197853. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd szemcsés és/vagy darabos anyag és/vagy kolloid szemcsék által alkotott rétegben kis sebességgel áramló folyadékok egyenletes eloszlatására
197853 Az egyenletes, illetve egyenetlen folyadékeloszlatás törvényszerűségeit számos műveleti egység tanulmányozásánál elemezték (pl. CRINE, M., ASUA, J. M„ L’HOMME, G.: Chem. Eng. Journal, 25, 183—190, 1982; KUZNYECKIJ, R, Sz.: Zs. prikladnoj himíí, 56, 10, 2266—2270, 1983). A probléma elméleti vizsgálata mellett számos gyakorlati megoldás is ismeretes a szakirodalomból. Allóágyas katalitikus reaktorokba bevezetett gőzök és/vagy folyadékok egyenletes eloszlatására speciális nyílásokkal ellátott csőhálózatot alkalmazó megoldást ismertet például a 4 229 388. ljsz. US szabadalmi leírás (H. LIGNELL, 1980). Az ilyen típusú módszerek a perkolációs eljárásnál azonban csak fenntartásokkal alkalmazhatók, mivel a szilárd anyag szemcséi a folyadékeloszlató rendszer csöveit és nyílásait könnyen eltömhetik. Robosztusabb megoldást ismertet a 4 285 910. ljsz. US szabadalmi leírás (A. B. KENNEDY, 1981), amelynél a réteg tetején, illetve alján elhelyezett szabályos testek — gömbök, kúpok — segítik elő a folyadék egyenletes eloszlatását. Természetesen a folyadék bevezetéséről ebben az esetben külön kell gondoskodni, és a réteg alján ejhelyezett testek körülményessé teszik a rétég ürítését. Elsősorban tökéletes oszlopba felülről kis sebességgel beadagolt folyadékok eloszlatására’alkalmazható a 4 444 69.6 ljsz. US szabadalmi leírásban ismertetett berendezés (S. M. HARPER, B. G. HAWKINS, 1984.). A folyadékeloszlatás bizonyos mértékig egyenletesebbé tehető a folyadék zónánként külön-külön megvalósított szabályozott beadagolásával. Ebben az esetben a réteg alját, illetve a rétegtartó alátét alatti térrészt terelőlemezekkel vagy egyéb módon zónákra osztják, és külön szabályozzák az egyes zónákba beadagolt folyadék mennyiségét. Rétegtartó alátét alkalmazása nélkül a bevezetékek eltömődhetnek, és a készülék ürítése problematikus. A rétegtartó alátétek viszont különösen a kis szemcseméretü, pasztaszerü anyagok perkolációjánál ipari körülmények között üzembiztosán nem használhatók. Egy további lehetőséget jelenthet a réteg alján.alkalmazott mechanikus energiaközlés, amely vibráció vagy mechanikus keverés lehet. Ez a megoldás azonban elsősorban fluidizált rétegek esetén alkalmazható (pl. BEBER, O. L. et alii: USP 2 856 273. (1958)). A találmány feladata, hogy szilárd szemcsés és/vagy darabos anyag és/vagy kolloid részecskék által alkotott rétegben legalább megközelítően egyenletesen eloszlatott, keveredésmentes és dugószerű folyadékáramlást biztosító megoldást szolgáltasson, amely szükségtelenné teszi dugulásra hajlamos, különleges folyadékelosztó konstrukciók vagy rétegtartó alátétek alkalmazását, a folyadékáram zónánkénti külön-külön történő szabályozását, valamint a réteg alján mechanikus energia bevitelét 3 A találmány az alábbi felismerésen alapszik: valamely szilárd szemcsés anyag által alkotott rétegben a szemcseméret-különbözőségek miatt mindig vannak inhomogenitások, vagyis kisebb és nagyobb ellenállású tartományok. A kis szemcsék a kisebb ellenállás irányában könnyebben elmozdulnak, beékelődnek a nagyobb szemcsék közé, miáltal a folyadék-részáramok pályái még tágadba, nagyobbá, vagyis szabadabbá válnak; ez azt jelenti, hogy a csatornaképződési folyamat mintegy önmagát erősíti. Amennyiben a rétegen átvezetett folyadék technológiai főirányára keresztirányban a réteg belsejében olyan fluktuáló segédáramokat vezetünk ki és be, amelyek időben szabályosan vagy sztochasztikusan váltakozva ismétlődnek, és sebességük, illetve mennyiségük is helyileg (térben) vagy/és idpben változik, az átvezetett folyadék egyenletes elosztása vagy újraelosztása, a közelítőleg dtigószerű áramlás pusztán az ilyen segédáramokkal biztosítható. Más szóval: az áramlás eloszlatásának egyenletességét tudatosan alkalmazott „egyenetlenségeknek" a folyamatba vitelével, a „keveredesmentes" dugószerü áramlást tudatosan alkalmazott — korlátozott — keveredés előidézésével érjük el. A keresztirányú segédáramokkal — vagyis magával a folyadékkal — ugyanis a rétegszerkezet állandóan (célszerűen véletlenszerűen) ismétlődő megbontását idézzük elő, miáltal — „in situ nascendi"—eleve a csatornák kialakulásának, illetve keletkezésének a lehetőségét küszöböljük ki. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amely folyadék szilárd szemcsés és/vagy darabos anyag és/vagy kolloid részecskék által alkotott rétegen (tölteten) egyenletesen, vagy lényegében egyenletesen eloszlatva, dugószerü, vagy azt megközelítő áramlással, csatornaképződést meggátló módon történő átvezetésére szolgál, és amely eljárásnak az a lényege, hogy magát a rétegben lévő folyadékot a réteg legalább egy, előnyösen az alsó tartományában a folyadék átvezetési technológiai fő-áramlás- Pányára keresztirányban időben váltakozva ismétlődően a rétegbe be- és onnan kiáramoltatjuk, miáltal az adott tartományban váltakozó irányú és a technológiai fő-áramlásirányban mozgó folyadék sebességét előnyösen nagyságrenddel vagy -rendekkel meghaladó sebesség-összetevővel rendelkező segéd-folyadékáramlást idézünk elő. Adott esetben a rétegen az azt alkotó szilárd anyaggal, vagy annak valamelyik komponensével fizikai vagy/és kémiai kölcsönhatásba lépő komponens (eke) t tartalmazó folyadékot vezetünk át. Általában — az adott esetben szilárd anyagot is tartalmazó — folyadék-segédáramokat legalább egy, a töltetet tartalmazó téren kívüli, vagy e térben elhelyezkedő tér-4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
