RU152794U1

RU152794U1 - MIXING DEVICE FOR THE GAS-LIQUID SYSTEM

Info

Publication number: RU152794U1
Application number: RU2014115155/05U
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Леонтьев; Ольга Николаевна Кораблева
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-06-20

Abstract

Смесительное устройство для системы газ-жидкость, содержащее корпус, инжекционную камеру, распылитель, смеситель, диспергатор, перпендикулярный к оси трубы, отличающееся тем, что на корпусе смесителя установлен неподвижный шнек.A mixing device for a gas-liquid system, comprising a housing, an injection chamber, an atomizer, a mixer, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe, characterized in that a fixed screw is installed on the mixer body.

Description

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и металлургической промышленности.The utility model relates to devices that are used to carry out the processes of mixing liquid with gas, as well as their chemical interaction. It can be used in the oil refining, petrochemical, chemical, food, pharmaceutical, microbiological and metallurgical industries.

С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды - отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распыливание жидкости.In order to intensify the process of mixing the phases, alternating changes in the shape and direction of the flow, impact of the flow on solid obstacles — chippers, swirling, mutual ejection and phase inversion, imposing pulsations, and effective atomization of the liquid are used.

Известны устройства и аппараты, в которых задача значительной интенсификации процессов теплообмена и массообмена за счет увеличения времени контакта фаз решается использованием винтового шнека [Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 8-е, перераб. / А.Г. Касаткин - М.: Химия, 1971. - 784 с.]. В аппаратах с винтовыми вставками происходит многократное увеличение времени контакта фаз.Known devices and apparatuses in which the task of significantly intensifying the processes of heat transfer and mass transfer by increasing the phase contact time is solved using a screw screw [Kasatkin, A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. Ed. 8th, rev. / A.G. Kasatkin - M.: Chemistry, 1971. - 784 p.]. In devices with screw inserts, a multiple increase in the phase contact time occurs.

Рассматриваемый метод перемешивания применим в случае невысокой вязкости компонентов жидкой смеси - при больших скоростях их движения.The considered mixing method is applicable in the case of low viscosity of the components of the liquid mixture - at high speeds of their movement.

Наиболее близким конструктивным аналогом является аэрирующее устройство [авт. свид. СССР №593723 (МКП B01F 5/04)], которое примем в качестве прототипа. Аэрирующее устройство содержит корпус, распылитель жидкости, смеситель, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор, расположенный перпендикулярно к оси трубы.The closest structural analogue is an aeration device [ed. testimonial. USSR No. 593723 (MKP B01F 5/04)], which we will take as a prototype. The aerating device comprises a housing, a liquid atomizer, a mixer made in the form of a vertical pipe, a dispersant located perpendicular to the axis of the pipe.

Жидкость под давлением подается в распылитель и распыливается, создавая скоростной поток. Скоростной поток распыленной жидкости создает разряжение в инжекционной камере, позволяющее засасывать газовую фазу внутрь смесителя. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. На выходе из смесителя газожидкостная смесь диспергируется, образуя тонкую дисперсию, обуславливающую вторую стадию контакта фаз.Liquid under pressure is supplied to the atomizer and atomized, creating a high-speed flow. The high-speed flow of the atomized liquid creates a vacuum in the injection chamber, which allows the gas phase to be sucked into the mixer. In the mixer, the first phase of liquid-gas contact occurs, due to the developed surface of the atomized liquid. At the outlet of the mixer, the gas-liquid mixture is dispersed, forming a fine dispersion, causing the second phase contact phase.

Недостатком прототипа является то, что интенсивность перемешивания, а следовательно, процесса массо- и теплообмена, в рабочем объеме реактора достаточно низкая, из-за небольшого времени пребывания газа в аппарате. Это приводит к неэффективному использованию объема аппарата при существующих возможностях интенсификации происходящего массообменного процесса.The disadvantage of the prototype is that the intensity of mixing, and therefore the process of mass and heat transfer, in the working volume of the reactor is quite low, due to the short residence time of the gas in the apparatus. This leads to inefficient use of the apparatus volume with the existing possibilities of intensifying the ongoing mass transfer process.

Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности тепло- и массообмена и интенсификации процесса смешения путем увеличения времени контакта фаз при винтовом движении газожидкостного потока в реакционном объеме.The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of heat and mass transfer and to intensify the mixing process by increasing the phase contact time during helical motion of a gas-liquid flow in the reaction volume.

Поставленная задача достигается тем, что на смесителе закреплен неподвижный шнек.The task is achieved in that a fixed screw is fixed to the mixer.

На фиг. 1 изображено предложенное смесительное устройство для системы газ-жидкость.In FIG. 1 shows the proposed mixing device for a gas-liquid system.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Жидкость под давлением подается в распылитель жидкости 3, распыливается и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через смеситель 4, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостный двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой, либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе, и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи.The liquid under pressure is supplied to the liquid atomizer 3, is sprayed and sucks in the gas entering the injection chamber 2. The resulting gas-liquid mixture passes through the mixer 4, where the gas is mixed intensively with the liquid. In the mixer, the first phase of liquid-gas contact occurs, due to the developed surface of the atomized liquid. Depending on the operating mode of the mixer, its geometrical parameters and the pressure drop across the atomizer, a gas-liquid two-phase flow with a different ratio of liquid to gas can form in the mixer. The two-phase flow can be with a dispersed liquid or gas phase. Under certain conditions, phase inversion can occur in the mixer itself, and the gas phase becomes dispersed. This mode of operation is most effective due to the fact that at the moment of inversion the highest value of the mass transfer coefficient is observed.

При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой скоростью ударяется в диспергатор 5. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Происходит вторая стадия контакта газа с жидкостью.Upon exiting the mixer, the gas-liquid stream hits the dispersant 5 at high speed. When the gas-liquid stream hits the dispersant, the gas bubbles are crushed. The second stage of gas-liquid contact occurs.

Образовавшаяся смесь поднимается вверх и попадает на нижний виток неподвижного шнека 6, таким образом, газовая фаза не имеет возможности быстро попадать на поверхность реакционного объема и выходить из аппарата. Между корпусом аппарата и шнеком имеется небольшой зазор, позволяющий жидкой фазе свободно спускаться вниз и выходить из аппарата.The resulting mixture rises up and enters the lower turn of the fixed screw 6, thus, the gas phase does not have the ability to quickly reach the surface of the reaction volume and exit the apparatus. There is a small gap between the body of the apparatus and the screw, allowing the liquid phase to freely descend and exit the apparatus.

Благодаря предложенному устройству происходит винтовое прохождение реакционной массы вдоль реакционного объема, что позволяет значительно увеличить время контакта фаз, а также создать эффективные условия для тепло- и массообмена между фазами.Thanks to the proposed device, a helical passage of the reaction mass occurs along the reaction volume, which can significantly increase the contact time of the phases, as well as create effective conditions for heat and mass transfer between the phases.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса смешения путем повышением эффективности тепло- и массообмена за счет увеличения времени пребывания жидкой и газовой фаз в аппарате. Поставленная задача достигается за счет установки неподвижного шнека на корпусе смесителя.The technical result of the proposed utility model is to solve problems associated with the intensification of the mixing process by increasing the efficiency of heat and mass transfer by increasing the residence time of the liquid and gas phases in the apparatus. The task is achieved by installing a fixed screw on the mixer body.

Claims

A mixing device for a gas-liquid system, comprising a housing, an injection chamber, an atomizer, a mixer, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe, characterized in that a fixed screw is installed on the mixer body.