Устройство для насыщения жидкости газом

Устройство для насыщения жидкости газом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСЬПЦЕНИЯ 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 газонасыщения, 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, отличающееся 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (дц В 01 F 5/00;,H 01 F 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - -

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3567354/23-26 (22) 24.03.83 (46) 07.10.84. Вюл. У 37 (72) В.Н. Соловей, Г.А. Ободовский, M.À. Комягин и В.П. Корниенко (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 66.069.82(088.8) (56) 1. Проскуряков В.Д., шмидт Л.И.

Очистка сточных вод в химической промышленности. Л., "Химия", 1977, с. 69, рис. 4.16.

2. Патент Великобритании Р" 1526322, кл. В 1 С, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

N - 848049, кл. В 01 F 5/00, 1978 (прототип).

„„SU„„1! 17077 А (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАС11П11ЕНИЯ

ЖИДКОСТИ ГАЗОГ1, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подводящими патрубками, и установленные в нем винтообразные турбулизаторы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при увеличении степени газонасыщЕнияя, оно снабжено разделительной камерой, заполненной гидрофобной насадкой и дополнительными турбулизаторами, выполненными в виде решеток и установленными в трубе между винтообразными турбулизаторами.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я 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.!

»7О77

Изобретение относится к аг!паратурному оформлению процесса растворения газа в жидкости, в частности к устройствам для насьпцения рециркуляционной воды воздухом при напорной флотации и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей. и др. отраслях промышленности где необходимо проводить быстропротекающие реакционные процессы в си- !О стеме жидкость — газ, а также флотационную очистку сточных вод.

Известны устройства для насьпцения жидкости газом (воздухом), представляющие собой напорные резервуары 15 различной конструкции Г! ).

Недостатками указанных устройств

«вляю ся низкая степень насыщения воды воздухом, их большой рабочий объем, а также трудность соблюдения технологического режима насьпцения д..я насядочных устройств.

Известен статический смеситель, cn-.

25 д1ржящ: и трубчатый корпус с перекрещивающимш я плястинчятыми турбулизаторями, заполненный насадкой.

Устройство работает в условиях ламинорного смешения, которое на мелкомасштябном уровне обеспечивается образованием и объединением микропото30 ков, образуемых при обтекании элементов нясадочного материала, а на крупномасштабном уровне — благодаря взаимодействию пересекающихся струек 2).

В целом у-cTpo tcTBQ с эагруз ой 35 нясадочным материалом, особенно песком или бусинками для растворения газа, непригодно, поскольку насадка выполняет коалесцирующую функцию. Если из устройства удалить насадку, то оно при соответствующем расстоянии между пересекаюшимися пластинами может быть использовано для растворения газа.

Однако такое устройство обладает 45 рядом недостатков. В области перекрещивания пластин находится зона повышенного сопротивления из-за низкого живого сечения. Кроме того, диспергив ющее действие плоских пластин с продольными щелями ниже плоских пластин с квадратными ячейками, поскольку дробление происходит в узкой зоне за кромкой перегородок.

Наиболее близким к изобретению 55 по технической сущности является смесительное устройство, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подводящими патрубками, и установленные в нем лопастные турбулизаторы и конусные циффузоры (3 ).

Однако использование известного смесителя для процессов массопередачи в системе газ — жидкость малоэффективно по следующим причинам. Если турбулизатор обладает диспергирующим действием, то в зоне диффузора протекает интенсивная коалесценция пузырьков воздуха, особенно в глухой зоне, образованной корпусом и стенкой диффузора. Это приводит, в конечном счете, к низким значениям межфазной поверхности. Таким образом, использование чередующихся двух типов турбулизаторов, обладающих противоположным действием по отношению к формированию межфазной поверхности в системе газ — жидкость, делает устройство малопригодным для растворения газа в жидкости.

Цель изобретения — снижение энергозатрат при увеличении степени га- зонасьпцения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для насьпцения жидкости газом, содержащее корпус, выполненный в виде трубы с подводящими патрубками, и установленные в нем винтообразные турбулизаторы, снабжено разделительной камерой, заполненной гидрофобной насадкой и дополнительными турбулизяторами, 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 для насьпцения жидкости газом; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 — графики зависимости . мощности, затрачиваемой в устройстве соответственно от изменения расстояния между решетками и от изменения живого сечения решетки.

Устройство состоит иэ корпуса 1 и разделительной камеры 2. Корпус выполнен в виде трубы с патрубком 3, снабженным насадком 4 в виде пористой керамической пластины для подачи газа и патрубком 5 для подачи воды.

В трубе установлены решетки 6 и винтообразные турбулизаторы 7 между ними. Разделительная камера выполнена в виде вертикальной цилиндрической емкости, содержащей патрубки для отвода избыточного воздуха 8 и воды 9 и разделенных перегородкой 10 на две части, одна из которых заполнена гидрофобной насадкой 11.

Чтобы исключить процесс начального формирования межфаэной поверхности в данном устройстве, гаэ подается 1р через пористую пластину и попадает в поток уже в виде пузырьков размером

0,1-0,3 мм. Кроме того, использование решеток в качестве турбулизаторов позволяет создать мелкомасштабную однородную по сечению трубы турбулентность, при которой сформированная на входе дисперсия газа в воде практически динамически устойчива. Одна— ко по причине действия на пузырьки силы Архимеда все же происходит выделение пузырьков иэ потока и коалесценция их в пограничном слое с образованием крупных пузырей. Этот процесс весьма значим к концу процесса 25 растворения. Для исключения нежелательного действия силы Архимеда корпус устройства можно разместить вертикально. Однако такое расположе-. ние устройства зачастую неудобно в условиях производства. Поэтому в предлагаемом устройстве для исключения выделения пузырьков из потока между решетками установлены винтообразные элементы, которые придают потоку вращательное движение, чем компенсируется вертикальная составляющая силы Архимеда, действующая на пузырек

После формирования вращательного движения, уменьшая размер ячейки до О

3-5 мм, удается снизить затраты энергии в 3 раза, уменьшив скорость с 0,6 м/с до 0,4 м/с (подводимая энергия пропорциональна скорости в третьей степени) при сохранении практичес-45 ки одинаковой величины межфазной поверхности..В данном случае диспергирующий эффект, который определяется суммарным периметром ячеек (уменьшение размера ячейки с 10 до 5 мм увеличива ц ет суммарный периметр в 1,4 раза) компенсировал уменьшение скорости в

1,5 раза. Дальнейшее уменьшение раз мера ячейки нецелесообразно, так как уменьшается ее жесткость и растет гид- у равлическое сопротивление. Шаг установ-

kn решеток S = 1-1,5 диаметра трубы выбирался, исходя из условия поддержания постоянной величины межфазной поверхности, генерируемой на входе в устройство.

Устройство работает следующим образом.

Вода в устройство подается центробежным насосом (не показан?, создающим избыточное давление н устройстве и обеспечивающим необходимую его производительность. Гаэ в устройство через патрубок 3 поступает от компрессора или из технологической напорной газовой линии (не показаны?. При дросселировании газа через пористую пластину 4 образуются пузырьки размером

0,05-0,3 мм, которые формируют развитую межфазную поверхность. При средней линейной скорости движения воды в трубе 0,35-0,40 м/с за счет установки турбулизирующих решеток 6 и винтообразных турбулизаторов 7 создается интенсивное турбулентное течеобеспечивающее постоянство величины межфазной поверхности по длине аппарата.

После насыщения воды газом в ней всегда в незначительном количестве присутствуют нерастворившиеся пузырьки воздуха. Это происходит потому, что количество воздуха может в отдель. ные моменты времени оказаться в избытке из-эа неточности регулирования расхода. Кроме того, по причине полидисперсности пузырьков диспергируемого воздуха крупные пузырьки его полностью не растворяются. Попадание этого остаточного воздуха во флотационную систему нежелательно, так как при дросселировании насыщенной воздухом воды остаточные пузырьки быстро растут, образуя крупные пузырьки, которые ухудшают флотацию частиц, Выходящая из сатурационной камеры вода, насыщенная газом до 85-957., освобождается от избыточного воздуха в разделительной камере 2. Для ускорения процесса отделения избыточного воздуха посредством коалесценции пузырьков воздуха на гидрофобной поверхности в камере 2 уложена насадка 11, состоящая иэ кусков фторопластовых труб. Насыщенная воздухом вода из устройства отбирается через патрубок 9.

Поскольку слой насадки составляет

20-30 см и течение ламинарное, то сопротивление разделительной камеры мало и его можно. не учитывать при определении общих затрат энергии.

2»7077

2,5

02 О,Ч О,б

Таким г бразом, за счет снижения скорости с 0,6 м/с до 0,4 м/с энергозатраты в предлагаемом устройстве снижаются в 3 раза, а за счет созда22 10

22Т ния в l,8 рлза бопыпей межфазной поверхности повьппается степень насьпцения с 75 до 957. при длине аппарата

8 м.

SHHHQH Заказ 7!05/5

Тираж 575 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Уитород, ул. Проектная, 4