NO121621B - - Google Patents

Description

Apparat til å bevirke kontakt mellom gasser eller damper og væsker.

Oppfinnelsen angår apparater til å bevirke kontakt mellom gasser eller damper

og væsker, av den type som omfatter en

beholder som har et væskerum og umiddel-bart over dette et gassrum samt mer enn

én rotor anordnet for å tilveiebringe den

ønskede kontakt. Hver av disse rotorer består av en roterende aksel på hvilken der

er montert fordelingsorganer (spreading

members), f. eks. skiver, sektorer eller armer, på en slik måte at de under akselens

rotasjon beveger seg skiftevis i væskerummet og i gassrummet. Ved kontakt-frem-bringende apparater av denne art er det

ofte av stor betydning ikke bare at gass

og væske blir tilbørlig blandet i gassrummet, men også at væsker, resp. væsker som

inneholder suspenderte faste partikler, blir

holdt i ensartet tilstand under driften, så

deres sammensetning forblir i det vesentlige jevn i hele væskerummet. Dette er

særlig viktig i tilfellet av at væsken inneholder suspenderte faste partikler som er

tilbøyelige til å leire seg på bunnen. Kon-taktfrembringende apparater av vanlig art

er ved riktig konstruksjon godt skikket for

absorbsjon, rensning, eller kondensasjon av

gasser eller damper i væsker. Ved disse

operasjoner kan der foruten fysiske pro-sesser også finne sted kjemiske reaksjoner

under meget sterkt varierende temperatur-forhold. Det har vært iakttatt at et stort

antall fysiske og kjemiske operasjoner har

vært vanskelige å utføre praktisk i til-gjengelig apparatur av den foreliggende

type, noe som menes å skyldes det forhold

at det ikke har vært mulig å holde væsken

i væskerummet homogen. Det er også vik-

tig at gassene holdes blandet med hverandre. Tidligere kjent apparatur har ikke vist seg fullt tilfredsstillende i denne hen-seende, og hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er å skaffe et kontakt-frem-bringende apparat av den ovennevnte art, som fullt ut tilfredsstiller de krav man bør stille til det, for å kunne utføre slike fysiske og kjemiske operasjoner som krever stor nøyaktighet. Det er således en hensikt med oppfinnelsen å utføre og anordne rotorene slik at væsker og suspensjoner som behandles i beholderen, vil bli så ensartet at sammensetningen vil bli omtrent lik i alle deler av den, selv i slike deler som blir kastet opp i gassrummet av rotorene.

For å oppfylle disse og andre hensik-ter går oppfinnelsen ut på å anvende minst to rotorer til å frembringe kontakten, og anordne rotorene slik i beholderen at deres aksler, som bør være hovedsakelig parallelle med hverandre, vil stå hovedsakelig loddrett på beholderens lengderetning, f. eks. loddrett på sideveggene, og at minst én rotor i det vesentlige vil befinne seg bare innenfor en langsgående halvdel av beholderen og strekke seg fra sideveggen omtrent halvveis mot den motsatte sidevegg, og minst én rotor i det vesentlige bare be-finner seg i den annen langsgående halvdel av beholderen og strekker seg fra den motsatte sidevegg omtrent halvveis mot den førstnevnte sidevegg, samt at minst en av de sistnevnte rotorer er innrettet til å rotere motsatt av minst én av de først-nevnte rotorer. Rotorene vil således strekke seg V*—% av veien fra den ene sidevegg til den motsatte sidevegg. Fortrinsvis er alle rotorer i den ene av beholder-halv-delene innrettet til å rotere i samme retning. På denne måte kan alle rotorer brin-ges til å drive væsken i en lukket vei rundt 1 beholderen. I noen tilfeller er det fordel-aktig å anbringe en skillevegg mellom de langsgående halvdeler over en del av beholderens lengde for å bidra til riktig sir-kulasjon av væsken og unngå avleiring på sentrale partier av bunnen.

Oppfinnelsen vil nu bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med tegningen, som viser én av mange mulige utførelsesformer. Tegningen anskueliggjør og viser eksempler på forskjellige måter å anordne rotorene på i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser horisontalt snitt og fig. 2 vertikalt snitt av et apparat eller en anordning i henhold til oppfinnelsen, mens fig. 3 viser en rotor i lengdesnitt.

I sideveggene av en beholder 1 er et antall aksler 2 montert i lagre 3. Akslene 2 strekker seg normalt omtrent bare til beholderens midtlinje, men som vist ved akselen ved den ene ende, er det også mulig i henhold til oppfinnelsen å la akslene nå bortenfor midtlinjen. En aksel 2a strekker seg tvers over hele beholdertverrsnittet og er montert i lagre i begge sidevegger. Akslene 2 er alle over hele sin lengde og akselen 2a over halve sin lengde utrustet med sprederskiver 5, som kan være utskiftbare. På denne måte er det mulig ved behov å endre fordelingsorganene med hensyn til diameter og/eller lengde. Det er også mulig å forandre skivenes antall. Det er fordel-aktig å anordne rotorene 'forskjøvet i forhold til hverandre, slik at en rotor på den ene side står rett overfor mellomrommet mellom to nabo-rotorer på den annen side, men man kan, som vist på tegningen, også anordne dem rett overfor hverandre. Ved denne anordning er der gitt mange varia-sjonsmuligheter som man kan velge mellom for å tilfredsstille spesielle krav. Ennvidere ligger en ytterligere variasjonsmulighet i å regulere rotorenes rotasjonshastighet og eventuelt skifte rotasjonsretningen, noe som er innbefattet i oppfinnelsen. Det er ofte hensiktsmessig, som vist på tegningen, å la alle rotorene på den ene side løpe i samme retning, men motsatt av dem på den annen side.

Væskerummet 6 fylles med væske gjennom innløpet 7, og væsken går ut gjennem utløpet 8. Gassen går inn gjennom gassinn-løpet 9 og tas ut gjennom utløpet 10. Inn-løp og utløp kan anordnes slik at gass og væske passerer hverandre stort sett i mot-strøm. Ved hjelp av en nivåregulator, vist på tegningen i ionn av en overløps terslsel 15, kan man forandre høyden av væskerummet og dermed få enda en variasjonsmulighet. Hvis det ønskes, kan rotorene konstrueres slik at de kan heves eller sen-kes, fortrinnsvis enkeltvis. På denne måte er det mulig å regulere apparatets suspensjons-virkning forsåvidt som denne virk-ning i høy grad avhenger av den vertikale avstand mellem fordelingsorganet, f. eks. en sprederskive, og bunnen av beholderen

Sett under én blandt flere mulige syns-vinkler består oppfinnelsen således i å pla-sere rotoren i beholderen på så liten vertikal avstand over dennes bunn at der i vann som utfyller beholderens væskerum, vil bli fremkalt en voldsom strømning av de deler av vannet som er nærmest bunnen og vertikalt under rotoren, som følge av rotorens rotasjon i vannet. Derved vil en avleiring av faste stoffer på bunnen bli forhindret, forutsatt at strømmen er tilstrekkelig sterk for det spesielle gods som er suspendert. Oppslemmes således f. eks. findelt kalk, magnesiumkarbonat (magnesitt) eller do-lomitt f. eks. for fremstilling av kokesyre for sulfitcellulose-prosessen, må avstanden være så liten at strømmen av suspensjon er sterk nok til å holde partiklene av disse stoffer suspendert. Riktignok avhenger styrken av strømmen også av diameteren' av sprederskivene eller lignende og av deres rotasjonshastighet, men det har vært kon-statert ved forsøk at dybde-gradienten av væskestrømningen under en roterende skive varierer relativt lite innenfor de grenser for skivediameteren og hastigheter som brukes i praksis, mens den horisontale hastighet av væsken nær kanten av skivene varierer betraktelig.

Fordelingsorganene er hensiktsmessig anordnet i større eller mindre seksjoner, som hver omfatter et rør 11 med en inn-vendig diameter som er litt større enn diameteren av akslen 2 resp. 2a, som det er montert på. Lengden av røret 11 velges slik at en eller flere seksjoner kan an-bringes på akselen etter ønske. På dette rør er der festet et antall skiver 12 eller medføringsorganer av annen egnet form til å løfte væske opp i gassrummet og drive væsken rundt i karret. De radiale dimen-sjoner av disse medføringsorganer såvel som deres innbyrdes avstand velges i tilpasning til kravene for den forlangte behandling. Røret 11 er utrustet med flenser 13 og muf-fer 14, som gjør det mulig å montere for-delerseksj onene på akslen i det antall og på de steder som ønskes. Fordelerseksjo-nenes mekaniske utførelse og måten hvor-på de lestes på akselen, kan fendres uten innflytelse på deres funksjoner.

Det vil forstås at apparatet er vist og beskrevet bare som et eksempel, og at man kan benytte en hvilken som helst kombi-nasjon av to eller flere rotorer som vist, forutsatt at der forekommer minst to rotorer som er anbragt i hver sin halvdel av beholderen og roterer i motsatte retninger.

I denne forbindelse bør det bemerkes at en fordeleranordning i henhold til oppfinnelsen ikke er maken til eller identisk med en vanlig omhvirvler (turbulator) eller propell som arbeider neddykket i væsken. De foreliggende sprederorganer arbeider både i væsken og i gassrummet sam-tidig. De bør anordnes for å arbeide i varierende dybder av væske og dermed også med varierende volum i gassrummet. Man kan bytte ut fordelingsorganer og endre hastigheten eller retningen av rotasjonen for å oppnå de virkninger som de herskende forhold tilsier. Fordelingsprinsippet som sådant er vanlig brukt, og likeledes er det vanlig å anvende plane, korrugerte eller anderledes formede sirkelrunde roterende skiver, staver eller andre slags medførings-organer som roterer, men i forhold til oppfinnelsen blir disse fordelingselementer an-vendt på en ny og mer effektiv måte enn tidligere.

Det er således klart at fordelingsan-ordningene i henhold til den foreliggende oppfinnelse i prinsippet ikke tillates å strekke seg over hele bredden av absorb-sjonsapparatet, men bare over omtrent halve bredden. På denne måte vil forde-lingsanordningen arbeide eller virke på hver sin side i apparatets væske- og gassrum. Når disse fordelingsinnretninger ro-teres med passende bestemte hastigheter og rotasjonsretninger og med ønsket dybde i væsken samt i passende avstand fra bunnen, kan der i væsken og gassen i apparatet oppnås bevegelser som man ikke kan komme frem til på noen annen hittil kjent måte, og som har en sterk og effektiv virk-ning på reaksjonsforløpene. Væsken kan f. eks. bevege seg som vist ved pilene på tegningen.

For å anskueliggjøre hvorledes hen-siktene med oppfinnelsen kan realiseres ved hjelp av en anordning i henhold til oppfinnelsen, vil der nu bli gitt et eksempel.

I en rektangulær lukket beholder med lengde 2,25 m, bredde 1,5 m og høyde 2 m blev der anordnet to rotorer som raget inn 0,75 m fra hver sin sidevegg nær motsatte endevegger. Hver rotor bar ti skiver jevnt fordelt på rotorakselen. Rotorene kunne forskyves vertikalt.

Ved ett forsøk blev der benyttet skiver med en diameter av 0,6 m, og rotorene ble stilt inn med underkanten av skivene ca. 0,15 m fra bunnen av beholderen. Beholderen ble fyllt med vann til en høyde svarende til en neddykket dybde av skivene på 0,1 m. Rotorene ble senere satt i rotasjon i motsatte retninger med et omdreiningstall på 610 pr. min. for å drive væsken langs de respektive sider hvor rotorene var anbragt. Kalkpulver ble tilsatt i en mengde svarende til 2 pst. av vannets vekt. Prøver tatt fra spruten i gassrummet, fra et over-flatelag av suspensjonen og fra et lag nær-mere bunnen gav forskjellige verdier av prosentuelt kalkinnhold, og endel kalk av-leiret seg på bunnen.

Rotorene ble nu senket slik at høyden fra bunnen av beholderen til skivenes un-derkant ble 0,10 m. Prøver fra de nevnte steder viste nu praktisk talt samme pro-sentmengde kalk, og man fikk ikke noe bunnfall.

Der ble også gjort forsøk med skiver på 0,5 m i diameter, og relasjoner mellom omdreiningstall, neddykket dybde og avstand fra bunnen for oppnåelse av jevn suspensjon lot seg lett fastslå.

Relasjonen mellom skivediameter, omdreiningstall, neddykket dybde og avstand fra bunnen varierer selvsagt med det ma-teriale som skal oppslammes.

Generelt kan det imidlertid sies at antall og diameter av sprederorganene på hver rotor, sprederorganenes neddykkede dybde i væskerummet under væskespeilet og vertikal avstand av rotorene over be-holderbunnen ved et apparat ifølge oppfinnelsen har en slik innbyrdes sammen-heng at den horisontale hastighet av en væske som utfyller væskerummet, blir omtrent like stor over hele det vertikale tverrsnitt av hver langsgående halvdel av beholderen når rotorene roterer med sitt drifts-omdreiningstall. Det har vært fast-slått at effektiviteten av et gitt apparat når det gjelder å gjøre væsken ensartet, og den dybde den effektive rørevirkning når ned til, vokser betydelig opp til en gitt hastighet. En økning av hastigheten ut-over denne verdi vil imidlertid ikke bedre homogeniseringen av væsken i vesentlig grad. Det kritiske hastighetsområde avhenger av apparatets konstruksjon og kan lett bestemmes for et gitt apparat. Arbeids-hastigheten bør selvsagt være i det minste noe under den kritiske hastighet, og den vil i stor utstrekning være bestemt av kravene til en effektiv oppsprutning av væske i apparatets gassrum og av den økonomiske vinning ved en hastighets-økning.

Avstanden mellem rotoren og bunnen

av beholderen kan også angis på grunn-lag av hvorledes vannet eller en gitt suspensjon, f. eks. findelt kalk eller magnesitt, som fyller ut væskerummet, forholder

seg. Således bør apparatet være slik innrettet at de deler av vannet som er nærmest

bunnen og loddrett under rotoren, ved rotasjon av rotoren med dens drifts-omdreiningstall og med en neddykket dybde lik

minst V3 av dens radius vil bli bragt til å

strømme praktisk talt øyeblikkelig idet

denne rotasjon startes. For en suspensjons

vedkommende bør de partikler som er suspendert nær bunnen, bli bragt til under

det angitte forhold å bevege seg og holdes

suspendert, så der ikke vil forekomme noen

avleiring.

I tilfellet av at sprederorganene f. eks.

har form av sektorer eller armer blir deres

diametre å regne lik de radiale avstander

av henholdsvis sektorenes eller armenes

ytterste punkter fra rotorenes sentrum.

Claims (6)

1. Kontaktapparat for gasser eller

damper og væsker, omfattende en beholder med et nedre væskerum og et gassrum anordnet ovenpå dette, samt to eller flere rotorer med parallelle aksler anordnet for å bevirke kontakt, hver bestående av en ro-tebar aksel eller akseldel og på denne således anbragte sprederorganer, f. eks. i form av skiver, at de under akselens rotasjon beveger seg vekselvis i væskerummet og gassrummet, karakterisert ved at i det minste én av rotorene (2, 5) i sin aksel- retning strekker seg hovedsakelig over bare den ene halvdel av beholderens (1) tverrsnitt, og i det minste én annen strekker seg hovedsakelig over tverrsnittet av bare den annen halvdel.

2. Apparat som angitt i påstand 1, karakterisert ved at minst én rotor (2, 5) anordnet i den ene halvdel av beholderens (1) tverrsnitt er innrettet til å rotere i motsatt retning av mins én rotor (2, 5) anordnet i den annen halvdel.

3. Apparat som angitt i påstand 1 eller 2, med en flerhet av rotorer, karakterisert ved at i det minste én rotor (2, 5) i den ene halvdel av beholderens (1) tverrsnitt er anordnet i den del av denne halvdel som ligger rett ut for mellemrummet mellem to nærliggende rotorer (2, 5) i den annen halvdel.

4. Apparat som angitt i en av de fore-gående påstander, karakterisert ved at sprederorganene (5) på i det minste én rotor er utskiftbare mot et sett sprederorganer av annen diameter.

5. Apparat som angitt i en av de fore-gående påstander, karakterisert ved at i det minste én av rotorene er hev- og senk-bar i forhold til beholderens (1) bunn.

6. Apparat som angitt i en av de fore-gående påstander, karakterisert ved at rotorene (2, 5) er forsynt med drivanordnin-ger som tillater endring av deres rotasjonshastighet og/eller -retning.