198657. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gáznemű anyagnak folyadékba való oldására
3 HU 198657 B 4 nombuborékos rendszerekhez hasonlóan képesek kedvezó méretű buborékokat előállítani) továbbá a berendezésben megvalósítható intenzív turbulencia lehetőséget ad az anyagátadási tényező növelésére. így azon kivül, hogy az injektort elhagyó buborékoszlopból a gáz hasonló körülmények között oldódik be a folyadékba, mint a finombuborékos rendszernél, jelentős beoldódás magán a berendezésen belül is elérhető. Kezdetben önbeszivó injektorokat alkalmaztak, ezek a berendezések azonban a gáz beszlvásához sok energiát használtak, ezért energetikai hatékonyságuk alacsony maradt. Kővetkező lépésként az injektor gázszállitását gázszállító gépre bízták, az injektort lényegében a gáz diszpergálására használták. Az alkalmazás során kiderült, hogy elhagyható a hagyományos injektoroknál meglévő hosszú diffúzor, mert a folyadéksugár igen rövid szakaszon gyakorlatilag telítődik a gázzal, Így feleslegesen áramlik együtt a diffúzorban a két fázis, mert az abszorpciós sebesség koncentrációkülönbség oldaláról annyira lecsökken, hogy - a kedvezó turbulencia - és felületviszonyok ellenére - gyakorlatilag leáll az abszorpció. További gázbeoldódás csak az injektort követően történik, amikor a gáz-folyadék elegy új folyadéktömeggel keveredik. Ezt a felismerést tükrözi a DT-AS 2 166 595 számú szabadalmi leírás, mely egy diffúzor nélküli injektort ismertet. A találmány szerinti berendezés hátránya, hogy az injektort elhagyó gáz-folyadék elegy számára nem biztosit megfelelő bekeveredési körülményeket az injektort körülvevő nyugvó folyadékba, és így nem használja ki a nagysebességű gáz-folyadék elegy hidrodinamikai potenciálját, azaz az elegy nagy energiája jórészt a buborékok eloszlatására fordítódik anélkül, hogy a kilépéskor meglévő intenzív turbulenciát felhasználva kedvező feltételeket teremtve a további, eloszlatás előtti gázbeoldásra. Ezen a hátrányon javít a DT-OS 2 634 494 számú szabadalmi leírás szerinti megoldás. Ebben olyan injektor van ismertetve, amelynek keverőcsőve a folyadékfúvóka felé eső részén kör alakú, a másik vége viszont elnyújtott téglalap szelvényű. Ezzel a megoldással az injektorból kiáramló gáz-folyadék elegy nagyobb felületen érintkezik és ezáltal hatásosabban keveredik a nyugvó folyadékkal, de a nagysebességű elegy hidrodinamikai potenciálja még Így Bines kihasználva kellő mértékben. Energetikai hatékonysága - főleg nagy folyadékmélységeknél - ennek ellenére kedvező. A DT-AS 2 400 416 számú szabadalmi leírás más elven megkonstruált berendezést ismertet. A berendezés kettős folyadék-gáz fúvókéval van ellátva, nincs keverőcsöve, hanem a két fúvóka egy úgynevezett impulzuscserélő csőbe dolgozik, ahová az injektor körüli térből nyugvó folyadékot is beszív. A nagysebességű folyadéksugár és a kis sebességű beszivott folyadék között & bejuttatott géz apró buborékokra oszlik. Az impulzuscserélő csőben a kedvező turbulenciaviszonyok miatt a nagy fajlagos felület mellett nagy anyagátadási tényező érhető el. A beszivott, jelentős mennyiségű folyadék hatására az abszorpciós sebesség a koncentráció^ különbség oldaláról sem csökken olyan gyorsan, mint az előzőekben ismertetett esetekben, mivel az impulzuscserélő csőben a gáz nem csak a tápsugárral, hanem annak többszörös mennyiségét kitevő folyadékkal keveredik. Emiatt kis folyadékmélységeknél is kedvező energetikai hatékonyság érhető el. E megoldás hátránya, hogy nem használja ki a tápsugár fúvókából történő kilépéskor létrejövő kedvező viszonyokat a gáz beoldására, a nagy sebességek miatt hosszú impulzuscserélő csőre van szüksége, az impulzuscseréló csőből kilépő még eléggé nagy sebességű elegy hidrodinamikai potenciálját nem használja ki kellőképpen, továbbá a kilépő elegybe lévő gézbuborékokat nem oszlatja el úgy, hogy a maramuthatás miatt létrejövő folyadékáramlás kedvezőtlen hatását elkerülje, vagy csökkentse, igy a kikerülő buborékok tartózkodási idejét növelje a folyadékban. A találmány célja olyan eljárás és berendezés létrehozása, amely az ismertetett megoldások hátrányait kiküszöböve vagy csökkentve kedvező energetikai hatékonysággal rendelkezik és emellett - kis hosszméretekkel megvalósítható. Mindezeket a tulajdonságokat kis folyadékmélységek mellett is biztosítani kívánjuk. Mivel a berendezést elhagyó finom gázbuborékokból megfelelő elosztás esetén a finombuborékos rendszerekhez hasonló mértékben oldódik a gáz a folyadékban, célkitűzés a:; is, hogy magán a berendezésen belül jelentős mennyiségű géz oldódjon be, ezáltal növekedjen a folyadékba bevitt gázból beoldódó mennyiség, és igy javuljon az energetikai hatékonyság. A találmány alapja tíz a felismerés, hogy a nagysebességű folyadéksugár és gáz keveredésekor létrejövő nagy géz-folyadék fázisfelületnek és intenzív turbulenciának köszönhető igen kedvező abszorpciós anyagátadási viszonyok friss (oldott gáznemű anyagot nem, vagy csak kismértékben tartalmazó) folyadék hozzávezetésével szükséges mértékben fenntarthatok vagy közel fenntarthatók, mivel ezáltal nem lép fel az egyébként jelentkező koncentrációkülönbség-csökkenés miatti gyors abszorpciós sebességcsökkenés. A friss folyadék hozzávezetése ugyan némileg csökkenti a turbulenciát, ugyanakkor azonban a keveredéssel jelentősen megnő a koncentrációkülönbség, és így ismét nő az abszorpciós sebesség. Felismertük, hogy a friss folyadéknak kellő helye(ke)n és mértékben történő bekeverésével elérhető, hogy az abszorpciós sebességet befolyásoló három tényező egymással összhangban változzon. Az 5' 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
