HU218261B

HU218261B - Method for mixing of liquids in a cylindrical tank

Info

Publication number: HU218261B
Application number: HU9603069A
Authority: HU
Inventors: György Bucsky; József Tamás; Aurél Ujhidy; László Kalmár; Jenő Nagy; János Rednágel; Gábor Georgiades; Pál Kovács; Jenő Gömbös; Mihály Kovács; Péterné Árva; Lajos Balog; Lajos Fodor; György Isaák; Zoltán Markó; István Posch; Kondor Edit Reiterné; Gyula Szentes; Gábor Felber; Zoltán Kása
Original assignee: PATE Műszaki Kémiai Kutató Intézet; MOL Magyar Olaj- és Gázipari Rt.; Richter Gedeon Vegyészeti Gyár
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 2000-06-28
Also published as: HU9603069D0; HUP9603069A1

Abstract

A találmány tárgya eljárás állóhengeres folyadéktartályban lévő, két-vagy többfázisú rendszer homogenizálására vagy a homogén állapotfenntartására. A találmány szerint úgy járnak el, hogy az állóhengeresfolyadéktartály aljára, a folyadéktartály fenekéhez rögzítve legalább1, célszerűen 1–5, archimedesi spirál alakban – előnyösen rugalmas éskör keresztmetszetű, keresztbordázatú harmonikacsőből – csövet ateljes keresztmetszetet egyenletesen kitöltő módon szerelnek, amelycsövön a tartályfenékhez viszonyítva a legmélyebben elhelyezkedővízszintes síkban azonos méretű furatok vannak, a furatokkeresztmetszete legfeljebb a csőkeresztmetszet kétszerese, és acsőspirál két végén azonos mennyiségű, 12–90 m3/m2/h levegő-egyenértékű gázt vagy 1– 9 m3/m2/h mennyiségű folyadékot vezetnek be. ŕThe present invention relates to a method for homogenizing or maintaining a homogeneous state in a two- or multi-phase system in a stationary cylindrical liquid container. According to the invention, a pipe is mounted on the bottom of the stationary cylindrical liquid tank, at least 1, preferably 1 to 5, in the form of an Archimedean spiral, preferably a flexible and circular cross-ribbed bellows tube, in a uniform manner there are holes of the same size in the plane, the cross-section of the holes is at most twice the cross-section of the pipe, and an equal volume of 12 to 90 m3 / m2 / h of air equivalent gas or 1 to 9 m3 / m2 / h of liquid is introduced at each end of the coil. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás állóhengeres folyadéktartályban lévő, két- vagy többfázisú rendszerek homogenizálására vagy a homogén állapot fenntartására oly módon, hogy a sík fenékre legalább egy, archimedesi spirálban megtekerten elhelyezett, többnyire rugalmas és kör keresztmetszetű, előnyösen keresztbordázatú harmonikacső mindkét végén azonos mennyiségű gázt vagy folyadékot vezetünk be a tartály teljes keresztmetszetét egyenletesen kitöltő csőspirálba, mely (adott esetben a tartály tetejéről recirkuláltatott) fluidumok a cső alsó, a sík fenékhez legközelebbi pontján, leginkább a keresztbordák közötti pontokon rendre kialakított, és egymással azonos vízszintes síkon levő, azonos méretű, összkeresztmetszeti felületükben a csőkeresztmetszeti felület kétszeresénél nem nagyobb méretű furatokon oszolnak egyenletesen szét, majd a gáz vagy folyadék a spirálcsövet megkerülve, a tartály teljes keresztmetszetében azonos sebességgel és egyenletes áramlással áthalad a tartályban elhelyezett folyékony, kétvagy többfázisú rendszeren, miközben azt egyenletesen átmozgatja, és mozgásban tartja mindaddig, amíg a csővezetéken át fluidumot vezetünk be.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for homogenizing or maintaining homogeneous two-phase or multiphase systems in a stationary fluid reservoir by providing at least one gas or liquid at each end of at least one elastic and circular, preferably ribbed, bellows tube introducing into the tube a uniformly filled, cross-sectional tube, which (if appropriate, recirculated from the top of the container) fluid at the lower point of the tube closest to the flat bottom, most intersections between the ribs, and distributed evenly over holes of not more than twice the cross-sectional area of the pipe, the gas or liquid being bypassed the spiral tube, the entire cross-section of the container It passes through the liquid, two or multiphase system in the tank at the same rate and steady flow, while it is evenly moved and held in motion until fluid is introduced through the pipeline.

A találmány szerinti eljárás a vegyipar, gyógyszeripar, olajfeldolgozó ipar számos területén alkalmazható.The process according to the invention is applicable in many fields of the chemical, pharmaceutical, oil processing industries.

Az irodalom nagy terjedelmemmel foglalkozik az állóhengeres folyadéktartályok szerkezeti kialakításával és méretezésével (Vegyipari készülékek. Szerk.: Dr. Pálfi Z„ MK. Bp., 1986,492. oldal). Az oldalról benyúló propellerkeverők számos megoldását kivéve, a technológusok számára nincs nagy választék az ilyen berendezések homogenizálására (Fejes G.: Ipari keverőberendezések. MK. Bp., 1970). Az elterjedten használt, a hengeres paláston keresztül oldalról benyúló keverők az aszimmetrikus dinamikus terhelés miatt kevéssé üzembiztosak, továbbá a tartályátmérők növekedésével keverési hatásosságuk is rohamosan romlik, nem kevés faj lagosenergia-bevitel mellett.There is a large body of literature dealing with the structural design and dimensioning of stationary liquid cylinders (Chemical devices. Ed. Dr. Pálfi Z „MK. Bp., 1986,492). Except for many solutions of side-propeller mixers, there is little choice for technologists to homogenize such devices (Gej Fejes: Industrial Mixing Equipment. MK. Bp., 1970). The widespread use of side-by-side stirrers is less reliable due to asymmetric dynamic loading and, with increasing tank diameters, their mixing efficiency is also rapidly deteriorated with a low input of specific energy.

Elsősorban a timföld-, a biotechnológiai és a szennyvíziparban alkalmaznak mamutszivattyús, belső cirkulációt keverési feladatokra, de általában kúpos fenekű, vagy speciális geometriájú folyadéktartályoknál (W. Husman: Szennyvíztisztítás. MK. Bp., 1973).It is primarily used in the alumina, biotechnology and wastewater industries for mammoth pump, internal circulation for mixing applications, but generally for tapered bottom or special geometry fluid tanks (W. Husman, Wastewater Treatment, MK. Bp., 1973).

A HU 203.489 lajstromszámú szabadalom eltérő halmazállapotú anyagkeverékek előállítására vonatkozik oly módon, hogy a vivőanyagot nyomás alatt táplálják be az egymástól független, centrálszimmetrikusan elrendezett nyílásokkal rendelkező fuvókába. A fuvóka réseit speciálisan alakítják ki. A megoldás hátránya, hogy a berendezés meglehetősen bonyolult, és a vivőanyagot nyomás alatt kell a berendezésbe betáplálni.U. S. Patent No. 203,489 relates to the preparation of mixed mixtures of matter by feeding the carrier under pressure into an independent nozzle having centrally symmetrical orifices. The nozzle slots are specially designed. The disadvantage of this solution is that the equipment is quite complicated and the carrier must be fed under pressure.

Az EP 0663236 számú szabadalmi leírás gázok keverésére alkalmas berendezést és eljárást ismertet. Az eljárás szerint technológiai gázok hűtését oldják meg hűtőgáz-bekeveréssel. A berendezést úgy alakítják ki, hogy a gázáramot folyamatosan több részáramra osztják, és azokat eltérő áramlási iránnyal gyűjtő- vagy elosztókamrákba irányítják. A gázok keverését perforált, spirális alakban elhelyezkedő, forgó lapátokkal valósítják meg. A szabadalom szerinti megoldás csupán gázfázisok keverésére, ezen belül technológiai gázok hűtőgázzal történő hűtésére alkalmas.EP 0663236 discloses an apparatus and method for mixing gases. According to the process, the cooling of process gases is solved by mixing the refrigerant gas. The apparatus is configured to continuously divide the gas stream into a plurality of partial streams and to divert it with different flow directions to the collection or distribution chambers. The gases are mixed by means of perforated spiral rotating blades. The patented solution is only suitable for gas phase mixing, including cooling of process gases with cooling gas.

Tartályban levő folyadékban a gáz eloszlatásának legegyszerűbb módja, ha a gázt vízszintes, perforált csövön, vagy a tartály fenekén elhelyezett, perforált lemeze a keresztül vezetik be. A lyukasztott csövű elosztók méretezésekor különös figyelemmel kell lenni arra, hogy a nyomásesés az egyes nyílásokon a cső hosszában kialakuló nyomáseséshez viszonyítva nagy legyen, másként a gázbetáplálástól legmesszebb levő nyílások nem működnek. (J. H. Perry: Vegyészmérnökök kézikönyve. MK. Bp., 1968, 1542. oldal). A keresztmetszetben kellő egyenletességgel való eloszlatás esetén a keverendő folyadékok buborékoltatós keverése leírható a diffúzió analógiájával is. A kisméretű buborékok emelkedése révén kialakuló keveredési sebesség néhány nagyságrenddel nagyobb, mint a természetes diffúziós hatás. Amennyiben a kilépő buborékok mint anyagrész icskék kinetikus energiával is rendelkeznek, ez a keverő hatás is növekszik. Tehát a kevertség az alkalmazott diszperz fázis mennyiségével is arányos.The easiest way to distribute gas in a liquid in a tank is to inject it through a perforated plate on a horizontal, perforated tube or on the bottom of the tank. When dimensioning perforated pipe distributors, particular attention must be paid to the fact that the pressure drop at each orifice is large relative to the pressure drop across the length of the pipe; otherwise, the orifices furthest from the gas supply will not work. (J. H. Perry: Manual for Chemical Engineers. MK. Bp. 1968, p. 1542). If the cross-section is evenly distributed, bubbling mixing of the liquids to be mixed can be described by analogy with diffusion. The rate of mixing due to the rise of small bubbles is several orders of magnitude greater than the natural diffusion effect. If the outgoing bubbles as particle particles also have kinetic energy, this mixing effect also increases. Thus, the mixing is also proportional to the amount of disperse phase used.

Az egyenletes elosztásra több méretezési közelítés található (ugyanott: 596-598. oldal), de megbízhatóan méretnövelhető módszer még ma sem ismert. Külön kell szólni arról, hogy az elosztóvezetékekben mindig marad több-kevesebb folyadék, ami nem csak a kialakuló vegyes fázisú áramlás miatt okoz jelentős eltérést a teivezési körülményektől, hanem a kialakuló holtterek és potenciális dugulások miatt eleve felborul az eloszlatás egyenletessége, ami végül is csak a tartály teljes leürítésével elhárítható üzemzavarhoz is vezethet.There are several scaling approximations for uniform distribution (ibid., Pages 596-598), but a reliable scalable method is still unknown. Special mention should be made of the fact that more or less liquid is always left in the distribution lines, which not only causes significant deviations from the supply conditions due to the mixed phase flow, but also due to the resulting dead spaces and potential blockages, completely draining the tank can also lead to avoidable malfunctions.

Az US 5.447.730 lajstromszámú szabadalom többfázisú, alapvetően gázos folyadék kétfázisú rendszerek anyagáram-összetételi ingadozásának szabályozására alkalmas berendezésre vonatkozik. A berendezés ugyanakkor lehetővé teszi szilárd fázist is tartalmazó foly idékfázisban a szilárd fázis szuszpenzióban tartását. A berendezés egyik előnyös kiviteli alakja szerint állóhengeres tartályba gyűrű alakú, perforált csövön keresztü juttatják be a többfázisú elegyet. A gyűrű alakú befe iskendezőcső a tartály alsó 1/3-ában, a tartály fenekéhez képest vízszintesen helyezkedik el, a csövön lévő furatok a cső alsó felén, optimálisan a függőleges tengelyhez képest 45°-os szögben lefelé irányulnak, és egy közös síkban helyezkednek el. A folyadéktartályba az állóhengeres berendezés aljáról elvételi cső nyúlik be, célszerűen az állóhengeres berendezés függőleges tengelyében, melyen furatok vannak egyenletes elosztásban kialakítva. A gyűrű alakú befecskendezőcső körülveszi az elvételi csövet. Mind az elvételi, mind a befe iskendezőcsö vön lévő furatok általában kör keresztmjtszetűek. A szabadalom szerint a befecskendezőcső le íet közel téglalap alakú hurok is (például fekvőhengeres tartályok esetén), és a betáplálás történhet két óidéiról is.U.S. Patent No. 5,447,730 relates to apparatus for controlling material flow variations in multiphase, essentially gaseous, liquid two-phase systems. However, the apparatus allows the solid phase to be kept in suspension in the liquid phase containing the solid phase. According to a preferred embodiment of the apparatus, the multiphase mixture is introduced into a stationary cylindrical vessel via an annular perforated tube. The annular fitting tube is located horizontally in the lower 1/3 of the tank relative to the bottom of the tank, the holes in the tube are oriented downwardly at an angle of 45 ° to the vertical axis and are located in a common plane . A collection tube extends from the bottom of the stationary cylinder into the fluid reservoir, preferably in the vertical axis of the stationary cylinder, the bore being provided with evenly spaced holes. The annular injection tube surrounds the intake tube. The holes in both the outlet and the inlet tubing are generally circular. According to the patent, the injection tube may also be described as being a rectangular loop (for example, for cylindrical tanks) and may be fed from two hours.

Bár az US 5.447.370 számú szabadalom szilárd halni izállapotú szemcséket is tartalmazó fázisok homogenizálását is célul tűzi ki, a berendezésekben kialakított egy befecskendezőcsővel ez nem valósítható meg maradéktalanul. A tartály alján a szilárd fázisnak lehetőségeAlthough U.S. Pat. No. 5,447,370 also aims to homogenize phases containing solid particles in a dead state, this is not fully accomplished by the use of an injection tube in the apparatus. Possibility of a solid phase at the bottom of the tank

HU 218 261 Β van az elkülönülésre, és adott esetben, például állóhengeres tartály esetén az elvételi cső felső részén túlnyomórészt gázt és folyadékot tartalmazó, míg a fenéklemezhez közeli részén túlnyomórészt szilárd fázisú anyagot lehet a berendezésből elvezetni. A bevitt gáz ugyanakkor a befecskendezőcső közeli környezetéből közvetlenül kerül a készülék gázterébe. Egy befecskendezőcső alkalmazásával óhatatlanul holtterek és fázisszétválások alakulnak ki a berendezésben.It is provided for separation and, where appropriate, for example in the case of a stationary cylindrical tank, the upper part of the take-off tube may contain predominantly gas and liquid, while near the bottom plate it may be predominantly solids. However, the injected gas is delivered directly from the vicinity of the injection tube into the gas space of the device. Using an injection tube will inevitably lead to dead spaces and phase separation in the equipment.

Az említett eljárásoknak közös hátránya az, hogy a keverésre használt fluidumot nem tudják a tartály teljes keresztmetszetében egyenletesen elosztani, többek között a fluidum bevezetési pontjain, illetve a keverőszerkezet közelében lényegesen intenzívebb az áramlás, mint a távolabbi pontokon, s így áramlási holtterek mindenképp maradnak. További hátrány, hogy a sík fenekű tartályok homogenizálása ezekkel az eljárásokkal valójában nem oldható meg.A common disadvantage of these processes is that the fluid used for mixing cannot be distributed evenly across the entire cross-section of the container, including, at the fluid inlet points and near the agitator, much more intense flow than at distant points. A further disadvantage is that the homogenization of the flat bottomed containers cannot be effectively solved by these methods.

Találmányunk szerinti eljárás célja, hogy valamely állóhengeres folyadéktartály - ideértve mindig a medencéket is - teljes keresztmetszetében, a sík fenéktől egészen a tartályban tárolt folyadék felszínéig, a folyadékot homogén állapotban tartsuk, illetve a homogén állapotot létrehozzuk, a tartály sík fenekén kialakított egyenletes fázisdiszpergálással.The object of the process of the present invention is to maintain or homogeneous the entire cross-section of a stationary fluid reservoir, including pools, from the flat bottom to the surface of the liquid stored in the container by uniform phase dispersion on the flat bottom of the container.

A találmány szerinti eljárás lényege eljárás állóhengeres folyadéktartályban lévő két- vagy többfázisú rendszerek homogenizálására, és/vagy a homogén állapot fenntartására a tartályba vízszintesen elhelyezett, azonos méretű furatokkal perforált cső vagy csőhurok segítségével, a cső két végén gáz vagy folyadék, vagy szuszpenzió mint keverőanyag beadagolásával oly módon, hogy az állóhengeres folyadéktartály aljára, a folyadéktartály fenekéhez rögzítve, legalább 1, célszerűen 1-5, archimedesi spirál alakban - előnyösen rugalmas és kör keresztmetszetű, keresztbordázatú harmonikacsőből - csövet a teljes keresztmetszetet egyenletesen kitöltő módon szerelünk, amely csövön a tartályfenékhez viszonyítva a legmélyebben elhelyezkedő, vízszintes síkban azonos méretű furatok vannak, a furatok keresztmetszete legfeljebb a csőkeresztmetszet kétszerese, és a csőspirál két végén azonos mennyiségű, 12-90 m³/m²/h levegő-egyenértékű gázt vagy 1-9 m³/m²/h mennyiségű folyadékot vezetünk be.SUMMARY OF THE INVENTION The process of the present invention is a process for homogenizing two-phase or multiphase systems in a stationary fluid reservoir and / or maintaining a homogeneous state by applying a gas or liquid or slurry as agitator to the container with by assembling at least 1, preferably 1-5, tubes of archimedes spiral, preferably of flexible and circular cross-shaped bellows, at the bottom of the stationary fluid reservoir, fixed to the bottom of the fluid reservoir, to uniformly fill the entire cross-section, in the deepest horizontal plane there are holes of the same size, the cross-section of the holes is not more than twice the cross-section of the tube, and the same quantity of 12-90 m ³ / m ² / h of air equivalent gas or 1 to 9 m ³ / m ² / h of liquid.

Az állóhengeres folyadéktartály vagy medence sík fenékre elhelyezett, archimedesi spirálban megtekert cső állhat egyetlen csőből, amelynek mindkét végén bevezetőnyílás van. Egy másik kiviteli megoldás szerint egymással párhuzamosan két vagy több csőből álló csőspirál van a sík fenéken, amikor is mindegyik csőnek mindkét végén van bevezetőnyílás. A rendszerint rugalmas, többnyire kör keresztmetszetű, leginkább keresztbordázatú harmonikacsövekből álló csőspirálon furatok vannak. Ezek a furatok úgy vannak kiképezve, hogy a csőspirál alsó, a sík fenékhez legközelebbi pontjain, egymással azonos vízszintes síkban vannak. A furatok összkeresztmetszete a csőkeresztmetszet kétszeresénél kisebb.The stationary fluid reservoir or basin may be a flat tube coiled in a flat bottom with a single tube having an inlet at both ends. In another embodiment, a coil of two or more tubes is parallel to each other on the flat bottom, each tube having an inlet opening at both ends. The generally flexible tubular coil, which is generally circular in cross section and has mostly bellows, has holes. These holes are formed so that they are in the same horizontal plane at the lower points of the tube spiral closest to the flat bottom. The total cross-section of the holes is less than twice the pipe cross-section.

Az eljárás szerint az állóhengeres folyadéktartályvagy medence-síkfenéken elhelyezett csőspirál vagy csőspirálok mindkét végén vagy végein elhelyezett bevezetőnyílásokon bevezetjük a gázt vagy folyadékot. A bevezetett gáz fajlagos levegő-egyenértéke 12-90 m³/m²/h, a bevezetett folyadék fajlagos értéke 1-9 m³/m²/h. A két vagy több csőből álló, azonos vízszintes síkban álló csőspirálba egy időben egyszerre vagy időben váltakozva, az egymás melletti spirálokba külön-külön vezetjük be a ke verőanyag-fluidumot.According to the method, the gas or liquid is introduced into the inlet openings at both ends or ends of the stationary fluid reservoir or basin flat bottom or tubular coils. The specific air equivalent of the introduced gas is 12-90 m ³ / m ² / h and the specific value of the introduced liquid is 1-9 m ³ / m ² / h. Into the spiral of two or more tubes, in the same horizontal plane, the mixing fluid is introduced simultaneously or alternately into the adjacent spirals simultaneously.

A homogenizálásra használt fluidumot tetszőleges forrásból nyerjük. Egy megoldás szerint a folyadéktartáiy tetejéről vagy a folyadéktartály magassága mentén bármelyik célszerűen kiválasztott helyről vagy helyekről recirkuláltatjuk a fluidumot.The fluid used for homogenization is obtained from any source. Alternatively, the fluid is recirculated from the top of the liquid reservoir or at any convenient location or locations along the liquid reservoir height.

Az eljárás egy másik lehetséges változata szerint a homogenizálásra használt fluidumokkal a csőspirálbí történő bevezetés előtt hőt cserélünk, ezzel a folyadéktartályban tárolt folyékony rendszer hőmérsékleté: az adott esetben meghatározott szükséges értéken tartjuk.Alternatively, the fluids used for homogenization may exchange heat prior to introduction into the tubular helix, thereby maintaining the temperature of the liquid system stored in the fluid reservoir at the optionally required value.

Az eljárás szerint eljárhatunk úgy is, hogy a folyadéktartály homogenizálására szuszpenziót használunk. A szuszpenzió koncentrációját, ide értve az oldott komponenseket is, bevezetés előtt megváltoztathatjuk.The process may also involve the use of a slurry to homogenize the liquid container. The concentration of the suspension, including the dissolved components, may be changed prior to administration.

Találmányunkhoz az alábbi felismerések vezettek.The following insights have led to the present invention.

- Ha a lyukasztott spirális csövű elosztót, mint diszpergátort, a tartály teljes keresztmetszetét egyenletesen kitöltő módon egymás mellé szorosan, a tartály sík fenekére lefordítottan, azaz a lyukakkal lefelé vízszintesen szereljük be, akkor a diszpergálandó fázis először fokozatosan maga előtt üríti ki az elosztócsőből a belekerült folyadékot, majd (ha a lyukak azonos vízszintes síkban vannak) egyszerre kezd el azokon egyenletes mennyiségben szétoszolva kiáramlani, hiszen minden azonos méretű furatra ekkor kizárólag már csak az azonos nagyságú hidrosztatikai ellenállás hat, vagyis meglepő módon a diszperz fázis egyenletes szétoszlatása a tartály teljes keresztmetszetében mint egy tetszőleges méretű szitatányéron egyszerűen megvalósítható.- If the perforated spiral tube distributor, as a dispersant, is mounted uniformly close to one another, evenly flush to the flat bottom of the container, i.e. horizontally with the holes down, the phase to be dispersed is first discharged from the and then (if the holes are in the same horizontal plane) begin to disperse evenly over them, since each hole of the same size is only affected by the same amount of hydrostatic resistance, that is, surprisingly, the disperse phase is uniformly distributed across the tank is simply accomplished on a screen of any size.

- Ha az elosztócső mindkét végén azonos mennyiségben vezetjük be a diszpergálandó fázist, és a lefelé fordított furatok összes keresztmetszeti felülete nem haladja meg az elosztócső keresztmetszeti felületének a kétszeresét, a fluidum áramlásiteljesítmény-szükséglete a furatok, a csővezeték és a folyadékmagasság ellenállásából meglepő módon egyszerűen számítható és méretnövelhető.- If the dispersion phase is introduced in equal amounts at each end of the manifold and the total cross-sectional area of the downwardly bored holes does not exceed twice the cross-sectional area of the manifold, the fluid flow power requirement can be easily calculated from the borehole, pipeline, and fluid height. and scalable.

- Ha a lefelé fordított furatokkal ellátott, több elosztócsőből egymással párhuzamos archimedesi spirállal alakítjuk ki a diszperz fázis egyenletes eloszlatását, a méretnövelési méretezés további egyszerűsödése mellett a kívánt (buborék) diszperz méret is meglepő módon befolyásolható, hiszen annak nagyságával és mennyiségével összefüggően a megfelelő furatméret és darabszám előre megválasztható.- By distributing the disperse phase evenly from a plurality of manifolds with downwardly bore holes, the dispersion phase can be surprisingly influenced by further simplifying the scaling dimension, since the size and volume of the corresponding hole size the number of pieces is preselected.

A találmány szerint tehát úgy járunk el, hogy a megkívánt keverési hatásosságnak megfelelő és az ál3Thus, in accordance with the present invention, the desired mixing efficiency is achieved and at the desired level

HU 218 261 Β lóhengeres folyadéktartály sík fenékfelületének ismeretében először a szükséges mennyiségű diszpergálandó fluidumot, majd az ezt szétoszlató csőspirál(ok) méreteit (átmérő, hossz) határozzuk meg. Ezt követően kerülnek rögzítésre a kialakítandó furatsor adatai, úgymint a furatok átmérője, darabszáma, illetve távolsága. Az így kialakított csőspirál(ok) úgy kerül(nek) a tartály fenekén rögzítésre, hogy valamennyi lefelé fordított furat azonos vízszintes síkon helyezkedjen el. A szükséges mennyiségű diszpergálandó fluidumot a csőspirál(ok) két végére vezetve, a teljes folyadéktartály egyenletes keverése többféle módon is megoldható. Mivel az üzemvitel és az indítás biztonsága megengedi - ugyanis a furatokkal ellátott elosztócsőből ürül ki először a benne volt folyadék -, az adott fluidummal a keverés ciklikusan is vezethető. Ugyanígy szabadon változtatható a két vagy a több párhuzamos csőspirál esetén, hogy időben egyszerre vagy váltakozva, az egymás melletti spirálokba külön-külön is vezethetjük a tartály aljára a gáz- vagy folyadékfázisú diszpergálandó fluidumot. A homogén állapot létrehozható vagy fenntartható a zárt folyadéktartály saját gázterének, vagy felső, szétülepedett folyadékrészének a tartály aljára történő recirkuláltatásával is. A recirkuláltatott folyadékáram a tartály magassága mentén tetszőlegesen bárhonnan elvezethető, mint ahogy a külső cirkuláció létrehozásával egyaránt megvalósítható hő-, illetve komponenstranszport (-bevitel vagy -elvétel) is.Knowing the flat bottom surface of the fluidized water tank, first determine the required amount of fluid to disperse and then the dimensions (diameter, length) of the dispensing barrel (s). Subsequently, the details of the hole series to be formed, such as the diameter, number of holes, and distance, are recorded. The tubular spiral (s) thus formed are secured to the bottom of the container so that each downwardly bored hole is in the same horizontal plane. By applying the required amount of fluid to be dispersed to the two ends of the tubular spiral (s), uniform mixing of the entire fluid reservoir can be accomplished in several ways. Because operation and start-up safety allow - since the liquid in the manifold is first drained of liquid - mixing with the given fluid can be done cyclically. Similarly, in the case of two or more parallel tubular coils, the gas or liquid dispersible fluid may be introduced into the adjacent coils separately or alternately simultaneously into the adjacent coils. The homogeneous state can also be created or maintained by recirculating the gas space of the closed liquid container or the upper, settled liquid portion to the bottom of the container. The recirculated liquid stream can be routed anywhere along the height of the container, as can heat or component transport (inlet or outlet) by providing external circulation.

Találmányunk alkalmazását példákon is bemutatjuk.The application of the present invention is illustrated by the following examples.

1. példaExample 1

Állóhengeres szloptartályba való vegyszerbekeverés, homogenizálás.Mixing of chemicals into a stationary cylindrical column, homogenization.

A tartály paraméterei:Parameters of the tank:

tartályátmérő: 31 m recirkulációs folyadékáram: 750m³/h a tartály névleges térfogata: 10 000 m³ a spirálcsövek átmérője: 0,15 m a spirálcsövek összes hossza: 2343 m, öt egyenlő hosszban a spirálcsöveken a furatok össz-száma: 1660 db átmérője: 7 mmtank diameter: 31 m recirculation flow rate: 750m ³ / ha nominal tank volume: 10,000m ³ diameter of the coil pipes: 0,15 m Total length of coil pipes: 2343 m, total number of holes in the coil pipes: 1660 pcs diameter: 7 mm

A tartályban alsó és felső elszívócsonk van.The tank has a bottom and top suction nozzle.

A szennyvíztisztítóban lefölözött különböző szénhidrogéneket tartalmazó keveréket szloptartályban gyűjtjük. Ez a keverék maximum 10-15% vizet tartalmaz, és a víz nagy része emulzió formájában van a tartályban. Ilyen víztartalom mellett ezen keverék további feldolgozása közvetlenül lehetetlen. Ezért a tartály megtelése után emulzióbontó vegyszert keverünk a tartályba, és felmelegítjük.The mixture containing various hydrocarbons skimmed in the wastewater treatment plant is collected in a column container. This mixture contains up to 10-15% water and most of the water is in the form of an emulsion in the tank. With this water content, further processing of this mixture is directly impossible. Therefore, after the tank is full, the emulsion disintegrant is mixed into the tank and heated.

A tartály közepén lévő, felső szívócsonkból a keveréket a tartály aljára szerelt csőspirálba szivattyú segítségével nyomatjuk vissza úgy, hogy a szivattyú szívóágába előre meghatározott mennyiségű emulzióbontó vegyszert adagolunk. A beadagolás után a recirkulációt hőcserélőn keresztül 24 órán át folytatjuk, miközben a kívánt hőmérsékletet is beállítjuk. Ezután a tartályt 3 napig pihentetjük. Ezen idő alatt a vizes fázis szétválik a szerves fázistól. Ezt követően a tartály közepén levő, alsó szívócsonkból a vizet az automata víztelenítőn keresztül a csatornába enge djük.From the upper suction nozzle in the middle of the tank, the mixture is pressed back into the tube spiral mounted on the bottom of the tank by means of a pump by adding a predetermined amount of emulsion disintegrant to the pump suction branch. After the addition, the recirculation is continued through a heat exchanger for 24 hours while the desired temperature is adjusted. The vessel is then allowed to rest for 3 days. During this time, the aqueous phase separates from the organic phase. Subsequently, water from the lower inlet in the center of the tank is drained through the automatic dewatering system.

A korábbi eljárás során az oldalról benyúló mechanikus keverő vei való vegyszerbekeverés elégtelensége miatt az emulzióbontás csak részlegesen valósult meg. A találmány szerinti eljárással rövidebb idő alatt tökéletesebb emulzióbontást értünk el.In the previous process, due to the inadequate mixing of chemicals with the mechanical stirrer extending from the side, the emulsion decomposition was only partially realized. The process of the present invention achieved a more complete emulsion resolution in less time.

2. példaExample 2

Állóhengeres szénhidrogéntartály tartalmának homogenizálása recirkulációval A tartály paraméterei:Homogenization of the contents of the stationary hydrocarbon tank by recirculation

tartályátmérő: 31 m recirkulációs folyadékáram: min. 3 m³/m²/h a tartály névleges térfogata: 10 000 m³ a sík fenékre szerelt csőspirálok száma: 5 a spirálcsövek átmérője: 0,15 m a spirálcsövek hossza: 2343 m egy spirálcsövön a furatok száma: 3320 db A tartályban alsó és felső elszívócsonk van.tank diameter: 31 m recirculation flow: min. Nominal volume of 3 m ³ / m ² / ha tank: 10 000 m ³ Number of flat-bottomed coils: 5 Diameter of coil: 0.15 m Length of coil: 2343 m Number of holes in one coil: 3320 pcs Bottom and top there is a suction nozzle.

A 10 000 m³-es, úgynevezett szloptartályban különböző szennyezettségű és különböző feldolgozottsági fokú szénhidrogéneket gyűjtünk össze, amelyet a tartály megtelése után újból feldolgozunk. A tartály közepén lévő alsó elszívócsonkból a szénhidrogéneket a tartály aljára szerelt csőspirálba szivattyú segítségével nyomatjuk vissza. A kiszivattyúzott szénhidrogéneket azok hőmérsékletétől és a szennyezettségétől függően hőcserélőn, szűrőn és víztelenítőn keresztül vezetjük vissza a tartályba. A működtetés során az állandó mechanikaiszennyezés-eltávolítás és víztelenítés réven, a hőntartás és homogenizálás együttes alkalmazásával töltjük fel fokozatosan a tartályt, illetve biztosítjuk a továbbfeldolgozáshoz elengedhetetlen paramétereket. A kívánt hőmérsékletet tapasztalataink szerint már napi 1,4- 1,8-szeres átkeveréssel is be tudtuk állítani.In a 10,000 m ³ so-called column tank, hydrocarbons of different impurities and degrees of processing are collected and recycled after the tank is full. From the lower exhaust manifold in the center of the tank, the hydrocarbons are returned to the bottom of the tank by means of a pump. Depending on their temperature and soiling, the pumped hydrocarbons are returned to the tank via a heat exchanger, filter and dehumidifier. During operation, the tank is gradually filled up with constant mechanical decontamination and dewatering, combined with heat retention and homogenization, and the parameters necessary for further processing are provided. In our experience, we were able to set the desired temperature by stirring 1.4 to 1.8 times a day.

A recirkulációt három szivattyúval végeztük úgy, hogy az 5 db csőspirált 1/4 órás váltásokkal váltakozva üzemeltettük. Először az egymás melletti csőspirálok közül az 1, 2, 3 működött, majd rendre a 2, 3, 4 és a 3, 4, 5, majd kezdtük elölről újból az 1,2, 3-mal.The recirculation was performed with three pumps, alternating the operation of 5 tubular coils with 1/4 hour shifts. First, 1, 2, 3 of the adjacent tubular coils worked, then 2, 3, 4 and 3, 4, 5 respectively, and then we started again with 1,2, 3.

A korábbi eljárás során a tartály tartalmát oldalról be nyúló mechanikus keverőkkel keverték, és belső csőspirállal melegítették, amelyek elégtelensége miatt a tartály aljára sűrű szennyeződés ülepedett ki, valamint a tartály inhomogenitása és az anyag lebegőszennyezó-tartalma miatt a feldolgozás nehézkes volt.In the previous process, the contents of the container were mixed with mechanical stirrers projecting from the side and heated by an internal tube spiral which, due to its inadequacy, resulted in dense sedimentation on the bottom of the container and difficult processing due to inhomogeneity of the container and suspended matter.

A találmány szerinti eljárással a tartályban tárolt szénhidrogének a folyamatos recirkulációs kezeléssel biztosított homogén állapot miatt nem tartalmaznak a megengedettnél sem több vizet (emulziót), sem lebegő anyagot, és így könnyen és biztonságosan feldolgozhatok, és a tartály tisztítása hosszú ideig elkerülhető.Due to the homogeneous state provided by the continuous recirculation treatment, the hydrocarbons stored in the tank according to the invention contain neither water (emulsion) nor suspended solids, which can be easily and safely processed and can be cleaned for a long time.

HU 218 261 ΒHU 218 261 Β

3. példaExample 3

Állóhengeres folyadéktartály tartalmának homogenizálása anaerob, metanogén fermentációbanHomogenization of the contents of a stationary cylinder in anaerobic, methanogenic fermentation

B12-fermentációt végzünk állóhengeres, sík fenekű folyadéktartályban.B12 fermentation is carried out in a stationary, flat bottomed liquid container.

A tartály paraméterei:Parameters of the tank:

tartály átmérő: 10 m tartálymagasság: 11 m tartálytérfogat: 864 m³ tartályfenék-terület 78,5 m² a sík fenékre szerelt spirálcső átmérője: 0,125 m a sík fenékre szerelt spirálcső hossza: 1212 m a spirálcsövön lévő furatok száma: 3232 db a tartályfenéken uralkodó közelítő hidrosztatikai nyomás: 0,981 χ 10⁵ Patank diameter: 10 m tank height: 11 m tank volume: 864 m ³ tank bottom area 78.5 m ² flat bottom coil diameter: 0.125 m flat bottom coil length: 1212 m number of coil drill holes: 3232 near the bottom of the tank bottom hydrostatic pressure: 0.981 χ 10 ⁵ Pa

A tartályban 700 m³ fermentlé van. A fermentáció során metángáz képződik. A fermentlé egy részét leengedve és ismét tápanyaggal feltöltve, ciklikusan történik a sejtszaporítás és a metángázképződés. A képződött metángázból összesen 2260 m³/h télfogatot visszavezetünk a sík fenékre szerelt spirálcső két végére. A spirálcső furataiból kilépő buborékok hatására homogén állapotot tudunk fenntartani, illetve az ismételt tápanyag-rátöltés során azt gyorsan el tudjuk keverni. Ezzel meg tudjuk akadályozni a sejtek leülepedését, és számukra biztosítjuk a gyors és egyenletes tápanyagellátást.The tank contains 700 m ^{3 of} fermentation juice. During fermentation, methane gas is formed. By draining a portion of the fermentation broth and replenishing it with nutrients, the cells proliferate and produce methane gas. A total of 2,260 m ³ / h of winter gas is returned to the two ends of the flat-bottomed spiral tube. Bubbles escaping from the holes in the spiral tube can maintain a homogeneous state and mix rapidly during replenishment. In this way, we can prevent the cells from settling down and provide them with a fast and even supply of nutrients.

A korábbi eljárások során a sík fenekű tartály mintegy 1 m magasan oldalról benyúló propellerkeverőkkel volt ellátva, ami nem biztosította a kellő homogenitást, és a sejtek egy része a holtterekben leülepedve elhalt. Az eljárásunk szerint minimum 15%-kal növekedett a fajlagos kihozatal.In previous procedures, the flat-bottomed tank was provided with propeller mixers about 1 m high from the side, which did not provide sufficient homogeneity, and some of the cells died in the dead spaces. According to our procedure, the specific yield increased by at least 15%.

Találmányunk főbb előnyeit, összehasonlítva az ismert eljárásokkal, a következőkben foglaljuk össze:The main advantages of the present invention compared to the known methods are summarized as follows:

- az egyszerűen méretezhető és kivitelezhető, megfelelő méretű furatokkal ellátott csőspirálokkal bármely sík fenekű folyadéktartály utólag is könnyen kiegészíthető,- easy-to-scale, easy-to-carry tubular coils with appropriate size bore holes,

- a tartály keveréséhez szükséges fluidum mozgásba hozásához egyedül a tartályon kívüli és így könnyen karbantartható gázfúvóra vagy folyadékszivattyúra van csak szükség,- only a gas blower or liquid pump outside the tank and thus easy to maintain is required to move the fluid required for mixing the tank,

- keverésre fordított fajlagosenergia-felhasználás, még gázkompresszor alkalmazása esetén is, a teljes keresztmetszet és térfogat egyenletes átkevertsége miatt igen kedvező,- specific energy use for mixing, even when using a gas compressor, is very favorable due to the uniform mixing of the overall cross-section and volume,

- mind a gáz-, mind a folyadék külső cirkulációs körben olyan technológiai feladatok is teljes visszakeveredéssel elvégezhetők, melyekre korábban a hagyományos kialakítású tartályokkal nem volt mód.- in both the gas and liquid external circuits, technological tasks can be performed with complete mixing that previously were not possible with conventionally designed containers.

Claims

PATIENT INDIVIDUAL POINTS

A method for homogenizing and / or maintaining a homogeneous state of two or more systems in a fixed cylinder fluid reservoir by means of a tube or pipe loop perforated with holes of the same size horizontally disposed in the container by the addition of gas or liquid or suspension as a mixing agent at both ends of the tube, characterized in that at the bottom of the stationary cylindrical fluid container, fixed to the bottom of the liquid container at least 1, preferably 1-5, in the form of an archimedes spiral, preferably a flexible and circular cross-linked harmonic tube, a tube which is uniformly filled in the tube at its deepest relative to the bottom of the container; there are holes of the same size in the plane, the cross-section of the holes is not more than twice the pipe cross section, and the same amount of air equivalent of 12-90 m ³ / m ² / h at the two ends of the pipe spiral zt or 1-9 m ³ / m ² / h of liquid is introduced.

Method according to claim 1, characterized in that the mixing fluid is introduced separately into the adjacent spirals at the same time or alternately in two or more parallel archimedes tube coils mounted parallel to the flat bottom.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fluids used for mixing have been recycled from the top of the liquid container, or from another location (s) suitably selected at the height.

4. Referring to 1-3. Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the fluidum 1 used for mixing is exchanged for heat prior to introduction.

5. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid phase used for mixing, the concentration of which, including the dissolved components, has been changed before introduction.