169837. lajstromszámú szabadalom • Berendezés folyadékok gázzal való telítésére, különösen fermentációs folyadékok részére

5 169837 6 A találmány szerint a gázmentesítő centrifuga szivattyút követően a szállítóvezetékben gáz előáramoltató szerkezet rendezhető el. Ezzel a gázfúvatással a köráram térfogatát igen intenzív gázcserélő eljárás céljára tehetjük alkalmassá. A teljes folyadékmennyiség részére, ilyen módon a reakció tartályban és az áramlási körben folyamatosan friss gázt adagolhatunk, ami a maximális gázátadást teszi lehetővé. A gázleszívó centrifugál szivattyú után a gáz áramlása csökken, mert az átáramoltatott folyadék sűrűsége kisebb lett és mert a gázleszívó centrifugál szivattyú a folyadékot továbbító nyomást csökkentette. Ezáltal az adott folyadékmennyiség átáramqltatására szükséges energiaigény is csökkent. A találmány szerint az előzetes gázáramoltató szerkezetet megelőzően olyan injektor iktatható be, amelynek hajtóáram-csatlakozásához hajtógáz vezeték csatlakozik, amelynek szívócsonkjához gázvezeték csatlakoztatható, továbbá hogy nyomócsonkja előzetes gázáramoltató szerkezettel van oly módon összekötve, hogy ezáltal egy nagynyomású gáz energiáját az áramoltatás céljára hasznosíthassuk. A folyadékoknak gázzal való telítésekor felszabaduló, gyakran jelentős nagyságú reakció-hőmennyiséget a találmány szerint a szállító vezeték mentén elhelyezett hőcserélővel vonhatjuk el. A találmány szerint a folyadék leválasztó gázelvezető vezetékét a reakciótartály központi gázlevezető vezetékéhez csatlakoztathatjuk. Ha igen jó gázkihasználási határfokot kívánunk elérni, úgy a találmány szerint a reakciótartály központi fáradt-gáz-vezetéket a gáztelítő berendezés friss-gáz-vezetékéhez csatlakoztathatjuk, miáltal lehetővé válik, hogy a reakciótartály folyadék felszínén elillanó gáz vagy pedig a gázleválasztóban levő gáz ismételten — teljes egészében vagy részben — a folyadéknak gázzal való telítésére legyen felhasználható, úgy önműködően gázszívással a gáztelítő készüléken át a reakciótartályba átáramoltatjuk. A találmány szerint a jó hatásokú gázkihasználás céljából egy további kiviteli változatként a berendezést úgy alakítjuk ki, hogy a reakciótartály központi gázlevezető vezetékét a gáztelítő berendezés friss-gáz-vezetékével kötjük össze. Emellett a folyadék leválasztó fáradt-gáz-vezetékét elkülönítve vezetjük. A központi fáradt-gáz-vezeték által elvezetett gázt ismételten — akár teljes egészében, akár csak részben — önműködő gázszívatással a gáztelítő berendezésen át juttatjuk a reakció térbe, az ott levő folyadéknak gázzal való telítésére. Friss gáz szállítását teljesen vagy részben az előzetes gáztelítést végző készülékben, vagy a gáztelítő készülékben végezzük. A fáradt gáz elvezetését a gázmentesítő centrifugál szivattyú végzi. így a fáradt gázt a lehető legteljesebb mértékben hasznosítottuk. A gáztelítő készülék szempontjából előnyösen aknás túlfolyókat használunk. Az aknás túlfolyók előnyösen haránt irányú csőaknából és az aknafejből állnak. A csőakna belépőnyilásán gáz előelosztó szerkezet van elhelyezve, amely több gyűrű, ovális, csepp vagy háromszög alakú gázvezető csatornából van kiképezve. Ezek a gázvezető csatornák a csőakna belépő nyílásának teljes keresztmetszete mentén egyenletesen vannak elosztva. Ezáltal a folyadék és a felszívatott gáz érintkező felületei a csőakna belépő nyílásánál tetszőleges nagyságúra választhatók. Ilyen módon a csőakna teljes hosszúsága — a teljes keresztmetszet mentén — a gáznak a folyadékba való diszperziója céljából rendelkezésre áll. A csőakna kilépő nyílásán teljesen homogén gáz-folyadékáram jelenik meg. Ha a reakciótérként többemeletes szerkezetet alkalmazunk, úgy az alsó aknarészt a találmány szerint 5 hengeres köpennyel látjuk el, amely biztosítja, hogy a folyadék túlnyomó része a reakció tartály alsó részéről is áramoljon. Rendelkezik továbbá beömlő tölcsérrel a hab levezetésére, valamint a belépő nyílás keresztmetszet nagyságának szabályozására szolgáló szervvel. 10 Annak következtében, hogy a reakció tartály alsó részéről a folyadék túlnyomó része áramlani képes, az áramlási viszonyok a felsőbb emeleteken hasonlóképpen alakulnak, mint az alsóbb emeleteken, ahol a gázleszívó centrifugál szivattyú a folyadékot a teknő feneké-15 ről leszívatja. Ezáltal egyrészt a reakció tartályban jobb homogenitást biztosíthatunk, másrészt a gázbuborékok a folyadékban hosszabb időt töltenek. A beömlő tölcsér azt biztosítja, hogy a keletkező habot az alsó emeletre vezethetjük vissza. A belépőnyílás keresztmetszeté-20 nek a belépő tölcsér nyílásánál való állíthatósága azt biztosítja, hogy egyrészt a kiáramló hab mennyisége szabályozható, másrészt az is biztosítható, hogy fáradt gáz, amely a gázzal telített folyadék felszíne fölött található, leszívható legyen, és hogy csak a friss-gáz-veze-25 téken át az aknás túlfolyón keresztül kerülhessen be az alsó emeletre. A találmány szerinti megoldás lehetővé teszi, hogy a folyadékba beviendő gázkomponensek parciális nyomásának értékét és ezzel a gázátadás hajtó erejét jelentősen 30 növelni tudjuk. Emellett a centrifugál szivattyú hidraulikus hatásfokát jelentős mértékben megnövelhetjük. Emellett a találmány lehetővé teszi, hogy az áramoltatott folyadékot előzetesen gázzal telítsük, és ily módon a gáz áramoltatási térfogatot az eddigieknél jobb hatás-35 fokkal hasznosítsuk. Mivel a folyadék áramoltatás térfogata a reakciótartály 25%-át elérheti, a folyadéknak gázzal való telítését jelentősen növelhetjük. Másrészt a találmány szerinti megoldással az önmagában ismert aknás túlfolyóknál lényegesen megjavítottuk a gáz finom 40 diszperzióját a berendezés kimenetén vizsgálva, és a reaktor egész térfogatán belül a homogenitás is lényegesen javult. A találmány szerinti megoldás más megoldásokhoz képest jelentősen nagyobb specifikus gáztelítési sebes-45 ségek elérését teszi lehetővé kis specifikus energia és beruházási ráfordítások mellett. Az alábbiakban összehasonlító táblázatot közlünk a legismertebb és legáltalánosabban használt keringtetős gáztelítő berendezések teljesítmény adataira nézve, amelyeket például szén-50 hidrát-eljárásoknál alkalmaznak. A találmány szerinti köráramos gáztelítés azt a további előnyt is biztosítja, hogy a folyadékba beviendő 55 Gáztelítő berendezés tér—idő kihozatal kg HTS/t ó specifikus energiaigény kWÓ/kg HTS Rieche keringtető berendezés 2...3 0,45... 1,0 60 Waldhof keringtető berendezés 1 ...1,8 0,8 ...2,3 Lefrancois keringtető berendezés 2...3 0,45...0,8 a találmány szerinti 65 berendezés 10...15 0,3 ...0,4 3