RU2184594C2 - Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation - Google Patents
Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184594C2 RU2184594C2 RU2000125122/12A RU2000125122A RU2184594C2 RU 2184594 C2 RU2184594 C2 RU 2184594C2 RU 2000125122/12 A RU2000125122/12 A RU 2000125122/12A RU 2000125122 A RU2000125122 A RU 2000125122A RU 2184594 C2 RU2184594 C2 RU 2184594C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulsation
- bodies
- liquid
- pipe
- liquids
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение предназначено для проведения процессов обработки жидкостями твердых частиц, в том числе капиллярно-пористых, например пропитки, экстрагирования, выщелачивания, промывки зернистых материалов, проведения ионообменных процессов, и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, лесохимической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности. The present invention is intended for carrying out liquid treatment processes for solid particles, including capillary-porous, for example, impregnation, extraction, leaching, washing of granular materials, ion-exchange processes, and can be used in chemical, petrochemical, pharmaceutical, food, forest chemical, hydrometallurgical and other industries.
Известен экстрактор для древесной зелени, содержащий емкость с крышкой, служащей конденсатором паров, внутри емкости установлены решетчатое ложное днище и подогреватель, а также заглушенная сверху камера, нижний открытый участок которой расположен под ложным днищем, при этом экстрактор снабжен генератором пневматических импульсов, который сообщен с трубопроводом с внутренней полостью указанной камеры для создания резонансного режима колебаний в обрабатываемой среде. В аппарате возможно достижение взвешивания твердых частиц, приводящее к ускорению процессов массопереноса (RU 2049808 С1, 10.12.1995). A known extractor for green wood containing a container with a lid serving as a vapor condenser, a lattice false bottom and a heater are installed inside the tank, as well as a chamber muffled from above, the lower open portion of which is located under the false bottom, while the extractor is equipped with a pneumatic pulse generator, which is in communication with a pipeline with an internal cavity of the specified chamber to create a resonant mode of oscillations in the medium being treated. In the apparatus, it is possible to achieve weighing of solid particles, leading to acceleration of mass transfer processes (RU 2049808 C1, 12/10/1995).
К недостаткам аппарата следует отнести, во-первых, низкую степень использования объема аппарата вследствие размещения в основном его объеме заглушенной сверху камеры. Во-вторых, резонансный режим для частиц с эквивалентным диаметром менее 1 мм и при вязкости жидкости, близкой к вязкости воды или выше, на практике не сопровождается увеличением амплитуды колебаний, и энергия сжатого газа в основном затрачивается на преодоление фильтрационного сопротивления жидкости, что резко снижает эффективность известного аппарата и ставит его в один ряд с традиционными аппаратами с неподвижным слоем. В-третьих, собственная частота колебаний упруго-инерционной колебательной системы обычно много выше частоты, оптимальной с точки зрения пропитки капилляров, или процесса массообмена из капиллярно-пористых частиц либо промывки зерен катализатора. Кроме того, при равенстве длительностей положительной и отрицательной фаз давления жидкость не успевает профильтроваться обратно через слой частиц, вследствие чего через несколько циклов колебаний происходит ее "выдавливание" из пульсационной камеры в кольцевое пространство, приводящее к нарушению начальных упругих свойств системы и ее собственной частоты колебаний. Все это резко снижает степень использования объема аппарата и ухудшает качество получаемых продуктов (снижается степень пропитки, уменьшается концентрация экстракта, ухудшается степень отмывки загрязненных частиц и т.п.). The disadvantages of the device include, firstly, the low degree of use of the volume of the device due to the placement in its main volume of the chamber muffled from above. Secondly, the resonance regime for particles with an equivalent diameter of less than 1 mm and with a fluid viscosity close to the viscosity of water or higher, in practice, is not accompanied by an increase in the oscillation amplitude, and the energy of the compressed gas is mainly spent on overcoming the filtration resistance of the fluid, which drastically reduces the effectiveness of the known device and puts it on a par with traditional devices with a fixed layer. Thirdly, the natural vibration frequency of an elastic-inertial vibrational system is usually much higher than the frequency optimal from the point of view of impregnation of capillaries, or the process of mass transfer from capillary-porous particles or washing of catalyst grains. In addition, when the durations of the positive and negative pressure phases are equal, the liquid does not have time to filter back through the particle layer, as a result of which it is “squeezed out” from the pulsation chamber into the annular space after several oscillation cycles, leading to a violation of the initial elastic properties of the system and its natural oscillation frequency . All this dramatically reduces the degree of use of the apparatus volume and worsens the quality of the products obtained (the degree of impregnation decreases, the concentration of the extract decreases, the degree of washing of contaminated particles deteriorates, etc.).
Наиболее близким к заявленному изобретению является пульсационный аппарат для обработки жидкостями капиллярно-пористых частиц суспензий, содержащий один или более одинаковых корпусов, соединенных друг с другом в нижней части, и снабженных в нижней части проницаемыми для жидкости перегородками, побудитель колебаний давления и технологические патрубки, при этом для обработки жидкостями твердых частиц осуществляют импульсную периодическую подачу в корпусы аппарата жидкости (RU 2077362 С1, 20.04.1997). Closest to the claimed invention is a pulsation apparatus for treating capillary-porous particles of suspensions with liquids, containing one or more identical housings connected to each other in the lower part and provided with liquid-permeable baffles in the lower part, a pressure fluctuation stimulator and process pipes, when this for processing liquids of solid particles carry out a pulsed periodic supply of fluid to the bodies of the apparatus (RU 2077362 C1, 04/20/1997).
Недостатками данного аппарата являются низкая степень пропитки, малая концентрация экстракта и низкая степень отмывки загрязненных частиц. The disadvantages of this apparatus are the low degree of impregnation, the low concentration of the extract and the low degree of washing of contaminated particles.
Технический результат заключается в повышении степени использования объема аппарата, его надежности и эффективности, улучшении качества продукта. The technical result consists in increasing the degree of use of the volume of the apparatus, its reliability and efficiency, improving the quality of the product.
Указанный технический результат достигается тем, что в пульсационном аппарате для обработки жидкостями твердых частиц, содержащем один или более одинаковых корпусов, соединенных друг с другом в нижней части и снабженных в нижней части проницаемыми для жидкости перегородками, побудитель колебаний давления и технологические патрубки, корпусы в верхней части соединены с атмосферой или оборудованием для очистки газа от капель и конденсации пара, а к ним в нижней части подключена пульсационная труба, верхний конец которой соединен с побудителем колебаний давления. The specified technical result is achieved by the fact that in a pulsating apparatus for treating solids with liquids, containing one or more identical housings connected to each other in the lower part and provided with liquid permeable partitions in the lower part, a pressure fluctuation stimulator and technological nozzles, cases in the upper the parts are connected to the atmosphere or equipment for gas purification from droplets and steam condensation, and a pulsation pipe is connected to them at the bottom, the upper end of which is connected to body of pressure fluctuations.
Указанный технический результат достигается также тем, что способ эксплуатации пульсационного аппарата для обработки жидкостями твердых частиц заключается в импульсной периодической подаче в корпусы аппарата жидкости, причем жидкость подают под проницаемое днище из пульсационной трубы, при этом средняя скорость движения жидкости в пульсационной трубе при подаче жидкости в корпусы должна находиться в диапазоне, определяемом двойным неравенством
где n - количество корпусов;
Sa - площадь поперечного сечения корпуса, м2;
ST - площадь поперечного сечения пульсационной трубы, м2;
WПС - скорость начала псевдоожижения слоя частиц в корпусе, м/с;
WT - средняя скорость движения жидкости в пульсационной трубе при подаче жидкости в корпусы, м/с;
Н - расстояние от уровня жидкости в корпусе до верхней части корпуса, м;
Ти - продолжительность импульса при подаче жидкости в корпусы, с.The specified technical result is also achieved by the fact that the method of operation of the pulsating apparatus for treating solids with liquids consists in a pulsed periodic supply of fluid to the housings of the apparatus, the fluid being supplied under the permeable bottom from the pulsation pipe, while the average fluid velocity in the pulsating pipe when the fluid is supplied to cases must be in the range determined by double inequality
where n is the number of buildings;
S a - the cross-sectional area of the housing, m 2 ;
S T is the cross-sectional area of the pulsation pipe, m 2 ;
W PS - velocity of the beginning of the fluidization of the particle layer in the housing, m / s;
W T is the average fluid velocity in the pulsation pipe when fluid is supplied to the housings, m / s;
N is the distance from the liquid level in the housing to the upper part of the housing, m;
T and - the duration of the pulse when the fluid is supplied to the housing, C.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен первый вариант реализации аппарата, содержащего один корпус; на фиг.2 - второй вариант реализации аппарата, содержащего два корпуса. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a first embodiment of an apparatus containing one housing; figure 2 is a second embodiment of an apparatus containing two buildings.
Корпусы 1 в нижней части соединены друг с другом посредством трубы 2, к которой подключена пульсационная труба 3, соединенная в верхней своей части с побудителем колебаний давления 4, в качестве которого может служить цилиндр с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения, либо пневмоклапан, управляемый генератором импульсов. Корпусы 1 в нижней части снабжены также проницаемыми для жидкости перегородками 5, а в верхней части корпусов имеется патрубок 6 ("воздушник") для стравливания газа в атмосферу либо для подачи его в оборудование для очистки газа от капель и конденсации пара. На проницаемых перегородках 5 уложен слой 7 обрабатываемых твердых частиц. Корпусы могут быть снабжены рубашкой, змеевиками для нагрева рабочей среды. Люки для загрузки и выгрузки твердого материала могут быть установлены в верхней и боковой частях корпуса соответственно и на схемах условно не показаны. The
Аппараты работают следующим образом. После загрузки в корпусы 1 исходных компонентов - твердых частиц и жидкости - включают побудитель колебаний 4. В фазе импульса в пульсационную трубу 3 из побудителя подается сжатый газ (например, воздух). Под действием давления газа жидкость из пульсационной трубы 3 вытесняется в трубы 2, а оттуда - в пространство под проницаемыми перегородками 5. Под действием возникающего на слое 7 твердых частиц перепада давлений, т.е. при скорости в пульсационной трубе 3, определяемой левой частью неравенства (1), происходит их пульсационное псевдоожижение. При этом слой 7 твердых частиц разрыхляется, межчастичные связи разрушаются, объемная доля порового (межзернового) пространства увеличивается. Происходит мощный прорыв жидкости из пространства под проницаемыми перегородками 5 сквозь слой 7 твердых частиц, приводящий к выравниванию полей температур, концентраций, а также к частичному перемешиванию самого слоя 7, выражающемуся в переупаковке частиц. Газ из верхней части корпусов 1 вытесняется через патрубок 6 в атмосферу или в газоочистное, сепарационное и конденсационное оборудование. При выполнении правой части неравенства (1) скорость жидкости в аппарате не превышает предельного значения, при превышении которого происходит вытеснение жидкости из аппарата и ее выплескивание наружу. За фазой импульса следует фаза сброса давления. При этом давление над жидкостью в трубе падает до атмосферного (или в ней создается разрежение), под действием возникающего перепада давления происходит быстрое осаждение слоя частиц с последующей фильтрацией жидкости сквозь слой 7 твердых частиц. Жидкость медленно перетекает из корпусов 1 через слой 7 твердых частиц и трубы 2 в пульсационную трубу 3. Далее процесс пульсаций повторяется. Devices work as follows. After loading the initial components — solids and liquids — into the
Соединение корпусов 1 в верхней части с атмосферой устраняет опасность возрастания давления в аппарате, что особенно важно для крупногабаритных аппаратов, а также для аппаратов, в которых происходит обработка взрыво- и пожароопасных или токсичных веществ. Кроме того, металл аппарата не подвергается циклическому нагружению внутренним давлением, что приводит к значительному увеличению срока его службы, а значит, и к повышению надежности. Благодаря выносу пульсационной трубы 3 за пределы корпусов 1 увеличивается степень использования объема аппарата; кроме того, облегчается контроль над техническим состоянием пульсационной трубы 3, что также ведет к повышению надежности аппарата. Наличие в корпусах проницаемых для жидкости перегородок препятствует проникновению частиц в узкие каналы - в трубы 2 и пульсационную трубу 3. Эффективность работы аппарата и улучшение качества продукта обеспечиваются достаточно хорошим перемешиванием частиц в аппарате, равномерным подводом жидкости ко всем частицам, выравниванием температурных и концентрационных полей при пульсационном прорыве жидкости сквозь слой твердых частиц. При выполнении левой части неравенства (1) гарантируется возникновение эффекта пульсационного псевдоожижения, при выполнении правой части неравенства (1) исключаются вытеснение жидкости из аппарата и ее выплескивание наружу, что гарантирует надежную работу аппарата. The connection of the
Пример конкретного выполнения. Предлагаемые аппарат и способ его эксплуатации были проверены в промышленных условиях на аппарате объемом 10 м3, схема которого соответствует схеме согласно фиг. 1, причем побудитель колебаний давления 4 представлял собой пневмоклапан, подключенный к линии сжатого воздуха и управляемый генератором импульсов. В качестве твердых частиц использовались частицы влажной (после отдувки водяным парой) молотой хвои с плотностью около 1100 кг/м3 и средним эквивалентным размером 0,4 мм. В аппарат было залито 5 м3 воды, после чего загружено 2 м3 частиц. В верхней части слой частиц образовал горку конической формы, возвышающуюся над уровнем воды на 0,8 м. При включении пульсаций с параметрами, определяемыми по выражению (1), происходил прорыв струи воды через слой частиц, наблюдаемый через люк в верхней части аппарата. Площадь поперечного сечения струи достигала 40-50% от поперечного сечения корпуса аппарата. Через 10 минут после включения пульсаций горка расползлась, а ее вершина практически сравнялась с уровнем воды. При прорыве струи воды происходило видимое невооруженным глазом разрыхление слоя частиц, сопровождавшееся характерным "хлюпаньем" прорывающихся через межзерновые каналы струек воды. Проведенные на этом же аппарате эксперименты по экстрагированию на реальном сырье показали, что за счет использования предлагаемого изобретения увеличивается выход извлекаемых целевых компонентов на 20-25%.An example of a specific implementation. The proposed apparatus and the method of its operation were tested in an industrial environment on an apparatus with a volume of 10 m 3 , the circuit of which corresponds to the circuit according to FIG. 1, and the stimulator of
Claims (2)
где n - количество корпусов;
Sa - площадь поперечного сечения корпуса, м2;
ST - площадь поперечного сечения пульсационной трубы, м2;
WПС - скорость начала псевдоожижения слоя частиц в корпусе, м/с;
WT - средняя скорость движения жидкости в пульсационной трубе при подаче жидкости в корпусы, м/с;
Н - расстояние от уровня жидкости в корпусе до верхней части корпуса, м;
Ти - продолжительность импульса при подаче жидкости в корпусы, с.2. A method of operating a pulsating apparatus for treating solids with liquids by means of a pulsed periodic supply of liquids into the housings of the apparatus, characterized in that the liquid is supplied under the permeable bottom from the pulsation pipe, and the average velocity of the fluid in the pulsating pipe when supplying fluid to the housings must be in the range defined by double inequality
where n is the number of buildings;
S a - the cross-sectional area of the housing, m 2 ;
S T is the cross-sectional area of the pulsation pipe, m 2 ;
W PS - velocity of the beginning of the fluidization of the particle layer in the housing, m / s;
W T is the average fluid velocity in the pulsation pipe when fluid is supplied to the housings, m / s;
N is the distance from the liquid level in the housing to the upper part of the housing, m;
T and - the duration of the pulse when the fluid is supplied to the housing, C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125122/12A RU2184594C2 (en) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125122/12A RU2184594C2 (en) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2184594C2 true RU2184594C2 (en) | 2002-07-10 |
Family
ID=20240674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000125122/12A RU2184594C2 (en) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2184594C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765645C1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Pulsation crystalliser |
-
2000
- 2000-10-04 RU RU2000125122/12A patent/RU2184594C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765645C1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Pulsation crystalliser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gallego-Juarez | High-power ultrasonic processing: recent developments and prospective advances | |
US6221255B1 (en) | Ultrasound-assisted filtration system | |
AU2022211866A1 (en) | Methods and systems for dewatering solid particles in a contaminated liquid mixture | |
JPH0671540B2 (en) | Cleaning method of hollow fiber membrane filter | |
Ensminger et al. | Acoustic and electroacoustic methods of dewatering and drying | |
RU2184594C2 (en) | Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquids and method of its operation | |
US3608272A (en) | Gas from liquid separation method and apparatus | |
US3233964A (en) | Means for sterilizing liquid | |
RU2415175C2 (en) | Procedure for filtration of transformer oil and device for its implementation | |
JP3539680B2 (en) | Filtration method and apparatus for wastewater | |
US4828719A (en) | Method and device for separating liquid and/or gas from liquid or gaseous mixture | |
RU2290979C1 (en) | Method for extraction of plant material and apparatus for performing the same | |
RU2184595C1 (en) | Pulsation apparatus for treatment of solid particles with liquid and method of its operation | |
JP2003112035A (en) | Oil eliminator using supercritical fluid | |
JP2959975B2 (en) | Oil purification method and apparatus | |
RU2651361C1 (en) | Pulsation device with container and grate (embodiments) | |
JP2002320803A (en) | Filtering and drying apparatus | |
RU2188057C2 (en) | Pulsation apparatus for treatment of capillary-porous particles with fluids and method of pulsation apparatus operation | |
KR100784051B1 (en) | Soil washing system | |
RU2077362C1 (en) | Method of treatment with liquids of capillary-porous particles of suspensions and apparatus for its embodiment | |
RU57152U1 (en) | EXTRACTION PLANT | |
RU2048776C1 (en) | Device for extraction of abietic mass | |
JP3825149B2 (en) | Water treatment equipment | |
EP1838626A1 (en) | Device and method for rinsing products | |
JPH01258707A (en) | Membrane separator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051005 |