FI72709C - Anordning foer behandling av flytande, halvflytande eller pastformiga aemnen med aemnen i annan fas, i synnerhet i gasfas. - Google Patents

Description

t\ ro, KUULUTUSJULKAISU _ „ jSpA M <11* UTLÄGGNINGSSKRIFT 72 70 9 • •fCVt· c (4S) Patentti myönnetty

Patent meduelat 10 07 1987 C 02 F 11/06, F 23 G 7/00, (51) Kv.lk.*/lnt.CI.« B 01 J 10/00 SUOMI —FINLAND (21) PKenttlhakemuj — Pitenunsöknlng 792279 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngjdig 20.07-79 (Fh * * (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 20.07*79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 22.01 .80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.juikaisun pvm. - 31.03.87

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 21.07.78

Ranska-Frankrike(FR) 7821658 Toteennäytetty-Styrkt (71) Rhone-Pou1enc Industries, 22, Avenue Montaigne, Paris, Ranska-Frankrike(FR) (72) Frangois Prudhon, Versailles, Augustin Scicluna, Aubervi11iers, Ranska-Frankr i ke(FR) (7*0 Berggren Oy Ab (5^0 Laite nestemäisten, puolinestemäiSten tai tahnamaisten aineiden käsittelemiseksi toisessa faasissa, varsinkin kaasufaasissa olevilla aineilla - Anordning för behandling av flytande, halvflytande eller pastfor-miga ämnen med ämnen i annan fas, i synnerhet i gasfas

Esillä oleva keksintö koskee laitetta nestemäisten, puolines-temäisten tai tahnamaisten aineiden käsittelemiseksi toisessa, varsinkin kaasufaasissa olevilla aineilla.

Erityisesti keksintö koskee laitetta, jota voidaan käyttää käsiteltäessä nestemäisiä aineita, jotka mahdollisesti sisältävät kiinteitä hiukkasia suspension muodossa, korkean lämpötilan omaavalla kaasulla. Tällainen käsittelytapa on yleinen, esimerkiksi jäteveden käsittelyssä, jolloin hapettumisen kautta muodostuu kiinteitä aineita.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi on ehdotettu monen tyyppisiä ratkaisuja.

FR-hakemusjulkaisussa 2 075 354 on ehdotettu tapa nestemäisen teollisuusjätteen tekemiseksi vaarattomaksi muuttamalla se kiinteäksi jätteeksi, käsittelemällä jätettä silikaattiliuok-sella ja aineella, joka sitoo silikaatin.

2 72709

On selvää, ettei FR-2 075 354:ssä esitetty ratkaisu ole yksinkertainen, koska siinä käytetään yhdisteitä, jotka eivät esiinny jätevedessä, koska prosessi käsittää useita vaiheita ja koska prosessissa muodostuu yhdiste, joka itse on pakko eliminoida, mikä edellä mainitussa tapauksessa tekee välttämättömäksi muodostaa kiinteitä jätteitä, jotka eivät liukene vedellä laimennettaessa, jolloin niitä voidaan sisällyttää tiettyihin maakerroksiin maanparannusaineena.

FR-hakemusjulkaisussa 2 320 268 on esitetty aivan toisenlainen ratkaisu, joka perustuu siihen, että vesi, jonka pH-arvo o on yli 7 saatetaan lämpötilassa 20-200 C kosketukseen puhtaan, teknisen hapen kanssa, joka on ilmakehän paineen ja 20 baarin välillä olevassa paineessa, kunnes rikki on muuttunut tiosulfaateiksi, ja muuttamalla nämä tiosulfaatit sitten sulfaateiksi teknisen hapen vaikutuksesta pH-arvossa 0-5 tai pH- arvossa 0-8 siinä tapauksessa, että jätevedet eivät sisällä o sulfaatteja, lämpötilassa 20-200 C ja jopa 20 baarin paineessa, mahdollisesti katalyyttien läsnäollessa.

Myöskin tämä ratkaisu on aikaavievä ja käsittää useita toimenpiteitä, joihin sisältyy sekä fysikaalisia että kemiallisia käsittelyjä.

FR-hakemusjulkaisussa 2 406 610 on ehdotettu jäteveden altistamista yhtäaikaiselle sumutukselle ja hapettavalle lämpökäsittelylle, minkä jälkeen kiinteä jäte erotetaan haihtuvista yhdisteistä.

On myöskin ehdotettu FR-hakemusjulkaisussa 2 257 326 esitetyn menetelmän käytännön soveltamista, jolloin eri faaseissa esiintyvät aineet saatetan kosketukseen toistensa kanssa ja siinä esitetyn menetelmän mukaan ainakin yhden faasin tehtävänä on muodostaa rotaatioakseliinsa nähden symmetrinen pyör-revirtaus, ja ainakin yhtä faasia syötetään pyörrevirtauksen rotaatioakselia myöten, jolloin pyörrevirtauksen tilavuusyk- 72709 3 siköiden liikevoima aksiaalisen faasin tilavuusyksikköihin verrattuna on sellainen, että pyörrevirtaus aikaansaa samanaikaisesti aksiaalisen faasin sumuttamisen, hajottamisen ja liikkumisen ja sen mahdollisen käsittelyn pyörrevirralla.

FR-hakemusjulkaisussa 2 257 326 kuvattu laite muodostuu yläosasta, joka vuorostaan muodostuu pääasiassa ulkovaipasta, joka on muodoltaan esimerkiksi sylinterimäinen päättyen suppenevaan suuttimeen, rei'itetystä sisähylsystä, joka yhdessä ulkovaipan kanssa muodostaa rengasmaisen tilan, ainakin yhdestä tangentiaalisesta syöttöjohdosta, jota pitkin kaasufaa-si voidaan syöttää rengasmaiseen tilaan ja siitä edelleen reikien läpi sisähylsyn keskiosaan poistuen kierukanmuotoisi-na suihkeina. Aksiaalinen faasi syötetään johdon kautta pyör-revirtauksen symmetristä rotaatioakselia myöten kosketusvyö-hykkeeseen, joka muodostuu esimerkiksi kaksoiskartiomaisesta tilasta, jonka ylävirranpuoleinen osa, jolla on laajeneva muoto, muodostaa jatkeen yläosan suppenevalle ulostulosuutti-melle.

Jos kuitenkin halutaan suorittaa käsittelyt korkeassa lämpötilassa, on aikaansaatava kaasumainen faasi, jolla on haluttu lämpötila.

Tämä voidaan aikaansaada FR-hakemusjulkaisussa 2 276 086 kuvatun laitteen avulla, joka on kuumakaasugeneraattori, jossa on kylmä väliseinä, jonka avulla aikaansaadaan kierukanmuo-toinen virtaus, jolla on symmetrinen rotaatio, ja jossa liekki on suljettu laitteen keskiosaan.

Tämän generaattorin muodostamat kuumat kaasut voidaan syöttää tangentiaalisesti edellä mainitussa FR-hakemusjulkaisussa 2 257 326 kuvatun laitteen yläosan rengasmaiseen tilaan.

4 72709

Mutta tämän yhdistelmän, jonka mukaan kuumaa kaasua syötetään rengasmaiseen tilaan ja se saa virrata kuristusaukon läpi, suurena epäkohtana on kuitenkin se seikka, että käsittely o vaatii yli noin 800 C:n lämpötilan, jolloin muodostetulla kaasulla on juuri tämä lämpötila.

Tietyt käsittelyt vaativat kuitenkin suuruusluokkaa 900-o 1200 C olevia lämpötiloja.

Tämä edellyttää kosketuselimiä, jotka pystyvät kestämään tä-mänsuuruisia lämpötiloja ja myös näissä lämpötiloissa ja hapettavassa miljöössä käsiteltyjen tuotteiden vaikutusta, mihin tavanomaiset sumutuselimet eivät pysty.

Tästä syystä on FR-hakemusjulkaisussa 2 419 754 ehdotettu FR-hakemusjulkaisun 2 257 326 mukaisen menetelmän suorittamiseksi käytettävää uutta laitetta, joka käsittää pyörrevirtauksen muodostamista varten yksikön, joka koostuu rengasmaista tilaa rajoittavasta pyörähdyskappaleesta, johon tilaan kaasu-faasi johdetaan tangentin suunnassa ja jota rajoittaa aksiaa-lisesti symmetrinen jakokappale, joka antaa näin muodostuneelle kierukkavirtaukselle aksiaalisen symmetrian, jolloin jakokappale on mekaanisesti riippumaton jäykästä pyörähdyskappaleesta .

Tällä tavoin yksikköä voidaan tyydyttävällä tavalla jäähdyttää ja kaasufaasi voidaan saattaa erittäin korkeaan lämpötilaan .

Valitettavasti tällaisen laitteen toteuttaminen ei aina ole helppoa ja esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten saavuttaa erinomaisia tuloksia yksinkertaisella tavalla.

Esillä oleva keksintö koskee laitetta nestemäisten, puolines-temäisten tai tahnamaisten aineiden käsittelemiseksi toisessa faasissa, erityisesti kaasufaasissa olevilla aineilla, joka laite muodostuu polttokammiosta ja kosketuskammiosta, joka 72709 5 polttokammio käsittää vaipan, joka yläpäästään on suljettu levymäisellä kannella, rengasmaisen tilan, jota sisäpuolelta rajoittaa rei'itetty sisäseinä, kuristusaukon, ainakin yhden tangentiaalisen syöttöjohdon kaasufaasia varten ja aksiaalisen, mainitun kannen läpi ulottuvan ruiskutuselimen polttoainetta varten, jolle laitteelle on tunnusomaista, että vaippa päättyy alavirran puolella suppenevaan osaan, johon avautuu polttokammion rotaatioakselia myöten, olennaisesti kuristusaukon tasossa ruiskutuslaite käsiteltävää ainetta varten, ja että kosketuskammio on sovitettu koaksiaalisesti polttokammion kanssa ja tämän alapuolelle.

Kaasufaasi syötetään edullisesti alhaisessa paineessa, joka on pienempi kuin 1 baari, ja mieluimmin 0,2-0,5 baaria suurempi kuin alavirranpuoleisessa kosketuskammiossa vallitseva paine, ja nopeudella, joka yleensä on 10-100 m/s, mieluimmin 30-60 m/s.

Kaasufaasin kanssa reagoivan aineen ruiskutusnopeus voi olla suuruusluokkaa 100-150 m/s.

Esillä olevan keksinnön mukaan polttokammioon johdettava aksiaalinen faasi koostuu polttoainefaasista esimerkiksi polt-: toöljystä tai mistä tahansa palavasta aineesta, jota ruiskute taan kammion sisäänmenokohtaan kierukanmuotoisen virran symmetria-akselia myöten.

Tätä varten voidaan käyttää jotakin tavanomaista sumutusmene-telmää kuten paine- tai pyöritysmenetelmää, mutta voidaan myös käyttää FR-hakemusjulkaisun 2 257 326 mukaista menetelmää, jonka mukaan pisaroita muodostetaan siirtämällä liikevoimaa pyörrevirtauksen avulla, jonka liikevoima on suuri.

Kierukanmuotoinen faasi koostuu tällöin kaasufaasissa olevasta polttokaasusta, yleensä ympäristön ilmasta, mutta tämä so-vellutusmuoto ei tietenkään ole mitenkään keksintöä rajoitta- e 72709 va.

Käsiteltävä aine syötetään nestemäisessä, puolinesemäisessä tai tahnamaisessa muodossa aksiaalisesta polttokammion päähän. Syöttönopeus on pieni, suuruusluokkaa 0,03-10 m/s.

Tällä tavoin symmetrinen pyörrevirta sumuttaa nesemäisen radan siirtämällä siihen liikevoimaa.

Tällä tavoin on mahdollista yksinkertaiseen tapaan käsitellä korkeassa lämpötilassa nestemäisiä aineita, koska vältetään tuotteiden joutuminen kosketukseen seinien kanssa ja näiden seinien joutuminen käsittelylämpötilaan.

Esillä olevan keksinnön mukaan kaasut voidaan polttokammion o poistopäässä haitatta lämmittää 900 ja 1200 C:n väliseen lämpötilaan, mikä lisäksi tekee mahdolliseksi syöttää käsiteltävä aine ympäristön lämpötilassa.

Keksinnön mukaisen laitteen eräs erityinen sovellutus koskee jätevesien käsittelyä.

Tiedetään, että tässä viimeksimainitussa tapauksessa on sekä haihdutettava suuri määrä nestettä että suoritettava hapettava lämpökäsittely ja samanaikaisesti erotettava näin saadut kiinteät jäännökset haihtuvista yhdisteistä.

Keksinnön mukainen laite soveltuu erityisesti sellaisten jätevesien käsittelemiseen, joissa kuiva-ainemäärän osuus on jopa 20-30 %; eräät näistä kuivista aineista ovat tällöin alttiita hapetukselle, kuten esimerkiksi sulfidit ja polysulfidit, jotka tällöin tulevat eliminoiduiksi sulfaatteina. Tässä tapauksessa kaasujen lämpötila polttokammion ulostulopäässä on o o edullisesti 900-1200 C ja kosketuskammiossa 350-500 C.

72709 7

Voidaan lisäksi aihettaa jäähdytys kosketuskammion ulostulo-päässä.

Kosketuskammion ulostulopäähän voidaan myös sovittaa pyöri-tysvyöhyke, joka yksinkertaisesti on liikkumaton.

Tällä tavoin saadaan aikaan pölynpoistojärjestelmä.

Tähän järjestelmään voi lisäksi kuulua neste- tai kaasufaasin ruiskutuslaite, jolla voidaan syöttää sideainetta tai saada aikaan äkkijäähdytys. Voidaan myös suorittaa yksi tai useampia takaisinkierrätyksiä ja samanaikaisesti syöttää useita faaseja, varsinkin yhteissumutuksena.

Selvää on, että esillä olevan keksinnön kiintoisuus ei rajoitu jätevesien aiheuttamaan saastutusprobleemaan.

Se soveltuu varsinkin kaikkiin niihin tapauksiin, joissa vaaditaan korkeata lämpötilaa, varsinkin: - haihtuvien yhdisteiden nopeaan haihdutukseen ja varsinkin vesisuspensiona tai -emulsiona olevan tuotteen kuivatukseen, ' tai liuosten väkevöintiin. Tämä on erityisen kiintoisaa mine- raalihappojen kuten fosfori- tai rikkihapon väkevöimisen ta-i pauksessa; - sekoitusmenetelmiin, ja yleisesti kiintoaineiden kyllästämiseen nesteillä; - hiukkasten kiinteyttämiseen samalla muuttaen ne pieniksi pallosiksi tai jyvästen pintakäsittelyyn mahdollisesti muuttaen jyvästen pintarakenntta; - sellaisten reaktioiden kuin kloorausten tai hapetusten suorittamiseen saadussa homogeenisessa seoksessa.

On kuitenkin myös mahdollista käsitellä lämmölle herkkiä aineita, kuten proteiinipohjäisiä aineita. Tässä tapauksessa voidaan keksinnön mukaisen laitteen avulla työskennellä suurta lämpötilagradienttia käyttäen, siis toimia olosuhteissa, 8 72709 jotka mahdollistavat hyvän termisen hyötysuhteen, välttäen samalla käsiteltävien aineiden hajoamista, kuten FR-hakemusjulkaisussa 2 396 250 kuvatussa menetelmässä.

Keksinnön mukaisesti on rei'itetty sisäseinä sopivasti rei'i-tetty pituudelta, joka riippuu lämpövirran suuruudesta ja kaasujen lämpötilasta.

Tässä rei'itetyssä seinässä on olennaisesti ympyränmuotoisia reikiä, joiden, ainakin laitteen suljetun pään puolella on oltava "ohutseinäisiä", so. reikien läpimitan suhteen seinän paksuuteen on oltava suurempi kuin 5, jolloin seinän minimi-läpimittaa ei rajoita mikään muu kuin lujuusvaatimus. Reikiä on vähintään 6 ja ne ovat jaettuina vähintään yhdelle ympyrälle mutta mieluimmin useille sylinterinmuotoisen seinän kehäympyröille. Suurin osa rei'ista sijoitetaan laitteen ylävirran puolelle kosketukseen saatettavien aineiden sekoittumisen edistämiseksi ja samalla osan näistä aineista esiläm-mittämiseksi koko ajan silti suojaten sisäseiniä reaktion läm-pövaikutuksilta. Alavirran puoella sijaitsevien reikien kokonaispinta-ala voi olla varsin pieni esim. 1/10-1/100 reikien kokonaispinta-alasta.

Jos D^:llä merkitään ulkovaipan keskimääräistä sisäläpimit-taa ja D^rlla rei'itetyn seinän keskimääräistä sisäläpimit-taa, niin l/2(D^-D^) olkoon mieluimmin 1 ja 10 cm:n välillä, riippuen kierukanmuotoisen virran virtaaman suuruudesta. Läpimitta määrätään funktiona reaktion kokonasiläm-möstä ja on mieluimmin 0,4 - 0,5-/¾ mm, jossa k on niiden ki-lokaloreiden lukumäärä, jotka tämä polttoaine palaessaan (eli yleisesti sanottuna aiheutettu reaktio) vapauttaa tuntia kohti .

Edullisesti ei saa olla pienempi kuin 500 mm siinä tapauksessa, että suoraviivaiseen virtaukseen syötetään jotakin viskoosia ainetta, esimerkiksi raskasta polttoöljyä, joka 72709 9 mieluimmin on sumutettava hienojakoisessa ja homogeenisessa muodossa.

Polttoaineen suoraviivaisella, aksiaalisella syöttöjohdolla ei ole mitään määrättyä dimensiota. Syöttöjohdon, joka ainakin laitteen ulkopuolella koostuu putkesta, on sallittava sekä hyvä nesteen sumuttuminen että kaasun sisääntulo ilman huomattavaa painehäviötä. Tämä laite voidaan toteuttaa lukuisilla eri tavoilla. Esimerkiksi silloin, kun polttoaine on nestemäistä, voidaan edullisesti käyttää sitä laitetta, joka on selitetty FR-patenttihakemusjulkaisussa 2 257 326 ja joka poistaa tarpeen kohdistaa polttoaineeseen paine, tai yksinkertaista putkea, jonka ulostulopää on katkaistun kartion muotoinen, johon laitteen ulkopuolella on hitsattu johto, jota myöten syötetään sitä kaasua, jolla sumuttaminen suoritetaan, jolloin ainoa lisävarotoimi joka on tehtävä, on se, että vältetään käyttämästä laitetta, joka antaisi suuresti o divergoivan virtauksen (yli 90 kulma) nestettä syötettäessä .

Kaasuvirta, joka myöhemmin saateaan pyörimään, syötetään tan-gentiaalista putkijohtoa myöten. Niitä ehtoja, jotka on otettava huomioon tämän putkijohdon poikkileikkaukseen nähden, määräävät ennen kaikkea rakenteelliset vaatimukset ja huoli siitä, että tällä laitteella ei aiheutettaisi liiallisia pai-nehäviöitä. Niin kuin edellä jo on sanottu, 0,2 baarin paine on yleensä riittävä. Se aukko, joka yhdistää tämän putken rengasmaiseen vaippaan, on mieluimmin polttokammion alavirran puolisen pään läheisyydessä.

Polttoaine sytytetään tavanomaisella laitteella kuten syty-tystulpalla, jonka elektrodien välillä iskee kipinä. Tämä tulppa voi olla asennettu takaisin vedettävissä olevaan laitteeseen, joka käsittää esimerkiksi metallisen palkeen. Kipinä muodostuu vyöhykkeessä, jossa polttoaine ja polttokaasu ovat kosketuksessa, minkä jälkeen sytytyslaite voidaan vetää ta- 10 7270 9 kaisin rei'itetyn seinän tasoon.

Tietenkin on myös mahdollista sytyttää seos tai käynnistää reaktio liekin avulla.

Sen edun ansiosta, että seinien lämpötila ei ole kovin korkea, laite voidaan tehdä tavallisesta teräksestä. Ruostumattoman teräksen tai muiden syöpymistä kestävien metallien käyttö on mielekästä vain silloin, kun on välttämätöntä välttää kokonaan oksidipölyjen läsnäoloa.

Tulenkestävän aineen käyttö on hyödytöntä.

Polttoaineena voi olla jotakin kaasua, kuten esimerkiksi metaania tai propaania, tai jotakin muuta kevyttä hiilivetyä, polttamalla hävitettäviä nestemäisiä jätteitä, jotka mahdollisesti sisältävät tervaa tai nokea suspensiossa, tai huone-lämpötilassa kiinteätä ainetta, joka on sulatettu ennen sen suihkutusta, esimerkiksi rikkiä. Muitakin varsin monenlaisia aineita voidaan ruiskuttaa.

Voidaan käyttää muodoltaan erilaisia polttokammioita. Erityisesti voidaan käyttä O-rengasmaista tilaa, joka on varustettu mekaanisesti erillisellä, irrotettavissa olevalla revitetyllä kopalla eli jakolaitteella, niin että voidaan myös käyttää sylinterimäistä vaippaa ja katkaistun kartion muotoista rei'itettyä koria, jossa on alavirran puolella tangentiaali-nen sisäänmeno ja ylävirran puolella reiät.

Se osa, joka aikaansaa kosketuksen, on sellainen kuin FR-hakemusjulkaisussa 2 257 326 on selitetty sillä erotuksella, että hyväksikäytettävä pyörreliike on polttokammiossa tapahtuva liike.

11 72709

Pyörrevirtauksen liikevoiman on oltava suuri verrattuna nesteiden liikevoimaan, vähintään 100 ja mieluimmin 1000-10 000-kertainen. Kaasujen liikevoima kohdistuu siis suunnaltaan ja intesiteetiltään näissä olosuhteissa toisistaan erillisiin, pieniin nestepisaroihin näiden virtojen konvergenssivyöhy-keessä. Nesteiden nopeus pienenee lisäksi lähelle sitä minimiä, joka sallii niiden jatkuvan virtauksen. Kaasujen nopeus voi näissä olosuhteissa jäädä niin pieneksi, että se ei vaadi suuria paineita.

Kaasujen ja nesteiden massojen suhde valitaan tietenkin funktiona monista tekijöistä, joista näiden juoksevien aineiden lämpötila ja haluttu lopputulos ovat eräitä. Esimerkiksi höy-rystettäessä nesteitä tämä suhde on vähintään 2.

Nopeudet ja niin ollen liikevoimat kuristetun kanavan tasossa lasketaan yksinkertaisesti väliaineiden sisääntulovirtaamien ja tämän kanavan poikkileikkauksen mukaan, sillä paineilla on vain pieni merkitys. Aksiaalista virtaa pidetään suoraviivaisena ja poikkileikkaukseltaan yhtä suurena kuin sen johdon sisäpoikkileikkaus, ulkoneepa tämä kuristetusta kanavasta vai ei.

Kaasujen aikaansaamat liikeradat muodostavat kuristusaukosta lähtiessään toisen kahdesta hyperboloidin emäviivaparvesta eli tarkemmin sanottuna useiden hyperboloidien muodostaman ryhmän yhtenä kerroksena olevien emäviivojen parvesta. Nämä emäviivat kulkevat ympyräparven kautta, joka muodostaa leveydeltään pienen renkaan, joka sijaitsee kierukkamaisen virran kuristetun kanavan alavirran puolella ennen divergoimistaan. Tämä rengas ympäröi alipainevyöhykettä, jonka vaikutus kohdistuu yhtäältä ylävirran puolella siihen nesteeseen, joka muodostaa suoraviivaisen virran ja toisaalta alavirran puolella kaasuihin, saattamalla osan näistä juoksevista aineista kiertämään takaisin. Neste hajaantuu suureksi joukoksi pieniä pisaroita, joista jokainen on joutunut tietyn kaasutilavuuden 72709 12 haltuun ja liikkeeseen, joka saa aikaan keskipakovaikutuksen, mikä parantaa kosketusta vektorikaasun kanssa, ja siinä tapauksessa, että tapahtuu palaminen, varmistaa lieki kiinnittymisen ja stabiliteetin.

Kaasujen virtaaman suhde nesteiden virtaamaan voi vaihdella suuresti, ja tämän suhteen suureneminen pienentää muodostuvien pisaroiden kokoa.

Tätä erilaisissa fysikaalisissa tiloissa olevien aineiden kosketukseen saattamismenetelmää voidaan näin ollen edellä selitetyn laitteen avulla soveltaa erilaisiin operaatioihin, jotka ovat tavallisia varsinkin kemiallisessa ja ravintoaine-teollisuudessa .

Näissä operaatioissa pyörreliikkeeseen saatettu virta on yleensä jokin kaasu tai höyry, joka mahdollisesti suspendoi-tuna kuljettaa mukanaan kiinteitä tai nestehiukkasia, jotka on tarkoitus saattaa kosketukseen aksiaalisesti syötettyjen aineiden kanssa. Muutaman sadan gramman paine neliösentti-metriä kohti (200-500 g/cm ) yli sen paineen, joka vallitsee laitteen alavirran puolisessa osassa riittää varmistamaan laitteen toimimisen hyvin. Tämän virran aikaansaama pyörre-liike synnyttää, niin kuin jo on mainittu, lievän alipaineen aksiaalisessa osassa, niin että sisäputkeen voi kehittyä väliaineen virtaus ilman että tähän väliaineeseen tarvitsee kohdistaa painetta.

Kosketuskammio voi koostua yksinkertaisesti kaksoiskartiosta.

Käsiteltävä faasi tai faasit syötetään tällöin kuristuskohdan tasoon edullisesti välimatkan päähän pienimmästä poikkileik-kausympyrästä, jonka suuruus vaihtelee plus tai miinus yhden tämän ympyrän säteen verran.

72709 13

Edullisesti syöttöjohdon ulkoläpimitta on vähintään yhtä suuri kuin 1/4 tämän ympyrän läpimitasta ja mieluimmin vähintään yhtä suuri kuin 2/3 tästä läpimitasta.

Jotta ei häirittäisi sitä rekatiota, joka tapahtuu polttokam-miossa, käsiteltävä aine (tai käsiteltävät aineet) syötetään yksinkertaisesti käyrää putkijohtoa myöten, mutta voidaan käyttää muunkinlaisia laitteita kuten rengasmaista injekto-ria, joka sijaitsee olennaisesti kuristuskohdan tasossa.

Lopuksi jäähdytysvyöhykkeitä voidaan sovitaa joko kosketus-kammion tasoon, kuten on esitetty FR-hakemusjulkaisussa 2 419 754, jonka mukaan aiheutetaan jäähdytys faasien koske-tusvyöhykkeen kehällä, tai voidaan myöskin aikaansaada lämpökäsittely alavirranpuoleisemmassa tasossa FR-hakemusjulkaisun 2 396 250 mukaisesti, jonka mukaan "flash"-käsittelyn lopussa käsiteltävä tuote altistetaan jyrkälle lämpötilanmuutokselle, joka käsittely soveltuu erityisesti lämpöherkille aineille.

Tässä tapauksessa kaasut jättävät polttokammion edullisesti o lämpötilassa 200-700 C ja saadulle seokselle suoritetaan : kosketuskammion ulostulokohdassa jäähdytyskäsittely lämpöti- o lassa 20-120 C.

: Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisil la piirustuksilla esitettyihin suoritusmuotoihin.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laitetta, joka vastaa yleistä tapausta, jossa jotakin ainetta käsitellään kaasu-faasilla ; kuvio 2 esittää sitä erikoistapausta, jossa kosketuskammion ulostulokohtaan on sijotettu jälkikäsittelylaite vasinkin pö-: lyn poistamiseksi laitteesta; kuvio 3 esittää sitä erikoistapausta, jossa laitteeseen on sovitettu jäähdytyslaite.

14 72709

Kuvion 1 mukainen laite koostuu polttokammiosta 1 ja koske-tuskammiosta 2.

Polttokammio 1 koostuu vaipasta 3, joka yläpäästään on suljettu laatalla 4, johon on tehty reikä sumutuslaitteen 5 sovittamista varten.

Polttokammiossa on renkaanmuotoinen tila 6, jota sisäpuolelta rajoittaa ylävirran puolisesta osastaan reititetty sylinteri 7.

Kaasufaasia syötetään tangentiaalisesti putkea 8 myöten, joka avautuu rengasmaiseen tilaan 6.

Vaippa 3 päättyy alavirran puolella kartioon 9, joka muodostaa kuristusaukon 10, johon avautuu pääosan 1 pyörintäakselin suuntaisena käyrä johto 11 olennaisesti kuristusaukon tasossa.

Kosketuskammio 2 koostuu kaksoiskartiosta, jonka ylävirran puolinen divergoiva osa muodostaa polttokammion 1 konvergoi-van pääteosan jatkeen.

Kuvion 2 mukaiseen laitteeseen kuuluu samanlainen polttokammio 1 ja kosketuskammio 2 kuin kuviossa 1, mutta kaksoiskar-tion 2 ulostulokohtaan on sovitettu pölynpoistolaite 12, johon kuuluu vaippa 13, jonka sisään on sovitettu vastaanotto-kartio 14 heti kaksoiskartion 2 alle, ja mahdollisesti nesteen syöttöjohto 15, jolloin mainittu katkaistun kartion muotoinen vaippa 13 jatkuu syliterinä 16, joka sallii pyörimisliikkeen jatkumisen ja joka johtaa tuotteet keskipakoerotti-meen 17. Kiinteä tuote poistuu kohdassa 18 ja kaasut kohdassa 19.

72709 15

Kuvion 3 mukainen laite havainnollistaa erästä toista sovel-lutusmuotoa, joka erityisesti on tarkoitettu lämpöherkille aineille.

Tämä laite on kuvion 1 mukaisen laiteen kaltainen, paitsi että kaksoiskartion 2 ulostulokohtaan on sovitettu jäähdytysjärjestelmä, johon kuuluu ylempi osa, jossa on rei'itetty seinä 21, tangentiaalinen johto 22, putkijohto 23 ja sykloni 24.

Esillä oleva keksitö ei tietenkään ole rajoitettu piirustuksessa esitettyihin sovellutusmuotihin. Niinpä voidaan esimerkiksi käyttää kosketuskammioita, jotka eivät ole kaksoiskartion muotoisia vaan joissa on sylinterinmuotoinen väliosa.

Kuvion 2 mukaisella laitteella voidaan esimerkiksi suorittaa seuraava menetelmä.

Käsitellään jätevettä, joka sisältää 20 paino-% NaCl, 3-4 paino-% Na-sulfaattia ja noin 5 paino-% orgaanisia aineita, jotka sisältävät polysulfideja.

Käytetyssä laitteessa on osa 1, jonka kokonaiskorkeus on 193 mm, josta 43 mm on suppenevan osan osuus.

Vaipan 3 läpimitta on 120 mm ja rei'itetyn sylinterin 7 läpimitta 82 mm. Kuristusaukon läpimitta on 18 mm ja johdon 11 ulkoläpimitta kuristusaukon kohdalla on 12 mm, mikä siis edustaa 2/3 kuristusaukon 10 läpimitasta, ja vihdoin putkio-san 11 sisäläpimitta on 4 mm.

o

Kaksoiskartion yläkartion huippukulma on 90 .

Polttokammioon syötetään putkea 8 myöten ilmaa virtaamalla 60 Nm /h ja painella 0,4 baaria. Putkea 5 myöten ruiskutettu polttoaine on propaania.

16 72709 Tässä esimerkissä propaanin ruiskutus säädetään niin, että o kuristusaukon tasoon saadaan noin 1000 C lämpötila ja käsiteltävän veden syöttö säädetään niin, että kaksoiskartion o ulostulokohtaan saadaan suuruusluokkaa 500 C oleva lämpötila .

Kiinteä faasi sisältää käsitellyn veden 30 kg kohti 3 kg NaCl ja 3 kg natriumsulfaattia. Erityisesti havaitaan, että kaasu-faasi ei sisällä hienoja hiukkasia ja koostuu paitsi palokaasuista olennaisesti vesihöyrystä, joka sisältää vain hiven- määriä SO .

2 Tämä esimerkki osoittaa, että keksinnön mukainen laite on käyttökelpoinen käsiteltäessä hyvällä lämpöhyötysuhteella, lämmölle herkkiä aineita niitä hajottamatta ja käsiteltäessä esimerkiksi saastuttavia aineita korkeassa lämpötilassa.

Niin kuin jo tuli mainituksi, tämä esimerkki ei ole keksintöä rajoittava vaan samankaltaista laitetta voidaan käyttää varsinkin happojen väkevöimiseen tai sellaisten tuotteiden kuin kipsin käsittelyyn. Toiminnan aikana voidaan myös syöttää sisään muita tuotteita yhteissumuttamalla niitä, tai jotakin sideainetta, tai kierrättää takaisin tiettyjä tuotteita.

li.

Claims (5)

72709 17

1. Laite nestemäisten, puolinestemäisten tai tahnamais-ten aineiden käsittelemiseksi toisessa faasissa, erityisesti kaasufaasissa olevilla aineilla, joka laite muodostuu poltto-kammiosta (1) ja kosketuskammiosta (2), joka polttokammio (1) käsittää vaipan (3), joka yläpäästään on suljettu levymäisellä kannella (4), rengasmaisen tilan (6), jota sisäpuolelta rajoittaa rei'itetty sisäseinä (7), kuristusaukon (10), ainakin yhden tangentiaalisen syöttöjohdon (8) kaasufaasia varten ja aksiaalisen, mainitun kannen (4) läpi ulottuvan ruiskutu-selimen (5) polttoainetta varten, tunnettu siitä, että vaippa (3) päättyy alavirran puolella suppenevaan osaan (9), johon avautuu polttokammion (1) rotaatioakselia myöten, olennaisesti kuristusaukon (10) tasossa ruiskutuslaite (11) käsiteltävää ainetta varten, ja että kosketuskammio (2) on sovitettu koaksiaalisesti polttokammion (1) kanssa ja tämän alapuolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että sisäseinä (7) koostuu irrotettavasta kappaleesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että rengasmainen tila (6) on O-renkaan muotoinen.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että käsiteltävän aineen ruiskutuslaitteen (11) ulkoläpimitan suhde kuristusaukon (10) sisäläpimittaan on vähintään 1/4, edullisesti 2/3.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että polttokammion (1) ulostulokohdassa on jäähdytysjärjestelmä.