Перемешивание при фонтанировании

Фонтанирование, помимо сушки зернистых материалов, для которой оно было впервые использовано на практике, представляет интерес для таких процессов, как перемешивание полимерной крошки, покрытие таблеток, гранулирование удобрений и других материалов, коксование угля и пиролиз сланцев. Ниже приведено описание зтих процессов, а также рассмотрены потенциальные возможности фонтанирующих сдоев и налагаемые на них ограничения. [c.620]

Уменьшение перепада давления в слое ниже уровня, соответствующего однородному псевдоожижению, наблюдается также в псевдоожиженном слое с каналообразованием. Однако подчеркиваемое некоторыми авторами сходство между фонтанированием и каналообразованием представляется недостаточно правомерным. Каналообразование при движении газа через слой, не сопровождается перемещением частиц и представляет собою нежелательное явление в псевдоожиженных системах. При фонтанировании, напротив, газовая струя обеспечивает перемешивание всего слоя и одновременно тесный контакт между твердыми частицами и газом. Каналообразование возникает в псевдоожиженных слоях очень мелких частиц фонтанирование же возможно только при использовании крупных частиц. [c.622]

Средние скорости циркуляции твердого материала в фонтанирующем слое были определены недавно при изучении переходного процесса перемешивания с помощью последовательного отбора твердых частиц. При этом первоначально верхняя и нижняя половины слоя состояли из частиц разного цвета. Такой метод позволяет оценить интенсивность обмена твердыми частицами между двумя зонами по средней скорости циркуляции, значения которой для аппарата диаметром 152,5 мм лежат в диапазоне 0,27—0,54 кг/с. Было установлено, что определяющим фактором является скорость газового потока интенсивность циркуляции увеличивается пропорционально отношению рабочей скорости газового потока и скорости, необходимой для начала фонтанирования. Циркуляция интенсифицируется при увели- [c.638]

И В процессе сушки, основное достоинство фонтанирующего слоя (аналогично псевдоожиженному) состоит в хорошем перемешивании твердого материала, сопровождающемся эффективным контактом между газом и твердыми частицами. В этих процессах фонтанирование используется применительно к крупным частицам для тех же целей, что и псевдоожижение в случае мелкозернистых материалов. [c.651]

При непрерывной работе можно ожидать получения гранул широкого гранулометрического состава за счет неравномерного времени пребывания частиц, соответствующего полному перемешиванию в слое. Однако на практике во время фонтанирования происходит сепарация частиц по размеру так что может быть получен однородный по размеру продукт. С другой стороны, Романков и Рашковская применяли в фонтанирующем слое пневматический классификатор, непрерывно возвращающий в грануля-тор мелкую фракцию продукта. Использование ряда последовательных аппаратов фонтанирующего слоя также позволяет выравнять время пребывания частиц в системе. [c.652]

Несмотря на эффективное перемешивание и контакт между газом и твердым материалом в фонтанирующем слое, до настоящего времени его не удалось использовать в качестве каталитического реактора. Возможно, что это обусловлено истиранием твердых частиц в фонтане. Хотя интенсивность истирания при небольшой продолжительности пребывания частиц в слое не должна быть слишком большой (если, конечно, частицы не являются чрезмерно хрупкими), тем не менее суммарный эффект истирания за длительный период работы каталитического реактора, видимо, окажется неприемлемым. Истирание частиц нередко отмечалось даже при кратковременном их пребывании в слое, и хотя оно выгодно при осуществлении некоторых технологических процессов (см. выше), тем не менее истирание накладывает определенные ограничения на область применимости техники фонтанирования. Не исключено, что в этом аспекте могут играть существенную роль такие факторы, как конструкция входного отверстия и геометрия слоя, что может дать некоторую возможность воздействовать на интенсивность истирания. Этот вопрос для фонтанирующего слоя требует дальнейшего изучения. [c.652]

Показанная на рис. У.П так называемая щелевая (вихревая) решетка, разработана в ЛТИ им. Ленсовета и используется в различных сушильных установках [192, 240]. Решетка выполнена в виде желобов прямоугольного сечения с тангенциальным подводом газа через щели. Закрученная струя газа создает интенсивное перемешивание при сравнительно малой высоте прирешеточной зоны, в результате чего обеспечивается интенсивное циркуляционное движение частиц, подобное таковому в аппаратах фонтанирующего типа с затопленным фонтаном [254, 286]. По данным проведенных исследований [240 работа рассматриваемой решетки также имеет пульсирующий характер, амплитуда пульсаций скорости газа растет с увеличением ширины щели и падает с возрастанием средней скорости потока. При частотах пульсаций до 1,5 Гц наблюдается поршневание, а свыше 3 Гц — устойчивое фонтанирование. Допустимые скорости газа на 50—100% выше 234 [c.234]

Фонтанирующий слой имеет определенные преимущества перед обычным псевдоожиженным. Ожи-жающий агент, поступающий в аппарат, имеет довольно высокую скорость, поэтому исключается контакт материала с горячей распределительной решеткой (в некоторых случаях можно обойтись и без решетки). В аппаратах фонтанирующего слоя обеспечивается хорошее перемешивание твердых частиц, а в ядре фонтана происходит распад конгломератов за счет высоких скоростей столкновения частиц и значительное их истирание. В режиме фонтанирования целесообразно осуществлять процессы, протекающее циклически в две стадии в ядре потока и в периферийной зоне, работать с дисперсным материалом широкого фракционного состава. [c.583]

При осуществлении технологических процессов с псевдоожиженным слоем обычно стремятся к наибольшей равномерности псевдоожижения (исключая специфические случаи, когда неравномерность заложена в самом принципе данной модификации псевдоожиженного состояния, например при фонтанировании). Идеальная же однородность псевдоожиженного слоя обычно не является его оптимальным состоянием, так как при отсутствии пульсаций давления, порозности и скорости нет интенсивного перемешивания твердого материала, и в определенной степени утрачиваются основные преимущества псевдоожиженных систем. В то же время [c.118]

Кроме обеспечения контакта газа с твердыми частицами, фонтанирование также является способом перемешивания крупных частиц и осуществления взаимодействия в системе твердое — твердое при этом взаимодействие между газом и твердыми частицами является сопутствующим процессом. Эти дополнительные свойства фонтанирующего слоя могут быть применены для осуществления таких механических операций, как смешивание, измельчение, отдувка более мелких и более легких частиц (например, шелухи). [c.19]

С другой стороны, при фонтанировании перемешивание всего слоя достигается с помощью газового потока, а хороший контакт между газом и частицами осуществляется как в самом фонтане, так и в кольце, причем в кольцо газ попадает вследствие радиального перетока из фонтана. Из рис. 1.6 видно, что большая доля от проходящего через кольцо газа поступает в него примерно с половины высоты слоя. Кроме того, каналообразование в кипящем слое наблюдается преимущественно при взвешивании тонкодисперсных частиц [6, 116, 117, 136, 263], в то время как фонтанирование применяется обычно для крупных частиц. Таким образом, сходство между фонтанированием и каналообразованием в псевдоожиженном слое, усиленно подчеркиваемое рядом авторов [46, 117, 260], в известной степени не обосновано. [c.20]

Использование крупных частиц (2,5 мм) с сильным перемешиванием в области фонтанирования позволяет осуществлять непрерывный процесс без агломерации. Полукоксование хорошо проходит с целым рядом австралийских углей при температуре процесса 450— 650 °С [c.184]

Техника фонтанирования с успехом применяется в промышленном масштабе для перемешивания полиэфира [27, 95], который вначале получается в виде маленьких кусочков или стружки и требуется тщательное смешение, чтобы достичь однородности волокна. Операция смешения выполняется периодически, при этом использование фонтанирующего слоя в противовес механическому смесителю имеет преимущество для больших партий (свыше 57 м ), когда механическая конструкция смесителя и система передач становятся сложными и неэкономичными из-за высокого расхода энергии. Кроме того, при выполнении процесса в фонтанирующем слое отпадает необходимость предусматривать емкость для хранения, отделенную от более дорогого механического смесителя, так как здесь сам смеситель представляет собой простой сосуд для хранения, соединенный с системой для подачи воздуха. [c.212]

Исследователи сообщили, что " специфические особенности фонтанирования (хорошее перемешивание твердых частиц, отсутствие застойных зон и мелкого материала в реакционной зоне, разрушение агломератов в области ядра) дали возможность провести восстановление руды при температурах выше 700—1000 °С без опасности слипания. Были изучены три различных процесса в кварцевых реакторах с необычно низкими слоями (рис. 11.19) [c.225]

Использование несмешивающейся жидкости для перемешивания жидкости или суспензии является обычной операцией. Выполнение подобной операции есть ни что иное, как создание характерной для фонтанирования циркуляции частиц. [c.251]

Процессы, описанные ниже, были стимулированы фонтанированием в системе жидкость — твердое и имеют более широкое применение, чем обычное перемешивание. [c.251]

Полученные закономерности гидравлического сопротивления, структуры и перемешивания частиц в фонтанирующем слое позволяют рассчитать начало и рабочие режимы фонтанирования, оценить их влияние на тепло- и массообмен между газом и частицами в ядре, а также объяснить максимальные значения коэффициентов теплообмена в слое с металлическим стержнем и механизм истирания частиц при фонтанировании. [c.195]

Быстрое и эффективное перемешивание гранулированных твердых материалов достигается с более низкими затратами энергии по сравнению с механическими смесителями. В нейтральную область аппарата введена вертикальная труба с открывающимися отверстиями, что позволяет избежать высокого пика давлений в начальные моменты фонтанирования [c.651]

Однако в слоях частиц, форма которых сильно отличается ог сферической, фонтанирование, по-видимому, полностью прекращается. Так, в случае сильно эллипсоидных частиц, таких как семена льна или ячменя, Беккер [15] обнаружил, что хотя и произошло образование некоего подобия расходящегося канала (фонтана), эффективность перемешивания оказалась значительно ниже, чем при обычном фонтанировании. Образованный псевдофонтан был нечувствителен к симплексу о/ а и высоте слоя и вел себя как канал, свободный от твердых частиц, который, вероятно, обязан своей стаб,ильностью тенденции частиц сцепляться. Подобное явление наблюдалось Редди и др. [192] в экспериментах с высокими слоями полистирола. [c.121]

Основное преимущество фонтанирующего слоя при сушке, нагреве и охлаждении гранулированных твердых частиц и при очистке газа такое же, как и для кипящего слоя, а именно хорошее перемешивание твердых частиц в соединении с эффективным контактированием газа и твердого материала. При нанесении покрытий (напылений) и гранулировани и регулярное циклическое движение твердых частиц позволяет успешно наносить слой на частицы, поскольку в кольце обеспечивается достаточно большое время пребывания для высушивания уже нанесенного слоя перед нанесением следующего слоя в ядре. В то же время истирание, вызываемое столкновениями между частицами в ядре, играет ключевую роль при сушке суспензий и растворов на инертных частицах, при дроблении, коксовании угля, пиролизе сланца и восстановлении железной руды. Особое место занимает применение фонтанирования для термического крекинга нефти, где требуется короткое время пребывания паров в слое. При этом использзштся крупные частицы теплоносителя, что дает возможность применять высокие скорости газа. [c.185]

Энергетические затраты для смешения в фонтанирующем слое зависят от масштаба процесса, но в основном они меньше, чем для механического перемешивания. Согласно Боуэрсу с сотрудниками [27], расход энергии на 1 т твердого материала для поддержания слоя в состоянии фонтанирования остается в основном постоянным по мере увеличения диаметра смесителя, в то время как продолжительность перемешивания возрастает с увеличением размера аппарата. Поэтому общий расход энергии на 1 т смешиваемого материала растет с повышением масштаба производства. [c.212]

Были опубликованы два исследования гидродинамики слоя, в котором одновременно происходит фонтанирование и псевдоожижение [37, 182]. В соответствии с данными Чаттэри [37] эта система, подобно обычному фонтанированию, лишена таких недо-> статков, как напластывание и агрегирование, характерных для кипящего слоя, а также не имеет ограничений в отношении размера частиц и высоты слоя, которые связаны со стабильностью обычного фонтанирующего слоя. Общее количество газа, необходимое для фонтанирующего кипящего слоя, больше, чем требуемое для фонтанирования или кипения отдельно. Однако Чаттэри утверждает, что дополнительный газ используется в достаточной мере, так как при кипении в кольце улучшается эффективность контакта газ — твердое, т. е. перемешивание твердых частиц. Последняя точка зрения подтверждается экспериментами, выполненными Поморцевой и Баскаковым [182] в полукруглой колонне. Исследователи наблюдали, как пузыри из зоны кипения стремительно передвигались к центру и поглощались фонтаном. Такое движение твердых частиц обеспечивало более интенсивное полное перемешивание в слое, чем при кипении или фонтанировании отдельно. Эти ученые расширили свои исследования, выполнив тщательные измерения теплообмена между слоем и погруженным объектом. , [c.251]

Анализ работы гранулятора с фонтанирующим слоем (описанного в предыдущей главе) позволил Берквину [21 ] предположить, что явление фонтанирования можно успешно применить для процессов, требующих тесного контакта газ — жидкость, используя в основном ту же аппаратуру, что и для системы газ — твердое. Опыты по концентрированию фосфорной кислоты от 30 до 55% Р2О5 непрерывным распылением ее в горячем потоке воздуха (521 °С) показали, что внутренняя рециркуляция жидкого слоя была вызвана струей воздуха и обеспечивала те же преимущества, что и контактный аппарат с хорошим перемешиванием. Температура выходящих паров (95 °С) была близка к температуре выходящей кислоты, и, следовательно, достигалась высокая термическая эффективность процесса. Расход энергии, а также расход воздуха (10 м на 1 кг концентрированного Р2О5) можно было считать сопоставимыми с аналогичными величинами в других выпарных системах. [c.252]

Другой конструктивный прием создания активного гидродинамического режима в слое для предотвращения слипания гранул, также фактически вытекающий из требований масштабирования аппаратов, состоит в создании в аппарате кипящего слоя зон локального фонтанирования. Этот интересный способ обезвоживания термолабильных растворов был предложен С. М. Дановым с сотрудниками [95]. Типичный аппарат их конструкции показан на рис. 51. Зоны локального фонтанирования создаются введенными через решетку форсунками. Преимущества, связанные с защитой как форсунки, так и решетки от налипания, а также с интенсификацией относительного движения и перемешивания частиц, очевидны. Обобщением этой конструкции является аппарат, показанный на рис. 52. Достоинством этого аппарата, несмотря на сложность, является возможность частичного разделения функций подачи раствора и защиты решетки от налипания зонами локального фонтанирования. [c.138]

По вопросу о макрокинетической характеристике слоя также существуют различные мнения. Так, Бекер (см. табл. 1-7) предполагает наличие режима идеального смешения Боулинг с Баттсом и Эльперин с Хохловым пришли к аналогичному выводу, но вносят поправки — первые на проскок, вторые — на запаздывание (в основном эти поправки связаны с принятой схемой загрузки и выгрузки). По мнению же Мелека, получившего высокие значения коэффициентов перемешивания, режим фонтанирования близок к полному смешению это подтверждают и наши исследования. [c.56]

Механизм псевдоожижения в аппаратах с подачей газа через небольшие круглые отверстия в решетке упрощенно можно представить следующим образом. При подаче газа через отверстия над ними образуются газовые каналы — фонтанчики, площадь поперечного сечения и высота которых несколько возрастают с увеличением высоты слоя и скорости газа. При определенной частоте отверстий решетки каналы могут сливаться в более заметные очаги фонтанирования. Частицы движутся вверх со струями газа, выходящими из отверстий решетки, а в межструйных пространствах движутся вниз, благодаря чему достигается хорошее перемешивание слоя. Зона псевдоожиженного слоя от решетки до уровня, где перестают действовать эти каналы, называется зоной гидродинамической стабилизации. [c.163]

Для мощных вертикальных высокоскоростных выбросов (например, при сверхзвуковом фонтанировании газа на скважинах) или для высокотемпературных выбросов, а также в случаях расположения источников выбросов различных ЗВ на значительной высоте от поверхности земли (например, на Астраханском и Оренбургском газохимических комплексах на высоте 100-300 м), весьма важным является учет зависимости высоты слоя перемешивания (приземный слой атмосферы с примерно постоянным касательным напряжением сдвига, существенно влияющий на масштабы переноса) от состояния атмосферы. По данным зарубежных исследователей [3], высота слоя перемешивания в среднем изменяется от 30-100 м ночью до 2000 м в дневное время (рис. 4). При этом максимальное значение высоты слоя перемешиванР1я достигается через 3-4 ч после восхода солнца. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология