CS241481B2

CS241481B2 - Two phases sputtering device

Info

Publication number: CS241481B2
Application number: CS812355A
Authority: CS
Inventors: Wit Willem De; Winfried J W Vermijs
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1986-03-13
Also published as: AU538754B2; CU35439A; ZA811938B; BR8107946A; ES267981Y; US4465832A; NL8001874A; WO1981002855A1; EP0037156A1; EP0037156B1; NO813963L; DE3164391D1; YU82181A; PL134062B3; YU41374B; RO85210A; JPS57500322A; JPS644822B2; RO85210B; CS235581A2

Description

Vynález se týká zařízení к rozprašování dvou fází. Toto zařízení je vhodné pro rozprašování kapaliny prostřednictvím plynu do fluidizované vrstvy pevného materiálu.

Zařízeni, které sestává z trubky, přivádějící kapalinu, jež je koncentricky uspobádána v trubce přivádějící plyn, přičemž čele trubky přivádějící kapalinu a vnitrní stěna části trubky přivádějící plyn, přečnívající čelo trubky přivádějící kapalinu, jsou zkoseny pod úhlem 70 až 90°, takže mezi čelem a stěnou se vytvoří kuželový kanálek a tato vnitrní stěna je zaoblením připojena к vnitrní stěně výstupního kanálku, vytvořeného koaxiálně vzhledem к trubce přivádějící kapalinu, přičemž nejmenší vnitrní průměr tohoto kanálku je 1 až l,6x větší než vnitřní ústí trubky přivádějící kapalinu a 2,5 až lOx větší než poloměr zaoblení zaoblené části podle známého stavu techniky z amerického patentového spisu číslo 4 109 090.

Za využití tohoto zařízení se může rozstřikovat větší množství kapaliny při poměrně nízké rychlosti plynu. To má zvláštní význam při rozprašování kapaliny do fluidizované vrstvy pevné látky, jelikož při použití nízké výtokové rychlosti dojde к menšímu rozprašování pevné látky, takže doba prodlevy pevné látky ve fluidizované vrstvě se zvýší. Kromě toho je použití nízkých rychlostí plynu energeticky výhodnější.

Známých rozprašovačů se kromě jiného používá při granulaci močoviny nebo hnojiv, jako například dusičnanu amonného, do fluidizované vrstvy a pro přípravu rnelaminu rozprašováním močoviny do fluidizované vrstvy inertního nebo katalyticky účinného materiálu prostřednictvím amoniaku nebe- směsi amoniaku a oxidu uhličitého.

Při určitých způsobech rozprašování se zjistilo, že к určitému opotřebování rozprašovače dochází v důsledku citlivosti rozprašovače na odchylky od optimálního tvaru.

Menší odchylky od tohoto tvaru nebo změny pracovních podmínek způsobují erozi výpustného otvoru rozprašovače, když se ho používá к rozprašování kapaliny do fluidizované vrstvy pevného materiálu.

S překvapením se nyní zjistilo, že příčinou tohoto jevu je skutečnost, že již malé změny tvaru nebo provozních podmínek mění proudění ve výstupním kanálku tak, že proud, vystupující z kanálku, se odtrhává od stěny kanálku. Statický tlak podél stěn je pak nižší než v prostoru obklopujícím rozprašovač, v důsledku toho pevná látka z fluidizované vrstvy je nasávána do výstupního kanálku a eroduje stěnu ve víření, ke kterému dochází podél stěny.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení к rozprašování dvou fází sestávající z trubky pro kapalinu, jež je souose umístěna v trubce pro plyn, kde čelo trubky pro kapalinu a vnitřní stěna části trubky pro plyn přečnívající čelo trubky pro kapalina jsou zkoseny pod úhlem 70 až 9G^:, takže mezi čelem trubky pro kapalinu a vnitřní stěnou trubky pro plyn vzniká kuželovitý kanál a vnitřní stěna přechází do vnitrní stěny výstupního kanálu souose uspořádaného vzhledem к trubce pro kapalinu zaoblením. přičemž vnitřní průměr výstupního kanálu je 1 až l,6krát větší než vnitrní průměr výstupního hrdla trubky pro kapalinu a 2.5 až lOkrát větší než poloměr zaoblení, podle vynálezu, jehož podstatou je, že výstupní kanál je ve směru proudění kuželovité zúžen.

Zúžení kanálku vytváří zvýšení tlaku podél stěny, přičemž tento nárůst tlaku způsobuje za všech okolností, že tlak alespoň v místě, kde prostředí opouští trysku, je větší než tlak v okolí trysky. Nemůže pak docházet ke zpětnému proudění pevné látky z fluidizované vrstvy do kanálku. Je však třeba dbát toho, aby nejmenší průměr zúžené části nebyl menší než vnitřní průměr ústí trubky přivádějící kapalinu, aby se zabránilo opotřebení způsobenému prouděním kapaliny podél stěny trysky.

Obecně postačí, aby pouze zakončení výstupního kanálku rozprašovače bylo opatřeno zúženou částí, přičemž kuželovité zúžená část výstupní trysky je připojena válcovitou částí к zaoblenému přechodu na vnitřní stěně trubky přivádějící plyn. Jestliže by v tomto případě došlo přece jen к místnímu částečnému vakuu, podél stěny trysky, bylo by presto zabráněno zpětnému proudění prostředí z okolního prostoru do kanálku, tlakem převažujícím na konci kanálku.

Kuželovité zúžená část výstupního kanálku může sestávat z prstence nasazeného do válcovitého kanálku. V tomto případě může být prstenec z tvrdšího materiálu než ostatní časti rozprašovače. S výhodou se výstupní kanálek a zúžená čásr vyrábějí z jednoho kusu.

Aby se dosáhlo účinku pcdle vynálezu, postačí, aby poměr mezi nejmenším a největším průměrem kuželovité zúžené části byl mezi 0,85 a 0,95. S výhodou je vrcholový úhel kuželovitého povrchu, tvořeného stěnou kuželovité zúžené části, velen mezi 5 až 90°, zvláště 15 až 45°. Při takových úhlech se dosahuje optimálního rozprašování.

V zařízení podle vynálezu se používá s výhodou takového množství plynu, aby za provozních podmínek byla výstupní rychlost plynu 20 až 400 m . s~^l, s výhodou 40 až 120 m.s“¹, aby se zabránilo desintegraci částic.

Zařízení podle vynálezu se používá pro rozprašování kapalných materiálů do fluidizované vrstvy pevných částic. Výraz „kapalný materiál·' zahrnuje nejen kapalné roztoky, jako například ve vodě, v organických rozpouštědlech, ve vodných roztocích, roztavené sloučeniny nebo látky ztekucené

BAD ORIGINÁL g.

zahříváním a emulze ve vodné nebo v organické fázi, ale také suspenze pevných látek v kapalině. Jakožto příklady se uvádí voda, mléko, odpadní voda obsahující organické sloučeniny v roztoku, toluen, ethylacetát, glycerin, ropné frakce, palivový olej a jiná kapalná paliva, laky, roztavená močovina nebo síra, roztavené polymery a jiné látky známé pracovníkům v oboru.

Zařízení podle vynálezu je důležité kromě jiného pro rozprašování paliva nebo odpadních látek do fluidizované vrstvy spalovací jednotky, nebo pro hydrogenaci nebo zplynování ropy. Zařízení podle vynálezu je obzvláště vhodné pro rozprašování močoviny roztavené do fluidizované vrstvy inertního nebo katalyticky účinného materiálu, jak je běžné při přípravě melaminu nebo kyanurové kyseliny. V tomto případě je použitým rozprašovacím plynem amoniak nebo směs amoniaku a oxidu uhličitého. Teplota roztavené močoviny je alespoň 133 ^CC a ve většině případů je 135 až 150 °C. Teplota plynu nemá rozhodující význam a je zpravidla 20 až 400 °C.

Kromě toho je zařízení podle vynálezu vhodné pro přípravu granulek ze ztekucenéh-o materiálu, který je schopen ztuhnutí rozstřikováním tohoto materiálu do fluidizované vrstvy předem připravených granulek. Jakožto příklady vhodných materiálů se uvádějí roztavená močovina, síra, dusičnan amonný, NPK hnojivá, dusičnan vápenatý a podobné látky.

Rychlost, kterou kapalina opouští přiváděči trubku a mísí se s rozprašovacím plynem, se může měnit v širokých mezích a je jmenovitě 10 až 200 cm.s⁴ a s výhodou 50 až 150 cm . s~’.

Množství používaného plynu je takové, aby hmotnostní poměr zaváděného plynu za jednotku času a kapaliny byl 0,1 až 1,0 a s výhodou 0,2 až 0,5. Může se použít většího množství plynu, není to však nutné. Rychlost, kterou plyn opouští otvor rozprašovače za pracovních podmínek, se může měnit v širokých mezích. Užitečné jsou rychlosti 20 až 400 m.s^-1, přednost se dává rychlosti plynu 40 až 120 m.s^-1 a především 60 až 90 m . s^-1.

Jestliže se rozprašuje močovina do fluidizované vrstvy katalyticky účinných částic, musí být rychlost plynu nižší než 120 m.s^-1 a s výhodou nižší než 100 m . s,, aby se předešlo desintegraci částic.

Jestliže se zařízení používá pro přípravu granulí ztekuceného materiálu, který je schopen ztuhnutí, může se použít větší rychlosti plynu, až do 400 m.s'¹.

Použitím zařízení podle vynálezu se může rozstřikovat větší množství kapaliny, například 500 a, 4 500 kg za hodinu, prostřednictvím poměrně malého množství rozprašovacího plynu, dokonce při výstupní rychlosti proudění plynu menší než 100 m.s^-1. Rozprašovač vykazuje malé opotřebení a nevykazuje snadné ucpávání.

Zařízení podle vynálezu má výraznou výhodu zvláště se zřetelem na toto ucpávání. Jakkoliv jsou nejrůznější aparatury vhodné pro rozprašování, například rozprašování vody, paliva nebo laku do volného prostoru, je velká potřeba spolehlivých rozprašovačů, které i při velké kapacitě jsou schopny rozprašovat kapalinu do fluidizované vrstvy za použití nízkých rychlostí plynů. Rozprašovačů se může užitečně využít v jednotkách pro sušení s fluidizovanou vrstvou a v granulátorech s fluidizovanGu vrstvou, například pro granulaci močoviny nebo hnojiv a pro vsřikování paliva nebo odpadní vody do spalovacích jednotek s fluidizovanou vrstvou. Rozprašovače jsou také velice vho-dné pro rozprašování rozlavené močoviny do fluidizované vrstvy inertních nebo katalyticky účinných částic prostřednictvím amoniaku nebo směsi amoniaku s oxidem uhličitým, jak je běžné při přípravě melaminu na bázi močoviny.

Jakožto rozprašovacího plynu se může použít nejrůznějších plynů nebo směsí plynů. Jakožto příklady se uvádějí vedík, vzduch, kyslík, nižší uhlovodíky, vzácné plyny, οχιά uhličitý, dusík, amoniak a pára. Volba plynu závisí na typu rozprašované látky a na provádění způsobu. V případě potřeby se plyn může chladit nebo naopak predehrívat.

Vynález je objasněn se zřetelem na provedení příkladně znázorněné na výkresech. Jednotlivé obr. mají tento význam:

obr. 1 je podélný řez rozprašovačem, jehož tryska je znázorněna v původním stavu, v pravé části obr. a po úpravě podle vynálezu v levé části obr.;

obr. 2 znázorňuje podélný rez stěnou výstupní trysky v jejím původním stavu s grafem znázorňujícím průběh tlaků podél stěny při různém zatížení;

obr. 3 až 6 znázorňují podélné řezy různých provedení podle vynálezu s příslušnými grafy;

obr. 7 je podélný řez rozprašovače.

Rozprašovaná kapalina se přivádí trubkou 1, jejíž čelo 2 je zkoseno pod úhlem 80° do boku rozprašovače. Kolem trubky 1 je koncentricky uspořádána trubka 3 přivedu plynu, jež mírně přečnívá trubku 1 a přechází do trysky 4, jejíž vnitrní stěna má rovněž úkos 80° vůči ose rozprašovače. Tryska má výstupní otvor 5, který uvnitř přechází do zkosené vnitrní stěny trysky zaoblením 6. Vnitřní průměr trubky 3 je větší než vnější průměr trubky 1, takže přiváděný plyn prochází mezikrn.hovým kanálkem 7 mezi těmito trubkami, kuželovitým kanálkem 8 mezi čelem 2, vnitrní stěnou trysky a výstupním otvorem 5 spolu s přiváděnou kapalinou například do reaktoru, čímž se rozpráší.

V příkladě provedení je průměr přívodní trubky 1 kapaliny 32 mm. Průměr výstupního otvoru 5 trysky na pravé straně

BAD ORIGINÁL d obr. 1, který ukazuje provedení známé ze stavu techniky, je 38 mm. U této kontrakce je výstupní otvor válcovitého tvaru. U provedení podle vynálezu na levé straně obr. 1 je výstupní otvor ve směru proudění kuželovité zúžený. Nejmenší průměr této zúžená části 9 v příkladu provedení je 32 až 36 mm. Zaoblení δ je provedeno rádiusem 9 mm.

Rozprašovač podle vynálezu na obr. 7 sestává z přívodní trubky 21 kapaliny, která tvoří válcovitý kanálek 22 pro kapalinu a končí ústím 23, které je kolmé ke směru proudění. Celo 24 trubky 1 je zkosené pod úhlem a‘ vůči směru proudění. Vnější okraj této čelní plochy je s výhodou mírně vypukle zakřivený nebo· zaoblený. Úhel a' má být mezi 70 a 90°.

Trubka 26 je vedena koaxiálně k výstupnímu kanálku 31, takže mezi oběma trubkami je vytvořen mezikruhový kanál 27 pro přívod plynu. V oblasti mírně přesahující konec trubky 21 se trubka 26 zužuje, takže vytváří vnitřní kuželovou plochu 22 pod úhlem a vůči ose rozprašovače. Tato plocha přechází vypukle zakřiveným přechodem 29 do krátkého válcovitého výstupního kanálku 31, tvořeného· zakončením 30 trubky 23. Tento výstupní kanálek 31 je souosý s přívodní trubkou 21 a má výstupní otvor 32 v rovině kolmé k její ose. Úhel a má být podobně mezi 70 a 90°.

Čelo 24 přívodní trubky 21 kapaliny a vnitřní kuželová plocha 28 přívodní trubky 2S tvoří mezikruhový kanálek, který se zužuje směrem k ose rozprašovače ve směru proudění a má vrcholový úhel nebo průměrný vrcholový úhel 140 až 180°.

Vnitřní plocha trubky 26 plynu může být mírně koiikávně zaoblena.

Výraz ..průměrný vrcholový úhel“ znamená průměrnou hodnotu úhlů 2 a a 2a‘. Jestliže je úhel «, popřípadě a 70° nebo menší, je kapacita rozprašovače omezená, zatímco jestliže je úhel a nebo a‘ 90° nebo větší, je rozprašovač náchylný k extrémní turbulenci v proudění plynu. Dává se přednost rozprašovačům, kde průměrná hodnota úhlů a a a je mezi 75 a 87,5°. Zvlášť dobrých výsledků se dosahuje, jestliže tento průměrný úhel je mezi 77,5 až 82,5°.

„Průměrný vrcholový úhel“ je pak příslušně s výhodou mezi 150 až 175° a nejvýhodněji mezi 155 a 165°.

Je výhodné zvolit úhly a a a ¹ tak, aby a . byl větší než a' a rozdíl aby činil méně než 5°. Zvláštní přednost má provedení, kdy a i a‘ jsou stejné nebo v podstatě stejné, takže zužující se mezikruhový kanálek 33 má v podstatě rovnoběžné stěny. To znamená, že ve výhodném provedení rozprašovače podle vynálezu, má mezikruhový kanálek, jímž se plyn pohybuje směrem k ose rozprašovače, v podstatě rovnoběžné stěny a má vrcholový úhel mezi 150 a 175° a nejvýhodněji 155 až 165°.

V tomto výhodném provedení se k účinnému rozprášení spotřebuje poměrně málo plynu a nebezpečí vzniku turbulence v proudu plynu ve výstupním otvoru rozprašovače je obzvláště malé. To je zvlášť důležité u rozprašovačů, používaných k rozprašování kapalin do fluidizované vrstvy pevných částic.

Přívodní trubka 21 kapaliny je podle známého stavu techniky připojena k přívodní trubce 36 kapaliny svařováním nebo nýtováním, což je ve znázorněném provedení zajištěno svařovaným vnějším pláštěm 37, takže je vytvořen prostor 33, který může být vyplněn tepelně izolačním materiálem, nebo ho může být s výhodou využito k protékání teplosměnným činidlem nebo k elekirickému vytápění systému. Tato trubka 36 je připojena k zařízení pro dodávání kapaliny potrubím, které na obrázku není znázorněno.

Trubka 23 může být připojena k trubce 39, spojené se zařízením pro· dodávání plynu.

V rozprašovači podle obr. 1 má přívodní trubka kapaliny tlustší konec a mezikruhový kanál 27 přívodu plynu vede do části 35 o menším průřezu.

Výstupní kanálek 31 je poměrně krátký; ve většině případů má koncová část 30 trubky pro přívod plynu délku pouze 1/5 až 1/2 průměru výstupního· otvoru 32. Jestliže je výstupní kanálek 31 delší, je nebezpečí, že stěna koncové části 30 trubky bude zvlbčcvána kapalinou. Rozprašování některých kapalin, například roztavené močoviny nebo roztoku solí, může způsobovat korozi. V každém případě má výstupní otvor rozprašovače nejmenší průměr výstupního kanálku 21.

Popřípadě může být přívodní trubka 21 vytvořena tak, že válcovitý kanálek 22 pro přívod kapaliny se mírně rozšiřuje nebo zužuje ke konci ústí 23, výskytu turbulence v proudění kapaliny se však musí zabránit.

Průměr výstupního otvoru 32 rozprašovače je 1,0 až l,6násobek a s výhodou 1,1 až l,3násobek průměru ústí 23 přívodní trubky kapaliny⁷.

Jestliže je výstupní otvor rozprašovače příliš malý, je stěna výstupního kanálku navlhčována kapalinou a jestliže je otvor příliš velký, je rozprašování špatné, a nebo je k rozprašování potřeba velkých množství plynu nebo příliš velkých rychlostí plynu.

Vzdálenost mezi povrchem čela 24 a vnitřní kuželovou plochou 28, definující zužující se mezikruhový kanálek 33, musí být taková, aby plocha průřezu, jež je k dispozici pro průchod plynu, byla stejná nebo větší než plocha výstupního otvoru rozprašovače. Jestliže tudíž plyn prochází mezikruhovým kanálkem 33 a výstupním kanálkem 31 k výstupnímu otvoru 32, musí mít nezměněnou nebo zvyšující se rychlost. Je výhodné, aby rychlost vzrůstala, a proto plocha průbad originál

řezu mezikruhového kanálku 33 je s výhodou větší než plocha průřezu výstupního otvoru rozprašovače.

Plocha průřezu zužujícího se mezikruhového kanálku 33 se považuje obecně za plochu průřezu v kanálku nejbližší výstupnímu otvoru rozprašovače. Rychlost plynu by mohla popřípadě ve výstupním otvoru rozprašovače být nižší než rychlost plynu v tomto zužujícím se kanálku, pak by však bylo nebezpečí vzniku turbulence v blízkosti výstupního otvoru rozprašovače a ve výstupním kanálku s příslušným zvýšením nebezpečí eroze.

Jelikož je rozprašovač určen pro rozprašování kapaliny do fluidizcvané vrstvy katalyticky účinných nebo inertních částic, doporučuje se částečně zaoblit nebo opatřit úkosem konec rozprašovače (čelo koncové části 30 trubky pro přívod plynu), aby se snížilo opotřebení a aby se zabránilo nasávání částic katalyzátoru, takže se katalyzátor a kapalina lépe promísí.

Zaoblení povrchu přechodu 29 mezi vnitřní kuželovou plochou 28 a výstupním kanálkem 31 má rozhodující význam. Jestliže je poloměr zakřivení přechodu 29 příliš malý, nebo když není vytvořeno žádné zaoblení, dochází ke zvýšenému opotřebování kapkami kapaliny nebo pevnými částicemi, které jsou hnány na hlavu nebo do hlavy rozprašovače. Jestliže je poloměr zakřivení příliš velký, je zapotřebí příliš velkého množství plynu nebo příliš velké rychlosti plynu к dosažení vhodného rozprášení. Poloměr zaoblení přechodu 29 musí být volen tak, aby se předcházelo 'vytváření turbulence v toku plynu. Toho se dosahuje při volbě poloměru zaoblení jako 0,1 až 0,4násobku průměru výstupního otvoru rozprašovače, s výhodou jako 0,125 až 0,375násobku a především 0,2 až 0,3násobku tohoto poloměru. S výhodou vnější okraj výstupního otvoru 5 na konci trubky pro zavádění kapaliny je také mírně zaoblen, aby se předcházelo turbulenci v toku plynu. Jestliže tento okraj není zaoblen, může docházet к určité turbulenci, která způsobuje usazování kapaliny na konci trubky. V důsledku toho může v některých případech docházet ke korozi. Jakožto další opatření к předcházení turbulence je spoj 34 s výhodou také mírně zaoblen. Na těchto dvou místech nemá poloměr zaoblení kritického významu.

Se zřetelem na shora uvedené důležité poměry se rozměry rozstřikovače stanoví podle žádané kapacity rozstřikovače.

Bez dalších opatření se může dosáhnout kapacity 4 000 kg kapaliny za hodinu. Pro rozstřikování korozivních médií může být konstrukčním materiálem pro rozstřikovač jakýkoliv nekorozívní materiál, rozměrově stálý a odolný opotřebení za provozních podmínek. Části rozstřikovače, které jsou nejvíce podrobovány opotřebování, jako je vnitrní kuželová plocha 28, přechod 29 a koncová část 30, mohou být vyloženy vrst vou odolnou proti opotřebení nebo mohou být vytvořeny z vysoce odolných materiálů, jako je karbid křemíku, karbid wolframu nebo oxid hlinitý.

Zařízení podle vynálezu je obzvláště vhodné pro přípravu melaminu. Dvoufázovým rozstřikovačem se rozstřikuje močovina do fluidizcvané vrstvy katalyticky účinného nebo inertního materiálu v reaktoru pod tlakem 0,1 až 2,5 MPa a za teploty 300 až 500 °C a který obsahuje jednu nebo několik fluidizovaných vrstev, z nichž alespoň jedna sestává z katalyticky účinného materiálu. Příprava melaminu z močoviny tímto způsobem je sama o sobě známá, například z amerického patentového spisu číslo 4 156 080.

Při známém provedení zařízení se při provozu vytváří částečné vakuum na vnitřní stěně výpustního otvoru, následkem čehož se prostředí a pevná látka z okolí rozprašovače nasává do rozprašovače. Vlivem nasávání pevné látky dochází к erozi stěny výpustního kanálku rozprašovače. Při převedení zařízení podle vynálezu к tomu nedochází, jak bude dále objasněno.

V četných zkouškách byly zkoušeny různé rozprašovače za použití vody jakožto rozprašované kapaliny a vzduchu jakožto rozprašovacího plynu. Ve všech zkouškách bylo množství vzduchu 550 m³.h“¹ a množství vody 0, 500, 1 000 a 2 000 dm³, h'¹. Při těchto zkouškách se použilo tenkého měřicího vzorku pro stanovení tlaku na různých místech podél stěny výpustního otvoru. Diagramy na obr. 2 až 6 včetně uvádějí rozdíly mezi tímto tlakem a tlakem okolního prostředí. V těchto diagramech čára a ukazuje průběh tlaku podél stěny při zatíženi výlučně 550 m³ vzduchu za hodinu. Čára b, popřípadě c a d ukazuje tento průběh tlaku, jestliže kromě tohoto vzduchu se dodává 500, nebo 1 000 a 2 000 litrů vody za hodinu.

Příklad 1 (Srovnávací příklad)

Rozstřikovač s válcovitým výpustním otvorem o průměru 38 mm se zkouší při tomto pokusu. Tyto zkoušky ukazují, že za všech okolností tlak podél stěny je nižší než tlak vně trysky. V závislosti na místě zatížení plynem/kapalinou se tlak liší se zřetelem na bezprostředně obklopující prostředí o — 3,9 kPa až více než —9,8 kPa. Při praktickém použití se zjistilo, že takový rozstřikovač je podroben opotřebování.

Příklad 2

Výstupní otvor trysky je vybaven kuželově zúženou částí 9. Nejmenší průměr tohoto prstence je roven průměru výstupního otvoru trubky pro přivádění kapaliny a je

BAD ORIGINÁL fí mm, zatímco vrcholový úhel kuželového povrchu vytvořeného stěnou kuželově zúžené části je 41°. Jak ukazuje diagram na obr. 3, statický tlak podél stěny po celé délce výpustního kanálku při kterémkoliv zatížení je větší než tlak obklopujícího prostředí, takže při použití této konstrukce se v praxi neočekává žádné opotřebování.

Příklad 3

Provedení podle příkladu 3 odpovídá provedení podle příkladu 2 s tou výjimkou, že nejmenší průměr vloženého prstence je nyní 34 mm a vrcholový úhel je 28°. Diagram na obr. 4 ukazuje, že pozorováno od konce výstupního kanálku rozstřikovače je statický tlak po určité délce podél stěny vyšší a místně dále nižší než tlak obklopujícího prostředí. Tato oblast s nižším tlakem je však izolována od obklopujícího prostředí vyšším tlakem na konci trysky rozprašovače, takže nemůže docházet ke zpětnému toku prostředí z obklopující oblasti do trysky. Při zkouškách se zatížením 1000, popřípadě 2 000 litry vody za hodinu, statický tlak po celé délce stěny je vyšší než tlak obklopujícího prostředí. Při po-užití v praxi není tento rozstrikovač vystaven eroznímu působení. Ve srovnání s provedením podle obr. 3 má rozstrikovač tu výhodu, že má menší odpor proti průtoku.

Příklad 4

Toto provedení odpovídá provedení podle příkladu 2 a 3 s tím rozdílem, že menší průměr vloženého prstence je nyní 36 mm a vrcholový úhel je 14°. Statický tlak v určité délce podle stěny, pozorováno od konce výstupního kanálku, je vyšší a v některých dalších místech je nižší (přibližně 14,7 kPa) než tlak prostředí obklopujícího rozstrikovač. Oblast nižšího tlaku je však opět izolována od obklopujícího prostředí vyšším tlakem na konci rozprašovací trysky.

Při provedení podle obr. 3 až 5 je kuželově zúžená část takové délky, aby mezi zúženou částí a zaoblením 6 byla válcová část 11. Při provedení podle obr. 6 je plynulý přechod ze zaoblení 6 do kuželovité zúžené částí.

Příklad 5

Zkouší se rozstrikovač, jehož zúžená část trysky je plynule spojena se zaoblenou částí kuželovitého kanálku a ve kterém nejinenší průměr zúžené části je 34 mm. Měřením výsledků získaný diagram na obr. 6 ukazuje, že v případě, kdy se použije zatížení toliko plynem, statický tlak podél stěny je menší ( — 1,0 kPa) po prvních 2 mm, pozorováno od konce výstupního kanálku rozstřikovače a dále, že po celé délce je vyšší tlak prostředí obklopujícího rozstřikovač. Při zatížení kapalinou a plynem je tlak po celé délce výstupního kanálku vyšší než obklopující tlak. Proto se při praktickém použití tohoto rozstřikovače neočekává žádné erozivní opotřebování.

Příklad 6

Použije se rozstřikovače podle příkladu 5 pro rozstřikování roztavené močoviny o teplotě přibližně 135 °C přímo do íluidizované vrstvy katalyticky účiného materiálu v reaktoru pro výrobu melaminu za použití amoniaku jakožto rozprašovacího plynu. Za provozních podmínek je výstupní rychlost plynného amoniaku 80 m.s^-1, zatímco rychlost zavádění roztavené močoviny je 1000 kg močoviny za hodinu až 3 600 kg močoviny za hodinu. Reaktor a rozstřikovač byly prohlédnuty po skutečně kontinuálním 18měsíčním provozu při zatížení 2 000 kg močoviny za hcdinu.

Rozprašovač nevykazuje žádné závažnější známky eroze. Nepozorují se žádné význačnější známky koroze, jako je například důlková koroze ani v samotném reaktoru, ani ve výměníku tepla, kterým je reaktor vybaven. Z toho je možno usoudit, Že rozstřikovač pracoval v tomto období správně.

Ovšem, kdyby rozprašování bylo špatné, napadaly by kapky močoviny stěny reaktoru a tepelného výměníku, takže by brzy docházelo к závažným projevům koroze.

Vynález není omezen uvedenými číselnými hodnotami ani příklady praktického provedení. V závislosti na kapacitě zařízení, ve kterém se rozprašovače používá, se upraví průměr jednotlivých částí.

Claims

PftEDMÉT VYNÁLEZU

1. Zařízení k rozprašování dvou fází sestávající z trubky pro kapalinu, jež je souose umístěna· v trubce pro plyn, kde čelo trubky pro kapalinu a vnitřní stěna části trubky pro plyn přečnívající čelo· trubky pro kapalinu jsou zkoseny pod úhlem 70 až 90°, takže mezi čelem trubky pro kapalinu a vnitřní stěnou trubky pro plyn vzniká kuželovitý kanál a vnitřní stěna přechází do vnitrní stěny výstupního kanálu souose uspořádaného vzhledem k trubce pro kapalinu zaoblením, přičemž vnitřní průměr výstupního kanálu je 1 až l,6x větší než vnitřní průměr výstupního hrdla trubky pro kapalinu a 2,5 až lOx větší než poloměr zaoblení, vyznačené tím, že výstupní kanál (5) je ve směru proudění kuželovité zúžen.
2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že poměr mezi nejmenším a největším průměrem kuželovité zúžené části výstupního kanálu (5) je 0,85 až 0,95.
3. Zařízení podle bodů 1 nebo· 2, vyznačené tím, že vrcholový úhel kuželovitého povrchu vytvořeného stěnou kuželovitá zúžené části výstupního kanálu (5) je 5 až 90°.