Способ перемешивания жидкого и сыпучего материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17612 О 5 В 01 Р 3/18, 3/О ОБ ТЕН ОПИСАН АВТОРСКО ВИ ЕТЕЛЬСТ%34одственное обьедин Ф,М,Филипков, А.Д.И .Ю,Жемеря, В.Н.Бабк модель волноых и барботажв Всесоюзной аппараты для одств "Биотех, г.Грозный,Физическая оожиженн ы докладооцессы иих произв нтября 19 80. ьдбер ьтрамиЮ, Очистка гаХимия, 1972,МЕШИВАНИЯ ЖИДКО- ТЕРИАЛОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПЕРГО И СЪПУЧ ЕГО М Изобретение относится к технике перемешивания хорошосыпучих материалов и невязких жидкостей в псевдоожиженных и барботажных слоях, и особенно эффективно при совмещении процесса перемешивания с другими процессами, проходящими в псевдоожиженном и барботажном слоях - адсорбции, абсорбции, обжига, кристаллизации, охлаждения гранул, капсулирования, сушки, сушки на инертном носителе, совмещенном процессе сушки и грануляции и др. Изобретение также позволяет за счет эффективного перемешивания интенсифицировать все процессы, проходящие в псевдоожиженных и барботажных слоях и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической промышленно(57) Сущность изобретения: локальная подача материала по оси аппарата круглого сечения в слой, находящийся на газораспределительной решетке, через которую продувается ожижающий агент, захват материала из центральной зоны слоя и его пеоемещение радиально на периферию слоя и тангенциально относительно оси аппарата. Взаимодействие ожижающего агента и слоя производят в волновом режиме. Узловая точка располагается неподвижно по оси аппарата. Создание указанного волнового режима возможно введением в слой лопасти, ее поступательным перемещением по периметру газораспределительной решетки и последующим выводом лопасти иэ строя при выходе процесса на рабочий режим, 1 з.п.ф-лы, 2 ил,сти и в других отраслях народного хоэяиства.Известен способ перемешивания мате- риалов в псевдоожиженных и барботажных слоях, заключающийся в подаче материала (Л) на гаэораспределительную решетку, через Со которую продувается ожижающий агент, захвате материала слоем и перемещении материала за счет создания в слое стоячей поверхностной гравитационной волны.Недостатком данного способа является то, что в нем не определено место подачи обрабатываемого материала, тогда как при подаче материала в зону пучности стоячей поверхностной гравитационной волны наблюдается периодическое залегание материала, приводящее к образованию50 55 агломератов, которые снижают эффективность перемешивания и приводят к нарушению технологического процесса и необходимости его прекращения для чистки аппарата.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ перемешивания жидкого материала в цилиндрическом аппарате путем подачи жидкого материала на газораспределительную решетку и ожижающего агента под решетку и создания механической мешалкой волнового режима перемешивания.Недостатком данного способа является использование дополнительной механической мешалки, что приводит к увеличению энергозатрат и снижает надежность работы из-за введения дополнительного подвижного элемента (механической мешалки)Цель изобретения - снижение энергозатрат.На фиг.1 изображена схема аппарата для осуществления предложенного способаперемешивания материалов в псевдоожиженном и барботажном слоях во время искусственного создания предложенного волнового режима; на фиг.2 - схематическое изображение установившегося волнового режима.В качестве примера осуществления предлокенного способа в сыпучих средах описан процесс интенсификации перемешивания материалов в аппаратах для сушкиво взвешенном слое,Аппарат для сушки материалов во взвешенном слое состоит из цилиндрического корпуса 1, диаметром 0,4 м, разделенного горизонтальной газораспределительной решеткой 2, В нижней части корпуса 1 под решеткой 2 выполнен патрубок 3 подвода горячего воздуха (ожижающего агента), а в верхней части корпуса 1 выполнен патрубок 4 отвода отработанного воздуха. Над осьюрешетки 2 расположен загрузочный патрубок 5 со шнековым питателем 6 для подачи влажного материала (или форсунка, показанная на фиг,2). На боковой поверхности корпуса 1 установлен разгрузочный патрубок 7 для вывода сухого материала. Пучности 8 бегущей поверхностной гравитационнной волны располагаются по периферии решетки 2, а узловая точка (линия) 9 стоячей поверхностной гравитационной волны располагается по оси решетки 2Лопасть 10 установлена с возможностью поступательного перемещения по периметру газораспределительной решетки 2 и с возможностью вертикального перемещения, Перемещение лопасти 10 по периметру 5 10 15203040 газораспределительной решетки 2 осуществляется за счет крепления лопасти 10 на полом валу 11, кинематически связанном с приводом 12 вращательного движения.Аппарат работает следующим образом. Влажный материал (молочный сахар с влажностью 12 О в количестве 70 кг/ч) подают локально сверху через загрузочный патрубок 5 на газораспределительную решетку 2, через которую продувают горячий воздух с температурой 120 С в количестве 800 м /ч, поступающий в корпус 1зчерез патрубок 3, Подаваемый влажный материал, попадая в нижнюю часть центральной зоны слоя, захватывается горизонтальными газовыми струями и перемещается радиально на периферию слоя (решетки 2) и тангенциально относительно оси корпуса 1 аппарата, Локальная подача влажного материала по оси решетки 2, т.е. по узловой точке 9 волны, препятствует образованию конгломератов (комков) материала и способствует разрушению имеющихся комков за счет интенсивного перемешивания слоя материала на решетке 2. Бегущая волна, пучности 9 которой периодически обегают периметр слоя, обеспечивает ликвидацию застойных зон и эффективное перемешивание материала по всему слою. Отработанный воздух отводится через патрубок 4, а высушенный материал - через разгрузочный патрубок 7. В описанном случае требуемый волновой режим возникал при расходе воздуха менее 700 м /ч. Удельная нагрузка по материалу (это параметр, эквивалентный высоте слоя) была равна 100 кг/мПо сравнению с прототипом вг,данном примере за счет исключения механического перемешивания и при прочих равных условиях энергозатраты снизились на 5 - 10 О, повысилась надежность работы аппарата и упростилась его конструкция,Искусственное создание предложенного волнового режима осуществляется введением (опусканием) во взвешенный слой лопасти 10, ее поступательным перемещением по периметру газораспределительной решетки 2 (т.е, вращением относительно оси корпуса 1 аппарата) и выводом (поднятием) лопасти 10 из слоя после выхода процесса на рабочий режим, Эксперименты показывают, что для создания в аппарате предложенного волнового режима достаточно 1 - 2 оборота лопасти 10 со скоростью 3 - 30 об/мин, Минимальный расход воздуха при котором обеспечивалось искусственное образование волнового режима при этом снижался до 500 м /час, 1761238Механизм искусственного создания в аппарате волнового режима, по мнению авторов, следующий, При перемещении лопасти 10 в слое возникает тангенциальный градиент количества материала и, как следствие, тангенциальный градиент давлений на периферии слоя, что приводит к возникновению горизонтальной тангенциальной составляющей газового потока внутри слоя, Этот газовый поток захватывает и перемещает материал слоя из зоны повышенного давления в зону с меньшим давлением (образующуюся за лопастью 10 после ее прохода), т,е. в направлении противоположном перемещению лоласти 10, что наблюдается на практике, Таким образом, искусственное создание волнового режима позволяет задать направление перемещения (вращения) волн, которое всегда противоположно направлению вращения лопасти 10 при создании волнового режима, Возможность задания направления перемещения волн может быть использована, например, для обеспечения выгрузки материала из слоя, для более равномерного износа корпуса 1 и решетки 2 и др,В качестве примера осуществления предложенного способа в жидких средах взят один из процессов обработки газовых потоков в жидкости с образованием твердых отложений в жидкой фазе (процесс мокрого пылеулавливания борной кислоты из аспирационных выбросов в цехах подготовки стекольной шихты для варки стекла). Процесс проводится в трехступенчатом цилиндрическом скруббере диаметром 0,6 м с ситчатыми тарелками с центральным переливом. Удельная нагрузка по жидкости на одной ступени контакта (ситчатой тарелке) - 75 кг/м . Требуемый волновой режим наступает при расходе обрабатываемого запыленного воздуха больше 1200 и /ч притемпературе 20 С, В данном процессе превышение концентрации бооной кислоты более 20 грамм на 1 кг воды (жидкости)5 приводит к кристаллиэационному отложению борной кислоты на поверхности перфорированного основания тарелки) изарастанию отверстий. Перемешивание, создаваемое по предложенному способу, иск 10 лючает образование застойных эон, И еслидо создания требуемого волнового режимареальная концентрация борной кислоты недолжна была превышать 10 - 12 грамм на 1кг воды, то после его создаи",н-,.;,:х.,15 доходить до 17 грамм на 1 кг Воды, что свидетельствует об эффективном перемешивании, предотвращающем образованиелокальных застойных зон с повышеннойконцентрацией борной кислоты, По сравне 20 нию с прототипом в данном примере энергоэатраты снизились на 4 - бЪ, Приискусственном образовании волнового режима расход воздуха может быть снижен до1100 м /ч при 20 С,25 Формула изобретения1. Способ перемешивания жидкого исыпучего материалов в цилиндрическом аппарате путем подачи материала на газораспоеделительную решетку и ожижающегоЗО агента под решетку и создания волновогорежима перемешивания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения энергозатрат,материал подают в узловую точку волны,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я35 тем, что, с целью расширения рабочего диапазона, создание волнового режима осуществляют введением в слой лопасти, еепоступательным перемещением по периметру. газораспределительной решетки и40 последующим выводом лопасти из слоя привыходе процесса на рабочий режим,1761238 Составитель А, ИшковТехред М.Моргентал Корректор И, Шулла Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3208 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5