DK154001B - Apparat til overfoering af masse mellem to fluidumfaser - Google Patents
Apparat til overfoering af masse mellem to fluidumfaser Download PDFInfo
- Publication number
- DK154001B DK154001B DK235180AA DK235180A DK154001B DK 154001 B DK154001 B DK 154001B DK 235180A A DK235180A A DK 235180AA DK 235180 A DK235180 A DK 235180A DK 154001 B DK154001 B DK 154001B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- permeable element
- fluid
- permeable
- fluids
- liquid
- Prior art date
Links
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
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1806—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a turbulent flow of the reactants, such as in centrifugal-type reactors, or having a high Reynolds-number
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
- B01D11/0476—Moving receptacles, e.g. rotating receptacles
- B01D11/048—Mixing by counter-current streams provoked by centrifugal force, in rotating coils or in other rotating spaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/30—Fractionating columns with movable parts or in which centrifugal movement is caused
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- 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
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Pinball Game Machines (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Description
i
DK 154001 B
Den foreliggende opfindelse angår et apparat til overføring af masse mellem to fluidumfaser, hvoraf mindst den første af disse er en væske, og af den i krav l's indledning angivne art.
5
Ved "masseoverførsel" forstås overførsel til en første fluidumfase fra en anden fluidumfase, eller omvendt, af mindst en del af en substans, der er et opløst produkt i den første fluidumfase, hvor den første fluidumfase (a) er en væske, (b) er 10 i det væsentlige ikke-blandbar med den anden fluidumfase og (c) har en større tæthed end den anden fluidumfase. Absorption og destillation, der er fremgangsmåder, som i stor udstrækning benyttes i den kemiske og petrokemiske industri, er typiske masseoverførselsprocesser. Hvor der i en masseoverførselspro-15 ces indgår overførsel af det i en væske opløste produkt til en gas, eller omvendt, kan processen være "gasfilmstyret" eller "væskef ilmstyret". Ved "gasf ilmstyrede" masseoverførselsprocesser, for eksempel ammoniakabsorptionen i vand fra en ammoniak/atmosfærisk luftblanding, begrænses masseoverførsels-20 mængden først og fremmest ved det opløste produkts diffusion gennem gasfasen. Ved "væskef ilmstyrede" masseoverførselsprocesser, for eksempel oxygenabsorptionen i vand fra atmosfærisk luft, begrænses masseoverførselsmængden i væsentlig grad ved det opløste produkts diffusion i væskefasen. Når der i en mas-25 seoverførselsproces indgår overførsel af det opløste produkt fra en første væske til en anden væske, er processen "væske-filmstyret", og masseoverførselsmængden er i overvejende grad begrænset ved det opløste produkts diffusion gennem en af væskerne .
30
Masseoverførselsmængden pr. tidsenhed udtrykkes sædvanligvis som masseoverførselskoefficienter. For gasf i 1mstyrede og væskef i 1 mstyrede masseoverførselsprocesser betegnes disse med henholdsvis Kq og K|_.
Fra GB-patentskrift nr. 757.149 er det kendt, at masseoverførselshastigheden mellem to fluidumfaser kan øges ved at give fluidumerne en acceleration op til ca. 2.000 m.sek»“2 samti- 35 dig med, at de strømmer gennem et kendt pakningsmateriale i et roterende masseoverførselsapparat.
2
DK 154001 B
Fra US-patentskrift nr. 2.259.762 er det kendt i et roterende 5 apparat til overførsel af masse at udforme det permeable element af tråddug, der almindeligvis indeholder mindre end 75% hulrum.
Det er den foreliggende opfindelses formål at forbedre appa-10 ratet af den indledningsvist nævnte art ved at forbedre appa-ratets permeable element og dette er ifølge opfindelsen opnået ved, at det permeable element har et porevolumen på mindst 90% og omfatter strenge, fibre, fibriller eller filamenter* 15 Ved en udførelsesform for opfindelsens genstand kan det permeable element have et indre skillefladeareal på mindst 350 m2/m3. Fortrinsvis er det permeable elements porevolumen mindst 93%. Det er en fordel, at strengene, fibrene eller filamenterne har en ækvivalent diameter mindre end 150 pm. Ved 20 en særlig fordelagtig udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er det permeable elements indre skillefladeareal over 1500 m2/m3.
Trådene, fibrene, fibrillerne eller filamenterne i det permea-25 ble element kan være mekanisk forbundet med hinanden, limet til hinanden eller punktsvejset til hinanden. De kan eventuelt også være sammenvævet eller sammenstrikket. En del af de oven for nævnte udtryk præciseres nærmere neden for.
30 Ved "porevolumen" menes den procentdel af det permeable elements totale volumen, der er tomrum.
Ved "fluidum" menes en substans eller en blanding af substanser, der er en gas eller en væske ved de temperatur- og trykbe-35 tingelser, ved hvilke apparatet ifølge opfindelsen drives.
Hvis f.eks. det andet fluidum er en gas, kan det være en gas eller en blanding af gasser, og det første fluidum og/eller det andet fluidum (hvis det er en væske) kan være en ren væske 3
DK 154001 B
eller kan være en opløsning af en eller flere opløste bestanddele i væsken, hvilke bestanddele kan være en gas, en væske eller et fast stof.
5 Ved "grænsefladeareal" menes det overfladeareal af det permeable element, som fluidumerne kan berøre pr. volumenenhed for det permeable element.
Middelaccelerationen am er defineret ved ligningen: 10 / \ ·· (”*=) ,Ι^ή ' hvor N er det permeable elements rotationshastighed om aksen målt i omdrejninger pr. minut, r0 er afstanden i meter fra om-15 drejningsaksen til det permeable elements radialt inderste del, og r^ er afstanden i meter fra rotationsaksen til det permeable elements radialt yderste del.
^ Middelaccelerationen, der kan opnås ved apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, er større end 5000 m.sek-2. En sådan acceleration foretrækkes, fordi den hyppigt resulterer i en overraskende forøgelse af masseoverførselsmængden pr. tidsenhed .
25
Som nævnt kan strengene, fibrene, fibrillerne eller filamenterne have en ækvivalent diameter mindre end 150 pm. Fortrinsvis er denne diameter endda mindre, f.eks. under 30 pm.
Den ækvivalente diameter de er defineret ved ligningen: 30 e de * 4 x strengens mv. tværsnitsareal strengens mv. omkreds ("Chemicval Engineering" af Coulson and Ricahardson, bind 1, 35 2. udgave, s. 210).
Strengenes, fibrenes, fibrillernes eller filamenternes tværsnitsform kan, hvor disse benyttes, f.eks. være cirkulær, tre i
DK 154001 B
kantet, korsformet eller trenæset, skønt den fortrinsvis er ci rkulær.
Det permeable element har fortrinsvis et symmetriplan gennem 5 rotationsaksen; for eksempel kan det have form som en stang, der roteres om en akse vinkelret på stangens akse og i afstand fra dens midtpunkt. Særligt foretrækkes det, at det permeable element har et antal symmetriplaner, der skærer hinanden ved en linie, som falder sammen med rotationsaksen, f.eks. kan det 10 være i form af en permeabel stang, der roteres om en akse vinkelret på stangens akse og sammenfaldende med dens midtpunkt. Især foretrækkes det, at det permeable element har en symmetriakse, der falder sammen med rotationsaksen. F.eks. har det permeable element form af en ring, der så kan roteres om sin 15 symmetriakse. Hvis det permeable element er udformet som en ring, vælges den ydre diameter for ringen typisk i området fra 25 cm til 5 m, og den indre diameter ligger typisk i området ψ 5 cm - 100 cm.
20 Det permeable element kan være formet i ét stykke eller bestå af flere enkeltkomponenter. Hvis det permeable element er formet i ét stykke, kan det fremstilles med porer, for eksempel støbt som et skum, eller der kan senere være formet porer deri, f.eks. støbes som en massiv blok omkring saltpartikler, 25 der senere opløses, eller materialet kan arrangeres til at danne porer, f.eks. som en metaltrådsopvikling. Hvis det permeable element består af et antal enkel.tkom.pon.en.ter, kan de individuelle komponenter være permeable, i hvilket tilfælde en del af porerne er dannet i komponenterne, og en del af porerne 30 er mellem komponenterne. Alternativt kan de individuelle komponenter være ikke-permeable. Når det permeable element er formet af individuelle komponenter, foretrækkes det hyppigt, at de er tråde, strenge, fibre, fi briller eller filamenter, i hvilket tilfælde det permeable elements porer dannes mellem 35 dets komponenter. Det foretrækkes hyppigt, at det permeable element er formet som et helt stykke og/eller er selvbærende, da dette reducerer muligheden for, at dets porevolumen formindskes ved brug. Det er ofte ønskeligt at forme det permea-
DK 154001 B
s ble element ud fra passende formede dele, f.eks. segmenter eller bueformede dele af mekanisk selvbærende materiale.
Det permeable element kan fremstilles af materiale, der har 5 den tilstrækkelige mekaniske styrke til at modstå de påvirkninger som frembringes i materialet under det permeable elements rotation ved de benyttede rotationshastigheder. Det foretrækkes, at materialet er modstandsdygtigt over for angreb fra eller mod reaktion med de fluidumer, med hvilke det kan 10 komme i fysisk kontakt. Typisk er det materiale, hvoraf det permeable element er lavet, af glas, plast, f.eks. en silicone-harpiks eller polytetrafluorethylen, eller et kemisk modstandsdygtigt metal, f.eks. rustfrit stål, nikkel, titan eller tantal. Alternativt kan materialet være en sammensætning af to 15 eller flere materialer i en passende sammensætning. For eksempel kan det omfatte en korrosionsmodstandsdygtig belægning, f.eks. af glas eller plast, på et korroderbart underlag, f.eks. korroderbare metalstrenge.
20 Selv om det permeable element fortrinsvis er homogent, ude lukkes ikke muligheden for, at det permeable element kan være et kombineret produkt, f.eks. en ring af metaltrådnet, der kan være omgivet af en ring af metal forstærket skum.
25 Typiske eksempler på egnede materialer til brug som permeable elementer i den foreliggende opfindelses apparat omfatter bl.a. en ring eller rulle af vævet bånd, en sintret masse, et strikket, sammenknyttet eller vævet metaltrådsklæde, et rynket netværk, skeletskum, fortrinsvis metalskeletskum, en måtte med 30 tilfældigt lagte fibre eller en fibermasse.
Ved "skeletskum" menes et relativt stift netværksskum, der typisk er metallisk eller keramisk. Et sådant skummateriale fremstilles ved at påføre et fiberagglomerat, f.eks. et filtet 35 materiale, en metalbelægning eller at dette påføres et åben-cellet skum, såsom et åbencellet polyurethanskum, og derefter udlude eller på anden måde fjerne fibrene eller skummet for at efterlade et metalskelet i form af en mængde af tynde strenge 6
DK 154001 B
eller fibre af metal, der er sammenfiltret til et tredimensionalt netværk. Ved "forholdsvis stift" menes, at matrixen eller grundmassen er i stand til at modstå centrifugalkraften og andre belastninger, den er påtvunget under driften af apparatet 5 ifølge opfindelsen, uden at underkastes en signifikant deformationsændring, der kunne bidrage til at lukke skummets porer og på upassende måde begrænse f1uidumernes strøm derigennem. Metalskeletskum har også hyppigt den yderligere fordel, at det nemt kan bearbejdes til den korrekte størrelse og er tilstræk-10 keligt deformerbart, således at det kan formes, for eksempel ved at bøje det til en buet del, som er egnet til at blive monteret i apparatet ifølge opfindelsen.
Hvis det indre poreareal for et særskilt permeabe1t element 15 forøges, vokser trykfaldet hen over det permeable element, og muligheden for tilsmudsning og overfyldning af det permeable element forøges. Enkle forsøg vil nemt afsløre et passende permeabelt element for enhver ønsket kombination af rotationshastighed og fluidum.
20
Det vil ses, at når det permeable element ikke er mekanisk selvbærende, f.eks. omfatter en hel masse arrangeret til dannelse af porer mellem dets enkelte dele af dette, eller når det består af et antal adskilte komponenter, eller er et sam-25 mensat stof, er det hyppigt nødvendigt at have organer til at holde det permeable element i den ønskede form for at bevare dets permeabilitet. Det nævnte organ er fortrinsvis udformet som en del, der kan drejes om den samme akse som det permeable element (herefter kaldt "den roterbare del"), og hvori det 30 permeable element er anbragt. Desuden, når det permeable element er mekanisk selvbærende, er det hyppigt fortrinsvis anbragt i en roterbar del.
Når en sådan roterbar del benyttes, kan det permeable element 35 anbringes igennem hele eller i en del af den roterbare del. Størrelsen af det permeable element og dets anbringelse i den roterbare del kan bestemmes ved tætheden og det indre poreareal for det permeable element og ved fluidumernes strømnings-
DK 154001B
7 karakteristika. Når det permeable element er anbragt i kun en del af den roterbare del, foretrækkes det hyppigt, at det permeable element er anbragt i et radialt ydre lag af den roterbare del, da størrelsen af centr ifugal kræfter, som virker på 5 fluidumet i dette lag, vokser, når afstanden fra aksen forøges, og dermed kan lagets tykkelse reduceres. Når det permeable element er anbragt i en roterbar del, som har en symmetriakse sammenfaldende med rotationsaksen, er det permeable element fortrinsvis fordelt symmetrisk om aksen, således at 10 den roterbare del er dynamisk afbalanceret, når den roteres.
Den roterbare del, når den benyttes, kan være konstrueret af ethvert materiale, som har (a) stor nok mekaniske styrke til at modstå påvirkninger, som frembringes i materialet under den 15 roterbare dels rotation ved de benyttede omdrejningshastigheder og (b) stor nok korrosionsmodstandsevne til at kunne tåle de omgivelser, med hvilke den roterbare del kan komme i berøring under brug. Typiske materialer, hvoraf den roterbare del kan konstureres, indbefatter bl.a. rustfrit stål, blødt stål, 20 messing, aluminium, nikkel og Monel. Valg af et passende materiale vil ikke være noget problem for en fagmand.
Den hastighed, hvormed det permeable element roteres, afhænger bl.a. af dets porøsitet, den krævede gennemstrømningsmængde 25 for fluidumerne og den radiale afstand, gennem hvilken fluidu-merne strømmer i det permeable element. Den minimale hastighed, ved hvilken det permeable element roteres, bestemmes hyppigt ved væskens strømningskarakteristika. Den maksimale hastighed, ved hvilken det permeable element kan roteres, må 30 styres af det permeable elements mekaniske styrke, og af den roterbare dels mekaniske styrke, hvor denne benyttes. Når man benytter en roterbar del, og når den er udformet som en hul rustfri stålskive, hvori det permeable element er anbragt, er de typiske rotationshastigheder som følger: For en skive med 35 en diameter på 0,5 m: 1.000 - 3.000 omdr./min, for en skive med en diameter på 1 m: 500 - 2.000 omdr./min., for en skive med en diameter på 1,5 m: 400 - 1.000 omdr./min. Når rotationshastigheden forøges, aftager tykkelsen af væskelaget på β
DK 154001 B
væggene af det permeable elements porer ved enhver given afstand fra rotationsaksen.
Almindeligvis ligger rotationshastigheden i området fra 50 5 omdr. til 10.000 omdr./min., fortrinsvis i området 100 - 5.000 omdr./min., og det gunstigste antages at ligge i området fra 500 omdr./min. til 2.000 omdr./min.
For en bestemt middelacceleration og en bestemt radial af-10 stand, over hvilken fluidumerne strømmer gennem et permeabelt element, kan det permeable elements rotationshastighed nemt beregnes.
Medens rotationsaksen kan være vandret eller lodret eller have 15 en vilkårlig vinkel derimellem, er det hyppoigt gunstigt at have en lodret akse. Når man benytter et permeabelt element i form af en ring, er rotationsbevægelsen typisk påført denne ved hjælp af en aksel, der rager ud fra ringens plan langs dens akse (f.eks. fra toppen og/eller bunden, hvis aksen er 20 lodret). Det permeable element kan f.eks. roteres ved hjælp af et hydraulisk variabelt drivorgan, en remskive, som kan være drevet af en rem fra en elektrisk motor, eller ved turbofrem-drivning.
25 Strømningsretningen for det andet fluidum ved processen ved brug af apparatet ifølge den foreliggende opfindelse afhænger af to fluidumers relative tæthed eller massefylde og af deres strømmængder. Man kan arbejde med medstrøms- eller modstrømsstrømning.
30 Væskernes strøm gennem det permeable elements porer sker i det væsentlige i planer vinkelret på omdrejningsaksen, dvs. som en radial strømning, skønt muligheden for, at der kan være en lille strømkomponent parallelt med aksen ikke udelukkes. Det 35 vil indses, at ved at benytte et permeabelt element med en radial tykkelse væsentlig større end dets aksiale længde, f.eks. et skiveformet, permeabelt element, og ved at chargere det første fluidum i det væsentlige ensartet langs skivens aksiale 9
DK 154001 B
længde, reduceres muligheden for, at det første fluidums strømning har en aksial komponent. F.eks., når det permeable element er i form af en skive, kan det have en diameter på 80 cm og en aksial længde på 20 cm.
5 I det mindste en hovedandel af det første fluidum eller et derivat af dette udtømmes fra det permeable element ved eller hen imod dets radialt ydre omkreds. Således tilvejebringes i det mindste et organ i afstand fra det permeable elements ra-10 dialt ydre omkreds til at reducere udtømningen af væskeformet materiale. F.eks., når det permeable element er udformet som en ring, kan der i et med dette være formet en skal på de plane overflader, eller skiverne kan holdes i berøring med hver af de plane flader, eller, hvor man benytter en rota-15 tionsdel, kan den være udformet til at hindre den oven for nævnte væskelevering i afstand fra det permeable elements radialt ydre omkreds. F.eks. kan den roterbare del være en hul skive, hvori det permeable element er anbragt, idet det permeable elements plane flader danner en tætning mod plane over-20 flader for den hule skive.
Hvor modstrøm benyttes, vil man indse, at det er nødvendigt med organer i afstand fra rotationsaksen og fortrinsvis op ad det permeable elements radialt ydre omkreds for at chargere 25 det permeable element med det andet fluidum. F.eks. kan det permeable element blive understøttet i en roterbar del til dannelse af et rum mellem det permeable elements radialt ydre omkreds og den roterbare dels indre overflade', ind i hvilket rum det første fluidum strømmer til at danne en væsketætning, 30 hvorigennem det andet fluidum kan chargers til det permeable element. Når det andet fluidum er en blanding af komponenter, kan dette leveres til det nævnte rum gennem det samme eller adskilte tilførselsorganer, der hensigtsmæssigt er radialt rettede kanaler i det roterbare elements basis.
Når det første fluidum strømmer radialt udad gennem det roterbare, permeable element, vokser det tryk, som det første fluidum er underkastet. Når man benytter modstrøm, vil man såled- 35 10
DK 154001 B
es se, at for at chargere det permeable element med det andet fluidum skal det andet fluidum være ved et tryk, der er større end trykket for det første fluidum ved den position på det permeable element, ved hvilken det permeable element chargeres 5 med det andet fluidum.
Når det permeable element er understøttet i en roterbar del, omfatter organer til at tilføre det første fluidum til det permeable element typisk en munding eller et hul i den roter-10 bare del, hvorigennem fluidum kan strømme. Når den roterbare del er en hul skive, er tilførselsorganet hensigtsmæssigt anbragt aksialt, skønt muligheden for, at det kan være anbragt mellem rotationsaksen og organet til at chargere det andet fluidum til det permeable element ikke udelukkes. Når det før-15 ste fluidum er en blanding af komponenter, kan disse tilføres til det permeable element gennem det samme eller et særskilt tilførsesorgan, f.eks. kan de tilføres gennem koncentriske rør.
20 Når et permeabelt element båret i en roterbar del benyttes i apparatet ifølge opfindelsen, omfatter organet til at udtømme det første fluidum eller en komponent eller et derivat af dette fra den roterbare del typisk en eller flere mundinger eller huller i den roterbare dels omkreds i afstand fra rota-25 tionsaksen, gennem hvilke(n) munding(er) fluidum kan strømme ud som en forstøvet stråle. F.eks., når den roterbare del er en hul skive, hvori det ringformede permeabele element er anbragt, kan mundingen hensigtsmæssigt være udformet som en langs omkredsen forløbende spalte i den hule skives væg, og 30 spalten eller slidsen er fortrinsvis kontinuert, eller omkredsvæggen kan have et antal mundinger.
Når det permeable element båret i en roterbar del benyttes i apparatet ifølge opfindelsen, omfatter organer til til at ud-35 tømme det andet fluidum eller en komponent eller et derivat af dette fra den roterbare del typisk en eller flere mundinger i den roterbare del, hvorigennem det andet fluidum eller en komponent eller et derivat af dette kan strømme. Når den roter- 11
DK 154001 B
bare del er en hul skive, hvori der er anbragt et ringformet, permeabelt element, er mundingen hensigtsmæssigt anbragt aks ialt.
5 Hensigtsmæssigt er det permeable element eller den roterbare del, hvor denne benyttes, monteret i et stationært, fluidum-opsamlende organ, f.eks. et hus, som kan opsamle fluidumerne eller komponenterne eller derivaterne af disse, som afleveres fra det permeable element i afstand fra rotationsaksen. Desu-10 den, når det stationære, fluidum-opsamlende organ er udformet som et tætnet hus, kan det andet fluidum chargeres til dette og derved til det permeable element, f.eks. via passende anbragte mundinger i en roterbar del. Det vil indses, at når man benytter modstrøm i apparatet ifølge opfindelsen, kan det 15 permeable element og den roterbare del, når denne benyttes, monteres i fluidum-opsamlingsorganet, således at fluidum afleveret fra det permeable element i afstand fra omdrejningsaksen ikke kommr i berøring med fluidum afleveret tæt ved omdrejningsaksen. Alternativt har det permeable element eller 20 den roterbare del, når denne benyttes, en langs omkredsen for-løbende kanal, ind i hvilken det første fluidum strømmer.
Et eller flere hensigtsmæssigt anbragte stationære opsamlingsorganer, f.eks. en viftehaleformet skovl, dypper ned i kanal-25 en, og det første fluidums rotationshastighed tvinger fluidum-et gennem opsamlingsorganet til et egnet sted.
F1uidumernes opholdstid i det permeable element er en funktion af det permeable elements radiale dimensioner, det permeable 30 elements art og permeabilitet, rotationshastigheden og fluidums-t rømmængden pr. tidsenhed. Disse parametre samvirker indbyrdes og påvirker opholdstiden. F.eks., når radien (af et skiveformet, permeablet element) forøges, og de andre parametre holdes konstant, forøges opholdstiden; når strømmængden 35 pr. tidsenhed forøges, og de andre parametre holdes konstant, reduceres opholdstiden. Når rotationshastigheden øges, og de andre parametre holdes konstant, reduceres opholdstiden.
12
DK 154001 B
Det vil indses, at for at frembringe en væskeoverflade med stort areal i det permeable element, "befugter" det første fluidum og/eller det andet fluidum, når dette er en væske, i det væsentlige hele vægfladen af det permeable elements porer.
5 Befugtning af det permeable element vil i nogen grad afhænge af dynamiske faktorer, men fremmes af fugtende ligevægtsbetingelser. Et fluidum, der har en lille grænsefladespænding med det permeable element, vil således have en tendens til at forskydes bprt fra porefladerne af det permeable element, me-10 dens et fluidum, der har en stor grænsefladespænding med det permeable element, vil trækkes til porefladerne, og denne forskydning fremmes af en lille grænsefladespænding mellem de to fluidumer. For at fremme ”befugtningen" af det permeable element er overfladen af det permeable elements porer fortrinsvis 15 belagt med et befugtningsmiddel, eller, hvor modstrøm benyttes, vil man indse, at det er nø.dvendigt med organer i afstand fra rotationsaksen og fortrinsvis op ad det permeable elements radialt ydre omkreds for at chargere det permeable element aed det andet fluidum. F.eks. kan det permeable element blive un-20 derstøttet i en roterbar del til dannelse af et rum mellem det permeable elements radialt ydre omkreds og den roterbare dels indre overflade, ind i hvilket rum det første fluidum strømmer til at danne en væsketætning, hvorigennem det andet fluidum kan chargers til det permeable element. Når det andet fluidum 25 er en blanding af komponenter, kan dette leveres til det nævnte rum gennem det samme eller adskilte tilførselsorganer, der hensigtsmæssigt er radialt rettede kanaler i det roterbare elements basis. 1 2 3 4 5 6 Når det første fluidum strømmer radialt udad gennem det roter 2 bare, permeable element, vokser det tryk, som det første flui 3 dum er underkastet. Når man benytter modstrøm, vil man såle 4 des se, at for at chargere det permeable element med det an 5 det fluidum skal det andet fluidum være ved et tryk, der er 6 større end trykket for det første fluidum, ved den position på det permeable element, ved hvilken det permeable element chargeres med det andet fluidum.
13
DK 154001 B
Når det permeable element er understøttet i en roterbar del, omfatter organer til at tilføre det første fluidum til det permeable element typisk en munding eller et hul i den roterbare del, hvorigennem fluidum kan strømme. Når den roterbare 5 del er en hul skive, er tilførselsorganet hensigtsmæssigt anbragt aksialt, skønt muligheden for, at det kan være anbragt mellem rotationsaksen og organet til at chargere det andet fluidum til det permeable element ikke udelukkes. Når det første fluidum er en blanding af komponenter, kan disse tilføres 10 til det permeable element gennem det samme eller et særskilt ti 1førsesorgan, f.eks. kan de tilføres gennem koncentriske rør.
Når et permeabelt element båret i en roterbar del benyttes i 15 apparatet ifølge opfindelsen, omfatter organet til at udtømme det første fluidum eller en komponent eller et derivat af dette fra den roterbare del typisk en eller flere mundinger eller huller i den roterbare dels omkreds i afstand fra rotationsaksen, gennem hvilke(n) munding(er) fluidum kan strømme 20 ud som en forstøvet stråle. F.eks., når den roterbare del er en hul skive, hvori det ringformede permeabele element er anbragt, kan mundingen hensigtsmæssigt være udformet som en langs omkredsen forløbende spalte i den hule skives væg, og spalten eller slidsen er fortrinsvis kontinuert, eller om-25 kredsvæggen kan have et antal mundinger.
Når det permeable element båret i en roterbar del benyttes i apparatet ifølge opfindelsen, omfatter organer 'til til at udtømme det andet fluidum eller en komponent eller et derivat af 30 dette fra den roterbare del typisk en eller flere mundinger i den roterbare del, hvorigennem det andet fluidum eller en komponent eller et derivat af dette kan strømme. Når den roterbare del er en hul skive, hvori der er anbragt et ringformet, permeabelt element, er mundingen hensigtsmæssigt anbragt 35 aksialt.
Hensigtsmæssig er det permeable element eller den roterbare del, hvor denne benyttes, monteret i et stationært, fluidum- 14
DK 154001 B
opsamlende organ, f.eks. et hus, som kan opsamle fluidumerne eller komponenterne eller derivaterne af disse, som afleveres fra det permeable element i afstand fra rotationsaksen. Desuden, når det stationære, f1uidum-opsamlende organ er udformet S som et tætnet hus, kan det andet fluidum chargeres til dette og derved til det permeable element, f.eks. via passende anbragte mundinger i en roterbar del. Det vil indses, at når man benytter modstrøm i apparatet ifølge opfindelsen, kan det permeable e.lement og den roterbare del, når denne benyttes, mon-10 teres i fluidum-opsamlingsorganet, således at fluidum afleveret fra det permeable element i afstand fra omdrejningsaksen ikke kommer i berøring med fluidum afleveret tæt ved omdrejningsaksen. Alternativt har det permeable element eller den roterbare del, når denne benyttes, en langs omkredsen forlø-15 bende kanal, ind i hvilken det første fluidum strømmer.
Et eller flere hensigtsmæssigt anbragte stationære opsamlingsorganer, f.eks. en viftehaleformet skovl, dypper ned i kanalen, og det første fluidums rotationshastighed tvinger fluidum-20 et gennem opsamlingsorganet til et egnet sted.
Fluidumernes opholdstid i det permeable element er en funktion af det permeable elements radiale dimensioner, det permeable elements art og permeabilitet, rotationshastigheden og flui-25 dumstrømmængden pr. tidsenhed. Disse parametre samvirker indbyrdes og påvirker opholdstiden. F.eks., når radien (af et skiveformet, permeablet element) forøges, og de andre parametre holdes konstant, forøges opholdstiden; når strømmængden pr. tidsenhed forøges, og de andre parametre holdes konstant, 30 reduceres opholdstiden. Når rotationshastigheden øges, og de andre parametre holdes konstant, reduceres opholdstiden.
Det vil indses, at for i det permeable element at frembringe en væskeoverflade med stort areal, "befugter" det første flui-35 dum og/eller det andet fluidum, når dette er en væske, i det væsentlige hele vægfladen af det permeable elements porer. Be-fugtning af det permeable element vil i nogen grad afhænge af dynamiske faktorer, men fremmes af fugtende 1igevægtsbetingel- 15
DK 154001 B
ser. Et fluidum, der har en lille grænsefladespænding med det permeable element, vil således have en tendes til at forskydes bort fra porefladerne af det permeable element, medens et fluidum, der har en stor grænsefladespænding med det permeable 5 element vil trækkes til porefladerne, og denne forskydning fremmes af en lille grænsefladespænding mellem de to fluidumer. For at fremme "befugtningen" af det permeable element er overfladen af det permeable elements porer fortrinsvis belagt med et befugtningsmiddel, eller et befugtningsmiddel til-10 sættes fortrinsvis til mindst et af fluidumerne. F.eks., når det første fluidum er vand, og det permeable elements porer har en hydrofob overflade, f.eks. når det permeable element er en måtte af polytetrafluorethylenfibre, kan hensigtsmæssige, overfladeaktive midler, f.eks. natriumdodecylsulfat eller et 15 Monf 1ur-overf1adeaktivt middel, tilsættes til vandet. Når det første og det andet fluidum er væsker, foretrækkes det hyppigt, at porernes vægoverflader "befugtes",fortrinsvis af det første fluidum.
20 Et antal af permeable elementer, der hver har passende f1uidum-opsamlende organer, typisk et hus, skønt muligheden for at benytte den oven for beskrevne langs omkredsen forløbende kanal og tilknyttede bortledningsorganer ikke udelukkes, kan samles i en serie med fluidumstrømforbindelse. Det ses, at 25 hensigtsmæssige pumper kan anbringes på hensigtsmæssige steder i de ledninger, der forbinder ved siden af hinanden anbragte permeable naboelementer. De permeable elementer kan efter ønske monteres langs en fælles akse. Medens fluidumerne kan strømme medstrøms gennem serien, foretrækkes det hyppigt ved 30 drift at benytte modstrøm.
Apparatet ifølge den foreliggende opfindelse kan omfatte en række af permeable elementer forbundet i serie således, at fluidumerne strømmer gennem porerne i de permeable elementer 35 under en middelacceleration på mindst 150 m.sek.”2 med det første fluidum strømmende radialt udad væk fra rotationsaksen, og hvor vægfladerne i porerne danner en snoet og i det væsentlige kontinuerlig flade, hen over hvilken fluidumerne strøm- 16
DK 154001 B
mer. Elementet består af tråde, strenge, fibre, fibriller eller filamenter. Porevolumenet er mindst 90% og middelaccelerationen er mere end ca. 5.000 m.sek."2.
5 Fortrinsvis er hvert permeable element en ring, og det foretrækkes især, at hver rings akse falder sammen med omdrejningsaksen.
Materialerne og konstruktionen af det permeable element, og 10 hvor denne benyttes, af den roterbare del, kan vælges under hensyntagen til arten af den masseoverførsel, der skal ske deri. Når der f.eks. foregår en endoterm reaktion i apparatet ifølge opfindelsen, kan det permeable og/eller den roterbare del, når denne benyttes, udstyres med opvarmningsorganer, 15 f.eks. elektriske modstandstråde; når en eksoterm reaktion foregår i apparatet ifølge opfindelsen, kan det permeable element og/eller den roterbare del, såfremt denne benyttes, udstyres med køleorganer, f.eks. en kølespiral.
20 Apparatet ifølge den foreliggende opfindelse kan bl.a. benyttes til absorptions-, desorptions-, modstrømsekstraktions-, destillations- og homogeniseringsprocesser.
Absorptionsprocesser, der kan gennemføres i apparatet ifølge 25 den foreliggende opfindelse, kan være fysiske, f.eks. absorption af ammoniak, nitrogenoxider eller hydrogenchlorid i vand, eller ammoniak i saltlage, eller nitrogenoxider i salpetersyre, eller de kan omfatte en kemisk reaktion, f.eks. absorption af svovldioxid i kalkmælk til at danne calciumbisulfit; 30 absorption af oxygen/atmosfæri sk luftblandinger for oxidering af hydrocarboner, f.eks. cumene, cyklohexan eller en xylen; absorption af svovltrioxid til sulfonering af organiske forbindelser, især C10-C20 α-olefiner; absorption af chlor eller brom for at chlorere eller bromere paraffiner og definer; ab-35 sorption af chlor i kaustisk sodaopløsning for tilberedning af hypochlorit.
Desorptionsprocesser, der kan udøves i apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, omfatter bl.a. fjernelse af reak- 17
DK 154001 B
tionsbiprodukter, f.eks. ethylenglycol, fra en polymerise-ringssmelte af polyethy1enterephthalat "monomer", deodorisering af naturlige olier og fedtstoffer, f.eks. bomuldsfrøolie, sojabønneolie, majsolie, svinefedt, ved at behandle olierne 5 eller fedtstofferne med vanddamp; flygtiggørelse af organiske materialer fra vandig opløsning, f.eks. fjernelse af acetone fra vand ved atmosfærisk luft; og fjernelse af ammoniak og carbondioxid fra saltlage. Hyppigt effektueres sådanne desorp-tionsprocesser ved reduceret tryk, der typisk ligger mellem 1 10 mm og 10 mm kviksølv.
Ekstraktioner, der kan effektueres i apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, omfatter bl.a. ekstraktion af benzen, toluen og xylen fra omdannet naphtha under brug af f.eks. di-15 ethylenglycol eller Sulfolane som ekstraktionsmiddel; dehydrering af vandigt hydrogenfluorid eller vandigt hydrogenchlo-rid med oleum; ekstraktion af myresyre og acetatsyre fra den såkaldte sorte væske inden for cellulose-industrien med me-thylethylketon.
20
Destilleringer, der kan effektueres i apparatet ifølge opfindelsen, omfatter bla. adskillelse af ethylbenzen fra xylen, adskillelse af C2~hydrocarboner (ethylen fra ethan), adskillelse af C3~hydrocarboner (propylen fra propan), adskillelse 25 af aromastoffer, adskillelse af mono-, di- og trimethylaminer og ethylaminer, isopentanadskiHelse fra let naphtha og propylenoxid/vand-adski11 el se.
Hvor destillation effektueres i apparatet ifølge opfindelsen, 30 vil det indses; at væskedannende organer, f.eks. en kondensator, er påkrævet for at danne væske af den damp, der afleveres fra det permeable elment, og at fordampningsorganer, f.eks. en koger, er nødvendige for at fordampe en væske, hvis damp chargeres til det permeable element. Det foretrækkes, at et 35 antal af permeable elementer, hver med sit tilknyttede f1uidum-opsamlende organ og fortrinsvis anbragt i en roterbar del, er forbundet i serie, og at serien har hjælpeudstyr såsom det væskedannende organ og fordampningsorganet til dan- nelco af Hpsti’llafinnsannaratBf 18
DK 154001 B
Apparatet ifølge den foreliggende opfindelse kan være et destillationsapparat med et antal permeable elementenheder, hver med dens tilknyttede fluidum-opsamlingsorgan, og forbundet i serie og roterbart om en fælles akse, fordampningsorganer til 5 at fordampe en væske, hvis damp chargeres til serien af permeable elementer, og kondenseringsorganer for at omdanne en damp afleveret fra den nævnte serie til væske. Porevolumenet i det permeable element er mindst 90%. Elementet består af tråde, strenge, fibre, fibriller eller filamenter og middelaccelera-10 tionen er på mere end 5.000 m.sek“2.
Når kontinuert destillation effektueres i det ovennævnte destillationsapparat, bestemmes det punkt, ved hvilket væsken fødes til destillationsapparatet, ved den tilførte væskes 16 sammensætning. Det nævnte punkt kan nemt bestemmes af en fagmand. Den tilførte væskes fraktioner med lavere og højere kogepunkter strømmer fra det nævnte punkt via det permeable element til modstående ender af serien af permeable elementer, hvor de udtømmes som en damp henholdsvis en væske. Dampen om-20 dannes til væske i en kondensator, og en del af væsken opsamles, og en del føres tilbage til de permeable elementer. En del af væsken udleveret fra serien af permeable elementer opsamles, og en del fordampes i fordampningsorganet, og den frembragte damp føres tilbage til serien af permeable elemen-25 ter.
Apparatet ifølge den foreliggende opfindelse kan også tilpasses til såkaldt "damprekompression", hvorved man mener kompression af en damp og ekstraktion af varme fra denne i en 30 varmeveksler. Den damp, der strømmer ud fra serien af permeable elementer, komprimeres i en kompressor, og den varme damp og/eller væske fra kompressoren fødes via ekspansionsorganer til en varmeveksler. I varmeveksleren afgiver den varme damp og/eller væske varme, der absorberes af en del af den væske, 35 der er udtømt fra serien af permeable elementer, hvilken væskeandel kræver mindre varme fra kogeren for fordampning. På denne måde kan destillationsapparatets totale energikrav reduceres. Det foretrækkes, at kompressoren drives af den 19
DK 154001 B
drivaksel, der roterer en eller flere af de permeable elementer.
Den foreliggende opfindelse beskrives nærmere nedenfor under 5 henvisning til tegningen, der blot som et eksempel viser et apparat ifølge den foreliggende opfindelse til at effektuere masseoverførsel mellem to fluidumsfaser.
På tegningen viser 10 fig. 1 et længdesnit gennem et gasabsorptionsapparat; fig. 2 et tværsnit i en anden målestok langs linien AA i fig.
1; 15 fig. 3 en skematisk gengivelse af et kontinuerligt destillationsapparat ifølge opfindelsen; og fig. 4 en skematisk gengivelse af det i fig. 3 viste apparat, 20 tilpasset til damprekompressi on.
I fig. 1 og 2 er en hul skive med en rustfri stålbund 1 og en væg 2 og et låg 3 af "Perspex" (gennemsigtig, hård plast), boltet til væggen 2. Skiven har en hul aksel 4. Den hule aksel 25 4 er i forbindelse med fire radiale kanaler 5 i bunden 1, hvilke kanaler 5 fører til porte 6, hvorigennem et fluidum kan strømme.
Væggen 2 har en læbe 7, der er i indgreb med en ringformet 30 rende 8 i låget 3. En ring 9 af metalskeletskum, f.eks.
"Retimet 80", er båret i den hule skive mellem bund og låg og er indadtil begrænset af et trådnet 11 og udadtil af et trådnet 12 og danner et ringformet, permeabelt element. To koncentriske rør 13 og 14 rager gennem låget 3 via en gastæt pakning 35 15. Det ydre rør 13 er i forbindelse med fire vifteformede dyser 16, hvorigennem et fluidum kan tilføres ringen 9. Den hule aksel 4 er roterbart monteret på rullelejer i et lejehus 17, der er forbundet til et stationært, fluidumopsamlende or-
DK 154001B
20 gan i form af et rustfrit stålhus 18 med en port 19. En elektrisk (ikke vist) motor driver den hule aksel ved hjælp af et "v"-remdrev.
5 Ved drift roteres den hule skive, og en væske fødes via røret 13 til metalskeletskummet 9, strømmer radialt udad gennem skummet 9 for at fylde rummet mellem trådnettet 12 og væggen 2 og drives ud gennem passagen afgrænset af læben 7 og renden 8.
En gas tilføres apparatet gennem den hule aksel 4 og portene 6 10 og strømmer ind i det ringformede rum mellem væggen 2 og trådnettet 12. Væsken i rummet mellem væggen 2 og det ydre net 12 hindrer gasudslip ved væggen 2, og gassen tvinges gennem det permeable elements porer i modstrøm til væsken for at strømme ud gennem røret 14. Væsken opsamles i huset 18 og kan efter 15 ønske ledes bort gennem porten 19.
I fig. 3 er en stabel af stationære huse 20, 21, 22 og 23, en kondensator 24 og en koger 25 monteret om en drivaksel 26. Drivakselen 26 roterer de permeable eelementer båret i roter-20 bare (ikke viste) dele monteret i husene 20, 21, 22 og 23. Væskeledninger 27, 28, 29 og dampledninger 30, 31, 32 med passende indkoblede (ikke viste) pumper, forbinder ved siden af hinanden anbragte huse. En dampledning 33 og en væskeledning 34 med en fordeler 35 forbinder kondensatoren 24 til stabelen 25 af huse. En dampledning 36 og en væskeledning 37 med en fordeler 38, forbinder kogeren 25 til stabelen af huse. En føde-ledning 39 er fastgjort til væskeledningen 28.
Ved drift roteres drivaksleen 26 ved hjælp af en (ikke vist) 30 motor. Fødevæske strømmer ind i destillationsapparatet gennem fødeledningen 39, blandes med væsken i ledningen 28 og tvinges radialt udad gennem det permeable element i huset 22 under berøring med den damp, som strømmr radialt indad gennem det permeable element i huset. En del af fraktionen med lavt koge-35 punkt i fødevæsken stripp.es og fjernes med dampen gennem ledningen 31 til det permeable element i huset 21, medens fraktionen med højere kogepunkt strømmr med væsken gennem ledningen 29 til det permeable element i huset 23. Fraktionen med 21
DK 154001 B
det højere kogepunkt, udledt fra huset 23, strømmer gennem ledningen 37, en andel afdeles gennem fordeleren 38 til en lagertank, og resten fødes til kogeren 25. Damp,,der strømmer ud fra kogeren 25, passerer gennem ledningen 36 til det permeable 5 element i huset 23. Damp strømmer gennem det permeable element, indtil fraktionen med det lavere kogepunkt afleveres i ledningen 33, og strømmer så til kondensatoren 24. Væsken, der strømmer ud fra kondensatoren, passerer gennem ledningen 34, og en andel af denne aftappes gennem fordeleren 35 til en la-10 gertank, og resten føres tilbage til stabelen af huse.
I fig. 4 er en kompressor 40 monteret på drivakselen 26. En dampledning 33 og en væskeledning 41 forbinder kompressoren til stabelen af huse henholdsvis til en varmeveksler 42. En 15 væskeledning 43 med en fordeler 44, forbinder varmeveksleren 42 til stabelen af huse.
Ved drift afleveres fraktionen med det lavere kogepunkt fra stabelen af huse og strømmer gennem ledningen 33 til kompres-20 soren 40, hvor den komprimeres til dannelse af en væske. Væsken strømmer gennem ledningen 41 til varmeveksleren 42, hvor den afgiver varme, der absorberes af fraktionen med det højere kogepunkt. Den kølede væske fra varmeveksleren passerer gennem ledningen 43, og en andel af denne tappes af gennem fordeleren 25 44 til en lagertank, og resten føres tilbage til stabelen af huse.
Eksempel 1 30 Et ringformet permeabelt element med en indre radius på 4,7 cm og en ydre radius på 9 cm dannet af "Knitmesh 9031" {indre grænsefladeareal 1.650 m-1, porevolumen 94%) blev monteret i en hul skive, som illustreret i fig. 1 og 2. Skiven blev roteret ved 2.850 omdr./min., medens deoxygeneret vand i en mæng-35 de på 17 x 10"®m.^sek."l blev til ført til den hule skive for at strømme radialt udad gennem porerne for Knitmesh'en, og atmosfærisk luft blev tilført i en radialt indad forløbende strøm. Koncentrationen af oxygen i vand, udledt fra skiven, 22
DK 154001 B
blev målt under brug af en sonde for opløst oxygen. Prøven blev gentaget ved en omdrejningshastighed P& 3.350 omdr./min.
I et yderligere eksperiment blev den hule skive pakket med glasperler (1,5 mm diameter, grænsefladeareal 2.400 m3/m3, po-5 revolumen 50%), og der blev udført gennemløb under de samme betingelser for vandstrømningsmængde og omdrejningshastighed. Den såkaldte masseoverførsel skoeef icient K|_a blev beregnet under brug af ligningen: q cel - C1 10 KLa = ln Cel - C2 hvor K|_ = masseoverførsel skoeef icienten for væskef i lmreguleret masseoverførsel (m.sek.-1).
15 Q = volumetrisk vandstrømmængde for vand (m3/sel<·_1) · V = volumen optaget af det permeable element (m3), C| = oxygenkoncentration i chargeringsvandet, C2 = oxygenkoncentration i afgangsvandet,
Ce] = oxygen-1igevægtskonmcentrationen i vand ved omgivelses-20 temperatur, a = det indre grænsefladeareal for det permeable element (m2/m3).
Resultaterne er givet i tabel 1, hvoraf det kan ses, at en 25 forøgelse af det permeable elements porevolumen ved enhver given middelacceleration forøger den volumetriske masseoverførselskoefficient Kls, og at en forøgelse af middelaccelerationen forøger den volumetriske masseoverførselskoefficient. 1 35
DK 154001B
23
Tabel 1
Vol umetriske masseroverførse1skoeff ici enter 5 for vand/oxygen-systemer
Omdrejnings- Middel- Volumetrisk masseoverførhastighed, acceleration, selskoefficient omdr./min. (m.sek."2) (sek.~l)_
Glasperler Knitmesh 2.850 6.397 1,45 1,95 3.350 8.839 2,30 3,55 15 Eksempel 2
S
Et andet ringformet, permeabelt element med en indre radius på 4,75 cm, en ydre radius på 9 cm og en dybde på 2,54 cm, fremstillet af "Retimet 45" (grænsefladeareal 2.400 m2/m3, porevo-20 lumen 96%) blev monteret i en hul skive, som illustreret i fig. 1 og 2. Skiven blev roteret ved 1.450 omdr./min., medens deoxygeneret vand i en mængde på 16,7 x 10"5 m3sek._1 blev tilført til den hule skive for at strømme radialt udad gennem porerne af "Retimet 45", og atmosfærisk luft ved en strøm-25 ningshastighed på 16,7 x 10“4 m3 sek."l blev leveret til den hule skive for at strømme radialt indad. Oxygenkoncentrationen i vand, tilfører til og udledt fra den hule skive, blev målt under brug af en sonde for opløst oxygen. Den volumetriske masseoverførselskoefficient K[_a blev beregnet under brug af 30 ligningen nævnt i eksempel 1. Yderligre gennemløb blev foretaget ved at forøge omdrejningshastighederne, og resultaterne fremgår af tabel 2.
35 24
DK 154001 B
Tabel 2
Vol urnetri ske masseoverførsel skoeef ici enter kontra middelacceleration 5 ____
Omdrejnings- Middel- Volumetrisk masseoverførhastighed, acceleration, selskoefficient omdr./min. (m.sek.-2) Kj_a (sek.“l) 1Q 1.450 1.660 1.040 2.200 3.820 1.070 2.550 5.133 1.070 2.950 6.869 1.135 15 3.350 8.858 1.730
Af tabel 2 kan det ses, at når middelaccelerationen forøges fra ca. 5.000 m.sek.-2, er der en markeret forøgelse i den vo-1 umetriske masseoverførselskoefficient.
20
Eksempel 3
Et ringformet, permeabelt element med en indre radius på 4,8 cm og en ydre radius på 9,2 cm og en dybde på 2,54 cm blev 25 fremstillet af et sammenknyttet bånd af glasfibre ("Knitmesh 9048"); indre grænsefladeareal 1.000 m2/m3; porevolumen 95% blev monteret i en hul skive, som illustreret i fig. 1 og 2. Skiven blev roteret ved en hastighed på 1.000 omdr./min., medens deoxygeneret vand ved en strømningsmængde på 8,3 x 10-5m3 3 0 sek.-l blev tilført til den hule skive for at strømme radialt udad gennem porerne i glasfiberbåndet, og atmosfærisk luft med strømmængde på 8,3 x 10-4 m3sek.-l blev tilført til den hule skive for at strømme radialt indad. Oxygenkoncentrationen i vand, tilført til og udledt fra den hule skive, blev målt un-3 5 der brug af en sonde for opløst oxygen. Den volumetriske masseoverførselskoefficient Ki_a blev beregnet under brug af ligningen fra eksemepl 1. Et yderligere gennemløb blev udført under brug af en omdrejningshastighed på 1.500 omdr./min.
25
DK 154001 B
For sammenligning blev de ovenfor nævnte gennemløb gentaget under brug af et ringformet element, formet ud fra glasperler med en diameter på 4 mm (grænsefladeareal 900 m2/m3; porevolumen 38%).
5
Resultaterne fremgår af tabel 3, hvoraf det kan ses, at for permeable elementer, formet ud fra de samme materialer og med tilnærmelsesvis de samme grænsefladearealer, har et permeabelt element, der har et stor porevolumen og indbefatter strenge, 10 fibre, fibriller eller filamenter, en større masseoverførselskoefficient .
Tabel 3 15
Omdrejnings- Middel- Volumetrisk masseoverførselshastighed, acceleration koefficient pr. minut (m.sek.“2) KLa 4 mm glasperler Glasfiberbånd 20 1.000 768 0.452 0,542 1.500 1.727 0,626 0,703
Eksempel 4 25
Et ringformet, permeabelt element med en indre radius på 4,5 cm, en ydre radius på 9,2 cm, en dybde på 2,54 cm (indre graænsefladeareal på ca. 350 m2/m3 og et porevolumen på 98%) blev formet ud fra et bånd, strikket eller knyttet af rustfrit 30 stålmonof i lament med en diameter på 120 mikron og blev mon teret i en hul skive, som vist i fig. 1 og 2. Skiven blev roteret ved 2.000 omdr./min., medens deoxygeneret vand i en mængde på 8,33 x 10-5 m3 sek."l, og atmosfærisk luft i en mængde på 8,33 x 10“4 m3 sek."1 blev tilført til det permea-35 ble element, som angivet i eksempel 1. Oxygenkoncentrationen i tilførsels- og afgangsvandet blev målt som i eksempel 1, og den volumetri ske masseoverførselskoefficient blev beregnet under brug af formlen, som er vist i eksempel 1.
t 26
DK 154001 B
I sammenlignende forsøg blev der bentytet permeable elementer med de nævnte radier, dybder og grænsefladearealer, formet ud fra bånd, strikket eller knyttet ud fra rustfrit stål monof i 1a-ment med en diameter på 150 henholdsvis 250 pm. Resultaterne 5 ses i tabel 4, hvoraf det ses, at det roterbare masseoverførselsapparat, hvori det permeable element indbefatter filamenter med en diameter på mindre end 150 pm, giver en større masseoverførselskoefficient end et roterbart masseoverførselsapparat, hvori det permeable element omfatter filamenter med en 10 diameter, der er lig med eller større end 150 pm.
Tabel 4
Variation af volumetrisk masseoverførselskoefficient med filament-diameter
Filament-diameter Volumetrisk masseoverførsels- (pm) I koefficient f (sek.-1) 20 120 0,622 150 0,406 250 0,412 25
Eksempel 5
Eksempel 4 blev gentaget under brug af et ringformet, permea-belt element med en indre radius på 4,5 cm, en ydre radius på 30 9,2 cm og en dybde på 1,27 cm og fremstillet af "Retimet 80", med et indre grænsefladeareal på 5.600 m2/m3, og en ækvivalent d i ameter for strengene 80 pm. Den vol umetriske masseoverførselskoefficient blev fundet til at være 1,503 sek.“l.
35 Eksempel 6
Eksempel 5 blev gentaget under brug af et ringformet, permea-belt element, fremstillet af "Retimet 45", indre grænsefladea-
Claims (8)
1. Apparat til overføring af en masse mellem to fluidumfaser, hvoraf mindst den første er en væske, hvilket apparat omfatter 10 et permeabelt element, der (a) tillader fluidumene at strømme gennem dets porer, idet porernes vægflader danner en snoet og i det væsentlige kontinuerlig vej, ad hvilken fluidumerne kan strømme, og (b) er roterbart om en akse for at give fluidumerne en middel acceleration på mindst 150 m.sek."2, når de 15 strømmer gennem porerne, idet det første fluidum strømmer væk fra aksen og hvor der er anbragt organer for tilførsel af fluidumerne til det permeable element og organer til at bortlede i det mindste det ene fluidum eller et derivat af dette fra det permeable element, kendetegnet ved, at det per-20 meable element har et porevolumen på mindst 90¾ og omfatter strenge, fibre, fibriller eller filamenter.
2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det permeable element har et indre grænsefladeareal på mindst 350 25 m2/m3.
3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at porevolumenet er mindst 93%.
4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at strengene, fibrene, fibrillerne eller filamenterne, har en ækvivalent diameter på mindre end 150 pm.
5. Apparat ifølge krav 2, 3 eller 4, kendetegnet 35 ved, at det permeable element har et indre grænsefladeareal på mindst 1.500 m2/m3.
5 Patentkrav.
6. Apparat ifølge et af krvene 1 til 5, kendetegnet s DK 154001B mekanisk bundet til hinanden, limet til hinanden eller punktsvejset til hinanden.
7. Apparat ifølge kav 6, kendetegnet ved, at 5 strengene, fibrene, fibrillerne eller filamenterne er vævet eller strikket eller knyttet sammen.
8. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at strengene, fibrene, fibrillerne eller filamenterne er punktvis 10 bundet til hinanden og i form af et metalskeletskum. 15 20 25 30 35
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB7918924 | 1979-05-31 | ||
| GB7918924 | 1979-05-31 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK235180A DK235180A (da) | 1980-12-01 |
| DK154001B true DK154001B (da) | 1988-10-03 |
| DK154001C DK154001C (da) | 1989-02-13 |
Family
ID=10505546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK235180A DK154001C (da) | 1979-05-31 | 1980-05-30 | Apparat til overfoering af masse mellem to fluidumfaser |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0020055B1 (da) |
| JP (1) | JPS5626502A (da) |
| AT (1) | ATE24118T1 (da) |
| AU (1) | AU530583B2 (da) |
| BR (1) | BR8003373A (da) |
| CA (1) | CA1157632A (da) |
| DE (1) | DE3071856D1 (da) |
| DK (1) | DK154001C (da) |
| ES (1) | ES8102839A1 (da) |
| NO (1) | NO151881C (da) |
| RU (1) | RU1828406C (da) |
| ZA (1) | ZA803061B (da) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0053881B1 (en) * | 1980-12-08 | 1985-05-02 | Imperial Chemical Industries Plc | Mass transfer apparatus |
| ATE21043T1 (de) * | 1981-10-26 | 1986-08-15 | Ici Plc | Gas-fluessigkeits-zentrifugalreaktor. |
| DE3267316D1 (en) * | 1981-11-24 | 1985-12-12 | Ici Plc | Centrifugal device |
| ZA83242B (en) * | 1982-01-19 | 1983-11-30 | Ici Plc | The removal of hydrogen sulphide from gas streams |
| GB9102766D0 (en) * | 1991-02-09 | 1991-03-27 | Tioxide Group Services Ltd | Destruction process |
| GB9102767D0 (en) * | 1991-02-09 | 1991-03-27 | Tioxide Group Services Ltd | Destruction process |
| GB9217746D0 (en) * | 1992-08-20 | 1992-09-30 | Universtiy Of Newcastle Upon T | Separation of aqueous and organic components |
| NO175847C (no) * | 1992-10-09 | 1994-12-21 | Olav Ellingsen | Fremgangsmåte ved selektiv og/eller uselektiv fordamping og/eller spalting av særlig hydrokarbonforbindelser i væskeform, og innretning for gjennomföring av slik fremgangsmåte |
| NO180520C (no) * | 1994-02-15 | 1997-05-07 | Kvaerner Asa | Fremgangsmåte til fjerning av karbondioksid fra forbrenningsgasser |
| GB9903474D0 (en) | 1999-02-17 | 1999-04-07 | Univ Newcastle | Process for the conversion of a fluid phase substrate by dynamic heterogenous contact with an agent |
| JP2003522637A (ja) * | 2000-02-17 | 2003-07-29 | プロテンシブ リミティッド | 供給および集合機構を備える軸回り回転面式反応装置 |
| US7326283B2 (en) | 2003-10-24 | 2008-02-05 | Cleveland Gas Systems, Llc | Spinning impingement multiphase contacting device |
| WO2006023743A2 (en) | 2004-08-20 | 2006-03-02 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Laminar scrubber apparatus for capturing carbon dioxide from air and methods of use |
| RU2424041C2 (ru) | 2005-02-02 | 2011-07-20 | ГЛОБАЛ РИСЕРЧ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Удаление диоксида углерода из воздуха |
| US9266051B2 (en) | 2005-07-28 | 2016-02-23 | Carbon Sink, Inc. | Removal of carbon dioxide from air |
| CA2616701C (en) | 2005-07-28 | 2018-10-02 | Global Research Technologies, Llc | Removal of carbon dioxide from air |
| KR20090003206A (ko) | 2006-03-08 | 2009-01-09 | 글로벌 리서치 테크놀로지스, 엘엘씨 | 주변 ｃｏ₂를 포획하기 위한 관능화 이온 교환 막을 갖는 공기 수집기 |
| KR20090086530A (ko) | 2006-10-02 | 2009-08-13 | 글로벌 리서치 테크놀로지스, 엘엘씨 | 공기로부터 이산화탄소를 추출하는 방법 및 장치 |
| AU2008242845B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-08-23 | Carbon Sink, Inc. | Capture of carbon dioxide (CO2) from air |
| AU2008324818A1 (en) | 2007-11-05 | 2009-05-14 | Global Research Technologies, Llc | Removal of carbon dioxide from air |
| CN101868292A (zh) | 2007-11-20 | 2010-10-20 | 环球研究技术有限公司 | 用于捕获环境co2的带有官能化离子交换膜的空气收集器 |
| CA2715874C (en) | 2008-02-19 | 2019-06-25 | Global Research Technologies, Llc | Extraction and sequestration of carbon dioxide |
| WO2009149292A1 (en) | 2008-06-04 | 2009-12-10 | Global Research Technologies, Llc | Laminar flow air collector with solid sorbent materials for capturing ambient co2 |
| NL2002814C2 (en) * | 2009-04-28 | 2010-10-29 | Stichting Dienst Landbouwkundi | Method and system to transfer a volatile substance. |
| NO332546B1 (no) | 2009-07-10 | 2012-10-22 | Statoil Asa | Roterende utskillerhjul |
| WO2012092984A1 (en) | 2011-01-07 | 2012-07-12 | Statoil Petroleum As | Rotating vacuum stripper |
| WO2015101826A1 (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-09 | Hindustan Petroleum Corporation Ltd. | Rotating packed bed unit |
| US9216377B1 (en) | 2015-02-24 | 2015-12-22 | Chevron U.S.A. Inc. | Method and system for removing impurities from gas streams using rotating packed beds |
| EP3175897B1 (de) | 2015-12-04 | 2018-04-04 | Evonik Degussa GmbH | Verbessertes verfahren zur extraktion von aromastoffen aus fetthaltigen und/oder wässrigen flüssigphasen |
| DE102017205020A1 (de) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Reaktionsvorrichtung mit Wärmetauscher und deren Verwendung |
| GB2566716A (en) | 2017-09-22 | 2019-03-27 | Fjell Biodry As | Gas capture system |
| CA3091524A1 (en) | 2018-02-16 | 2019-08-22 | Carbon Sink, Inc. | Fluidized bed extractors for capture of co2 from ambient air |
| CN108355587B (zh) * | 2018-03-09 | 2023-08-29 | 中建安装集团有限公司 | 一种模块化旋转填料床 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE193260C (da) * | ||||
| US2493265A (en) * | 1947-11-26 | 1950-01-03 | Hoffmann La Roche | Extraction apparatus |
| GB757149A (en) * | 1953-06-29 | 1956-09-12 | Claes Wilhelm Pilo | Apparatus for the performance of an exchange of heat and/or soluble substances between two flowing media of different specific gravity |
| FR1489522A (fr) * | 1965-08-17 | 1967-07-21 | Monsanto Co | Fibre polymère façonnée et ses applications |
| US3389970A (en) * | 1967-02-15 | 1968-06-25 | Edward G. Scheibel | Liquid-liquid extraction column having rotatable pumping impeller assemblies |
| US3486743A (en) * | 1967-06-16 | 1969-12-30 | Baker Perkins Inc | Multistage vapor-liquid contactor |
| GB1366312A (en) * | 1970-12-17 | 1974-09-11 | Pilo C W | Liquid-gas contact apparatus |
| GB1539206A (en) * | 1975-09-12 | 1979-01-31 | Bekaert Sa Nv | Apparatus and method for demisting streams of gases |
| EP0002568B1 (en) * | 1977-12-01 | 1984-06-20 | Imperial Chemical Industries Plc | Mass transfer apparatus and its use |
-
1980
- 1980-05-15 DE DE8080301589T patent/DE3071856D1/de not_active Expired
- 1980-05-15 EP EP80301589A patent/EP0020055B1/en not_active Expired
- 1980-05-15 AT AT80301589T patent/ATE24118T1/de not_active IP Right Cessation
- 1980-05-22 NO NO801534A patent/NO151881C/no unknown
- 1980-05-22 ZA ZA00803061A patent/ZA803061B/xx unknown
- 1980-05-27 AU AU58798/80A patent/AU530583B2/en not_active Ceased
- 1980-05-29 BR BR8003373A patent/BR8003373A/pt not_active IP Right Cessation
- 1980-05-29 CA CA001157632A patent/CA1157632A/en not_active Expired
- 1980-05-30 DK DK235180A patent/DK154001C/da not_active IP Right Cessation
- 1980-05-30 JP JP7265780A patent/JPS5626502A/ja active Granted
- 1980-05-30 RU SU802929445A patent/RU1828406C/ru active
- 1980-05-30 ES ES492020A patent/ES8102839A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0020055A1 (en) | 1980-12-10 |
| NO151881C (no) | 1985-06-26 |
| ATE24118T1 (de) | 1986-12-15 |
| NO151881B (no) | 1985-03-18 |
| JPS5626502A (en) | 1981-03-14 |
| DK154001C (da) | 1989-02-13 |
| AU530583B2 (en) | 1983-07-21 |
| AU5879880A (en) | 1980-12-04 |
| ZA803061B (en) | 1981-05-27 |
| EP0020055B1 (en) | 1986-12-10 |
| DE3071856D1 (en) | 1987-01-22 |
| RU1828406C (ru) | 1993-07-15 |
| BR8003373A (pt) | 1980-12-30 |
| CA1157632A (en) | 1983-11-29 |
| NO801534L (no) | 1980-12-01 |
| JPS6352921B2 (da) | 1988-10-20 |
| DK235180A (da) | 1980-12-01 |
| ES492020A0 (es) | 1981-02-16 |
| ES8102839A1 (es) | 1981-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK154001B (da) | Apparat til overfoering af masse mellem to fluidumfaser | |
| EP0023745A2 (en) | Process and apparatus for effecting mass transfer | |
| US4179380A (en) | Hollow fibre apparatus | |
| US2941872A (en) | Apparatus for intimate contacting of two fluid media having different specific weight | |
| US3878054A (en) | Distillation apparatus and process | |
| JP5483226B2 (ja) | 純粋な水蒸気を生成するための方法と装置 | |
| US3764483A (en) | Rotating disk still with a hydrodynamically applied thin film | |
| US5363909A (en) | Compact contacting device | |
| KR20140079367A (ko) | 액체 혼합물 성분의 분리방법 및 장치 | |
| US4230529A (en) | Distillation apparatus | |
| CN110072817A (zh) | 具有筒状件的蒸馏装置及其用于蒸馏水的用途 | |
| US4333832A (en) | Rotating solution separation system | |
| NO138156B (no) | Fremgangsmaate for forming av fibergranuler | |
| JPS60501746A (ja) | 熱薄膜蒸留システム | |
| KR830001017B1 (ko) | 물질 이동장치 | |
| RU2775889C1 (ru) | Способ и установка для изотопного разделения воды с молекулами, содержащими тяжелые изотопы водорода | |
| US3580817A (en) | Method and apparatus for the centrifugal distillation of a liquid | |
| US6080374A (en) | Centrifugal crystallization refining apparatus | |
| RU2750492C1 (ru) | Горизонтальный насадочный тепло- и массообменный аппарат | |
| US2822039A (en) | Evaporators-condensers | |
| RU2702565C1 (ru) | Способ очистки парогазовой смеси от паров низкокипящей жидкости и установка для его осуществления | |
| SU1480842A1 (ru) | Тепломассообменный аппарат | |
| EP2424638B1 (en) | Method to transfer a volatile substance | |
| SU1722517A1 (ru) | Роторный ректификационный аппарат | |
| US764393A (en) | Piled vacuum evaporating apparatus. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed |