ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Барботажные аппараты с инжектированием и диспергированием газа струями жидкости из "Машиностроение Энциклопедия Т IV-12 " 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] Наиболее эффективными для диспергирования газа в жидкости считаются открытые турбинные мешалки с прямыми или изогнутыми лопастями при соотношении диаметров мешалки и аппарата D, равном 0,2... 0,3. [c.637] Газораспределитель (барботер) выполняют в виде горизонтально расположенного тора или кольцевого открытого снизу желоба с равномерно распределенными и обращенными вверх отверстиями. Диаметры отверстий dg = = 2...5 мм при шаге размещения t 2do- 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 I 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 площадь 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 могут 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 LID = 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 размешены 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 объема 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 (МКж). Например, в аппарате с тремя стаканами она может быть 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. Внутри аппарата не образуется больших объемов газов со взрывоопасной концентрацией, так как аппарат 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 щестилопастная мешалка (рис. 6.4.7, 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 объеме активной области пузырьки газа могут достигать размеров 1 мм. Соответственно в этой зоне аппарата 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 межфаз-ной поверхности. [c.640] Струйные газожидкостные аппараты не уступают по интенсивности массопереноса системам с механическими мешалками. При этом они не содержат погруженных в жидкость подвижных устройств и сложного привода, что существенно повышает их эксплуатационную надежность и ремонтопригодность. [c.640] Вернуться к основной статье