Метод получения устойчивых вихревых многофазных слоев

Разработаны методы стабилизации и получения в вихревой камере вихревого центробежного многофазного реактора устойчивых газожидкостных и псевдоожиженных (газ Ц дисперсная твёрдая фаза) вихревых слоёв, обладающих плотной, упорядоченной "квазикристаллической" структурой и характеризующихся равномерным струйным обтеканием каждой частицы с высокими числами Рейнольдса и повышенными расходными нагрузками по газу. Исследована структура получаемых вихревых слоёв, их основные характеристики. Разработанная технология открывает возможность для создания принципиально новых химических реакторов меньших габаритов и меньшей материалоемкости при большей производительности. Разработаны и созданы модельные вихревые многофазные реактора для проведения различных многофазных химических процессов.

АННОТАЦИЯ:

Действие вихревого центробежного многофазного реактора основано на закручивании жидкости, гранул катализатора или их смеси в вихревой камере потоком газа, поступающего из щелей направляющего аппарата, расположенного на периферии вихревой камеры, где, при определённых режимных параметрах, образуется вихревой многофазный слой, обладающий следующими характеристиками:

• низкое гидродинамическое сопротивление (1+3)*10³ Па;
• центробежное ускорение в диапазоне 10-50 g, обеспечивающее большую удельную межфазную поверхность с высокой скоростью её обновления и высоким газосодержанием 0.5-0.6;
• высокая пропускная способность по газу;
• большие скорости тепло- и массопереноса.

Вихревые аппараты имеют малый размер при высокой производительности и невысокое энергопотребление. Разработаны методы обеспечения устойчивости вихревых газожидкостных и псевдоожиженных слоёв, а также методы начальной загрузки дисперсной среды в вихревую камеру. Устойчивость достигается использованием специального профиля вихревой камеры, управлением отрыва пограничного слоя на торцевых стенах вихревой камеры, дополнительной закруткой газа в центре вихревой камеры. Для удержания вихревого псевдоожиженного слоя, содержащего частицы твёрдой фазы, разработана вихревая камера, дополнительно включающая возможность вращения торцевых крышек для полного устранения торцевых эффектов. Такая конструкция позволяет избежать расслоения и дестабилизации вихревого псевдоожиженного слоя и приводит к образованию в нём упорядоченной "квазикристаллической" структуры, которая характеризуется равномерным струйным обтеканием каждой частицы с высокими числами Рейнольдса порядка 3000-5000.
На основе развитых методов разработаны и созданы модельные вихревые многофазные реактора для исследования возможности проведения различных многофазных процессов. Заявлены патенты Российской Федерации.