HU203488B - Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too - Google Patents
Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too Download PDFInfo
- Publication number
- HU203488B HU203488B HU565787A HU565787A HU203488B HU 203488 B HU203488 B HU 203488B HU 565787 A HU565787 A HU 565787A HU 565787 A HU565787 A HU 565787A HU 203488 B HU203488 B HU 203488B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- mixing
- static
- section
- flow
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Accessories For Mixers (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás és berendezés gázfázist is tartalmazó, két- vagy többfázisú áramló rendszerek fizikai és kémiai folyamatainak intenzifikálására a rendszer áramlás közbeni statikus keverésével, valamint változtatható periődusú és amplitúdójú önlengésbe hozásával.The present invention relates to a method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of two-phase or multiphase flow systems including a gas phase by static mixing of the system during flow and by self-oscillation with variable periodicity and amplitude.
Ismeretes, hogy az áramló két- vagy többfázisú rendszerek statikus keverékkel intenzíven keverhetők, miáltal a fázisok finoman elosztanak egymásban és az igen erős turbulenciának köszönhetően bensőségesen érintkeznek egymással A finom eloszlás viszonylag hosszú ideig megmarad, ennek következtében tartósan igen nagy érintkezési felület alakul ki a fázisok között és az intenzív keveredés következtében állandóan megújuló felületi határrétegek a helyi turbulencia növekedésével fordítottan arányosan elvékonyodnak. Az intenzív keveredés a fázishatárok felé irányuló transzport-folyamatok sebességét is megnöveli. Mindez lehetőséget teremet a fázisok közti fizikai és kémiai folyamatok intenzifikálására.It is known that flowing biphasic or multiphase systems can be intensively mixed with a static mixture, whereby the phases are finely divided and intimate contact with one another due to very strong turbulence. and, as a result of intense mixing, the constantly renewing boundary layers are inversely thinner as the local turbulence increases. Intensive mixing also increases the speed of transport to and from the phase boundaries. This creates an opportunity to intensify the physical and chemical processes between the phases.
Számos szabadalmi leírás ismertet intenzifikálást eredményező statikus keverős eljárást, ilyen pl. a 179 046 lsz. HU szabadalmi leírásban található eljárás, mely az áramló rendszert válaszfalakkal legalább két részre bontja és áramlási sebességét váltakozva gyorsítja vagy lassítja.A number of patents disclose a static mixing process that results in intensification, e.g. No. 179,046; U. S. Patent No. 4,400,300, which breaks down a flow system by at least two sections with partitions, alternately accelerates or slows its flow rate.
A fázisok közti bensőséges érintkezés akkor is létrejön, ha azok egyike gázfázis. Ez utóbbi azonban maga is erős keverő hatást fejt ki. A gázfázis finoman elosztott buborékai fokozott mértékben hajlamosak arra, hogy nagyobb buborékokká álljanak össze. Ennek késleltetésére a 179 045 lsz. HU szabadalmi leírás olyan eljárást és berendezést ismertet, melynél az áramló, többfázisú rendszert, gázfázis jelenlétében a fenti 179 046 lsz. HU leírásnak megfelelő módon keverik, miközben a rendszert rezonanciapontjába vagy annak közelébe hozzák A rendszer önlengésbe jön, melynek hatására a gázretenció a kevert szakaszban megnövekszik és a visszatartott gázfázis tovább marad finom eloszlásban. Az eljárás és berendezés hátránya, hogy az önlengés minden egyes rendszerre külön-külön és csak hosszas és fáradságos kísérletezéssel állítható be, és az egyszer már beállított önlengésből a rendszer a fázisarányok, a fázist alkotó komponensek, a hőmérséklet, a nyomás, stb. változásával könnyen kimozdulhat, miáltal a keverés folyamatokat intenzifikáló hatása csökken.Intimate contact between the phases occurs even if one of them is a gas phase. However, the latter itself has a strong stirring effect. The finely divided bubbles of the gas phase tend to tend to form larger bubbles. To delay this, see No. 179,045. U. S. Patent No. 4,192,064 discloses a process and apparatus for the use of a flowing multiphase system in the presence of a gas phase as described in U.S. Pat. The system enters into self-oscillation which causes the gas retention to increase in the mixed phase and the retained gas phase to remain finely divided. The disadvantage of the process and the equipment is that the self-swing can be set individually for each system and only by lengthy and laborious experimentation, and once the self-swing has already been set, the system will have phase ratios, phase components, temperature, pressure, etc. it can easily move out, thereby reducing the intensifying effect of the mixing process.
A találmány célja olyan eljárás és a megvalósítását lehetővé tévő berendezés kidolgozása, mely a fenti hiányosságokat kiküszöböli és az önlengés, vele együtt az intenzifikáló hatás tág üzemeltetési paraméteihatárok között fenntartható, valamint az önlengés periódusa és amplitúdója tág határok közt változtatható.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for realizing it, which overcomes the above deficiencies and maintains self-oscillation, with which the intensifying effect can be maintained within wide operating parameters, and the period and amplitude of self-oscillation can be varied within wide limits.
Az önlengés periódusának a változtatása az optimális intenzifikáló hatás elérése céljából szükséges. Célszerű minél kisebb önlengéi periódusértéket beállítanunk, mivel a lokális hőátadási tényező a fázisok érintkezési idejének a négyzetgyökével közel arányosan változik, és a periódusszám csökkenése növeli az érintkezési időt. Ugyancsak növeli az érintkezési időt a halmazsűrűség növekedése, ami viszont az amplitúdó növelésével érhető el.Changing the period of self-oscillation is necessary to achieve an optimal intensifying effect. It is advisable to set the spin period as low as possible, since the local heat transfer coefficient varies in proportion to the square root of the phase contact time, and the decrease in the period number increases the contact time. The contact time is also increased by the increase in the bulk density, which in turn can be achieved by increasing the amplitude.
A találmány szerinti eljárás és berendezés kidolgozása azon a felismerésen alapszik, hogy az önlengés periódusát és amplitúdóját két statikus művelet, illetve szakasz közti idő, illetve távolság változtatásával szabályozhatjuk. További felismerésünk, hogy állandó műveletek közti időtartam, illetve állandó keverési szakaszok közti távolság fennállása esetén az áramlási sebesség, illetve az áramlási keresztmetszet változtatásával hasonló szabályozó hatást érünk el. Adott esetben a sebesség változtatása céljából az áramló rendszer egy részét, legalább egy fázist részben vagy teljes egészében recirkuláltatunk. Ismét további felismerésünk, hogy a kívánt szabályozó hatást érjük el meghatározott időtartamon, illetve szakaszon belül a keverési műveletek, illetve szakaszok számának a változtatásával, pl. ki- és beiktatásával, szét- és összekapcsolásával.The development of the method and apparatus of the invention is based on the recognition that the period and amplitude of self-oscillation can be controlled by varying the time or distance between two static operations or periods. It is further recognized that similar control effects are obtained by varying the flow rate or flow cross-section at constant intervals of operation or distance between constant mixing stages. Optionally, some or all of the at least one phase of the flow system is recirculated to vary the rate. Again, it is further recognized that the desired control effect is achieved by varying the number of mixing operations or stages within a given time period or period, e.g. by switching it off and on, disconnecting and connecting it.
A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy az önlengés periódusát és amplitúdóját legalább két statikus keverési művelet közti időtartam és/vagy a lokális és/vagy átlag áramlási sebesség és/vagy a statikus keverési műveletek számának adott időtartamon belüli változtatásával szabályozzuk, mimellett adott esetben a gáz- vagy a diszpeigált fázis retencióját és/vagy a fajlagos fázis-határfelület nagyságát is változtatjuk.The process of the invention is thus to control the period and amplitude of the self-swing by varying the duration of at least two static mixing operations and / or varying the local and / or average flow rate and / or the number of static mixing operations over a given time period. or varying the retention of the dispersed phase and / or the magnitude of the specific phase boundary.
A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja szerint legalább egy folyadékfázist, adott esetben egy vagy több statikus keverési műveletet magában foglaló legalább egy recirkulációs körben, egyszer vagy többször recirkuláltatunk.In a preferred embodiment of the process of the invention, the at least one liquid phase is recycled once or more in at least one recirculation circuit, optionally including one or more static mixing operations.
A találmány szerinti eljárás egy más előnyös megvalósítási módja szerint a statikus keverési műveleteketIn another preferred embodiment of the process of the invention static mixing operations are performed
HU 203 488 Β követően és adott esetben a recirkuláltatást megelőzően legalább részben radiális irányú áramoltatással legalább egy fázist a többitől elválasztunk.At least one phase is separated from the others by at least partially radial flow before and after recirculation.
A találmány szerinti berendezés lényege, hogy legalább két egymáshoz képest változtatható távolságú és/vagy számú statikus keverője vagy keverési szakasza és/vagy a statikus keverő(k) vagy keverési szakaszok) között az áramlási sebességet változtató eszköze® és adott esetbenThe apparatus of the invention comprises means for varying the flow rate between at least two static mixers or mixing stages and / or between static mixer (s) or mixing stages and optionally
- legalább egy recirkulációs köre és/vagyat least one recirculation circuit, and / or
- a statikus keverőket vagy keverési szakaszokat kővetően elhelyezett, legalább részben radiális irányú áramlást létrehozó eleme® és/vagy- an element at least partially radially directed downstream of the static mixers or mixing stages, and / or
- a fázisok szétválasztását biztosító tere® és/vagy eszköze® van(nak).- has space and / or means for phase separation.
A találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának egy vagy több, az áramlás útjából eltávolítható és/vagy beléhelyezhető statikus keverővei vagy keverési szakasszal változtatható számú statikus keverője® vagy keverési szakasza® van(nak).An embodiment of the device according to the invention has one or more static mixer (s) or mixing section (s) that can be removed and / or inserted into the flow path or variable number of mixing sections.
A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának legalább egy, - adott esetben a berendezés működése közben is - két vágj' több egymástól változtatható távolságra elhelyezhető részre bontható, statikus keverője vagy keverési szakasza van.A preferred embodiment of the device according to the invention has at least one, optionally, during operation of the device, two static mixers or mixing sections which can be divided into several spaced apart portions.
A találmány szerinti berendezés egy más előnyős kiviteli alakjának legalább egy, - adott esetben a berendezés működése közben is - valamely másik statikus keverővei vagy keverési szakasszal összekapcsolható, statikus keverője vagy keverési szakasza van.Another preferred embodiment of the apparatus according to the invention has at least one static mixer or mixing section, which may be coupled to another static mixer or mixing section, also during operation of the apparatus.
A találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának vagy több statikus keverőt vagy keverési szakaszt magában foglaló, a statikus keverő(ke)t vagy keverési szakasz(oka)t követő keresztmetszeti pontból és/vagy a fázisok szétválasztását biztosító ter(ek)ből kiinduló és/vagy két statikus keverő vágj’ keverési szakasz közti áramlási szakasz két különböző keresztmetszetének valamely pontját összekötő recirkulációs köre® van(nak).In an embodiment of the device according to the invention, either a cross-section point and / or a space (s) for separating the phases and / or the phase separation section (s) including the static mixer (s) or mixing section (s) and / or there is a recirculation circuit (R) connecting a point at two different cross-sections of the flow section between two static mixer cut mixing sections.
A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának az áramlási szakasz(ok) Venturi-csőszerűen szűkülő keresztmetszete(i)nek valamely, előnyösen legszűkebb pontjába torkolló recirkulációs köre® van(nak).In a preferred embodiment of the device according to the invention, there is a recirculation circuit at a venturi-tapered cross-section (s) of the flow section (s), preferably at its narrowest point.
A találmány szerinti berendezés egy más kivteli alakjának áramlási sebességet változtató eszköze(i): a csőfal áramlási keresztmetszetet szűkítő vagy bővítő eleme® és/vagy az áramlási keresztmetszetet szűkítő vagy bővítő betéte® van(nak).In another embodiment of the device according to the invention, the flow rate varying means (s) is / are provided with a pipe wall narrowing or expanding element and / or a flow cross section narrowing or expanding element.
A találmány szerinti eljárást és berendezést a berendezés példakénti kiviteli alakjainak vázlatát tartalmazó ábrák alapján részletesen ismertetjük, ahol azDetailed Description of the Invention The method and apparatus of the invention will be described in detail with reference to the drawings in which:
1. ábra A találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának vázlata az áramlási sebesség vagy a statikus keverők vagy keverési szakaszok egymáshoz való távolságának változtatásával.Figure 1 Schematic of an embodiment of the device according to the invention by varying the flow rate or the distance between static mixers or mixing sections.
2. ábra A találmány szerinti berendezés egy más kiviteli alakjának vázlata a statikus keverők vagy keverési szakaszok számának változtatásával, a 2,a ábrán a statikus keverők vagy keverési szakaszok számának növelésével, a 2.b ábrán azok számának csökkentésével.FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the apparatus of the present invention by varying the number of static mixers or mixing sections by increasing the number of static mixers or mixing sections in FIG. 2 and reducing the number of static mixers or mixing sections in FIG.
3. ábra A találmány szerinti berendezés 1. ábra szerinti, a gázfázis elválasztására szolgáló eszközöket is tartalmazó kiviteli alakjának vázlata.Figure 3 is a schematic diagram of an embodiment of the apparatus of the invention including gas phase separation means according to Figure 1;
4. ábra A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának vázlata a recirkuláció szabályozására szolgáló eszközök egy elhelyezési megoldásával.Figure 4 is a schematic diagram of a preferred embodiment of an apparatus according to the invention with an arrangement of recirculation control means.
Az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának vázlatát mutatja, ahol az önlengés periódusát és amplitúdóját az áramlási sebesség változtatásával vagy a statikus keverők vagy keverési szakaszok egymástól való távolságának változtatásával szabályozzuk.FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the apparatus of the invention wherein the period and amplitude of the self-swing is controlled by varying the flow rate or varying the distance between the static mixers or mixing sections.
Az 1 szabályozó-szelep a berendezésbe áramló folyadék és szilárd fázisok mennyiségét, ill. áramlási sebességét, a 2 szabályozó szelep a gázfázis mennyiségét, ill. áramlási sebességét szabályozza a 3 áramlási csőben. A 4, 5 és 6 statikus keverő vagy keverési szakasz, közülük az 5 és 6 statikus keverő vagy keverési szakasz helyzete a nyilak irányában változtatható a 3 áramlási csőben. A 7 recirkulációs kör visszavezetőcsöve a 3 áramlási csőnek a 4 statikus keverő vagy keverési szakasz utáni keresztmetszetének valamely«. pontjából vezet vissza a 4 statikus keverő vagy keveré-* si szakasz előtti egy keresztmetszetének valamely pontjába, a 8 recirkulációs kör visszavezetőcsöve a 7 át recirkulációs körrel együtt vagy ahelyett alkalmazva a J és 5 statikus keverők vagy keverési szakaszok közötti áramlási cső valamely keresztmetszetének egy pont- »» ját köti össze egy más keresztmetszetének valamely ^ pontjával. A 9 recirkulációt szabályozó és a gázfázist 4' adott esetben visszatartó eszköz(ök) szivattyú, szelep, propeller, stb. a 7 vagy 8 recirkulációs kör visszavezetőcsövében és/vagy annak végpontja(i)n helyezkedik (nek) eL A18 áramlási keresztmetszetet szabályozó betét, melyet szaggatott vonal jelez, két 4,5,6 statikus keverő vagy keverési szakasz között bővíti vagy szűkíti az áramlási keresztmetszetetThe control valve 1 is used to control the amount of liquid and solid phases flowing into the apparatus. flow rate, the regulating valve 2, the amount of gas phase, respectively. regulates the flow rate in the 3 flow tubes. The position of the static mixer or mixing section 4, 5 and 6, including the static mixer or mixing section 5 and 6, can be varied in the direction of the arrows in the flow pipe 3. The recirculation pipe 7 of the recirculation circuit 7 is a cross section of the flow pipe 3 after the static mixing or mixing section 4. of the recirculation circuit 8, together with or instead of a point of a cross-section of a flow pipe between the static mixer or mixing section J and 5. »» Connects to a point ^ of another cross section. The device (s) for regulating the recirculation 9 and optionally holding the gas phase 4 'are pump, valve, propeller, etc. extends or narrows the flow cross-section between two 4,5,6 static mixer or mixer sections in the return pipe of the recirculation circuit 7 or 8 and / or its end point (s) eL A18 flow control, indicated by a dashed line
A 2. ábrán a találmány szerinti berendezés egy más kiviteli alakjának vázlatát mutatjuk be, ahol az önlengés periódusát és amplitúdóját a statikus keverők vagy keverési szakaszok számának változtatásával szabályozzuk. A 4 statikus keverő vagy keverési szakasz helyzetét a bemutatott esetben rögzítjük, az 5 és/vagy a 6 statikus keverő vagy keverési szakasz helyzete a nyíllal jelölt irányban megváltoztatható. A 2.a áWán az és a 6 statikus keverő vagy keverési szakasz, mely egyetlen keverőt vagy keverési szakaszt alkot, egyikük vagy mindkettő helyzetének a változtatásával egymástól eltávolítható, - például úgy, hogy az ábrán szaggatott vonallal jelölt helyzetbe hozzuk az 5 statikus keverőt vagy keverési szakaszt - ezáltal növekszik a statikus keverők vagy keverési szakaszok száma. A 2.b ábrán helyzetük közelíthető egymáshoz egészen addig, amíg egyetlen statikus keverőt vagy keverési szakaszt alkotnak és így azok száma csökken. «Figure 2 is a schematic diagram of another embodiment of the apparatus of the invention, wherein the period and amplitude of self-oscillation is controlled by varying the number of static mixers or mixing sections. The position of the static mixer or mixing section 4 is locked in the case shown, and the position of the static mixer or mixing section 5 can be varied in the direction indicated by the arrow. 2a, the static mixer or mixing section 6 which forms a single mixer or mixing section can be removable by changing the position of one or both of them, e.g. by moving the static mixer 5 or mixer to the position shown in dashed lines in the figure. stage - increasing the number of static mixers or mixing stages. In Fig. 2b, their positions can be approximated until they form a single static mixer or mixing section and thus their number decreases. «
Természetesen a statikus keverők vagy keverési szakaszok száma úgy is változtatható, hogy a 3 áramlásiOf course, the number of static mixers or mixing stages can also be varied so that the flow rate is 3
HU 203 488 Β csőbe behelyezünk vagy kiemelünk- pl. az ábrán szaggatott vonallal jelölt helyre - statikus keverőt vagy keverési szakaszt.EN 203 488 Β in a pipe or in the pipe, eg. a dotted line in the figure - a static mixer or mixing section.
A 3. ábrán a találmány szerinti berendezésnek a gázfázis elválasztására szolgáló eszközök egy fajtáját is tartalmazó, 1. ábra szerinti kiviteli alakjának vázlatát mutatjuk be. A 10 gázfázist elválasztó térben található a példaként bemutatott, a 11 szükülő-bővülő köpenyes és legalább részben radiális áramlást létrehozó statikus keverőbői vagy keverési szakaszból és a 12 terelő betétből álló fázis-szétválasztást biztosító eszköz, amely azonban más önmagában ismert fázis-szétválasztó eszköz(ök)kel is helyettesíthető. A különválasztott gáz elvezetésére a 13 nyílás, a többi fázis elvezetésére a 14 reciikulációs kör visszavezető csöve szolgál, amely a 3 áramlási csőnek a 4, 5 és 6 statikus keverék vagy keverési szakaszok utáni valamely keresztmetszetének egy pontjából vagy gáz elválasztás esetén a 10 gázfázist elválsztó térből a 3 ármlási csőnek a 4, 5 és 6 statikus keverék vagy keverési szakaszok előtti valamely keresztmetszetének egy pontjába vezet. Adott esetben a 14 recirkulációs kör visszavezetőcsövében is található egy vagy több 9 reciikulációt és/vagy a gázfázistól elválasztott többi fázis elvezetését szabályozó eszköz. Az ábrán példaképpen egy a 14 recirkulációs kör visszavezető csövének elején - a 10 gázfázist elválasztó tér felőli részén -, egy másik a végén helyezkedik el. A 15 szintszabályozó csövön, a rajta keresztül távozó, gázfázistól elválasztott fázis(ok) kezelésére: hígítás, semlegesítés, stb. szolgáló 16 szeleppel ellátott bevezetőcső található. A14 recirkulációs kör visszavezetőcsövét az ábrán feltüntetett 7 és 8 reciikulációs kör visszavezetőcsövével együtt alkalmazzuk, de egymagában is alkalmazható.Figure 3 is a schematic diagram of an embodiment of the device of the present invention, including one type of gas phase separation means, of Figure 1. In the gas phase separation space 10 there is provided an exemplary phase separation device consisting of a static mixer or mixing section and a diverting insert 12 which creates a tapered and expandable jacket 11 and at least partially radial flow, but which is another known phase separation device (s). ) can be replaced. The vent 13 is used for venting the separated gas and the recirculation pipe 14 for venting the other phases from a point of the cross section of the flow pipe 3 after the static mixture or mixing stages 4, 5 or 6 from the gas phase separation space. leading to a point of a cross-section of the spout tube 3 prior to the static mixture or mixing stages 4, 5 and 6. Optionally, the recirculation circuit 14 also includes means for controlling one or more recirculations 9 and / or the discharge of other phases separated from the gas phase. In the figure, for example, one is located at the beginning of the recirculation pipe 14, at the end of the recirculation pipe 14, at the end, at the other end. For the treatment of the phase (s) separated from the gas phase through the level control tube 15 through it: dilution, neutralization, etc. an inlet tube with 16 valves is provided. The recirculation pipe 14 of the recirculation circuit is used in combination with the recirculation pipe 7 and 8 shown in the figure, but can be used alone.
A 4. ábrán a találmány szerinti berendezésben a reciikulációt szabályozó eszközök egy előnyös elhelyezési módját mutatjuk be. Az ábrán példaképpen a 3. ábrán vázolt berendezésnek a 14 recirkulációs körében reciikuláló fázis(ok) mennyiségét a 17 Venturi-csőszerű szűkület változtatható keresztmetszetével szabályozzuk. Egy változtatott keresztmetszetű szűkületi helyzetet mutat a 17a szaggatott vonallal jelzett Venturi-cső szerű szűkület. A recirkuláltatott mennyiség további szabályozására szolgáltnak) a 9 recirkulációt szabályozó és adott esetben a gázfázist visszatartó elem(ek).Figure 4 illustrates a preferred arrangement of recirculation control means in the apparatus of the invention. By way of example, the amount of phase (s) recirculating in the recirculation circuit 14 of the apparatus illustrated in Figure 3 is controlled by a variable cross-section of the venturi tubular constriction 17. A venturi tube-like constriction with a dashed line 17a shows an altered stenosis. They serve to further regulate the amount of recirculation) element (s) regulating the recirculation and optionally retaining the gas phase.
A találmány szerinti berendezés 1. ábrabeli példakénti kiviteli alakjánál az 1 szabályozószeleppel szabályozzuk a már előzőleg, ismert módon összekevert fázisok [folyadék és/vagy sziláid fázis(ok)] berendezésbe áramló mennyiségét, ill. áramlási sebességét és ismert módon elegyítjük a 2 szabályozószeleppel szabályozott mennyiségű, ill. áramlási sebességű gázfázissal. A gázbuboiékokat nagyobbakká való összeolvadásuk megakadályozására, a 4,5 és 6 statikus keverékkel vagy keverési szakaszokkal finoman újra elosztjuk. Az önlengést úgy állítjuk be, hogyIn the exemplary embodiment of the apparatus of the invention in FIG. 1, the control valve 1 is used to control the amount of phases (liquid and / or solid phase (s)) previously mixed in a known manner. flow rate and mixing with the control valve 2 in a known amount or in a known manner. with a flow rate gas phase. The gas bubbles are gently redistributed with static mixtures or mixing stages 4.5 and 6 to prevent them from fusing into larger ones. Self-swing is set to
a) az 5 és/vagy 6 statikus keverő vagy keverési szakasz helyzetét az áramlás irányával megegyező vagy azzal ellentétes irányba eltoljuk, tehát a 4 és 5, vala4 mint az 5 és 6 statikus keverő vagy keverési szakasz egymástól való távolságát megváltoztatjuk és/vagya) the position of the static mixer or mixing section 5 and / or 6 is shifted in the same or opposite direction of the flow, i.e. the distance between the static mixer or mixing section 4 and 5 and / or 5 and 6 is changed and / or
b) legalább egy fázis áramlási sebességét megváltoztatjuk és/vagyb) changing the flow rate of at least one phase and / or
c) a 3 áramlási csőben áramló fázisok két statikus keverő vagy keverési szakasz közti sebességét, legalább egy (folyadék) fázisnak a 7 és/vagy 8 recirkulációs körben való recirkuláltatása útján szabályozzuk és/vagyc) controlling the velocity of the phases flowing in the flow pipe 3 between two static mixing or mixing stages by recirculating at least one (liquid) phase in the recirculation loops 7 and / or 8; and / or
d) a 18 áramlási keresztmetszetet szabályozó betét állításával megváltoztatjuk a lokális és/vagy az átlagos áramlási sebességet.d) adjusting the flow cross-sectional pad 18 to change the local and / or average flow rate.
A reciikuláló fázisokat a gázfázistól a 9 elválasztó(k), ill. szabályozóik) segítségével elválaszthatjuk, melyek egyúttal a 7 és/vagy a 8 reciikulációs csőben áramló fázis(ok) mennyisége, illetve áramlási sebessége szabályozására is szolgálhatnak.The recirculating phases are separated from the gas phase by a separator (s) 9. regulators), which can also be used to control the amount (s) of flow (s) in the recirculation tube (7) and / or (8).
A találmány szerinti berendezésnek a 2. ábrán bemutatott kiviteli alakjánál a 3 áramlási cső adott szakaszán a statikus keverék vagy keverési szakaszok számát változtatjuk és így növeljük vagy csökkentjük azok egymástól való távolságát. A 2.a ábrán az 5 statikus keverőt vagy keverési szakaszt a 6 keverővei vagy keverési szakasszal érintkező helyzetéből az ábrán szaggatót vonallal jelzett helyzetbe hozzuk, ezáltal az önlengés beállítása céljából változtatjuk a statikus keverék vagy keverési szakaszok számát és egyúttal változtatjuk a 3 és 4 statikus keverő vagy keverési szakasz közti távolságot is. A mozgatással változik az 5 és a 6 statikus keverő vagy keverési szakasz közti távolság is. E távolság növelésére vagy csökkentésére a 6 statikus keverő vagy keverési szakasz helyzetét is változtathatjuk a nyíllal jelölt irányokban. A távolság változtatásával e szakaszban is létrehozhatjuk az őnlengést.In the embodiment of the device according to the invention shown in Fig. 2, the number of static mixture or mixing sections on a given section of the flow pipe 3 is varied and thus the distance between them is increased or decreased. In Fig. 2a, the static mixer or mixing section 5 is moved from its position in contact with the mixer or mixing section to the line indicated in the figure, thereby adjusting the number of static mixing or mixing sections to adjust self-oscillation and simultaneously changing the static mixer 3 and 4. or the distance between the mixing stages. The movement also changes the distance between the static mixer or mixing section 5 and 6. To increase or decrease this distance, the position of the static mixer or mixing section 6 may also be varied in the directions indicated by the arrow. By varying the distance, we can create a vibration at this stage as well.
A 2.b ábrán az 5 és/vagy a 6 statikus keverőt vagy keverési szakaszt a másik/egymás felé mozgatjuk el és ezáltal csökkentjük a statikus keverék vagy keverési szakaszok számát és egyúttal a statikus keverék vagy keverési szakaszok közti áramlási szakasz hosszát is.In Fig. 2b, the static mixer or mixing section 5 and / or 6 is moved to one another, thereby reducing the number of static mixing or mixing sections and the length of the flow section between the static mixing or mixing sections.
A 3. ábrán a 4, 5 és 6 statikus keverékkel vagy keverési szakaszokkal kevert fázisok a 3 áramlási csőből a gázfázist elválasztó 10 térbe jutnak, ahol all statikus keverőn vagy keverési szakaszon áthaladva legalább részben radiális irányban áramlanak tovább és nekiütköznek a 12 terelőbetétnek és gázfázist elválasztó 10 teret határoló falakba, majd az ábrán nem látható elvezetőnyílás és a 14 reciikulációs kör visszavezetőcsöve felé haladtukban irányt változtatnak. Az ütközés, irányváltoztatás és a hirtelen áramlási keresztmetszetváltozás együttes hatására a gázfázist elválasztjuk a többi fázistól és a 13 nyíláson elvezetve, ismert módon, pl. cseppleválasztóval, stb. teljesen megtisztíthatjuk.In Figure 3, the phases mixed with the static mixture or mixing sections 4, 5 and 6 enter the gas phase separation space 10 from the flow pipe 3, where they flow through at least partially radially through the static mixer or mixing section and collide with the baffle 12 and gas phase separator They change direction in the walls surrounding the space 10, and then towards the outlet port (not shown) and the return pipe of the recirculation circuit 14. The combined effect of the collision, the change of direction and the sudden change in the flow cross-section is to separate the gas phase from the other phases and to pass it through the orifice 13 in a known manner, e.g. with drop separator, etc. we can clean it completely.
A14 recirkulációs szakaszban a példaképpen bemutatott folyadék és/vagy szilárd fázis beadagolószelepen pótlásként folyadékfázist és/vagy szilárd fázist vezethetünk a 14 recirkulációs körön keresztül a 3 áramlási csőbe vagy vehetünk el a 15 szintszabályozó csövön át, melybe a 16 szeleppel ellátott bevezetőcsövön keresztül további műveletek céljából, pl. hígítás, semlegesítés, hőmérséklet-szabályozás, stb. céljából anyagára-41In the recirculation section 14, the exemplary liquid and / or solid phase metering valve may be used as a substitute for passing a liquid phase and / or solid phase through the recirculation circuit 14 into the flow tube 3 or through the level control tube 15, e.g. dilution, neutralization, temperature control, etc. for the purpose of material-41
HU 203 488 Β mókát vezethetünk be. Természetesen ezeket az el- és hozzávezetést biztosító eszközöket - szükség esetén többet is - csak adott esetben helyezzük el a 14 és/vagy a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körökben.HU 203 488 Β fun. Of course, these means of supply and introduction, and more if necessary, will only be placed in recirculation circuits 14 and / or 7 and / or 8.
Az 1-3. ábrán bemutatott találmány szerinti bérén- 5 dezéseknek a 4. ábrán bemutatott kiviteli alakjánál a 14 és/vagy a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körben recirkuláló fázis(ok) anyagárama a 17 Venturi-csőszerű szűkületben jut vissza a 3 áramlási csőbe. A szűkület! keresztmetszet - az ábrán szaggatott vonallal jelzett - 10 változtatásával és/vagy a szűkületben az áramlási sebesség változtatásával a szívás nagyságát és ezáltal a 14 recirkulációs körben áramló fázisok sebességét, illetve mennyiségét szabályozhatjuk külön szivattyú beiktatása nélkül. A17a szaggatott vonallal jelzett szűkü- 15 letet a csőfal áramlási keresztmetszetet szűkítő elemeivel vagy az áramlási keresztmetszetet szűkítő betétekkel hozzuk létre. Természetesen több ilyen betétet elhelyezve, majd ezek közül egyet vagy többet eltávolítva, a betétek segítségével bővíteni is tudjuk az áram- 20 lási keresztmetszetet1-3. In the embodiment of the wages according to the invention shown in FIGS. 1 to 4, the flow of material (s) recirculating in the recirculation circuit 14 and / or 7 and / or 8 is returned to the flow tube 3 in the venturi tube constriction 17. The stenosis! By varying the cross-section 10, indicated by a dashed line in the figure, and / or by changing the flow rate in the constriction, the suction volume and thus the rate or volume of the phases flowing through the recirculation circuit 14 can be controlled without the need for a separate pump. The dash indicated by the dashed line 17a is formed by the flow cross-section limiting elements of the tube wall or the flow cross-section narrowing inserts. Of course, by inserting several of these inserts and then removing one or more of them, the inserts can also expand the flow cross-section.
A találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazását példákon mutatjuk be.The use of the method and apparatus of the invention is illustrated by the following examples.
1. példa 25Example 1 25
Az 1. ábra szerinti berendzésben vagy annak a 2. ábra szerinti kiviteli alakjánál az 1 szabályozószelepen keresztül 1 m3/h mennyiségben vizet vezetünk és a 2 szabályozószelepen keresztül 250 kg/h mennyiségben cseppfolyós ammóniát expandáltatunk a 3 áramlási 30 csőbe, ahol ez utóbbi ammónium- hidroxid alakban oldódik. Az expanzió és az oldódás bruttó hőszínezete felmelegíti az áramló rendszert, ennek következtében, valamint az oldódás időszükséglete miatt a 3 áramlási csőnek a 2 szabályozószelephez közeli szakaszában 35 ammóniagáz is keletkezik. A gázos rendszert a 4 rövid - pl. néhány statikus keverőelemből álló - statikus keverőn vezetjük át és ezáltal egyenletesen diszpergáljuk.In the apparatus of Fig. 1 or in its embodiment of Fig. 2, water (1 m 3 / h) is passed through control valve (1) and liquid ammonia (250 kg / h) is expelled through control valve (2) into the flow pipe (30). - soluble in hydroxide form. The gross thermal coloration of the expansion and dissolution warms the flowing system, and as a result of this, due to the time required for dissolution, ammonia gas 35 is formed in the section near the control valve 2 in the flow pipe. The gas system is equipped with 4 short - eg. is passed through a static mixer consisting of a few static mixers and is thus dispersed evenly.
Példánkban a vízhűtéses, köpenyes 3 áramlási cső 40 50-60 mm átmérőjű és az 5 és a 6 keverési szakasz együttesen 25-35 m hosszú (függőleges cső, koncentrikus vagy vízszintes csövekből álló, U-csövekkel illesztett csőkígyó, stb.). Az első 5a keverési szakasz 5 m hosszú, benne egymást érintően helyezkednek el a sta- 45 tikus keverő elempárok, a következő 5b keverési szakasz 7-8 m hosszú, benne a statikus keverő elempárok egymástól való távolsága 1 m. A 3 áramlási cső maradék részében a 6 keverési szakaszban a statikus keverő elempárok egymástól 2 m távolságra vannak. Az 5a, 5b 50 és a 6 keverési szakaszt egymástól néhány méter távolság választja el. Az 5 keverési szakaszban a felmelegedés miatt keletkezett ammóniagáz térfogatával megnövekedett térfogatú rendszer megnövekedett áramlási sebességgel áramlik, áthaladása során finom diszperzió 55 keletkezik és az erős keveredés miatt jelentős a köpeny hűtő hatása. A hatékony hűtés következtében az áramló rendszer lehűl, az ammóniagáz egy része oldódik, a gáztérfogat, ezzel együtt az egész rendszer térfogata és áramlási sebessége csökken. A 3 áramlási cső végén 60 gázfázis már nincs jelen, az ammóniagáz már teljesen oldódott.In our example, the water-cooled jacketed flow pipe 3 has a diameter of 50-60 mm and the mixing sections 5 and 6 together have a length of 25-35 m (vertical, concentric or horizontal, U-tube, etc.). The first mixing section 5a is 5 m long with static mixing pairs 45 in contact with each other, and the following mixing section 5b is 7-8 m long with a distance of 1 m between the static mixing pairs. In the remainder of the flow tube 3, the static mixer pairs are spaced 2 m apart in the mixing section 6. The mixing sections 5a, 5b 50 and 6 are separated by a few meters from each other. In the 5 mixing stages, the system, which is increased by the volume of ammonia gas due to warming, flows at an increased flow rate, a fine dispersion 55 is passed through it, and due to the strong mixing, the cooling effect of the jacket is significant. As a result of efficient cooling, the flow system cools down, a portion of the ammonia gas is dissolved, and the gas volume, and thus the volume and flow rate of the entire system, are reduced. At the end of the flow pipe 3, the gas phase 60 is no longer present and the ammonia gas is completely dissolved.
A 3 áramlási csőben az áramló gáz-folyadék tézis arányának, összmennyiségének, áramlási sebességének, hómérsékleti gradienseinek, a 4 statikus keverő, valamint az 5a, 5b és a 6 keverési szakaszok helyzetének megfelelő rezonanciapont ismert módon beállítható, a kialakult önlengés hatására a gázretenció és a tézisérintkezési felület nagysága optimális (maximális) értéket vesz fel. A rendszer azonban a rezonanciapontból vagy annak közeléből a műveleti technológiától független változások, - pl. a belépő víz hőmérsékletének változása reggel 6 és déli 12 óra között, a légnyomás változása, stb. - vagy a technológiától függő változások - pl. a készítendő ammóniaoldat mennyiségének vagy töménységének a változása, stb. - hatására hoszszabb-rövidebb idő alatt kimozdul.In the flow pipe 3, the resonance point corresponding to the ratio, total volume, flow rate, temperature gradients, static mixer 4 and position of mixing sections 5a, 5b and 6 of the flowing gas-liquid can be adjusted in a known manner. The size of the thesis contact surface takes on an optimal (maximum) value. However, changes in the system that are independent of or near the resonance point, e.g. changes in inlet water temperature between 6 am and 12 noon, changes in air pressure, etc. - or technology-dependent changes - e.g. change in the amount or concentration of ammonia solution to be prepared, etc. - causes it to move out over a shorter or longer period of time.
A rezonanciapontot és az önlengéstResonance point and self-oscillation
a) a köpenyben áramló hűtővíz mennyiségének a változtatásával, (melynek hatására változik a 3 áramlási csőben áramló diszperz rendszer hőmérséklete - következésképpen a gáz-folyadék fázisarány és az áramlási sebesség),a) by varying the amount of cooling water flowing in the jacket (which results in a change in the temperature of the dispersion system flowing in the flow pipe 3 - hence the gas-liquid phase ratio and flow rate),
b) az 5a, 5b és/vagy a 6 keverési szakasz helyzetének a megváltoztatásával (a keverési szakaszok egymástól való távolsága jelentősen, pl. 50-60%-kal is változ-5hat),b) 5a, 5b, and / or 6 position of the mixing section by altering (distance from the mixing stages to each other substantially, eg. 50-60% may also változ- 5);
c) a keverési szakaszok összekapcsolásával vagy egy- ~ mástól való eltávolításával, *c) by joining or removing mixing sections, *
d) a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körben a recirkulációs*' áramlás megindításával vagy a recirkuláltatotF mennyiség változtatásával (hatására változik a 3 áramlási csőnek a recirkulációs cső által behatárolt ' szakaszán az áramlási sebesség és a hőmérséklet példánkban a 3 áramlási cső hidegebb szakaszáról vezetünk vissza folyadékot egy melegebb szakaszába) állítjuk helyre. A viszaállítást automatizálhatjuk is, pl. a d) esetbeni recirkuláció esetében a hőmérséklet érzékelésén alapuló módon.d) by initiating the recirculation flow * or by changing the amount of recirculation F in the recirculation circuit 7 and / or 8 (causing the flow rate and temperature of the flow section 3 to be limited to the cooler section of the flow tube 3 in this example) return liquid to a warmer stage). We can also automate the return, e.g. (d) in the case of recirculation, based on a temperature sensing.
2. példaExample 2
A 3. vagy az azt módosító 4. ábra szerinti berendezésben a 3 áramlási cső átmérője 150 mm, hossza 6-7 m. A 4 keverési szakasz hossza 1,5 m, az 5 keverési szakasz hossza 0,9-1 m, a két keverési szakasz egymástól való távolsága Ifi m, a 6 keverési szakasz hossza 1 m, az 5 keverési szakasztól való távolsága 0,5 m. Az 1 szelepen óránként 5,7 t 57 tömegszázalékos salétromsavat, a 2 szelepen óránként 0,75-0,81 ammóniagázt vezetünk be. A 14 recirkulációs kört egymást érintő statikus keverőkkel láttuk el. A16 szelepen óránként további 0,2-0,3157 tömegszázalékos salétromsavat vezetünk be az ammóniaoldat pontos semlegesítése céljából és így a 15 szintszabályozó csövön semleges kémhatású ammónium-nitrát-oldat távozik, melyet ismert módon tovább kezelünk. A 3 áramlási csőben az önlengést a rendszernek a rezonanciaponttól való eltávolodása esetén a 14 és szükség esetén a 7 és 8 recirkulációs körökben recirkuláltatott folyadék mennyiség5In the apparatus of Figure 3 or 4, which modifies it, the flow pipe 3 has a diameter of 150 mm and a length of 6-7 m. The length of the mixing section 4 is 1.5 m, the length of the mixing section 5 is 0.9-1 m, the distance between the two mixing sections is Ifi m, the length of the mixing section 6 is 1 m and the distance from the mixing section 5 is 0.5 m . In the valve 1, 5.7 t 57% by weight of nitric acid per hour and in the valve 2 0.75-0.81 ammonia gas per hour. The recirculation loops were provided with static mixers which were in contact with each other. An additional 0.2-0.3157% by weight of nitric acid is added per hour to valve 16 to accurately neutralize the ammonia solution, thereby discharging a neutral ammonium nitrate solution into the level control tube 15, which is further treated in a known manner. The volume of fluid recirculated in the flow tube 3 as the system moves away from the resonance point is the amount of fluid recirculated in the recirculation circuits 14 and, if necessary, 7 and 8.
HU 203 488 Β nek a 9 szabályozóeszközök segítségével történő beállításával vagy a 17 Venturi-csőszerű szűkület keresztmetszetének a változtatásával állítjuk helyre. A 9 és 17 eszközökkel a recirkulációt automatikusan szabályozhatjuk a hőmérsékletnek a 10 térben történő méréséből adódó jellel. A rezonanciapontban és annak közelében ugyanis a gázretenció és a fajlagos fázisérintkezési felület optimális nagy értéke következtében a leggyorsabb az ammónia oldódása és emiatt megnövekszik a 10 térben az oldat hőmérséklete. Ezzel arányosan növelve a recirkuláltatott folyadékmennyiséget a 3 áramlási cső elején is megnövekszik a folyadékhőmérséklet, ami viszont csökkenti az ammóniagáz oldódási sebességét. A rendszer visszaáll a rezonanciapontba.This can be remedied by adjusting the 9 using the control means 9 or by changing the cross-sectional area of the venturi tube constriction 17. Devices 9 and 17 can automatically control recirculation by means of a signal from the temperature measurement in space 10. Namely, due to the optimum value of the gas retention and the specific phase contact surface at and near the resonance point, the dissolution of ammonia is the fastest and thus the temperature of the solution in the space 10 increases. By proportionally increasing the amount of liquid recirculated, the liquid temperature at the beginning of the flow pipe 3 also increases, which in turn reduces the dissolution rate of the ammonia gas. The system returns to the resonance point.
Az ábrák és a példák alapján kitűnik eljárásunk és a megvalósítására szolgáló berendezés előnye: a megvalósítani Avánt vegyi reakciók és fizikai műveletek fokozott sebességgel mennek végbe, mert a fázisok eloszlása egyenletesebb és a fázisérintkezési idő megnövekszik, ezenAvüI a szükséges reaktorméretek csökkenthetők, illetve nagyobb fajlagos anyagmennyiség dolgozható fel, valamint Asebb a hidraulikai ellenállás. Tehát kevesebb beruházással, energiatakarékosán végezhetők a műveletek.The drawings and examples illustrate the advantage of our process and equipment: the chemical and physical operations of the Avan are carried out at an increased rate because the distribution of the phases is more uniform and the phase contact time is increased, further reducing the required reactor sizes and up, and the hydraulic resistance is higher. Thus, operations can be performed with less investment and energy savings.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU565787A HU203488B (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU565787A HU203488B (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT49060A HUT49060A (en) | 1989-08-28 |
| HU203488B true HU203488B (en) | 1991-08-28 |
Family
ID=10970544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU565787A HU203488B (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU203488B (en) |
-
1987
- 1987-12-15 HU HU565787A patent/HU203488B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT49060A (en) | 1989-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7314306B2 (en) | Homogenization device and method of using same | |
| JPS60227820A (en) | Rapid inline mixer of two fluids | |
| RU2288028C2 (en) | Apparatus for mixing of at least two fluids | |
| JP5715801B2 (en) | Compact fluid mixing device and method of use thereof | |
| US4701055A (en) | Mixing apparatus | |
| US5779361A (en) | Static mixer | |
| RU2002118311A (en) | Method and device for mixing | |
| US3743250A (en) | Fluid blending device to impart spiral axial flow with no moving parts | |
| JPH078330B2 (en) | Method of treating a plurality of fluids by shock wave, apparatus for treating the same, and method of using the same | |
| US4171224A (en) | Method and apparatus suitable for the preparation of AgX-emulsions | |
| US20070205307A1 (en) | Device and method for creating hydrodynamic cavitation in fluids | |
| AU734548B2 (en) | Apparatus and method for crystallization | |
| JPH09122481A (en) | Tube reactor | |
| US5762687A (en) | Process and device for dissolving a quantity of gas in a flowing liquid quantity | |
| JP3261139B2 (en) | Sedimentation device and sedimentation method | |
| HU203488B (en) | Method and apparatus for intensifying the physical and chemical processes of streaming systems of one or more phases and containing gas-phase too | |
| DE1667242C3 (en) | Device for contacting a gas with a liquid | |
| JPH06510235A (en) | reactor | |
| CA2056418A1 (en) | Apparatus and method for sparging a gas into a liquid | |
| Sundaresan et al. | Dispersed phase holdup and bubble size distributions in gas–liquid cocurrent upflow and countercurrent flow in reciprocating plate column | |
| JP2746681B2 (en) | Refrigerant flow divider | |
| EP4001799B1 (en) | Device for distributing a fluid for a heat exchanger, preferably an evaporator | |
| Samson et al. | Two-phase flow header tests | |
| JPS6068097A (en) | Removing apparatus of n and p in sewage | |
| CN210602359U (en) | Flow disturbing device, flow divider assembly and air conditioning unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |