ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Барботажные аппараты с инжектированием и диспергированием газа струями жидкости из "Машиностроение энциклопедия Раздел IV Расчет и конструирование машин ТомIV-12 Машины и аппараты химических и нефтехимических производств" Максимальная приведенная скорость газа в циркуляционном контуре, определяющая производительность аппарата по газу, составляет 2 м/с (в пересчете на свободное сечение кожуха аппарата - до 1 м/с). Скорость циркулирующей жидкости может достигать 1... 2 м/с, что позволяет обрабатывать в газлифтных аппаратах неоднородные жидкие системы с большой разностью плотностей сплошной и дисперсной фаз. [c.636] Стремление увеличить удельную (отнесенную к единице объема) площадь поверхности теплообмена привело к созданию конструкций многотрубных газлифтных аппаратов. Наиболее совершенными из них следует признать устройства, в которых барботажные и циркуляционные трубы объединены в общем кожухе. [c.636] В стенках выступающих концов барботажных труб на расстоянии А] = 4(/от нижнего среза просверлены отверстия 4, расположенные на одном уровне. Диаметр и количество отверстий в одной трубе выбирают исходя из условий работы газораспределителя. [c.636] Жидкость вводится в аппарат через штуцер 5 и, заполнив трубное пространство, сливается через штуцер 6. При подаче в аппарат газа через штуцер 7 под нижней трубной решеткой образуется газовый слой, отжимающий жидкость вниз до тех пор, пока не откроются отверстия и газ не устремится через них в барботажные трубы. Расчетная высота Л газового слоя (от оси отверстий до уровня жидкости) определяется сопротивлением односторонне затопленных отверстий, зависящим в основном от скорости проходящего через них газа. Межтрубное пространство аппарата используется для подачи в него теплоносителя. [c.636] В барботажных аппаратах с механическим перемешиванием жидкости вследствие развитой турбулентности достигается наиболее тонкое диспергирование газовой фазы, что при достаточно высоком газосодержании создает большую площадь поверхности контакта фаз. Благодаря этому аппараты с механическим диспергированием газа получили широкое распространение в промышленности. Опыт эксплуатации как газожидкостных химических реакторов, так и ферментаторов, показал, что аппараты с механическим перемешиванием газа в жидкости целесообразно выполнять с номинальным объемом не более 100 м при диаметре сосуда не более 3,6 м. Пропускная способность таких аппаратов по газу обычно не превышает 2000 м /ч. Различают аппараты с мешалкой(ами) в свободном объеме и с мешалкой в циркуляционном контуре. [c.637] Газораспределитель (барботер) выполняют в виде горизонтально расположенного тора или кольцевого открытого снизу желоба с равномерно распределенными и обращенными вверх отверстиями. Диаметры отверстий d = = 2...5 мм при шаге размещения t 2i/q. При диаметре сосуда D 2 м необходимо устанавливать несколько параллельно работающих кольцевых желобов. [c.637] В аппаратах небольших объемов или с малой глубиной заполнения для диспергирования газа могут применяться самовсасывающие турбинные мешалки. Отличительная особенность такой мешалки заключается в том, что внутри ее корпуса 1 на прямых лопастях 2 закреплен кольцевой конический газораспределитель 3 с патрубком 4 для подвода газа (рис. 6.4.6). Патрубок с помощью уплотняющего устройства соединен с неподвижной воздухозаборной трубой, выведенной из аппарата на-ружу. [c.637] Самовсасывающие мешалки как устройства для ввода газа в жидкость имеют невысокий энергетический КПД. Однако хорошее дробление газа, обеспечивающее большую плошадь поверхности контакта фаз, ставит эти мешалки по удельным энергозатратам (на единицу массы поглощенного целевого газообразного компонента) на один уровень с высокоинтенсивными диспергирующими устройствами. [c.638] По этой зависимости можно предварительно выбрать минимальную частоту вращения мешалки п. [c.638] Барботажные аппараты с мешалкой в циркуляционном контуре могуг быть выполнены в двух вариантах с винтовой (пропеллерной) мешалкой внутри циркуляционного стакана и с открытой турбинной мешалкой, расположенной под циркуляционным стаканом. [c.638] Аппарат с винтовой мешалкой внутри циркуляционного контура выполнен в виде сосуда 2 с отношением высоты к диаметру ЫО = 5... 10 (рис. 6.4.7, а). Внутри сосуда установлен циркуляционный стакан 3, диаметр которого рассчитывается из условия равенства площадей сечений стакана и кольцевого зазора, образованного им со стенками сосуда. Нижняя часть стакана имеет уменьшенное сечение, и в ней размещены винтовая мешалка 4, выполняющая роль осевого насоса, и спрямляющие поток устройства. Практика эксплуатации таких аппаратов показала, что в качестве насоса может бьггь использована мешалка с прямыми лопастями, имеющими угол наклона к горизонтали а=15...45°. [c.638] Аппарат наиболее эффективно работает в условиях полного заполнения его обьема газожидкостной смесью, поэтому вывод непоглощенного газа и жидкости осуществляется через верхний штуцер, соединенный с сепаратором 1 газожидкостной смеси. [c.638] Конструктивно аппарат с одним циркуляционным стаканом может быть выполнен объемом до 20 м . При установке в одном сосуде нескольких параллельно работающих стаканов с перемешивающими устройствами объем аппарата можно увеличить до 100 м , что позволяет существенно снизить удельную мощность перемешивания (МК ). Например, в аппарате с тремя стаканами она может бьггь уменьшена на 40 %. [c.638] Если в реакции участвуют газы с возможным образованием взрывоопасной смеси, аппарат с циркуляцией газожидкостной смеси является одним из наиболее надежных устройств. Внугри аппарата не образуется больших объемов газов со взрывоопасной концентрацией, так как апп ат полностью заполнен газожидкостной смесью. В верхней части сепаратора опасная ситуация может быть устранена за счет непрерывной продувки его азотом. [c.639] Аппарат с турбинной мешалкой в циркуляционном контуре конструктивно отличается от рассмотренного тем, что турбинная открытая шестилопастная мешалка (рис. 6.4.7, 6) с первичным газораспределителем (барботером) размещена под циркуляционным стаканом. [c.639] Основным дополнительным элементом таких аппаратов является стационарный струйный диспергатор (рис. 6.4.8), в который жидкость подается выносным циркуляционным центробежным насосом, а газ подсасывается за счет инжекционного эффекта или вводится принудительно. Струйный диспергатор можно встроить как в барботажную колонну, так и в барботажный газлифтный реактор. Если реактор работает при давлении, близком к атмосферному, то струйный диспергатор может сообщить газу энергию, достаточную для проведения барботажа газа. [c.639] В рассматриваемых аппаратах объем, занимаемый газожидкостной смесью, можно разделить на две области. В активной области А диспергирование газа происходит за счет кинетической энергии струи жидкости. При высокой скорости диссипации энергии в обьеме активной области пузырьки газа могут достигать размеров 1 мм. Соответственно в этой зоне апп ата образуется система пузырей с большой удельной площадью поверхности контакта фаз газ - жидкость. [c.640] Из активной области газожидкостная смесь перетекает в барботажную область Б, в которой происходит всплывание газовых пузырей. В этой зоне основную роль играют гравитационные силы, диссипация энергии значительно. ниже. Здесь происходит укрупнение газовых пузырей до 2...5 мм (главным образом, за счет их коалесценции) и соответственно - уменьшение удельной площади межфазной поверхности. [c.640] Струйные газожидкостные аппараты не уступают по интенсивности массопереноса системам с механическими мешалками. При этом они не содержат пофуженных в жидкость подвижных устройств и сложного привода, что существенно повышает их эксплуатационную надежность и ремонтопригодность. [c.640] Вернуться к основной статье