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 mókát vezethetünk be. Természetesen ezeket az el- és hozzávezetést biztosító eszközöket - szükség esetén többet is - csak adott esetben helyezzük el a 14 és/vagy a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körökben. Az 1-3. ábrán bemutatott találmány szerinti berendezéseknek a 4. ábrán bemutatott kiviteli alakjánál a 14 és/vagy a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körben recirkuláló fázis(ok) anyagárama a 17 Venturi-csőszerű szűkületben jut vissza a 3 áramlási csőbe. A szűkületi keresztmetszet - az ábrán szaggatott vonallal jelzett - változtatásával és/vagy a szűkületben az áramlási sebesség változtatásával a szívás nagyságát és ezáltal a 14 recirkulációs körben áramló fázisok sebességét, illetve mennyiségét szabályozhatjuk külön szivattyú beiktatása nélkül A 17a szaggatott vonallal jelzett szűkületet a csőfal áramlási keresztmetszetet szűkítő elemeivel vagy az áramlási keresztmetszetet szűkítő betétekkel hozzuk létre. Természetesen több ilyen betétet elhelyezve, majd ezek közül egyet vagy többet eltávolítva, a betétek segítségével bővíteni is tudjuk az áramlási keresztmetszetet A találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazását példákon mutatjuk be. 1. példa Az 1. ábra szerinti berendzésben vagy annak a 2. ábra szerinti kiviteli alakjánál az 1 szabályozószelepen keresztül 1 m3/h mennyiségben vizet vezetünk és a 2 szabályozószelepen keresztül 250 kg/h mennyiségben cseppfolyós ammóniát expandáltatunk a 3 áramlási csőbe, ahol ez utóbbi ammónium- hidroxid alakban oldódik. Az expanzió és az oldóidás bruttó hőszínezete felmelegíti az áramló rendszert, ennek következtében, valamint az oldódás időszükséglete miatt a 3 áramlási csőnek a 2 szabályozószelephez közeli szakaszában ammóniagáz is keletkezik. A gázos rendszert a 4 rövid - pl. néhány statikus keverőelemből álló - statikus keverőn vezetjük át és ezáltal egyenletesen diszpergáljuk. Példánkban a vízhűtéses, köpenyes 3 áramlási cső 50-60 mm átmérőjű és az 5 és a 6 keverési szakasz együttesen 25-35 m hosszú (függőleges cső, koncentrikus vagy vízszintes csövekből álló, U-csövekkel illesztett csőkígyó, stb.). Az első 5a keverési szakasz 5 m hosszú, benne egymást érintően helyezkednek el a statikus keverő elempárok, a következő 5b keverési szakasz 7-8 m hosszú, benne a statikus keverő elempárok egymástól való távolsága 1 m. A 3 áramlási cső maradék részében a 6 keverési szakaszban a statikus keverő elempárok egymástól 2 m távolságra vannak. Az 5a, 5b és a 6 keverési szakaszt egymástól néhány méter távolság választja el. Az 5 keverési szakaszban a felmelegedés miatt keletkezett ammőniagáz térfogatával megnövekedett térfogatú rendszer megnövekedett áramlási sebességgel áramlik, áthaladása során finom diszperzió keletkezik és az erős keveredés miatt jelentős a köpeny hűtő hatása. A hatékony hűtés következtében az áramló rendszer lehűl, az ammóniagáz egy része oldódik, a gáztérfogat, ezzel együtt az egész rendszer térfogata és áramlási sebessége csökken. A 3 áramlási cső végén gázfázis már nincs jelen, az ammóniagáz már teljesen oldódott. A 3 áramlási csőben az áramló gáz-folyadék fázis arányának, összmennyiségének, áramlási sebességének, hőmérsékleti gradienseinek, a 4 statikus keverő, valamint az 5a, 5b és a 6 keverési szakaszok helyzetének megfelelő rezonanciapont ismert módon beállítható, a kialakult önlengés hatására a gázretenció és a fázisérintkezési felület nagysága optimális (maximális) értéket vesz fel. A rendszer azonban a rezonanciapontból vagy annak közeléből a műveleti technológiától független változások, - pl. a belépő víz hőmérsékletének változása reggel 6 és déli 12 óra között, a légnyomás változása, stb. - vagy a technológiától függő változások - pl. a készítendő ammóniaoldat mennyiségének vagy töménységének a változása, stb. - hatására hoszszabb-rövidebb idő alatt kimozdul. A rezonanciapontot és az önlengést a) a köpenyben áramló hűtővíz mennyiségének a változtatásával, (melynek hatására változik a 3 áramlási csőben áramló diszperz rendszer hőmérséklete - következésképpen a gáz-folyadék fázisarány és az áramlási sebesség), b) az 5a, 5b és/vagy a 6 keverési szakasz helyzetének a megváltoztatásával (a keverési szakaszok egymástól való távolsága jelentősen, pl. 50-60%-kal is változ-*hat), " c) a keverési szakaszok összekapcsolásával vagy egy- ' mástól való eltávolításával, d) a 7 és/vagy a 8 recirkulációs körben a recirkulációs*' áramlás megindításával vagy a recirkuláltatott* mennyiség változtatásával (hatására változik a 3- áramlási csőnek a recirkulációs cső által behatárolt ' szakaszán az áramlási sebesség és a hőmérséklet - példánkban a 3 áramlási cső hidegebb szakaszáról vezetünk vissza folyadékot egy melegebb szakaszába) állítjuk helyre. A viszaállítást automatizálhatjuk is, pl. a d) esetbeni recirkuláció esetében a hőmérséklet érzékelésén alapuló módon. 2. példa A 3. vagy az azt módosító 4. ábra szerinti berendezésben a 3 áramlási cső átmérője 150 mm, hossza 6-7 m. A 4 keverési szakasz hossza 1,5 m, az 5 keverési szakasz hossza 0,9-1 m, a két keverési szakasz egymástól való távolsága 1,5 m, a 6 keverési szakasz hossza 1 m, az 5 keverési szakasztól való távolsága 0,5 m. Az 1 szelepen óránként 5,7 t 57 tömegszázalékos salétromsavat, a 2 szelepen óránként 0,75-0,81 ammóniagázt vezetünk be. A 14 recirkulációs kört egymást érintő statikus keverőkkel láttuk el. A16 szelepen óránként további 0,2-0,3157 tömegszázalékos salétromsavat vezetünk be az ammóniaoldat pontos semlegesítése céljából és így a 15 szintszabályozó csövön semleges kémhatású ammónium-nitrát-oldat távozik, melyet ismert módon tovább kezelünk. A 3 áramlási csőben az önlengést a rendszernek a rezonanciaponttól való eltávolodása esetén a 14 és szükség esetén a 7 és 8 recirkulációs körökben recirkuláltatott folyadék mennyiség-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
