HU184241B - Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases - Google Patents

Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases Download PDF

Info

Publication number
HU184241B
HU184241B HU80386A HU38680A HU184241B HU 184241 B HU184241 B HU 184241B HU 80386 A HU80386 A HU 80386A HU 38680 A HU38680 A HU 38680A HU 184241 B HU184241 B HU 184241B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
liquid
fluid
heat
heat transfer
material transfer
Prior art date
Application number
HU80386A
Other languages
Hungarian (hu)
Inventor
Jenoe Baratosy
Tibor Blickle
Gyoergy Bucsky
Bela Farkas
Zoltan Hajdu
Karoly Horvath
Zoltan Kiss
Tiborne Peterfi
Original Assignee
Mta Mueszaki Kemiai Kutato Int
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mta Mueszaki Kemiai Kutato Int filed Critical Mta Mueszaki Kemiai Kutato Int
Priority to HU80386A priority Critical patent/HU184241B/en
Priority to CH1020/81A priority patent/CH651221A5/en
Priority to DE19813106172 priority patent/DE3106172A1/en
Priority to FR8103310A priority patent/FR2475929A1/en
Priority to GB8105362A priority patent/GB2087753B/en
Publication of HU184241B publication Critical patent/HU184241B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2455Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants
    • B01J19/2465Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants externally, i.e. the mixture leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0446Juxtaposition of mixers-settlers
    • B01D11/0473Jet mixers, venturi mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0004Crystallisation cooling by heat exchange
    • B01D9/0013Crystallisation cooling by heat exchange by indirect heat exchange
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0036Crystallisation on to a bed of product crystals; Seeding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F21/00Dissolving
    • B01F21/20Dissolving using flow mixing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094Jackets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103Controlling 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

A process and equipment to enable the intensive realization of head and/or material transfer processes between liquid-liquid and liquid-solid phases in a vessel with a heat exchange jacket (1) achieves an intensive mutual contact and mixing effect by means of a downwardly widening mixing diffusor (12), through which a liquid phase (B) is circulated from an upper portion to a lower portion of the vessel, while intensive heat transfer may be achieved by an optionally selectable and dimensionable external cooler (7). An air bubble (11) formed in diffusor (12) on start-up ensures supply of recycled liquid as a film on the diffusor inner wall. Specified applications are dissolution, extraction, chemical reaction, crystallisation, precipitation, and preparation of suspensions and emulsions. <IMAGE>

Description

A találmány szerinti eljárás és berendezéselem lehetővé teszi a folyadék-folyadék, folyadék-szilárd fázisok közti hő és/vagy anyagátadásos folyamatok intenzív megvalósítását a hagyományosan alkalmazott autokláv mint alapberendezés felhasználásával. Az eljárás az intenzív érintkeztetést és keverőhatást az autoklávba helyezhető speciális hatású .betételem révén az intenzív hőátadást szabadon választható és méretezhető külső hűtővel biztosítja. Az eljárás a betételem kedvező hatásait és az intenzív hőközlés, ill. hőelvonás megvalósítását a folyadékfázis megfelelő részének megfelelő sebességgel történő cirkuláltatásával biztosítja. A keverés intenzifikálása a betételemben elhelyezett, a megfelelő folyadékcirkulációval kiegyensúlyozott rugalmas gázdugó alatti külső folyadékrétegben fellépő örvényképződési effektus felhasználásával történik. A jelenség, miszerint dugós áramlásnál, ahol egy nagy buborékot — rugalmas gázdugót (slug) - képző gázfázisú komponens és a mellette folytonosan áramló folyadékfázis határrétegében igen jó keveredési viszonyok alakulnak ki, s a gázdugó alatti folyadéktérben erős örvénylés keletkezik a kétfázisú rendszerekkel kapcsolatban ismert tény (lásd megnevezett irodalmi helyek: I. Yabe, D. Kunii: Flow pattern around a spherical-cap gas bubble... International Chemical Engineering 20, 2. 1980 pp. 203—210. P. H. Calderbank et al: Mechanics and mass transfer of single bubbles in free rise... Chemical Engineering Science 25, 1970 pp. 235-256. — M. Fillaet al: Gas phase controlled mass transfer from a bubble. Chemical engineering Science 31, 1976 pp. 359—367.The process and apparatus of the present invention allows for the intensive realization of liquid-liquid, liquid-solid heat and / or material transfer processes using conventional autoclaves as basic equipment. The process provides intense contact and mixing effects through a special effect insert which can be inserted into the autoclave for intense heat transfer with an optional and scalable external cooler. The process has the positive effects of my deposit and the intense heat transfer and / or heat transfer. heat dissipation is achieved by circulating the appropriate portion of the liquid phase at an appropriate rate. Intensification of the mixing is done by using the effect of vortex formation in the outer liquid layer underneath the elastic gas stopper, which is placed in my insert and is balanced with the appropriate fluid circulation. The phenomenon of very good mixing conditions in the boundary layer of a gas bubble component forming a large bubble, an elastic gas plug (slug), and a continuous fluid stream adjacent thereto, and a strong turbulence in the liquid space under the gas plug (see Named references: I. Yabe, D. Kunii: Flow Pattern around a Spherical Cap Gas Bubble ... International Chemical Engineering 20, 2, 1980 pp. 203-210 PH Calderbank et al: Mechanics and mass transfer of single bubbles in Free rise ... Chemical Engineering Science 25, 1970, pp. 235-256 - M. Fillaet et al., Gas Phase Controlled Mass Transfer from a Bubble, Chemical Engineering Science 31, 1976, pp. 359-367.

D. J. Nicklin et al: Two-phase flow in vertical tubes Trans. Inst. Chemical engrs. 40, 1962, pp. 61-68. Ajelenség műveleti hasznosítása, mint a két-, ill. háromfázisú rendszerekben végbemenő hő- és/vagy anyagátadásos folyamatok intenzifikálási lehetősége irodalomból nem ismertek, ipari gyakorlatban alkalmazható megoldás ez ideig nincs.D. J. Nicklin et al .: Two-phase flow in vertical tubes Trans. Inst. Chemical engrs. 40, 1962, p. 61-68. Operational utilization of the phenomenon, such as dual or The possibility of intensifying heat and / or material transfer processes in three-phase systems is not known in the literature, and no commercially applicable solution is available to date.

Az általunk alkalmazott speciális geometriájú betételem a rugalmas gázdugó kiegyensúlyozását, a folyadékcirkulációs sebesség szélesebb határokon belüli változtathatóságát teszi lehetővé, s egyben az ipari alkalmazhatóság, a méretnövelés lehetőségét biztosítja.Our special geometry insert enables the flexible gas plug to be balanced, the fluid circulation rate to be varied within a wider range, and it also provides the possibility of industrial application and size increase.

A vegyipari technológiákban legáltalánosabban előforduló folyadék-folyadék, illetve folyadék-szilárd fázisú hő- és anyagátadási műveletek a következők:The most common liquid-liquid and liquid-solid phase heat and material transfer operations in chemical technologies are as follows:

- oldás, extrahálás- dissolution, extraction

- homogén, vagy heterogén folyadék fázisban végbemenő kémiai reagáltatás,- chemical reaction in homogenous or heterogeneous liquid phase,

- oldatból történő szilárdanyag kiválasztás (kristályosítás, csapadékképzés, kisózás), továbbá: szuszpenzió- és emulzióképzés.- Selection of solids from solution (crystallization, precipitation, salting) and addition of suspensions and emulsions.

A jelenlegi üzemi gyakorlatban ezeket a műveleteket - néhány kivételtől eltekintve - fűtő/hűtőköpenyUyel ellátott, kevert tartályokban, autoklávokban valósítják meg.In current plant practice, with some exceptions, these operations are carried out in mixed tanks, autoclaves with heating / cooling jacket.

Bár az elmúlt évtizedekben jelentős új intenzív eljárások születtek, mint pl. a fluidizációs, rotációs film, habkolonnás, gejzír eljárások, ipari elterjedésük csak szórványosnak tekinthető. Ennek egyik magyarázata az, hogy a vegyi- és rokonipari termelők nem tudják vállalni azt a jelentős többlet költséget, ami egy működő üzem korszerűsítéséhez szükséges lenne. A korszerű eljárásokhoz ugyanis döntően folytonos működésű berendezések tartoznak, melyek kiszolgálásához a jelenlegi, általában szakaszos üzemű technológiára épült be2 rendezések költséges, beruházásigényes átalakítása lenne szükséges.Although significant new intensive procedures such as fluidization, rotation film, foam column, geyser processes, their industrial spread can only be considered sporadic. One explanation for this is that chemical and allied producers are unable to bear the significant additional costs that would be required to modernize an existing plant. The modern processes mainly involve continuous operation equipment, which would require costly, investment-intensive modifications of the existing equipment, usually based on batch operation technology2.

A termelők bár elismerik a korszerű intenzív eljárások előnyeit (nagy fajlagos kapacitás, egyenletes termékminőség stb.), mégsem vállalják a bevezetésük költségét és kockázatát addig, amíg egy üzem, bár elvileg korszerűtlen eljárással de gazdasági rentabilitás szempontjából még működőképes. Különösen nem teszik ezt a jelenleg világviszonylatban jelentkező energiaproblémák, gazdasági nehézségek fokozódásakor.Although producers recognize the benefits of modern intensive processes (high specific capacity, consistent product quality, etc.), they do not bear the cost and risk of introducing them while a plant, although theoretically outdated, is economically viable. In particular, they do not do so when the current global energy problems and economic difficulties intensify.

Másrészről azonban a vegyipar, különösen a gyógyszeripar, valamint egyes mezőgazdasági termékek világpiaci értékesíthetőségéhez elengedhetetlenül szükséges a termelékenység és a termékminőség javítása, amelyek viszont csak megfelelően kézbentartható, jól szabályozható intenzív folyamatok révén biztosíthatók.On the other hand, however, improving the productivity and product quality of the chemical industry, especially the pharmaceutical industry, and of certain agricultural products on the world market, which can only be achieved through intensive, well-controllable, well-controlled processes.

Azért, hogy ezeknek az ellentétes szempontoknak eleget lehessen tenni, olyan eljárások, illetve berendezéskialakítások szükségesek, melyek kis beruházási költséggel, a jelenlegi üzemi technológiák csak kismértékű átalakításával, mégis hatékonyan üzemeljenek, lehetőleg energiamegtakarítást eredményezzenek és eleget tegyenek a korszerű minőségi követelményeknek is.In order to meet these opposite considerations, processes and equipment designs are required which, at low investment cost, with only minor modifications to existing plant technologies, can operate efficiently, possibly resulting in energy savings and meeting state-of-the-art quality requirements.

A már említett vegyi- és rokoniparágak legáltalánosabban elterjedt készülékei a hőátadó köpennyel ellátott, ke verő vei felszerelt tartályok, azaz autoklávok a 0,05 m3—10 m3 térfogatig. Ezek legnagyobb előnye éppen egyszerű működésükben és jellegtelenségükben rejlik, hogy szinte univerzálisan használhatók a legkülönbözőbb hő- és anyagátadásos, illetve kémiai átalakítással járó folyamatok megvalósítására. Éppen ez a tény magyarázza népszerűségüket, hiszen az egyszerűség és igénytelenség, mindenképpen kedvező tulajdonságok ma is és a jövőben is. Sajnálatos azonban, hogy az említett előnyök mellett ez a megoldás igen gazdaságtalan és alkalmatlan pontos műveletvitelre. Ennek okai a következők: térfogatukhoz képest kis hőátadó felülettel rendelkeznek. Míg egy 0,05 m3 térfogatú duplikátor hőátadó felülete 0,38 m2, azaz 7,6 m2/m3 fajlagos hőátadó felületű, a 0,15 m3 térfogathoz már csak 0,8 m2 hőátadó felület, azaz 5,3 m2/m3 fajlagos érték tartozik. A térfogat további növelésével a fajlagos felület tovább csökken. Mivel ezek a készülékek többnyire lassú fordulatú keverővei vannak ellátva — a hatásos mechanikai keverésnek technikai akadályai vannak —, az oldat mozgatása nem kielégítő, a hőmérsékleteloszlás nem egyenletes. Mindezek azt eredményezik, hogy a hő- és anyagátadási folyamatok rossz hatásfokkal mennek végbe, a berendezések konstrukciójából adódóan pedig nincs mód a gyors, eredményes menetközbeni beavatkozásra. Két példa a konkrét problémák közül:The most common appliances in the chemical and allied industries mentioned above are heat-transfer jacketed tanks, ie autoclaves up to a volume of 0.05 m 3 to 10 m 3 . Their greatest advantage lies in their simple operation and character, that they can be used almost universally for the implementation of a wide range of heat and material transfer and chemical conversion processes. It is this fact that explains their popularity, because of its simplicity and unassuming qualities, which are definitely favorable features today and in the future. However, it is regrettable that, in addition to these advantages, this solution is very uneconomical and incapable of accurate operation. The reason for this is that they have a small heat transfer surface in relation to their volume. While the heat transfer surface of a duplicator with a volume of 0.05 m 3 has a specific heat transfer surface of 0.38 m 2 , i.e. 7.6 m 2 / m 3 , to a volume of 0.15 m 3 only a heat transfer surface of 0.8 m 2 , i.e. 5, It has a specific value of 3 m 2 / m 3 . As the volume increases, the specific surface area decreases further. Since these devices are mostly equipped with slow-speed mixers - there are technical obstacles to effective mechanical mixing - the solution movement is not satisfactory and the temperature distribution is not uniform. All this results in poor heat and material transfer processes and, due to the design of the equipment, there is no way to intervene quickly and efficiently on the move. Here are two examples of specific problems:

- Hűtéses kristályosítás esetén a hűtőfelület közelében levő oldatréteg a leghidegebb, itt a legintenzívebb a hőelvonás. Ennek következtében szinte elkerülhetetlen a kéregképződés, azaz a hűtőfelületre történő kristálykiválás, ez rohamosan továbbrontja az amúgy is gyenge hőátadást. Másrészt a korszerű követelményeknek megfelelő kristályosítást csak a kinetikai folyamatok irányításával, kézbentartásával, intenzív és szabályozható érintkeztetéssel lehet megvalósítani. Ez esetben lehet egyenletes szemcseminőségű és méretű terméket előállítani. Ehhez azonban elengedhetetlenül szükséges az oldathőmérséklet és koncentráció programszerinti, adott sebességű változtatása. Könnyen belátható, hogy erre a keverős autokláv nem ideális.- In the case of crystallization by cooling, the solution layer near the cooling surface is the coldest, the heat removal is the most intensive here. As a result, crust formation, ie crystalline deposition on the cooling surface, is almost inevitable, which rapidly exacerbates the already poor heat transfer. On the other hand, modern crystallization can only be accomplished by controlling, controlling, intense and controllable contact with kinetic processes. In this case, a product of uniform grain quality and size can be produced. However, this requires a programmed change of solution temperature and concentration at a given rate. It is easy to see that a mixed autoclave is not ideal for this.

184 241 — Köztudott, hogy a homogén, vagy heterogén fázisú kémiai reakciók adott hőmérsékleten, adott sebességgel mennek végbe. A reakciók nagy része hőtermelő, azaz exoterm. Nagyon fontos a képződött reakcióhő gyors és pontos elvezetése. Ellenkező esetben nemkívánatos, esetleg veszélyes további reakciók is beindulhatnak. Az is természetes, hogy az oldatban a helyi túlhűtést illetve túlmelegedést el kell kerülni. A célreakció minél teljesebb lefolytatásához pedig biztosítani kell a reagáló fázisok intenzív érintkeztetését, a termék elvezetését. Ennek ellenére az autoklávokat ma még elteijedten alkalmazzák reaktorként. Az említett nehézségeket több, kis térfogatú egységből megépített reaktorkaszkád kialakításával igyekeznek elkerülni, meglehetősen energiaigényesen.184 241 - Homogeneous or heterogeneous chemical reactions are known to occur at a given temperature and speed. Most of the reactions are heat-producing, i.e. exothermic. It is very important to quickly and accurately remove the heat of reaction formed. Otherwise, unwanted or potentially hazardous reactions may occur. It is also natural to avoid local overheating or overheating in the solution. In order to carry out the target reaction as much as possible, it is necessary to ensure intensive contact between the reacting phases and the discharge of the product. However, autoclaves are still being used today as reactors. These difficulties are avoided by designing multiple reactor cascades of small volume units, quite energy intensive.

A találmány szerinti eljárás alkalmazása lehetőséget ád a kereskedelemben kapható, illetve már üzemelő autoklávok, mint a legköltségesebb berendezéselem megtartására. Az eljárás a köpenyfűtést, illetve hűtést mint temperáló lehetőséget használja fel, a tulajdonképpeni hőcserét a tartályon kívüli cirkulációs körben, a hőtehetetlenséget kiküszöbölve intenzíven valósítja meg. Ugyanakkor egy speciális hatású, megfelelően méretezett betételem biztosítja a tartályban a fázisok hatásos keveredését, érintkeztetését.The use of the process of the present invention enables the retention of commercially available or already operating autoclaves as the most expensive piece of equipment. The process utilizes jacket heating and cooling as a tempering option, and intensifies the actual heat exchange in the circulation circuit outside the tank, eliminating heat inertia. At the same time, a special sized, properly sized insert ensures effective mixing and contact of the phases in the tank.

A találmány szerinti eljárás elvét és a speciális hatású betételem működését egy általános feladatra összeállított berendezés leírásával szemléltetjük, melynek elrendezési vázlatát az 1. ábra mutatja.The principle of the process according to the invention and the operation of my special effect insert is illustrated by the description of an assembly of a general purpose, the layout of which is shown in Figure 1.

Az 1 temperálóköpennyel ellátott 2 tartály szolgál a műveletben részt vevő folyadék, folyadék-folyadék, vagy folyadék-szilárd fázisok fogadására, érintkeztetésére, reagáltatására. Két különálló fázis esetén természetesen a nagyobb sűrűségű fázis helyezkedik el 2 tartály „A” térfelében. A 2 tartály temperálása 3 csonkokon keresztül történik. A művelet indításakor 6 szivattyú 10 elszívó csonkon keresztül elszívott folyadékot a 7 hőcserélőn keresztülnyomja, ahol 9 csonkon belépő hőcserélőközeg azt a művelethez szükséges hőfokra hűti, illetve fűti. A számított áramlási sebességgel érkező folyadékoszlop a 8 betételemhez érve, a 8 betételemben lévő levegőt csak oly mértékben szorítja ki, hogy a betételem adott művelethez méretezett 12 kiöblösödő részében 11 levegőbuborék, illetve rugalmas gázdugó a művelet további teljes időtartama alatt fennmarad, miközben a 8 betételem 12 kiöblösödő részének belső falán, filmszerű rétegben megváltozott sebességgel érkezik 13 határrétegbe. All gázdugó 5 szelep működtetésével szükség esetén kívülről történő bevezetéssel inért gázból is kialakítható. All gázdugó térfogata ugyancsak 5 szelep működtetésével szükség szerint változtatható. A 13 határrétegben a kívánt folyamat irányíthatóságát és intenzifikálását a rétegbe felülről és alulról érkező komponensek kvázi konstans, vagy adott függvény szerint változó hőmérséklet és koncentráció-viszonyai teszik lehetővé. A 13 határréteg folytonos megújulását a 11 gázdugó folytonos rugalmas mozgása és a 8 betételem 12 belső falán érkező folyadékfilm mozgási energiája biztosítja. Ezek együttes hatására all betételemből kilépő folyadék a kilépés helyén és a gázdugó alatti folyadéktérben erős örvénylést hoz létre, s impulzusokat továbbít a betételem alatt elhelyezkedő szilárd fázisú részecskék felé, s azokat mozgásba hozza. A gázdugó dinamikus egyensúlyából adódó oszcilláló mozgást a betételem alatt levő szilárd szemcsék átveszik. Kristályosításnál és oldásnál ez előnyös feltételeket jelent az anyagátadási folyamatok végbemeneteléhez, mert az oszcilláló mozgást végző szilárd szemcsék, s a mellettük a cirkuláltatás hatására elmozduló, s állandóan megújuló folyadékrétegek közti viszonylagos sebességkülönbség (slip) fog megnőni, mely, mint ismeretes, a diffúziós folyamatok intenziflkálásában játszik nagy szerepet.The container 2, provided with a tempering jacket 1, is used for receiving, contacting and reacting the liquid, liquid-liquid or liquid-solid phases involved in the operation. Of course, in the case of two separate phases, the higher density phase is located in the "A" space of 2 tanks. The tank 2 is tempered through 3 stubs. At the start of the operation, the pump 6 pushes the liquid drawn through the suction nozzle 10 through the heat exchanger 7, whereby the heat exchange medium entering the nozzle 9 cools or heats it to the temperature required for the operation. The fluid column arriving at the calculated flow rate reaches the cartridge 8, displacing the air in the cartridge 8 only so that an air bubble 11 or a flexible gas plug 11 remains in the cartridge 12 for the entire operation, while the cartridge 8 arrives at 13 boundary layers at altered velocity in the film-like layer on the inner wall of its pericarp. By operating all valves 5, the gas can also be formed from inert gas by external inlet, if necessary. The volume of all gas plugs can also be varied by actuating 5 valves as required. In the boundary layer 13, the direction and intensification of the desired process is made possible by the quasi-constant or variable temperature and concentration ratios of the components entering the layer from top to bottom. Continuous renewal of the boundary layer 13 is provided by the continuous elastic movement of the gas plug 11 and the motion energy of the liquid film arriving on the inner wall 12 of the insert 8. As a result of these, the fluid exiting the all liner creates a strong vortex at the outlet and in the fluid space underneath the gas stopper, delivering impulses to the solid phase particles underneath the liner and moving them. The oscillatory motion due to the dynamic balance of the gas plug is taken over by the solid particles under my insert. In crystallization and dissolution, this provides favorable conditions for the material transfer processes to take place, since the relative velocity difference (slip) between the solid particles that carry the oscillating motion and the fluid layers that are displaced by the circulation and constantly renewed will increase. big role.

A képződő termék a 4 csonkon távolítható el a 2 tartályból. Heterogén fázisú kémiai reakcióknál, vagy folyadék-folyadék extrakcióknál a fázisok szintén hatékony érintkezését biztosítja.The resulting product can be removed from the container 2 at the stub 4. It also ensures efficient contact between phases in heterogeneous chemical reactions or liquid-liquid extractions.

Kiviteli példa oldásra:Example of solution:

A folyadék és szilárd fázisok 2 tartályba való adagolása után 6 szivattyú indításával, 11 gázdugó kialakulásával indul a művelet. A fajsúlykülönbség hatására kialakuló „A” és „B” többé-kevésbé élesen elhatárolható, szilárdanyagra nézve különböző tartalmú térrész, melyek közül „A” általában szilárdanyagra, oldandó kristályokra nézve a dúsabb. 10 elszívó csonkon 6 szivattyú által „B” térrészből elszívott oldószer 7 hőcserélőben felmelegszik és 12 betételem belső falán felgyorsulva érkezik 11 gázdugó által intenzíven mozgatott, szilárdanyagban dús 13 határrétegbe, ahol telítődik. A folyamat a szilárdfázis teljes feloldódásáig tart.After adding the liquid and solid phases to the tank 2, the operation is started by starting a pump 6 and forming a gas plug 11. The "A" and the "B" formed by the difference in specific gravity are more or less clearly distinguishable solids of different contents, of which "A" is generally more abundant on solids, soluble crystals. At the suction nozzle 10, the solvent exhaled by the pump 6 from space "B" heats up in the heat exchanger 7 and accelerates to the inner wall of my insert 12 into a solid-rich boundary layer 13 where it is intensively moved by a gas plug. The process takes until the solid phase is completely dissolved.

Kiviteli példa kristályosításra:Example of crystallization:

A telített oldat 2 tartályba való táplálása, 6 szivattyú indítása és a 11 gázdugó kialakítása után a 10 elszívócsonkon elszívott folyadékáram a 7 hőcserélőben lehűl, a működési paraméterek megválasztásától függően lehűtött folyadékáram a 12 betételem belső falán a szivattyúzási sebesség által meghatározott sebességű film alakjában érkezik all gázdugó és az érkező film mozgási energiája által intenzíven keveredő 13 határrétegbe, ahol a kristálynövekedés az adott hőmérsékleti és koncentrációviszonyok következtében adott értékig tart. A hőmérsékleti és áramlási paramétereken keresztül a képződő kristályok nagysága befolyásolható. A képződő kristályok a 13 határrétegből, ill. ennek közvetlen környezetébó'l kikerülve bizonyos szeparáción mennek keresztül, miszerint az „A” térfélben helyezkedik el a nagyobb szemcséket tartalmazó sűrűbb szuszpenzió „B” térfélben pedig a híg fázis, mely a keringető szivattyú által a 2 tartályra nézve meghatározott áramlási sebességnél nem ülepedő apró szemcséket tartalmaz. Ezért 10 elszívócső szintjének állításával a képződő kristályhalmaz szemcseméret-tartományának alsó határa is befolyásolható, mivel az elszívott apró szemcsék az ismételt folyamatban tovább növekednek.After feeding the saturated solution to the container 2, starting the pump 6 and forming the gas stopper 11, the liquid stream sucked out from the suction nozzle 10 cools in the heat exchanger 7, depending on the choice of operating parameters and to the boundary layer 13, which is intimately mixed by the energy of motion of the incoming film, where the crystal growth reaches a given value due to the given temperature and concentration conditions. Through the temperature and flow parameters, the size of the crystals formed can be influenced. The crystals formed from the 13 boundary layers, respectively. out of its immediate vicinity, they undergo some separation, such that the denser slurry of the larger particles in space A is the dilute phase in space B, which does not settle the small particles at the flow rate determined by the circulating pump for tank 2 contain. Therefore, by adjusting the level of the 10 suction tubes, the lower limit of the particle size range of the crystal formed can be influenced, since the suctioned fine particles continue to grow in the iterative process.

Időmegtakarításról itt sem lehet beszélni, hiszen itt éppen gondosan választott, lassú, szabályozott hűtést akarunk megvalósítani, össze lehet hasonlítani azonban egy, a hagyományos duplikátorban előállított kalciumklorid termék minőségét és az új eljárással kapott terméket. Duplikátorban: heterogén szemcseméret eloszlású térnék. A szemcseméret 0,02 mm-től 0,3 mm-ig változik, átlagméret 0,1 mm. A szemcsék szabálytalanul fejlődött, lemezes szerkezetűek.This is not a time saver either, as here we want to make carefully selected, slow, controlled cooling, but it is possible to compare the quality of a calcium chloride product produced in a conventional duplicator with that of a new process. Duplicator: heterogeneous particle size distribution. The particle size ranges from 0.02 mm to 0.3 mm, with an average size of 0.1 mm. The granules are irregularly developed and have a lamellar structure.

Új eljárással: a hatásos keverés és az irányított növekedésnek megfelelően a szemcsék minden irányban egyenletesen fejlődött izometrikus (kocka) habitusúak. Szemesemére! 0,1—0,25 mm között változik, átlagméret 0,16 mm. Az eloszlás tehát lényegesen homogénebb.By a new method: according to effective mixing and directed growth, the particles have isometric (cubic) habitus that has developed uniformly in all directions. Szemesemére! It varies between 0.1 and 0.25 mm, with an average size of 0.16 mm. The distribution is thus significantly more homogeneous.

-3184 241-3184 241

Kiviteli példa oldásra:Example of solution:

Találmányunk szerinti eljárást hasonlítjuk össze a hagyományos keverős duplikátorral.The process of the present invention is compared to a conventional blender duplicator.

°C-on telített kálíum-klorid oldatot készítünk úgy, hogy 450 g szilárd sót, ehhez 1 liter 20 °C-os vizet, illetve 5 ezek többszörösét tesszük a laboratóriumi készülékekbe. Ahogy az oldószer melegszik, az oldódás folyamatosan végbemegy, így a 60 °C hőmérséklet elérésével a teljes szilárd anyagmennyiség feloldódik. Legyen az oldatmennyiség a két készülékben azonosan 4—4 liter. A 4 1 io térfogatú duplikátorhoz 0,1 m2 hőátadó felület (duplikált rész) tartozik. Találmányunk tárgya szerinti oldótartály ugyancsak 4 1 térfogatú, és az ahhoz tartozó, külső körben elhelyezett csőhőcserélő 0,05 m2 felületű,Prepare a saturated potassium chloride solution at 450C by placing 450 g of solid salt in 1 liter of water at 20 [deg.] C. or several times in laboratory apparatus. As the solvent warms up, dissolution occurs continuously, so that at 60 ° C, the total solids are dissolved. Make up to 4 to 4 liters of solution in both devices. The duplicator has a volume of 0.1 m 2 (duplicate part) with a volume of 4 lO. The solution vessel according to the invention also has a volume of 4 liters and a corresponding tube heat exchanger located on the outside, having a surface area of 0.05 m 2 ,

1 60 °C-on telített oldatot a hagyományos duplikátor- 15 bán erős mechanikus keverés mellett 30 perc alatt lehet készíteni. Azonos hőmérsékletű és mennyiségű fűtőközeget használva ez az idő az új berendezésben csak 20 perc lesz. Ennek magyarázata a berendezésben lévő jó keverési körülmények és a cirkuláltatásos, hatásosabb 20 hőközlés, hogy annak ellenére, hogy mi a hagyományos berendezéshez képest csak fele akkora hőközlő felületet használtunk, mégis lényegesen rövidebb műveleti idő elegendő volt.A saturated solution at 60 ° C can be prepared in a conventional duplicator with vigorous mechanical stirring for 30 minutes. Using the same temperature and quantity of heating medium, this time will be only 20 minutes in the new unit. The reason for this is the good mixing conditions in the apparatus and the more efficient circulation of heat 20 in the circulation, even though we used only half the heat transfer surface compared to the conventional apparatus, but a significantly shorter operating time was sufficient.

A kiviteli példákban elmondottak analóg alkalmazásával valósíthatók meg a homogén, vagy heterogén folyadékfázisban végbemenő más műveletek is, mint a kémiai reagáltatás, extrahálás stb.Other analogous operations in the homogeneous or heterogeneous liquid phase, such as chemical reaction, extraction, etc., can be carried out using the analogous embodiments of the Examples.

A találmány szerinti keverő diffúzor és az eljárás annak alkalmazásával számos előnnyel rendelkezik:The mixing diffuser of the present invention and the process using it have several advantages:

- intenzív és folytonos reakciók valósíthatók meg egyszerű és hagyományos dupla falú reaktorokban,- intensive and continuous reactions can be achieved in simple and conventional double-wall reactors,

- elmaradhat a vegyiparban oly sok kockázattal járó berendezés léptéknövelés, az „engineering”, mivel az áramlási érintkeztetési viszonyok azonos értéken tarthatók és a reaktoron kívül szabályozhatók,- the scale-up of equipment with so many risks in the chemical industry, "engineering", may be omitted, since the flow contact conditions can be kept constant and can be controlled outside the reactor,

- minden karbantartás gyakorlatilag a reaktoron kívül végezhető, hiszen a reaktorban nincs lerakódás, eltömődés stb.,- virtually all maintenance can be done outside the reactor as there is no deposit, clogging etc. in the reactor,

- megfelelő számú és párhuzamos hőcserélővel állandó üzemelés tartható fenn egy hagyományosan szakaszos reaktorban.- a sufficient number of parallel heat exchangers can maintain constant operation in a conventional batch reactor.

Claims (2)

1. Eljárás folyadék-folyadék, folyadék-szilárd, folyadék-gáz fázisok közti hő és/vagy anyagátadásos folyamatok megvalósítására és intenzifikálására reaktorokban, tartályokban és hagyományos autoklávokban, azzal jellemezve, hogy a hőátadást (hőelvonást/hőközlést) reaktoron kívül, külső cirkulációs körben elhelyezett fajlagosan nagy hőátadófelületű, változtatható cirkulációs sebességgel szabályozható hőátbocsátással végezzük, továbbá folyadék-folyadék (extrakció, homogén kémiai reakció)-, folyadék-szilárd (oldás-kristályosítás)-, folyadék-gáz (heterogén kémiai reakció) fázisok közti anyagátadásos folyamatokban résztvevő közeget oly módon érintkeztetjük, hogy a cirkuláltatott folyadékfázisnak a reaktorba, vagy tartályba történő visszavezetését különleges formájú betételemen keresztül oldjuk meg, amelyben dinamikus egyensúlyra kényszerített rugalmas gázdugóval a folytonosan áramló, cirkuláltatott folyadékból a gázdugó felülete és a betételem belső fala között folyadékfilmet képezünk, miáltal a folyadékáramlás a filmben felgyorsul, s a betételemből való kilépés helyén és a gázdugó alsó része alatti folyadéktérben erős örvénylő mozgást, hatásos keverést hozunk létre, valamint a dinamikus egyensúlyban lévő gázdugó pulzáló mozgását a szilárd szemcséknek, vagy nem elegyedő folyadékoknak átadjuk, miáltal a fázisok közti relatív sebességkülönbséget megnöveljük, s ezzel a fázishatárfelületeken végbemenő anyagátadási folyamatok gyorsítását, intenzifikálását valósítjuk meg.A process for the realization and intensification of liquid-liquid, liquid-solid, liquid-gas heat and / or material transfer processes in reactors, tanks and conventional autoclaves, characterized in that the heat transfer (heat extraction / heat transfer) is placed outside the reactor in an external circulation circuit. specific heat transfer surface with variable heat transfer rate controlled heat transfer fluid, fluid-liquid (extraction, homogeneous chemical reaction), liquid-solid (solution crystallization), liquid-gas (heterogeneous chemical reaction) material transfer processes contacting to recycle the circulated liquid phase into the reactor or vessel via a special-shaped insert in which a continuously flowing, circulating fluid forms a liquid film between the gas stopper surface and the inner wall of my insert, thereby creating a fluid swirl in the film, creating a strong swirling motion, agitating agitation and dynamic stirring in the fluid space at the exit of the cartridge and below the gas stopper transferred to solid particles or immiscible liquids, thereby increasing the relative velocity difference between the phases, thereby accelerating and intensifying the material transfer processes at the phase boundary surfaces. 2. Betételem reaktorokban, tartályokban, autoklávokban változtatható mélységben elhelyezve, azzal jellemezve, hogy folyadékcirkulációs körhöz csatlakoztatható legalább egy felső bevezető nyílással (5) legalább egy alsó kivezető nyílással ellátott változó belső átmérőjű, lefelé irányuló folyadékáramlással egyensúlyban lévő gázdugót (11) megtartó üreges testből van kialakítva.2. Insert in variable depth depth in reactors, tanks, autoclaves, characterized in that a gas stopper (11) of variable internal diameter, downstream fluid flow, having at least one upper inlet (5) and at least one lower outlet, can be connected to the fluid circulation circuit. formed.
HU80386A 1980-02-20 1980-02-20 Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases HU184241B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU80386A HU184241B (en) 1980-02-20 1980-02-20 Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases
CH1020/81A CH651221A5 (en) 1980-02-20 1981-02-17 HEAT AND MATERIAL EXCHANGE PROCESS.
DE19813106172 DE3106172A1 (en) 1980-02-20 1981-02-19 Process for accomplishing and intensifying heat exchange and/or mass transfer between liquids and between liquid and solid, and mixing diffuser for carrying out the process
FR8103310A FR2475929A1 (en) 1980-02-20 1981-02-19 DIFFUSER-MIXER INSTALLATION ELEMENT, AND METHOD FOR PERFORMING AND INTENSIFYING THE PROCESSES OF TRANSFER OF HEAT AND / OR MATERIAL BETWEEN LIQUID-LIQUID PHASES AS WELL AS LIQUID-SOLID PHASES
GB8105362A GB2087753B (en) 1980-02-20 1981-02-20 Mixing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU80386A HU184241B (en) 1980-02-20 1980-02-20 Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HU184241B true HU184241B (en) 1984-07-30

Family

ID=10949372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU80386A HU184241B (en) 1980-02-20 1980-02-20 Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases

Country Status (5)

Country Link
CH (1) CH651221A5 (en)
DE (1) DE3106172A1 (en)
FR (1) FR2475929A1 (en)
GB (1) GB2087753B (en)
HU (1) HU184241B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59203632A (en) * 1983-05-06 1984-11-17 Fuji Photo Film Co Ltd Emulsifying method
DE3342016C2 (en) * 1983-11-22 1986-11-13 VLT Gesellschaft für verfahrenstechnische Entwicklung mbH, 7000 Stuttgart Device for mixing and settling liquids containing particles
FI90397C (en) * 1992-04-21 1994-02-10 Wiser Oy Method and apparatus for treating liquids
EP0570335B1 (en) * 1992-04-30 1995-08-23 Urs Liechti Device and process for mixing a pulverulent solid component to a liquid material
CN1772367A (en) * 2005-10-17 2006-05-17 劳关明 Oil heating and heat recovering reaction pot
EP2982429A1 (en) * 2014-08-06 2016-02-10 Graff Pehrson Vesterager GmbH System and method for dissolving detergent tablets or granulate

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR4559E (en) * 1904-11-30 1905-08-29 Ernest Declerq Continuous precipitation and settling process for water purification
US2164112A (en) * 1933-04-03 1939-06-27 Krystal As Crystallization process
US2407947A (en) * 1945-06-19 1946-09-17 Gulf Oil Corp Apparatus for the clarification of liquids
GB903822A (en) * 1960-03-05 1962-08-22 Carves Simon Ltd Improvements in and relating to the production of ammonium sulphate
DE1542479C3 (en) * 1965-04-05 1974-04-18 Georg 5410 Hoehr-Grenzhausen Steuler Device for mixing a main liquid with a powder, liquid or gaseous additive
US3574564A (en) * 1966-02-15 1971-04-13 Air Liquide Apparatus for the continuous preparation of crystalline substances

Also Published As

Publication number Publication date
CH651221A5 (en) 1985-09-13
DE3106172A1 (en) 1982-03-18
GB2087753A (en) 1982-06-03
GB2087753B (en) 1984-03-14
FR2475929A1 (en) 1981-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5885920A (en) Process for producing catalyst carrier for olefin polymerization
EP0969916B1 (en) Polymerization process using a dual shear mixing element
US3522004A (en) Process and apparatus for producing phosphoric acid from phosphate rock
CN102086240B (en) Equipment and method for producing uniform particle ion exchange resin beads
CA2114446C (en) Draft tube, direct contact cryogenic crystallizer
CN104437286B (en) Precipitation reactor for producing ultra-fine cerium carbonate
US4300625A (en) Preventing deposition on the inner surfaces of heat exchange apparatus
CN101580974B (en) Continuous cation modified polyester preparation method and system for continuously preparing modified polyester melt and directly spinning polyester fiber
EP0968746B1 (en) Crystallization apparatus and crystallization method
US3759318A (en) Contactor improvements
HU184241B (en) Method and apparatus member for carrying out and intensifying processes of heat and/or material transfer between fluid-fluid, fluid-solid phases
US2582899A (en) Autoclave reactor
Bénet et al. New technologies for the precipitation of solid particles with controlled properties
US2880076A (en) Apparatus for producing polyvinyl chloride
KR19980063816A (en) Method for reducing or preventing the generation of bubbles during the conversion process of chemical and physical substances and apparatus for performing the same
JPH04227802A (en) Draft tube direct contact type crystalhzation device
IE51446B1 (en) Manufacture of alkane sulphonyl chlorides
US3227649A (en) Liquid-liquid contact
CN116603470A (en) Continuous flow preparation device and preparation method of micro-nano powder material
US2042818A (en) Apparatus for effecting dissolution or lixiviation
Oldshue Mixing
US3069366A (en) Method and apparatus for producing spherical ion-exchange resins
JPH08109208A (en) Production of seed particle for emulsion polymerization and continuous multistage emulsion polymerization process
CN2455353Y (en) Imersible cyclic liquid knockout reactor
CN201485548U (en) System for continuously producing cation modified polyester melts and directly spinning polyester fibers

Legal Events

Date Code Title Description
HU90 Patent valid on 900628
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee