×
09.05.2019
219.017.50b6

СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ МАССОПЕРЕНОСА КИСЛОРОДА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ЖИДКУЮ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к химической технологии и биотехнологии и может быть использовано для интенсификации процессов, скорость которых определяется интенсивностью массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую. Способ заключается в следующем. В жидкую фазу вводят при перемешивании микродисперсные частицы твердого вещества размером 10-100 мкм, поверхность которых предварительно покрывают материалом, повышающим их гидрофобность, концентрацией 0,25-3,0 г/л. Перемешивание осуществляют со скоростью 100-400 об/мин, обеспечивающей гидродинамический режим, соответствующий значениям модифицированного критерия Рейнольдса Re=4000÷17000. Твердое вещество выбирают из ряда непористых, нерастворимых в воде, устойчивых к биологическому разложению веществ плотностью 0,9-4,3 г/см и твердостью 1-10, например кварцевый песок, графит, оксид титана, оксид циркония. Материал, которым покрывают микродисперсные частицы твердого вещества, должен обладать углом смачивания значительно большим угла смачивания выбранного твердого вещества, должен быть стабильным в температурном диапазоне 0-70°С, нерастворим в воде и хорошо растворим в органических растворителях. Технический результат: повышение эффективности массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к химической технологии и биотехнологии и может быть использовано для интенсификации процессов, скорость которых определяется интенсивностью массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую, преимущественно для жидкофазного каталитического окисления органических и неорганических соединений, биохимической очистки сточных вод и загрязненного воздуха, биосинтеза продуктов с использованием растительных, животных и микробных клеток.

Известен способ интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую путем введения в жидкую фазу полимерных частиц таких материалов, как кратон (шарики диаметром 3-4 мм, состоящие из сополимера стирола, этилена и бутадиена), десмопан (цилиндры 3×3 мм, состоящие из полиуретанового сополимера окситетраметиленгликоля и метилдиизоцианата), элвакс (шарики диаметром 3-4 мм из сополимера этилена и винилацетата) в концентрации 10 об.% (что эквивалентно 90 г/л кратона, 112 г/л десмопана, 95 г/л элвакса) при скорости перемешивания 300 об/мин (Quijano G., Hernandez M., Villaverde S., Thalasso F., Munoz R. A step-forward in the characterization and potential applications of solid and liquid oxygen transfer vectors // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010, 85, 543-551). При использовании этого способа интенсивность массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую увеличилась в 1,23-1,71 раз по сравнению с контрольными испытаниями без введения полимерных частиц в жидкую фазу.

Основной причиной, препятствующей решению поставленной задачи, является низкая газотранспортная функция полимерных частиц, используемых в качестве активаторов межфазного переноса кислорода.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - способ интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую путем введения в жидкую фазу при перемешивании частиц твердого вещества.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую за счет введения в жидкую фазу микродисперсных (44 мкм) частиц кварцевого песка концентрацией от 1,5 до 2,0 г/л при скорости перемешивания 200-700 об/мин (Keshav С. Ruthiya, John van der Schaaf, Ben F.M. Kuster, Jaap C. Schouten Model To Describe Mass-Transfer Enhancement by Catalyst Particles Adhering to a Gas-Liquid Interface // Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 6123-6140). При использовании этого способа интенсивность массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую увеличилась в 1,3 раза, по сравнению с контрольными испытаниями без введения частиц в жидкую фазу.

Основной причиной, препятствующей решению поставленной задачи, является низкая газотранспортная функция микродисперсных частиц кварцевого песка, используемых в качестве активаторов межфазного переноса кислорода.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - способ интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую путем введения в жидкую фазу при перемешивании микродисперсных частиц твердого вещества.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эффективности массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, заключается в повышении газотранспортной функции активаторов межфазного переноса кислорода.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую путем введения в жидкую фазу микродисперсных частиц твердого вещества при перемешивании, в жидкую фазу вводят частицы твердого вещества размером 10-100 мкм, поверхность которых покрыта материалом, повышающим их гидрофобность, концентрацией 0,25-3,0 г/л, а перемешивание осуществляют со скоростью 100-400 об/мин, обеспечивающей гидродинамический режим, соответствующий значениям модифицированного критерия Рейнольдса ReM=4000÷17000. Твердое вещество выбирают из ряда непористых, нерастворимых в воде, устойчивых к биологическому разложению веществ плотностью 0,9-4,3 г/см3 и твердостью 1-10, например, кварцевый песок, графит, оксид титана, оксид циркония. А материал, которым покрывают микродисперсные частицы твердого вещества, должен обладать углом смачивания значительно большим угла смачивания выбранного твердого вещества, должен быть стабильным в температурном диапазоне 0-70°С, нерастворим в воде и хорошо растворим в органических растворителях.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от признаков способа по прототипу, - введение в жидкую фазу микродисперсных частиц твердого вещества с размером частиц 10-100 мкм, поверхность которых предварительно покрывают материалом, повышающим их гидрофобность, концентрацией 0,25-3,0 г/л, а перемешивание осуществляют со скоростью 100-400 об/мин., обеспечивающей гидродинамический режим, соответствующий значениям модифицированного критерия Рейнольдса ReM=4000÷17000; твердое вещество выбирают из ряда непористых, нерастворимых в воде, устойчивых к биологическому разложению веществ плотностью 0,9-4,3 г/см3 и твердостью 1-10; материал, которым покрывают микродисперсные частицы твердого вещества, должен обладать углом смачивания значительно большим угла смачивания выбранного твердого вещества, должен быть стабильным в температурном диапазоне 0-70°С, нерастворим в воде и хорошо растворим в органических растворителях.

Вводимые в жидкую фазу микродисперсные частицы твердого вещества, покрытые материалом, повышающим их гидрофобность, выполняют функцию активатора межфазного переноса кислорода.

Благодаря тому, что поверхность частиц твердого вещества покрыта материалом, повышающим их гидрофобность, удалось расширить диапазон концентраций вводимых в жидкую фазу активаторов, раздвинуть границы по плотности твердых веществ и размера их частиц, а также снизить скорость перемешивания. Это может значительно уменьшить издержки производств, включающих процессы, скорость которых определяется интенсивностью массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую.

За счет увеличенной гидрофобности поверхности и малых размеров (10-100 мкм) частицы твердого вещества способны сосредотачиваться в жидком пограничном слое, механически турбулизируя его неподвижный объем, что приводит к интенсификации массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую.

Твердые вещества для осуществления способа выбирают из ряда нерастворимых в воде, устойчивых к биологическому разложению веществ плотностью 0,9-4,3 г/см3 и твердостью 1-10 (по Моосу), что позволит им быть устойчивыми к внешним воздействиям при их использовании для получения активатора. Кроме того, твердые вещества должны быть непористыми для равномерного нанесения материала, повышающего гидрофобность поверхности твердых частиц. Например, кварцевый песок, графит, оксид титана, оксид циркония.

Материалы, наносимые на поверхность микродисперсных твердых частиц, должны обладать углом смачивания, значительно большим угла смачивания выбранного твердого вещества (т.е. при нанесении материала на поверхность микродисперсных твердых частиц угол смачивания должен достичь (повыситься до) 50° (минимум) и выше, благодаря чему они будут способны повышать гидрофобность поверхности микродисперсных твердых частиц). Кроме того, такие материалы должны быть стабильны в температурном диапазоне 0-70°С, нерастворимы в воде, а для удобства нанесения их на поверхность микродисперсных твердых частиц и обеспечения устойчивого покрытия - хорошо растворимы в органических растворителях.

Экспериментально установлено, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении газотранспортной функции активаторов межфазного переноса кислорода, что, в свою очередь, приводит к повышению интенсивности массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую (до 2,7 раза в сравнении с контрольными испытаниями без введения частиц в жидкую фазу).

Сведения, подтверждающие возможность реализации предлагаемого способа, приведены в следующих примерах.

Пример 1. Способ был реализован на экспериментальной установке, собранной на основе барботажного абсорбера BIOSTAT A plus (Sartorius BBI Systems, Германия) с эллиптическим днищем и открытой 6-лопастной турбинной мешалкой.

Предварительно готовили активатор межфазного переноса кислорода: частицы микродисперсного кварцевого песка плотностью 2,67 г/см3 покрывали поливинилхлоридом, который повышает гидрофобность поверхности частиц кварцевого песка, увеличивая краевой угол смачивания на 78°. Для этого 0,003 г поливинилхлорида растворяли в 2 мл диметилформамида, в полученный раствор помещали 0,150 г кварцевого песка и тщательно перемешивали. Растворитель удаляли за счет его испарения при температуре 80°С в течение 1 часа. Полученную массу модифицированного кварцевого песка промывали дистиллированной водой, высушивали и отбирали фракцию 10-63 мкм. В жидкую фазу (дистиллированная вода) вводили активатор концентрацией 0,75 г/л. Активатор применяли в условиях перемешивания жидкой фазы со скоростью мешалки 200 об/мин (ReM=8000), при этом интенсивность транспорта кислорода из газовой фазы в жидкую увеличилась в 2,7 раза по сравнению с контрольными испытаниями без введения частиц в жидкую фазу.

Пример 2. Способ осуществлялся аналогично примеру 1, где вместо поливинилхлорида использовали полистирол, вместо диметилформамида - ацетон.

Пример 3. Способ осуществлялся аналогично примеру 1, где вместо фракции частиц активатора 10-63 мкм отбирали фракцию более крупных частиц (63-100 мкм).

Пример 4. Способ осуществлялся аналогично примеру 1, где вместо кварцевого песка в качестве твердого материала использовали графит.

Сравнительные испытания показали, что заявленный способ позволяет увеличить интенсивность массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую в 2,7 раз (см. таблицу).

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 25 items.
10.01.2013
№216.012.1872

Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала

Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471750
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f90

Гидроизоляционное морозостойкое покрытие асфальта автомобильной дороги

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства автомобильных дорог. Покрытие содержит полимерную основу - два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными, сополимеризующиеся и трехмерно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473581
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.04.2013
№216.012.3a18

Способ изготовления герметичных изделий из углерод-карбидокремниевого материала

Изобретение относится к области углерод-карбидокремниевых композиционных материалов (УККМ), работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтяной и металлургической промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480433
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.02.2019
№219.016.c20c

Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала

Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике. Изготавливают заготовки из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002470857
Дата охранного документа: 27.12.2012
15.03.2019
№219.016.e0f1

Способ уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения и устройство для его осуществления

Использование: в области электротехники. Техническим результатом группы изобретений является повышение качества электрической энергии, улучшение энергетических показателей систем электроснабжения и рабочих характеристик потребителей. Согласно способу снижают реактивный намагничивающий ток в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422967
Дата охранного документа: 27.06.2011
04.04.2019
№219.016.fcef

Функционально-полный толерантный элемент

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым схемам, имеющим повышенные требования по надежности, в частности в авиационной и космической областях промышленности. Техническим результатом является повышение надежности элемента при отказах внешних входов и транзисторов за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449469
Дата охранного документа: 27.04.2012
04.04.2019
№219.016.fd08

Цветное шлакокаменное литье и шихта для его получения

Изобретение относится к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья и может быть использовано в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для получения декоративного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465237
Дата охранного документа: 27.10.2012
04.04.2019
№219.016.fd0c

Тренажер-каноэ

Изобретение относится к спортивному инвентарю, а именно к тренировочным устройствам для гребцов. Тренажер-каноэ содержит площадку для размещения спортсмена, установленную на опорах, выполненных в виде полуовалов, по контуру повторяющих поперечные обводы спортивной лодки. Опоры носовой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002461404
Дата охранного документа: 20.09.2012
10.04.2019
№219.017.010e

Плазмотрон

Изобретение относится к области плазменной обработки металлов, а именно к устройствам для плазменной наплавки, сварки, резки черных и цветных металлов. Плазмотрон состоит из корпуса 1, установленного на нем при помощи резьбового соединения защитного сопла 2, размещенного в корпусе 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002259262
Дата охранного документа: 27.08.2005
10.04.2019
№219.017.06ad

Устройство для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава

Изобретение относится к оборудованию для закалки изделий больших размеров и может быть использовано для закалки катанки из алюминиевого сплава (например, ABE) на кабельных заводах. Устройство для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава включает емкость с крышкой и керном, прикрепленным к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427652
Дата охранного документа: 27.08.2011
Showing 1-10 of 11 items.
27.03.2013
№216.012.314c

Комбинированная пневматическая опалубка для возведения монолитных пролетных конструкций

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения монолитных пролетных конструкций зданий и сооружений. Комбинированная пневматическая опалубка для возведения монолитных пролетных конструкций содержит щит опалубки, выполненный из герметично соединенных между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478158
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.10.2015
№216.013.81ff

Способ испытания соединений импрегнированной ткани и образец для его осуществления

Изобретение предназначено для оценки деформативности соединений в изделиях из импрегнированной ткани, подвергаемых двухосному напряжению неразрушающими нагрузками с целью определения деформативных характеристик пневматической конструкции в целом. Образец для испытания соединений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564876
Дата охранного документа: 10.10.2015
13.01.2017
№217.015.85cb

Способ очистки воды от щавелевой кислоты

Изобретение относится к способам очистки воды от щавелевой кислоты посредством ее полного окисления с образованием углекислого газа и воды (минерализации), может применяться для водоподготовки и/или очистки стоков различных производств и направлено на защиту окружающей среды и здоровья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603151
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.b861

Метод возведения волнистых монолитных сводов и опалубка для его осуществления

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения сводов криволинейного очертания из монолитного фибробетона. Опалубочная система для возведения волнистых монолитных сводов состоит из отдельных пневмокаркасных арочных элементов, позволяющих формирование опалубки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615202
Дата охранного документа: 04.04.2017
26.08.2017
№217.015.e4be

Способ экстракции жирных кислот из растительных масел

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ извлечения жирных кислот из растительного масла включает в себя экстракцию жирных кислот из растительного масла этанолом, их смесь при этом переводят в эмульгированное состояние при температуре в диапазоне от 25°С до 70°С с последующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625676
Дата охранного документа: 18.07.2017
20.01.2018
№218.016.185c

Способ приготовления бурового раствора на углеводородной основе для бурения скважин с аномально низким пластовым давлением

Изобретение относится к бурению. Технический результат - получение облегченного раствора с плотностью 650-780 кг/м, обладающего низким газосодержанием и низкими реологическими свойствами, что позволяет использовать полученный буровой раствор в открытой циркуляционной системе без применения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635405
Дата охранного документа: 13.11.2017
27.07.2019
№219.017.b99f

Способ подготовки углеводородной фазы отработанных инвертно-эмульсионных буровых растворов в качестве основы для приготовления технологических жидкостей, используемых при бурении и освоении скважин

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к безотходной технологии бурения скважин. Технический результат - возможность выделения качественной углеводородной фазы, пригодной для повторного использования, при одновременном упрощении процесса выделения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695732
Дата охранного документа: 25.07.2019
04.05.2020
№220.018.1b92

Способ получения сложных эфиров жирных кислот и этанола из жиросодержащих отходов

Изобретение относится к области переработки жиросодержащих отходов растительного происхождения (растительных масел). Способ включает проведение одностадийной операции, включающей совмещенные кислотно-катализируемые реакции этерификации свободных жирных кислот и переэтерификации триглицеридов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720410
Дата охранного документа: 29.04.2020
10.05.2023
№223.018.5395

Способ получения гранулированного органо-минерального комплексного удобрения пролонгированного действия

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к получению органо-минерального комплексного удобрения пролонгированного действия, которое может быть использовано для выращивания различных сельскохозяйственных культур. Способ включает смешение торфа и струвита в соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795310
Дата охранного документа: 02.05.2023
16.05.2023
№223.018.6247

Инвертно-эмульсионный буровой раствор

Изобретение относится к инвертно-эмульсионным буровым растворам для бурения надпродуктивных интервалов и вскрытия продуктивных пластов при строительстве и реконструкции скважин. Инвертно-эмульсионный буровой раствор включает углеводородную жидкость, эмульгатор-стабилизатор, минерализованную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002783123
Дата охранного документа: 09.11.2022
+ добавить свой РИД