogeneous! dlspenzej gas bubbles in liquid with a large interfacial surface and with better use of the cross-section of the device.

Pro zvýšení intenzity/ přestupní hmaty v systému kapalina-plyn jsou· pro' vytvoření probublávané. vrstvy používána různá zařízení, z nichž', jedno z velmi účinných je ejektor kapalina-plyn. V těchto zařízeních je využito poklesu tlaku způsobeného urychlením čerpané kapaliny; zúžením vstupní přívodní trubice-trysky, k přisávání plynu do proudící kapaliny. Vzniklá dvoufázová směs vstupuje vysokou rychlostí do vrstvy kapaliny, ve které vytvoří jemnou, pokud možno rovnoměrnou vrstvu bublin plynu, tedy probublávanou vrstvu.To increase the intensity / transition mass in the liquid-gas system, they are bubbled to form. Different devices are used, one of the most effective being the liquid-gas ejector. These devices utilize the pressure drop caused by acceleration of the pumped liquid; by narrowing the inlet lance-nozzle to suck gas into the flowing liquid. The resulting biphasic mixture enters at high velocity into a liquid layer in which it forms a fine, preferably even layer of gas bubbles, a bubbling layer.

Různé typy ejektorů jsou popsány v odborné literatuře [M. Zlokarnik, Chem. Eng., Sci. 34, 1265 (1979),,P. Zehner, C,hemie-Ing, Techn.. MS. 201/75.],, i. v. patentech, [.NSR. pat. číslo 26 34 496, NSR pat. č. 26 34 494] a jsou udána doporučení pro jejich návrh [H. J. Henzler, Chem. Ihg. Těch’. 54, 8 (1982)]:. Všechna- v současné' době- používané zařízení tohoto' typm jsou tvořena přědtevším tryskou, sací komorou, směšovací- trubicí- a¹dlfusorem. Od těchto zařízení se požaduje, aBy přisávala co nejvíce plynu pro daný průtok kapaliny a aby vytvářela rovnoměrně probublávanou vrstvu v celém objemu reaktoru o co největší, porositě. Tyto podmínky obvykle zajišťují také výhodné'charakteristiky z hlediska využití zařízení pro sdílení hmoty. Z ekonomického hlediska je třeba, aby tyto požadavky byly splněny při nízkých výrobních a provozních nákladech.Different types of ejectors are described in the literature [M. Zlokarnik, Chem. Eng., Sci. 34, 1265 (1979). Zehner, C, Hemie-Ing, Techn. MS. 201/75.], And in patents, [.NSR. U.S. Pat. No. 26 34 496, Germany Pat. No. 26 34 494] and recommendations for their design are given [HJ Henzler, Chem. Ihg. Těch '. 54, 8 (1982)]. All currently used devices of this type consist of a nozzle, suction chamber, mixing tube and ¹ dlfusor. These devices are required to suck in as much gas as possible for a given liquid flow and to form a uniformly bubbled bed throughout the reactor volume of as much porosity as possible. These conditions usually also provide advantageous characteristics in terms of utilization of the mass-sharing device. From an economic point of view, these requirements need to be met at low production and operating costs.

V případě, že je uvedený ejektor umístěn ve dnu zařízení, jeho hlavní nevýhodou je to, že primární paprsek kapaliny tryská z difusoru volně tak, že vytvořená disperze rychle prochází vrstvou, kapaliny, takže často dochází k negativnímu zkratování plynu v reaktoru. Navíc, část zařízení, ve které dvoufázová směs z ejektoru vstupuje do reaktoru je neúčinná,, protože teprve ve vzdálenosti- několika průměrů zařízení od vstupu do reaktoru je směs již rovnoměrně rozptýlena po jeho průřezu. Tento jev je ještě významnější u zařízení větších průřezů.When the ejector is located in the bottom of the apparatus, its main disadvantage is that the primary liquid jet flows freely from the diffuser so that the dispersion formed rapidly passes through the liquid layer, so that the gas in the reactor is often short-circuited. In addition, the part of the device in which the biphasic mixture from the ejector enters the reactor is ineffective, because only at a distance of several diameters of the device from the inlet to the reactor is the mixture already dispersed evenly over its cross-section. This phenomenon is even more significant with larger cross-sectional devices.

Výše uvedené nevýhody/ odstraňuje zařízení pro tvorbu homogenní disperze bublin plynu v kapalině podle vynálezu, které je tvořeno ejektorem sestávajícím z trysky, sací části (komory), směšovací trubice a difusoru, přičemž na výstupu z ejektoru — na vstupu do reaktoru — je zabudována pevná nebo podél svislé osy. otočná různě tvarovaná přepážka, umístěná středově k ose ejektoru. Tato přepážka je s osou trysky souose, rotační těleso, jehož náběžná plocha (případně i jeho protilehlá část] je. vytvořena rotací exponenciálníi křivky kolem osy tělesa.The above-mentioned disadvantages / eliminates the apparatus for forming a homogeneous dispersion of gas bubbles in a liquid according to the invention, which consists of an ejector consisting of a nozzle, a suction part (chamber), a mixing tube and a diffuser. or along a vertical axis. rotatable partition, centered to the axis of the ejector. This baffle is coaxial with the nozzle axis, a rotating body whose leading surface (or even its opposite part) is formed by rotating an exponential curve about the body axis.

Výhodou uvedeného zařízení je, že původně úzký proud kapaliny se strženým plynem, tryskající z ejektoru ve svislém směnm je uvedenom pňepáěkou usměrněni smě* rean ke stahám zařízení, thkžei dbchézíí R rovnoměrnému rozdělení plynu poi Gelěm průřezu zařízení, což je zvláště výhodné u zařízení větší o h rozin arů (průměrů). Dosahuje se -tok' větší’ mezifázDvé plochy a lepšího využití objemu reaktoru pro přestup hmoty mezi oběma fázemi.The advantage of said device is that the initially narrow stream of entrained gas flowing from the ejector in vertical shifts is said to direct the direction towards the contraction of the device, since the gas distribution is uniformly distributed over the gel cross-section of the device. of diameters. This achieves a 'greater' interfacial area and better utilization of the reactor volume for mass transfer between the two phases.

Uvedená přepážka, je osově symetrická, má náběhovou, časť, ktená nezvyšuje! odpor proudu směsi. Jfejí vzdálenost oď výstupní části ejektoru L je L = 0 — 2 D< (©, jp průměr zařízení) a její velikost je dk-š djt/2;(d_dje průměr výstupní částii difusoru’ ejektoru, d_Pl je.průměr, přepážky).Said partition is axially symmetrical, has a lead-in part which does not increase! current resistance of the mixture. Jfejí distance from the outlet portion of the ejector L is L = 0-2 D <(© JP diameter of the device) and its size is dk-DJT W / 2; (d of _d is the diameter of the diffuser outlet piece E 'ejector _Pl je.průměr d, counters).

Vlastní uspořádání navrhovaného zařízení je znázorněno na výkresech, kde obrázek, 1 představuje celkové,- uspežádátní a obrázky 2 až 5 typy přepážek podle vynálezu..The actual arrangement of the proposed device is shown in the drawings, wherein figure 1 represents the overall, and figures 2 to 5 types of partitions according to the invention.

Na obrázku 1, který znázorňuje kapalný ejektor a jeho zapojení na reaktor je kapalina L vedena· z·- reaktoru do čerpadla, a. od? tud-je-čerpána db vstupní části'ejektoru 1. Prochází tryskou· 2’ v rozmezí rychlostí v třysce 50·až lOOím/s. Třyska je obvykle válcová. Primární paprsek kapaliny L tryskající z trysky 2 vstupuje do sací komory 3 a směšovací trubice 4, kde dochází ke styku s plynem G samovolně přisávaným nebo čerpaným nuceně do vstupu plynu 5. Ze směšovací trubice plyno-kapalinový proud vstupuje do difusoru 6 a reaktoru 7. Na výstupu z difusoru 6 (vstup do reaktoru 7) naráží paprsek kapaliny na pevnou přepážkuIn Figure 1, which shows the liquid ejector and its connection to the reactor, liquid L is led from the reactor to the pump, a. hence, it is pumped into the inlet portion of the ejector 1. It passes through the nozzle 2 at speeds ranging from 50 to 100 µm / s. The shank is usually cylindrical. The primary jet of liquid L from the nozzle 2 enters the suction chamber 3 and the mixing tube 4, where the gas G is spontaneously sucked in or pumped into the gas inlet 5. From the mixing tube the gas-liquid stream enters the diffuser 6 and the reactor 7. At the outlet of the diffuser 6 (inlet to the reactor 7), the liquid jet impinges on a fixed partition

8. Tato přepážka je tvořena tělesem, které obrací, proud, plyno.-kapahnové směsi, zrn směru původně, svislého, (v. as& ejpktoru) db; směru. ke. stěnám, zařízení.. Něikalík. tvarů, přepážek je. uvedeno na, obrázku. 2.. Jpou ťn, vlastně rotační, tělesa,, jpjiiGhž náběhová.plocha je: vytvořena, rotací, ex-panenclální křivr ky kolem, osy· tělesa..8. The bulkhead consists of a body which reverses, the current, the gas-capsule mixture, the grain of the direction of the original, the vertical (v. As & ejector) db; direction. ke. walls, devices. shapes, bulkheads. shown in the figure. 2. They are, in fact, rotational, solids ,, jpjiiGhž the leading surface is: created, by rotation, ex-panennial curves around, the axis · of the solid.

Pevné· přepážky na. obrázcích. 2. až-. 5. jpou. tvořeny hladkou, náhěžnom částí,, přímkové.· ho. nebm zakřiveného, tvaru,, které, rozdělí, plyno-kapalinový proud·, vstupující, do. naak.toru osově symetrinky. na; všechny strany.. Stěny tělesa jsou uspořádány tak, aby proud byl usměrněn do směru kolmo ke stěnám zařízení, nebo od tohoto kolmého směru odkloněném pod úhlem a, který nepřesáhne 30°. Vrchní část tělesa je plochá nebo tvarovaná k usměrnění proudu vracejícího se od stěn zařízení (obrázek č. 3).Fixed bulkheads. images. 2. to-. 5. jpou. formed by a smooth, straight-line, straight line. or a curved shape which divides the gas-liquid stream entering. naak.toru axially symmetric. on; The sides of the body are arranged in such a way that the current is directed in a direction perpendicular to the walls of the device or away from this perpendicular direction at an angle α which does not exceed 30 °. The top of the body is flat or shaped to direct current returning from the walls of the device (Figure 3).

Pevná přepážka na obrázku 4 odpovídá přepážce na obrázku 2, ale má na spodní straně, tj. na části, na kterou naráží plynokapalinový proud z ejektoru (náběžné straně) lopatky, které uvádějí proud plyno-kapalinové směsi do rotace. Lopatky jsou tvořeny tvarováním povrchu tělesa. Přepážka na obrázku 4 může být umístěna na svislé hřídeli, což umožňuje její otáčení kolem této svislé osy. Toto uspořádání opět napo229280The fixed baffle in Figure 4 corresponds to the baffle in Figure 2, but has blades on the underside, i.e. the part impinged by the gas-liquid ejector from the ejector (leading side), which rotates the gas-liquid mixture stream. The blades are formed by shaping the body surface. The baffle in Figure 4 may be located on a vertical shaft, allowing it to rotate about this vertical axis. Again, this arrangement is again up to 229280

S máhá lepšímu rozdělení dvoufázové směsi po průřezu zařízení.S has a better distribution of the two-phase mixture along the cross-section of the device.

Těleso na obrázku 5 se skládá ze dvou nebo více symetricky umístěných těles, přičemž spodní těleso má uprostřed otvor, kte8 rým prochází část plyno-kapalinové směsi, která pak naráží na další menší těleso a je určeno pro zařízení větších průměrů. Má zajistit lepší rozdělení bublin plynu po průřezu zařízení.The body of Figure 5 consists of two or more symmetrically positioned bodies, the lower body having an opening in the middle through which a portion of the gas-liquid mixture passes, which then impinges on another smaller body and is intended for larger diameter devices. It is intended to ensure better distribution of gas bubbles along the cross-section of the device.

Claims

Apparatus for producing a homogeneous dispersion of a gas in a liquid with a large interphase surface, comprising an ejector comprising a nozzle, a suction part, a mixing tube and a diffuser, characterized in that at the outlet of the diffuser (6), i.e. 7) at a distance of 0 to 2 D, where D is the diameter of the device, a differently shaped ANALBZATED baffle is installed symmetrically in the ejector axis in the form of a differently shaped truncated cone.

2. Device according to claim 1, characterized in that the baffle is mounted on a vertical shaft which enables it to rotate about this vertical axis.