181612. lajstromszámú szabadalom • Fluidizációs berendezés, főleg háromfázisú rendszerekhez
7 181612 8 át teszik ki. Felettük kétfázisú (gázbuborék + folyadék) 4 rétegek helyezkednek el. Az I és II egységek felső részén a keresztmetszet mintegy 50%-kal bővül a nagyobb mértékű szemcseáthordás megakadályozása érdekében. A III egység tetején kúpos 5 falszakasszal jelentősebb, 3—4-szeres keresztmetszetbővítést biztosítunk. A szubsztrátum a 6 csonkokon, a gáz(elegy) 7 fúvókákon át áramlik a berendezésbe. A gáz 8 csonkon át távozik és szükség esetén visszacirkuláltatható. A szubsztrátum 9 csonkon át lép ki a berendezésből. Figyelembe véve ezt a tényt, hogy a háromfázisú fluidizációs berendezésekben végrehajtott heterogén katalitikus folyamatok során alkalmazott szilárd szemcsés anyagok rendszerint (0,5—4) x 10 2m ■ s 1 szubsztrátum-sebességgel fluidizálhatók, a megfelelő konverizióhoz szükséges tartózkodási idő biztosítása érdekében szinte minden esetben szükség van a szubsztrátum recirkulációjára. A recirkuláció egyszersmind lehetőséget ad arra, hogy a folyamat hőegyensúlyát egyszerűen, külső termosztálás segítségével biztosítsuk, de a berendezés falán keresztül történő hőátadás vagy a rétegekben elhelyezett hőátadó felületekkel való termosztálás is megoldható. A heterogén katalizátorok (rögzített enzimek) aktivitásának csökkenése rendszerint nem olyan gyors, hogy szükség lenne folyamatos betáplálásukra, illetve elvételükre, valamint rétegről rétegre történő folyamatos áramoltatásukra. Folyamatosan vagy a katalizátor aktivitásától függő időintervallumonként 10 csonkon át száraz állapotban vihetünk be friss katalizátort (rögzített enzimet) a III egységbe, célszerűen (nem ábrázolt) cellás adagolóval. Ha szuszpenzió alakjában kell bevinnünk a szilárd szemcsés anyagot, a folyamatos vagy szakaszos betáplálás 11 csonkon át (nem ábrázolt) szuszpenzióadagolásra alkalmas (pl. perisztaltikus) szivatytyúval történhet. Ugyanez a megoldás, ha 12 csonkon át szuszpenziót (használt katalizátort) távolítunk el az I egységből. A rétegről rétegre történő ellenáramú, szakaszos szuszpenzióáramoltatást a—h szeleprendszerrel lehet megoldani. Ha például a III egységből a II egységbe kívánunk szemcséket juttatni, a h szeleppel meghatározott fojtást állítunk be, majd az f és g szelepek nyitásával a szubsztrátum egy részét a III egység megkerülésével juttatjuk vissza a cirkuláltató szivattyúhoz. A folyadék szilárd szemcséket ragad magával, amelyek az f szelepen átáramolva mércével ellátott, üvegből vagy műanyagból készült 13 tartályban halmozódnak fel. A kívánt szuszpenziómennyiség összegyűlése után az f és g szelepeket lezárjuk, majd az a szelep megfelelő mértékű, valamint a c és d szelep teljes nyitásával a szubsztrátum egy részét az I egység megkerülésével közvetlenül a II egységbe juttatjuk. Az e szelep nyitása után a felette elhelyezkedő szemcsék a II egységbe ülepszenek. A szemcsék beáramlásának befejeződése után az a, c, d és e szelepek zárásával visszaállítjuk a berendezés normál üzemi állapotát. Hasonlóképpen oldható meg a II és I egységek közötti szuszpenziótranszport is. A szeleprendszer felhasználható a berendezés üzemének indításakor, illetve befejezésekor a szilárd szemcsés anyaggal való feltöltésre és leürítésre is. Amennyiben folyamatos szuszpenzióáramoltatásra van szükség, a rétegek közé perisztaltikus szivattyúkat iktatunk be. A 2. ábrán egy olyan, laboratóriumi méretű, háromréteges, folyamatos üzemű háromfázisú fluidizációs berendezést mutatunk be, amely szilárd szemcsés anyag(ok) oldására alkalmazható, az oldódás a gáz- és a folyadékfázis egymásrahatásának eredményeként következik be. A berendezés atmoszferikus nyomáson, 0—150 °C hőmérsékleten üzemképes. Homodiszperz szemcsék bevitelére nincs szükség, pl. durvaőrlésű alapanyag is megfelelő, azzal a kikötéssel, hogy 1,5 x 10 3 m-nél nagyobb szemcséket nem tartalmazhat. Az 1 készüléktest felépítése lényegében megegyezik az 1. ábrán bemutatott készüléktest felépítésével, a rétegtartó és fluidumelosztó elválasztó 2 elemek szerkezete azonos, a folyadék és a gázfázis betáplálása és elvétele is hasonló módon történik. Az alsó I egység keresztmetszete kisebb a középső II egység keresztmetszeténél, és a felső III egység keresztmetszete nagyobb a középső II egység keresztmetszeténél, így ugyanazok a fluidumáramok fokozatosan csökkenő lineáris sebességeket jelentenek az egyes egységekben. A keresztmetszetbővülés miatt a rétegtartó és fluidumelosztó elválasztó 2 elemekhez 14 betételemek csatlakoznak, amelyeknek felfelé szétágazó járatai vannak. Az egységek keresztmetszete pl. úgy is beállítható 129, hogy a 11 csonkon át betáplált durvaőrlésű alapanyag szemcséi közül a (6— 8) x 10 4 m méretűek az I, a (3—5) x 10 4 m méretűek a II és az (1—2) x 10 4 m méretűek a III egységben egyenletesen fluidizáljanak. Ha valamelyik egységben a lineáris fluidumsebesség nagyobb az adott méretű szemcse kihordási sebességénél, a szemcse a 2 elemen át a felső rétegbe áramlik. A kúpos 5 falszakasz keresztmetszete vagyis az áramlási sebesség úgy van méretezve, hogy csak az 5 x 10 ‘5 m-nél kisebb méretű szemcséket hordja ki a készülékből a folyadékáram. A szemcsék mérete így az oldódás során a maximális mérettől 5 x 10 5 m nagyságig csökkenthető a készülékben. Az ennél kisebb szemcsék a folyadékkal recirkuláltatva gyorsan feloldódnak anélkül, hogy a recirkuláltató szivattyú működését megakadályoznák. A tiszta termékoldat pl. a készülék után kapcsolt hidrociklonból vehető el. A berendezés egyszerűen kiegészíthető külső vagy beépített termosztáló elemekkel, a szuszpenziót előállító, betápláló és elvevő szerkezetekkel, ellenőrző és mérőműszerekkel. Az 1. ábrán bemutatott szeleprendszer alkalmazására ezúttal nincs szükség. A 15 szelepeket a készüléknek a 12 csonkon át történő leürítésekor kell kinyitni, ilyenkor a 16 csonkon át vezethetünk mosófolyadékot a készülékbe. Az 1. és 2. ábrán vázlatosan jelölt rétegtartó és fluidumelosztó elválasztó 2 elem egy laboratóriumi méretű berendezésbe szerelhető kiviteli alakját a 3. és 4. ábra szemlélteti. A 2 elem A testén a hossztengelyre szimmetrikus elrendezésben, a készülékkeresztmetszet nagyságától — (1— 8) x 10 3 m2 — függően 1—7 db. B furat vezet keresztül (jelen esetben 4 db), amelyekbe Ventury-szűkülettel kiképzett C betétek vannak behelyezve. A C betétek méreteit — elsősorban a szűkület átmérőjét — úgy kell meghatározni, hogy az elválasztó 2 elem feletti egységen áthaladó gáz- és folyadékáramok olyan lineáris sebességet eredményezzenek a szűkületben, amelynek hatására a gázáram 0,01 m-nél kisebb átlag méretű buborékokra esik szét, de az elem hidraulikai ellenállása nem haladja meg az 500 Pa-t. A szilárd szemcsés anyagnak a háromfázisú rétegből a B furatokba való beülepedését műanyagból készült D szelepek akadályozzák meg, amelyeknek maximális nyitásnagyságát szelepenként 4—4 db E szeleptávtartóval lehet beállítani. A gázfázisnak a szűkület alá történő bevezetésére csavarmentes F dugókba illesztett G fúvókák szolgálnak. Ha az elválasztó 2 elem két egység közé van beépítve, és az alsó egységből kilépő gáz- és folyadékáramot együttesen kívánjuk a felső egységbe továbbvezetni, akkor ezek a B furatok alsó nyílásán át lépnek be a 2 elembe, tehát a G fúvókákra nincs szükség. Ilyenkor az F dugók helyett H vakdugókat alkalmazunk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
