MXPA02009007A

MXPA02009007A - Procedimiento y dispositivo para airear un liquido con gas.

Info

Publication number: MXPA02009007A
Application number: MXPA02009007A
Authority: MX
Inventors: Gabl Helmuth
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2003-04-25
Also published as: CN1269575C; AT410406B; PL355746A1; NO323530B1; PL199065B1; US20030071372A1; NZ521384A; ATA14582001A; ATE291485T1; KR20030024631A; JP2003181260A; CN1408479A; EP1293254B1; DE50202526D1; EP1293254A3; NO20024102L; BR0203788A; CA2397997A1; US6998056B2; EP1293254A2

Abstract

Un procedimiento para airear un liquido con gas, particularmente para usarse en procesos para separar impurezas de suspensiones por medio de flotacion, que consiste en la inyeccion de un liquido a traves de una boquilla en un volumen de gas. Para lograr una mejora considerable en la transferencia de masa y una extraccion mas efectivamente cercana al maximo grado de saturacion obtenible, parte del volumen de gas se succiona por el vacio generado por el liquido inyectado, transportado junto con el liquido y simultaneamente mezclado intimamente con el liquido. El dispositivo para implementar el procedimiento abarca un recipiente a presion para el liquido y un volumen de gas por encima con una conexion depresion para el gas en la seccion superior del recipiente a presion y una boquilla (11) a traves de la cual se inyecta el liquido, caracterizado porque la boquilla (11) conecta la cabeza con un inyector (10) montado dentro del recipiente a presion (2), introduciendose en la seccion inferior del recipiente a presion (2) reteniendo el liquido y la cabeza esta conectada a la seccion superior del recipiente a presion (2) que contiene el volumen de gas.

Description

circulado varias veces o se necesitan mayores presiones de saturació , lo que conduce a un mayor consumo de energía y e e requiere una mayor entrada de energía en la etapa de flotación subsecuente. Además, las burbujas de gas también pueden descargarse en el. flujo de salida del líquido saturado lo que reduce drásticamente la eficacia de la subsecuente flotación. Además por la AT 407 844 se conoce un proceso para airear dispersiones con celdas de flotación con una supe rficie libre de la suspensión en la cual la espuma se separa de la superficie al salir. También DE 198 45 536 muestra un proceso en el cual el gas se mez :1a con el líquido. Como gas se usa ventajosamente aire que va a disolverse en el líquido. Debido a la existencia de alta velocidad de flujo sc lo una pequeña porción del aire disponible puede disolver de hecho. Además el aire no es extraído de un volumen bajo presión, de tal forma que además 1. solubilidad del gas/aire es reducida. DE 40 29 982 muestra un conjunto de variaciones de boqui las e donde se utilizan dispositivos especiales tales como tubos perforados para mejorar la di stribución del aire en la suspensión. Por medio de esa construcción se crea una caída adicional de presión del lado del gas lo que conduce a una solubilidad en el líquido altamente reducida. La succión del gas/aire por el líquido también se afecta fuertemente por medio de este dispositivo de c istribución especial. Si el líquido es una susper sión de fibras, también se puede presentar un bloqueo de las perforaciones SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto el objetivo de la presente invención es el de encontrar un proceso y un dispositivo para satur r un líquido con gas con una transferencia de masa itiuy mejorada, mientras que se llegue más cercanam nte al grado máximo de saturación obtenible. Con el fin de lograr este objeto, la invención provee un p roceso en el cual parte del volumen de gas es succionado por el vacío generado por el líquido inyecta do, es portado junto con el líquido y se mezcla inmediatamente al mismo tiempo Con el fin de lograr una transferencia de masa máxima, la fase líquida con una gran área de superficie para la transferencia de masa se conduce con la mayor turbulencia pos ible . El gas puede ser succionado fácilmente en el líquido si el líquido es descargado de la boquilla de acuerdo |con el principio de chorro abierto . La alta turbulencia generada por la gran cantidad de aire que circula se provee así de acuerdo con otra característica de la invención, el proceso se conduce con cargas de aire de 170-preferentemente mayores) a 100%. Es ventajoso si las burbujas de gas que salen después del mezclado se recirculan en el volumen de gas . Para cumplir con el objetivo antes descrito, el dispositi /o se caracteriza de acuerdo con la invención porque: la boquilla que conecta con la cabeza de un i nyector montado dentro del recipiente a presiór , en donde el inyector sobresale en la seccic n inferior del recipiente a presión que sostiene si líquido y la cabeza del inyector se conecta la sección superior del recipiente a presión, que contiene el volumen de gas La velocidad y la turbulencia en la zona de mezclado puede aument arse aún más si el área transversal de una seccion extrema de la cabeza del inyector disminuye en 1 a dirección de la corriente. De acuerdo con una configuración ventajosa, la invención también provee un tubo mezclador con una sección transver? al constante que se monta inmediatamente junto a la cabeza del inyector, De acuerdo cc n otra configuración, puede conectarse un difusor con un área transversal a la cabeza del inyector o e 1 tubo mezclador. En una configi ración ventajosa, un tubo de extracción para el lí quido saturado con gas está unido al difusor y cuando menos este tubo de extracción está sumergí do en el líquido. Aquí el flujo del líquido descargado de la boquilla de propulsión a chorro de acuerdo con el principio de chorro abierto genera un vacío que se usa para succionar en el aire en la cabeza del tanque de saturación pr esurizado (3 a 10 kg/cm2) . En el tanque de mezclado , el aire y el líquido se mezclan íntimamente y el difusor subsecuente se usa para la recuperación de energía Finalmente la dispersión de burbujas se introduce en la base del tanque de saturación cilindrica, así todo el nivel de líquido se usa par ala transferencia de masa Las burbujas de gas que ascienden se recolectan en la sección superior (cabeza) del tanque de saturación en donde el aire es vuelto a succionar, provocando así que el a ire circule .

Con el fin de equilibrar la energía en la corriente de líquido después de mezclar el gas y el líquido en un difusor sumergido en el líquido puede montarse detrás del difusor o del tubo de extracción La separación de las burbujas de gas no disueltas se hace p|osible de acuerdo con la invención por medio de un diafragma mayorit ariamente cilíndrico, rodeando cuando menos el fondo del difusor, el tubo de extracción o los sectores del difusor radial sumergidos en el líquido y en donde el diafragma inicia en la base del recipiente de presi on . En una configu. ración ventajosa el punto de salida para el líquido saturado con gas que sale del recipiente a presi >n está localizado por debajo del borde superior del diafragma . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención ahora se describirá a más detalle en la sigu iente descripción haciendo referencia a los ejem Dios de diseño mostrados en los dibujos. Aquí: La figura 1 m íestra una vista diagramática de una planta de flotación con un dispositivo de acuerdo con la invención; Las figuras y 3 ilustran dispositivos para airear un líquido de acuerdo con la invención, también con vista en di .agrama DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La figura 1 proporciona una vista diagramática de una blanta de flotación con un dispositivo 4 para airear el líquido con gas. La celda de flotación 6 está en su mayoría llena con una suspensión 5 en cuya superficie se forma espuma 7 que contiene la mayor cantidad posible de partículas sólidas qu s se retiran por medio de flotación. Una desnatadora 18 conduce esta espuma al canal de espuma 8, en donde se drena en forma del flotante F. Una parte del agua clarificada K en forma de una corriente de reciclado aumenta a la presión de saturación deseada e ntre 3 y 10 kg/cm2 usando una bomba elevadora de pr <?sión 1 y se alimenta a un tanque de saturación 2 de acuerdo con la invención. Aire del ambiente se < omprime hasta la presión de saturación comprimida ] >or medio de un compresor 3, después de lo cual taml ién se alimenta al tanque de saturación 2 y se disu slve en el líquido por medio de transferencia de masa intensa. El fluido hidráulico se encuentra a una presión aumentada al punto de saturación c ue entra en el inyector de burbujas 4, diseñado especialmente para generar burbujas muy finas, para reducir la presión otra vez y se alimenta jun :o con el flujo alimentado Z que contiene sólidos y posiblemente con agentes de filtración C agregados a la celda de flotación 6, en donde se realiza e 1 proceso de flotación. Las burbujas que se han f ormado como resultado de la expansión de la presic n se adhieren a los sólidos hidrófobos y los portan a la superficie. La suspensión que ha s do limpiada por medio de flotación sale de la c Ida de flotación en forma de agua clarificada K. La figura 2 muestra el dispositivo de acuerdo con la invención para aumentar el grado de saturación con aire. El recipiente de presión 9 está mayorit ariamente lleno con líquido en donde el aire L requerido para aumentar el grado de saturación a la presión de saturación requerida usando un compresor entra a la cámara de aire en la cabeza del recipient e a presión. El recipiente a presión contiene un inyector auto-cebante 10, diseñado para condiciónes de succión extrema debido a que el aire se disuel ve en agua de acuerdo con la ley de Henry y funcic na más efectivamente en un sistema de burbujas de:oido a las bajas propiedades de disolución del ai e en agua. En el presente dispositivo el aire se mezcla en la fase líquida en la forma de microburbujas por medio del inyector auto-cebante 10 diseñado para condiciones extremas de succión (80 a 170%) La operación del inyector 10 con altas cargas de aire (80 a 170%) de preferentemente >100%, provocan que mas gas sea succionada en el líquido introducida. Debido a la gran cantidad de aire circulante que se produce, existe una extremada! turbulencia en la fase líquida, así como una gran área de transferencia de asa, que conduce a un grado de saturación en comparación los istemas existentes. El procedimiento permite un alto grado de saturación con aire aun a bajas p esiones, así permite ahorros de energía o reduce el tiempo de retención de líquido en el tanque i e saturación, esto es puede construirse un aparato más pequeño. Subsecuent emen :e la dispersión gas/líquido se transporta a través de un tubo 14 a la base del recipiente de presión < n donde un difusor radial 15 la distribuye a través de la sección transversal de la cámara interior cil índrica 16. Las burbujas de gas así generadas se slevan a través del líquido que lo rodea hasta lá superficie, durante lo cual el aire se junta en la cabeza del recipiente a presión con el fin de ser recirculado. Así solo el aire disuelto tiene que ser elevado a la presión de saturación en el compresor y se agrega ora vez. El líquido presurizado que se lleva al punto de saturación sale del recipiente de presión D llevado al punto de saturación deja el recipiente de presión para retirar as burbujas de gas restantes en la base de la cá ara exterior 17. Ya que la dispersión de burbujas se introduce en la base de una cámara interna cilindrica, es posible adicionalmente retirar las burbujas de aire no disueltas del líquido saturado. Como un resultado la subsiguiente etapa cae flotación puede realizarse óptimamente . La figura 3 proporciona una vista diagramática de un inyector auto-cebante 10. Principalmente consis te de una boquilla de propulsión a chorro 11 , el tubo de intercambio de impulso o mezcladora 12, y un difusor 13. El líquido de propulsión µ" a la presión operativa se acelera en la boquilla de propulsión a chorro 11 La corriente de líquido» 19 que sale de la boquilla de propulsión a chorro 11 genera un vacío al extenderse de acuerdo con el principio de chorro abierto, y este vacío se usa para succionar en el aire R. En el tubo de mezclado 12, el aire se mezcla con el líquido de propulsión a chorro durante lo cual se forman burbujas de aire finas y existe y una intensa t ransferencia de masa con una alta turbulencia. El difusor 13 se usa para la recuperación de energ ía. La dispersión de gas-líquido se transporta en un tubo 14 hasta el difusor radial 15 que distribuye la dispersión de burbujas B descargada.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama cómo propiedad lo contenido en las siguientes: REIV? NDICACIONES 1. Un procedip.iento para airear un líquido con gas, particularme ite para usarse en procesos para separar impurezas de suspensiones por medio de flotación, que consiste en la inyección de un líquido a través de ui ?a boquilla en un volumen de gas, caracterizado por jue parte del volumen de gas se succiona por el vacío generado por el líquido inyectado, transportado junto con el líquido y simultáneamente me z¡ciado íntimamente con el líquido . El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, cara eterizado porque el líquido se descarga de la b oquilla de acuerdo con el principio de chorro abierto . 3. El procediir iento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el proceso se conduce con cargas de aire de 80 a 170%, preferentemente mayores a 100% . 4. El procedi iento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las burbujas de gas qus salen después del mezclado, son recirculadas al volumen de gas. 5. El procedímiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el volumen de gas tiene ur a sobrepresión. 6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la sobrepresión se encuent ra entre 3 y 10 kg/cm2. 7. Un Di spos i tivo para airear un líquido con un gas, particularmente para usarse en plantas o equipo para separar impurezas desde una suspensión por medio ie flotación, que abarca un recipiente a presión para el líquido y un volumen de gas por encima con una conexión depresión para el gas en la sección superior del recipiente a presión y una boquil] a a través de la cual se inyecta el líquido, caracterizado porque la boquilla conecta la ca Deza con un inyector montado dentro del recipiente a presión, introduciéndose en la sección inferior del recipiente a presión reteniendo el líquido i la cabeza está conectada a la sección superior del recipiente a presión que contiene el volumen de gas . El dispo itivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el área transversal de una sección extrema de la cabeza del inyecto disminuye en la1 dirección de la corriente. 9. El disposi tivo de acuerdo con una las reivindicaciones 7 u caracterizado por un tubo de mezclado con una sección transversal casi constante provista inmediatamente junto a la cabeza del inyector. 10. El dispos Ltivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por un difusor con un área transversal que aumenta en la dirección de la corrie nte se encuentra junto a la cabeza del tubo de mezc lado . 11. El dispo sitivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque un tubo de extracción para el 1 quido saturado con gas se encuentra junto al diJ usor, en donde cuando menos este tubo de extrac< ion está sumergido en el líquido . 12. El dispos .tivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 Ó o 11, caracterizado porque un difusor radial que está sumergido en el líquido está montado detrás el difusor o del tubo de extracción 13. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que un diafragma mayorit a riamente cilindrica, cuando menos rodea el fondo del difusor, el tubo de extracción o sectores del difusor radial sumergidos en el líquido, y el diafragma inicia en la base del recipiente a presión. 14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el punto de salida para el líquido saturado con gas que sale del recipiente a presión está localizado por debajo del borde superior del diafragma.