Способ массообмена газа с жидкостью

(54)СПОСОБ МАССООБМЕНА ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ Изобретение относится к массообмену газа с жидкостью, особенно дляперемешивания и аэрации больших объе-,мов жидкости в химической и микробиологической промьввленности,Известен способ проведения процесса массообмена в системе газ-жидкостьпутем инжектированин жидкости газом 13Известен также способ массообменагаза с жидкостью путем пропусканиягаза через заполненный жидкостьюобъем в центральной части его и создания вертикальных контуров циркуляции жидкости и газа 12 1,Однако такой способ массообменагаза с жидкостью не позволяет достичьвысокой степени аэрации жидкости, таккак не обеспечены условия для диспергирования газа и образования устойчивой гаэоющкостной эмульсии,Цель изобретения - интенсификация массообмена,Укаэанная цель достигается тем,что дополнительно пропускают гаэ через изолированные, заполненные жидкостью объемы, расположенные внутрициркуляционных контуров, и эжектируютполученную гаэожидкостную эмульсию восходящим потоком циркуляции, ачасть нисходящего потока направляютв изолированные, заполненные жидкостью объемы.При этом жидкость в изолированныхобъемах дополнительно турбулизуют.1 ОКонтур вертикальной циркуляции жидкости создают специально, он имеетособую Формупри этом масса жидкостив центральной части контура изолирована от его периферийной части и сообщается только с нисходящим и восходящим потоками циркуляционного контура. Такой циркуляционный контурсоздают путем предварительного размещения в центральной области массыжидкости над местом вдувания газав жидкость и симметрично ему, например, торообразного полого элемента,Газ для эмульгирования подают э объемВб 5307ствуя в аэрации жидкости, Вьппе зоныэжекции в восходящем потоке такжепроисходит диспергирование и равномерное распределение газа, вдуваемого в5массу жидкости у ее основания в центре, Таким образом, выше зоны эжекциии потоке циркуляции получаем однородную, с высокой степенью аэрации, газожидкостную эмульсию.Кроме того, циркуляционный потоквьппе зоны эжекции, начиная от зоныперемешивания, всегда близок к ламинарному, в котором пузырьки газасохраняются значительно дольше, чемв турбулентном потоке. Часть нисходящего потока циркуляции направляют визолированный, заполненный жидкостью,объем, а остальная часть нисходящегопотока переходит в восходящий поток20циркуляции. Создание дополнительногокруга циркуляции позволяет эффективнее осуществлять аэрацию массы жидкости, Таким образом, предлагаемыйспособ позволяет интенсифицироватьмассообмен с жидкостью.25П р и м е р, Газ вдувалн в заполненный объем жидкости в центральнойчасти его со скоростью до 15 мс ндополнительно - в изолированные,заполненные жидкостью, объемы со скоростью1 м/с. В эти изолированные объемы добавляли подкрашенный жидкий компонент,Эжекцию газожидкостной эмульсии изизолированных объемов осуществляливосходящим потоком циркуляции,В потоЗ 5 ке циркуляции выше зоны эжекции наблюдали образование близкого к ламинарному потока с равномерным распределением газовых пузырьков и подкрашенной жидкости.40 По сравнению с известным способомдостигнута интенсификация массообменав два раза, При дополнительной турбулизации газожидкостной эмульсииов изолированных объемах жидкости досм,ф 45 тигнута интенсификация массообмена е4,2 раза. Турбулизацию проводили посредством действия равномерно распревделенньи по основанию изолированногообъема жидкости электромагнитных генераторов импульсов давления. жидкости, ограниченный полым элементом. Проток жидкости через данныйизолированный в центральной частиконтура объем создается за счет сообщения этого объема с нисходящими восходящим потоками контура вертикальной циркуляции эжекцией восходящим потоком и инжекцией в восходящийпоток газом, подаваемым для эмульгирования жидкости,Пропускание газа через изолированные,заполненные жидкостью, объемырасположенные внутри циркуляционных контуров, позволяет приготовитькачественную, т.е. мелкодисперснуюи стойкую, газожидкостную эмульсию,особенно при дополнительнОй турбулизации этого объема. Подлежащие смешиванию с массой жидкости дополнительные компоненты целесообразно подавать непосредственно в изолированные, заполненные жидкостью, объемы,расположенные внутри когтуров, чтобыуже на первом этапе перемешивания -в турбулентной зоне - получить газожидкостную эмульсию с равномернымраспределением по изолированному объему жидкости всех участвующих в перемешивании компонентов, Приготовлениеэмульсии в изолированных, заполненныхжидкостью, объемах позволяет вводитьочень большие удельные мощности дляаэрации жидкости.Следующим этапом перемешиваниявляется циркуляция массы жидкости сравномерно распределенной в циркуляцночном потоке гаэожндкостной эмульсией, Эжектирование газожидкостнойэмульсии из изолированных объемовв восходящий поток циркуляционногоконтура позволяет получить однородныйпоток смеси, При этом эжектироваииегазожидкостной эмульсии можно реализовать двумя путями - восходящим потком вертикальной циркуляции или газокоторый пропускают сквозь изолированный, заполненный жидкостью, объем(ограниченный контурами) для приготоления эмульсии.Реализацию каждой из указанныхвозможностей эжектирования осуществ 50ляют вдуванием газа в массу жидкостиу ее основания в центре и в изолированный, заполненный жидкостью, объемс различными скоростями, В процессеэжекции газ, пропускаемый сквозь, 55изолированный объем, вдувается в восходящий поток циркуляционного контураи диспергируется в нем, вторично уча-При этом электромагнитный генератор импульсов давления в жидкости выполнен в виде корпуса из немагнитной стали с надетой на него обмоткой,охваченной ярмом, внутри корпуса расположен свободный сердечник, снабженный отверстиями для барботажа газа. Генератор питается от сети 380 В че865307 6ства белково-витаминных концентратов, что позволит увеличить их производительность в 2-3 раза при одновременном повышении надежности за счет исключения аэрирующих устройств со щелевыми турбинами. формула изобретения 10 5рез преобразователь частоты. При вклю чении питания сердечники генераторов совершают ускоренное возвратно-поступательное движение с частотой 1- 2 Гц, турбулнзируя находящуюся над ними в изолированном объеме 2 газо- жидкостную эмульсию,Использование предлагаемого способа массообмена газа с жидкостью обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:а) воэможность приготовления в изолированных, заполненных жидкостью объемах газожидкостной эмульсии с высокой степенью аэрации вследствие большой вводимой удельной мощности 1б)воэможность равномерного распределения приготовленной в изолированных объемах газожидкостной эмульсии в циркуляционном потоке, т.е. по всей массе жидкости, вследствие использования принципа эжекции;в) обеспечение ламинарного течения в циркуляционном потоке, начиная от эоны, расположенной выше эоны эжекции, что повышает коэффициент полезного действия способа;г)создание доцолнительиой вертикальной циркуляции путем направления части нисходящего потока в изолированный объем;д) обеспечение увеличения в 2-4 раза т.е. более интенсивного массообмена.Предлагаемый способ массообмеиа газа с жидкостью предполагается использовать в дрожжерастительных аппаратах технологической линии проиэвод 1. Способ массообмена газа с жидкостью путем пропускания газа через заполненный жидкостью объем в центральной части его и создания вертикальных восходящих и нисходящих контуров циркуляции жидкости и газа,о т- л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсиФикации массообмена, дополнительно пропускают гаэ через изолированные, заполненные жидкостью, объемы, расположенные внутри циркуляционных контуров, и эжектнруют полученную газожидкостную эмульсию восходящим потоком циркуляции, а часть нисходящего потока направляют в изолированные, заполненные жидкостьюЪобъемы..2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что жидкость в изолированных объемах дополнительно турбулизуют. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР У 424573, кл, В 01 0 3/00, 1972,2. Патент США У 3405920,кл. 216-123, 1968.Составитель Г. УрусоваРедактор С. Родикова Техред А.Бабинею Корректор У. ПономавенкоЗаказ 791 б/9 Тираж 709 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Иосква Жь Раушская наб, Б.4/5филиал ИПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4