Перемешивание барботажных

Рис. 20.14. Ферментатор с механическим перемешиванием барботажного типа

Данные таблицы свидетельствуют, что все применяемые поглотители имеют высокий коэффициент продольного перемешивания, который характерен для аппарата со сплошным барботажным слоем. [c.25]

Наиболее простыми по устройству являются односекционные барботажные аппараты для взаимодействия газа (пара) с жидкостью, либо двух жидкостей, либо газа (жидкости) с зернистыми твердыми веществами. Эти аппараты применимы в случаях, когда для протекания процессов тепло- и массообмена и химических реакций достаточно одного контакта восходящего потока с одним слоем жидкости или твердого вещества. Для ускорения протекающих процессов эти аппараты часто снабжаются механическими, инжекционными, газлифтными, пульсационными и вибрационными перемешивающими устройствами. Они способствуют гомогенизации жидкой среды или зернистого материала, росту межфазной поверхности, а также интенсивности межфазного н внешнего массо- или теплообмена. В рассматриваемых аппаратах, работающих обычно в периодическом режиме, достигаются практически полное перемешивание барботируемой среды (жидкости) и определенная степень перемешивания газового потока. [c.15]

К а ц М. Б., Генин Л. С. Изучение продольного перемешивания жидкости в прямоточных барботажных реакторах, секционированных ситчатыми тарелками.— Химическая промышленность , 1966, № 11. [c.168]

Каков принцип работы ферментатора с механическим перемешиванием барботажного слоя [c.1050]

Все биореакторы можно отнести к одному из трех основных типов реакторы с механическим перемешиванием, барботажные колонны, эрлифтные реакторы. В настояшее время в промышленности чаще всего используются биореакторы первого типа, но появляется интерес и к эрлифтным биореакторам. Механическое перемешивание обеспечивается с помощью механической мешалки, а в эрлифтных биореакторах для аэрации и перемешивания используют газ (обычно воздух), который подается под давлением через разбрызгиватель в дне сосуда. При этом во всем объеме происходит непрерывная циркуляция жидкой среды. Барботажные колонны сходны с эрлифтными реакторами, но их недостатком является отсутствие циркуляции культуральной среды. Для обеспечения стерильности, постоянства pH, температуры и других параметров используют разные способы в зависимости от дизайна биореактора. Для синтеза рекомбинантных белков применяют двухступенчатые процессы ферментации, осуществляемые в тандемных эрлифтных биореакторах или в одном реакторе с механическим перемешиванием. [c.368]

Получение требуемой величины коэффициента обратного перемешивания прежде всего зависит от геометрических и конструктивных параметров тарелки, гидродинамических условий в реакторе и его размеров, а также физических характеристик потока. Как и для N, обобщенных уравнений, пригодных для инженерных расчетов значений К, в литературе практически нет. Исключением являются прямоточные барботажные реакторы, секционированные ситчатыми тарелками. Для определения в таких реакторах [c.91]

В работе [142] на основе анализа кривых отклика принято, что закономерности перемешивания жидкости в барботажном слое следуют диффузионной модели и в двухфазных газо-жидкостных системах продольный перенос определяется конвекцией жидкости. При исследовании барботажной колонны диаметром 147 мм в средней ее части наблюдалось восходящее движение жидкости, а у стенок -- нисходящее. Максимальную скорость восходящего движения по оси колонны выразили формулой [c.195]

Абсорберы барботажного типа весьма разнообразны по конструктивному оформлению. Кроме рассмотренных выше тарельчатых аппаратов, используемых в ректификационной и в абсорбционной технике, для проведения процессов абсорбции находят применение аппараты со сплошным барботажным слоем и с механическим перемешиванием барботажного слоя. [c.498]

Обратное перемешивание жидкости в барботажной колонне исследовали [196] при прямотоке жидкости и газа. Опыты проводили при разной высоте рабочей части колонны ( = 2,1 3,1 4,4 м). Кроме того, фиктивные скорости жидкой фазы (вода) варьировали от 0,2 до 0,8 см/с, газовой фазы (воздух) — от 0,5 до 15 см . Трассер вводили стационарно, причем в качестве трассера использовали как поток вещества, так и источник тепла. В обоих случаях получены одинаковые результаты, что свидетельствует о возможности определения интенсивности обратного перемешивания без помощи трассера - вещества. [c.198]

Механическое перемешивание барботажного слоя в крупных абсорбционных установках используется сравнительно редко. Применение абсорберов с перемешиванием барботажного слоя оправдано при малых значениях отношения газ жидкость и в тех случаях, когда абсорбент содержит взвешенные твердые частицы. Аппараты с механическим перемешиванием для системы газ — жидкость находят применение при проведении химических процессов (см. стр. 382). [c.498]

В данной главе изложены методы расчета степени извлечения и высоты прямо- и противоточных колонн при протекании необратимых и обратимых химических реакций в сплошной фазе с учетом продольного перемешивания. Методы разработаны в основном дпя потока сферических частиц, применительно к барботажным, распылительным и тарельчатым колоннам. Исключение составляет раздел 7.1, в котором рассматриваются методы расчета процессов в кинетической области, применимые дпя любого типа колонных аппаратов. [c.286]

При исследовании колонных аппаратов обычно определяют усредненный коэффициент продольного перемешивания, хотя в реальных условиях он может быть различным на разных участках.-Так, например, в барботажной колонне обнаружены [135] две зоны с различной интенсивностью перемешивания. Это может быть вызвано непостоянством структуры потоков по высоте колонны и [c.127]

Для приближенной оценки продольного перемешивания газа в барботажном слое рекомендуется [202] следующее эмпирическое выражение, полученное для колонн > = 75—150 мм [c.198]

В барботажных колоннах диаметром 45,7 и 19 мм и высотой слоя соответственно 1,20 и 1,16 м исследовали [198] продольное перемешивание, применив в качестве трассера тепловой поток и определяя профиль температуры по высоте колонны. Газовой фазой служил азот, жидкой — вода, ацетон, четыреххлористый угле-1 род, циклогексанол, этанол, 10%-ный раствор этанола в воде и 50%-ный раствор сахара в воде. Газ распределялся через перфо- рированный диск и сопла. Колонна была снабжена вакуумной изоляцией. [c.199]

Авторы работы [199] отмечают сложный циркуляционный характер движения жидкости в барботажных колоннах. Скорость ее в сечении колонны меняется, причем центр восходящего потока может менять положение, блуждая в поперечном сечении. На крупномасштабную циркуляцию (размер высоты слоя) накладываются вихри меньшего масштаба (порядка диаметра аппарата), что приводит к радиальному обмену между областями с различными скоростями. Сочетание поперечных неравномерностей и обмена определяет влияние размера аппарата на интенсивность продольного перемешивания. [c.200]

Полное перемешивание потока одной из фаз при отсутствии межсекционной рециркуляции второй фазы (например, при полном перемешивании газовой фазы и отсутствии обратных потоков жидкости в секционированных барботажных колоннах). [c.214]

При расчете барботажных тарелок обычно используют локальную эффективность по газовой фазе и принимают для газа модель идеального перемешивания или идеального вытеснения. [c.55]

Одной из разновидностей распылительных или барботажных колонн являются аппараты, выполненные в виде кожухотрубной колонны. Такое оформление пустотелых колонн позволяет увеличить поверхность внешнего теплоотвода и несколько снижает продольное перемешивание в системе. Однако использование подобных аппаратов всегда связано с проблемой равномерного распределения потоков фаз между реакционными трубками. [c.245]

Иногда прямоточные барботажные колонны снабжают несколькими решетками, расположенными по высоте аппарата. Таким образом удается значительно снизить продольное перемешивание в аппарате. [c.245]

Таким образом, в слое газо-жидкостной эмульсии обеспечивается значительное развитие межфазной поверхности при быстром обновлении ее и особенно сильном перемешивании газовой фазы, которая обладает меньшей вязкостью, чем жидкая. Эти факторы обеспечивают сильное увеличение интенсивности процессов массо- и теплообмена по сравнению с барботажным слоем при одинаковых потоках жидкости. [c.141]

Ферментаторы с механическим перемешиванием барботажного типа широко применяются для стерильных процессов вьфащивания микроорганизмов - продуцентов биологически активных веществ. Ферментатор (рис. 20.14) такого типа [c.1045]

Барботажное перемешивание. Эффективное перемешивание жидких реагентов может быть осуществлено в результате барботажа инертного газа или газообразных реагирующих веществ через жидкость. Барботажное перемешивание целесообразно применять для жидких реагентов, которые могут оказывать сильное коррозионное воздействие на механическую мешалку и уплотнение вала. Одновременно барботирующий газ может служить теплоносителем. Конструкция реактора при барботажном перемешивании значительно проще, чем при механическом и циркуляционном перемешивании. Барботажное перемешивание используется при взаимодействии газообразных углеводородов с жидкими, а также для перемешивания водных растворов твердых веществ, когда барботирующий инертный газ может уносить только пары воды. [c.10]

Влияние каждого из трех перечисленных факторов на интенсивность продольного перемешивания не одинаково в колоннах различных конструкций из-за своеобразного характера формирующихся в них потоков. Так, турбулентное перемешивание в осевом ваправлении и осевая циркуляция в потоке преобладают в колоннах, в которых физические или химические процессы интенсифицируются путем сообщения взаимодействующим потокам внешней механической энергии (аппараты с механическим перемешиванием), а также в барботажных колоннах. Влияние же поперечной неравномерности преимущественно проявляется в аппаратах без механических перемешивающих устройств (распылительные колонны, насадочные колонны без пульсаций и т. п.) или в аппаратах с очень низкой интенсивностью перемешивания. Поперечная неравномерность (особенно в газовом потоке) может оказывать некоторое влияние на продольное перемешивание фаз также в барботажных колоннах. [c.24]

Впервые коэффициенты продольного перемешивания в непроточном аппарате (барботажном реакторе) были определены Си-месом и Вайсом [108]. Позже применительно к двухсекционному непроточному аппарату с мешалкой в каждой секции был предложен [109] метод определения межсекционных рециркуляционных потоков. Этот метод основывался на импульсном вводе трассера в первую секцию и снятии кривой отклика во 2-й секции. Дальнейшее развитие рассматриваемые методы получили в работах [24, 26, 42, 110—119]. [c.62]

ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В ВЫСОКОСЛОИНЫХ БАРБОТАЖНЫХ И РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ КОЛОННАХ [c.194]

Высокослойные барботажные колонны применяют в промышленности в качестве химических реакторов, абсорберов и др. Используют барботажные колонны диаметром порядка одногО" метра и более при отношении высоты барботажного слой к диа- метру колонны L/Z)k<7—10. Благодаря перемешиванию восходящими пузырьками газа жидкость циркулирует в вертикальном направлении, в значительной степени перемешиваясь по высоте аппарата. Это обстоятельство ограничивает применение высокослой-ных барботажных колонн для массообменных процессов. [c.195]

Многие исследователи изучали продольное перемешивание в высокослойных барботажных колоннах [108, 142, 189—201], причем в ряде случаев —при отсутствии протока жидкости [108, 196, 199]. В подавляющем большинстве случаев это допустимо, так как при реальных нагрузках по жидкости (до 0,01 м/с) проток не может существенно влиять на интенсивность продольного перемешивания. Заметим, что применительно к непроточным высокослойным барботажным аппаратам впервые была разработана [108] методика эксперимента и дано аналитическое описание кривых отклика. [c.195]

В работах [192—194] на системе воздух — вода исследовали продольное перемешивание в барботажной колонне диаметром 300 мм и высотой 5,5 м. Для распределения воздуха использовали перфорированную тарелку с долей свободного сечения 1,5% и диаметром отверстий 2,5 мм. Плотность орошения во всех опытах была постоянной =278 см/с. Скорость воздуха хюг, отнесенная к полному сечению колонны, составляла 0,02 0,06 0,10 м/с. Поля коэффициентов продольной и поперечной турбулентной диффузии определяли с помощью системы трубок, теремеща.вшихся в. радиальном направлении. В центральную трубку стационарно подавали трассер (раствор метиленового голубого красителя), через остальные отбирали пробы жидкости. В работе [193] было измерено поле концентрации газа. [c.196]

В работах [192, 194] опыты с той же барботажной колонной (0к = 300 мм, 1 = 5,5 м) показали, что степень продольного перемешивания газового потока достаточно велика коэффициент продольного перемешивания для газа -оказался В оего лишь в 3—5 раз меньше, чем для жидкости. При увеличении скорости газа число Ре сначала уменьшалось, а затем принимало примерно /постоянное значение, равное Ре 8. [c.197]

Для высокослойных барботажных колонн установлена [194] сильная зависимость обратного перемешивания жидкости от диаметра. Показано, что в этих колоннах число Пекле обычно меньше единицы, и по гидродинамическому режиму они приближаются к аппаратам полного перемешивания. [c.198]

Исследовали также [196] перемешивание жидкой фазы в непроточных барботажных колоннах диаметром =100 и 190 мм и высотой соответственно ,5 и 2,4 Воздух барботнровал через сопла диаметром о=1,31 2,03 и 3,62 см (при 1)к=190 мм) и 0=1,3 см (при /Зк=100 мм), расположенные на расстоянии 5см от дна колонны. Скорость газа Шг, отнесенную к полному сечению колонны, варьировали от 0,043 до 0,338 м/с. Жидкой фазой слу- [c.198]

Полное перемешивание потока одиой из фаз ( на1пример, поток сплошной фазы в барботажных и распылительных колоннах). [c.214]

Применительно к битумному производству указывается, что слишком большой расход воздуха вызывает коалесценцию пузырьков и образование больших масс недиспергированного воздуха, который проходит через аппарат, не контактируя с жидкой фазой [И]. Прорыв воздуха происходит, вероятно, по центру колонны, так как известно [79], что восходящее движение жидкости (обусловленное движением газа, поскольку именно газовая фаза является движущей силой перемешивания) в барботажном суюе имеет место в средней адсти колонны (нисходящее — у стенок) и максимальная скорость подъема наблюдается, в общем, по оси колонны [79], хотя центр восходящего потока н блуждает в поперечном сечении [80]. Отмечалось, что уже в диапазоне нагрузок по воздуху 2,4— 3,9 м /(м -мин) увеличение нагрузки ухудшает степень использования кислорода воздуха [2, 81]. На практике это привело к ограничению нагрузки по воздуху до величины 4 м (м -мин) [74, 82]. Однако проведенный нами дополнительный анализ экспериментального материала показал, что заключение о снижении степени использования кислорода в указанных условиях является спорным, так как разница в результатах определения [c.58]

Представленная выше зависимость содержания кислорода в газах окисления от высоты барботажного слоя получена по результатам работы промышленных колонн с соотношением высоты барботажного слоя и диаметра в пределах примерно от 2 до 7. Изменение этого соотношения в указанных пределах не влияет на эффективность поглощения кислорода- воздуха барботажным слоем.. Однако не исключено, что дальнейшее увеличение отношения высоты колонны к диаметру может заметно улучшить использование кислорода воздуха, поскольку прп этом ухудшаются условия для продольного перемешивания жидкой фазы по принципу работы реактор начинает приближаться к противоточному, и газы с меньшим содержанием кислорода будут реагировать с менее окисленным, т. е. свежим сырьем. Здесь нужно отметить, что в лабораторном масштабе показано [86] ускорение процесса окисления при увеличении отношения высоты к диаметру от 1 до 16, но результаты исследования не позволяют определить, за счет чего получен этот эффект в результате увеличения отношения высоты к диаметру при неизменной высоте или только в результате увеличения высоты, которому при неизменном диаметре сопутствует увеличение отношения высоты к диаметру. Для решения задачи нужны дополнительные исследования, но полученные выводы будут представлять, вероятно, теоретический интерес. [c.65]

Б. Теперь примем во внимание изменение состава жидкости по мере движения ее по длине тарелки. Информация о степени перемешивания жидкости на барботажных тарелках имеется в литературе и приводится в разделе IX-1-6 в виде значений эффективного коэффициента продольной диффузии De. Согласно Крамерсу и Алберда , с точки зрения перемешивания тарелка, на которой эффективный коэффициент диффузии равен De, примерно эквивалентна N последовательно расположенным ступеням идеального смешения, причем [c.200]

Рейт изучал перемешивание жидкой фазы в барботажных колоннах, определяя значения эффективного коэффициента продольной диффузии Было установлено, что в диапазоне изменений и = О—45 см сек и I = О—2 см1сек соблюдается соотношение [c.233]

Рядом авторов выполнено сравнение реакторов с восходящим п нисходящим движением газожидкостного потока на примере процессов гидрообессеривания неочищенных или тяжелых масел [48—51] и селективного гидрирования фенилацетилена в растворе стирола [52]. Были отмечены следующие преимущества аппаратов с восходящим движением потоков газа и жидкости более высокая конверсия исходных реагентов, лучшая селективность, более длительный срок службы катализатора, лучший температурный контроль. По сравнению с полыми барботажными колоннамп рассматриваемые реакторы обеспечивают значительное снижение продольного перемешивания в обеих подвижных фазах и уменьшение коалесценции пузырей газа. [c.240]

Локальная эффективность ступени. Этот способ оценки эффективности ступени применяют для колонн с переточными тарелками. Применение его позволяет учесть продольное перемешивание в жидкой фазе, например, на барботажных тарелках. При определении понятия локальной эффективности (рис. III.6) принимается, что газовая фаза в межтарельчатом пространстве полностью перемешивается и входит на тарелку всюду с одинаковой концентрацией. Концентрация в жидкости на тарелке принимается одинаковой по вертикали, но изменяющейся в горизонтальном направлении. В соответствии с этим и состав газа непосредственно при выходе из зоны контакта с жидкостью (из барботажного слоя) должен быть раздичным в разных местах тарелки. [c.55]

К числу достоинств метода пневмодиспергирования следует отнести полное отсутствие каких-либо механических турбулизаторов потока внутри аппарата (что особенно ценно при работе с агрессивными жидкостями) и легкость регулировки процесса перемешивания путем изменения расхода барботирующего газа. Конструктивное оформление барботажного экстрактора может быть различым. На рис. 3-96 представлена схема противоточного смесите л ь н 0-0 тстойного экстрактора непрерывного действия, каждая ступень которого состоит из смесителя / и отстойника 2, соединенных между собой переливным патрубком 3. В нижней части смесителя 1 имеется распределительная коробка 4 для газа, подводимого по трубке 5, и легкой жидкости, вводимой через штуцер 6. Газ, выходящий из сопел распределительной коробки, барботирует через слой жидкости, обеспечивая интенсивную тур-булизацию потоков в смесителе, и уходит в распределитель вышестоящей ступени. Сопротивления сопел распределительной коробки и газовой трубки 5 должны быть такими, чтобы в верхней части смесителя нижестоящей ступени образовывался газовый слой высотой h. Наличие газового слоя устраняет переброс жидкости вместе с газом в смеситель вышестоящей ступени. Отстойник 2 выполнен в виде спирального канала, что создает благоприятные условия для расслаивания. Спиральный канал устраняет перемешивание жидко-костей во всем объеме отстойника и гасит пульсации, передаваемые из смесителя. Исследования, проведенные в ЛТИ им. Ленсовета, показали, что такой экстрактор может работать при плотностях орошения (отнесенных к площади сечения смесителя) до 30 м 1м час с -r =0,85-1-0,9, достигаемым путем изменения расхода газа.—Дополн. редактора. ] [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология