Improvement of mixing devices for volumetric gas-liquid reactors

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.22006

Keywords:

sulfonation, chlorination, ozonation, flow coefficient, self-priming mixer, indanthrone, anthraquinone, alkyl benzene

Abstract

The laboratory setup, which allows to conduct experimental tests of transit flow hydrodynamics in self-priming mixers, is developed. Flow coefficient dependence on the configuration of an entrance edge of a rectangular slot in the blade cavity is determined. Testing the self-priming mixer for the productivity of the transit flow from the bevel angle or rounding radius of the entrance edge of the hollow blade on the side of the front surface showed an increase in performance of the designed mixers in the self-priming mode by 20-25% without an increase in rotational speed and geometric dimensions of the mixer as compared to conventional self-priming mixers.

This allowed to identify the directions of improving self-priming mixers to intensify mass transfer processes. Due to the increase in pumping performance, input channel on the front side of the blade has a round or inclined plane with tilt angle to the blade axis.

The obtained results of laboratory tests allowed to draw up the application and get a patent of Ukraine for self-priming mixing device that can be used in indanthrone and anthraquinone chlorination, as well as alkyl benzene sulfonation with gaseous sulfuric anhydride and hydrocarbons ozonation.

Author Biographies

Сергій Володимирович Шабрацький, Sumy State University Rimskogo-Korsakova Street, 2, Sumy, Ukraine, 40007

Рostgraduate

Віталій Якович Стороженко, Sumy State University Rimskogo-Korsakova Street, 2, Sumy, Ukraine, 40007

Ph.D., Professor 

Всеволод Іванович Склабінский, Sumy State University Rimskogo-Korsakova Street, 2, Sumy, Ukraine, 40007

Рostgraduate

References

  1. Соколов, В. Н. Газожидкостные реакторы [Текст] / В. Н. Соколов, И. В. Доманский. – Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1976. – 216 с.
  2. Васельцов, Є. А. Аппараты для перемешивания жидких сред [Текст] / Є. А. Васельцов, В. Г. Ушаков. – Л.: Машиностроение, 1979. – 272 с.
  3. А. с. № 993969 (СССР) Тепломассообенный аппарат [Текст] / Шишкин А. В., Карпович, А. И., Иванов В. В. и др. – Опубл. 07.02.83 в Б.И. №5.
  4. А. с. № 1357061 (СССР) Газожидкостной реактор [Текст] / Шишкин А. В., Турунцев Г. В. и др. – Опубл. 07.12.87 в Б.И. № 45.
  5. А. с. № 648249 (СССР) Турбинная мешалка [Текст] / Дронов Г. В., Зайцев В. А. и др. – Опубл. 25.02.79 в Б.И. № 7.
  6. А. с. № 1299613 (СССР) Устройство для диспергирования газа в жидкости [Текст] / Васельцов Э. А., Мороз Т. А., Егорова Г. Г. – Опубл. 30.03.87 в Б.И. № 12.
  7. Васильев, А. В. Исследование массообмена в автоклавах с самовсасывающими мешалками [Текст] / А. В. Васильев, В. А. Зайцев, Т. П. Горшкова, А.С. Пестов // Химическое и нефтехимическое машиностроение 1978. – № 9. – С. 13–16.
  8. А. с. № 814429 (СССР) Устройство для смешения газа с жидкостью [Текст] / Стронгин Г. М., Матвеев А. С., Гришин Ю. А. – Опубл. 23.03.81 в Б.И. № 11.
  9. А. с. № 1318271 (СССР) Устройство для смешения жидкости с газом [Текст] / Голубев А. Р., Марков В. А., Ершов А. И. и др. – Опубл. 23.06.87 в Б.И. № 23.
  10. Парафенко, Н. И. Новые роторно-струйные перемешивающие устройства [Текст] : сб. докл. / Н. И. Парафенко, М. Я. Розкин // Теория и практика перемешивания в жидких средах. – М.: НИИТЭХИМ, 1973. – С. 175–180.
  11. Парафенко, Н. И. Исследование самовсасывающей мешалки с радиально-вытекающими струями [Текст] / Н. И. Парафенко, М. Я. Розкин, А. И. Барвин, А. В. Микуленко // Химическое и нефтехимическое машиностроение. – 1973. – № 7. – 14 с.
  12. Беркман, Б. Е. Сульфирование и щелочное плавление в промышленности органического синтеза [Текст] / Б. Е. Беркман. – М.: ГОСХИМИЗДАТ, 1960. – 268 с.
  13. Неволин, Ф. В. Химия и технология синтетических моющих средств. [Текст] / Ф. В. Неволин. – М.: Издат. «Пищевая про- мышленность», 1971. – 424 с.
  14. А.с. 771089 СССР. Способ получения алкиларилсульфокислот или кислих алкилсульфатов и устройство для его осуществ¬ления [Текст] / Стороженко В. Я., Барвин В. И., Шабрацкий В. И. и др. Опубл. 1980. – Бюл. №38.
  15. Шабрацкий, В. И. Изучение экологических показателей хлорирования пассивных органических соединений [Текст] : матер. II Всес. науч.-техн. совещ. / В. И. Шабрацкий, В. И. Роговик и др. // Пути совершенствования, интенсификации и повышение надежности аппаратов в основной химии. – Сумы, 1982. – 260 с.
  16. Шабрацкий, В. И. Применение реакторов емкостного типа с всасывающей мешалкой для хлорирования пассивных органических соединений [Текст] : матер. VIII Все. конф. / В. И. Шабрацкий, В. И. Роговик, И. Я. Бедусенко // Химреактор. – Чимкент, 1983. – С. 253–258.
  18. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. [Текст] / И. Е. Идельчик. – М.: «Машиностроение», 1975. – 559 с.
  19. Идельчик, И. Е. Определение коэффициентов сопротивления при истечении через отверстия [Текст] / И. Е. Идельчик // Гидротехническое строительство. – 1953. – № 5. – С. 31–36.
  20. Стренк, Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками [Текст] / Ф. Стренк. – Л.: Химия, 1975. – 384 с.
  21. Брагинский, Л. Н. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. [Текст] / Л. Н. Брагинский, В. И. Бегачев, В. М. Барабаш. – Л.: Химия, 1984. – 336 с.
  22. Zlokarnik, M. Auslegung vor Hohlruhreru sur Flussig keits begasung [Теxt] / M. Zlokarnik // Chem.-Jus.- Techn. – 1966. – Jg 38, № 3. – Р. 357–366.
  23. Ерофеев, А. А. Газосодержание в жидкости при перемешивании механическими мешалками [Текст] / А. А. Ерофеев, Г. Н. Петыхина // Химическое и нефтехимическое машиностроение. – 1976. – № 10. – С. 18–20.
  24. Белкин, Д. И. К расчету эжекционной производительности самовсасывающих мешалок по жидкости [Текст] : матер. 6 міжн. наук.-прак. конф. / Д. И. Белкин, В. И. Шабрацкий, В. И. Барвин, С. В. Шабрацкий. – Полтава, 2010. – С. 41–44.
  25. Патент України № 60097 Пристрій для перемішування рідин [Текст] / Шабрацький В. І., Бєлкін Д. І., Барвін В. І., Шабра¬цький С. В. – Бюл. № 11, 2011.
  26. Sokolov, V. N., Domanski, I. V. (1976). Gas-liquid reactors. Mechanical engineering. Leningrad, 216.
  27. Vaseltsov, Е. A., Ushakov, V. G. (1979). Apparatus for mixing fluids. Mechanical engineering, 272.
  28. Shishkin, A. V., Karpovich, A. I., Ivanov, V. V. (07.02.1983). № 993969 (USSR). Hot mass transfer machine in, № 5.
  29. Shishkin, A. V., Turuntsev, G. V. (07.12.87). № 1357061 (USSR). Gas-liquid reactor, № 5.
  30. Dronov, G. V., Zaitsev, V. A. (02.25.79). № 648249 (USSR). Turbine mixer, № 7.
  31. Vaseltsov, E. A., Frost, T. A., Egorova, G. G. ( 30.03.87). № 1299613 (USSR). Apparatus for dispersing gas in liquid, № 12.
  32. Vasilyev, A. V. (1978). Study of mass transfer in an autoclave with a self-priming agitators, 13–16.
  33. Strongin, G. M., Matveev, A. S., Grishin, Y. A. (23.03.81). № 814429 (USSR). Apparatus for mixing gas with liquid, № 11.
  34. Golubev, A. R., Markov, V. A., Ershov, A. I. ( 23.06.87). № 1318271 (USSR). Apparatus for mixing liquid and gas, № 23.
  35. Parafenko, N. I. (1973). New rotary jet mixing devices. M.: NIITEKHIM, 175–180.
  36. Parafenko, N. I. (1973). Study priming impeller with radial-attendant jets Chemical and petrochemical engineering, 14.
  37. Berkman, B. E. (1960). Sulfonation and alkali melting in the organic synthesis industry. Goskhimizdat, 268.
  38. Nevolin, F. V. (1971). Chemistry and technology of synthetic detergents. Food Industry. Moscow, 424.
  39. Storozenko, V. Y., Barvin, V. I., Shabratsky, V. I. (1980). № 771089 (USSR). A method for producing alkyl aryl or acidic sulfates and device for its implementation, № 38.
  40. Shabratsky, V. I. Rogovik, V. I. (1982). Study of passive environmental indicators chlorination of organic compounds. Ways to improve, intensify and increase the reliability of devices in basic chemistry. Sumy, 260.
  41. Shabratsky, V. I., Rogovik, V. I., Bedusenko, I. J. (1983). Application of capacitive type reactors with suction stirrer chlorination passive organic compounds. CHEMREAC¬TOR, Shymkent, 253–258.
  42. Idelchik, I. E. (1975). Handbook of hydraulic resistance. Engineering. 559.
  43. Idelchik, I. E. (1953). Determination of drag coefficients at the expiration of the holes. Hydraulic engineering, 31–36.
  44. Strenk, F. (1975). Stirring machines with agitators. Chemistry. Leningrad, 384.
  45. Braginsky, L. N. Begachev, V. I., Barabash, V. M. (1984). Mixing in liquid media: Physical foundations and engineering methods of calculation. Chemistry. Leningrad, 336.
  46. Zlokarnik, M. (1966). Auslegung vor Hohlruhreru sur Flussig keits begasung. Chemistry. 357–366.
  47. Erofeev, A. A. (1976). Gas content in the fluid mechanical stirring. Chemical and petrochemical engineering, 18–20.
  48. Belkin, D. I. (2010). On the calculation of ejection productivity of self-suction mixers by liquid. Poltava, 41–44.
  49. Shabratskyy, V. I., Belkin, D. I., Barvin, V. I. Shabratskyy, S. V. (2011). № 60097 (Ukraine). A device for mixing fluids, № 11.

Downloads

Published

2014-04-08

How to Cite

Шабрацький, С. В., Стороженко, В. Я., & Склабінский, В. І. (2014). Improvement of mixing devices for volumetric gas-liquid reactors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7(68), 46–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.22006

Issue

Vol. 2 No. 7(68) (2014): Applied mechanics

Section

Applied mechanics

License

Copyright (c) 2014 Сергій Володимирович Шабрацький, Віталій Якович Стороженко, Всеволод Іванович Склабінский

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The consolidation and conditions for the transfer of copyright (identification of authorship) is carried out in the License Agreement. In particular, the authors reserve the right to the authorship of their manuscript and transfer the first publication of this work to the journal under the terms of the Creative Commons CC BY license. At the same time, they have the right to conclude on their own additional agreements concerning the non-exclusive distribution of the work in the form in which it was published by this journal, but provided that the link to the first publication of the article in this journal is preserved.

A license agreement is a document in which the author warrants that he/she owns all copyright for the work (manuscript, article, etc.).
The authors, signing the License Agreement with TECHNOLOGY CENTER PC, have all rights to the further use of their work, provided that they link to our edition in which the work was published.
According to the terms of the License Agreement, the Publisher TECHNOLOGY CENTER PC does not take away your copyrights and receives permission from the authors to use and dissemination of the publication through the world's scientific resources (own electronic resources, scientometric databases, repositories, libraries, etc.).
In the absence of a signed License Agreement or in the absence of this agreement of identifiers allowing to identify the identity of the author, the editors have no right to work with the manuscript.
It is important to remember that there is another type of agreement between authors and publishers – when copyright is transferred from the authors to the publisher. In this case, the authors lose ownership of their work and may not use it in any way.