154303. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hő- és anyagátadás javítására főleg vegyipari folyamatoknál

3 154303 4 lés szempontjából rendkívül fontos. (Ullmann I. k. 7750.). E keverőberendezések hajtására általában háromfázisú aszinkron motort alkalmaznak, a keverő fordulatszáma pedig, a viszkózus periódusra való tekintettel, igen alacsony. Kb. 3—9 ford./perc). Mivel a fordulatszámot és a motor teljesítményét a fellépő legnagyobb igénybevételre méretezik, ez azt jelenti, hogy a viszkózus állapottól eltekintve (előtt és után) a száraz por, valamint homogén folyadék (esetleg szuszpenzió) keverésekor a fordulatszám — ezzel a hő- és anyagátadási tényező — igen alacsony értéket vesz fel. A technológiai folyamat ideje hosszú, a villanymotor sincs kihasználva. Ügy találtuk, hogy a vegyipari folyamatok — köztük pl. az oxikarbonsavak előállításának hő-, és anyagátadási tényezőjét — jelentősen javíthatjuk és a technológiai folyamat idejét csökkenthetjük a szabadalom tárgyát képező eljárással, melynek lényege, hogy a technológiai folyamat során fellépő pillanatnyi nyomatékigénynek megfelelően a mozgatóberendezés sebességét — ezzel az anyag-, és/vagy hőátadási tényezőt az alkalmazott hajtómotor teljesítményhatárain belül optimális értékre állítja be. Az eljárás megvalósítható többek között azzal is, hogy a mechanikai mozgatóberendezés hajtását hidrodinamikus nyomatékváltó közbeiktatásával oldjuk meg. Eljárásunk azon a meggondoláson alapszik, hogy a folyamat összideje részidőkből áll, melyek folyamán a keverendő anyag halmazállapota és nyomatékigénye más. E részidők aránya olyan, hogy a nagy nyomaték igényű („pasztaszerű", viszkózus) állapot(ok) az összes tört részét teszi(k) ki. Jól alátámasztja ezt a feltételezést Foust: Principles of Unit Operations c. műve is (337. o.). Innen vettük a mellékelt 2. sz. ábrát, mely a keverő teljesítményigényét, valamint a hőátbocsátási tényező változását mutatja a szárítandó anyag nedvességtartalmának függvényében. A 2. diagram függőleges tengelyén a hőátbocsátási tényező (K, Kcal/m2ó C°), illetve a keverő teljesítmény (N, kW) látható, mint a szilárd anyagban levő nedvességtartalom (kg nedvesség/kg nedves anyag) függvénye. Az „1." jelű görbe a hőátadási tényező, a „2" pedig a keverő teljesítményre vonatkozik. Az „a", „b" és „c"-vel jelölt tartományok rendre a folyadék, pasztaszerű, illetve száraz por állapotban jelennek meg. Látható, hogy a hőátbocsátási tényező alig változik, ugyanakkor a halmazállapot a homogén folyadék, viszkózus „paszta", majd pedig száraz por formáját veszi fel. Nyilvánvaló, hogy erőteljesebb keveréssel a por, de főleg a folyadékállapotban a hőátadási tényező jelentősen növelhető. Erre nyújt módot az itt leírt eljárás, mely szerint a kis nyomatékigényű periódusokban (por, folyadék) a keverő fordulatszámát növeljük az alkalmazott hajtómotor teljesítményhatárain belül. Az eljárás lényeges tulajdonsága, hogy folyamatban résztvevő anyagok mozgatásához az időegység alatt közölt energiamennyiség állandó, mert a pillanatnyi (mindenkor fellépő) fordulatszám a pillanatnyi (mindenkor fellépő) nyomatékigény függvénye, mely kapcsolat automatiku-5 san, kezelőszemélyzet beavatkozása nélkül valósul meg. Az eljárás további részleteit a példák ismertetik. 10 Példák: 1. A korábban alkalmazott eljárás: Nátriumfenolát szárazra párolásánál a ned-15 vességtartalom csökkenésével fellép egy közbenső viszkózus „pasztaszerű" állapot, mely a keverőberendezés számára nagy terhelő nyomatékot jelent. Ez a nyomaték a folyadék, ill. végső porszerű állapotok nyomaték-igényének 20 többszöröse. Ezért 2500 1 nátriumfenolát bepárlására 22 kW teljesítményű háromfázisú aszinkron-motort alkalmaznak, mellyel a fordulatszám a készülékben 9 ford./perc, a bepárlási idő kb. 24 óra. 25 A találmányunk szerinti eljárás: A készüléket hidrodinamikus nyomatékváltóval szereltük fel. Azonos töltetsúly és villanymotor mellett a fordulatszám a készülékben a 30 „pasztaszerű" állapotnál 3—5 ford./perc, egyébként az üzemidő túlnyomó részében 10—20 ford./perc között volt. A bepárlási idő 18 órára csökkent, ezáltal üzemidőben és energia költségben kb. 25%-os megtakarítás érhető el. 35 2. Por halmazállapotú fenolszármazékokon végzett Kolbe szintézisnél a reakciótermékek hatására a kevert halmaz viszkozitása ugrásszerűen megemelkedik és ingadozik. Ennek 4Q csökkentése csak a széndioxid nyomásának jelentős növelése útján lenne lehetséges. Kisnyomású technológia alkalmazásával óvatos, lassú szónsav adagolás szükséges, nehogy az alkalmazott villanymotor (1. példa) olvadóbizto-45 sítói, vagy maga a villanymotor leégjen. A találmány szerinti eljárással teljesen biztos a technológia, mivel az ugrásszerű nyomaték növekedés csupán a keverő fordulatszámát csökkenti, esetleg rövid időre (10—20 perc) meg 50 is állíthatja, azonban a hajtómotor áramfelvételét sohasem emeli az üzemszerűen megengedett érték fölé. 55 Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás mechanikai energiát igénylő vegyi és rokonipari folyamatoknál a hő- és anyagátadás javítására, azzal jellemezve, hogy az idő-60 egység alatt felhasznált energia-mennyiséget szabályozzuk, oly módon, hogy azt a folyamat egész időtartama alatt állandó értéken tartjuk, az erő- és munkagép közötti erőátvitelre láncba iktatott önműködő nyomatékbefolyásoló szerv 65 segítségével. 2