Способ струйного смешения газообразных и жидких реагентов

(39) (И) 0 0 ЕНИ с е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) СПОСОБ СТРУЙНОГО СМЕШЕНИЯГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВвключающий инжекцию потока жидкогореагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужщемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочного реагента полученной средой, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса смешения, поток жидкого реагента перединжекцией распыляют и расширениегазожидкостной среды осуществляют вдиффузоре.,42 Изобретение относится к технологии смешения реагентов, находящихся в газообразном и жидком состояниях, и может быть использовано в различных областях химической технологии. 5Известен способ смешения газовыхи жидкостных потоков в струйномаппарате, согласно которому активным потоком является газ или жидкость, т.е. активный поток состоитиз одной фазы. Активный поток подают через сопло в камеру смешения,где происходит обмен количествомдвижения с пассивным потоком и выравнивание их параметров. Смесь изкамеры смешения направляют в диффуэор, где кинетическая энергияпотока преобразуется в энергию давления и направляется затем потребителю 1 ,Недостатком этого способа является низкая эффективность процессавследствие ударных потерь из-забольшой разницы скоростей потокана входе в камеру смешения.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является способ струйного смешения газообразныхи жидких реагентов, включающийинжекцию потока жидкого реагентагазовым реагентом с получением га- ЗОэожидкостной смеси в сужающемся сопле и инжекцию добавочного реагентаполученной средой 2 .Для обеспечения стабильного истечения газожидкостного потока и рав- . 35номерного каплеобразования жидкости создают условия, когда давлениеперед соплом по крайней мере в 2 раза превышает давление после соплана его выходе потока. Сопло начина-; 4 Оет работать в пульсационном режимеи вместе равномерного двухфазногопотока из него истекают чередующиеся сгустки жидкости и порциигаза, что не может обеспечить нормальной работы струйного аппарата Цель изобретения - повышение эффективности процесса смешения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу струйного смешения газообразных и жидких реагентов, включающему инжекцию потока жидкого реагента газовым реагентом с получением газожидкостной среды в сужаюцемся сопле с последующим расширением и инжекцию добавочногореагента полученной средой, потокжидкого реагента перед инжекциейраспыляют и расширение газожидкостной срецы осуществляют в диффузоре.На чертеже схематически изображен струйный аппарат с . характерными сечениями проточной части (А-А,Б-Б; В-Ву Г-Г; Д-Д ), используемыйдля осуществления способа.Аппарат содержит смеситель 1 дляпредваритедьного смешивания активного гаэоврго реагента и добавляемого распыленного потока жидкогореагента с получением двухфазного .потока газожидкостной среды, поступающего в сужаюцееся сопло 2. ДвухФазная смесь, выходя из сужающегосясопла 2, расширяется в диффузоре 3н подсасывает пассивный поток добавочного реагента через сопло 4,который перемещается с двухфазнойсмесью в камере смешения 5. Выравнивание скоростей потоков происходитв камере смешения 5 и диффуэора 6.П р и м е р. 234 кг/ч водорода,имеющего параметры: Р = 40 10 Н /м 2,Т = 373 К , смешивают перед сужающимся соалом 2.с 5800 кг/ч фенола(ГАДЖ=1:20 ), имеющего Т=373 К. Смесьподают в сужающееся сопло 2. Навыходе из сопла 2 и диффуэора 3 водородофенольную смесь, представляющую собой двухфазный поток, подсасывают циркуляционным газом, состоящим в основном из водорода. В камере смешения 5 идиффуэоре 6 реакционная смесь сжимается до 3-3,5 кф 10 Н/м 2 и поступает в реактор гидрирования,Поток жидкого реагента перединжекцией распыляют на отдельныеструйки, ксторые как бы "слиэываются" потоком газа и разбиваютсязатем на калли, которые в дальней,шем не коагулируются в сгустки, аразгоняются газовым потоком в сужаюцемся сопле 2 и диффуэоре 3,В табл. 1 показан объемный коэффициент инжекции отношение объемаинжектируемого поуока к объему рабочего потска= в " в зависимостиУ Чоот отношения давлейий (рабочего кинжектируемому Рр (Р)для суживающегосяи сужающе-расширяющегося (с диффузором )сопел экспериментальногоструйного аппарата.Таблица 1.,69 4 мого потока О коэффициенк массе раР давление сИз таблицы ви аппарат с двухфа ком позволяет. инжек сс т инжекции, равный отношению мабочего потока,.мешанного потока на.выходеиз стдно, что струйный,ших стзным рабочим пото-,,газа,достичь ;бодь " ."потоком,парата.атия пассивного зовым рабочим ого ап епеые,й сжчем с. г ВНИИПИЗаказ 6775/5 Тираж бфилиал ППП фПатентф, г. Ужгород,Подписное Нровктнав 4 Как видно из табл., 1, отношениедавления Р /Р2 при сужающемся,сопле не обеспечивает нормальнойработы аппарата в то время, как присужающе-расширяющемся сопле коэф-.фициент инжекции растет с ростом Р Р .,5Изсопла 2 и диффуэора 3 выходйтгазожидкостная смесь, в которой мельчайшие капли жидкости равномернораспределены в газовом потоке, врезультате чего смесь может служить 10значительно более эффективным рабочим потоком струйного аппарата,чем тот же самый гаэ без жидкости(см табл. 2 ). В результате подачипотока жидкости, предварительно 15разбитого на отдельвые струи, в ак-,тивный газообразный поток снижается скорость последнего на входев камеру смешения и ее можно приблизить к скорости пассивного потока,снизив тем самым разность их скорос- тей и их ударные потери.Как показываютопытные данные, создание стабильного двухфазного потока, снижение ударных потерь обеспечивает стабильную работу струйного аппарата при весьма широких, практически любых соотношениях жидкость - гаэ. В табл. 2 приведены параметры работы струйных аппаратов с газовым и двухфазным рабочими потоками, Степень расширения в соцле рабочего потока для обоих аппаратов равна 20, 50 и 100. Условием сравнения работы струйных аппаратов с газовым и двухфазным рабочими потоками является равенство давлений газа и, двухфазной смеси перед активными соплами аппаратов.Таблица 2