NL7906438A

NL7906438A - Apparaat voor het uitvoeren van werkwijzen, waarbij een tegenstroombeweging optreedt van een vast medium en een voeibaar medium.

Info

Publication number: NL7906438A
Application number: NL7906438A
Authority: NL
Original assignee: Union Carbide Australia
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1980-03-03
Also published as: IT7909521A0; AU5002179A; FR2434646A1; DE2934363A1; BE878456A; SE7907129L; JPS5561509A; GB2031297A; IT1121647B

Description

1 »

N/29.229-Fa/vdM

Union Carbide Australia Limited te Sydney, New South Wales, Australië.

Apparaat voor het uitvoeren van werkwijzen, waarbij een tegenstroombeweging optreedt van een vast medium en een vloeibaar medium.

De uitvinding heeft betrekking op een apparaat voor het uitvoeren van werkwijzen, waarbij een tegenstroombeweging optreedt van een vast medium en een vloeibaar medium. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op 5 transporteurs in de vorm van een Archimedesschroef, waarvan de spiraal er een is, die zich uitstrekt naar buiten vanaf de as of die de vorm heeft van een spiraalvormig lint of spiraalvormige linten, die coaxiaal staan aan de as, doch zich op een afstand van de as bevinden (beide vormen worden 10 in het vervolg aangeduid als Archimedesschroeven), welke specifiek zijn ontworpen om een tegenstroombeweging te verkrijgen van een vaste stof en een vloeibaar medium.

In de industrie zijn er vele gevallen, waarbij het noodzakelijk of gewenst is om een tegenstroombeweging te 15 veroorzaken van een vast medium in een vloeibaar medium.

Bijv. kan het bij de behandeling van ertsen gewenst zijn om gemalen erts in tegenstroom voort te bewegen door een vloeibaar oplosmiddel of een vloeibaar reagens. Op overeenkomstige wijze worden vele werkwijzen, waarbij kristallisatie of 20 precipitatie optreedt, gemakkelijk uitgevoerd in de omgeving van een tegenstroombeweging van een vaste en een vloeibare fase.

Tot nog toe werden Archimedes schroef transporteurs (zoals boven gedefinieerd) niet specifiek ontworpen 25 voor het voortbewegen van een vast medium in tegenstroom tot een vloeibaar medium. Dergelijke transporteurs werden ontworpen voor het voortbewegen van materiaal in ëën richting of voor het suspenderen van een vast materiaal in een vloei- 7906438 » 2 J» stof, die door het apparaat wordt gepompt, terwijl ze de gesuspendeerde vaste stof in gelijkstroomrichting draagt.

De onderhavige uitvinding verschaft een Archi-medesschroeftransporteur, die specifiek is ontworpen voor 5 het voortbewegen van een vast medium in een tegenstroomver-houding ten opzichte van een vloeibaar medium. De tegenstroombeweging van de vloeistof kan worden opgewekt uitsluitend door de inwerking van de schroef,, of door een onafhankelijke krachtbron, zoals een pomp, of door een’combinatie 10 van beide.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt een apparaat verschaft voor het uitvoeren van een werkwijze, waarbij een tegenstroombeweging optreedt van een vast medium en een vloeibaar medium, welk apparaat een transporteur om-15 vat, met een Archimedesschroef of lint (zoals hierin gedefinieerd) met een vluchthoek, die de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium overtreft, onder voorwaarde dat altijd de vluchthoek minder is dan 90°.

De rusthoek voor een deeltjesvormig vast medium 20 in een deeltjesvormig vloeibaar medium is gedefinieerd als de hoek, waaronder de vaste-stofsuspensie zichzelf hellend ------ richt ten opzichte van de horizontaal bij het bezinken onder invloed van de zwaartekracht en deze hoek kan gemakkelijk worden gemeten in laboratoriumapparatuur. Variaties in de 25 rusthoek bestaan er voor alle vaste materialen, afhankelijk van de vorm en de afmeting van het speciale vaste materiaal en van de hoeveelheid en de aard van het vloeibare medium.

De vluchthoek is gedefinieerd als de hoek, die het blad maakt met betrekking tot de lengte-as van de 30 schroef en deze hoek wordt aangegeven als α in figuur 1 van de begeleidende tekening, waarin de pijl 1 de transportrich-ting aangeeft van het vaste materiaal.

De uitvinding verschaft ook een werkwijze voor het uitvoeren van een werkwijze voor de behandeling of reac-35 tie van materialen, waarbij een tegenstroombeweging te pas 7906438 3 * komt van een vast medium en een vloeibaar medium, omvattende het uitvoeren van een dergelijke werkwijze onder toepassing van een apparaat, dat een transporteur omvat, met een Archimedesschroef of lint, (als hierin gedefinieerd) met een 5 vluchthoek, die groter is dan de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium, altijd onder voorwaarde dat de vluchthoek kleiner is dan 90°, onder vorming van een gewenste voorwaartse stromingsresultante van het vaste medium ten opzichte van de tegenstroom van het vloeibare medium. Bij 10 voorkeur is de transporteurssnelheid zodanig, dat het materiaal wordt gehouden in een gesedimenteerde toestand of in een beginnende gefluïdiseerde toestand, teneinde een terugstromen van vast materiaal tot een minimum te beperken.

De uitvinding verschaft verder een werkwijze 15 voor het construeren van een transporteur voor gebruik in een apparaat voor het uitvoeren van een werkwijze, waarbij een tegenstroombeweging te pas komt van een vast en een 'vloeibaar medium, welke transporteur voorzien is van een Archimedesschroef of lint (als hierin gedefinieerd), waarbij 20 de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium wordt gemeten en de vluchthoek van de schroef of het lint wordt bepaald met betrekking tot de rusthoek, zodanig dat de vluchthoek de rusthoek overtreft, altijd onder aanname dat de vluchthoek minder is dan 90°.

25 Derhalve is de onderhavige uitvinding als hier boven ruim gedefinieerd, afgeleid van de ontdekking van het verband tussen de vluchthoek van het blad van een Archime-desschroef en de rusthoek van het bepaalde vaste medium in het bepaalde vloeibare medium.

30 De voordelen van de onderhavige uitvinding kun nen met voorbeelden worden toegelicht door verwijzing naar een aantal typen bestaande commerciële processen. Een dergelijk type werkwijze is een werkwijze waarbij de kristallisatie van een vast materiaal uit een moederloog wordt uitge-35 voerd onder gewenste omstandigheden, omvattende het voor- 7906438 * 4 waartse transport van de kristallen met een tegenstroming van de moederloog. In een dergelijke werkwijze is het moge-lijk door toepassing van een Archimedesschroeftransporteur, waarin de vluchthoek van het blad minder is dan de rusthoek 5 van het kristalliserende materiaal op een bepaald punt in de transporteur, een ongewenste ringformatie te ontwikkelen van het kristallijne materiaal, te wijten aan het overwegen van een radiale beweging van het kristallijne materiaal dwars op de buis, boven de beweging langs de buis. Overeenkomstig de 10 onderhavige uitvinding kan dit worden voorkomen door meting van de rusthoek van het kristallijne materiaal in de moederloog en door het aannemen van een geschikte vluchthoek voor het blad.

Het zal duidelijk zijn dat de vluchthoek kan 15 variëren langs de lengte van de transporteur, teneinde tegemoet te komen aan verschillende werkwijzevereisten op verschillende punten van de transporteur.

De voordelen van de onderhavige uitvinding kunnen verder worden toegelicht wanneer deze worden toegepast ‘ 20 op een apparaat van het in deze beschrijving besproken type met een dragende sectie of secties, waar het vaste medium doorheen getransporteerd moet worden. Een dergelijke dragende sectie kan bijv. optreden tussen het einde van de transporteur, waar de vaste stof wordt afgevoerd en een ander 25 deel van het totale apparaat, voor het uitvoeren van een verdere trap van de werkwijze. Ook kan in bepaalde typen apparaat de schroef of het lint van de transporteur discontinu zijn, resulterende van een dragende sectie of secties langs de transporteur.

30 In een dergelijke apparaat met een dragende sectie of secties bestaat er een probleem bij het verschaffen van een adequaat transport van het vaste materiaal over de spleet of over de dragende sectie. Hoewel een significante hoeveelheid vast materiaal langs de transporteur kan wor-35 den getransporteerd wanneer de vluchthoek minder is dan de 7906438 -*» * ft 5 * rusthoek, omdat het schroefmechanisme, wanneer een in stroming beperkt gebied, zoals een dragende sectie, wordt bereikt, zal het vaste materiaal niet adequaat worden getransporteerd over een dergelijke spleet of dragende sectie.

5 Overeenkomstig de onderhavige uitvinding kan dit probleem worden opgelost door de rusthoek te bepalen van het vaste materiaal in het vloeibare medium en een vluchthoek te kiezen voor het blad, zodanig dat een resulterende vector wordt verschaft, die de dragende sectie doorkruist. In sommige 10 apparaten is voorzien dat de vluchthoek significant zal stijgen bij of in de nabijheid van een dragende sectie.

Hoewel de voorgaande beschrijving primair betrekking heeft op horizontale transporteurs, zal het duidelijk zijn dat deze ook betrekking heeft op transporteurs, 15 die hellend zijn opgesteld. Het effect van de helling van de transporteur zal natuurlijk de verblijfstijd van het vaste medium in de transporteur vergroten of verminderen.

Teneinde de uitvinding nader toe te lichten worden de volgende laboratorium- en proeffabriekexperimenten 20 gegeven, die werden uitgevoerd onder de aangegeven omstandigheden.

VOORBEELD I

Laboratoriumbepaling van rusthoeken.

Rusthoeken voor elk materiaal werden gemeten in 25 een horizontale laboratoriumkristallisator. De apparatuur bestond uit een cylindrische glaskristallisator van 25 cm lang en 10 cm diameter, ommanteld door een rechthoekige doos waardoor koelmiddel van de vereiste temperatuur kan worden gecirculeerd. Een lintbladmenger van 12 mm breed met een 30 spoed van nul, d.w.z. een vluchthoek van 0°, met een 3 mm speling, wordt aangedreven door een motor met variabele snelheid, waarin de snelheid kan worden gevariëerd van 0,5 tot 10 omw./min. De gehele apparatuur kan worden geroteerd om een draaikap, waardoor de rusthoeken voor de kristallen 35 in hun moederlogen of in een geschikt oplosmiddel kunnen 7906438 i 6 worden gemeten.

Resultaten; materiaal rusthoek (i) paradichloorbenzeen in zijn 5 moederloog 90 % zuiver 35 93 % zuiver 35 68 % zuiver 40 25 % zuiver 20 10 (ii) naftaleen in zijn moederloog 95 % zuiver 35 85 % zuiver 40 70 % zuiver 55 60 % zuiver 35

15 VOORBEELD II

Proeffabriekonderzoekingen.

Teneinde een tegenstroomtransport te simuleren werd een proeffabriekinstallatie geconstrueerd. De apparatuur bestond uit een cylindrische glasbuis van ongeveer 2 m 20 lengte met een diameter van 10 cm, uitgevoerd met overgangs-stukken, waardoor voeding en afvoer mogelijk was van een vast medium, bestaande uit deeltjes van verschillende afmetingen van polyetheenkorrels, liggende tussen ca. 0,4 en 4,5 mm. De deeltjes werden getransporteerd door dubbele spiraal-25 vormige linten met een bladbreedte van 1,1 cm en variërende vluchthoeken 'van resp. 8,5 en 31,0°. Kerosine werd in tegenstroom doorgepompt met snelheden tussen 4,5 en 22,5 liter per uur. De lintsnelheid kon worden gevarieerd tussen 0,5 en 5 omw./min. Voor deeltjes van een gemiddelde afmeting van 30 2,5 mm en een tegenstroom van ca. 10 liter per uur werden de volgende resultaten gevonden: afvoer vaste stof (kg/uur) g-vluchthoek korrellading (kg) 1 omw/miru ^^omw/mim 31,0 2,0 3,73 7,32 35 8,5 2,6 2,06 4,64 7906438 7

De rusthoek van het vaste medium in de kerosine was volgens meting ongeveer 15°.

VOORBEELD III

Teneinde de werkwijze te illustreren in een 5 feitelijke kristallisatiewerkwijze werd een laboratorium- proeffabriekkristallisatie-apparaat geconstrueerd als aangegeven in figuur 2. Deze apparatuur omvatte een kristallisa-tiebuis 2 met een schroeflijnvormige linttransporteur 3, erin opgesteld om te kunnen draaien langs de lengte-as van 10 de kristallisatiebuis. De kristallisatiebuis was voorzien van een koelmantel 4, een voedingsinlaat 5 voor het te kristalliseren materiaal en een overstromingsafvoer 6. Het einde van de kristallisatiebuis 1 opent in een verzamelbuis 7, die is voorzien van een smeltafvoer 8 en een smeltelement 9 aan 15 of nabij de bodem ervan. In bedrijf wordt het te kristalliseren en te zuiveren materiaal ingebracht door de toevoer-inlaat 5 in een vorm, die de verbinding omvat opgelost in zijn moederloog bij een temperatuur bóven de kristallisatie-temperatuur van de verbinding. De koelmantel 4 verschaft een 20 temperatuursgradiënt langs de kristallisatiebuis 2. De verbinding kristalliseert in de kristallisatiebuis en wordt voortbewogen in de richting van de verzamelbuis 7 tegen de tegenstroom van de voedingsloog in, in de richting van de overstroomafvoer 6. De gekristalliseerde verbinding gaat 25 door de verzamelbuis 7, waar ze wordt gesmolten aan de bodem door het smeltelement 9 en afgevoerd in gesmolten vorm door de smeltafvoer 8.

Er werden 4 kristallisatieproeven uitgevoerd, zowel voor paradichloorbenzeen als voor naftaleen. Vooraf-30 gaande aan het uitvoeren van de proeven, werd de rusthoek van het materiaal bepaald als beschreven in voorbeeld I.

Voor elk materiaal werden 2 proeven uitgevoerd met een transporteur 3 met een vluchthoek van minder dan de rusthoek en 2 proeven voor elk materiaal met een transporteur 3, met een 35 vluchthoek, die groter was dan de rusthoek. Alle andere para- 7906433 8 meters, zoals transporteurssnelheid, toevoersnelheid en tem-peratuursgradiënt langs de kristallisatiebuis, werden constant gehouden bij alle 4 de proeven voor het bepaalde materiaal. De verkregen resultaten waren als volgt: 5 % samen- transportsnelheid aanvoer- stelling in rust- vlucht- of produktafvoer-materiaal moederloog hoek hoek - α snelheid - kg/uur PDCB 93 35 64,5 12,7 " " " " 11,6 10 " " " 32,0 1,3 <· II II lf2 naftaleen 85 40 32,0 nihil μ it I. ii nihil " " " 64,5 1,0 15 " " " " 1,0

Uit het bovenstaande zal duidelijk zijn, dat het gebruik van een transporteur, waarin de vluchthoek van het blad de rusthoek van het materiaal overtreft, een veel betere transportsnelheid of produktafvoersnelheid verschaft 20 dan een, waarin de vluchthoek kleiner is dan de rusthoek.

De onderhavige uitvinding vindt in het bijzonder toepassing in de continue tegenstroomzuiveringsinrichting voor vast en vloeibaar materiaal, als beschreven in het Nederlandse octrooischrift 149.384, ten name van aanvraag-25 ster. Wanneer dat apparaat in bedrijf is werd gevonden, dat een doelmatiger transport van het materiaal in de raffinage-en winningssecties van het apparaat wordt verkregen door het toepassen van de onderhavige uitvinding, waarbij de rusthoek van het bepaalde vaste materiaal in de vloeistof wordt geme-30 ten en de transporteur zodanig is ontworpen en geconstrueerd, dat de vluchthoek de rusthoek overtreft.

7906438

Claims

1. Apparaat voor het uitvoeren van een werkwijze waarbij de tegenstroombeweging van een vaste stof en een vloeibaar medium een rol speelt, met het 5 kenmerk, dat het apparaat een transporteur omvat met een Archimedesschroef of lint (als hierin gedefinieerd) met een vluchthoek, die de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium overtreft, onder voorwaarde dat altijd de vluchthoek kleiner is dan 90°.

2. Werkwijze voor het uitvoeren van een werk wijze voor de behandeling of reactie van materialen, waarbij de tegenstroombeweging van een vast en een vloeibaar medium een rol speelt, met het. kenmerk, dat een dergelijke werkwijze wordt uitgevoerd in een apparaat, dat 15 een transporteur omvat met een Archimedesschroef of lint (als hierin gedefinieerd) met een vluchthoek, die de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium overtreft, onder voorwaarde dat altijd de vluchthoek kleiner is dan· 90°, onder vorming van een gewenste resulterende voorwaartse 20 stroming van het vaste medium met betrekking tot de tegenstroming van het vloeibare medium.

3. Werkwijze volgens conclusie 2,met het kenmerk , dat de snelheid van de transporteur zodanig is, dat het materiaal wordt gehouden in een gesedimenteerde 25 of in een beginnende gefluïdiseerde toestand, teneinde de terugstroming van vast materiaal tot een minimum te beperken.

4. Werkwijze voor het construeren van een transporteur voor gebruik in een apparaat voor het uitvoeren van een werkwijze, waarbij de tegenstroombeweging van een vast 30 en een vloeibaar medium een rol speelt, met het kenmerk , dat de transporteur een Archimedesschroef of lint (als hierin gedefinieerd) omvat, waarbij de rusthoek van het vaste medium in het vloeibare medium wordt gemeten en de vluchthoek van de schroef of het lint wordt bepaald 35 met betrekking tot de rusthoek, zodanig dat de vluchthoek de 7906438 s 10 rusthoek overtreft, onder voorwaarde, dat altijd de vlucht-hoek minder is dan 90°.

5. Werkwijze voor het ontwerpen en construeren van de transporteur in een vast-vloeibaar-zuiveringsinrich- 5 ting van het continue tegenstroomtype, beschreven in het Nederlandse octrooischrift 149.384, met het kenmerk , dat de rusthoek van het bepaalde vaste materiaal binnen het vloeibare medium in de raffinage- en winningssecties van de zuiveringsinrichting wordt gemeten en 10 de vluchthoek van de schroef of het lint van de transporteur in elk van deze secties wordt bepaald met betrekking tot de rusthoek, zodanig dat de vluchthoek de rusthoek overtreft, onder voorwaarde dat altijd de vluchthoek minder is dan 90°.

6. Werkwijze voor het ontwerpen en construeren 15 van de transporteur in een apparaat voor het uitvoeren van een werkwijze, waarbij de tegenstroombeweging van een vast en een vloeibaar medium een rol speelt, m e t h e t kenmerk , dat deze praktisch is als beschreven met betrekking tot de voorbeelden. 20 7906438