158595. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázok és folyadékok érintkeztetésére, valamint a folyadékok és az esetleg bennük levő szilárd részecskék keverésére

3 158595 4 Eljárásunk lényege, hogy a folyadék befogadására alkalmas edénybe helyezett, a folyadékba merülő függőleges tengelyű csövek segítségével egyenletiesen elosztott folyadékoszlopokat hozunk létre és ezen folyadékoszlopok •egy részébe — a készülék keresztmetszetének legalább 10%-át, célszerűen 30^—70%-át elfoglaló folyadékoszlopba — az oszlopok alsó vége közelében vezetjük be az érintkeztetni kívánt gázokat. Ezáltal a gázzal átjárt folyadékoszlopok és a környezetük között függőleges irányú, egyenletes folyadék-cirkuláció alakul ki. Célszerűen választott csövek és csőelrendezés segítségével 30—40 %-os szivattyúzása hatásfok biztosítható, és ezáltal 0,5—1,5 m3

levegő/m

3 folyadéktérfogat/pere levegő adagolásával a tartályban levő folyadék percenként többször is megfordul. A csövek méretezésével biztosítjuk, hogy az alul bevezetett gázbuborékok a csövek felső végén is buborék formájában érintkeznek a folyadékkal és ennek hatására, valamint a folyadék gyakori körülfordúlása következtében intenzív anyagátadást érünk el. Anyagátadás nem csak a felfelé áramló folyadékoszlopokban történik, hanem a lefelé áramló folyadékokban is folytatódik. A folyadékban diszpergált apró buborékokat ugyanis a lefelé áramló folyadék magával ragadja, közben azonban a buborékok lemaradnak, ami az anyagátadásra különösen előnyös. Eljárásunk megvalósításához nem szükséges keverő berendezés, és ezáltal annak beruházási és üzemeltetési költsége is elmarad. Az érintkeztetni kívánt gázok nyomását keverésre is jó hatásfokkal hasznosítjuk, és így külön energia felhasználása nélkül kielégítő és egyenletes keverést érünk el. Ezenkívül a keverés sokkal kíméletesebb, mint mechanikus keverők alkalmazása esetén, ami pl. mikrobiológiai folyamatoknál kedvező hatású. Eljárásunk további előnye, hogy a keverős tartályreaktorbkkal ellentétben a találmányunk szerinti .berendezésben jelentős koneentrációváltozást lehet elérni. A felfelé áramló gázok hatására létrejövő függőleges áramlás mértéke ugyanis, :

— a készülék nagyságától és geometriai jellemződtől függően — több százszorosa is lehet a készülék célszerűen választott pontjain folytonosan betáplált és elvezetett fölyadékmennyiség által meghatározott vízszintes áramlásnak. Ez a viszonyszám érzékelteti a készülékben kialakuló áramlásokat és aránylag kis vízszintes távolságoknál is — pl. egy duplikátar belsejében — jelentős koncentrácíóváltozást tesz lehetővé. Eljárásunk szerint a gáz — folyadék érintkeztetés és a keverés hatásosságát az adagolt gáz mennyiségével egyszerűen lehet szabályozni. Ismeretes, hagy a ibuborékok •keletkezésekor és kiválásakor az anyagátadás a felületek változása következtében sokkal kedvezőbb, mint a buborékok áramlása közben. Eljárásunk szerint a büborékképződés és — kiválás gyakran ismétlődik a csőreaktorokhoz viszonyítva sokkal rövidebb csövek párhuzamos elrendezése következtében; ugyanakkor lényegesen nagyobb koncentrációváltozás érhető el keresztirányban, tehát a folytonos üzem előnyei is jobban érvényesülnek. A . buborékok keletkezésével és kiválásával együtt járó kedvező hatást pulzálás alkalmazásával még tovább fokozhatjuk. Eljárásunk különböző fajsúlyú és lefelé áramlás közben fajsúly szerint elváló folyadékok keverésére és gázzal való érintkeztetésére is alkalmas. Ebben az esetben a gázfouborékokait a keverendő, különböző fajsúlyú folyadékok számának megfelelően több magasságban kell a folyadékokkal elkeverni. A legkönnyebb folyadékot a legalsó, a legnehezebb folyadékot pedig a legfelső gázbuborék-adagolóhoz kell vezetni. A különböző fajsúlyú folyadékok függőleges áramlásának miértékét az egyes folyadékok fajsúlya, a hozzájuk rendelt gázbevezetés magassága és az egyes buborékadagolókon átvezetett gáz mennyisége 'együttesen határozzák meg. Az eljárással megvalósítani kívánt folyamathoz szükséges hő átadására elsősorban a folyadékot tartalmazó edény alja alkalmas, ugyanis ezen a helyen intenzív és egyenletes hőátadást lehet (biztosítani. Az edény oldalán elhelyezett hőátadó felület elsősorban therraosztálásra szolgál. Ezenkívül az edény belsejében csőkígyókat' lehet elhelyezni, ill. a foryadékoszlopofcíat határoló csövek falát is duplikálni lehet. Gyakran előnyös, ha a folyadékok és/vagy gázok melegítését, vagy hűtését a készülékbe való belépés előtt végezzük. Az eljárással megv.alósí|tiani kívánt folyamatokhoz szükséges túlnyomás, vagy vákuum egyszerű eszközökkel biztosítható, mert a berendezés nem tartalmaz mozgó alkatrészeket és ezért nincsenek tömítési nehézségek. 10 15 4U 45 E0 55 60 Folytonos üzemben 'az adagolt gáz mennyiségével nemcsak az érintkeztetés és keverés hatásosságát, hanem a függőleges és vízszintes .. áramlás mértékére jellemző sebesség-vektorok arányát is szabályozni lehet. Ezenkívül a sebesség-vektorok arányát a készüléken átvezetett folyadékok mennyiségével is szabályozhatjuk. Folytonos üzemiben a gázok és folyadékok ellenáramú, vagy egyenáramú érdntkeztetése is lehetséges a készüléken belül megvalósított kaszkádwkaposolással. Ennek érdekében a folyadékoszlopokat célszerűen több csoportra osztjuk és az első csoporton áthaladt gázokat a következő csoportba vezetjük, és így tovább. "° Az egyes csoportok között a készüléken kívül elhelyezett fúvó biztosítja az ellenállások legyőzéséhez szükséges nyomáskülönbséget. Az egyik csoportból a másikba szállított gázmenynyiséget célszerűen úgy szabályozzuk, hogy a ^. folyadékoszlopok feletti gázterek nyomása közel azonos légyen.