NO152487B - Anordning for aa bringe minst to substanser i forskjellig fase i innbyrdes kontakt og anvendelser av samme - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning som tillater å bringe i innbyrdes kontakt substanser som befinner seg i minst to forskjellige faser.

I fransk patentskrift nr. 2.257.326 og det tilsvarende norske patentskrift nr. 145.296 er det beskrevet en prosess for å bringe i innbyrdes kontakt substanser i to forskjellige faser ved dannelse av en hvirvelstrøm symmetrisk med innføringen av den ene fase langs hvirvelstrømmens omdreiningsakse frem til den lavtrykkssone som er frembragt av hvirvelstrømmen, idet den lineære hastighet av den aksiale fase ligger mellom 0,03 og 3 m/s, og bevegelsesmengden av hvirvelstrømfasen er minst 100 (fortrinnsvis, 1.000 til 10.000) ganger bevegelsesmengden av den aksiale fase, således at den aksiale fase slås i styk-ker og spredes av hvirvelstrømfasen.

Denne fremgangsmåte oppviser den store fordel at den tillater dannelse av en velorganisert dispersjon, men den kontakt som opprettes mellom de to faser ved utøvelse av sådan tidligere kjent teknikk er svært vilkårlig og uregelmessig, og fører således til forskjeller i det ferdigbehandlede produkt som verken kan tolereres fra et termisk eller kjemisk synspunkt.

For utførelse av denne fremgangsmåte er det i nevnte norske patentskrift beskrevet en anordning som omfatter en ytre omhylning som i det minste delvis er sylinderformet og oppviser en innsnevring på sin nedstrømsside, samt innvendig er forsynt med en gjennomhullet kappe, således at det mellom nevnte omhylning og den gjennomhullede kappe dannes et ringformet rom hvori det munner ut minst et tangentialt innløp på sådan måte at det kan dannes en symmetrisk strømning av hvirvelbrønn-type.

Skjønt en sådan anordning gjør det mulig å oppnå en tilstrekkelig stabil symmetrisk strømning, er dens anvendelsesområde begrenset, særlig med hensyn til mulighetene for å arbeide ved høyere temperaturer.

Det har vært forsøkt å overvinne disse ulemper ved å anvende varmebestandige materialer eller dobbelt yttervegg med mulig-heter for sirkulasjon av kjølevæske. Man støter imidlertid da på problemer med hensyn til termisk treghet, slitasje av visse materialer samt termiske sjokk. Anordningens geometri er des-suten uforenlig med øket veggtykkelse.

Den gassfordeler som i denne anordning tjener til å danne symmetrisk strømning, har imidlertid også en mekanisk arbeids-funksjon, idet den bidrar til å sikre anordningens stivhet.

Av dette følger at det vil være vanskelig å nedkjøle fordeler-en på enkel og effektiv måte.

Det er derfor et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en anordning av ovenfor angitt art hvor de omtalte ulemper er overvunnet.

Oppfinnelsen gjelder således en anordning for å bringe minst to substanser i forskjellig fase i innbyrdes kontakt, idet anordningen omfatter en aksialt anordnet væsketilførselsled-ning for å frembringe en rettlinjet uforstøvet væskestrømning, samt en eller flere tangentiale gasstilførselsledninger for å frembringe med samme akse som og symmetrisk omkring denne væskestrømning en skrueformet avsmalnende gasstrømning med høy temperatur, og hvis utløp munner ut i en innsnevret åpning i en omhylningsvegg, mens en perforert fordelerinnsats er anordnet konsentrisk med væsketilf ørselsledning.en mellom denne og nevnte tangentiale gasstilførselsledninger.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har så anordningen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at omhylningsveggen er ut-formet som et ringformet hylster som går over i konusformede veggpartier, som mellom seg danner et ringrom og strekker seg omtrent frem til utløpsenden av væsketilførselsledningen, mens fordelerinnsatsen er anordnet uttakbart mellom hylsteret og nevnte ringrom samt er utført mekanisk uavhengig av hylsteret. Anordningen i henhold til oppfinnelsen er fortrinnsvis utført slik at åpning i omhylningsveggen munner ut i en avstand fra væsketilførselsledningens utløpsende som omtrent tilsvarende radien av nevnte åpning.

Fordelerinnsaten er fortrinnsvis ført gjennom det konusformede veggparti som befinner seg nærmest anordningens rotasjonssym-metriske akse, og utgjøres fortrinnsvis av en perforert omdreiningssylinder.

Som allerede nevnt, tillater denne nye anordning i henhold til oppfinnelsen hensiktsmessig utførelse av den prosess som er patentbeskyttet ved norsk patent nr. 145.296, og som går ut på at det dannes forstøvningsdråper ved hensiktsmessig overføring av bevegelsesenergi.

Man kan også tilføre flere faser koaksialt og flere faser i hvirvelstrømning.

En av fordelene ved oppfinnelsens anordning ligger i at den oppretter strømningsforhold som gjør det mulig å øke halv-vinkelen ved topp-punktet av konusasymtoten til den hyperbel-flate som omfatter alle overflatebaner av hvirvelstrømfasen som påvirker volumelementene av den aksiale fase.

Oppfinnelsens anordning kan benyttes for et stort antall anvendelser, slik som hurtig fordampning av flyktige forbind-elser, tørring av forskjellige produkter i suspensjon eller vandig emulsjon, konsentrasjon av løsninger, etc.

Som allerede beskrevet i nevnte norske patentskrift nr. 145.296 kan man også utføre arbeidsoperasjoner som tørrbland-ing (dry blend) samt størkning til partikler med overføring til fine korn, eventuelt med forandring av kornenes overflate-struktur. I oppfinnelsens anordning kan det også utføres vanlige kjemiske reaksjoner av den art som vanligvis finner sted i en reaktor eller et forstøvningsapparat. Man kan således med fordel utføre en direkte karbonisering ved å behandle soda med en karbonholdig gass.

Et annet anvendelsesområde er behandling av varmefølsomme materialer, slik som f.eks. beskrevet i DE-PS 2 .828.442.

Den fase som tilføres aksialt i anordningen, er vanligvis en flytende fase, men den kan også være halvflytende eller grøt-aktig.

Man kan også tilføre to aksiale faser i flytende eller halvflytende tilstand og oppnås innbyrdes kontakt mellom disse under påvirkning av hvirvelstrømbrønnen. På denne måte oppnås en samforstøvning.

I dette tilfelle kan hvirvelfasen være aktiv eller passiv sett fra et kjemisk synspunkt. En sådan anvendelse kan være av spesiell betydning ved samtidige reaksjoner, slik som f.eks. ved samtidig utfelling av en lateks og silisiumoksyd fra en løsning, slik som f,eks, beskrevet i FR-PS 2.372.192.

En særlig betydningsfull anvendelse av foreliggende oppfinn-elsesgjenstand er behandling av grumset og forurenset vann, f.eks. rensing av avløps- eller kloakkvann. Ved hjelp av foreliggende anordning oppnås da samtidig forstøvning og oksydering av det behandlende forurensede vann, slik det er nærmere forklart i FR-PS 2.406.610.

Særlig ved rensing av forurenset vann, er det imidlertid for å oppnå tilstrekkelig effektivitet nødvendig å arbeide ved meget høy temperatur, hvilket ikke er mulig ved de vanlige anord-ninger som hittil har vært anvendt. Ved foreliggende anordning i henhold til oppfinnelsen er imidlertid dette mulig og den fyller således et lenge følt behov i denne forbindelse.

Oppfinnelsen vil imidlertid bli bedre forstått ut fra den følgende beskrivelse av utførelseseksempler under henvisning

til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom den ene halvdel av en anordning i henhold til oppfinnelsen, og

Fig. 2 viser på lignende måte en annen utførelsesform.

Som vist i fig. 1 utgjøres det ringformede hylster 5 som omslutter vaeskefasen i hvirvelstrømning av en dobbelt yttervegg 1 og 2, som strekker seg nedstrøms i form av en dobbelt konus, som imidlertid bare er vist ved sin øvre del 4.

Hylsteret 5 omslutter oppstrøms et ringformet hulrom med stort tverrsnitt, hvorfra det løpet ut et ringformet strømnings-område mellom to konusflater 6 og 7, som konvergerer i ned-strømsretningen.

I det øvre ringformede hulrom munner det ut en tangential til-førselskanal 8 for gassfasen og som frembringer roterende gasstrømning i hulrommet. Ut i fra denne strømning oppnås symmetrisk strømning i skrueform ved hjelp av en fordeler-innsats 3, som er anordnet avtagbart og mekanisk uavhengig av hylsteret 5.

Den flytende fase tilføres aksialt gjennom en tilførselsled-ning 9, som i foreliggende utførelsesform er forsynt med et kjernestykke 10 i det indre av ledningen 9.

På de øvre deler av hylsteret 5 som ikke er dobbeltvegget er det anordnet to ytterligere kjølekapper, nemlig kappen 12 mellom konusflaten 7 og kanalen 9, samt den viste kappe 11.

Den anordning som er vist i fig. 1, har en ytterdiameter på 1210 mm, og fordeler-innsatsen oppviser fem rekker av åpninger med diameter 20 mm.

Ved en lufttilførsel på 10 til 11 t/h ved 800-90°C var strømningshastigheten ved disse åpninger av størrelsesorden 100-120 m/s.

Fig. 2 viser en annen utførelsesform, hvor det ringformede hylster utgjøres av en omhylningsvegg 13 som bare er åpen ved sin nedre utløpsende 14, og dannes av en kontinuerlig krum flate som skjæres av en fordeler-innsats 15.

En annen egnet anvendelse for anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse er tørking av krystallinske alkaliske silisium-aluminater, og særlig av type 4A.

I henhold til denne anvendelse innføres den suspensjon som skal tørkes aksialt og tørkeluften tangentialt ved temperaturer på flere hundre grader, f.eks. av størrelsesorden 500 - 700°C

Claims (6)

1. Anordning for å bringe minst to substanser i forskjellig fase i innbyrdes kontakt, idet anordningen omfatter en aksialt anordnet væsketilførselsledning (9) for å frembringe en rettlinjet utforstøvet væskestrømning, samt en eller flere tangentiale gasstilførselsledninger (8) for å frembringe med samme akse som og symmetrisk omkring denne væskestrømning en skrueformet avsmalnende gasstrømning med høy temperatur, og hvis utløp munner ut i en innsnevret åpning (14) i en omhylningsvegg (13), mens en perforert fordelerinnsats (3, 15) er anordnet konsentrisk med væsketilførselsledningen (9) mellom denne og nevnte tangentiale gasstilførselsledninger (8), karakterisert ved at omhylningsveggen er ut-formet som et ringformet hylster (5, 13) som går over i konusformede veggpartier (6, 7), som mellom seg danner et ringrom og strekker seg omtrent frem til utløpsenden av væsketilfør-selsledningen (9), mend fordelerinnsatsen (3, 15) er anordnet uttakbart mellom hylsteret og nevnte ringrom samt er utført mekanisk uavhengig av hylsteret.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at åpningen (14) i omhylningsveggen (13) munner ut i en avstand fra væsketilførsels-ledningens utløpsende som omtrent tilsvarende radien av nevnte åpning.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fordelerinnsatsen ut-gjøres av en perforert omdreiningssylinder som skjærer i det minste ett av de konusformede veggpartier.

4. Anordning som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at omhylningsveggen er ut-formet som et dobbeltvegget hylster (1, 2), som danner en indre sirkulasjonskanal for kjølevæske.

5. Anvendelse av anordning som er angitt i krav 1-4 for forstøvning og oksydering av grumset og forurenset vann som tilføres gjennom den aksialt anordnede ledning (9), mens for-støvede og oksyderende gass tilføres gjennom de tangentiale tilførselsledninger (8), fordelerinnsatsen (15) og den innsnevrede åpning (14).

6. Anvendelse av anordning som er angitt i krav 1-4 for tørking av suspensjoner av alkaliske krystallinske silisium-aluminater som tilføres gjennom den aksialt anordnede ledning (9), mens tørkeluft tilføres gjennom de tangentiale tilfør-selsledninger (8), fordelerinnsatsen (15) og den innsnevrede åpning (14).