CS241033B2 - Gas mixting device - Google Patents
Gas mixting device Download PDFInfo
- Publication number
- CS241033B2 CS241033B2 CS806833A CS683380A CS241033B2 CS 241033 B2 CS241033 B2 CS 241033B2 CS 806833 A CS806833 A CS 806833A CS 683380 A CS683380 A CS 683380A CS 241033 B2 CS241033 B2 CS 241033B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- gas
- tube
- tubes
- space
- housing
- Prior art date
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 124
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 25
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N Methacrolein Chemical compound CC(=C)C=O STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Description
Vynález se týká zařízení pro rychlé a bezpečné míšení dvou plynů.
Při reakcích prováděných v plynné fázi je Často nutné smíchávat dva plyny. Příkladem takovýchto reakcí je oxidace v plynné fázi, která zahrnuje jako první stupeň míšení p.lynu, obsahujícího organickou sloučeninu, s plynem obsahujícím molekulární kyslík (včetně samotného molekulárního kyslíku). Mezi takovéto reakční postupy patří například způsob výroby ethylenoxidu z ethylenu, příprava anhydridu kyseliny malelnové z benzenu nebo uhlovodíků obsahujících 4 atomy uhlíku, příprava anhydridu kyseliny fialové z xylenu, propylenoxidu, akroleinu nebo akrylonitrilu z propylenu, kyseliny akrylové z akroleinu, butadienu z uhlovodíků obsahujících 4 atomy uhlíku, styrenu z ethylbenzenu, formaldehydu z methanolu, methakroleinu z isobutyleпи^.а.. kyseliny methakrylové z methakrolei- . nu.
Při míšení plynu, obsahujícího organickou sloučeninu, který se má oxidovat, s plynem obsahujícím molekulární kyslík, je nutno u takovýchto reakčních postupů plně respektovat meze hořlavosti směsi organické sloučeniny s molekulárním kyslíkem. 2 hlediska bezpečnosti je naprosto nutné kontrolovat směšovací- poměr těchto plynů takovým způsobem, aby složení plynné směsi, přiváděné do oxidační zóny, bylo mimo, meze hořlavosti. Během míšení plynu, obsahujícího organickou sloučeninu, s plynem obsahujícím molekulární kyslík, není ale možnézabránit místně a časově omezené tvorbě směsi, jejíž složení je v mezích hořlavosti.
Z výše uvedeného důvodu je velmi důležité provádět rychlé smísení těchto dvou plynů v mísící zóně takovým způsobem, áby se snížil objem plynové směsi, jejíž lokální složení leží v mezích hořlavosti, na co nejmenší míru.
Zařízení náležící do dosavadního stavu techniky se snaží dosáhnout stavu dokonalého smísení co nejrychlejším způsobem tak, že se jeden plyn rozdělí na větší množ-, ství proudů a takto rozdělený plyn se rozptyluje v druhém plynu, s nímž se má smísit, jak je to popsáno v japonských zveřejněných patentových přihláškách č. 4 362/ /1972. V zařízeních, kde se rozptylování dílčích proudů neprovádí, je jedním z možných způsobů směšování plynů postup, při kterém se přivádí jeden plyn jednou tryskou do druhého plynu, přičemž plyn vycházející z trysky se nechá narážet na přepážkovou soustavu, upravenou v dolní části trysky, aby tím došlo к rozptýlení vstřikovaného plynu.
V obou případech, které byly shora uvedeny, se použité plyny spolu smísí v trubkovém prostoru. К tomu, aby se připravila dokonale homogenní plynná směs, by měl být poměr délky (L) trubky к vnitřnímu průměru (D) trubky, tj. poměr L/D v rozmezí hodnot od asi 5 do asi 10, nebo i více.
V průmyslovém měřítku dochází к míšení velkých množství plynů (tzn. několik tisíc až několik desítek tisíc m3/h), přičemž dochází к velkým tlakovým ztrátám v potrubí, což je ekonomicky nevýhodné. Proto bývá vnitřní průměr potrubí zpravidla v rozmezí od 30 do 50 centimetrů a vzdálenost, která je nutná к získání dokonale homogenní plynné směsi, bývá v rozmezí od asi 1,5 do asi 5,0 metrů od místa, kde se oba plyny spolu kontaktují. Proto bude místně v tomto úseku 1,5 až 5 metrů vznikat plynná směs o složení spadajícím/ do mezí hořlavosti, což je spojeno s velkým nebezpečím.
Cílem vynálezu je vyřešit výše uvedené problémy související s míšením plynů a navrhnout zařízení pro bezpečné míšení plynů typu trubkového výměníku tepla, v němž by bylo využito vlastností trubek o malém průměru, kterými protéká jeden ze směšovaných plynů.
Podstata zařízení pro míšení plynů podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že je tvořeno svazkem trubek, přičemž ve stěně každé z těchto trubek je vytvořen přinejmenším jeden malý otvor, a tento svazek trubek je umístěn v plášti, který je opatřen na protilehlých koncích čelními deskami a uvnitř pláště je vytvořena dvojice trubkovnic, připevněná к protilehlým koncům svazku trubek, takže vnitřní prostor pláště je rozdělen umístěním těchto dvou trubkovnic na tři prostory. První je vytvořen mezi čelní deskou a první trubkovnicí, druhý prostor je omezen oběma trubkovnicemi a třetí prostor je vytvořen mezi druhou trubkovnicí a druhou čelní deskou. Trubky trubkového svazku ústí do prvního a třetího prostoru v plášti zařízení, vstupní hrdla pro přívod plynu ústí do prvního prostoru v navedeném plášti a další vstupní hrdlo pro druhý plýn ústí do druhého prostoru. Výstupní hrdlo pro odvod plynu z pláště zařízení jé vytvořeno Ve třetím prostoru v uvedeném plášti.
Při provádění míšení plynů v zařízení podle uvedeného vynálezu se dosáhne rychlého homogenního promísení těchto plynů bez nebezpečí výbuchu, přičemž současně tlaková ztráta v zařízení je poměrně malá. První plyn se vede trubkami trubkového svazku a druhý plyn se zavádí do uvedeného druhého prostoru, omezeného oběma trubkovnicemi, přičemž vniká do trubkového prostoru otvory ve stěnách trubek a tím dochází к rychlému a homogennímu promísení.
Ve výhodném provedení podle vynálezu jsou trubky tvořící svazek trubek vytvořeny jako prázdné trubky nebo trubky vyplněné pevnou náplní.
Vnitřní prostor každé z trubek tvořících trubkový svazek je ve výhodném provedení rozdělen dělící přepážkou, uspořádanou ve směru podélné osy trubky, na podélné
komůrky, a v každé z těchto komůrek je ve stěně trubky vytvořen malý otvor. Vnitřní průměr trubky nebo ekvivalentní průměr komůrek, vymezených v trubce dělicími přepážkami, je ve výhodném provedení maximálně 5 centimetrů.
Rovněž je výhodné, jestliže je druhý prostor, vymezený oběma trubkovnicemi, rozdělen dělící přepážkou, umístěnou v axiálním směru, tohoto prostoru, na jednotlivé komry, přičemž v každé z těchto komor je vytvořeno vstupní hrdlo pro přívod plynu.
Zařízení podle uvedeného vynálezu je konstruováno jako výměník tepla s pláštěm a svazkem trubek, v němž se účinně spolu smísí první plyn, přiváděný dovnitř trubek, s druhým plynem, přiváděným do prostoru vytvořeným pláštěm a vnějšími povrchy trubek trubkového svazku, přičemž druhý plyn vniká do každé z trubek malým otvorem, vytvořeným ve stěně každé trubky, čímž dochází к míšení uvnitř trubek o poměrně malém průměru. Tímto uspořádáním jsou podstatně omezeny všechny shora uvedené nedostatky zařízení náležících do dosavadního stavu techniky.
Trubky v počtu často několika desítek až několika set, které vytvářejí bezpečnou oblast míšení o dostatečně velkém objemu, jsou jednoduše sdruženy do formy trubkového svazku, čímž vytvářejí konstrukci typu výměníku tepla se svazkem trubek v plášti. U tohoto zařízení podle vynálezu bylo zjištěno, že tlaková ztráta, к níž dochází při průtoku plynů zařízením, je poměrně malá.
Všeobecně je známo, že při proudění plynu trubkou, je stupeň míšení dán hodnotou poměru L/D, tzn. poměrem délka trubky/ /vnitřní průměr trubky, což platí v případech, kdy je rychlost proudění trubkou v rozsahu turbulentního proudění, tj. jestliže Reynoldsovo číslo, dané vztahem:
vnitřní průměr trubky . průtoková rychlost plynu . hustota plynu___ viskozlta plynu má hodnotu alespoň 10 000.
Z výše uvedeného vyplývá, že míšením plynu v trubce, která má menší průměr, se dosáhne stejného stupně promísení při kratší délce trubky, jako míšením v trubce, která má větší průměr. To znamená, že míšení v trubce o menším průměru probíhá rychleji než míšení v trubce o větším průměru, čímž je možno zkrátit čas, popřípadě zkrátit oblast, kdy vzniká, resp. kde vzniká, místně směs s výše popsaným složením, spadajícím do mezí hořlavosti.
Rovněž je všeobecně známo, že meze hořlavosti soustavy tvořené organickou sloučeninou a molekulárním kyslíkem, jsou v trubce o menším průměru užší, než jsou meze hořlavostí u trubky s větším průměrem.
Toto je pravděpodobně způsobeno zvětšením účinné plochy stěny trubky, která zabraňuje spalovací reakci.
Vzhledem к výše uvedeným skutečnostem se bude při míšení organické sloučeniny s molekulárním kyslíkem v trubce o menším průměru rozsah výskytu místně nebezpečného složení směsi zmenšovat se zužujícími se mezemi hořlavosti, čímž se dosáhne větší bezpečnosti míšení ve srovnání s míšením v trubce o větším průměru.
Na přiložených výkresech je znázorněno zařízení podle uvedeného vynálezu a detaily jednotlivých provedení společně s výsledky a uspořádáním postupů míšení, popsaných v následujících příkladech, ve kterých je provedeno srovnání postupu míšení v zařízení podle vynálezu se zařízením podle dosavadního stavu techniky.
Na obr. 1 je znázorněn podélný řez rovinou procházející středovou osou zařízení pro míšení plynů podle vynálezu ve specifickém provedení, z něhož vyplývá princip t hoto zařízení, na obr. 2 je znázorněn příčný řez zařízením podél čáry II—II na obr. 1, na obr. 3a, 3b a 3c jsou znázorněna specifická provedení trubek v příčném řezu rovinou kolmou na osu zařízení, na obr. 4 je znázorněn příčný rez zařízením podle vynálezu ve specifickém provedení s trubkami a dělícími stěnami uvnitř pláště, rovinou kolmou к ose zařízení, na obr. 5 je znázorněn podélný řez mísícím zařízením s tryskou podle dosavadního stavu techniky rovinou procházející středovou osou mísiče, z něhož je patrný i princip míšení plynů v tomto provedení, a na obr. 6 je znázorněn graf, ve kterém jsou zaznamenány výsledky uvedené v tabulce č. 1.
Zařízení pro míšení plynů podle vynálezu je charakterizováno konstrukcí obdobnou konstrukci trubkového výměníku tepla s pláštěm. Mezi těmito dvěma konstrukcemi je však zásadní rozdíl spočívající v tom, že u zajízení podle vynálezu je v každé z trubek o malém průměru, které tvoří trubkový svazek, vytvořen malý otvor, jímž tekutina (plyn) proudí z oblasti vně trubek, která je omezena pláštěm, do každé z trubek tvořících trubkový svazek.
Jak je zřejmé z obr. 1 a 2 jsou trubky 1 uchyceny uvnitř pláště 3 pomocí trubkovnic 2 a 2a. Tím je vytvořen vně trubek 1 prostor 4, který je v plášti 3 oddělen trubkovnicemi 2, 2a od prostoru uvnitř trubek. Plášť 3 mívá zpravidla nástavné části За a 3b.
V příkladném provedení, znázorněném na obr. 1, jsou nástavné části За a 3b pláště 3 uzavřeny čelními deskami 5 a 5a. Je však též možné použít pláště 3 o stejném vnějším průměru jako má plynové potrubí, takže nástavné části За a 3b pláště 3 jsou součástí plynového potrubí.
V zařízení podle vynálezu je ve stěně každé z trubek 1 upraven malý otvor 6. Ačkoliv na obr. 1 je v každé trubce 1 vytvořen
В pouze jeden tento malý otvor, je možno v každé trubce vytvořit větší počet těchto otvorů, umístěných po obvodu trubky nebo ve směru osy trubky. Velikost neboli plocha otvorů a jejich počet Je možno vhodně volit tak, aby se získala míšením homogenní plynná směs v co nejkratší době. Maximálně je možno počet otvorů vytvořit tak, že se trubky trubkového svazku vyrobí ze sítového materiálu. Počet těchto malých otvorů je obvykle jeden až několik. Aby se dosáhlo homogenního promísení v trubce omezené délky, je nutné, aby otvory ve stěnách trubek byly vytvořeny v místech ležících co nejblíže tomu konci trubek, jímž do nich vstupuje plyn.
Vnitřní průměr, délka, počet a podobné charakteristiky každé trubky, která je částí trubkového svazku, se výhodně volí tak, aby byl plyn procházející trubkami ve stavu turbulentního proudění, tj. aby Reynold·· sovo číslo bylo alespoň 10 000.
Vnitřní průměr každé z trubek tvořících trubkový svazek nebo ekvivalentní průměr, definovaný vztahem:
. průřezová plocha rozděleného prostoru obvod průřezu prostoru, jenž je ve styku s plynem je v zařízení podle vynálezu, jak již bylo uvedeno, s výhodou maximálně 5 centimetrů, nejvýhodněji pak v rozmezí od 1 do 3 centimetrů.
Délka trubky se výhodně volí tak, aby hodnota poměru L/D( tzn. délka trubky/ /vnitřní průměr, byla alespoň 3. Zpravidla se délka trubky volí tak, aby hodnota poměru L/D byla v rozmezí od asi 10 do asi
15. Délk.u trubky se v zařízení podle uvedeného vynálezu rozumí vzdálenost mezi malým otvorem, vytvořeným ve stěně trubky, který leží nejblíže výstupnímu konci trubky, a výstupním koncem trubky. Je-li ve stěně trubky vytvořeno více otvorů, rozumí se délkou trubky vzdálenost od posledního otvoru к výstupnímu konci , trubky ve. směru proudění plynu.
Počet trubek tvořících trubkový svazek je obvykle v rozmezí od 50 do 1000.
U zařízení znázorněného na obr. 1 a 2 se první plyn, určený ke smísení, přivádí do zařízení vstupním hrdlem 7, prochází pláštěm ve směru šipek a pak trubkami, načež se odvádí výstupním hrdlem 8.
Druhý plyn, který se má smísit s prvním plynem, se přivádí vstupním hrdlem 9 do prostoru 4 uvnitř pláště 3, přičemž tento prostor je oddělen od prostoru uvnitř trubek trubkovnicemi 2 a 2a a stěnami trubek, tento druhý plyn vniká do trubek malými otvory 6; v trubkách se mísí s prvním plynem proudícím trubkami a směs plynů se odvádí výstupním hrdlem 8.
Buď první, nebo druhý plyn může být ve formě jedné složky nebo se může jednat o směs plynů. Například, je-li prvním plynem plyn obsahující molekulární kyslík, jedná se zpravidla o vzduch, tj. o směs molekulárního kyslíku, dusíku a vzácných plynů, nebo to může být směs vzduchu s ředícím plynem, jako například vodní pára nebo kysličník uhličitý. Je-li druhým plynem plyn obsahující organickou sloučeninu, může být tímto plynem směs s ředícím plynem.
Mísící zařízení podle vynálezu je obecně popisováno pro míšení dvou plynů, tj. prvního a druhého plynu, přičemž z těchto dvou plynů může vzniknout směs o složení v mezích hořlavosti. Z výše uvedeného vyplývá, že zařízení podle vynálezu je možno použít též pro přimíchávání třetího plynu, u něhož se nevyskytuje nebezpečí výbuchu v případě smíchání s prvním a druhým plynem. Například do rozsahu vynálezu rovněž spadá provedení zařízení, ve kterém se může třetí plyn, například ředící plyn, navíc přivádět vstupním hrdlem 7a, přičemž se provede smísení všech těchto tří plynů. Poněvadž v zařízení podle vynálezu se míšení uskutečňuje rychle, mohou nastat případy, kdy první a druhý plyn nevytvářejí směs o složení v mezích hořlavosti. Je samozřejmé, že i takovéto případy spadají do rozsahu vynálezu.
Jestliže nastává případ, kdy se mají spolu smísit plyn obsahující molekulární kyslík a plyn obsahující organickou sloučeninu (jejíž některé případy byly výše uvedeny), je možno s přihlédnutím к poměru množství plynů, dále к příslušným mezím hořlavostí а к dalším parametrům libovolně rozhodnout, který z těchto plynů se má přivádět do trubek jejich vstupními konci a který se má přivádět do pláště.
V příkladném provedení zařízení pro míšení plynů podle vynálezu jsou trubky trubkového svazku prázdnými trubkami, tj. trubkami bez náplně, přičemž jsou sdruženy do trubkového svazku upevněného, v trubkovnicích, jako je to znázorněno na obr. 1 a 2.
V jiném specifickém provedení zařízení podle vynálezu je možno použít plněných trubek, které jsou sdruženy do trubkového svazku. Pevná náplň vkládaná do trubek může být ve formě kuliček, sedel, kroužků, sít, plných nebo dutých tyčinek, nebo může mít Jiný tvar. Pevnou náplní se zde rozumí, kromě obvyklých náplní, rovněž deskové přepážky, vytvořené na vnitřních stěnách trubek. Použitím trubek plněných je možno dosáhnout rychlejšího míšení plynů a rovněž zvětšení účinné plochy stěn trubek, která přispívá к zabránění vzniku výbušné spalovací reakce.
Podle dalšího specifického příkladného provedení zařízení podle vynálezu je vnitřní prostor každé z trubek tvořících trubkový svazek rozdělen na několik podélných komůrek pomocí podélných dělicích stěn, uspořádaných v axiálním směru trubky, přičemž v každém příslušném úseku stěny trubky je vytvořen malý otvor, takže každá z uvedených podélných komůrek je spojena s prostorem 4 ' (viz obr. 1) otvorem. Na obr. 3a, 3b a 3c jsou znázorněny příčné průřezy tří takto upravených trubek, u kterých je vnitřní prostor trubek rozdělen na dva, tři a čtyři podélné komůrky dělícími přepážkami 19, 10a, 10b. Takovéto rozdělení vnitřku trubek dělícími přepážkami je výhodné v případě, kdy vnitřní průměr trubek není m ·-žno volit dostatečně malý, nebo je kromě toho nutno využít účinku trubky s malým průměrem.
Kromě těchto různých možných řešení trubkového svazku je možno rovněž jinak volit uspořádání prostoru 4 uvnitř pláště (viz obr. 1 a 2).
Na obr. 4 je znázorněn specifický příklad takového provedení zařízení podle vynálezu v příčném řezu. U tohoto provedení je prostor 4 uvnitř pláště rozdělen na několik p .dělných komor (ve znázorněném příkladu provedení na čtyři komory 4a, 4b, . 4c a 4d) dělicími přepážkami, uspořádanými v axiálním směru (ve znázorněném provedení dělící přepážky 11, 11a) a v každé z těchk -mor jsou upravena vstupní hrdla 9 pro přívod plynu, ve znázorněném provedení hrdla 9a, 9b, 9c a 9d. Takovéto rozdělení prostoru 4 uvnitř pláště je výhodné proto, že zamezuje kalánkovému proudění plynu a podporuje rovnoměrné rozptýlení plynu.
Na obr. 5- je znázorněno uspořádání zařízení pro míšení plynů s tryskou 13 v potrubí 12 sloužící jako srovnávací zařízení (viz srovnávací příklad).
Na obr. 6 je znázorněn- - graf závislosti koncentrační odchylky na místě v mísící zóně, přičemž na ose x je vynesen poměr a/R, kde r znamená vzdálenost místa odběru vzorku uvnitř trubky od jejího středu a R je vnitřní poloměr malých trubek, a na ose y je koncentrační odchylka daná vztahem:
kde c je daná koncentrace a c je průměrná koncentrace, přičemž křivka 14 · se vztahuje · k průběhu míšení v zařízení podle vynálezu a křivka .15 se vztahuje k míšení v zařízení podle dosavadního' stavu techniky, které je zobrazeno na obr. 5. Podrobnosti k těmto grafům budou uvedeny v následujících příkladech míšení plynů v zařízení podle vynálezu a ve srovnávacím zařízení.
Příklad
Podle tohoto příkladu provedení bylo převedeno míšení plynů za použití zařízení pro míšení plynů podle vynálezu typ výměníku tepla s trubkovým svazkem umístěným v plášti, které obsahovalo 37 trubek malého průměru. Každá z trubek měla vnitřní průměr 10 milimetrů a délku 400 miliяг
IG metrů, přičemž ve vzdálenosti 50 milimetrů cd vstupního konce trubky byl vytvořen οίνον o průměru 2 milimetry. Vnitřní průměr pláště byl 146 milimetrů.
Jako prvního a druhého plynu bylo- použitá vzduchu. Do druhého plynu bylo- -přidáno malé objemové množství (3 %] indikačního plynu (methanu), aby bylo možno vyhodnotit stupeň smísení plynů.
R^t^lhlo^st proudění - prvního plynu trubkami o malém průměru byla 35 mz3, zatímco rychlost druhého plynu procházejícího malým otvorem a ' zaváděného do druhého prostoru uvedeného zařízení byla 75 m/s. Tep-, ' lota obou plynů byla 35 °Č. Míšení plynů bylo měřeno u všech trubek ve vzdálenosti 370 milime-trů od vstupního konce trubky, tzn. 320 milimetrů od malého otvoru.
Při temto míšení nebyly zaznamenány žádné rozdíly v - rozložení koncentrace a v průměrné koncentraci indikačního plynu v trubkách, které by vyplývaly z - polohy trubek v trubkovém svazku, tzn. mezi trubkou, umístěnou uprostřed pláště ' a trubkami na? cházejícími se - u stěny pláště.
Vzorky smíšených plynů byly -odebírány na pěti odběrních místech, včetně středu každé trubky, přičemž byla stanovena koncentrace indikačního plynu. Jako výsledek těchto stanovení bylo zjištěno, že rozdíl koncentrace, v každém odběrovém - místě byl u všech trubek v mezích + 2 %, vztaženo na střední objemovou koncentraci ve všech trubkách, která činila 0,24%. Získané vý- , sledky - jsou uvedeny v tabulce 1 a graficky . znázorněny na obr. 6, viz křivka 14. Končentrace indikačního plynu byla zjišťována ply- .
novou chromatografií.
V tabulce 1 a na obr. 6 znamená R vnitřní poloměr malých trubek a r je vzdálenost místa odběru vzorku uvnitř trubky od jejího středu.
Střední koncentrací indikačního , plynu - se zde rozumí místní průměrná koncentrace.
Srovnávací příklad
V tomto srovnávacím příkladu bylo použito zařízení pro míšení plynů v provedení s tryskou, které sestává z trysky 13 o vnitřním průměru 68 milimetrů pro přívod plynu, která je umístěna v ocelovém potrubí 12 o vnitřním průměru - 305 milimetrů, jak je patrné z obr. 5.
Jako prvního plynu bylo v tomto provedení - použito vzduchu, přiváděného rychlostí 35 m/s ve směru zleva doprava v uvedeném potrubí (viz obr. 5J. Druhý plyn byl upraven přimíšením methanu jakožto indikačního - plynu do vzduchu, přičemž objemová koncentrace methanu byla 3 % a tento plyn byl přiváděn tryskou rychlostí 75 m/s v ústí trysky v protisměru vzhledem ke směru proudění prvního plynu. Teplota prvního a druhého plynu byla 35 °C. Obdobně jako v předchozím příkladu byly - odebrány vzorky plynné směsi ve vzdálenosti 320 milimetrů od zaústění trubky ve směru proudění prvního plynu, a stanovena koncentrace indikačního plynu. Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 1 a vyneseny graficky v diagramu na obr. 6, viz křivka 15, přičemž R znamená vnitřní poloměr ocelového potrubí а г má stejný význam jako je uvedeno shora. Průměrná objemová koncentrace indikačního plynu byla 0,20 °/o. Při poměru L/D rovném přibližně jedné nedochází téměř к míšení obou plynů ani ve vzdáleností 320 mm od zaústění trysky ve směru proudění.
Tabulka 1
Výsledky zkoušek míšení z příkladu a srovnávacího příkladu
Místo měření r/R
Koncentrace Průměrná c — c indikačního plynu c koncentrace ~~ (obj. °/o) indikačního plynu c (0/01 (obj. %]
Příklad
0,8 | 0,241 | 0,24 | 0,4 |
0,4 | 0,245 | 2,1 | |
0,0 | 0,244 | • | 1,7 |
-0,4 | 0,237 | -1,2 | |
—0,8 | 0,239 | -0,4 |
Srovnávací příklad
0,95 | 0,070 | 0,29 | —75,9 |
0,84 | 0,104 | -64,1 | |
0,70 | 0,194 | —33,1 | |
0,55 | 0,318 | 9,7 | |
0,0 | 0,705 | 143,1 | |
—0,55 | 0,469 | 61,7 | |
—0,70 | 0,328 | 13,1 | |
—0,84 | 0,159 | —45,2 | |
-0,95 | 0,094 | —67,6 |
PŘEDMĚT
Claims (5)
1. Zařízení pro míšení plynů, vyznačující se tím, že je tvořeno svazkem trubek (1), přičemž ve stěně každé z těchto trubek (1) je vytvořen přinejmenším jeden malý otvor (6), a tento svazek trubek (1) je umístěn v plášti (3), který je opatřen na protilehlých koncích čelními deskami (5, 5a), a uvnitř pláště (3) je vytvořena dvojice trubkovnic (2, 2a) připevněná к protilehlým koncům svazku trubek (1), takže vnitřní prostor pláště (3) je rozdělen umístěním těchto dvou trubkovnic na tři prostory, první je vytvořen mezi čelní deskou (5) a trubkovnicí (2), druhý prostor (4) je omezen oběma trubkovnicemi (2, 2a), a třetí jě vytvořen mezi trubkovnicí (2a) a čelní deskou (5a), přičemž trubky (1) ústí do prvního a třetího prostoru v plášti (3), vstupní hrdlo (7, 7a) pro přívod plynu ústí do prvního prostoru v uvedeném plášti (3)' a další vstupní hrdlo (9) pro plyn ústí do dru hého prostoru (4) v plášti (3), a výstupní hrdlo (8) pro odvod plynu z pláště (3) je vytvořeno ve třetím prostoru v uvedeném plášti (3).
2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se
VYNALEZU tím, že trubky tvořící svazek trubek (1) jsou vytvořeny jako prázdné trubky nebo trubky vyplněné pevnou výplní.
3. Zařízení podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní prostor každé z trubek (1), tvořících trubkový svazek, je rozdělen dělicí přepážkou (10, 10a, 10b), uspořádanou ve směru podélné osy trubky,, na podélné komůrky, a v každé z těchto komůrek je ve stěně trubky (1) vytvořen malý otvor (6).
4. Zařízení podle některého z bodů 1 až
3, vyznačující se tím, že vnitřní průměr trubky (lj nebo ekvivalentní průměr komůrek vymezených v trubce (1) dělicími přepážkami (10, 10a, 10b), je maximálně 5 centimetrů.
5. Zařízení podle některého z bodů 1 až
4, vyznačující se tím, že druhý prostor (4) v plášti (3), vymezený oběma trubkovnicemi (2, 2a), je rozdělen dělící přepážkou (11, 11a), vytvořenou v axiálním směru tohoto prostoru, na jednotlivé komory, přičemž v každé z těchto komor je vytvořeno vstupní hrdlo (9, 9a, 9b, 9c, 9d) pro přívod plynu.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54130414A JPS5811247B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | ガス混合装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS683380A2 CS683380A2 (en) | 1985-06-13 |
CS241033B2 true CS241033B2 (en) | 1986-03-13 |
Family
ID=15033683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS806833A CS241033B2 (en) | 1979-10-09 | 1980-10-09 | Gas mixting device |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5811247B2 (cs) |
CS (1) | CS241033B2 (cs) |
DD (1) | DD153521A5 (cs) |
DE (1) | DE3037817A1 (cs) |
FR (1) | FR2467015B1 (cs) |
GB (1) | GB2061744B (cs) |
YU (1) | YU41219B (cs) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2120113B (en) * | 1982-05-13 | 1985-10-09 | Komax Systems Inc | Mixing in flow |
RU2151989C1 (ru) * | 1998-11-30 | 2000-06-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью Многопрофильное предприятие "Кварк" | Тепломассообменник |
JP4160213B2 (ja) | 1999-08-23 | 2008-10-01 | 株式会社日本触媒 | 接触気相酸化反応用のガスの混合方法およびその装置 |
US6607006B2 (en) | 2001-07-10 | 2003-08-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Amplitude attenuation of time-variant properties of fluid streams |
JP4601326B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2010-12-22 | 株式会社石本建築事務所 | 空調用チャンバ |
JP5094203B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2012-12-12 | 三菱レイヨン株式会社 | ガス混合器、気相接触酸化反応の原料ガスの製造方法 |
JP6458487B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2019-01-30 | 三菱ケミカル株式会社 | 可燃性ガスと酸素含有ガスの混合方法 |
WO2016108289A1 (ja) * | 2014-12-29 | 2016-07-07 | 若菜 貝塚 | 混合・分散方法及び装置 |
CN106268192B (zh) * | 2016-09-19 | 2023-02-07 | 北京安好嘉兴科技开发有限公司 | 含硫气体脱硫装置 |
CN113083046B (zh) * | 2021-03-09 | 2022-07-22 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种混合气体制备装置和充气方法 |
US20250196075A1 (en) | 2022-04-27 | 2025-06-19 | Wacker Chemie Ag | Devices and methods for mixing gases |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR660845A (fr) * | 1927-09-30 | 1929-07-17 | Perfectionnements aux appareils mélangeurs | |
FR1045560A (fr) * | 1949-03-01 | 1953-11-30 | Services Publics Et D Ind Soc | Mélangeur de gaz |
AT195406B (de) * | 1955-10-01 | 1958-02-10 | Chemie Linz Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Gasen oder Flüssigkeiten untereinander |
FR1267290A (fr) * | 1960-06-09 | 1961-07-21 | Saint Gobain | Dispositif de mélange de fluides |
BE708107A (cs) * | 1966-12-19 | 1968-06-18 | ||
GB1174654A (en) * | 1967-04-06 | 1969-12-17 | Zink Co John | Apparatus for Mixing Fluids |
GB1262436A (en) * | 1970-04-03 | 1972-02-02 | Shell Int Research | Apparatus for mixing two gas streams |
JPS4892562U (cs) * | 1972-02-05 | 1973-11-06 | ||
US3911804A (en) * | 1974-05-20 | 1975-10-14 | William K Y Tao | Air mixing device |
-
1979
- 1979-10-09 JP JP54130414A patent/JPS5811247B2/ja not_active Expired
-
1980
- 1980-09-30 YU YU2486/80A patent/YU41219B/xx unknown
- 1980-10-07 DE DE19803037817 patent/DE3037817A1/de active Granted
- 1980-10-08 GB GB8032474A patent/GB2061744B/en not_active Expired
- 1980-10-09 DD DD80224439A patent/DD153521A5/de not_active IP Right Cessation
- 1980-10-09 CS CS806833A patent/CS241033B2/cs unknown
- 1980-10-09 FR FR8021610A patent/FR2467015B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS683380A2 (en) | 1985-06-13 |
DD153521A5 (de) | 1982-01-13 |
JPS5811247B2 (ja) | 1983-03-02 |
GB2061744A (en) | 1981-05-20 |
YU248680A (en) | 1983-10-31 |
DE3037817A1 (de) | 1981-04-23 |
GB2061744B (en) | 1983-06-22 |
DE3037817C2 (cs) | 1990-10-04 |
JPS5653733A (en) | 1981-05-13 |
FR2467015B1 (fr) | 1988-07-08 |
FR2467015A1 (fr) | 1981-04-17 |
YU41219B (en) | 1986-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CS241033B2 (en) | Gas mixting device | |
CN101304804B (zh) | 插入反应器中或与反应器组合的流体混合装置 | |
JP3645581B2 (ja) | ガスの乱流混合装置およびガスの乱流混合方法 | |
KR100431367B1 (ko) | 열교환 장치 및 그 사용 방법 | |
US7833488B2 (en) | Process vessel with integral evaporator | |
EP2125177B1 (en) | Low-pressure-drop mixing device and method for the mixing of two gases/vapours | |
MX165662B (es) | Mezclador y distribuidor de gas para reactor | |
FI83628C (fi) | Foerfarande och anordning foer framstaellning av syntesgas genom foerbraenning. | |
JP5523100B2 (ja) | 混合ゾーンを有する熱交換型反応器 | |
JP2007521944A (ja) | マイクロチャネル内の現位置混合 | |
JP2016041426A (ja) | モジュール式リアクタ | |
US3706534A (en) | Mixing nozzle for gases | |
US4408892A (en) | Apparatus for increasing the homogeneity of a fluid flow in a pipe | |
KR20030022114A (ko) | 발열 기상 반응을 행하기 위한 관형 반응기 | |
US6989131B2 (en) | Catalytic reactor with integral evaporator | |
US20100137670A1 (en) | Process and apparatus for injecting oxygen into a reaction gas flowing through a synthesis reactor | |
RU2348451C2 (ru) | Аппарат для проведения газожидкостных каталитических реакций (варианты) | |
JPH06170197A (ja) | 流体混合装置 | |
JPH0466610B2 (cs) | ||
BR0315333B1 (pt) | Método para realizar reações de oxidação fortemente exotérmicas em condições pseudo-isotérmicas | |
US4097242A (en) | Sulfonation apparatus | |
US8475728B2 (en) | Device for mixing gas and for distributing the resulting mixture to the inlet of a catalytic reactor | |
SU1699593A1 (ru) | Многотрубный пленочный реактор | |
JP2010158650A (ja) | 微小合流路構造及びマイクロリアクター | |
PL185420B1 (pl) | Urządzenie do mieszania gazów reagujących chemicznie |