JPS6244967B2 - - Google Patents

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JPS6244967B2
JPS6244967B2 JP12243983A JP12243983A JPS6244967B2 JP S6244967 B2 JPS6244967 B2 JP S6244967B2 JP 12243983 A JP12243983 A JP 12243983A JP 12243983 A JP12243983 A JP 12243983A JP S6244967 B2 JPS6244967 B2 JP S6244967B2
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liquid
suction pipe
gas
shaft
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JP12243983A
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JPS5922633A (ja
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Emu Ritsutsu Rorensu
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Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of JPS5922633A publication Critical patent/JPS5922633A/ja
Publication of JPS6244967B2 publication Critical patent/JPS6244967B2/ja
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    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1868—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement
    • B01J19/1875—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement internally, i.e. the mixture circulating inside the vessel such that the upwards stream is separated physically from the downwards stream(s)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/116—Stirrers shaped as cylinders, balls or rollers
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F23/2368—Mixing receptacles, e.g. tanks, vessels or reactors, being completely closed, e.g. hermetically closed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/20—Stationary reactors having moving elements inside in the form of helices, e.g. screw reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
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    • C02F3/206—Moving, e.g. rotary, diffusers; Stationary diffusers with moving, e.g. rotary, distributors with helical screw impellers
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  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスと液体との接触を最良にするた
めに一定の液体内に気／液混合体を機械的に創生
するための方法および装置に関する。
湿式冶金プロセス液体に酸素を反応させる操
作、不飽和有機液体の水素化反応操作、および活
性スラツジ法による下水の酸素処理は、いずれ
も、好ましくはガスが効果的に利用されるような
態様で、ガスと液体とを相互に接触させるための
何らかの手段に依存している。そのような手段の
成功した例としては、頭部にじやま板付入口を備
え、内部にらせん状インペラを備えた吸込み管を
用いる方式が知られている。この方式を用いるこ
とによつて得られる気／液接触面積は、商業的に
許容しうる大きさではあるが、このパラメータを
増大させることができれば、同一の結果を得るの
に必要とされる高価なガス、例えば酸素または水
素の量を減少させるという点で極めて有利である
ことはいうまでもない。従つて、当該技術分野で
は、ガスの利用効率を高め、それとともにガスの
コストを低減させる努力が払われている。
本発明の目的は、従来の方法におけるよりもガ
ス利用効率が高められるような態様で液体をガス
と接触させるための方法を提供することである。
略述すれば、本発明は、容器と、両端が開放し
ており、上端に円錐形に拡開した入口を有する垂
直配置の円筒形吸込み管と、該吸込み管の中心軸
線に沿つて配置された回転自在の軸と、前記吸込
み管内に配設されて該軸に固定されており、吸込
み管の内径より小さいが、該内径に近い長さの直
径を有し、下向きポンプ送り作用を有する第１軸
流インペラと、該インペラの上方に配設された第
１垂直そらせ板と、前記軸を回転させるための手
段と、ガスおよび液体を前記容器内へ導入するた
めの手段と、ガスおよび液体を該容器から排出す
るための手段とから成る装置を用いてガスと液体
を混合するための方法であつて、 ガスが前記吸込み管内へ下方に吸引されるよう
に前記第１垂直そらせ板および吸込み管の拡開入
口の近傍において液体の表面から下方へ渦巻を形
成させ、かつ、吸込み管内に乱流を惹起させるの
に十分な回転速度で前記第１インペラを回転させ
るように前記軸を駆動し、 作動中液面の高さを前記吸込み管の上端より高
い位置に維持するのに十分な量の液体を前記容器
内へ導入し、 前記容器から液体を取出すこと、 から成る気／液混合方法において、 前記吸込み管内を通して下方へ少くとも
0.3m／sec（1ft／sec）の速度で液体をポンプ送
りするのに十分な回転速度を前記第１インペラに
付与し、 第１インペラに近接した前記軸のところにおけ
る液体の乱流を増大させ、 前記吸込み管内の第１インペラの下方の区域、
または第１インペラの下方で吸込み管の下端の直
ぐ外部の区域に第２垂直そらせ板を配設し、 前記吸込み管内の第１インペラと第２垂直そら
せ板の間の区域において前記軸に第２輻流インペ
ラを取付け、それによつて該区域内に高せん断帯
域が創生されるようにすることを特徴とする気／
液接触方法を提供する。
本発明は、また、容器と、両端が開放してお
り、上端に円錐形に拡開した入口を有する垂直配
置の円筒形吸込み管と、該吸込み管の中心軸線に
沿つて配置された回転自在の軸と、前記吸込み管
内に配設されて該軸に固定されており、吸込み管
の内径より小さいが、該内径に近い長さの直径を
有し、下向きポンプ送り作用を有する第１軸流イ
ンペラと、該インペラの上方に配設された第１垂
直そらせ板と、前記軸を回転させるための手段
と、ガスおよび液体を前記容器内へ導入するため
の手段と、ガスおよび液体を該容器から取出する
ための手段とから成る気／液混合装置において、 第１インペラに近接した前記軸のところにおけ
る液体の乱流を増大させるのに十分な大きさの突
起またはくぼみを該軸または第１インペラに設
け、 前記吸込み管内の第１インペラの下方の区域、
または第１インペラの下方で吸込み管の下端の直
ぐ外部の区域に第２垂直そらせ板を配設し、 前記吸込み管内の第１インペラと第２垂直そら
せ板の間の区域において前記軸に第２輻流インペ
ラを取付け、それによつて該区域内に高せん断帯
域が創生されるように構成したことを特徴とする
気／液触装置を提供する。
添付図を参照して説明すると、本発明の気／液
混合装置は、容器１を備える。容器１内の中央に
吸込み管２を垂直に配置する。プロセスの要件に
よつては装置へのガスの無制御の出入りを防止す
るために装置を密閉することができるが、大気を
使用する場合は、通常、密閉装置とする必要はな
い。吸込み管２は、らせん状インペラ６の上端よ
り上方の位置から下方へ延在させて容器１の底壁
より相当上の位置に終端させ、液体循環のための
十分な空間を確保するようにする。容器１の底壁
から吸込み管２の下端までの距離は、通常、少く
とも吸込み管の直径に等しい距離とする。吸込み
管２の頂部は拡開した円錐形入口５であり、その
入口の外壁は吸込み管の垂直壁の外周面に対して
約145〜175゜の鈍角をなす。２枚ないし８枚程度
の垂直入口案内そらせ板４を円錐形入口５内へ挿
入する。これらのそらせ板４は、簡単な剛性の薄
板であり、入口５の周りにほぼ等間隔に対称的に
配置し、最大限の効率を得るためには各そらせ板
を半径平面内に位置づけする。インペラ６は、図
示の実施例では２枚のらせん羽根から成つてお
り、吸込み管２の垂直中心軸線に沿つて延長させ
た軸３に取付ける。例えば図示のようにバーの形
とした複数の突起即ち乱流促進部材７を軸３に付
設する。各突起７は、インペラ６の各羽根の軸３
との取付部位から円周方向に最大限離隔させた部
位（図示の例のように２枚の羽根が用いられてい
るときは２枚の羽根の間の中間地点即ち各羽根か
ら円周方向に90゜離れたところ）において軸３に
取付ける。図示の実施例では、合計６本の突起７
を２本ずつ半径方向に対向させてインペラ６の頂
部に対応する軸３の部位から該軸に沿つてそれぞ
れインペラ６の全長の１／４、２／４および３／４の距
離のとこ ろで軸３に固定させてある。
作動中液体のレベル即ち液面高さWLは円錐入
口５より上方に維持する。容器１には適当な入口
１２、ガス入口１４、液体出口１６及び通気孔１
８が設けらており、容器１および通風管２のため
の構造的支持部材、および軸３を矢印１０で示さ
れる時計方向に駆動するためのモータが設けられ
ている。ガスは、通常、圧力をかけて吸込み管２
の上方から導入する。圧力は、通常、0.007〜
42.2Kg／cm2（ゲージ圧）（0.1〜600Ib／in2）の範囲
であり、ガスの流量は、1.7〜1698m3／min（１
〜1000ft3／min）である。液体は、通常、7.57〜
37853／min（２〜10000gal）の流量で容器１
の側壁の上下端間の中間の高さのところから導入
する。ただし、液体は、容器１の他の部位から導
入してもよく、ガスは容器１および吸込み管２の
いろいろな部位から導入してもよい。
容器１内の温度は、気液反応が生じる場合はそ
の反応がどのようなものであるかによつて異る
が、通常は、約25℃〜約300℃の範囲である。
軸３、従つて流体下向きポンプ送りインペラ６
は、吸込み管２内を下方へ送られる液体の速度が
約0.3m／sec（1ft／sec）より速くなるような速
度で回転させる。液体は、吸込み管２の内部から
矢印１１で示される方向に押下げられ、次いで吸
込み管と容器１の側壁との間の環状空間内を上昇
する。吸込み管２内を流下する液体の好ましい速
度は、約0.6〜1.5m／sec（２〜5ft／sec）の範囲
である。
作動においては、そらせ板４および円錐形５の
近傍の液体の表面から下方に渦巻が生じ、それに
よつてガスが通風筒２内へ吸引される。液体内へ
取込まれるガスの量は、円錐形入口５より上の液
体の深さと、インペラ６のピツチとその回転速度
との関数である。ただし、液体内に取込まれるガ
スの量は、それぞれのプロセスの個々の工程段階
および作動条件の相異や、液体およびガスの種類
の相異によつて異る。
この装置の各部品は、慣用の材料で成形するこ
とができるが、混合すべき液体とガスの組成に応
じて各種合金、プラスチツク、ガラスなどを用い
ることができる。この装置の構成素材の例として
は、ステンレス鋼、ゴム被覆鋼、チタンなどがあ
る。
0.6m（2ft）径のインペラを用いた場合、液体
は、吸込み管２の最上端即ち入口５の最上端から
上方に約2.54〜38.1cm（１〜15in）、好ましくは約
5.08〜25.4cm（２〜10in）の高さのところに維持
する。5.08cm（2in）径のインペラを用いた場合
は、液体は、入口５から約1.27cm（0.5in）のとこ
ろに維持する。液面の高さは、吸込み管の直径の
大きさおよびインペラの回転速度に応じて変えな
ければならない。最適の液面高さは、試行錯誤に
よつて定める。液面の高さWLは、プロセスの進
行中終始渦巻が形成され維持されるような高さに
しなければならない。液面の高さが吸込み管２の
上縁より下に位置する場合は、液体が通風管を通
して下方へ循環されず、ガスが吸込み管内へ吸引
されない。反対に、液面の高さが管の直径やイン
ペラの回転速度に比べて高すぎる場合は、渦巻が
形成されるとしても、入口５から上の高過ぎる位
置に生じるので、ガスを吸込み管内へ送り込むこ
とができない。
0.6m径の吸込み管の場合のインペラの回転速
度は、約50〜1000rpm、好ましくは約200〜
400rpmの範囲である。
らせん状インペラ６は、通常、一条または二条
らせん羽根構造とする。図示の実施例では、２枚
のらせん羽根を180゜位相をずらせて軸３に取付
けてある。らせん状のインペラを使用するのが好
ましいが、船舶用インペラのような他の型式の軸
流インペラを用いることもできる。軸３の下端に
インペラ６より下方において第２の輻流インペラ
８を取付ける。インペラ８は、２枚ないし８枚の
平担なブレードを備えた平坦ブレード型タービン
であつてもよく、あるいはピツチ付ブレード型イ
ンペラであつてもよい。吸込み管２の下端には入
口案内そらせ板４と同様な２枚ないし８枚、好ま
しくは４枚ないし８枚の第２の垂直そらせ板９を
等間隔に、通常、対称的に配置し、取付ける。そ
らせ板４および９は、その外側垂直縁が吸込み管
２の外周のところに位置し、該そらせ板の内側垂
直縁が軸３即ち吸込み管の中心軸線に近接したと
ころに位置するように配置する。従つて、これら
のそらせ板は、平面図でみれば、複数のくさび形
に分割されたパイの形を呈する。図示の実施例で
はそらせ板９は、平面図でみれば、４つのくさび
に分割されたパイ形、即ち、十字形を呈する。輻
流インペラ８の下端からそらせ板９の上端までの
距離は、通常、インペラ８の直径の約１／２より短い 距離とし、好ましくはインペラ８の直径の約１／５よ り長くない距離とする。下方のそらせ板９は、吸
込み管２の下端からの気／液混合体の流れを矢印
１１で示される方向へ容器１の側壁に向つて導
き、気／液混合体を吸込み管と容器１の側壁との
間の環状帯域へ差向けるためのものである。
軸３の、らせん状インペラ６に近接したところ
には軸に付設した突起７によつて乱流が惹起され
る。これらの突起は、バーやブレード以外の形を
とることもでき、軸３だけにではなく、インペラ
６にも取付けることができる。乱流は、軸３また
はインペラ６に突起７について上述した部位にお
いてスロツト、穴またはデインブルのような形の
くぼみまたは刻み目を設けることによつて惹起さ
せることもできる。スロツト又は穴は、軸３又は
インペラ６を貫通して形成してもよく、貫通しな
いように形成してもよい。このようなスロツト、
穴、デインプル及び刻み目を総称してここでは便
宜上「くぼみ」と称することとする。
上述した方法および装置は、従来技術の方法お
よび装置に比べて、軸流インペラを通してのガス
の流れを著しく増大させ、かつ、そらせ板９から
排出される気泡の寸法を1.5875〜3.175mm（0.0625
〜0.125in）以下の直径に減少させることが判明
した。このような気泡寸法の減少は、ガスと液体
との接触面積を増大させ、従つて本発明の方法お
よび装置の効率を増大する。
【図面の簡単な説明】
添付図は本発明の気／液混合装置の断面図であ
る。 １：容器、２：吸込み管、３：軸、４：そらせ
板、５：円錐形入口、６：らせん状インペラ、
７：突起、８：第２輻流インペラ、９：第２そら
せ板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 容器と、両端が開放しており、上端に入口を
    有する垂直配置の円筒形吸込み管と、該吸込み管
    の中心軸線に沿つて配置された回転自在の軸と、
    前記吸込み管内に配設されて該軸に固定されてお
    り、吸込み管の内径より小さいが、該内径に近い
    長さの直径を有し、下向きポンプ送り作用を有す
    る第１軸流インペラと、該インペラの上方に配設
    された第１垂直そらせ板と、前記軸を回転させる
    ための手段と、ガスおよび液体を前記容器内へ導
    入するための手段と、ガスおよび液体を該容器か
    ら取出するための手段とから成る装置を用いてガ
    スと液体を混合するための方法であつて、 ガスが前記吸込み管内へ下方に吸引されるよう
    に前記第１垂直そらせ板および吸込み管の入口の
    近傍において液体の表面から下方へ渦巻を形成さ
    せ、かつ、吸込み管内に乱流を惹起させるのに十
    分な回転速度で前記第１インペラを回転させるよ
    うに前記軸を駆動し、 作動中液面の高さを前記吸込み管の上端より高
    い位置に維持するのに十分な量の液体を前記容器
    内へ導入し、 前記容器から液体を取出すこと、 から成る気／液混合方法において、 (イ) 前記吸込み管内を通して下方へ少くとも
    0.3m／sec（1ft／sec）の速度で液体をポンプ
    送りするのに十分な回転速度を前記第１インペ
    ラに付与し、 (ロ) 第１インペラに近接した前記軸のところにお
    ける液体の乱流を増大させ、 (ハ) 前記吸込み管の下端からの気／液混合体の流
    れを前記容器の側壁の方に向けて導き、該流れ
    を吸込み管の外側で該容器内を通して上昇させ
    るように前記吸込み管内の第１インペラの下方
    の区域、または第１インペラの下方で吸込み管
    の下端の直ぐ外部の区域に第２垂直そらせ板を
    配設し、 (ニ) 前記吸込み管内の第１インペラと第２垂直そ
    らせ板の間の区域において前記軸に第２輻流イ
    ンペラを取付け、それによつて該区域内に高せ
    ん断帯域が創生されるようにすることを特徴と
    する気／液接触方法。 ２ 容器と、両端が開放しており、上端に入口を
    有する垂直配置の円筒形吸込み管と、該吸込み管
    の中心軸線に沿つて配置された回転自在の軸と、
    前記吸込み管内に配設されて該軸に固定されてお
    り、吸込み管の内径より小さいが、該内径に近い
    長さの直径を有し、下向きポンプ送り作用を有す
    る第１軸流インペラと、該インペラの上方に配設
    された第１垂直そらせ板と、前記軸を回転させる
    ための手段と、ガスおよび液体を前記容器内へ導
    入するための手段と、ガスおよび液体を該容器か
    ら取出するための手段とから成る気／液混合装置
    において、 (イ) 第１インペラに近接した前記軸のところにお
    ける液体の乱流を増大させるのに十分な大きさ
    の突起またはくぼみを該軸または第１インペラ
    に設け、 (ロ) 前記吸込み管の下端からの気／液混合体の流
    れを前記容器の側壁の方に向けて導き、該流れ
    を吸込み管の外側で該容器内を通して上昇させ
    るように前記吸込み管内の第１インペラの下方
    の区域、または第１インペラの下方で吸込み管
    の下端の直ぐ外部の区域に第２垂直そらせ板を
    配設し、 (ハ) 前記吸込み管内の第１インペラと第２垂直そ
    らせ板の間の区域において前記軸に第２輻流イ
    ンペラを取付け、それによつて該区域内に高せ
    ん断帯域が創生されるように構成したことを特
    徴とする気／液接触装置。
JP58122439A 1982-07-08 1983-07-07 ガスと液体を混合するための方法および装置 Granted JPS5922633A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/396,281 US4454077A (en) 1982-07-08 1982-07-08 Process and apparatus for mixing a gas and a liquid
US396281 1982-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5922633A JPS5922633A (ja) 1984-02-04
JPS6244967B2 true JPS6244967B2 (ja) 1987-09-24

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