203488. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázfázist is tartalmazó, két vagy több fázisú áramló rendszerek fizikai és kémiai folyamatainak intenzifikálására
1 HU 203 488 B 2 részben radiális irányú áramoltatással a többitől elválasztunk, majd egy vagy több statikus keverési műveletet magában foglaló legalább egy recirkulációs körben egyszer vagy többször reciikuláltatunk. A berendezés lényege, hogy legalább két, egymáshoz képest változtatható távolságú és/vagy (az áramlás útjába helyezéssel vagy eltávolítással, részekre bontással vagy összekapcsolással) változtatható számú statikus keverője (4,5, 6) vagy keverési szakasza és/vagy a statikus keverő(k) vagy keverési szakasz(ok) között az áramlási sebességet változtató eszköze(i) és adott esetben- legalább egy, adott esetben egy vagy több statikus keverőt vagy keverési szakaszt magában foglaló recirkulációs köre (7, 8, 14), mely kívánt esetben egy Venturi-csőszerű szakaszban csatlakozik vissza az áramlási csőbe és/vagy- a statikus keverőket vagy keverési szakaszokat követően elhelyezett, legalább részben radiális irányú áramlást létrehozó eleme(i) és/vagy- a fázisok szétválasztását biztosító tere(i) (10) és/vagy eszköze(i) van(nak) (3. ábra). A találmány tárgya eljárás és berendezés gázfázist is 15 tartalmazó, két- vagy többfázisú áramló rendszerek fizikai és kémiai folyamatainak intenzifikálására a rendszer áramlás közbeni statikus keverésével, valamint változtatható periódusú és amplitúdójú önlengésbe hozásával. 20 Ismeretes, hogy az áramló két- vagy többfázisú rendszerek statikus keverőkkel intenzíven keverhetők, miáltal a fázisok finoman eloszlanak egymásban és az igen erős turbulenciának köszönhetően bensőségesen érintkeznek egymással. A finom eloszlás viszonylag 25 hosszú ideig megmarad, ennek következtében tartósan igen nagy érintkezési felület alakul ki a fázisok között és az intenzív keveredés következtében állandóan megújuló felületi határrétegek a helyi turbulencia növekedésével fordítottan arányosan elvékonyodnak. Az in- 30 tenzív keveredés a fázishatárok felé irányuló transzport-folyamatok sebességét is megnöveli. Mindez lehetőséget teremet a fázisok közti fizikai és kémiai folyamatok intenzifikálására. Számos szabadalmi leírás ismertet intenzifikálást 35 eredményező statikus keverős eljárást, ilyen pl. a 179 046 lsz. HU szabadalmi leírásban található eljárás, mely az áramló rendszert válaszfalakkal legalább két részre bontja és áramlási sebességét váltakozva gyorsítja vagy lassítja. 40 A fázisok közti bensőséges érintkezés akkor is létrejön, ha azok egyike gázfázis. Ez utóbbi azonban maga is erős keverő hatást fejt ki. A gázfázis finoman elosztott buborékai fokozott mértékben hajlamosak arra, hogy nagyobb buborékokká álljanak össze. Ennek késleltetésére 45 a 179 045 lsz. HU szabadalmi leírás olyan eljárást és berendezést ismertet, melynél az áramló, többfázisú rendszert, gázfázis jelenlétében a fenti 179 046 lsz. HU leírásnak megfelelő módon keverik, miközben a rendszert rezonanciapontjába vagy annak közelébe hozzák. A rend- 50 szer önlengésbe jön, melynek hatására a gázretenció a kevert szakaszban megnövekszik és a visszatartott gázfázis tovább marad finom eloszlásban. Az eljárás és berendezés hátránya, hogy az önlengés minden egyes rendszerre külön-külön és csak hosszas és fáradságos kísérle- 55 tezéssel állítható be, és az egyszer már beállított önlengésből a rendszer a fázisarányok, a fázist alkotó komponensek, a hőmérséklet, a nyomás, stb. változásával könnyen kimozdulhat, miáltal a keverés folyamatokat intenzifikáló hatása csökken. 60 A találmány célja olyan eljárás és a megvalósítását lehetővé tévő berendezés kidolgozása, mely a fenti hiányosságokat kiküszöböli és az önlengés, vele együtt az intenzifikáló hatás tág üzemeltetési paraméteihatárok között fenntartható, valamint az önlengés periódusa és amplitúdója tág határok közt változtatható. Az önlengés periódusának a változtatása az optimális intenzifikáló hatás elérése céljából szükséges. Célszerű minél kisebb önlengéi periódusértéket beállítanunk, mivel a lokális hőátadási tényező a fázisok érintkezési idejének a négyzetgyökével közel arányosan változik, és a periódusszám csökkenése növeli az érintkezési időt. Ugyancsak növeli az érintkezési időt a halmazsűrűség növekedése, ami viszont az amplitúdó növelésével érhető el. A találmány szerinti eljárás és berendezés kidolgozása azon a felismerésen alapszik, hogy az önlengés periódusát és amplitúdóját két statikus művelet, illetve szakasz közti idő, illetve távolság változtatásával szabályozhatjuk. További felismerésünk, hogy állandó műveletek közti időtartam, illetve állandó keverési szakaszok közti távolság fennállása esetén az áramlási sebesség, illetve az áramlási keresztmetszet változtatásával hasonló szabályozó hatást érünk el. Adott esetben a sebesség változtatása céljából az áramló rendszer egy részét, legalább egy fázist részben vagy teljes egészében recirkuláltatunk. Ismét további felismerésünk, hogy a kívánt szabályozó hatást érjük el meghatározott időtartamon, illetve szakaszon belül a keverési műveletek, illetve szakaszok számának a változtatásával, pl. ki- és beiktatásával, szét- és összekapcsolásával. A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy az önlengés periódusát és amplitúdóját legalább két statikus keverési művelet közti időtartam és/vagy a lokális és/vagy átlag áramlási sebesség és/vagy a statikus keverési műveletek számának adott időtartamon belüli változtatásával szabályozzuk, mimellett adott esetben a gáz- vagy a diszpergált fázis retencióját és/vagy a fajlagos fázis-határfelület nagyságát is változtatjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja szerint legalább egy folyadékfázist, adott esetben egy vagy több statikus keverési műveletet magában foglaló legalább egy recirkulációs körben, egyszer vagy többször reciikuláltatunk. A találmány szerinti eljárás egy más előnyös megvalósítási módja szerint a statikus keverési műveleteket 2
