BRPI0717579A2 - Dispositivo para gaseificação de um lóquido - Google Patents

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para "DISPOSITI- VO PARA GASEIFICAÇÃO DE UM LÍQUIDO".

Descrição

A presente invenção refere-se a um dispositivo de lança para gaseificação de um líquido que possui um canal de suprimento de gás e pelo menos uma lança de gás, conectada ao canal de suprimento de gás, a partir da qual um fluxo de gás sai em operação de gaseificação. O dispositivo de- ve ser adequado, em particular, para instalações de membrana usadas em operação de imersão, sendo que as bolhas de gás ascendentes são usadas para limpar as membranas.

Na prática, os dispositivos de gaseificação que possuem um ca- nal de suprimento de gás e múltiplas lanças de gás que são derivadas do canal de suprimento de gás são usados para gaseificar instalações de membrana empregadas em operação de imersão. O canal de suprimento de gás é orientado essencialmente de forma horizontal. As lanças de gás se estendem verticalmente para cima e são circundadas pelo líquido que será gaseificado. Tal dispositivo de gaseificação é conhecido a partir da publica- ção WO 97/06880, as lanças de gás se projetam em uma extremidade supe- rior, aberta no líquido que será gaseificado e em uma extremidade inferior, chanfrada no canal de suprimento de gás. O líquido pode penetrar desimpe- dido no canal de suprimento de gás entre os intervalos de gaseificação, sendo que os depósitos são capazes de se formar nas lanças de gás. Ocor- rem perdas de pressão variadas nas lanças de gás individuais mesmo no caso onde ligeiras alterações de corte transversal de lanças de gás individu- ais devido aos depósitos, de modo que um borbulhamento não-uniforme de lanças de gás diferentes lances seja observado.

Para evitar que o líquido penetre nas lanças de gás e na câmara de gás do canal de suprimento de gás que é encharcado entre intervalos de gaseificação, sabe-se a partir da DE 203 00 546 U1 que as lanças são pro- porcionadas com coberturas, que são posicionadas sobre as extremidades de projeção das lanças de gás e encerram anularmente uma seção de ex- tremidade das lanças de gás. Durante a gaseificação, o ar flui da parte supe- rior até a parte inferior da câmara anular entre a cobertura e a lança de gás e sai da extremidade inferior da lacuna anular. Em operação a longo prazo, há o risco da lacuna anular ser parcial ou totalmente obstruída devido aos contaminantes ou à formação de um biofilme. As lanças de gás conectadas em paralelo não possuem fluxo uniforme através delas, devido às resistên- cias de fluxo diferentes nas lanças de gás. Em particular, se for usada uma pequena quantidade de fluxo de gás, a gaseificação fica instável e não- uniforme. A água que penetra através das lanças de gás para dentro do ca- nal de suprimento de gás, após uma redução de pressão no sistema, pode ser removida apenas de modo insatisfatório da câmara de gás. Os resíduos permanecem na câmara de gás do sistema, prejudicando a operação do dispositivo de gaseificação a longo prazo.

A presente invenção está baseada no objetivo de especificar um dispositivo de gaseificação que permite uma operação estável mesmo em uma pequena quantidade de fluxo gás e no qual, em particular, a cavitação uniforme de lanças de gás situadas em paralelo também se torna possível. O dispositivo de gaseificação também deve possui manutenção amigável.

De acordo com a presente invenção, o objetivo é atingido por um dispositivo para gaseificação de um líquido, particularmente para instala- ções de membrana usadas em operação de imersão, que possui um canal de suprimento de gás e pelo menos uma lança de gás a partir da qual sai um fluxo de gás em operação de gaseificação, onde a lança de gás é conec- tada ao canal de suprimento de gás por meio de pelo menos um canal de conexão que compreende uma primeira área de entrada sobre o lado da lança de gás e uma segunda área de entrada do lado do canal de suprimen- to de gás e gera, como um regulador, uma perda de pressão de fluxo que entra na lança de gás, e onde a seção de extensão é proporcionada abaixo da primeira área de entrada, que confina a lança de gás e possui uma aber- tura abaixo da primeira área de entrada. A pressão que há no líquido que será gaseificado atua sobre a

câmara encerrada pela lança de gás e a seção de extensão tanto por meio de uma abertura de saída de gás na extremidade superior da lança de gás como também através da abertura inferior da seção de extensão, sendo que a pressão na abertura inferior da seção de extensão é maior do que na ex- tremidade superior da lança de gás devido à altura da coluna líquida que confina o dispositivo. Durante a operação do dispositivo de gaseificação, a abertura inferior é usada como um equalizador de pressão e determina as condições de pressão na lança de gás, o efeito regulador do canal de cone- xão garante o fluxo uniforme do gás fornecido. Entretanto, para garantir um efeito regulador claramente definido, cada canal de conexão sempre é co- nectado a apenas uma lança de gás, sendo que uma lança de gás é capaz de ser conectada por meio de múltiplos canais de conexão ao canal de su- primento de gás sem restrição. Em particular, em dispositivos de acordo com a presente invenção que possuem múltiplas lanças de gás na modalidade descrita, o efeito regulador dos canais de conexão e, além disso, a equaliza- ção de pressão através das aberturas das seções de extensão garantem uma distribuição uniforme do fluxo de gás total até as lanças de gás indivi- duais e o borbulhamento uniforme das lanças de gás.

O efeito regulador do canal de conexão, que gera uma perda de fluxo do fluxo de gás que entra na lança de gás, pode ser obtido no escopo da presente invenção, pois o canal de conexão possui um ponto regulador, por exemplo, sob a forma de uma constrição ou uma abertura de bocal. O canal de conexão também pode possuir um corte transversal ao longo de seu comprimento que é menor que o corte transversal da lança de gás e produz uma perda de pressão de fluxo do fluxo de gás que entra na lança de gás. Sem restrição, pelo menos uma lança de gás pode ser conectada por meio de múltiplos canais de conexão ou apenas um canal de conexão ao canal de suprimento de gás, sendo que um canal de conexão também é ca- paz de possuir múltiplas constrições paralelas ou aberturas de saída de bo- cal. Entretanto, uma modalidade em que apenas uma trajetória de fluxo é proporcionada no canal de conexão é especialmente preferida, desde que com tal modalidade, em um efeito regulador predefinido, um corte transver- sal de fluxo comparativamente maior seja possível dentro do canal de cone- xão e o risco de obstrução do canal de conexão por depósitos seja, desse modo, reduzido. O canal de conexão é conectado utilizando uma primeira área de entrada à lança de gás e utilizando uma segunda área de entrada ao ca- nal de suprimento de gás. Em uma modalidade preferida da presente inven- ção, a primeira área de entrada fica situada abaixo da segunda área de en- trada, de modo que o canal de conexão, que procede a conexão ao canal de suprimento de gás, se estenda para baixo. Quando o dispositivo de gaseifi- cação for colocado em operação, garante-se que o líquido que penetra no canal de suprimento de gás seja removido até a altura da segunda área de entrada do canal de suprimento de gás. A segunda área de entrada é espe- cialmente situada, de preferência, na parte inferior do canal de suprimento de gás, de modo que quando o dispositivo de gaseificação seja colocado em operação, sempre ocorra um evacuamento completo de resíduos do canal de suprimento de gás total.

Quando um dispositivo, de acordo com a presente invenção, que opera em operações de imersão é colocado em operação, o líquido de- ve ser deslocado por cavitação utilizando gás pelo menos do canal de su- primento de gás, canal de conexão, seção de extensão, e lança de gás. O líquido deixa o dispositivo parcialmente através da abertura do canal de co- nexão e parcialmente através da lança de gás, que é aberta na parte superi- or. Após o evacuamento da câmara de gás, o gás flui subseqüentemente para fora através das lanças de gás. Esse é o estado de operação normal. Grandes fluxos de gás resultam em lanças de gás do dispositivo de gaseifi- cação que são situadas em paralelo. As aberturas das seções de extensão proporcionam uma contribuição significativa para as lanças de gás situadas em paralelo que possuem fluxo uniforme através delas, pois isso é garantido pelas aberturas em que condições de pressão definidas resultam, em cada caso, na direção de fluxo atrás do canal de conexão designada como um regulador.

Em um modo de operação preferido do dispositivo de gaseifica- ção, todo o fluxo de gás é conduzido para cima através da pelo menos uma lança de gás, sendo que uma almofada de pressão é formada na seção de extensão, devido à resistência de fluxo na lança de gás. Se uma pequena quantidade de gás for conduzida através das lanças de gás, o líquido pode entrar através da abertura da seção de conexão, que é conduzido para cima na lança de gás com o fluxo de gás. Um efeito de bombeamento é observa- do, esse tipicamente aumenta com o índice de fluidez de gás reduzido e po- de auxiliar o processo de limpeza das bolhas de gás.

Se, antes do modo de operação preferido, a pressão no canal de suprimento de gás e, desse modo, a quantidade de gás que flui através das lanças de gás são aumentadas, a almofada de pressão na seção de ex- tensão se expande até finalmente uma parte do fluxo de gás também esca- par para baixo através da abertura da seção de extensão. O fluxo de gás adicional que sai na parte inferior do dispositivo de gaseificação também po- de ser usado para gaseificação almejada do líquido. Se o dispositivo, de a- cordo com a presente invenção, for usado em uma instalação de membrana, por exemplo, feixes de membrana que ficam situados em torno da lança de gás, o fluxo de gás adicional que sai da parte inferior do dispositivo permite especialmente de forma vantajosa a limpeza adicional na periferia externa e nas zonas limítrofes do feixe de fibras de membrana.

O dispositivo de gaseificação pode ser operado de forma inter- mitente. Durante a operação intermitente, os intervalos de gaseificação em que, no modo de operação preferido, um volumoso fluxo de gás ou ar é usa- do alternado com intervalos em que o fluxo de gás é estrangulado o suficien- te para que a pressão no canal de suprimento de gás seja mantida, porém apenas uma quantidade muito pequena ou nenhum gás escapa através da pelo menos uma lança de gás. Opcionalmente, em operação intermitente - como descrito acima - um fluxo de gás adicional pode ser gerado na parte inferior do dispositivo de gaseificação no caso de um fluxo de gás ou ar mui- to volumoso. Se o dispositivo de gaseificação for operado utilizando uma pequena quantidade de fluxo de gás durante a operação intermitente, a pelo menos uma lança de gás é encharcada pelo líquido circundante. Uma colu- na líquida resulta na lança de gás, que se estende até o canal de conexão, porém devido à pressão maior que há no canal de suprimento, não passa através do canal de conexão no canal de suprimento de gás. Se o canal de suprimento de gás for novamente incidido com um fluxo de gás volumoso, o líquido é deslocado da lança de gás, um jato de ar que escapa primeiro atra- vés da abertura da seção de extensão e uma parte do fluxo de gás que flui para cima através da lança de gás. Assim que o líquido é deslocado da lan- ça de gás, o modo de operação preferido é implementado, em que todo o fluxo de gás flui através da lança de gás. Em comparação com a configura- ção conhecida descrita no início, a perda de pressão do sistema total é signi- ficativamente menor. Ademais, a faixa de regulagem do fluxo de gás é mai- or. Mesmo com uma pequena quantidade de fluxo de gás, garante-se um fluxo uniforme da lança de gás ou das lanças de gás. Uma vantagem adicio- nal é que o dispositivo pode ser implementado de tal maneira que o líquido pode ser removido sem resíduo do canal de suprimento de gás quando o dispositivo for colocado em operação. Em particular, na modalidade preferi- da do dispositivo que possui múltiplas lanças de gás, um fluxo uniforme flui através de todas as lanças de gás em operação de gaseificação é garantido.

Muitas possibilidades resultam da implementação sobre a cons- trução adicional do dispositivo de acordo com a presente invenção. Assim, o canal de conexão pode confinar a lança de gás diretamente ou também a- través de uma lacuna, tal como uma lacuna anular, como um ponto regula- dor. Em uma modalidade da presente invenção, o canal de conexão passa continuamente por dentro da lança de gás, sendo que o canal de conexão e a lança de gás possuem o mesmo corte transversal. Em um aperfeiçoamen- to especialmente simples dessa modalidade, a lança de gás e a seção de extensão são implementadas como seções de um tubo, sendo que a lança de gás se estende acima do canal de conexão e a seção de extensão se estende abaixo do canal de conexão. O tubo possui, de preferência, um cor- te transversal redondo e pode se ter o formato cilíndrico ou parcialmente cô- nico. Com um tubo linear, esse pode ser limpo especialmente de maneira fácil, por exemplo, utilizando uma escova ou um jato pressurizado, mesmo no estado montado.

Uma modalidade adicional do dispositivo de acordo com a pre- sente invenção compreende uma peça de conexão fixada ao canal de su- primento de gás. A lança de gás se estende até uma câmara de recepção da peça de conexão, e uma cobertura fica localizada sobre a peça de conexão, que é aberta na parte inferior e forma a seção de extensão. A cobertura po- de ser inserida na peça de conexão, sendo que o canal de conexão é, de preferência, formado na cobertura. A cobertura também pode ser colocada sobre a peça de conexão. A pelo menos uma lança de gás se estende, de preferência, em uma câmara de recepção da peça de conexão, o canal de conexão definido pela peça de conexão possui um ponto regulador na ex- tremidade da lança de gás que se precipita para dentro da câmara de recep- ção. Vários aperfeiçoamentos sobre a construção vantajosa do dispositivo de acordo com a presente invenção resultam do procedimento de tal moda- lidade.

A cobertura pode possuir faces internas que encerram a extre- midade da lança de gás com uma lacuna anular que forma o ponto regula- dor. A cobertura também possui, de preferência, uma depressão que é opos- ta à extremidade da lança de gás e forma uma câmara de abrandamento de fluxo da seção de extensão. A abertura lateral da cobertura é descarregada na câmara de abrandamento de fluxo. De acordo com uma modalidade adicional da invenção, uma

válvula reguladora compreende dois corpos de válvula em uma câmara anu- lar delimitada pela peça de conexão e a lança de gás, sendo que o primeiro corpo de válvula fica situado sobre a extremidade da lança de gás e faz a conexão da câmara anular entre a lança de gás e a peça de conexão e tam- bém possui aberturas de passagem de gás. O segundo corpo de válvula possui uma sede de válvula que funciona juntamente com as aberturas de passagem de gás e fica situada em uma câmara entre a cobertura e o pri- meiro corpo de válvula. Ademais, o segundo corpo de válvula pode possui uma passagem, que forma uma câmara de abrandamento de fluxo da seção de extensão atrás do ponto regulador e se alinha com a abertura na cobertu- ra. A sede de válvula pode ser implementada como uma face de sede cônica ou côncava. O primeiro corpo de válvula pode conter orifícios axiais que são descarregados em uma câmara de fluxo que encerra de forma anular a ex- tremidade da lança de gás. A câmara de fluxo e a face de sede do segundo corpo de válvula formam uma lacuna reguladora definida. Os dois corpos de válvula são apropriadamente conectados um ao outro. Com uma conexão rosqueada, por exemplo, há a possibilidade de ajustar a largura da lacuna reguladora entre os dois corpos de válvula. Também está dentro do escopo da presente invenção que o segundo corpo de válvula é uma parte de inser- to, que é fixada pela cobertura contra o primeiro corpo de válvula. O primeiro corpo de lima pode possuir uma entrada de gás de constrição em forma de bocal para que o gás flua para dentro da lança.

A abertura lateral inferior da seção de extensão possui de modo apropriado um corte transversal que corresponde a 0,5 a 2 vezes o corte transversal de fluxo da lança de gás. Os cortes transversais da abertura e o corte transversal do fluxo da lança de gás, de preferência, correspondem de forma essencial.

A lança de gás termina, de preferência, em sua extremidade su- perior que se projeta para fora do canal de suprimento de gás livremente no líquido que será gaseificado, sem uma tampa e sem uma constrição. Tam- bém está dentro do escopo da presente invenção, naturalmente, que a lança de gás é adicionalmente proporcionada com aberturas laterais de camisa. Ademais, pode ser vantajoso implementar a extremidade da lança de gás na saída de gás com uma expansão tipo difusora do corte transversal do fluxo.

O dispositivo de gaseificação descrito é particularmente destina- do para instalações de membrana que são usadas em operação de imersão. Durante o uso em uma instalação de membrana, a pelo menos uma lança de gás é, de preferência, confinada por um feixe de membranas de fibras ocas, que é embutido em uma extremidade aberta em uma parte de cabeça e descarregado em uma câmara de coleta permeável separada do canal de suprimento de gás.

O dispositivo de acordo com a presente invenção possui, de pre-

ferência, várias lanças de gás conectadas ao canal de suprimento de gás, sendo que cada um é implementado como descrito acima. Em uma modali- dade especialmente preferida, o dispositivo é montado a partir de segmentos individuais que possuem uma lança de gás, sendo que cada segmento indi- vidual é implementado como descrito acima.

A seguir, a presente invenção é explicada sobre a base de um desenho que ilustra meramente uma modalidade exemplificativa.

As figuras 1a a 1g mostra esquematicamente as modalidades de um dispositivo de gaseificação de acordo com a presente invenção em uma ilustração a seccional,

As figuras 2 a 4 mostram esquematicamente um corte ao longo de um dispositivo de gaseificação de acordo com a presente invenção du- rante a operação em estados de operação diferentes,

A figura 5 mostra esquematicamente um detalhe do dispositivo de acordo com a presente invenção em uma ilustração ampliada com rela- ção às figuras 2 a 4,

A figura 6 mostra esquematicamente uma modalidade adicional do assunto ilustrado na figura 4,

As figuras 7a a 7c mostram esquematicamente diferentes moda- lidades do assunto ilustrado na figura 6,

A figura 8 mostra esquematicamente o uso do dispositivo de ga- seificação em um módulo de membrana de uma instalação de membrana usada em operação de imersão,

A figura 9a a 9c mostra esquematicamente modalidades alterna- tivas do dispositivo de gaseificação em um módulo de membrana,

A figura 10 mostra esquematicamente um diagrama com relação ao efeito de bombeamento de um dispositivo de gaseificação de acordo com a presente invenção em um fluxo de gás fraco.

As figuras 1a a 1g mostram detalhes de modalidades de um dis- positivo de acordo com a presente invenção para gaseificar um líquido 1 que possui um canal de suprimento de gás 2 e pelo menos uma lança de gás 3 conectada ao canal de suprimento de gás 2, a partir da qual um fluxo de gás sai em operação de gaseificação. Todo o dispositivo possui, de preferência, lanças de gás 3 (não mostradas), que são implementadas de modo corres- pondente. A lança de gás 3 se estende verticalmente para cima e possui uma extremidade aberta 4 que se projeta do canal de suprimento de gás 2 sem uma constrição e sem uma tampa. A lança de gás 3 é conectada por meio de um canal de conexão 5 ao canal de suprimento de gás 2, sendo que o canal de conexão 5 gera uma perda de pressão de fluxo do fluxo de gás que entra na lança de gás 3 como um estrangulamento e apenas uma lança de gás 3 fica sempre conectada ao canal de conexão 5. O canal de conexão

é conectado utilizando uma primeira área de entrada 8 à lança de gás 3 e utilizando uma segunda área de entrada 8'ao canal de suprimento de gás 2,

sendo que a lança de gás 3 se estende para cima e uma seção de extensão

6 se estende para baixo partindo da primeira área de entrada 8. A seção de extensão 6 que confina a lança de gás 3 possui uma abertura 7 abaixo da primeira área de entrada 8. Nas modalidades mostradas nas figuras 1a e 1b, a primeira área de entrada 8 é situada abaixo da segunda área de entrada

8'. Quando o dispositivo de acordo com a presente invenção for colocado em operação, garante-se desse modo que o liquido 1 que foi coletado no canal de suprimento de gás 2 primeiro é completamente removido. Na modalidade mostrada na figura 1c, o canal de conexão 5 se projeta no canal de supri- mento de gás 2, sendo que a segunda área de entrada 8' fica situada acima da parte inferior do canal de suprimento de gás 2. Se o líquido 1 for coletado no canal de suprimento de gás 2, o líquido 1 também permanece no canal de suprimento de gás 2 abaixo da segunda área de entrada 8' durante a o- peração. Isso impede que os contaminantes que foram coletados na parte inferior do canal de suprimento de gás 2 atinjam o canal de conexão 5. A figura 1d mostra uma modalidade em que o canal de conexão 5 confina a parte superior do canal de suprimento de gás utilizando sua segunda área de entrada 8' e se dirige para cima até a primeira área de entrada 8, tanto a lança de gás 3 como também a seção de extensão 6 ficam situadas acima do canal de suprimento 2. Na modalidade mostrada na figura 1e, o canal de conexão se projeta da parte de cima para dentro do canal de suprimento de gás 2. Se o canal de suprimento de gás 2 for completamente preenchido com líquido 1 quando colocado em operação, esse líquido é primeiro remo- vido do canal de suprimento de gás 2 até a altura da segunda área de entra- da 8', sendo que a gaseificação começa praticamente de maneira simultâ- nea em todas as lanças de gás 3 subseqüentemente em uma configuração que possui múltiplas lanças de gás.

Como se pode supor a partir das figuras 1f e 1 g, o canal de co-

nexão 5 também pode possuir um curso angulado ou curvado. A remoção completa de líquido coletado 1 é, desse modo, garantida na figura 1g à me- dida que o dispositivo de acordo com a presente invenção é colocado em operação, embora a lança de gás 3, a seção de extensão 6, e a primeira á- rea de entrada 8 estejam situadas acima do canal de suprimento de gás 2.

Embora um ponto regulador 9 seja proporcionado no canal de conexão na modalidade da figura 1a, o canal de conexão 5 mostrado na fi- gura 1b possui um corte transversal ao longo de seu comprimento que é menor do que o corte transversal da lança de gás 3 e que gera uma perda de pressão de fluxo do fluxo de gás que entra na lança de gás 3. Na modali- dade da figura 1b, a lança de gás 3 e a seção de extensão 6 são implemen- tadas como seções de um tubo linear, sendo que a lança de gás 3 se esten- de para cima e a seção de extensão 6 se estende para baixo do canal de conexão 5. A seção de extensão 6 passa continuamente na lança de gás 3, sendo que seção de extensão 6 e a lança de gás 3 possuem cortes trans- versais iguais, de modo que a modalidade mostrada seja fácil de limpar utili- zando uma escova ou um jato de pressão, por exemplo, mesmo no estado instalado.

Os dispositivos mostrados nas figuras são usados para gaseifi- car um líquido. A construção básica do dispositivo inclui um canal de supri- mento de gás 2 e múltiplas lanças de gás 3 conectadas ao canal de supri- mento de gás 2, a partir das quais os fluxos de gás saem simultaneamente em operação de gaseificação. O dispositivo é depositado em um líquido 1, sendo que o canal de suprimento de gás 2 é orientado essencialmente de forma horizontal (figura 2 a 4). As lanças de gás 3 se estendem verticalmen- te para cima e livremente no liquido 1 que será gaseificado em sua extremi- dade 4 que se projeta a partir do canal de suprimento de gás 2 sem uma tampa. O canal de suprimento de gás 2 compreende partes de conexão 10 que são derivadas do canal de suprimento de gás, essas são fechadas na extremidade por uma cobertura 11, sendo que a cobertura 11 forma a seção de extensão 6. As lanças de gás 3 se estendem para dentro de uma câmara de recepção 12 da peça de conexão 10, sendo que um ponto regulador 9 no canal de conexão 5 é proporcionado na extremidade das lanças de gás 3 imersas na câmara de recepção, esse gera uma perda de pressão de fluxo do fluxo de gás que entra na lança de gás 3. Também pode ser observado a partir das ilustrações nas figuras 2 a 9c que a abertura 7 é proporcionada nas coberturas 11 posicionadas sobre as partes de conexão 10, essa é des- carregada na câmara de fluxo 14 da seção de extensão 6 atrás do ponto regulador 9. As coberturas 11 são conectadas de maneira removível às par- tes de conexão 10. Após a remoção da cobertura 11, os pontos reguladores

9 são acessíveis e as lanças de gás 3 podem ser facilmente limpas. A Iim- peza também é possível através da abertura 7.

A figura 2 mostra o dispositivo colocado em operação após esse ser depositado no líquido 1 que será gaseificado. O canal de suprimento de gás 2 contém o líquido 1', o qual penetrou através das lanças de gás 3, que são abertas na parte superior, na câmara de gás. O canal de suprimento de gás 2 agora é incidido com a pressão e um fluxo de gás é fornecido. O fluxo de gás ou ar fornecido sob pressão desloca o líquido 1' do canal de supri- mento de gás 2. O líquido 1' flui para dentro das peças de conexão inferiores

e deixa o dispositivo através das aberturas 7 nas lanças de gás 3, que são abertas na parte superior.

Quando o líquido 1' é deslocado da câmara de recepção 12 da

peça de conexão 10, o estado de operação mostrado na figura 3 procede por curto tempo. O fluxo de gás flui através do ponto regulador 9 e desloca a coluna líquida 15 dentro das lanças de gás 3. Uma parte do fluxo de gás sai sob a forma de um pulso breve através das aberturas laterais de cobertura 7. Assim que a coluna líquida 15 foi deslocada das lanças de gás 3, o estado de operação mostrado na figura 4 procede. Todo o fluxo de gás flui através das lanças de gás 3 de modo ascendente, sendo que os fluxos de quantida- de igual resultam nas lanças de gás 3. Nenhum gás sai nas aberturas inferi- ores 7 das coberturas 6 no modo de operação mostrado, desde que a pres- são de líquido nas aberturas laterais de cobertura 7 seja maior do que a pressão de líquido na extremidade de projeção lateral de saída superior 4 das lanças de gás 3. As condições de pressão definidas e iguais resultam em todas as lanças de gás 3 através das aberturas laterais de cobertura 7, isso resulta no fluxo através das lanças de gás 3 situadas em paralelo que ocorrem utilizando fluxos de quantidades de gás iguais.

As coberturas 11 são implementadas como tampas ou insertos e são conectadas de forma removível às partes de conexão 10, por exemplo, por uma conexão rosqueada 16. Na modalidade exemplificativa mostrada na figura 5, as coberturas 11 possuem faces internas 17 que confinam a extre- midade 13 das lanças de gás 3 utilizando uma lacuna anular 18, que forma o ponto regulador 9. Cada cobertura 11 também possui uma depressão que é oposta à extremidade 13 das lanças de gás 3 e forma uma câmara de a- brandamento de fluxo 19. A abertura lateral de cobertura 7 é descarregada na câmara de abrandamento de fluxo 19.

Na modalidade exemplificativa da figura 6, uma válvula regula- dora 22 que compreende dois corpos de válvula 20, 21 fica disposta em ca- da câmara anular delimitada por uma peça de conexão 10 e uma lança de gás 3. O primeiro corpo de válvula 20 fica situado sobre a extremidade 13 da lança de gás 3, faz a ligação da câmara anular entre a lança de gás 3 e a peça de conexão 10, e possui aberturas de passagem de gás 23. O segundo corpo de válvula 21 possui uma sede de válvula 24 que funciona juntamente com as aberturas de passagem de gás 23 e fica situada em uma câmara entre a cobertura 11 e o primeiro corpo de válvula 20. O segundo corpo de válvula 21 contém uma passagem que forma uma câmara de abrandamento de fluxo 19 atrás do ponto regulador 9. Pode ser observado a partir da figura 6 bem como das figuras 7a a 7c que a sede de válvula 24 pode ser imple- mentada como uma face de sede cônica ou côncava. O primeiro corpo de válvula 20 possui múltiplos orifícios axiais distribuídos em torno da circunfe- rência como aberturas de passagem de gás 23, que são descarregados em uma câmara de fluxo 14 que confina de modo anular a extremidade 13 da lança de gás 3. A câmara de fluxo 14 forma um ponto regulador 9 com a fa- ce de sede do segundo corpo de válvula 21. O primeiro corpo de válvula 20 também pode possuir uma entrada de gás de constrição em forma de bocal 25 para que o gás flua dentro da lança de gás 3. Nas modalidades exempli- ficativas da figura 7c, a passagem do segundo corpo de válvula 21, que for- ma uma câmara de abrandamento de fluxo 19 atrás do ponto regulador 9, é alinhada com a abertura 7 na cobertura 11.

As aberturas 7 das seções de extensão 6 situadas nas cobertu- ras 11 possuem um corte transversal que corresponde, de preferência, a 0,5 a 2 vezes o corte transversal do fluxo das lanças de gás 3. Nas modalidades exemplificativas, o corte transversal das aberturas laterais de cobertura 7 e o corte transversal do fluxo das lanças de gás 3 são aproximadamente igual- mente amplos.

A extremidade de projeção lateral de saída 4 das lanças de gás

3 possui uma expansão tipo difusora 26 de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção nas modalidades exemplificativas das figuras 2 a 8.

O dispositivo de gaseificação é adequável para instalações de membrana que são usadas em operação de imersão. As instalações de membrana podem possuir feixes de membrana, placas de membrana, ou outros elementos de membrana, sendo que o gás sobe do dispositivo de gaseificação na borda das membranas ou dentro de um feixe de membrana e limpam a membrana. A extremidade de projeção lateral de saída 4 das lanças de gás 3 é confinada na modalidade mostrada por um feixe 27 de membranas de fibras ocas, que são embutidas em uma extremidade aberta em uma parte de cabeça 28 e são descarregadas em uma câmara de coleta permeável 29 separada da câmara de suprimento de gás 2. As unidades, como mostradas na figura 8, podem ser montadas em uma matriz ou um módulo de membrana 30, em que uma unidade de gaseificação implemen- tada de acordo com a presente invenção é integrada.

As figuras 9a a 9c mostram detalhes da modalidade alternativa do dispositivo de gaseificação de acordo com a presente invenção em um módulo de membrana 30. Na modalidade mostrada na figura 9a, a cobertura 11 é inserida na peça de conexão 10 e fixada por um fecho de baioneta 31. O canal de conexão 5 é formado na cobertura 11, de modo que o corte transversal do canal de conexão 5 não seja especialmente alterado de forma vantajosa por irregularidades de montagem. A seção de extensão 6 formada pela cobertura 11 confina diretamente a lança de gás 3, sendo que uma ve- dação elastomérica 32 é proporcionada entre a lança de gás 3 e a cobertura 11 e, além disso, a peça de conexão 10 e cobertura 11. As figuras 9b e 9c mostram as modalidades em que a cobertura 11 é aparafusada sobre a pe- ça de conexão 10. Embora o canal de conexão 5 também seja essencial- mente formado na cobertura 11 na modalidade da figura 9b, a modalidade da figura 9c possui um ponto regulador 9 entre a cobertura 11 e a lança de gás 3.

Durante a operação normal do dispositivo de gaseificação, uma

almofada de pressão é formada na seção de extensão 6 que possui a aber- tura 7, a qual determina as condições de pressão na lança de gás atribuída 3. Em pequenas taxas de fluxo, entretanto, o líquido 1 pode entrar na lança de gás 3 através da seção de extensão 6 e pode ser transportado para cima com o fluxo de gás através da lança de gás 3. O efeito de bombeamento do dispositivo de acordo com a presente invenção é mostrado na figura 10, a quantidade de líquido 1 transportada pelo dispositivo é mostrada como uma função da índice de fluidez do fluxo de gás.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para gaseificar um líquido (1), particularmente pa- ra instalações de membrana usadas em operação de imersão, que possui um canal de suprimento de gás (2) e pelo menos uma lança de gás (3) a partir desses um fluxo de gás sai em operação de gaseificação, em que a lança de gás (3) é conectada ao canal de suprimento de gás (2) por meio de pelo menos um canal de conexão (5) que compreende uma primeira área de entrada (8) sobre o lado da lança de gás (3) e uma segunda área de entrada (8') sobre o lado do canal de suprimento de gás (2) e gera, como um estran- gulamento, uma perda de pressão de fluxo do fluxo de gás que entra na lan- ça de gás (3), e abaixo da primeira área de entrada (8) uma seção de exten- são (6) é proporcionada, essa confina a lança de gás (3) e possui uma aber- tura (7) abaixo da primeira área de entrada (8).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, em que o canal de conexão (5) possui um ponto regulador (9) ou possui um corte transversal ao longo de todo o seu comprimento que é menos do que o corte transversal da lança de gás (3).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a segunda área de entrada (81) fica disposta na parte inferior do canal de su- primento de gás (2).

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o canal conexão (5) é proporcionado por meio de uma peçade conexão (10) fixada ao canal de suprimento de gás (2), em que a lança de gás (3) se estende para dentro de uma câmara de recepção (12) da peça de conexão (10), e em que uma cobertura (11) fica localizada sobre a peça de conexão (10), que é aberta na parte inferior e forma a seção de extensão (6).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, em que o canal de conexão (5) possui um ponto regulador (9) na extremidade (13) da lança de gás (3) que se precipita para dentro da câmara de recepção (12).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, em que a cober- tura (11) possui uma face interna (17), que confina a extremidade (13) da lança de gás (3) com uma lacuna anular (18), que forma o ponto regulador (9).

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações4 a 6, em que a cobertura (11) possui uma depressão, que é oposta à ex- tremidade (13) da lança de gás (3) e forma uma câmara de abrandamento de fluxo (19) da seção de extensão (6), e em que a abertura lateral de cober- tura (7) é descarregada na câmara de abrandamento de fluxo (19).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, em que uma válvula reguladora (22) que compreende dois corpos de válvula (20, 21) fica situada em uma câmara anular delimitada pela peça de conexão (10) e a lança de gás (3), sendo que o primeiro corpo de válvula (20) fica situado so- bre a extremidade (13) da lança de gás (3) e faz a ligação da câmara anular entre a lança de gás (3) e a peça de conexão (10) bem como possui abertu- ras de passagem de gás (23), e o segundo corpo de válvula (21) possui uma sede de válvula (24) que funciona juntamente com as aberturas de passa- gem de gás (23), e fica situada em uma câmara entre a cobertura (11) e o primeiro corpo de válvula (20).

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, em que o se- gundo corpo de válvula (21) possui uma passagem, que forma uma câmara de abrandamento de fluxo (19) da seção de extensão (6) atrás do ponto re- gulador (9) e fica alinhada com a abertura (7) na cobertura (11).

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 9, em que a lança de gás (3) termina sem uma constrição e sem uma tampa livremente no líquido (1) que será gaseificado em sua extremidade que se projeta a partir do canal de suprimento de gás (2).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, em que a lança de gás (3) possui uma expansão tipo difusora (26) em sua extremida- de superior (4) que se projeta a partir do canal de suprimento de gás (2).

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que a lança de gás (3) é confinada por um feixe (27) de membra- nas de fibras ocas, que é embutido em uma extremidade em uma parte de cabeça (28) e é descarregado em uma câmara de coleta permeável (29) se- parada do canal de suprimento de gás (2).

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 12, em que a seção de extensão (6) passa continuamente na lança de gás (3), sendo que a seção de extensão (6) e a lança de gás (3) possuem o mesmo corte transversal.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 12, em que a lança de gás (3) e/ou a seção de extensão possui um cur-so cônico em pelo menos alguns cortes.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, em que múltiplas lanças de gás (3) são conectadas ao canal de su- primento de gás (2), a partir do qual os fluxos de gás saem simultaneamente em operação de gaseificação, cada lança de gás (3) fica conectada por meio de pelo menos um canal de conexão separado (5) ao canal de suprimento de gás (2), sendo que os canais de conexão (5) geram uma perda de pres- são de fluxo dos fluxos de gás que entram nas lanças de gás (3) como es- trangulamentos, e uma seção de extensão (6) é proporcionada abaixo de cada canal de conexão (5), que possui uma abertura (7) abaixo do canal de conexão atribuído (5) e confina a lança de gás atribuída (3).