SU1117077A1 - Устройство дл насыщени жидкости газом - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСЬПЦЕНИЯ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подвод щими патрубками, и установленные в нем винтообразные турбулизаторы, отличающеес  тем, что, с целью снижени  энергозатрат при увеличении степени газонасыщени , оно снабжено разделительной камерой, заполненной гидрофобной насадкой и дополнительными турбулизаторами, выполненными в виде решеток и установленными в трубе между винтообразными турбулизаторами . S 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что патрубок (Л подачи газа снабжен насадком из пористого материала, а решетки имеют с: живое сечение 0,5-0,6 и установлены с шагом 1,0-1,7 диаметра трубы. sj

Description

ИзоОре.теппе относитс  к айпаратур ному оформлению процесса растворени  газа в жидкости, в частности к устрор1ствам дл  насыщени  рециркул цион ной воды воздухом приНапорной флотации и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей , и др. отрасл х npoMbmineHHocTHj где необходимо проводить быстропротекающие реакционные процессы в системе жидкость - газ, а также флотационную очистку сточных вод. Известны устройства дл  насыщени  жидкости газом (воздухом), представл ющие собой напорные резервуары различной конструкции 1 , Недостатками указанных устройств  вл ю ч-  низка  степень насыщени  воды воздухом, их большой рабочий объем, а также трудность соблюдени  технологического режима насьпдени  n,jH насадо.чных устройств. Изтзестен статический смеситель, c дйр;к;иций трубчатый корпус с перекрещ .  пластинчатыми турбулизаторами , запол}1сн11ьгй насадкой. Устройство работает в услови х ла минпрього смешени , которое на мелко масштабном уровЕге обеспечиваетс  образованием и объединением микропотоков , образуемых при обтекании элемен тов насадочного материала, а на круп номасштабном уровне - благодар  взаимо71;ействию пересекающихс  струек Г2 В целом устройство с загрузкой насадочным матбриалом, особенно песком или бусинками дл  растворени  га за, непригодно, поскольку насадка вы полн ет коалесцирующую функцию. Если из устройства удалить насадку, то оно при соответствующем рассто нии между пересекающимис  пластинами может быть использовано дл  растворени газа. Однако такое устройство обладает р дом недостатков. В области перекре щивани  пластин находитс  зона повышенного сопротивлени  из-за низкого живого сечени . Кроме того, дисперги ющее действие плоских пластин с продольными щел ми ниже плоских пластин с квадратными  чейками, поскольку дробление происходит в узкой зоне за кромкой перегородок. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  сме сительное устройство, содержащее кор пус, выполненный в виде трубы с подвод щими патрубками, и установленные в нем лопастные турбулизаторы и конусные диффузоры 3 1. Однако использование известного смесител  дл  процессов массопередачи в системе газ - жидкость малоэффективно по следующим причинам. Если турбулизатор обладает диспергирующим действием, то в зоне диффузора протекает интенсивна  коалесценци  пузырьков воздуха, особенно в глухой зоне, образованной корпусом и стенкой диффузора . Это приводит, в конечном счете , к низким значени м межфазной поверхности . Таким образом, использование чередующихс  двух типовтурбулизаторов, обладающих противоположным действием по отношению к формированию м ёжфазной поверхности в системе газ - жидкость , делает устройство малопригодным дл  растворени  газа в жидкости. Цель изобретени  - снижение энергозатрат при увеличении степени газонасьпцени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  насыщени  жидкоети газом, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подвод щими патрубками, и установленные в нем винтообразные турбулизаторы, снабжено разделительной камерой, заполненной гидрофобной насадкой и дополнительными турбулизаторамп, выполненными в виде решеток и установленными в трубе между винтообразными турбулизаторами , Кроме того, патрубок подачи газа снабжен насадком из пористого материала , а решетки имеют живое сечение 0,5-0,6 и установлены с шагом 1,01 ,7 диаметра трубы. На фиг. 1 представлено устройство дл  насьпцени  жидкости газом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и А - графики зависимости мощности, затрачиваемой в устройстве соответственно от изменени  рассто ни  между решетками и от изменени  живого сечени  решетки. Устройство состоит из корпуса 1 и разделительной камеры 2. Корпус выполнен в виде трубы с патрубком 3, снабженным насадком 4 в виде пористой керамической пластины дл  подачи газа и патрубком 5 дл  подачи воды. В трубе установлены решетки 6 и винтообразные турбулизаторы 7 между 31 ними. Разделительна  камера выполнена в виде вертикальной цилиндрическо . емкости, содержащей патрубки дл  отвода избыточного воздуха 8 и воды 9 и разделенных перегородкой 10 на две части, одна из которых заполнена гидрофобной насадкой 11. Чтобы исключить процесс начальног формировани  межфазной поверхности в данном устройстве, газ подаетс  через пористую пластину и попадает в поток уже в виде пузырьков размером 0,1-0,3 мм. Кроме того, использование решеток в качестве турбулизаторо позвол ет создать мелкомасштабную однородную по сечению трубы турбулентность , при которой сформированна на входе дисперси  газа в воде практически динамически устойчива. Однако по причине действи  на пузырьки силы Архимеда все же происходит выделение пузьфьков из потока и коалес ценци  их в пограничном слое с образованием крупных пузырей. Этот процесс весьма значим к концу процесса растворени . Дл  исключени  нежелательного действи  силы Архимеда корпус устройства можно разместить вертикально. Однако такое расположение устройства зачастую неудобно в услови х производства. Поэтому в предлагаемом устройстве дл  исключени  выделени  пузырьков из потока между решетками установлены винтообразные элементы, которые придают потоку вращательное движение, чем компенсируетс  вертикальна  составл юща силы Архимеда, действующа  на пузыре После формировани  вращательного дви жени , уменьша  размер  чейки до djy 3-5 мм, удаетс  снизить затраты энергии в 3 раза, уменьшив скорость с 0,6 м/с до 0,4 м/с (подводима  эне ги  пропорциональна скорости в треть ей степени) при сохранении практичес ки одинаковой величины межфазной поверхности ., В данном случае диспергир ющий эффект, который определ етс  суммарным периметром  чеек (уменьшен размера  чейки с 10 до 5 мм увеличив ет суммарный периметр в 1,4 раза) ко пенсировал уменьшение скорости в 1,5 раза. Дальнейшее уменьшение раэ- мера  чейки нецелесообразно, так как уменьшаетс  е.е жесткость и растет гидравлическоё сопротивление. Шаг уйтанов 1ки решеток S 1-1,Ь диаметра трубы выбиралс , исход  из услови  поддер77 жани  посто нной величш(ы межфазной поверхности, генерируемой на входе в устройство. Устройство работает следующим образом. Вода в устройство подаетс  центробежным насосом (не показан) , создающим избыточное давление в устройстве и обеспечивающим необходимую его производительность . Газ в устрог ство через патрубок 3 поступает от компрессора или из технологической тапорной газовой линии (не показаны). При дросселировании газа через пористую пластину 4 образуютс  пузырьки размером 0,05-0,3 мм, которые формируют развитую межфазную поверхность. При средней линейной скорости движени  воды в трубе 0,35-0,40 м/с за счет установки турбулизирующих решеток 6 и винтообразных турбулизаторов 7 создаетс  интенсивное турбулентное течение , обеспечивающее посто нство величины межфазной поверхности по длине аппарата. После насыщени  воды газом в ней всегда в незначительном количестве присутствуют нерастворивщиес  пузырьки воздуха. Это происходит потому, что количество воздуха может в отдельные моменты времени оказатьс  в избытке из-за неточности регулировани  расхода. Кроме того, по причине полидисперсности пузьфьков диспергируемого воздуха крупные пузырьки его полностью не раствор ютс . Попадание этого остаточного воздуха во флотационную систему нежелательно, так как при дросселировании нacьш eннoй воздухом воды остаточные пузырьки быстро растут, образу  крупные пузырьки, которые ухудшают флотацию частиц. Выход ща  из сатурационной камеры вода, насьш1енна  газом до 85-95%, освобождаетс  от избыточного воздуха в разделительной камере 2. Дл  ускорени  процесса отделени  избыточного воздуха посредством коалесценции пузырьков воздуха на гидрофобной поверхности в камере 2 уложена насадка 11, состо ща  из кусков фторопластовых труб. Насыщенна  воздухом вода из устройства отбираетс  через патрубок 9. Поскольку слой насадки составл ет 20-30 см и течение ламинарное, то сопротивление разделительной камеры мало и его можно, не учитывать при определении общих затрат энергии.

Таким (Образом, счет смиже)1и  ыи  в 1,8 раза большей межфазной поскорости с 0,6 м/с до 0,4 м/с энерго- верхности повышаетс  степень насьпцезатраты в предлагаемом устройстве ни  с 75 до 95% при длине аппарата снижаютс  в 3 раза, а за счет созда- 8 м.

1117077

N10

ет

Фиг2

5 Q 5

Г,5

г/Л

Фиг.З

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСЫЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подводящими патрубками, и установленные в нем винтообразные турбулизаторы, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат при увеличении степени газонас.ьпцения, оно снабжено разделительной камерой, заполненной гидрофобной насадкой и дополнительными турбулизаторами, выполненными в виде решеток и установленными в трубе между винтообразными турбулизаторами .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубок подачи газа снабжен насадком из пористого материала, а решетки имеют живое сечение 0,5-0,6 и установлены с шагом 1,0-1,7 диаметра трубы.

Фиг.1