FI110760B - Sekoitinlaitteisto ja menetelmä kaasun sekoittamiseksi suljetussa reaktorissa - Google Patents

Description

1 110760

SEKOITINLAITTEISTO JA MENETELMÄ KAASUN SEKOITTAMISEKSI SULJETUSSA REAKTORISSA

Esillä oleva keksintö kohdistuu sekoitinlaitteistoon ja menetelmään kaasun 5 sekoittamiseksi suljetussa sekoitusreaktorissa, erityisesti autoklaavissa, joka käyttää kaasua prosessikemikaalina korkealla hyötysuhteella ja jossa pulverimaisen kiintoaineen pitoisuus liuoksessa on suuri. Reaktorissa pyritään reaktorin keskellä pyörivien sekoituselimien avulla aikaansaamaan kaasua nestepinnan yläpuolelta liuokseen imevä virtaus, joka kaasu 10 sekoitetaan reaktoritilavuuteen. Keksinnön mukainen sekoitinlaitteisto käsittää vähintään kaksi eri korkeudelle sijoitettua sekoitinta, jotka ovat sama-akseliset. Yläsekoitin on varustettu akseliin kiinnitetystä keskilevystä ylös- ja alaspäin nousevilla, olennaisesti pystysuorilla sisäsiivillä sekä keskilevystä ulospäin suunnatuilla ulkosiivekkeillä, jotka on vaakatasoon 15 nähden kallistettu. Alasekoitin on varustettu akseliin kiinnitetyn keskilevyn ulkoreunalle sijoitetuilla pystysiivillä.

Autoklaavit ovat teollisuudessa normaalisti makaavia, usein useampi-lohkoisia ja ilman virtaushaittoja. Kaasunsyöttö tapahtuu useimmiten syöttä-: 20 mällä voimakkaasti dispergoivan sekoituselimen vaikutusalueeseen ilmaa, happea (hapetus) tai vetyä (pelkistys). Usein halutaan suljetuissa reakto-reissä, kuten autoklaaveissa, kaasu saada pinnan yläpuolelta takaisin liuokseen. Kun käytetään ilmaa, tämä ei tunnu järkevältä, koska tällöin typpimäärä vain lisääntyy kierrossa, mutta sekä puhtaalla hapella että • · · *··· 25 vedyllä saadaan loppukaasukin uudelleen käyttöön pinnan yläpuolelta -y' imemällä.

•» a · · a · *·..· Kaasun imemiseksi pinnan yläpuolelta ja sen edelleen dispergoimiseksi tunnetaan ns. itseimevät ristiputket, missä kaasuilla onton akselin alapääs-30 sä haarautuu tavallisimmin neljään kärkipäästään avoimeen putkeen. Pyörivä ristiputki aiheuttaa kaasutilaan alipaineen, jonka johdosta kaasu 2 110760 purkautuu ja dispergoituu kupliksi reaktorin liuostilaan. On huomattava, että liuoksen lämpötilan noustessa höyrynpaine samalla nousee, jolloin alipaineen vaikutus heikkenee. Tällainen ristiputkirakenne ei kuitenkaan pysty edelleen dispergoimaan kaasua liuokseen saati sitten pitämään (paksua) 5 kiintoainesuspensiota liikkeellä.

Tunnettua on myös tapa imeä kaasua pinnasta ns. down-draft-periaatteella. US-patenttijulkaisussa 4,454,077 on kuvattu laitteisto, jossa keskiputken kautta tapahtuvaan kaasun pumppaamiseen alas on käytetty kaksipäisen 10 ruuvin tapaista sekoituselintä, ja lisäksi laitteistoon kuuluu vielä ylä- ja alavirtaushaitat. US-patenttijulkaisussa 4,328,175 kuvataan samantyyppinen laite, mutta keskiputken yläpää on muotoiltu kartiomaiseksi.

On siis tunnettua, että sekoittimen akselilla tapahtuvan voimakkaan keski-15 pyörteen eli kaasun liuokseen imeytymisen tehostamisen avulla kaasu kulkeutuu sekoittimeen. Tämä voimakas ja usein tilava kaasupyörre kuljettaa sekoitettavaan nesteeseen tai lietteeseen sen pinnalta kaasua joskus ·.·. hyvinkin tehokkaasti, mutta tietyssä kaasumäärässä sekoitinelimen toiminta • ♦ heikkenee sekoittimen pyöriessä “suuressa kaasukuplassa”. Tällöin tehon 20 heiketessä pyörre heikkenee ja kaasun tulo pinnalta liuokseen vähenee. ·:··: Edellä kuvatulla tavalla syntyvä pyörre on kuitenkin hallitsematon ja sekoituselimeen ulottuessaan aiheuttaa siinä rajuja voimanmuutoksia ja siten mm. laitevaurioita. Mikä pahinta, sekoitin ei enää pysty aikaansaamaan pulverimaisen kiintoaineen sekoitusta tehottomuutensa takia *·..*’ 25 varsinkaan paksulla pulverimaisen kiintoaineen suspensiotiheydellä.

• ·» •»t • * : *·· US-patenttijulkaisusta 5549854 tunnetaan tapa imeä kaasua nestepinnan • * yläpuolelta säädettävien erikoisvirtaushaittojen avulla käyttäen energia-*:·· lähteenä pyörivää sekoitinelintä. Tällä menetelmällä saadaan aikaan hallitut 30 imupyörteet, mitkä eivät johda kaasua välittömästi itse sekoitinelimeen asti.

3 110760

Suljetuissa hapetus- tai pelkistysreaktoreissa riittävän kaasumäärän saaminen kiintoaine-liuos-suspensioon, varsinkin kun on kyse korkeasta kiintoainepitoisuudesta (>50%), edellyttää normaalisti kaasun johtamista reaktorin alaosan liuostilaan, lähinnä sekoituselimen alle. Usein tämä kaasu 5 johdetaan alas liuospinnan läpi ohi sekoittimen ja alapäästään reaktorin keskiakselia kohti suunnatun ja sekoittimen alle käännetyllä putkella. Näin taataan kaasun saaminen alaosaan ja dispergoituminen sekoittimen avulla.

Varsinkin autoklaaveissa joudutaan reaktori vuoraamaan jollakin erikois-10 aineella, monesti titaanilla. Sama koskee esimerkiksi kaasunsyöttöputkea. Titaanin käsittely, hitsaus yms., on normaalia vaikeampaa. Lisäksi titaani on tavallisia materiaaleja kalliimpaa. Nämä seikat asettavat melkoisia vaatimuksia sekoitukselle ja kaasun dispergoinnille Sekoitin saa aikaan voimakkaita virtauksia, koska liete sisältää runsaasti kiintoainetta, ja kun nämä virtaukset 15 iskeytyvät kaasuputkeen, ne pahimmassa tapauksessa kuluttavat sen poikki. Tällöin kaasu nouseekin ylöspäin kohtaamatta sitä dispergoivaa sekoitinelintä ja näin kaasunkäytön hyötysuhde huononee huomattavasti.

Autoklaavi on lisäksi tunnettu siitä, että siihen tehtävien aukkojen koon ·,·’: 20 suurentaminen johtaa seinämäpaksuuksien kasvattamiseen, mikä näkyy : '· suoraan rahassa. Tästä syystä käytännössä sekoitinelintä varten tehtävät aukot reaktorin kannessa ovat yleensä luokkaa 0 600 - 800 mm. Yksi erittäin tärkeä asia sekoittimien huollossa / vaihdossa on se, että tämä työ on voitava tehdä suoraan sekoittimen aukosta ylös nostamalla eli 25 useimmiten sekoittimen koon määrittelee autoklaavissa olevan aukon suuruus. Jos prosessi vaatii runsaasti tehoa (kW/m3), on syytä käyttää ’· paljon tehoa vaativaa / antavaa sekoitinta. Sekoittimen antamaa tehoa *···’ voidaan tunnetusti nostaa kierrosnopeutta nostamalla, mutta on huomat- tava, että samalla sekoittimen kärkinopeus kasvaa ja kun se kasvaa *: 30 huomattavasti (> 6 m/s), alkaa tapahtua voimakasta sekoittimen kulumista.

4 110r/6Ö

Esillä oleva keksintö kohdistuu sekoitinlaitteistoon ja menetelmään kaasun sekoittamiseksi suljetussa sekoitusreaktorissa, erityisesti autoklaavissa, joka käyttää kaasua prosessikemikaalina korkealla hyötysuhteella ja jossa pulverimaisen kiintoaineen pitoisuus liuoksessa on suuri. Reaktorissa 5 pyritään reaktorin keskellä pyörivien sekoituselimien avulla aikaansaamaan kaasua nestepinnan yläpuolelta liuokseen imevä virtaus. Keksinnön mukainen sekoitinlaitteisto käsittää vähintään kaksi eri korkeudelle sijoitettua sekoitinta, jotka ovat sama-akseliset. Yläsekoitin on varustettu akseliin kiinnitetystä keskilevystä ylös- ja alaspäin nousevilla, olennaisesti 10 pystysuorilla sisäsiivillä sekä keskilevystä ulospäin suunnatuilla ulkosiivekkeillä, jotka on vaakatasoon nähden kallistettu. Alasekoitin on varustettu akseliin kiinnitetyn keskilevyn ulkoreunalle sijoitetuilla pysty-siivillä. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

15

Nyt kehitetty, keksinnön mukainen menetelmä hallitun, akselinläheisen keskipyörteen aikaansaamiseksi suljetussa reaktorissa kuten autoklaavissa, tapahtuu vähintään kahden erilaiseen toimintaan perustuvan, samaan akseliin päällekkäin asennetun sekoitinelimen avulla. Järjestely on 20 sellainen, että sillä pystytään eliminoimaan tunnettujen menetelmien haittapuolet ja kuitenkin saadaan aikaan tehokas kaasua nesteeseen imevä kaasupyörre, joka aikaansaadaan ensisijassa ylimmän sekoituselimen i · » ’···’ avulla. Tämä elimen avulla sekä muodostetaan kyseinen kaasupyörre että myös dispergoidaan imetty kaasu pieniksi kupliksi ja painetaan näin • * 25 kiintoainesuspensioon tasaisesti jakautuneet pienehköt kaasukuplat alas akselia ympäröivällä laajalla virtauksella alimmaiseen sekoittimeen. Alin : “ sekoitin omaa huomattavasti suuremman energian kuin ylempi sekoitinelin.

Tämän energian avulla alasvedetyt kaasukuplat dispergoidaan yhä pienemmiksi suurentaen näin kaasun ja nesteen kontaktipintaa, jolloin ‘ I 30 reaktiot tapahtuvat huomattavasti nopeammin ja täydellisemmin kuin tavanomaisissa menetelmissä. Loppuenergia käytetään suuressa 5 110760 lietepitoisuudessa olevien kiintoainepartikkelien sekoittamiseen ja levittämiseen koko reaktorin tilavuuteen.

Molemmat sekoittimet ja varsinkin alempi on siten kehitetty, että ne ottavat 5 tehoa normaalia enemmän. Useimmissa tunnetuissa reaktoreissa lietteessä oleva kaasu on isoina tilavuuksina vain osittain dispergoituneena ja siten vähentäen sekoittimen tehonottoa.

Lyhyesti todettuna keksinnön idea on seuraava: Ylin sekoitinelin on 10 sellainen, että se aiheuttaa kiintoaine-liuos-suspension pinnan yläpuolella olevaan kaasuun imua muodostaen useamman suppilomaisen kaasu-pyörteen liuokseen sekoittimen yläpuolelle. Nämä kaasutaskut sekoitin imee edelleen itseensä ja dispergoi ne pieniksi kupliksi keskimmäisten, lähinnä pystysuorassa olevien sekoitinsiipien avulla. Tästä muodostuneet kuplat 15 siirtyvät sivullepäin keskiakselista poispäin kohti toisia eli ulommaisia siivekkeitä, jotka ovat sopivassa kulmassa vaakatasoon nähden, edullisesti 45° kulmassa. Näiden siivekkeiden avulla liuokseen sekoittuneet kuplat , edelleen leviävät ulommaksi, mutta kuitenkin niitä painetaan samalla : alaspäin kohtia alinta sekoitinelintä.

•'..0 20

Alin sekoitinelin ottaa huomattavasti enemmän tehoa kuin ylempi, jolloin sillä on mahdollisuus dispergoida siihen tulleet kuplat erittäin pieniksi • 4 · menettämättä kuitenkaan suuresti sekoitusenergiaansa. Sen lisäksi, että alasekoitin levittää pieniksi dispergoimansa kuplat sivulle ja edelleen 25 virtauskentän avulla ylöspäin, sekoittimesta riittää tehoa pulverimaisen kiintoaineen liettämiseen tasaiseksi suspensioksi koko liuostilaan. Näin I » > · ·’ " koko keksinnön mukainen menetelmä takaa riittävän kaasun imun neste- » I ·

* I

pinnasta, kaksivaiheisen ja tehokkaan dispergoinnin, huomattavan sekoitusenergian ja kiintoainesuspension tasaisuuden koko reaktorissa . ’ : 30 huolimatta korkeasta suspensiotiheydestä.

110760 6

Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan tarkemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää pystyleikkauksena tekniikan tason mukaista, yksinkertaisinta muotoa, jossa päähuomio on kiinnitetty kiintoaineen sekoittamiseen ja 5 kaasun pinnalta imu ei ole varsin tehokasta, kuva 2 esittää pystyleikkauksena tekniikan tason mukaista toista yksinkertaista muotoa, jossa huomiota on kiinnitetty kaasun pinnalta imemiseen, mutta epäonnistuttu kiintoaineen sekoituksessa, kuva 3 esittää pystyleikkauksena tekniikan tason mukaista kehittyneempää 10 muotoa, jossa huomio on kiinnitetty sekä kiintoaineen sekoittamiseen että kaasun pinnalta imuun, kuva 4 esittää pystyleikkauksena keksinnön mukaista sovellustusta, jossa huomio nimenomaan on kiinnitetty sekä kiintoaineen sekoittamiseen että kaasun pinnalta imuun, 15 kuva 5A esittää pystyleikkauksena keksinnön mukaista yläsekoitinta, jossa päähuomio on kiinnitetty kaasun imuun nesteen pinnalta ja tarvittavan dispergointienergian aikaansaamiseen kuin myös muodostuneen kuplaston . liuokseen sekoittamiseen ja alastyöntämiseen, kuva 5B esittää pystyleikkauksena keksinnön mukaista alasekoitinta, jossa 20 huomio on kiinnitetty sekä kiintoaineen sekoittamiseen että kaasun pinnalta ’ ; imuun tarvittavan sekoitusenergian aikaansaamiseen, kuvassa 6 on graafisesti esitetty kaasun ilmasisältö eri sekoittimien > > » • · *··.* kärkinopeuden funktiona, ja kuvassa 7 on graafisesti esitetty eri sekoittimien tehosuhde ilmasisällön • · 25 funktiona.

* ψ *

Kuvasta 1 nähdään, että suljettu pystyreaktori 1 muodostuu lieriömäisestä '·;· osasta 2, umpinaisesta alaosasta 3 ja kansiosasta 4. Kansiosassa on aukko ‘r': 5, joka on yleensä sekoittimen halkaisjan suuruinen. On selvää, että 30 reaktorin ollessa toiminnassa aukko on suljettu. Reaktorissa sekoituksen aiheuttama suuri kaasupyörre, vortex, on estetty lähinnä neljällä 7 110760 standardivirtaushaitalla 6. Reaktori täytetään liuoksella, jossa on kiintoaine-partikkeleita 7. Liuospinnan 8 yläpuolella on kaasutila 9, joka on täytetty kaasunsyöttöputken 10 kautta ja josta sekoitin 11 aikaansaa kartiomaisia kaasumuodostelmia 12 liuospintaan. Akselin 13 alapäähän on kiinnitetty 5 tavanomainen nelilapainen sekoitin, missä lapakulma on erikseen säädettävissä. Yleensä se on 45 °.

Kuvasta 2 nähdään, että reaktori on kuvan 1 mukainen. Erona on se, että sekoitin 11 on nostettu lähemmäksi liuospintaa 8. Sekoittimen 11 aikaan-10 saamat kartiomaiset kaasumuodostelmat 12 dispergoituvat sekoittimen avulla kupliksi 14 ja työntyvät jonkin matkaa alaspäin, eivät kuitenkaan pohjaan asti, koska sekoittimen akselin suuntainen virtaus ei ole niin voimakas, että edes pohjalla olevan kiintoaineen 15 suspendointi tapahtuisi kunnolla. Sekoitin on samanlainen kuin kuvassa 1.

15

Kuvasta 3 nähdään, että reaktori on kuvan 1 mukainen. Erona on se, että sekoittimia on kaksi kappaletta; alempi 16 lähellä pohjaa ja samassa akselissa ylempi 17 on lähellä liuospintaa 8. Sekoittimen 17 aikaansaamat kartiomaiset kaasumuodostelmat 12 dispergoituvat kupliksi 14 sekoittimen ·',·,·* 20 avulla ja työntyvät jonkin alaspäin sekoittimeen 16. Alasekoittimen tehtävänä pitäisi olla kaasukuplien dispergoiminen edelleen vielä pienemmiksi kupliksi 18 ja kuplien levittäminen liuokseen sekä sellaisen '··* virtauksen aiheuttaminen pohjalle, että myöskin kiintoaine suspendoituisi liuokseen. Molemmat sekoittimet ovat kuvassa 1 selitetyn muotoisia t | 25 lapasekoittimia.

• I

# · > • f :tii” Kuvasta 4 nähdään, että reaktori 1 on aikaisempien kuvien mukainen • · ’•y* suljettu reaktori kuten autoklaavi. Kuvaan 3 nähden erona on se, että alasekoitin 16 on korvattu keksinnön mukaisella alasekoittimella 19 ja 30 yläsekoitin 17 keksinnön mukaisella yläsekoittimella 20. Yläsekoitin 20 on esitetty tarkemmin kuvassa 5A ja alasekoitin 19 kuvassa 5B. Yläsekoittimen 8 110760 20 liuospinnalle 8 aikaansaamat useat pienet kartiomaiset kaasumuodostelmat 12 dispergoituvat yläsekoittimen pystysuorien ja keksinnön mukaisesti muotoiltujen sisäsiipien 21 avulla huomattavasti pienemmiksi kupliksi 14 kuin kuvan 3 tapauksessa.

5

Yläsekoittimen 20 ulkosiivekkeet 22 levittävät ja työntävät siinä muodostuneen kuplaston alasekoittimeen 19. Tämä vastaanottaa ja edelleen dispergoi kaasukuplat erittäin pieniksi kupliksi 23 sekoittimeen keksinnön mukaisesti muotoiltujen pystysiipien 24 avulla. Samat 10 voimakkaan virtauksen antavat siivet levittävät nämä pienet kuplat ympäröivään liuokseen ja samalla suspendoivat kiintoainehiukkaset 7.

Keksinnön mukainen sekoitinyhdistelmä toimii ihanteellisesti, koska, huolimatta pienehköstä koostaan (aukon 5 sallimissa rajoissa) molemmat 15 sekoittimet luovuttavat sekä kaasun dispergointiin että kiintoaineen suspendointiin huomattavasti normaalia suuremman sekoitusenergian ja menettävät hyvin hitaasti tehoaan imetyn kaasumäärän lisääntyessä, mikä juuri johtuu tehokkaasta dispergoinnista ja kuplia levittävästä tavasta.

• · • * « • t •M,·* 20 Jos tarvitaan, sekoittimia voi olla myös useampia, mutta ylin sekoitin on t • tällöin yläsekoittimena kuvattu sekoitin ja alin alasekoittimena kuvattu » < · ’ ··’ sekoitin. Välissä oleva sekoitin voidaan valita tarpeen mukaan esimerkiksi * * > ψ ' - · ‘ keksinnön mukaisista sekoittimista.

25 Kuvassa 5A nähdään tarkemmin keksinnön mukainen yläsekoitin 20, jossa • · pyöreään keskilevyyn 25 on asennettu edullisesti kuusi erikoismuotoiltua •» » » \ ” pystysuoraa sisäsiipeä 21. Keskilevy on kiinnitetty symmetrisesti sekoittimen * · '·;·* akseliin 13, kuten kuvasta 4 nähdään. Sisäsiivet 21 on kiinnitetty : säteettäisesti keskilevyn 25 sisäosaan ja ne ulottuvat keskilevyn ylä- ja 30 alapuolelle. Siivet on kiinnitety suurin piirtein puolesta välistä (korkeus-suunnassa katsottuna) keskilevyyn. Kunkin sisäsiiven ulkoreuna 26 on 9 110760 pystysuora ja sisäreuna 27 keskilevyn alapuolella on myös pystysuora. Keskilevyn yläpuolella lavan sisäreuna on muodostettu ulospäin kapene-vaksi, lähinnä ympyränkaaren muotoisesti. Pystylapojen tarkoitus on kaasun dispergointi ja muodostuneiden kuplien siirto kohti ulkosiivekkeitä 22.

5

Yläsekoittimen 20 olennaisesti suorakaiteen muotoiset ulkosiivekkeet 22 on kiinnitetty keskilevyn 25 ulkoreunalle ja ne on vaakatasoon nähden kallistettu. Ulkosiivekkeiden määrä on sama kuin pystysiivekkeidenkin ja ne on sopivasti kiinnitetty vastaavaan kohtaan keskilevyä kuin pystylapakin.

10 Ulkosiivekkeiden kallistuskulma vaakatasoon nähden on 30 - 60 °, edullisesti 45°. Näiden ulkosiipien tarkoitus on aiheuttaa alaspäin suuntautuva virtaus alasekoittimelle ja samalla levittävää kuplia ulos-ja alaspäin.

Kuvan 5B sekoitin on keksinnön mukainen alasekoitin 19, jossa pyöreään 15 levyyn 28 on asennettu edullisesti kuusi erikoismuotoiltua pystylapaa 24. Nämä pystysiivet ovat muuten kuvan 5A yläsekoittimen 20 sisäsiipien 21 muotoisia, mutta ylösalaisin käännettyjä. Lavat on kiinnitetty säteettäisesti keskilevyn 28 ulkoreunalle niin, että ne ulottuvat levyn ylä- ja alapuolelle.

/- : Levyt on kiinnitety suurin piirtein puolesta välistä (korkeussuunnassa — 20 katsottuna) keskilevyyn. Kunkin levyn ulkoreuna 29 on olennaisesti ’:" ·* pystysuora samoin kuin sisäreunan 30 yläosa, mutta alaosastaan sisäreuna '* .·’ on muodostettu ulospäin kapenevaksi, lähinnä ympyränkaaren muotoisesti.

* t » I

• ·

t t I

Keksintöä kuvataan lähemmin vielä oheisten esimerkkien avulla.

t t » * » 25 * · 1; ’ Esimerkki 1.

t > ·' ” Tutkittiin kaikkien neljän tapauksen (kuvien 1, 2, 3 ja 4 mukaiset reaktorit ja i * *1; * * sekoittimet) kykyä imeä pinnalta kaasua (ilmaa) mittaamalla liuospinnan (vesi) nousua eli ilmasisältöä (%). Sekoittimien halkaisijat olivat lähes * · : i 30 yhtäsuuret, eli sekoittimen ja reaktorin halkaisijan suhde oli 0,39. Kuvassa 6 on esitetty mittaustulos sekoittimen kärkinopeuden funktiona. Tulos antaa 11G760 selvän järjestyksen kaasun imemistehokkuudesta eri sekoitinjärjestelyille eli paremmuusjärjestys huonommasta parempaan on: kuva 1, kuva 2, kuva 3 ja kuva 4.

5 Esimerkki 2.

Tutkittiin samojen neljän tapauksen (kuvien 1, 2, 3 ja 4 mukaiset reaktorit ja sekoittimet) kykyä kestää pinnalta imettyä kaasua (ilmaa) mittaamalla niiden akselitehot Pi (kW). Tätä verrattiin normaaliin kaasuttoman liuoksen ottamaan tehoon Po. Kuvassa 7 on esitetty mittaustulos sekoittimeen imetyn 10 ilmamäärän (ilmasisällön) funktiona. Tulos osoittaa, että kuvien 1 ja 2 tapauksissa imetty ilmamäärä oli olematon tai ainakin niin pieni, ettei niitä voi edes verrata kuvien 3 ja 4 tapauksiin. Tulos antaa taas selvän järjestyksen sekoittimen tehokkuuden säilyvyydestä eli paremmuusjärjestys huonommasta parempaan on: kuva 1, kuva 2, kuva 3 ja kuva 4.

15

Esimerkki 3.

Tutkittiin edelleen samojen neljän tapauksen (kuvien 1, 2, 3 ja 4 mukaiset reaktorit ja sekoittimet) kykyä suspendoida raskasta pulverimaista kiintoainetta samalla, kun tapahtuu kaasun (ilman) pinnalta imua. Koe 20 tapahtui mittaamalla tarvittava kärkinopeus ja vastaava akseliteho / liuostilavuus (kW/m3), kun kaikki pulveri on hyvin liikkeessä reaktorin pohjalla. Mittaustulokset on esitetty allaolevassa taulukossa:

Tapaus Kärkinopeus Teho/tilavuus

Ml ’···' (kuva) m/s kW/m3 25 1 =4,8 =5,6 2 >7,1 >4,7 3 =4,7 =2,6 :*·· 4 =2,8 =2,0

Taulukosta näkyy, että käytettäessä yhtä sekoitinta: kun sekoitin on alhaalla 30 (kuva 1) kiintoaineen sekoitus saadaan kyllä aikaan melko suurta tehoa *·’·: käyttäen, mutta ilmaa ei imeydy pinnalta, ja kun sekoitin on ylhäällä (kuva

Claims (9)

11 110760 2), ilmaa imeytyy jonkin verran, mutta kiintoainetta ei saada liikkeelle. Kahta sekoitinta käytettäessä: tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa (kuva 3) imeytyy kyllä ilmaa pinnasta ja kiintoaine saadaan liikkeelle, mutta keksinnön mukaisella menettelyllä (kuva 4) ilmaa imeytyy kaksinkertainen 5 määrä ja kiintoaine liikkuu tehokkaammin. Tämä korostuu, kun kiintoainetta lisätään. 10 * · «· t • · * ♦ · · · • · »· · • t * · 12 110760

1. Sekoitinlaitteisto kaasun imemiseksi nestepinnan yläpuolelta ja sekoittamiseksi suljetussa, virtaushaitoilla (6) varustetussa pystyreaktorissa 5 (1), jolloin sekoitinlaitteisto käsittää vähintään kaksi eri korkeudelle sijoitettua sama-akselista sekoitinta, tunnettu siitä, että yläsekoitin (20) on varustettu sekoittimen akseliin (13) kiinnitetyllä keskilevyllä (25), sen sisäosasta, ylös-ja alaspäin suunnatuilla pystysuorilla sisäsiivillä (21), joiden sisäreuna (27) on keskilevyn (25) yläpuolella muodostettu ulospäin kapenevaksi, ja ίο keskilevyn ulkoreunalle kiinnitetyillä ja levystä ulospäin suunnatuilla, vaakatasoon nähden kallistetuilla ulkosiivekkeillä (22), ja alasekoitin (19) on varustettu akseliin (13) kiinnitetyn keskilevyn (28) ulkoreunalle sijoitetuilla pystysiivillä (24) ulottuen levyn ylä- ja alapuolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että yläsekoittimen (20) sisäsiivet (21) on kiinnitetty säteettäisesti pyöreän keskilevyyn (25). • · f I ·

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että • · · • · · '.t 20 yläsekoittimen (20) sisäsiipien ulkoreuna (26) ja sisäreuna (27) keskilevyn • · · (25) alapuolella on pystysuora. .···. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että yläsekoittimen (20) ulkosiivekkeet on vaakatasoon nähden kallistettu ·:··: 25 kulmassa 30 - 60 °.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että .···. alasekoittimen (19) pystysiivet (24) on kiinnitetty säteettäisesti keskilevyn \ (28) ulkoreunalle. * t · .···. 30 110760 13

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että alasekoittimen (19) pystysiipien ulkoreuna (29) ja sisäreunan (30) yläosa on olennaisesti pystysuora.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitinlaitteisto, tunnettu siitä, että alasekoittimen (19) pystysiipien sisäreuna (30) on keskilevyn alapuolella muodostettu ulospäin kapenevaksi.

8. Menetelmä kaasun imemiseksi nestepinnan yläpuolelta nesteeseen ja ίο sekoittamiseksi nesteen ja kiintoaineen kanssa suljetussa, virtaushaitoilla varustetussa pystyreaktorissa, jolloin sekoitukseen käytetään vähintään kahta eri korkeudelle sijoitettua sama-akselista sekoituselintä, tunnettu siitä, että ylimmän sekoituselimen suorien sekoitinsiipen avulla saadaan aikaan kaasua nesteeseen imeviä kaasu pyörteitä ja kaasun dispergoituminen 15 nesteeseen pieniksi kupliksi sekä saman sekoituselimen ulompien, vaakatasoon nähden kallistettujen siipien avulla kuplat levitetään reaktorin kiintoainesuspensioon ja painetaan samalla alaspäin, jolloin alimman sekoituselimen avulla dispergoidaan kaasukuplat edelleen pienemmiksi, levitetään ne sivulle ja sitten ylöspäin sekä pidetään kiintoaine 20 suspensiossa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alin sekoituselin ottaa tehoa enemmän kuin ylin. : 25 30 110760 14