179046. lajstromszámú szabadalom • Statikus keverő eljárás és berendezés
9 179046 10 A találmány szerinti berendezés működésekor a berendezés és elemei mozgást nem végeznek. A berendezésen általában legalább két szöget áramoltatunk keresztül, de ez a legalább két közeg lehet anyagát tekintve azonos is, ebben az esetben valamely fizikai jellemzőben (pl. hőmérséklet) van eltérés. Az ábrákon általában csak két közeget ábrázoltunk A és B jelöléssel. Az A és B közeg a nyilak irányában áramlik be a berendezés külön-külön térrészeibe és a berendezést a másik végén teljesen elkeveredett AB közeg hagyja el. A találmány szerinti eljárás és a berendezés alkalmazását példákon világítjuk meg. 1. példa A találmány szerinti berendezésbe 25 °C hőmérsékletű 4 térfogat% ammónia tartalmú levegőt és 20 °C hőmérsékletű 0,05 kmól/m3 koncentrációjú ammóniaoldatot vezetünk be légköri nyomáson. A berendezésből 0,8 térfogat% ammónia tartalmú levegő valamint 0,25 kmól/m3 töménységű vizes ammónia oldat távozik. A találmány szerinti berendezésben a belépő vizes oldat 1 mennyisége az anyagmérleg szerinti Imin elméleti érték 1,3-szorosa, a Ac közepes hajtóerő = 2 100 Pa és a ß anyagátadási tényező értéke v = 2m/s gázsebesség esetén 1,7-1,75 kmól/m2 h. A kilépő gáz hőmérséklete 25 °C, a kilépő vízé 21 °C. Raschig gyűrűs tölteten azonos körülmények között a belépő oldat mennyisége 1 = 2,17 liter/mjn, a közepes hajtóerő Äc = 1400 Pa, az anyagátadási tényező v = 2 m/s gázsebesség esetén ß = 0,9-1 kmól/ /m2h, a kilépő gáz hőmérséklete 32 °C. Sulzer betétes berendezésben szintén azonos körülmények között 1 = 1,6 literTMin, Ac = 1700 Pa, ß = 1,2 kmól/m2h, tgázki = 31-32 C. Állandó oldat- gázelegy térfogatáramok esetén végezve az összehasonlítást a >p elnyeletési tényező értéke a fentiekkel azonos belépő koncentrációk, hőmérséklet és nyomás esetén Raschig gyűrűs töltéses berendezésben <^ = 75—76% Sulzer betétes berendezésben \p - 84—85% a szabadalom szerinti berendezésben y = 91 -92% 2. példa Két vagy három tartályból származó Q = 920- -940 kg/m3 sűrűségű, 17= 17-18 cP viszkozitású hengerolajak homogenizálását pl. az 1., 5. vagy 9. ábrának megfelelő találmány szerinti berendezésben végezzük, amelyben a válaszfalak elrendezése pl. a 2. vagy 3. ábrának megfelelő. Adott homogenitás elérésére üres csővezetékben történő keveréssel 5 W teljesítmény szükséges adott anyagmennyiség esetén 1 m csőhosszra, az USP 3 286 992 lajstromszámú amerikai szabadalomnak megfelelő statikus keverő berendezésben, 1—1,1 W az 1 m csőhosszra eső teljesítményszükséglet, míg a példa szerinti berendezésben 0,7 W/m a teljesítményszükséglet. 3. példa Kozmetikai kenőcs előállítása céljából stabil emulziót képezünk valamely 7? = 1,1 cP viszkozitású 30 C hőmérsékletű vizes fázisból, egy más p = 70 cP viszkozitású, 70 °C hőmérsékletű zsíros fázisból és egy szobahőmérsékleten szilárd adalékanyagból, amelyet 90 °C-on olvadt állapotban keverünk be. Az olvadék viszkozitása ezen a hőfokon 138 cP. Az emulzióképzést pl. a 13. ábrának megfelelő találmány szerinti berendezésben végezzük, a válaszfal elrendezés pl. a 4. ábra szerinti. A mennyiségi arányoknak megfelelően az első, harmadik és ötödik szektorban, illetve a második, negyedik és hatodik szektorban a vizes illetve zsíros fázist vezetjük be. Azonos homogenitású és stabilitású emulzió képzéséhez 4 m hosszú üres csőben Re = 1000 elérése szükséges, az USP 3 871 624 lajstromszámú amerikai szabadalomnak megfelelő berendezésben azonos csőhossznál Re =10—20 érték elérése elegendő, míg a példa szerinti berendezésben Re = 6-10 értéket kell elérni. Azonos Re = 1000 értékű Re szám alkalmazása esetén a 4 m üres csőhosszal szemben a találmány szerinti berendezés használata esetén 0,8—1 m csőhossz elegendő. Azonos hatás érhető el a példa szerinti berendezés használata esetén 8—10 elemmel mint pl. az USP. 3 918 688 lajstromszámú amerikai szabadalom szerinti berendezés használata esetén 10—12 elemmel. Re = 1000 érték esetén a hőátadásra jellemző Nu szám üres csőben Nu = 6—7, az ismert statikus keverőknél Nu = 30, míg a példabeli berendezésben Nu = 36-40. 4. példa 50%-os vizes acetonból az acetont klór-benzollal extraháljuk pl. a 7. 8. vagy 14. ábrának megfelelő találmány szerinti berendezésben 0,1-1,3 cm/sec közötti áramlási sebességgel. Az aceton koncentráció kilépéskor 20%. Raschig gyűrűvel töltött oszlopon az anyagátadási tényező értéke 0,5-1,0 cm/s, a példa szerinti berendezésben pedig 2,2-5,6 • 1CT J cm/s. Az utóbbi érték pl. a 14. ábra szerinti berendezésben érhető el. 5. példa All. ábrának megfelelő találmány szerinti berendezésben 0,5-2 m/s áramlási sebességgel víz áramlik. Az ábrán fel nem tüntetett külső köpenyben vízgőzt áramoltatunk 5-10 m/s sebességgel. Hagyományos cső-a-csőben rendszerrel k = 200-600 kcal/m2h°C hőátadási tényező érhető el, az ismert statikus keverő berendezésekkel k = 1000-1200 kcal/m2 h°C értékek valósíthatók meg, míg a példa szerinti berendezésben k= 1200—1500 kcal/m2h °C mérhető. A berendezésben vízgőzt, a külső köpenyben levegőt áramoltatva, bordás hőcserélőn k=10—50 kcal/m2 h°C hőátadási tényező érhető el, az ismert 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
